JP6854430B2 - 車両駆動装置 - Google Patents

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Description

この開示は、モータの駆動を制御して車両を駆動する車両駆動装置に関する。
燃費規制やＣＯ２規制によって、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＦＣＶ（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などのように車両の電動化が進んでいる。また、車両の電気効率を向上するため、車両を駆動するモータとして永久磁石モータが使用されることが多くなっている。
永久磁石モータは、励磁電流を必要としないために高効率であるが、永久磁石の界磁磁束によって発生する誘起電圧が回転数（以下の説明において、回転速度、あるいは角速度ともいう）に比例して上昇し、一定の回転数以上になると誘起電圧がインバータの出力電圧を超えてしまう。そのため、永久磁石モータを高速回転させる際は、永久磁石の界磁磁束によって発生する誘起電圧を抑制するための弱め磁束制御が行われる。
一方で、高速回転時にインバータに異常が発生した場合、例えば高電圧用の電池の端子に接触不良が生じて弱め磁束制御を行うための電力供給が絶たれてしまった場合、永久磁石モータの回転によって発生する大きな誘起電圧によって、インバータのスイッチ素子が破壊されることがある。
その対策として、永久磁石モータの３相を短絡状態として、永久磁石モータから誘起される電圧を０（ゼロ）にする３相短絡制御が行われる。その３相短絡制御の一例として特許文献１には、永久磁石モータを駆動するインバータと、インバータに発生する過電圧などの異常を検出する異常検出部と、インバータを３相短絡制御の状態とするための３相短絡回路とを備える車両駆動装置が記載されている。この車両駆動装置では、異常検出部が異常を検出した場合に、インバータを３相ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御の状態から３相短絡制御の状態に切り替えることで、インバータにかかる過電圧を低減している。
特開２０１５−１９８５０３号公報
しかし、特許文献１に記載された車両駆動装置では、過電圧などの３相短絡制御を必要とする異常や故障が発生しない限り、３相短絡制御が行われる機会はなく、仮に３相短絡回路に故障があっても、インバータの制御装置はそれを検知する事が出来ず、潜在故障となってしまうという課題があった。
本開示では、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置を提供する。
この開示は、永久磁石モータを駆動するインバータを備える車両駆動装置であって、前記インバータは、複数のスイッチ素子を有する３相ブリッジ回路と、前記３相ブリッジ回路に接続されるドライブ回路と、前記ドライブ回路に接続される制御回路と、前記インバータの異常を検出する異常検出部とを備え、前記ドライブ回路は、前記永久磁石モータの３相を短絡させる３相短絡回路と、前記異常検出部から出力された、前記３相短絡回路による３相短絡制御を実行するための異常信号を受け付ける異常受付端子と、前記３相短絡回路による前記３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号を受け付けるチェック用端子とを有し、前記制御回路は、前記３相ブリッジ回路に対する３相ＰＷＭ制御、前記３相短絡回路に対する前記アクティブチェック信号の出力による前記３相短絡制御の実行、および前記異常信号の出力による前記３相短絡制御の実行を制御し、かつ、車両が走行中であり、前記永久磁石モータが力行および回生のいずれの状態でもない場合であって、前記永久磁石モータの回転数が所定の範囲内であるときに、前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力する。
本開示の一態様に係る車両駆動装置は、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
実施の形態１による車両駆動装置を備える電気車両を例示する概略図である。 実施の形態１による車両駆動装置のインバータ、永久磁石モータおよび電池を例示する回路図である。 実施の形態１による車両駆動装置のインバータが備える３相ブリッジ回路を例示する回路図である。 実施の形態１による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 図４のフローチャートに続き、車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態１の変形例による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態１の変形例による車両駆動装置の永久磁石モータが３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。 実施の形態２による車両駆動装置を備える電気車両を例示する概略図である。 実施の形態２による車両駆動装置のインバータ、永久磁石モータおよび電池を例示する回路図である。 実施の形態２による車両駆動装置のインバータが備える３相ブリッジ回路を例示する回路図である。 比較例による車両駆動装置にて３相短絡制御を実行した場合に永久磁石モータに発生するトルク、ｄ軸電流およびｑ軸電流を示す図である。 実施の形態２による車両駆動装置にて３相短絡制御を実行した場合に永久磁石モータに発生するトルク、ｄ軸電流およびｑ軸電流を示す図である。 実施の形態２による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 図１３のフローチャートに続き、車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態２による車両駆動装置の３相短絡回路が故障している場合の一例を示す図である。 実施の形態２による車両駆動装置の３相短絡回路が故障している場合の他の一例を示す図である。 実施の形態２の変形例１による車両駆動装置を備える電気車両を例示する概略図である。 実施の形態２の変形例１による車両駆動装置のインバータ、永久磁石モータおよび電池を例示する回路図である。 実施の形態２の変形例２による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態２の変形例２による車両駆動装置の永久磁石モータが３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。 実施の形態３による車両駆動装置を備える電気車両を例示する概略図である。 実施の形態３による車両駆動装置のインバータ、永久磁石モータおよび電池を例示する回路図である。 実施の形態３による車両駆動装置のインバータが備える３相ブリッジ回路を例示する回路図である。 実施の形態３による車両駆動装置の永久磁石モータが３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。 実施の形態３による車両駆動装置に付与するアシストトルクを示す図である。 実施の形態３による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 図２６のフローチャートに続き、車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 図２７のフローチャートに続き、車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態３の変形例１による車両駆動装置を備える電気車両を例示する概略図である。 実施の形態３の変形例１による車両駆動装置のインバータ、永久磁石モータおよび電池を例示する回路図である。 実施の形態３の変形例２による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 図３１のフローチャートに続き、車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態３の変形例３による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態３の変形例３による車両駆動装置の永久磁石モータが３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。 実施の形態４による車両駆動装置を備える電気車両を例示する概略図である。 実施の形態４による車両駆動装置のインバータ、永久磁石モータおよび電池を例示する回路図である。 実施の形態４による車両駆動装置のインバータが備える３相ブリッジ回路を例示する回路図である。 実施の形態４による車両駆動装置の一方の駆動源および他方の駆動源から出力されるトルクを示す図である。 実施の形態４による車両駆動装置にて出力される全トルクのうちの各トルクの割合を示す概念図である。 実施の形態４による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 図４０のフローチャートに続き、車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 図４１のフローチャートに続き、車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態４の変形例１による車両駆動装置を備える電気車両を例示する概略図である。 実施の形態４の変形例１による車両駆動装置のインバータ、永久磁石モータおよび電池を例示する回路図である。 実施の形態４の変形例１による車両駆動装置の一方の駆動源および他方の駆動源から出力されるトルクを示す図である。 実施の形態４の変形例２による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 図４６のフローチャートに続き、車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態４の変形例３による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態４の変形例３による車両駆動装置の永久磁石モータが３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。 実施の形態５による車両駆動装置を備える電気車両を例示する概略図である。 実施の形態５による車両駆動装置のインバータ、永久磁石モータおよび電池を例示する回路図である。 実施の形態５による車両駆動装置のインバータが備える３相ブリッジ回路を例示する回路図である。 ３相短絡回路の故障診断をシミュレーションするための回路図であり、（ａ）は、モータが電流制御された状態、（ｂ）は、モータが３相短絡制御された状態を示す図である。 ３相短絡制御時のスイッチ素子の動作に異常がない場合のスイッチ素子の電圧、および、永久磁石モータの各相の電流を示す図であり、（ａ）はスイッチ素子の電圧経時特性図、（ｂ）は各相の電流経時特性図である。 ３相短絡制御時のスイッチ素子の動作に異常がある場合の永久磁石モータの各相の電流を示す図である。 実施の形態５による車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 図５６のフローチャートに続き、車両駆動装置の動作を例示するフローチャートである。 ３相短絡回路の故障診断をシミュレーションするための他の例を示す図である。 ３相短絡制御時のスイッチ素子の動作に異常がない場合の他の例におけるスイッチ素子の電圧、および、永久磁石モータの各相の電流を示す図であり、（ａ）はスイッチ素子の電圧経時特性図、（ｂ）は各相の電流経時特性図である。 ３相短絡制御時のスイッチ素子の動作に異常がある場合の他の例における永久磁石モータの各相の電流を示す図である。
本開示の一態様に係る車両駆動装置は、永久磁石モータを駆動するインバータを備える車両駆動装置であって、前記インバータは、複数のスイッチ素子を有する３相ブリッジ回路と、前記３相ブリッジ回路に接続されるドライブ回路と、前記ドライブ回路に接続される制御回路と、前記インバータの異常を検出する異常検出部とを備え、前記ドライブ回路は、前記永久磁石モータの３相を短絡させる３相短絡回路と、前記異常検出部から出力された異常信号を受け付ける異常受付端子と、前記３相短絡回路による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号を受け付けるチェック用端子とを有する。なお、以下の説明では、３相短絡回路による３相短絡制御を実行する動作をアクティブチェックと呼ぶ。
この構成によれば、ドライブ回路が、チェック用端子を用いてアクティブチェック信号を適宜受け付けることができる。このアクティブチェック信号によって、車両駆動装置は、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。仮にこのアクティブチェックで３相短絡回路の故障が見つかった場合、インバータの制御回路は、例えば車両の上位制御部にこの異常を伝え、上位制御部がメータ表示などでドライバーに対する警告を発して修理を促す事で、より安全が確保できるように誘導するといった対応を取ることができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。上記に関する内容は、実施の形態１、２、３、４および５に記載されている。
また、前記制御回路は、車両が走行中であるときに、前記永久磁石モータが力行および回生のいずれの状態でもない場合に、前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
このように、車両が走行中であり、かつ、永久磁石モータが力行および回生のいずれの状態でもないときに、アクティブチェックを行うことで、永久磁石モータの駆動に与える影響を抑制しつつ、アクティブチェックを行うことができる。上記に関する内容は、実施の形態１に記載されている。
また、前記制御回路は、前記永久磁石モータが回生中に、前記３相短絡制御を実行すると前記永久磁石モータに発生するトルクである３相短絡トルクに基づいて、前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
このように、制御回路が上記３相短絡トルクに基づいてアクティブチェック信号を出力することで、ドライブ回路はチェック用端子を用いてアクティブチェック信号を適宜受け付けることができる。これにより車両駆動装置は、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。また、永久磁石モータが回生中にアクティブチェック信号を出力することで、例えば永久磁石モータが回生でもなく力行でもないときのみにアクティブチェック信号を出力する場合に比べて、３相短絡制御を実行できるか否かを確認する機会を増やすことができる。また、仮にこのアクティブチェック信号の出力によって３相短絡回路の故障が見つかった場合、インバータの制御回路は、例えば車両の上位制御部にこの異常を伝え、上位制御部がメータ表示などでドライバーに対する警告を発して修理を促す事で、より安全が確保できるように誘導するといった対応を取ることができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。上記に関する内容は、実施の形態３に記載されている。
また、前記制御回路は、前記３相短絡トルクが第１規定トルク以下である場合に、前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
このように、３相短絡制御を行って永久磁石モータに発生するトルクが大きくなり過ぎない場合にアクティブチェック信号を出力することで、車両駆動装置を利用するユーザに違和感を与えることを抑制できる。また、例えば３相短絡回路が故障している場合であっても、永久磁石モータのトルク変動が大きくなりにくく、ユーザに違和感を与えることを抑制できる。上記に関する内容は、実施の形態３に記載されている。
また、車両駆動装置は、さらに、車両の駆動輪にトルクを付与するトルク付与装置を備え、前記制御回路は、さらに、前記３相短絡トルクが前記第１規定トルクよりも小さい第２規定トルク以上である場合に、前記永久磁石モータが回生中に発生する回生トルクと前記３相短絡トルクとのトルク差に応じたアシストトルクが前記駆動輪に付与されるように前記トルク付与装置を制御してもよい。
このように、トルク付与装置を用いて駆動輪にアシストトルクを付与することで、３相短絡制御を実行したときにユーザに与える違和感を低減することができる。上記に関する内容は、実施の形態３に記載されている。
また、車両駆動装置は、永久磁石モータが一方の駆動源であり、前記一方の駆動源と異なる他方の駆動源を、さらに備え、前記制御回路は、前記一方の駆動源を使わず前記他方の駆動源にて車両を駆動可能な場合に、前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
このように、制御回路が他方の駆動源にて車両を駆動可能な場合に、アクティブチェック信号を出力することで、ドライブ回路はチェック用端子を用いてアクティブチェック信号を適宜受け付けることができる。これにより車両駆動装置は、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。また、他方の駆動源にて車両を駆動可能な場合に、一方の駆動源を力行でもなく回生でもない状態とすることができるので、車両駆動装置は、一方の駆動源側の３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することができる。また、仮にこのアクティブチェック信号の出力によって３相短絡回路の故障が見つかった場合、インバータの制御回路は、例えば車両の上位制御部にこの異常を伝え、上位制御部がメータ表示などでドライバーに対する警告を発して修理を促す事で、より安全が確保できるように誘導するといった対応を取ることができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置を提供することができる。上記に関する内容は、実施の形態４に記載されている。
また、前記制御回路は、前記一方の駆動源および前記他方の駆動源の両方が力行中であると判断した後に、前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
このように、永久磁石モータが力行中であるときにアクティブチェック信号を出力することで、例えば永久磁石モータが力行でもなく回生でもないときのみにアクティブチェック信号を出力する場合に比べて、３相短絡制御を実行できるか否かを確認する機会を増やすことができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置を提供することができる。上記に関する内容は、実施の形態４に記載されている。
また、前記制御回路は、前記一方の駆動源から出力される第１トルクと、前記他方の駆動源から出力される第２トルクと、前記一方の駆動源にて３相短絡制御が実行されると前記永久磁石モータに発生するトルクである３相短絡トルクとを合わせた全トルクを前記他方の駆動源で出力できる場合に、前記他方の駆動源にて車両を駆動可能であると判断してもよい。
これによれば、全トルクを前記他方の駆動源で出力できる場合にアクティブチェック信号が出力されるので、３相短絡制御を実行したときに車両の走行に与える影響を小さくすることができる。上記に関する内容は、実施の形態４に記載されている。
また、前記他方の駆動源は、前記永久磁石モータと異なる他の永久磁石モータ、および、エンジンのうち少なくとも１つを備えていてもよい。
この構成によれば、適切なトルクを車両駆動装置に付与することができ、３相短絡制御を実行したときに車両の走行に与える影響を小さくすることができる。上記に関する内容は、実施の形態４に記載されている。
また、２つの前記永久磁石モータと、２つの前記永久磁石モータのうち一方の永久磁石モータである前記一方の駆動源を駆動する一方の前記インバータと、２つの前記永久磁石モータのうち他方の永久磁石モータである前記他方の駆動源を駆動する他方の前記インバータとを備え、前記制御回路は、前記一方の駆動源を使わず前記他方の駆動源にて車両を駆動可能な場合に、一方の前記インバータに含まれる一方の前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力し、前記他方の駆動源を使わず前記一方の駆動源にて車両を駆動可能な場合に、他方の前記インバータに含まれる他方の前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
このように、一方の駆動源を使わず他方の駆動源にて車両を駆動可能な場合にアクティブチェック信号を出力することで、一方の駆動源の永久磁石モータにて３相短絡制御を実行したときに車両の走行に与える影響を小さくすることができる。また、他方の駆動源を使わず一方の駆動源にて車両を駆動可能な場合にアクティブチェック信号を出力することで、他方の駆動源の永久磁石モータにて３相短絡制御を実行したときに車両の走行に与える影響を小さくすることができる。上記に関する内容は、実施の形態４に記載されている。
また、前記制御回路は、車両が停車中であるときに、前記車両を発進させるまでに至らない電流が前記永久磁石モータに流れるように前記３相ブリッジ回路を用いて電流制御を行った後に、前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力する。
この構成によれば、ドライブ回路が、チェック用端子を用いてアクティブチェック信号を適宜受け付けることができる。このアクティブチェック信号によって、車両駆動装置は、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。仮にこのアクティブチェック信号の出力によって３相短絡回路の故障が見つかった場合、インバータの制御回路は、例えば車両の上位制御部にこの異常を伝え、上位制御部がメータ表示などでドライバーに対する警告を発して修理を促す事で、より安全が確保できるように誘導するといった対応を取ることができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
また上記構成のように、車両を発進させるまでに至らない電流が永久磁石モータに流れるように電流制御を行うことで、車両が停車している状態を維持しながら３相短絡回路の故障診断を行うことが可能となる。また、車両が停車中のときにアクティブチェック信号を出力することで、例えば車両が走行中でかつ所定条件を満たすときのみにアクティブチェック信号を出力する場合に比べて、３相短絡制御を実行できるか否かを確認する機会を増やすことができる。上記に関する内容は、実施の形態５に記載されている。
また、前記ドライブ回路は、前記アクティブチェック信号を受け付けた場合に、前記永久磁石モータにて実行されている前記電流制御を前記３相短絡制御に切り替えてもよい。
このように、ドライブ回路が、永久磁石モータにて実行されている電流制御を３相短絡制御に切り替えることで、車両駆動装置は、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。上記に関する内容は、実施の形態５に記載されている。
また、前記制御回路は、前記アクティブチェック信号を出力する際に、前記電流制御を停止してもよい。
これによれば、車両駆動装置は、３相短絡制御を実行する際に外部から新たに電流入力されることなく安定した状態で、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。上記に関する内容は、実施の形態５に記載されている。
また、前記制御回路は、前記永久磁石モータにｄ軸電流が流れるように前記ドライブ回路を介して前記３相ブリッジ回路を制御することで、前記電流制御を行ってもよい。
これによれば、永久磁石モータにトルクを発生させず、車両が停車している状態を維持しながら３相短絡回路の故障診断を行うことができる。上記に関する内容は、実施の形態５に記載されている。
また、前記制御回路は、前記３相短絡制御を実行した場合の前記永久磁石モータのトルクが前記車両駆動装置の駆動に影響を与えないトルク以下であるときに、１）前記３相短絡制御を実行した場合の前記永久磁石モータに流れることが予測される電流を求め、２）当該電流が前記永久磁石モータに流れるように前記ドライブ回路を介して前記３相ブリッジ回路を制御した後、３）前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
この構成によれば、ドライブ回路が、チェック用端子を用いてアクティブチェック信号を適宜受け付けることができる。このアクティブチェック信号によって、車両駆動装置は、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。仮にこのアクティブチェック信号の出力によって３相短絡回路の故障が見つかった場合、インバータの制御回路は、例えば車両の上位制御部にこの異常を伝え、上位制御部がメータ表示などでドライバーに対する警告を発して修理を促す事で、より安全が確保できるように誘導するといった対応を取ることができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
また上記構成のように、３相短絡制御を実行した場合の電流が永久磁石モータに流れるように制御した後にアクティブチェック信号を出力することで、３相短絡制御を実行する際に発生するトルク変動および電流変動を抑制することができる。また、トルク変動および電流変動が抑制されることで、３相短絡回路の故障有無をチェックする時間を短くすることができる。上記に関する内容は、実施の形態２に記載されている。
また、前記制御回路は、前記永久磁石モータが力行していないとき、回生していないとき、または、所定トルク以下で回生しているときに、前記３相短絡制御を実行した場合の前記永久磁石モータのトルクが前記車両駆動装置の駆動に影響を与えないトルク以下であると判断してもよい。
この構成によれば、永久磁石モータが力行していないとき、回生していないとき、または、所定トルク以下で回生しているときに、アクティブチェック信号を出力することができ、永久磁石モータの駆動に与える影響を抑制しつつ、３相短絡回路の故障判断を行うことができる。上記に関する内容は、実施の形態２に記載されている。
また、前記制御回路は、前記３相短絡制御を実行した場合の前記永久磁石モータの回転数に基づいて前記電流を求めてもよい。
これによれば、永久磁石モータの回転数に基づいて求めた電流を永久磁石モータに流した後に、アクティブチェック信号を出力することができるので、３相短絡制御を実行する際に発生するトルク変動および電流変動を適切に抑制することができる。また、トルク変動および電流変動が抑制されることで、３相短絡回路の故障有無をチェックする時間を短くすることができる。上記に関する内容は、実施の形態２に記載されている。
また、前記制御回路は、前記３相短絡回路の故障有無を判断する故障判断部を有し、前記故障判断部は、前記アクティブチェック信号の出力前後における前記永久磁石モータのｄ軸電流の差が規定の範囲から外れた場合、および、ｑ軸電流の差が規定の範囲から外れた場合の少なくとも１つの場合に、前記３相短絡回路が故障していると判断してもよい。
これによれば、故障判断部は、３相短絡回路の故障有無を事前に、かつ、簡易に判断することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。上記に関する内容は、実施の形態２に記載されている。
また、車両駆動装置は、２つの前記永久磁石モータと、２つの前記永久磁石モータのうち一方の永久磁石モータを駆動する一方の前記インバータと、２つの前記永久磁石モータのうち他方の永久磁石モータを駆動する他方の前記インバータとを備え、他方の前記インバータの前記制御回路は、前記一方の永久磁石モータが力行または回生の状態であり、かつ、前記他方の永久磁石モータにて前記３相短絡制御を実行した場合に前記他方の永久磁石モータのトルクが前記車両駆動装置の駆動に影響を与えないトルク以下であるときに、１）前記３相短絡制御を実行した場合の前記他方の永久磁石モータに流れることが予測される電流を求め、２）当該電流が前記他方の永久磁石モータに流れるように前記ドライブ回路を介して前記３相ブリッジ回路を制御した後、３）前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
このように、一方の永久磁石モータが力行または回生の状態のときに、他方の永久磁石モータにてアクティブチェックを行うためのアクティブチェック信号を出力することで、例えば永久磁石モータが力行でもなく回生でもないときのみにアクティブチェック信号を出力する場合に比べて、３相短絡制御を実行できるか否かを確認する機会を増やすことができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置を提供することができる。上記に関する内容は、実施の形態２に記載されている。
また、前記ドライブ回路は、前記制御回路から出力された前記アクティブチェック信号を、前記チェック用端子を介して受け付けた場合に前記３相短絡制御を実行してもよい。
このように、制御回路から出力されたアクティブチェック信号に基づいてドライブ回路が３相短絡制御を実行することで、車両駆動装置は、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。上記に関する内容は、実施の形態１〜５に記載されている。
また、前記制御回路は、前記３相短絡回路の故障有無を判断する故障判断部を有していてもよい。
この構成によれば、３相短絡回路の故障有無を事前に発見することができ、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。上記に関する内容は、実施の形態１〜５に記載されている。
また、前記故障判断部は、前記３相短絡制御が実行された際の、前記永久磁石モータの３相に流れる電流の変化、電流位相の変化、および、前記３相ブリッジ回路における直流電圧の変化の少なくとも１つの変化に関する情報を取得し、前記情報に基づいて前記３相短絡回路の故障有無を判断してもよい。
これによれば、故障判断部は、３相短絡回路の故障有無を適切に判断することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。上記に関する内容は、実施の形態１〜５に記載されている。
また、前記制御回路は、前記３相短絡回路が故障していると判断した後であって、前記インバータに異常が発生した場合に、前記制御回路内のメモリに格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号を前記ドライブ回路に出力してもよい。
これによれば、例えば３相短絡回路が故障している事を検出して、車両の上位制御部に異常を通知し、ドライバーが安全確保できるように誘導されている最中に、仮に３相短絡制御を必要とするような故障が発生してしまった場合にも、プログラムを用いて３相短絡制御を実行することができる。これにより、インバータに異常が発生した場合に３相短絡制御を実行する際の信頼性を向上することができる。上記に関する内容は、実施の形態１〜５に記載されている。
また、前記制御回路は、前記アクティブチェック信号の出力中に、前記永久磁石モータが力行または回生の状態となった場合に、前記アクティブチェック信号の出力を停止してもよい。
このように、永久磁石モータが力行または回生の状態であるときにアクティブチェック信号を出力しないようにすることで、例えば、車両駆動装置の駆動時に３相短絡制御が実行されてトルク変動などの車両駆動装置の駆動に影響を与えてしまうことを抑制することができる。上記に関する内容は、実施の形態１〜５に記載されている。
以下、実施の形態１〜５について、図面を参照しながら具体的に説明する。
以下で説明する実施の形態１〜５は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態１〜５で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、実施の形態１〜５のうちの２つ以上の実施の形態を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
（実施の形態１）
実施の形態１の車両駆動装置について、図１〜図７を参照しながら説明する。
［１−１．車両駆動装置の構成］
まず、実施の形態１による車両駆動装置５Ａの構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１による車両駆動装置５Ａを備える電気車両１を例示する図である。電気車両１は、駆動輪２と、動力伝達機構３と、永久磁石モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。これらの構成のうち、車両駆動装置５Ａは、永久磁石モータＭ１、インバータ１０および電池Ｐ１によって構成されている。以下、永久磁石モータＭ１をモータＭ１と呼ぶ場合がある。
モータＭ１は、電気車両１の駆動輪２を駆動する３相交流式のモータであり、例えば、埋込磁石同期モータまたは表面磁石同期モータなどのモータが用いられる。
動力伝達機構３は、例えば、ディファレンシャルギアおよびドライブシャフトによって構成され、モータＭ１と駆動輪２との間にて動力を伝達する。モータＭ１の回転力は、動力伝達機構３を経由して駆動輪２に伝達される。これと同様に、駆動輪２の回転力は、動力伝達機構３を経由してモータＭ１に伝達される。なお、電気車両１は、動力伝達機構３を備えていなくてもよく、モータＭ１と駆動輪２とが直結された構造であってもよい。
電池Ｐ１は、例えば、リチウムイオン電池などの直流電源である。電池Ｐ１は、モータＭ１を駆動させるための電力を供給し、および、この電力を蓄積する。
インバータ１０は、電池Ｐ１から供給された直流電力を例えば３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する。このように車両駆動装置５Ａは、電池Ｐ１の電力を用いて３相交流式のモータＭ１を駆動するように構成されている。
図２は、車両駆動装置５Ａのインバータ１０、永久磁石モータＭ１および電池Ｐ１を例示する回路図である。
図２に示すように、車両駆動装置５Ａは、モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と制御回路２０とを備えている。なお図２には、３相ブリッジ回路４０に印加される電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ１も図示されている。
３相ブリッジ回路４０は、電池Ｐ１から供給された直流電力をスイッチング動作により３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給し、モータＭ１を駆動する回路である。３相ブリッジ回路４０の、スイッチング動作制御用の入力側はドライブ回路３０に、電力の入力側は電池Ｐ１に、それぞれ接続され、出力側はモータＭ１に接続されている。なお、モータＭ１の回生時には、３相ブリッジ回路４０の出力側から回生電流が導入され、電力の入力側に向かって流れるが、ここでは、電池Ｐ１が接続される側を入力側、モータＭ１が接続される側を出力側と定義する。
図３は、車両駆動装置５Ａのインバータ１０が備える３相ブリッジ回路４０を例示する回路図である。なお、図３に示す電圧Ｖｐは電源電圧であり、電圧Ｖｇは接地電圧である。
３相ブリッジ回路４０は、図３の上側に位置する上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、図３の下側に位置する下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とを備えている。例えば、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などによって構成される。また、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されてもよい。
各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、モータＭ１の３つの端子から引き出された３つの出力線と、電池Ｐ１の正極に接続された電源線Ｌｐとの間のそれぞれの間に接続されている。各スイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、上記３つの出力線と電池Ｐ１の負極に接続された接地線Ｌｇとの間のそれぞれの間に接続されている。また、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６には、還流ダイオードが並列接続されている。還流ダイオードは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に寄生する寄生ダイオードであってもよい。
各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ドライブ回路３０に接続され、ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
次に、ドライブ回路３０について、図２を参照しながら説明する。
ドライブ回路３０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するため、３相ブリッジ回路４０のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動する回路である。ドライブ回路３０の入力側は制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。
ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える。
異常受付端子３９は、インバータ１０の異常状態を告げる異常信号ｓ２を受け付ける端子である。この異常信号ｓ２は、後述する異常検出部２９からドライブ回路３０に出力される。
チェック用端子３６は、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付ける端子である。このアクティブチェック信号ｓ１は、制御回路２０からドライブ回路３０に出力される。以下において、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することをアクティブチェックと呼ぶ。アクティブチェックを行うことで、３相短絡回路３３の故障有無を診断することができる。
チェック用端子３６および異常受付端子３９に入力されたそれぞれの信号は、ＯＲ回路３４に入力される。ＯＲ回路３４は、チェック用端子３６および異常受付端子３９の少なくとも一方の端子が信号を受け付けている場合に、３相短絡回路３３に信号を出力する。３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて駆動する。すなわち３相短絡回路３３は、異常検出およびアクティブチェックのそれぞれの入力信号に基づいて駆動する。
３相短絡回路３３は、モータＭ１の３相のそれぞれを短絡するために用いられる回路である。具体的には、３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて３相ブリッジ回路４０の上側アーム群のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３および下側アーム群のスイッチ素子Ｓ４〜Ｓ６のうち、一方のアーム群の各スイッチ素子を短絡し、他方のアーム群の各スイッチ素子を開放する回路である。このようにしてモータＭ１の３相のそれぞれを短絡することで、モータＭ１の巻線コイル間から誘起される電圧を０にすることができる。これにより、例えば３相ブリッジ回路４０に過電圧が検出された場合に、３相短絡回路３３を働かせて３相短絡制御を行い、３相ブリッジ回路４０にかかる過電圧を低減することができる。
切替回路３１は、３相ブリッジ回路４０を、後述する駆動信号演算部２３から出力された駆動信号に基づいて駆動するか、あるいは、３相短絡回路３３から出力された信号を用いて駆動するかを切り替える回路である。なお、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号は、３相ブリッジ回路４０を３相ＰＷＭ制御する信号などの各種信号が含まれる。切替回路３１による切り替えは、例えばハードロジック回路によって実現されている。本実施の形態の切替回路３１は、ドライブ回路３０がチェック用端子３６を介してアクティブチェック信号ｓ１を受け付けた場合に、モータＭ１にて実行されているスイッチング制御等を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替える。
バッファ回路３２は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動することができるように、３相ブリッジ回路４０に出力する出力信号を増幅する回路である。バッファ回路３２によって出力信号が増幅されることで、３相ブリッジ回路４０の駆動が可能となる。
次に、制御回路２０について、図２を参照しながら説明する。
制御回路２０は、各種の演算等を行うマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムまたは情報などを記憶するメモリ２４とによって構成される。
図２に示すように制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、制御回路２０は、異常検出部２９を備える。
モータ制御信号取得部２１は、モータＭ１に流れる電流を検知する電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、および、モータＭ１の磁極位置を検出して回転位置を検知する回転位置センサＲＳなどの各種センサによって検知された情報を取得する。なお、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗは、モータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相における電流値を検知するセンサである。また、モータ制御信号取得部２１は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐに関する情報を取得する。また、モータ制御信号取得部２１は、制御回路２０の外部、例えば電気車両１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から出力されたトルク指令などの制御指令情報を取得する。
モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報に基づいて、演算によりトルク指令値を電流に換算し、モータＭ１を電流制御するための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、車両駆動装置５Ａの駆動時におけるモータＭ１のトルクが、トルク指令情報に示された目標トルク（例えば電気車両１のアクセルペダルまたはブレーキペダルの操作量に応じたトルク）となるように、モータＭ１の電流制御のための制御信号を出力する。
また、モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報を演算により変換して、アクティブチェックおよび故障判断を行うための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、トルク指令などの制御指令情報を上記した制御信号に変換して駆動信号演算部２３およびアクティブチェック指示部２６に出力する。また、モータ制御信号演算部２２は、モータＭ１に流れる電流、モータＭ１の磁極の回転位置、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を制御信号に変換して駆動信号演算部２３および故障判断部２５に出力する。
アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１をチェック用端子３６に出力する回路である。前述したようにアクティブチェックとは、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することである。アクティブチェック指示部２６は、モータ制御信号演算部２２から出力された上記制御信号に基づいて、今のタイミングでアクティブチェックを行っても車両駆動装置５Ａの駆動に影響を与えないか否かを判断する。
例えば、アクティブチェック指示部２６は、モータＭ１が力行でない状態および回生でない状態のときにアクティブチェックを行うと判断し、モータＭ１が力行状態または回生状態であるときにアクティブチェックを行わないと判断する。モータＭ１が力行でない状態および回生でない状態とは、例えば、電気車両１の加減速が小さく、モータＭ１が惰行している状態に相当する。これらのアクティブチェックの実行可否の判断は、定期的な時間間隔で実行される。また、アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１を出力すると同時に、アクティブチェック中であることを示すビジー信号を故障判断部２５に出力する。
故障判断部２５は、３相短絡回路３３の故障有無を判断する回路である。故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された際の、モータＭ１の３相に流れる電流の変化、電流位相の変化、および、３相ブリッジ回路４０における直流電圧の変化の少なくとも１つの変化に関する情報を取得する。電流の変化は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値に基づいて求めることができる。電流位相の変化は、例えば、モータＭ１のｄ軸電流とｑ軸電流に基づいて求めることができる。ｄ軸電流、ｑ軸電流は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値、および、回転位置センサＲＳによって検出した磁極の回転位置に基づいて求めることができる。直流電圧の変化は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐを検出することで求めることができる。
故障判断部２５は、取得した上記情報に基づいて３相短絡回路の故障有無を判断する。例えば、故障判断部２５は、電流が規定の範囲から外れた場合、電流位相が規定の範囲から外れた場合、および、直流電圧が規定の範囲から外れた場合のうち少なくとも１つの場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断する。また、故障判断部２５は、３相短絡回路３３が故障していると判断した場合に、その故障情報を外部に報知する報知信号を出力する。
異常検出部２９は、インバータ１０に発生する過電圧などの異常を検出する回路である。ここでは、異常検出部２９は、電源線Ｌｐの断線などによる失陥、あるいは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの故障により発生する過電圧を検出する回路であるとして説明する。異常検出部２９は、電池Ｐ１のプラス側であって、３相ブリッジ回路４０の電源線Ｌｐに接続されている。異常検出部２９が異常（ここでは過電圧）を検出すると、異常信号ｓ２が異常受付端子３９に出力される。これにより、３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うので、３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。なお、ここで例示した、異常検出部２９の異常である過電圧は、例えば、電池Ｐ１のプラス側配線の外れ、断線、あるいは、電池Ｐ１に設けられた図示しないメインリレーの開放などによって発生しうる。また、異常検出部２９とドライブ回路３０（３相短絡回路３３を含む）は、いずれもハードウエアで構成されるので、異常検出部２９が異常を検出して３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うまでの非常時の動作は、自動的に、かつ、迅速に行われる。また、異常検出部２９は、制御回路２０内に設けられている必要はなく、制御回路２０の外に設けられていてもよい。また、異常検出部２９は、過電圧を検出する構成に限定されるものではなく、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの出力異常（所定の出力電圧範囲を超えるなど）を直接検出するような構成を備えていてもよい。
駆動信号演算部２３は、モータ制御信号演算部２２から出力された制御信号に基づいて、モータＭ１を駆動するために必要な駆動信号を演算し、この駆動信号をドライブ回路３０に出力する。駆動信号演算部２３は、車両駆動装置５Ａが通常駆動している際は、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号を出力する。
また、駆動信号演算部２３は、インバータ１０の異常が検出された場合、かつ、後述する故障判断部２５によって３相短絡回路３３が故障していると判断された場合は、メモリ２４に格納されたプログラムによって３相短絡制御を行うための駆動信号を出力する。
このプログラムによる３相短絡制御は、３相短絡制御信号割り込み部２７によって実行される。具体的には、３相短絡制御信号割り込み部２７は、故障判断部２５から３相短絡回路３３が故障しているという故障情報を受け取ると、インバータ１０の異常が検出された場合に駆動信号演算部２３に対し、３相短絡を実行するための割り込み信号を出力する。駆動信号演算部２３は、割り込み信号を受けることで、３相ＰＷＭ制御の駆動信号を３相短絡制御の駆動信号に変更してドライブ回路３０に出力する。
このように、制御回路２０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するための駆動信号をドライブ回路３０に出力する。ドライブ回路３０では、制御回路２０から出力された駆動信号、および、３相短絡回路３３から出力された信号のうちのいずれかの信号を選択し、３相ブリッジ回路４０に出力する。３相ブリッジ回路４０は、ドライブ回路３０から出力された信号に基づいて、モータＭ１を駆動する。
実施の形態１の車両駆動装置５Ａは、永久磁石モータＭ１を駆動するインバータ１０を備える。インバータ１０は、複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を有する３相ブリッジ回路４０と、３相ブリッジ回路４０に接続されるドライブ回路３０と、ドライブ回路３０に接続される制御回路２０とを備える。ドライブ回路３０は、永久磁石モータＭ１の３相を短絡させる３相短絡回路３３と、異常検出部２９から出力された異常信号ｓ２を受け付ける異常受付端子３９と、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付けるチェック用端子３６とを有する。
この構成によれば、ドライブ回路３０が、チェック用端子３６を用いてアクティブチェック信号ｓ１を適宜受け付けることができる。このアクティブチェック信号ｓ１によって、車両駆動装置５Ａは、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。これにより、インバータ１０において３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置５Ａを提供することができる。
［１−２．車両駆動装置の動作］
次に、車両駆動装置５Ａの動作について、図４および図５を参照しながら説明する。
図４は、車両駆動装置５Ａの動作を例示するフローチャートである。図５は、図４のフローチャートに続き、車両駆動装置５Ａの動作を例示するフローチャートである。
はじめに、車両駆動装置５Ａは起動され、駆動されている状態にある。
この状態で、制御回路２０は、外部からトルク指令情報を取得する（ステップＳ１１）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電気車両１のＥＣＵから出力されたトルク指令情報を取得する。このトルク指令情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として例えばアクティブチェック指示部２６および駆動信号演算部２３に出力される。
次に、制御回路２０は、車両駆動装置５Ａが力行指令を受けているか否か、または、回生指令を受けているか否かを判断する（ステップＳ１２）。具体的には、制御回路２０は、トルク指令情報に基づくモータＭ１のトルク変動が単位時間あたりに所定範囲内であるか否かによって、力行指令または回生指令を受けているか否かを判断する。
例えば、制御回路２０は、トルク変動が所定範囲内でない場合に、モータＭ１が力行指令または回生指令を受けていると判断する（Ｓ１２のＹｅｓ）。この場合に制御回路２０は、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行なわないこととし、ステップＳ１１に戻る。一方、制御回路２０は、トルク変動が所定範囲内である場合に、モータＭ１が力行指令または回生指令を受けていないと判断する（Ｓ１２のＮｏ）。この場合に制御回路２０は、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行うこととし、次のステップに進む。
次に、制御回路２０は、インバータ１０のフィードバック制御を停止する（ステップＳ１３）。具体的には、駆動信号演算部２３が、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号の出力を停止する。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１を出力する（ステップＳ１４）。具体的にはアクティブチェック指示部２６が、アクティブチェック信号ｓ１をドライブ回路３０のチェック用端子３６に出力する。このアクティブチェック信号ｓ１は、後述するステップＳ１８またはＳ２１にて停止されるまで継続して出力される。
次に、インバータ１０は、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御を実行する（ステップＳ１５）。アクティブチェック信号ｓ１を受け取ったチェック用端子３６は、その信号をＯＲ回路３４に出力し、ＯＲ回路３４は受け取った信号を３相短絡回路３３に出力する。これによって３相短絡回路３３が試行駆動される。ここで切替回路３１によって、切替回路３１の出力信号が、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号でなく、３相短絡回路３３から出力される信号に切り替えられる。そして、３相短絡回路３３から出力される信号が、バッファ回路３２を介して３相ブリッジ回路４０に出力される。これにより、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御が、３相ブリッジ回路４０にて試行される。
次に、制御回路２０は、車両駆動装置５Ａにおける電流の変化、電流位相の変化、及び、電圧の変化を取得する（ステップＳ１６）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳ、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を取得する。これらの情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として故障判断部２５に出力される。
次に、制御回路２０は、これら電流、電流位相および電圧の変化が規定の範囲内であるか否かによって、３相短絡回路３３の故障有無を判断する（ステップＳ１７）。具体的には、故障判断部２５が、電流が規定の範囲から外れたか否か、電流位相が規定の範囲から外れたか否か、および、直流電圧が規定の範囲から外れたか否かを判断する。
故障判断部２５は、電流、電流位相および電圧の変化のうち全てが規定の範囲内であると判断した場合に（Ｓ１７のＹｅｓ）、３相短絡回路３３が故障しておらず正常であると判断する。そして制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ１８）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ１９）。そして制御回路２０は、ステップＳ１１に戻り、アクティブチェックを繰り返す。これらのアクティブチェックは、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
一方、制御回路２０は、電流、電流位相および電圧の変化のうち少なくとも１つが規定の範囲から外れている場合に（Ｓ１７のＮｏ）、３相短絡回路３３が故障している判断する。そして、制御回路２０は、図５に示すように、３相短絡回路３３が故障している場合の動作を実行する。
図５に示すように、制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ２１）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ２２）。
次に、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していることを示す故障警告を外部、例えば電気車両１のＥＣＵ（上位制御部）に出力する（ステップＳ２３）。また、故障判断部２５が、モニターを用いて故障情報を表示したり、スピーカを用いて故障情報を知らせる音を出力したりすることで、ユーザに故障情報を報知したりしてもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３への３相短絡制御信号の出力を禁止する（ステップＳ２４）。具体的には、アクティブチェック信号ｓ１がアクティブチェック指示部２６から出力されないようにする。また、制御回路２０は、３相短絡制御のフラグを立てる（ステップＳ２５）。このフラグが立つことで、例えば異常検出部２９がインバータ１０の異常を検出した場合に、３相短絡回路３３を用いるのでなく、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御が実行される。これにより、３相短絡回路３３の故障を修理するまでの間にインバータ１０の異常が発生しても、３相短絡制御を実行することができる。
なお、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、以後の車両駆動装置５Ａの駆動においてモータＭ１の回転数を制限するように、インバータ１０を制御してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断され、かつ、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号をドライブ回路３０に出力してもよい。これにより、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、故障した３相短絡回路３３により３相ブリッジ回路４０を駆動することで発生してしまう３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力中に、モータＭ１が力行または回生の状態となった場合に、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止してもよい。制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止した場合に、３相短絡回路３３の故障有無の判断を無効としてもよい。
［１−３．実施の形態１の変形例］
次に、実施の形態１の変形例による車両駆動装置５Ａについて、図６および図７を参照しながら説明する。この変形例では、モータＭ１の回転数が所定の閾値の範囲内である場合に、アクティブチェックを行う例について説明する。
図６は、実施の形態１の変形例による車両駆動装置５Ａの動作を例示するフローチャートである。図７は、この変形例による車両駆動装置５Ａの永久磁石モータＭ１が３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。なお、図７の縦軸は、プラス側（上側）に向かうほど制動トルクが大きくなることを示している。
実施の形態１の変形例の車両駆動装置５Ａの動作方法では、モータＭ１が力行指令または回生指令を受けているか否かを判断するステップＳ１２と、インバータ１０のフィードバック制御を停止するステップＳ１３との間に、モータＭ１の回転数に関する判断を行い、アクティブチェックを行うか否かを決めるステップを有する。
具体的には、図６に示すように、ステップＳ１２でＹｅｓと判定された後にモータＭ１の回転数を読み込む（ステップＳ１２Ａ）。モータＭ１の回転数は、回転位置センサＲＳの検知結果に基づいて求めることができる。
次に、モータＭ１の回転数が所定の閾値の範囲内か否かを判断する（ステップＳ１２Ｂ）。具体的には、モータＭ１の回転数の閾値である第１閾値ｒ１、および、第１閾値ｒ１よりも大きな第２閾値ｒ２を設定し、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下であるか否かを判断する。制御回路２０は、回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下である場合に（Ｓ１２ＢのＹｅｓ）、アクティブチェックを行う各ステップに進む。一方、回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下でない場合は（Ｓ１２ＢのＮｏ）、ステップＳ１１に戻る。
このように、モータＭ１の回転数に基づいてアクティブチェックの実行可否を決めるのは以下に示す理由による。図７に示すように、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１よりも小さいときにアクティブチェックを行うと、大きな制動トルクが急に発生することがある。そこでこの変形例では、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１以上である場合に、アクティブチェックを実行することとしている。また、モータＭ１の回転数が第２閾値ｒ２よりも大きい、つまり比較的激しい運転時であると推定されるときにアクティブチェックを行うと、モータＭ１へのトルク指令が急に大きく変わった場合に対応できなくなることがある。そこでこの変形例では、モータＭ１の回転数が第２閾値ｒ２以下である場合に、アクティブチェックを実行することとしている。
このように実施の形態１の変形例の車両駆動装置５Ａでは、モータＭ１の回転数に応じてアクティブチェックの実行可否を決めている。これにより、車両駆動装置５Ａの駆動時における急激な変動を抑制することができる。
以上の実施の形態１は、本質的に好ましい例示であって、この開示、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
例えば、前記制御回路は、前記アクティブチェック信号を出力するアクティブチェック指示部を有していてもよい。
この構成によれば、制御回路が、アクティブチェック指示部を用いて、アクティブチェック信号を能動的に出力することができる。チェック用端子は、このアクティブチェック信号を適宜受け付け、車両駆動装置は、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
また、前記故障判断部は、前記電流が規定の範囲から外れた場合、前記電流位相が規定の範囲から外れた場合、および、前記直流電圧が規定の範囲から外れた場合のうち少なくとも１つの場合に、前記３相短絡回路が故障していると判断してもよい。
これによれば、故障判断部は、３相短絡回路の故障有無を簡易に判断することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
また、前記制御回路は、前記３相短絡回路の故障有無を判断した後、前記アクティブチェック信号の出力を停止してもよい。
これによれば、制御回路は、３相短絡回路の故障有無を確認するための３相短絡制御をすみやかに終わらせ、３相短絡制御と異なる通常の制御をドライブ回路に実行させることができる。これにより、制御回路は、次の力行指令、ないしは回生指令を速やかに実行する事が可能となる。
また、前記制御回路は、前記３相短絡回路が故障していると判断した後には、新たに前記アクティブチェック信号を出力しなくてもよい。
これによれば、制御回路が、アクティブチェック信号を必要以上に出力することを抑制できる。これにより、故障した３相短絡回路を用いてインバータの制御が行われてしまうことを防止することができる。
また、前記制御回路は、前記３相短絡回路が故障していると判断した後、前記永久磁石モータの回転数を制限するように、前記３相ブリッジ回路を制御してもよい。
このように、永久磁石モータの回転数を制限することで、過電圧などの異常が３相ブリッジ回路に発生することを事前に抑制することができる。
また、前記制御回路は、前記３相短絡回路が故障していると判断し、かつ、前記アクティブチェック信号を出力している最中に、前記制御回路内のメモリに格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号を前記ドライブ回路に出力してもよい。
これにより、アクティブチェック信号を出力している最中に、故障した３相短絡回路により３相ブリッジ回路を駆動することで発生してしまう３相ブリッジ回路の過電圧を抑制することができる。
また、前記制御回路は、前記永久磁石モータの回転数が第１閾値以上である場合に、前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
これによれば、例えば永久磁石モータの回転数が第１閾値よりも小さいときに、アクティブチェック信号を出力しないようにし、大きなブレーキトルクが急に発生してしまうことを抑制できる。これにより、車両駆動装置の駆動時における急激なトルク変動を抑制することができる。
また、前記制御回路は、前記永久磁石モータの回転数が、前記第１閾値よりも大きい第２閾値以下である場合に、前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
これによれば、例えば永久磁石モータの回転数が第２閾値よりも大きい、つまり比較的激しい運転時であると推定されるときに、アクティブチェック信号を出力しないようにすることで、モータのトルク指令の急な変動に対応できなくなることを抑制できる。これにより、車両駆動装置の駆動時における急激な変動を抑制することができる。
また、前記制御回路は、前記アクティブチェック信号の出力を停止した場合に、前記３相短絡回路の故障有無の判断を無効としてもよい。
これによれば、３相短絡回路の故障有無の判断が途中になって、誤った故障判断がなされることを抑制することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
（実施の形態２）
実施の形態２の車両駆動装置について、図８〜図２０を参照しながら説明する。
走行中における車両駆動装置の永久磁石モータの状態を大まかに分けると、力行している状態、回生している状態、ならびに、力行および回生のいずれでもない状態（車両が惰行状態、および、エンジンや他の永久磁石モータなどの他の駆動源がある場合は、他の駆動源のみで走行している状態）に分けられる。以下の実施の形態２では、永久磁石モータが力行および回生のいずれでもない状態、および、所定トルク以下の小さなトルクで回生している状態にて３相短絡回路の故障有無をチェックする例を説明する。
［２−１．車両駆動装置の構成］
まず、実施の形態２による車両駆動装置５Ｂの構成について、図８〜図１０を参照しながら説明する。
図８は、実施の形態２による車両駆動装置５Ｂを備える電気車両１０１を例示する図である。電気車両１０１は、駆動輪２と、動力伝達機構３と、永久磁石モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。これらの構成のうち、車両駆動装置５Ｂは、永久磁石モータＭ１、インバータ１０および電池Ｐ１によって構成されている。以下、永久磁石モータＭ１をモータＭ１と呼ぶ場合がある。
モータＭ１は、電気車両１０１の駆動輪２を駆動する３相交流式のモータであり、例えば、埋込磁石同期モータまたは表面磁石同期モータなどのモータが用いられる。
動力伝達機構３は、例えば、ディファレンシャルギアおよびドライブシャフトによって構成され、モータＭ１と駆動輪２との間にて動力を伝達する。モータＭ１の回転力は、動力伝達機構３を経由して駆動輪２に伝達される。これと同様に、駆動輪２の回転力は、動力伝達機構３を経由してモータＭ１に伝達される。なお、電気車両１０１は、動力伝達機構３を備えていなくてもよく、モータＭ１と駆動輪２とが直結された構造であってもよい。
電池Ｐ１は、例えば、リチウムイオン電池などの直流電源である。電池Ｐ１は、モータＭ１を駆動させるための電力を供給し、および、この電力を蓄積する。
インバータ１０は、電池Ｐ１から供給された直流電力を例えば３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する。このように車両駆動装置５Ｂは、電池Ｐ１の電力を用いて３相交流式のモータＭ１を駆動するように構成されている。
図９は、車両駆動装置５Ｂのインバータ１０、永久磁石モータＭ１および電池Ｐ１を例示する回路図である。
図９に示すように、車両駆動装置５Ｂは、モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と制御回路２０とを備えている。なお図９には、３相ブリッジ回路４０に印加される電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ１も図示されている。
３相ブリッジ回路４０は、電池Ｐ１から供給された直流電力をスイッチング動作により３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給し、モータＭ１を駆動する回路である。３相ブリッジ回路４０の、スイッチング動作制御用の入力側はドライブ回路３０に、電力の入力側は電池Ｐ１に、それぞれ接続され、出力側はモータＭ１に接続されている。なお、モータＭ１の回生時には、３相ブリッジ回路４０の出力側から回生電流が導入され、電力の入力側に向かって流れるが、ここでは、電池Ｐ１が接続される側を入力側、モータＭ１が接続される側を出力側と定義する。
図１０は、車両駆動装置５Ｂのインバータ１０が備える３相ブリッジ回路４０を例示する回路図である。なお、図１０に示す電圧Ｖｐは電源電圧であり、電圧Ｖｇは接地電圧である。
３相ブリッジ回路４０は、図１０の上側に位置する上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、図１０の下側に位置する下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とを備えている。例えば、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などによって構成される。また、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されてもよい。
各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、モータＭ１の３つの端子から引き出された３つの出力線と、電池Ｐ１の正極に接続された電源線Ｌｐとの間のそれぞれの間に接続されている。各スイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、上記３つの出力線と電池Ｐ１の負極に接続された接地線Ｌｇとの間のそれぞれの間に接続されている。また、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６には、還流ダイオードが並列接続されている。還流ダイオードは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に寄生する寄生ダイオードであってもよい。
各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ドライブ回路３０に接続され、ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
次に、ドライブ回路３０について、図９を参照しながら説明する。
ドライブ回路３０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するため、３相ブリッジ回路４０のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動する回路である。ドライブ回路３０の入力側は制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。
ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える。
異常受付端子３９は、インバータ１０の異常状態を告げる異常信号ｓ２を受け付ける端子である。この異常信号ｓ２は、後述する異常検出部２９からドライブ回路３０に出力される。
チェック用端子３６は、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付ける端子である。このアクティブチェック信号ｓ１は、制御回路２０からドライブ回路３０に出力される。以下において、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することをアクティブチェックと呼ぶ。アクティブチェックを行うことで、３相短絡回路３３の故障有無を診断することができる。
チェック用端子３６および異常受付端子３９に入力されたそれぞれの信号は、ＯＲ回路３４に入力される。ＯＲ回路３４は、チェック用端子３６および異常受付端子３９の少なくとも一方の端子が信号を受け付けている場合に、３相短絡回路３３に信号を出力する。３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて駆動する。すなわち３相短絡回路３３は、異常検出およびアクティブチェックのそれぞれの入力信号に基づいて駆動する。
３相短絡回路３３は、モータＭ１の３相のそれぞれを短絡するために用いられる回路である。具体的には、３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて３相ブリッジ回路４０の上側アーム群のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３および下側アーム群のスイッチ素子Ｓ４〜Ｓ６のうち、一方のアーム群の各スイッチ素子を短絡し、他方のアーム群の各スイッチ素子を開放する回路である。このようにしてモータＭ１の３相のそれぞれを短絡することで、モータＭ１の巻線コイル間から誘起される電圧を０にすることができる。これにより、例えば３相ブリッジ回路４０に過電圧が検出された場合に、３相短絡回路３３を働かせて３相短絡制御を行い、３相ブリッジ回路４０にかかる過電圧を低減することができる。
切替回路３１は、３相ブリッジ回路４０を、後述する駆動信号演算部２３から出力された駆動信号に基づいて駆動するか、あるいは、３相短絡回路３３から出力された信号を用いて駆動するかを切り替える回路である。なお、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号は、３相ブリッジ回路４０を３相ＰＷＭ制御する信号などの各種信号が含まれる。切替回路３１による切り替えは、例えばハードロジック回路によって実現されている。本実施の形態の切替回路３１は、ドライブ回路３０がチェック用端子３６を介してアクティブチェック信号ｓ１を受け付けた場合に、モータＭ１にて実行されているスイッチング制御等を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替える。
バッファ回路３２は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動することができるように、３相ブリッジ回路４０に出力する出力信号を増幅する回路である。バッファ回路３２によって出力信号が増幅されることで、３相ブリッジ回路４０の駆動が可能となる。
次に、制御回路２０について、図９を参照しながら説明する。
制御回路２０は、各種の演算等を行うマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムまたは情報などを記憶するメモリ２４とによって構成される。
図９に示すように制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、制御回路２０は、異常検出部２９を備える。
モータ制御信号取得部２１は、モータＭ１に流れる電流を検知する電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、および、モータＭ１の磁極位置を検出して回転位置を検知する回転位置センサＲＳなどの各種センサによって検知された情報を取得する。なお、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗは、モータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相における電流値を検知するセンサである。また、モータ制御信号取得部２１は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐに関する情報を取得する。また、モータ制御信号取得部２１は、制御回路２０の外部、例えば電気車両１０１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から出力されたトルク指令などの制御指令情報を取得する。
モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報に基づいて、演算によりトルク指令値を電流に換算し、モータＭ１を電流制御するための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、車両駆動装置５Ｂの駆動時におけるモータＭ１のトルクが、トルク指令情報に示された目標トルク（例えば電気車両１０１のアクセルペダルまたはブレーキペダルの操作量に応じたトルク）となるように、モータＭ１の電流制御のための制御信号を出力する。
また、モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報を演算により変換して、アクティブチェックおよび故障判断を行うための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、トルク指令などの制御指令情報を上記した制御信号に変換して駆動信号演算部２３およびアクティブチェック指示部２６に出力する。また、モータ制御信号演算部２２は、モータＭ１に流れる電流、モータＭ１の磁極の回転位置、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を制御信号に変換して駆動信号演算部２３および故障判断部２５に出力する。
アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１をチェック用端子３６に出力する回路である。前述したようにアクティブチェックとは、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することである。アクティブチェック指示部２６は、モータ制御信号演算部２２から出力された上記制御信号に基づいて、今のタイミングでアクティブチェックを行っても車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないか否かを判断する。
例えば、アクティブチェック指示部２６は、３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１のトルクが車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないトルク以下であるときにアクティブチェックを行うと判断する。アクティブチェックの実行可否の判断は、定期的な時間間隔で実行される。なお、アクティブチェックをするか否かの判断は、アクティブチェック指示部２６に限られず、制御回路２０に含まれる回路であればアクティブチェック指示部２６と異なる回路によって行われてもよい。
ここで、アクティブチェック信号ｓ１を出力するまでに制御回路２０にて実行される処理について説明する。この処理は、３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１のトルクが車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないトルク以下であるときに、以下に示す（１）、（２）、（３）の順で実行される。
（１）３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１に流れることが予測される電流Ｉｄ（ｄ軸電流ともいう）、および電流Ｉｑ（ｑ軸電流ともいう）を求める。
（２）電流Ｉｄ、電流ＩｑがモータＭ１に流れるようにドライブ回路３０を介して３相ブリッジ回路４０を制御する。
（３）チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。
まず、制御回路２０は、モータ制御信号演算部２２から出力された制御信号に基づいて、３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１のトルクが車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないトルク以下であるかを判断する。具体的には、制御回路２０は、モータＭ１が力行していないとき、回生していないとき、または、所定トルク以下で回生しているときに、車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないトルク以下であると判断する。上記の所定トルクは、例えば、電気車両１０１にかかる制動時の加速度が重力加速度の−０．０３倍（−０．０３Ｇ）となるときのトルクである。
次に上記（１）に示すように、制御回路２０は、３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１に流れることが予測される電流Ｉｄ、電流Ｉｑを求める。この電流Ｉｄ、電流Ｉｑは、以下に示す（式１）、（式２）によって求められる。
Figure 0006854430
Figure 0006854430
（式１）、（式２）において、ωは角速度（回転数、回転速度）、φａは永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｒａは相抵抗である。ωは、回転位置センサＲＳの値に基づいて求められる。ωは、６０／（２π・Ｐｎ）を乗算することでモータＭ１の回転速度に変換される（Ｐｎは極対数）。φａ、Ｌｑ、ＬｄおよびＲａは、モータＭ１の固有値である。（式１）、（式２）の導出方法については後述する。（式１）、（式２）は、メモリ２４に格納され、必要に応じて読み出される。
（式１）、（式２）に示すように、電流Ｉｄ、電流Ｉｑは、モータＭ１の回転数に依存する値である。制御回路２０は、３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１の回転速度に基づいて電流Ｉｄ、電流Ｉｑを求める。
次に上記（２）に示すように、制御回路２０は、前述した電流Ｉｄ、電流ＩｑがモータＭ１に流れるようにドライブ回路３０を介して３相ブリッジ回路４０を制御する。その制御の際、制御回路２０は、モータＭ１に流れるｄ軸電流（電流Ｉｄ）、ｑ軸電流（電流Ｉｑ）をＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御等によって所定の変化率で変化させ、（式１）、（式２）で求めた電流Ｉｄ、電流Ｉｑの値に近づける。
図１１は、比較例による車両駆動装置にて３相短絡制御を実行した場合に永久磁石モータに発生するトルク、ｄ軸電流およびｑ軸電流を示す図である。図１２は、実施の形態２による車両駆動装置５Ｂにて３相短絡制御を実行した場合に永久磁石モータＭ１に発生するトルク、ｄ軸電流およびｑ軸電流を示す図である。
図１１および図１２には、モータＭ１が力行および回生のいずれでもない状態のときに３相短絡制御が実行された場合のトルク、ｄ軸電流、ｑ軸電流の変化が示されている。なお、モータＭ１の回転速度は、１００００ｒｐｍ（回／分）である。ｄ軸電流は（式１）にて求められ、トルク、ｑ軸電流のそれぞれは後述する（式１１）、（式２）にて求められる。
図１１に示す比較例では、上記のような電流制御が行われず、３相短絡制御の開始とともにｄ軸電流が０Ａから−５００Ａに急激に変更される。そのため、３相短絡制御開始後のトルク、ｄ軸電流、ｑ軸電流の振れが大きく、これらの振れが所定範囲内に収まるまでに約３０ｍｓ（ミリ秒）の時間を要している。
それに対し、図１２に示す実施の形態では、ｄ軸電流、ｑ軸電流を所定の変化率で変化させるという電流制御が行われた後に３相短絡制御が実行されている。この図１２では、ｄ軸電流の現在値が０Ａで、（式１）で求めた電流Ｉｄが−５００Ａである場合に、０Ａであるｄ軸電流を１ｍｓ以上３ｍｓ以下の間に−５００Ａに変化させる電流制御が行われている。ｑ軸電流も、１ｍｓ以上３ｍｓ以下の間に、（式２）で求めた電流Ｉｑに変化させる電流制御が行われている。その後、３相短絡制御が実行されている。その結果、電流制御が行われた時点から約１０ｍｓでトルク、ｄ軸電流、ｑ軸電流の振れが所定範囲内に収まっている。このように、３相短絡制御を実行する前に、モータＭ１に電流Ｉｄ、電流Ｉｑが流れるように電流制御することで、３相短絡制御を実行する際に発生するトルク変動および電流変動を抑制することができる。これにより、３相短絡回路３３の故障有無のチェックに要する時間を短くすることが可能となる。
これらの電流制御を終えた後、上記（３）に示すように、制御回路２０は、チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する（３相短絡制御の実行）。また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１を出力すると同時に、アクティブチェック中であることを示すビジー信号を故障判断部２５に出力する。
引き続き、図９を参照しながら制御回路２０の各構成について説明する。
故障判断部２５は、３相短絡回路３３の故障有無を判断する回路である。故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された際の、モータＭ１の３相に流れる電流の変化、電流位相の変化、および、３相ブリッジ回路４０における直流電圧の変化の少なくとも１つの変化に関する情報を取得する。電流の変化は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値に基づいて求めることができる。電流位相の変化は、例えば、モータＭ１のｄ軸電流とｑ軸電流に基づいて求めることができる。ｄ軸電流、ｑ軸電流は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値、および、回転位置センサＲＳによって検出した磁極の回転位置に基づいて求めることができる。直流電圧の変化は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐを検出することで求めることができる。
故障判断部２５は、取得した上記情報に基づいて３相短絡回路の故障有無を判断する。例えば、故障判断部２５は、電流が規定の範囲から外れた場合、電流位相が規定の範囲から外れた場合、および、直流電圧が規定の範囲から外れた場合のうち少なくとも１つの場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断する。また、故障判断部２５は、３相短絡回路３３が故障していると判断した場合に、その故障情報を外部に報知する報知信号を出力する。
異常検出部２９は、インバータ１０に発生する過電圧などの異常を検出する回路である。ここでは、異常検出部２９は、電源線Ｌｐの断線などによる失陥、あるいは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの故障により発生する過電圧を検出する回路であるとして説明する。異常検出部２９は、電池Ｐ１のプラス側であって、３相ブリッジ回路４０の電源線Ｌｐに接続されている。異常検出部２９が異常（ここでは過電圧）を検出すると、異常信号ｓ２が異常受付端子３９に出力される。これにより、３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うので、３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。なお、ここで例示した、異常検出部２９の異常である過電圧は、例えば、電池Ｐ１のプラス側配線の外れ、断線、あるいは、電池Ｐ１に設けられた図示しないメインリレーの開放などによって発生しうる。また、異常検出部２９とドライブ回路３０（３相短絡回路３３を含む）は、いずれもハードウエアで構成されるので、異常検出部２９が異常を検出して３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うまでの非常時の動作は、自動的に、かつ、迅速に行われる。また、異常検出部２９は、制御回路２０内に設けられている必要はなく、制御回路２０の外に設けられていてもよい。また、異常検出部２９は、過電圧を検出する構成に限定されるものではなく、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの出力異常（所定の出力電圧範囲を超えるなど）を直接検出するような構成を備えていてもよい。
駆動信号演算部２３は、モータ制御信号演算部２２から出力された制御信号に基づいて、モータＭ１を駆動するために必要な駆動信号を演算し、この駆動信号をドライブ回路３０に出力する。駆動信号演算部２３は、車両駆動装置５Ｂが通常駆動している際は、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号を出力する。
また、駆動信号演算部２３は、インバータ１０の異常が検出された場合、かつ、後述する故障判断部２５によって３相短絡回路３３が故障していると判断された場合は、メモリ２４に格納されたプログラムによって３相短絡制御を行うための駆動信号を出力する。
このプログラムによる３相短絡制御は、３相短絡制御信号割り込み部２７によって実行される。具体的には、３相短絡制御信号割り込み部２７は、故障判断部２５から３相短絡回路３３が故障しているという故障情報を受け取ると、インバータ１０の異常が検出された場合に駆動信号演算部２３に対し、３相短絡を実行するための割り込み信号を出力する。駆動信号演算部２３は、割り込み信号を受けることで、３相ＰＷＭ制御の駆動信号を３相短絡制御の駆動信号に変更してドライブ回路３０に出力する。
このように、制御回路２０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するための駆動信号をドライブ回路３０に出力する。ドライブ回路３０では、制御回路２０から出力された駆動信号、および、３相短絡回路３３から出力された信号のうちのいずれかの信号を選択し、３相ブリッジ回路４０に出力する。３相ブリッジ回路４０は、ドライブ回路３０から出力された信号に基づいて、モータＭ１を駆動する。
なお、前述したアクティブチェック信号ｓ１が出力されるまでに制御回路２０にて実行される処理の一部は、駆動信号演算部２３にて行われてもよい。例えば駆動信号演算部２３は、３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１に流れることが予測される電流Ｉｄ、電流Ｉｑを求め、電流Ｉｄ、電流ＩｑがモータＭ１に流れるようにドライブ回路３０を介して３相ブリッジ回路４０を制御してもよい。
実施の形態２の車両駆動装置５Ｂは、モータＭ１を駆動するインバータ１０を備える。インバータ１０は、複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を有する３相ブリッジ回路４０と、３相ブリッジ回路４０に接続されるドライブ回路３０と、ドライブ回路３０に接続される制御回路２０と、インバータ１０の異常を検出する異常検出部２９とを有する。ドライブ回路３０は、モータＭ１の３相を短絡する３相短絡回路３３と、異常検出部２９から出力された異常信号ｓ２を受け付ける異常受付端子３９と、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付けるチェック用端子３６とを有する。制御回路２０は、３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１のトルクが車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないトルク以下であるときに、１）３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１に流れることが予測される電流Ｉｄ、電流Ｉｑを求め、２）電流Ｉｄ、電流ＩｑがモータＭ１に流れるようにドライブ回路３０を介して３相ブリッジ回路４０を制御した後、３）チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。
この構成によれば、ドライブ回路３０が、チェック用端子３６を用いてアクティブチェック信号ｓ１を適宜受け付けることができる。このアクティブチェック信号ｓ１によって、車両駆動装置５Ｂは、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。これにより、インバータ１０において３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置５Ｂを提供することができる。
また、電流Ｉｄ、電流ＩｑがモータＭ１に流れるようにドライブ回路３０を介して３相ブリッジ回路４０を制御した後に、チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、３相短絡制御を実行する際に発生するトルク変動および電流変動を抑制することができる。また、トルク変動および電流変動が抑制されることで、３相短絡回路３３の故障有無のチェックに要する時間を短くすることができる。
［２−２．ｄ軸電流、ｑ軸電流の導出方法］
ここで、電流Ｉｄ、電流Ｉｑに関する（式１）、（式２）を導出する過程について説明する。周知のように、モータＭ１の電圧方程式は、（式３）に示されるとおりである。
Figure 0006854430
（式３）において、Ｖｄはｄ軸電圧、Ｖｑはｑ軸電圧、ｐは微分演算子、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ｉｄはｄ軸電流、ｉｑはｑ軸電流、φａは永久磁石による電機子鎖交磁束である。
（式３）は、座標変換によって（式４）のように示される。
Figure 0006854430
（式４）において、Ｖｕはｕ相の電圧、Ｖｖはｖ相の電圧、Ｖｗはｗ相の電圧である。
モータＭ１にて３相短絡制御が実行された時のｕ相、ｖ相、ｗ相の各電圧は等しくなるので、（式５）に示す関係が成り立つ。
Figure 0006854430
（式５）を（式４）に代入することで（式６）に示す結果が得られる。
Figure 0006854430
（式６）を（式３）に代入すると、（式７）および（式８）のように表される。
Figure 0006854430
Figure 0006854430
これらの（式７）および（式８）を解いて、（式９）および（式１０）が求められる。
Figure 0006854430
Figure 0006854430
この（式９）、（式１０）によって、それぞれ、電流Ｉｑ、電流Ｉｄに関する（式２）、（式１）が導出される。
なお、モータのトルクを求めるための一般式は（式１１）のように表される。
Figure 0006854430
（式１１）において、Ｐｎは極対数であり、モータＭ１の固有値である。
（式１１）に（式９）および（式１０）を代入して、ＬｄおよびＬｑを消去することで、３相短絡トルクＴｓｈに関する（式１２）が導出される。
Figure 0006854430
［２−３．車両駆動装置の動作］
次に、車両駆動装置５Ｂの動作について、図１３および図１４を参照しながら説明する。
図１３は、車両駆動装置５Ｂの動作を例示するフローチャートである。図１４は、図１３のフローチャートに続き、車両駆動装置５Ｂの動作を例示するフローチャートである。
はじめに、車両駆動装置５Ｂは起動され、駆動されている状態にある。
この状態で、制御回路２０は、外部からトルク指令を読み込む（ステップＳ１１１）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電気車両１０１のＥＣＵから出力されたトルク指令情報を読み込む。このトルク指令情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として例えばアクティブチェック指示部２６および駆動信号演算部２３に出力される。
次に、制御回路２０は、読み込んだトルク指令情報に含まれるトルクが車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないトルク以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。具体的には、アクティブチェック指示部２６は、モータＭ１が力行していないとき、回生していないとき、または、所定トルク以下で回生しているときに、車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないトルク以下であると判断する。
そして制御回路２０は、取得したトルクが車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないトルク以下でないと判断すると（Ｓ１１２のＮｏ）、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行なわないこととし、ステップＳ１１１に戻る。一方、制御回路２０は、取得したトルクが車両駆動装置５Ｂの駆動に影響を与えないトルク以下であると判断すると（Ｓ１１２のＹｅｓ）、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行うこととし、次のステップに進む。
次に、制御回路２０は、モータＭ１を電流制御する（ステップＳ１１３）。具体的には、３相短絡制御を実行した場合のモータＭ１に流れることが予測される電流Ｉｄ、電流Ｉｑを求め、電流Ｉｄ、電流ＩｑがモータＭ１に予め流れるようにドライブ回路３０を介して３相ブリッジ回路４０をフィードバック制御する。
上記電流制御が行われた後、制御回路２０は、インバータ１０のフィードバック制御を停止し、アクティブチェック信号ｓ１を出力する（ステップＳ１１４）。具体的にはアクティブチェック指示部２６が、アクティブチェック信号ｓ１をドライブ回路３０のチェック用端子３６に出力する。このアクティブチェック信号ｓ１は、後述するステップＳ１１８またはＳ１２１にて停止されるまで継続して出力される。
次に、インバータ１０は、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御を実行する（ステップＳ１１５）。アクティブチェック信号ｓ１を受け取ったチェック用端子３６は、その信号をＯＲ回路３４に出力し、ＯＲ回路３４は受け取った信号を３相短絡回路３３に出力する。これによって３相短絡回路３３が試行駆動される。ここで切替回路３１によって、切替回路３１の出力信号が、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号でなく、３相短絡回路３３から出力される信号に切り替えられる。そして、３相短絡回路３３から出力される信号が、バッファ回路３２を介して３相ブリッジ回路４０に出力される。これにより、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御が、３相ブリッジ回路４０にて試行される。
次に、制御回路２０は、車両駆動装置５Ｂにおける電流の変化、電流位相の変化、及び、電圧の変化を取得する（ステップＳ１１６）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳ、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を取得する。これらの情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として故障判断部２５に出力される。
次に、制御回路２０は、これら電流、電流位相および電圧の変化が規定の範囲内であるか否かによって、３相短絡回路３３の故障有無を判断する（ステップＳ１１７）。具体的には、故障判断部２５が、電流が規定の範囲から外れたか否か、電流位相が規定の範囲から外れたか否か、および、直流電圧が規定の範囲から外れたか否かを判断する。
故障判断部２５は、電流、電流位相および電圧の変化のうち全てが規定の範囲内であると判断した場合に（Ｓ１１７のＹｅｓ）、３相短絡回路３３が故障しておらず正常であると判断する。そして制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ１１８）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ１１９）。そして制御回路２０は、ステップＳ１１１に戻り、アクティブチェックを繰り返す。これらのアクティブチェックは、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
一方、制御回路２０は、電流、電流位相および電圧の変化のうち少なくとも１つが規定の範囲から外れている場合に（Ｓ１１７のＮｏ）、３相短絡回路３３が故障している判断する。そして、制御回路２０は、図１４に示すように、３相短絡回路３３が故障している場合の動作を実行する。
図１４に示すように、制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ１２１）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ１２２）。なお、インバータ１０のフィードバック制御の再開にてトルク変動および電流変動が大きくなり過ぎないように、ステップＳ１２１において、電流制御が予め行われてもよい。例えば制御回路２０は、ステップＳ１２２を実行した場合のモータＭ１に流れることが予測される電流を求め、当該電流がモータＭ１に流れるようにドライブ回路３０を介して３相ブリッジ回路４０を制御した後に、ステップＳ１２２を実行してもよい。
次に、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していることを示す故障警告を外部、例えば電気車両１０１のＥＣＵ（上位制御部）に出力する（ステップＳ１２３）。また、故障判断部２５が、モニターを用いて故障情報を表示したり、スピーカを用いて故障情報を知らせる音を出力したりすることで、ユーザに故障情報を報知してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３への３相短絡制御信号の出力を禁止する（ステップＳ１２４）。具体的には、アクティブチェック信号ｓ１がアクティブチェック指示部２６から出力されないようにする。また、制御回路２０は、３相短絡制御のフラグを立てる（ステップＳ１２５）。このフラグが立つことで、例えば異常検出部２９がインバータ１０の異常を検出した場合に、３相短絡回路３３を用いるのでなく、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御が実行される。これにより、３相短絡回路３３の故障を修理するまでの間にインバータ１０の異常が発生しても、３相短絡制御を実行することができる。
なお、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、以後の車両駆動装置５Ｂの駆動においてモータＭ１の回転数を制限するように、インバータ１０を制御してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断され、かつ、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号をドライブ回路３０に出力してもよい。これにより、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、故障した３相短絡回路３３により３相ブリッジ回路４０を駆動することで発生してしまう３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力中に、モータＭ１が力行または回生の状態となった場合に、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止してもよい。制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止した場合に、３相短絡回路３３の故障有無の判断を無効としてもよい。
［２−４．故障判断の他の例］
上記実施の形態２では、故障判断部２５は、電流が規定の範囲から外れた場合、電流位相が規定の範囲から外れた場合、および、直流電圧が規定の範囲から外れた場合のうち少なくとも１つの場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断したが、故障判断部２５による判断のしかたは上記に限られない。
例えば、制御回路２０の故障判断部２５は、アクティブチェック信号ｓ１の出力前後におけるモータＭ１のｄ軸電流の差が規定の範囲から外れた場合、および、ｑ軸電流の差が規定の範囲から外れた場合の少なくとも１つの場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断してもよい。
図１５は、車両駆動装置５Ｂの３相短絡回路３３が故障している場合の一例を示す図である。図１６は、車両駆動装置５Ｂの３相短絡回路３３が故障している場合の他の一例を示す図である。図１５および図１６には、モータＭ１が力行および回生のいずれでもない状態のときに３相短絡制御が実行された場合のトルク、ｄ軸電流、ｑ軸電流の変化が示されている。なお、モータＭ１の回転速度は、１００００ｒｐｍ（回／分）である。トルク、ｄ軸電流、ｑ軸電流のそれぞれは（式１２）、（式１）、（式２）にて求められる。
図１５には、モータＭ１の３相のうち２相は短絡したが残りの１相が短絡しなかった場合が示されている。図１６には、モータＭ１の３相のうち１相は短絡したが残りの２相が短絡しなかった場合が示されている。図１５および図１６に示すように、３相短絡制御を行ったときにモータＭ１の少なくとも１相が短絡しないと、ｄ軸電流およびｑ軸電流の振れが大きく、３相全てが正常に短絡した場合（例えば図１２参照）と比較して、異なる挙動を示す。したがって、３相短絡制御の実行前後におけるｄ軸電流の差およびｑ軸電流の差を求めることで、故障判断部２５は３相短絡回路３３の故障有無を判断することができる。
なお、モータＭ１の３相全てが短絡しなかった場合（図示省略）は、電池Ｐ１に向かって流れる電流が発生する。そのため、例えば電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出される電流から得られたｄ軸電流が、（式１）から求めた電流Ｉｄと異なる値になる。なお、ｑ軸電流についても同様である。したがって、故障判断部２５は、電流が規定の範囲から外れた場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断することができる。
［２−５．実施の形態２の変形例１］
次に、実施の形態２の変形例１に係る車両駆動装置５Ｂａの構成について、図１７および図１８を参照しながら説明する。この変形例１では、車両駆動装置５Ｂａに複数の永久磁石モータＭ１が設けられている例について説明する。
図１７は、変形例１による車両駆動装置５Ｂａを備える電気車両１０１Ａを例示する図である。電気車両１０１Ａは、駆動輪２と、動力伝達機構３と、２つの永久磁石モータＭ１と、２つのインバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。これらの構成のうち、車両駆動装置５Ｂａは、２つの永久磁石モータＭ１、２つのインバータ１０および電池Ｐ１によって構成されている。
図１８は、車両駆動装置５Ｂａのインバータ１０、永久磁石モータＭ１および電池Ｐ１を例示する回路図である。
図１８に示すように車両駆動装置５Ｂａは、２つのモータＭ１と、２つのインバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。各インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と制御回路２０とを備えている。
制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、制御回路２０は、異常検出部２９を備える（図示省略）。各インバータ１０の各制御回路２０は、通信可能なように互いに接続されている。なお、図１８では２つの制御回路２０が示されているが、それに限られず、制御回路は、２つの制御回路２０の各機能を有する１つの制御回路で構成されていてもよい。
ドライブ回路３０の入力側は制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。各ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、各ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える（図示省略）。
各３相ブリッジ回路４０は、上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とを備えている。各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、各ドライブ回路３０に接続され、各ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
変形例１の車両駆動装置５Ｂａは、２つのモータＭ１と、２つのモータＭ１のうち一方のモータＭ１を駆動する一方のインバータ１０と、２つのモータＭ１のうち他方のモータＭ１を駆動する他方のインバータ１０とを備える。他方のインバータ１０の制御回路２０は、一方のモータＭ１が力行または回生の状態であり、かつ、他方のモータＭ１にて３相短絡制御を実行した場合に他方のモータＭ１のトルクが車両駆動装置５Ｂａの駆動に影響を与えないトルク以下であるときに、１）上記３相短絡制御を実行した場合の他方のモータＭ１に流れることが予測される電流Ｉｄ、電流Ｉｑを求め、２）電流Ｉｄ、電流Ｉｑが他方のモータＭ１に流れるようにドライブ回路３０を介して３相ブリッジ回路４０を制御した後、３）チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。
このように、一方のモータＭ１が力行または回生の状態のときに、他方のモータＭ１にてアクティブチェックを行うためのアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、例えばモータＭ１が力行でもなく回生でもないときのみにアクティブチェック信号ｓ１を出力する場合に比べて、３相短絡制御を実行できるか否かを確認する機会を増やすことができる。これにより、インバータ１０において３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置５Ｂａを提供することができる。
［２−６．実施の形態２の変形例２］
次に、実施の形態２の変形例２による車両駆動装置５Ｂについて、図１９および図２０を参照しながら説明する。この変形例２では、モータＭ１の回転数が所定の閾値の範囲内である場合に、アクティブチェックを行う例について説明する。
図１９は、実施の形態２の変形例２による車両駆動装置５Ｂの動作を例示するフローチャートである。図２０は、この変形例２による車両駆動装置５Ｂの永久磁石モータＭ１が３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。なお、図２０の縦軸は、プラス側（上側）に向かうほど制動トルクが大きくなることを示している。
実施の形態２の変形例２の車両駆動装置５Ｂの動作方法では、モータＭ１が力行指令または回生指令を受けているか否かを判断するステップＳ１１２と、モータＭ１の電流制御を行うステップＳ１１３との間に、モータＭ１の回転数に関する判断を行い、アクティブチェックを行うか否かを決めるステップを有する。
具体的には、図１９に示すように、ステップＳ１１２でＹｅｓと判定された後にモータＭ１の回転数を読み込む（ステップＳ１１２Ａ）。モータＭ１の回転数は、回転位置センサＲＳの検知結果に基づいて求めることができる。
次に、モータＭ１の回転数が所定の閾値の範囲内か否かを判断する（ステップＳ１１２Ｂ）。具体的には、モータＭ１の回転数の閾値である第１閾値ｒ１、および、第１閾値ｒ１よりも大きな第２閾値ｒ２を設定し、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下であるか否かを判断する。制御回路２０は、回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下である場合に（Ｓ１１２ＢのＹｅｓ）、アクティブチェックを行う各ステップに進む。一方、回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下でない場合は（Ｓ１１２ＢのＮｏ）、ステップＳ１１１に戻る。
このように、モータＭ１の回転数に基づいてアクティブチェックの実行可否を決めるのは以下に示す理由による。図２０に示すように、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１よりも小さいときにアクティブチェックを行うと、大きな制動トルクが急に発生することがある。そこでこの変形例２では、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１以上である場合に、アクティブチェックを実行することとしている。また、モータＭ１の回転数が第２閾値ｒ２よりも大きい、つまり比較的激しい運転時であると推定されるときにアクティブチェックを行うと、モータＭ１へのトルク指令が急に大きく変わった場合に対応できなくなることがある。そこでこの変形例２では、モータＭ１の回転数が第２閾値ｒ２以下である場合に、アクティブチェックを実行することとしている。
このように実施の形態２の変形例２の車両駆動装置５Ｂでは、モータＭ１の回転数に応じてアクティブチェックの実行可否を決めている。これにより、車両駆動装置５Ｂの駆動時における急激な変動を抑制することができる。なお、この変形例２は、車両駆動装置５Ｂに限られず車両駆動装置５Ｂａにも適用することができる。
以上の実施の形態２は、本質的に好ましい例示であって、この開示、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
例えば、前記ドライブ回路は、前記アクティブチェック信号を受け付けた場合に、前記永久磁石モータにて実行されている制御を前記３相短絡回路による前記３相短絡制御に切り替えてもよい。
このように、ドライブ回路が、永久磁石モータにて実行されている制御を３相短絡回路による３相短絡制御に切り替えることで、車両駆動装置は、３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
（実施の形態３）
実施の形態３の車両駆動装置について、図２１〜図３４を参照しながら説明する。
走行中における車両駆動装置の永久磁石モータの状態を大まかに分けると、力行している状態、回生している状態、ならびに、力行および回生のいずれでもない状態（車両が惰行状態、および、エンジンや他の永久磁石モータなどの他の駆動源がある場合は、他の駆動源のみで走行している状態）に分けられる。以下では、実施の形態３にて、永久磁石モータが回生している状態で３相短絡回路の故障有無をチェックする例を説明する。さらに実施の形態３の変形例３にて、永久磁石モータが力行および回生のいずれでもない状態で３相短絡回路の故障有無をチェックする例を説明する。
［３−１．車両駆動装置の構成］
まず、実施の形態３による車両駆動装置５Ｃの構成について、図２１〜図２３を参照しながら説明する。
図２１は、実施の形態３による車両駆動装置５Ｃを備える電気車両２０１を例示する図である。電気車両２０１は、駆動輪２と、動力伝達機構３と、車両駆動装置５Ｃとを備えている。また、車両駆動装置５Ｃは、永久磁石モータＭ１、インバータ１０および電池Ｐ１を備えている。車両駆動装置５Ｃは、さらに、内燃機関等のエンジン、変速機およびブレーキのうちの少なくとも１つで構成されるトルク付与装置５０を備えている。ここでは、トルク付与装置５０がエンジンである場合について述べる。以下、永久磁石モータＭ１をモータＭ１と呼ぶ場合がある。
モータＭ１は、電気車両２０１の駆動輪２を駆動する３相交流式のモータであり、例えば、埋込磁石同期モータまたは表面磁石同期モータなどのモータが用いられる。
動力伝達機構３は、例えば、ディファレンシャルギアおよびドライブシャフトによって構成され、モータＭ１およびトルク付与装置５０（エンジン）と駆動輪２との間にて動力を伝達する。モータＭ１およびトルク付与装置５０の回転力は、動力伝達機構３を経由して駆動輪２に伝達される。これと同様に、駆動輪２の回転力は、動力伝達機構３を経由してモータＭ１およびトルク付与装置５０に伝達される。
電池Ｐ１は、例えば、リチウムイオン電池などの直流電源である。電池Ｐ１は、モータＭ１を駆動させるための電力を供給し、および、この電力を蓄積する。
インバータ１０は、電池Ｐ１から供給された直流電力を例えば３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給し、モータＭ１を駆動制御する。
トルク付与装置５０は、駆動輪２にトルクを付与するための装置であり、ここではエンジンである。トルク付与装置５０に含まれるエンジン制御部（図示せず）はインバータ１０と通信可能に接続されている。なお、トルク付与装置５０のエンジン制御部は、電気車両２０１のＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を介してインバータ１０に接続されていてもよい。
なお、トルク付与装置５０がブレーキの場合は、インバータ１０とブレーキ制御部とが通信可能に接続される。この場合は、ブレーキを制御することにより制動トルクを駆動輪２に出力する。また、トルク付与装置５０が変速機の場合は、インバータ１０と変速機制御部とが通信可能に接続される。この場合は、変速機を制御（シフトダウン）することにより、制動トルクを駆動輪２に出力する。
トルク付与装置５０は、例えば、回生中のモータＭ１にて３相短絡制御が実行された場合に、インバータ１０からの指令を受けて制動のためのトルク（エンジンブレーキ）を出力する。トルク付与装置５０から出力されたトルクは、動力伝達機構３を経由して駆動輪２に伝達されるが、トルク付与装置５０は動力伝達機構３を介してモータＭ１に繋がっているため、回生中のモータＭ１による回生トルクとトルク付与装置５０の制動トルクが合計されて駆動輪２に出力される。
なお、車両駆動装置５Ｃは、上記構成に限られない。例えば、車両駆動装置５Ｃは、モータＭ１のみを含み、インバータ１０、電池Ｐ１およびトルク付与装置５０は、車両駆動装置５Ｃの外に設けられていてもよい。また、電気車両２０１は、上記に示した連結構造に限られない。例えば電気車両２０１は、動力伝達機構３を備えず、モータＭ１と駆動輪２とが直結された構造であってもよいし、トルク付与装置５０と駆動輪２とが直結された構造であってもよい。
以下、モータＭ１を駆動制御するインバータ１０について、詳しく説明する。
図２２は、車両駆動装置５Ｃのインバータ１０、永久磁石モータＭ１および電池Ｐ１を例示する回路図である。
図２２に示すように、車両駆動装置５Ｃは、モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と制御回路２０とを備えている。なお図２２には、３相ブリッジ回路４０に印加される電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ１も図示されている。
３相ブリッジ回路４０は、電池Ｐ１から供給された直流電力をスイッチング動作により３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給し、モータＭ１を駆動する回路である。３相ブリッジ回路４０の、スイッチング動作制御用の入力側はドライブ回路３０に、電力の入力側は電池Ｐ１に、それぞれ接続され、出力側はモータＭ１に接続されている。なお、モータＭ１の回生時には、３相ブリッジ回路４０の出力側から回生電流が導入され、電力の入力側に向かって流れるが、ここでは、電池Ｐ１が接続される側を入力側、モータＭ１が接続される側を出力側と定義する。
図２３は、車両駆動装置５Ｃのインバータ１０が備える３相ブリッジ回路４０を例示する回路図である。なお、図２３に示す電圧Ｖｐは電源電圧であり、電圧Ｖｇは接地電圧である。
３相ブリッジ回路４０は、図２３の上側に位置する上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、図２３の下側に位置する下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とを備えている。例えば、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などによって構成される。また、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されてもよい。
各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、モータＭ１の３つの端子から引き出された３つの出力線と、電池Ｐ１の正極に接続された電源線Ｌｐとの間のそれぞれの間に接続されている。各スイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、上記３つの出力線と電池Ｐ１の負極に接続された接地線Ｌｇとの間のそれぞれの間に接続されている。また、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６には、還流ダイオードが並列接続されている。還流ダイオードは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に寄生する寄生ダイオードであってもよい。
各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ドライブ回路３０に接続され、ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
次に、ドライブ回路３０について、図２２を参照しながら説明する。
ドライブ回路３０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するため、３相ブリッジ回路４０のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動する回路である。ドライブ回路３０の入力側は制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。
ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える。
異常受付端子３９は、インバータ１０の異常状態を告げる異常信号ｓ２を受け付ける端子である。この異常信号ｓ２は、後述する異常検出部２９からドライブ回路３０に出力される。
チェック用端子３６は、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付ける端子である。このアクティブチェック信号ｓ１は、制御回路２０からドライブ回路３０に出力される。以下において、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することをアクティブチェックと呼ぶ。アクティブチェックを行うことで、３相短絡回路３３の故障有無を診断することができる。
チェック用端子３６および異常受付端子３９に入力されたそれぞれの信号は、ＯＲ回路３４に入力される。ＯＲ回路３４は、チェック用端子３６および異常受付端子３９の少なくとも一方の端子が信号を受け付けている場合に、３相短絡回路３３に信号を出力する。３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて駆動する。すなわち３相短絡回路３３は、異常検出およびアクティブチェックのそれぞれの入力信号に基づいて駆動する。
３相短絡回路３３は、モータＭ１の３相のそれぞれを短絡するために用いられる回路である。具体的には、３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて３相ブリッジ回路４０の上側アーム群のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３および下側アーム群のスイッチ素子Ｓ４〜Ｓ６のうち、一方のアーム群の各スイッチ素子を短絡し、他方のアーム群の各スイッチ素子を開放する回路である。このようにしてモータＭ１の３相のそれぞれを短絡することで、モータＭ１の巻線コイル間から誘起される電圧を０にすることができる。これにより、例えば３相ブリッジ回路４０に過電圧が検出された場合に、３相短絡回路３３を働かせて３相短絡制御を行い、３相ブリッジ回路４０にかかる過電圧を低減することができる。
切替回路３１は、３相ブリッジ回路４０を、後述する駆動信号演算部２３から出力された駆動信号に基づいて駆動するか、あるいは、３相短絡回路３３から出力された信号を用いて駆動するかを切り替える回路である。なお、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号には、３相ブリッジ回路４０を３相ＰＷＭ制御する信号などの各種信号が含まれる。切替回路３１による切り替えは、例えばハードロジック回路によって実現されている。本実施の形態の切替回路３１は、ドライブ回路３０がチェック用端子３６を介してアクティブチェック信号ｓ１を受け付けた場合に、モータＭ１にて実行されているスイッチング制御を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替える。
バッファ回路３２は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動することができるように、３相ブリッジ回路４０に出力する出力信号を増幅する回路である。バッファ回路３２によって出力信号が増幅されることで、３相ブリッジ回路４０の駆動が可能となる。
次に、制御回路２０について、図２２を参照しながら説明する。
制御回路２０は、各種の演算等を行うマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムまたは情報などを記憶するメモリ２４とによって構成される。
図２２に示すように制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、制御回路２０は、異常検出部２９を備える。
モータ制御信号取得部２１は、モータＭ１に流れる電流を検知する電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、および、モータＭ１の磁極位置を検出して回転位置を検知する回転位置センサＲＳなどの各種センサによって検知された情報を取得する。なお、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗは、モータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相における電流値を検知するセンサである。また、モータ制御信号取得部２１は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐに関する情報を取得する。また、モータ制御信号取得部２１は、制御回路２０の外部、例えば電気車両２０１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から出力されたトルク指令などの制御指令情報を取得する。
モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報に基づいて、演算によりトルク指令値を電流に換算し、モータＭ１を電流制御するための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、車両駆動装置５Ｃの駆動時におけるモータＭ１のトルクが、トルク指令情報に示された目標トルク（例えば電気車両２０１のアクセルペダルまたはブレーキペダルの操作量に応じたトルク）となるように、モータＭ１の電流制御のための制御信号を出力する。
また、モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報を演算により変換して、アクティブチェックおよび故障判断を行うための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、トルク指令などの制御指令情報を上記した制御信号に変換して駆動信号演算部２３およびアクティブチェック指示部２６に出力する。また、モータ制御信号演算部２２は、モータＭ１に流れる電流、モータＭ１の磁極の回転位置、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を制御信号に変換して駆動信号演算部２３および故障判断部２５に出力する。
アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１をチェック用端子３６に出力する回路である。前述したようにアクティブチェックとは、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することである。アクティブチェック指示部２６は、モータ制御信号演算部２２から出力された上記制御信号に基づいて、今のタイミングでアクティブチェックを行っても車両駆動装置５Ｃの駆動に影響を与えないか否かを判断する。
例えば、アクティブチェック指示部２６は、モータＭ１が回生中であって以下の条件を満たすときにアクティブチェックを行うと判断する。アクティブチェックの実行可否の判断は、定期的な時間間隔で実行される。なお、アクティブチェックをするか否かの判断は、アクティブチェック指示部２６に限られず、制御回路２０に含まれる回路であればアクティブチェック指示部２６と異なる回路によって行われてもよい。
ここで、アクティブチェック信号ｓ１が出力される前に制御回路２０にて実行される処理について、図２４および図２５を参照しながら説明する。この処理は、３相短絡制御にて発生するトルクが、ユーザに違和感を与えることを抑制するために実行される。
図２４は、車両駆動装置５Ｃの永久磁石モータＭ１が３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。図２５は、車両駆動装置５Ｃに付与するアシストトルクＴａｓを示す図である。図２４および図２５の縦軸は、プラス側（上側）に向かうほど制動トルクが大きくなることを示している。また同図の縦軸には、第１規定トルクＴｒ１、および、第１規定トルクＴｒ１よりもトルクが小さい第２規定トルクＴｒ２が示されている。
また、図２４には、モータＭ１にて発生するトルクが、第２規定トルクＴｒ２よりも小さいとユーザにトルク変動を感じさせないこと、第２規定トルクＴｒ２以上第１規定トルクＴｒ１以下であるとユーザにトルク変動を感じさせるが違和感を与えないこと、第１規定トルクＴｒ１よりも大きいとユーザに違和感を与えることが示されている。第１規定トルクＴｒ１および第２規定トルクＴｒ２のそれぞれは、重力加速度（Ｇ）を基準とした、電気車両２０１にかかる制動時の加速度に基づいて決められる値である。例えば、第１規定トルクＴｒ１は、電気車両２０１にかかる制動時の加速度が重力加速度の−０．０５倍（−０．０５Ｇ：制動時のため、符号は負であると、以下、定義する。）であるときのトルクであり、第２規定トルクＴｒ２は、電気車両２０１にかかる制動時の加速度が重力加速度の−０．０３倍（−０．０３Ｇ）であるときのトルクである。
また、図２４および図２５には、３相短絡制御が実行されるとモータＭ１に発生するトルクである３相短絡トルクＴｓｈが示されている。３相短絡トルクＴｓｈは、前述した（式１２）で表される。
Figure 0006854430
（式１２）において、Ｐｎは極対数、Ｒａは相抵抗、ωは角速度（回転数、回転速度）、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電流である。ＰｎおよびＲａは、モータＭ１の固有値である。ωは、回転位置センサＲＳの値に基づいて求められる。ωは、６０／（２π・Ｐｎ）を乗算することでモータＭ１の回転速度（回転数）に変換される。ＩｄおよびＩｑは、前述した（式１）および（式２）に基づいて求められる。（式１２）は、メモリ２４に格納され、必要に応じて読み出される。
図２４および図２５に示すように、３相短絡トルクＴｓｈは、モータＭ１の回転数に依存し、モータＭ１の回転数が高い領域にて小さく、モータＭ１の回転数が低い領域にて極大値を持つ。実施の形態３では、この３相短絡トルクＴｓｈの値を使って、今のタイミングでアクティブチェックをすべきか否かを判断する。
例えば、制御回路２０は、モータＭ１が回生中に、３相短絡トルクＴｓｈに基づいてアクティブチェックをすべきと判断した場合にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。具体的には、制御回路２０は、３相短絡トルクＴｓｈが第１規定トルクＴｒ１以下である場合に、アクティブチェック信号ｓ１を出力する。この車両駆動装置５Ｃでは、３相短絡制御が実行されたときに発生するトルクが大きくなり過ぎない場合に３相短絡制御を行ってアクティブチェックをする構成となっている。また、この車両駆動装置５Ｃでは、３相短絡トルクＴｓｈが第１規定トルクＴｒ１以下である場合にアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、例えば３相短絡回路３３が故障している場合であっても、モータＭ１のトルク変動が大きくなりにくい構成となっている。
また、実施の形態３では、アクティブチェックを行う際に、モータＭ１のトルク変動が小さくなるようにアシストトルクＴａｓを出力する。アシストトルクＴａｓは、３相短絡制御を実行することによって生じるモータＭ１のトルク変動を緩和するために補助するトルクである。具体的には制御回路２０は、３相短絡トルクＴｓｈが第２規定トルクＴｒ２以上第１規定トルクＴｒ１以下である場合に、モータＭ１が回生中に発生する回生トルクＴｒｑ（図２５参照）と上記３相短絡トルクＴｓｈとのトルク差に応じたアシストトルクＴａｓがモータＭ１に付与されるようにトルク付与装置５０を制御する。
例えば図２５に示すように、制御回路２０は、３相短絡トルクＴｓｈが回生トルクＴｒｑよりも小さい場合に、回生トルクＴｒｑから３相短絡トルクＴｓｈを差し引いたアシストトルクＴａｓ（制動トルク）が付与されるようにトルク付与装置５０を制御する。なお、図２５に示される回生トルクＴｒｑの位置は、ＥＣＵから出力されるトルク指令およびモータＭ１の回転数によって決められる。また、制御回路２０は、３相短絡トルクＴｓｈが回生トルクよりも大きい場合に、３相短絡トルクＴｓｈから回生トルクを差し引いたアシストトルク（制動トルク）が付与されるようにトルク付与装置５０を制御する（図示省略）。この車両駆動装置５Ｃでは、３相短絡制御が実行されたときにモータＭ１に発生するトルク変動を減らすように構成されている。
このように制御回路２０は、アクティブチェックをするか否かを判断してアクティブチェックすべきと判断した後に、アクティブチェック信号ｓ１を出力する。また制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１を出力すると同時に、アクティブチェック中であることを示すビジー信号を故障判断部２５に出力する。
引き続き、図２２を参照しながら制御回路２０の各構成について説明する。
故障判断部２５は、３相短絡回路３３の故障有無を判断する回路である。故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された際の、モータＭ１の３相に流れる電流の変化、電流位相の変化、および、３相ブリッジ回路４０における直流電圧の変化の少なくとも１つの変化に関する情報を取得する。電流の変化は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値に基づいて求めることができる。電流位相の変化は、例えば、モータＭ１のｄ軸電流とｑ軸電流に基づいて求めることができる。ｄ軸電流、ｑ軸電流は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値、および、回転位置センサＲＳによって検出した磁極の回転位置に基づいて求めることができる。直流電圧の変化は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐを検出することで求めることができる。
故障判断部２５は、取得した上記情報に基づいて３相短絡回路の故障有無を判断する。例えば、故障判断部２５は、電流が規定の範囲から外れた場合、電流位相が規定の範囲から外れた場合、および、直流電圧が規定の範囲から外れた場合のうち少なくとも１つの場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断する。また、故障判断部２５は、３相短絡回路３３が故障していると判断した場合に、その故障情報を外部に報知する報知信号を出力する。
異常検出部２９は、インバータ１０に発生する過電圧などの異常を検出する回路である。ここでは、異常検出部２９は、電源線Ｌｐの断線などによる失陥、あるいは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの故障により発生する過電圧を検出する回路であるとして説明する。異常検出部２９は、電池Ｐ１のプラス側であって、３相ブリッジ回路４０の電源線Ｌｐに接続されている。異常検出部２９が異常（ここでは過電圧）を検出すると、異常信号ｓ２が異常受付端子３９に出力される。これにより、３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うので、３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。
なお、ここで例示した、異常検出部２９の異常である過電圧は、例えば、電池Ｐ１のプラス側配線の外れ、断線、あるいは、電池Ｐ１に設けられた図示しないメインリレーの開放などによって発生しうる。また、異常検出部２９とドライブ回路３０（３相短絡回路３３を含む）は、いずれもハードウエアで構成されるので、異常検出部２９が異常を検出して３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うまでの非常時の動作は、自動的に、かつ、迅速に行われる。また、異常検出部２９は、制御回路２０内に設けられている必要はなく、制御回路２０の外に設けられていてもよい。また、異常検出部２９は、過電圧を検出する構成に限定されるものではなく、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの出力異常（所定の出力電圧範囲を超えるなど）を直接検出するような構成を備えていてもよい。
駆動信号演算部２３は、モータ制御信号演算部２２から出力された制御信号に基づいて、モータＭ１を駆動するために必要な駆動信号を演算し、この駆動信号をドライブ回路３０に出力する。駆動信号演算部２３は、車両駆動装置５Ｃが通常駆動している際は、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号を出力する。
また、駆動信号演算部２３は、インバータ１０の異常が検出された場合、かつ、故障判断部２５によって３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、メモリ２４に格納されたプログラムによって３相短絡制御を行うための駆動信号を出力する。
このプログラムによる３相短絡制御は、３相短絡制御信号割り込み部２７によって実行される。具体的には、３相短絡制御信号割り込み部２７は、故障判断部２５から３相短絡回路３３が故障しているという故障情報を受け取ると、インバータ１０の異常が検出された場合に駆動信号演算部２３に対し、３相短絡を実行するための割り込み信号を出力する。駆動信号演算部２３は、割り込み信号を受けることで、３相ＰＷＭ制御の駆動信号を３相短絡制御の駆動信号に変更してドライブ回路３０に出力する。
このように、制御回路２０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するための駆動信号をドライブ回路３０に出力する。ドライブ回路３０では、制御回路２０から出力された駆動信号、および、３相短絡回路３３から出力された信号のうちのいずれかの信号を選択し、３相ブリッジ回路４０に出力する。３相ブリッジ回路４０は、ドライブ回路３０から出力された信号に基づいて、モータＭ１を駆動する。
なお、前述したアクティブチェック信号ｓ１が出力される前に制御回路２０にて実行される処理の一部は、駆動信号演算部２３にて行われてもよい。例えば駆動信号演算部２３は、回生トルクＴｒｑと３相短絡トルクＴｓｈとのトルク差に応じたアシストトルクＴａｓを演算してもよい。また、駆動信号演算部２３は、演算したアシストトルクＴａｓを、トルク付与装置５０を制御するための駆動信号に変換し、必要に応じてトルク付与装置５０に出力してもよい。
実施の形態３の車両駆動装置５Ｃは、永久磁石モータＭ１を駆動するインバータ１０を備える。インバータ１０は、複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を有する３相ブリッジ回路４０と、３相ブリッジ回路４０に接続されるドライブ回路３０と、ドライブ回路３０に接続される制御回路２０と、インバータ１０の異常を検出する異常検出部２９とを有する。ドライブ回路３０は、永久磁石モータＭ１の３相を短絡させる３相短絡回路３３と、異常検出部２９から出力された異常信号ｓ２を受け付ける異常受付端子３９と、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付けるチェック用端子３６とを有する。制御回路２０は、永久磁石モータＭ１が回生中に、３相短絡制御を実行すると永久磁石モータＭ１に発生するトルクである３相短絡トルクＴｓｈに基づいて、チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。
このように、制御回路２０が３相短絡トルクＴｓｈに基づいてアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、ドライブ回路３０はチェック用端子３６を用いてアクティブチェック信号ｓ１を適宜受け付けることができる。これにより車両駆動装置５Ｃは、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。また、モータＭ１が回生中にアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、例えばモータＭ１が回生中でないときのみにアクティブチェック信号ｓ１を出力する場合に比べて、３相短絡制御を実行できるか否かを確認する機会を増やすことができる。これにより、インバータ１０において３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置５Ｃを提供することができる。
［３−２．車両駆動装置の動作］
次に、車両駆動装置５Ｃの動作について、図２６〜図２８を参照しながら説明する。
図２６は、車両駆動装置５Ｃの動作を例示するフローチャートである。図２７は、図２６のフローチャートに続き、車両駆動装置５Ｃの動作を例示するフローチャートである。図２８は、図２７のフローチャートに続き、車両駆動装置５Ｃの動作を例示するフローチャートである。
実施の形態３の車両駆動装置５Ｃにおけるアクティブチェックは、モータＭ１が回生中に実行可能となる。また、車両駆動装置５Ｃでは、アクティブチェックをする前に、３相短絡時に発生するトルクを演算し、今のタイミングでアクティブチェックをすべきか否かを判断する。そして、アクティブチェックをしても問題ないと判断した後に、アクティブチェックを行う。以下、車両駆動装置５Ｃの動作を順に説明する。
はじめに、車両駆動装置５Ｃは起動され、駆動されている状態にある。
この状態で、制御回路２０は、外部からトルク指令を読み込む（ステップＳ２０１）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電気車両２０１のＥＣＵからトルク指令情報を読み込む。
次に、制御回路２０は、トルク指令の有無を判断する（ステップＳ２０２）。このステップＳ２０２にてトルク指令が無いと判断された場合は、車両駆動装置５Ｃが力行および回生のいずれでもない状態に該当し、実施の形態３の変形例２に示す３相短絡制御（図３１のステップＳ１３以降）に進む。一方、ステップＳ２０２にてトルク指令が有りと判断された場合は、車両駆動装置５Ｃが力行または回生の状態に該当し、ステップＳ２１０に進む。
次に、制御回路２０は、車両駆動装置５Ｃが回生指令を受けているか否かを判断する（ステップＳ２１０）。具体的には、制御回路２０は、例えばトルク指令の正負に基づいて、回生指令（負）を受けているかまたは力行指令（正）を受けているかを判断する。
例えば、制御回路２０は、回生指令を受けていないと判断すると（Ｓ２１０のＮｏ）、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行なわないこととし、ステップＳ２０１に戻る。一方、制御回路２０は、回生指令を受けていると判断すると、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行うこととし、次のステップに進む。
次に、制御回路２０は、３相短絡時に発生する３相短絡トルクＴｓｈを演算する（ステップＳ２１１）。３相短絡トルクＴｓｈは、前述した（式１２）を用いて演算される。
なお、制御回路２０は必ずしも（式１２）を用いて３相短絡トルクＴｓｈを演算しなくてもよい。例えば制御回路２０は、モータＭ１の回転数および３相短絡トルクＴｓｈの関係を示す実測データの集計表をメモリ２４に格納し、この集計表に基づいてモータＭ１の回転数に応じた３相短絡トルクＴｓｈを求めてもよい。
次に、制御回路２０は、モータＭ１が回生中に発生するトルクである回生トルクＴｒｑと３相短絡トルクＴｓｈとのトルク差に応じたアシストトルクＴａｓを演算する（ステップＳ２１２）。具体的には、回生トルクＴｒｑと３相短絡トルクＴｓｈとのトルク差を求め、このトルク差の絶対値をアシストトルクＴａｓとする。なお、このステップＳ２１２は、後出するステップＳ２１２ＡとＳ２１２Ｂとの間に実行されてもよいし、ステップＳ２１２ＢとＳ２１２Ｃとの間に実行されてもよい。
次に、制御回路２０は、３相短絡トルクＴｓｈが第１規定トルクＴｒ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ２１２Ａ）。３相短絡トルクＴｓｈが第１規定トルクＴｒ１よりも大きい場合（Ｓ２１２ＡにてＮｏ）、３相短絡制御を実行すると、３相短絡トルクＴｓｈにより電気車両２０１にかかる制動の加速度が大きく、車両駆動装置５Ｃを利用するユーザに違和感を与えるので、今のタイミングでは故障診断を行わずにステップＳ２０１に戻る。一方、３相短絡トルクＴｓｈが第１規定トルクＴｒ１以下である場合（Ｓ２１２ＡにてＹｅｓ）、３相短絡制御を実行してもユーザに違和感を与えないので次のステップに進む。
次に、制御回路２０は、３相短絡トルクＴｓｈが第２規定トルクＴｒ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１２Ｂ）。例えば制御回路２０は、３相短絡トルクＴｓｈが第２規定トルクＴｒ２以上の場合（Ｓ２１２ＢにてＹｅｓ）、ステップＳ２１２にて求めたアシストトルクＴａｓを制御出力し（ステップＳ２１２Ｃ）、ステップＳ２１３に進む。アシストトルクＴａｓの制御出力は、制御回路２０がアシストトルクＴａｓに基づく駆動信号をトルク付与装置５０に出力することで実行される。
一方、制御回路２０は、３相短絡トルクＴｓｈが第２規定トルクＴｒ２よりも小さい場合（Ｓ２１２ＢにてＮｏ）、３相短絡制御を実行してもユーザがトルク変動を感じないので、アシストトルクＴａｓを制御出力せずにステップＳ２１３に進む。
次に、制御回路２０は、インバータ１０のフィードバック制御を停止する（ステップＳ２１３）。具体的には、駆動信号演算部２３が、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号の出力を停止する。なお、ステップＳ２１２Ｃに示したアシストトルクＴａｓの制御出力は、ステップＳ２１３と同時に実行されてもよい。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１を出力する（ステップＳ２１４）。具体的にはアクティブチェック指示部２６が、アクティブチェック信号ｓ１をドライブ回路３０のチェック用端子３６に出力する。このアクティブチェック信号ｓ１は、後述するステップＳ２１８またはＳ２２１にて停止されるまで継続して出力される。
次に、インバータ１０は、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御を実行する（ステップＳ２１５）。アクティブチェック信号ｓ１を受け取ったチェック用端子３６は、その信号をＯＲ回路３４に出力し、ＯＲ回路３４は受け取った信号を３相短絡回路３３に出力する。これによって３相短絡回路３３が試行駆動される。ここで切替回路３１によって、切替回路３１の出力信号が、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号でなく、３相短絡回路３３から出力される信号に切り替えられる。そして、３相短絡回路３３から出力される信号が、バッファ回路３２を介して３相ブリッジ回路４０に出力される。これにより、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御が、３相ブリッジ回路４０にて試行される。
次に、制御回路２０は、車両駆動装置５Ｃにおける電流の変化、電流位相の変化、及び、電圧の変化を取得する（ステップＳ２１６）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳ、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を取得する。これらの情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として故障判断部２５に出力される。
次に、制御回路２０は、これら電流、電流位相および電圧の変化が規定の範囲内であるか否かによって、３相短絡回路３３の故障有無を判断する（ステップＳ２１７）。具体的には、故障判断部２５が、電流が規定の範囲から外れたか否か、電流位相が規定の範囲から外れたか否か、および、直流電圧が規定の範囲から外れたか否かを判断する。
故障判断部２５は、電流、電流位相および電圧の変化のうち全てが規定の範囲内であると判断した場合に（Ｓ２１７のＹｅｓ）、３相短絡回路３３が故障しておらず正常であると判断する。そして制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止する（ステップＳ２１８）。また、ステップＳ２１２ＣにてアシストトルクＴａｓが制御出力されていた場合は、このタイミングでアシストトルクＴａｓの制御出力を無くし（ステップＳ２１８Ａ）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ２１９）。そして制御回路２０は、ステップＳ２０１に戻り、アクティブチェックを繰り返す。これらのアクティブチェックは、モータＭ１が回生中であるときに所定の時間間隔で繰り返し実行される。
一方、ステップＳ２１７において制御回路２０は、電流、電流位相および電圧の変化のうち少なくとも１つが規定の範囲から外れている場合に（Ｓ２１７のＮｏ）、３相短絡回路３３が故障している判断する。そして、制御回路２０は、図２８に示すように、３相短絡回路３３が故障している場合の動作を実行する。
図２８に示すように、制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止する。（ステップＳ２２１）。また、ステップＳ２１２ＣにてアシストトルクＴａｓが制御出力されていた場合は、アシストトルクＴａｓの制御出力を無くし（ステップＳ２２１Ａ）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ２２２）。
次に、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していることを示す故障警告を外部、例えば電気車両２０１のＥＣＵ（上位制御部）に出力する（ステップＳ２２３）。また、故障判断部２５が、モニターを用いて故障情報を表示したり、スピーカを用いて故障情報を知らせる音を出力したりすることで、ユーザに故障情報を報知してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３への３相短絡制御信号の出力を禁止する（ステップＳ２２４）。具体的には、アクティブチェック信号ｓ１がアクティブチェック指示部２６から出力されないようにする。また、制御回路２０は、３相短絡制御のフラグを立てる（ステップＳ２２５）。このフラグが立つことで、例えば異常検出部２９がインバータ１０の異常を検出した場合に、３相短絡回路３３を用いるのでなく、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御が実行される。これにより、３相短絡回路３３の故障を修理するまでの間にインバータ１０の異常が発生しても、３相短絡制御を実行することができる。
なお、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、以後の車両駆動装置５Ｃの駆動においてモータＭ１の回転数を制限するように、インバータ１０を制御してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断され、かつ、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号をドライブ回路３０に出力してもよい。これにより、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、故障した３相短絡回路３３により３相ブリッジ回路４０を駆動することで発生してしまう３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力中に、モータＭ１が力行の状態となった場合に、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止してもよい。制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止した場合に、３相短絡回路３３の故障有無の判断を無効としてもよい。
［３−３．実施の形態３の変形例１］
次に、実施の形態３の変形例１に係る車両駆動装置５Ｃａの構成について、図２９および図３０を参照しながら説明する。この変形例１では、車両駆動装置５Ｃａに複数の永久磁石モータＭ１が設けられている例について説明する。この場合、任意の永久磁石モータＭ１に接続されるインバータ１０において、３相短絡回路３３のアクティブチェックが実行される際に、他の永久磁石モータＭ１が、実施の形態３で示したトルク付与装置５０の役割を果たす。
図２９は、変形例１による車両駆動装置５Ｃａを備える電気車両２０１Ａを例示する図である。電気車両２０１Ａは、駆動輪２と、動力伝達機構３と、２つの永久磁石モータＭ１と、２つのインバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。これらの構成のうち、車両駆動装置５Ｃａは、２つの永久磁石モータＭ１、２つのインバータ１０および電池Ｐ１によって構成されている。
図３０は、車両駆動装置５Ｃａのインバータ１０、永久磁石モータＭ１および電池Ｐ１を例示する回路図である。
図３０に示すように車両駆動装置５Ｃａは、２つのモータＭ１と、２つのインバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。各インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と制御回路２０とを備えている。
制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、制御回路２０は、異常検出部２９を備える（図示省略）。各インバータ１０の各制御回路２０は、通信可能なように互いに接続されている。なお、図３０では２つの制御回路２０が示されているが、それに限られず、制御回路は、２つの制御回路２０の各機能を有する１つの制御回路で構成されていてもよい。
ドライブ回路３０の入力側は制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。各ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、各ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える（図示省略）。
各３相ブリッジ回路４０は、上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とを備えている。各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、各ドライブ回路３０に接続され、各ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
変形例１の車両駆動装置５Ｃａは、２つの永久磁石モータＭ１と、２つの永久磁石モータＭ１のうち一方の永久磁石モータＭ１を駆動する一方のインバータ１０と、２つの永久磁石モータＭ１のうち他方の永久磁石モータＭ１を駆動する他方のインバータ１０とを備えている。制御回路２０は、３相短絡制御を実行した時に一方の永久磁石モータＭ１に発生するトルクである３相短絡トルクＴｓｈが第２規定トルクＴｒ２以上第１規定トルクＴｒ１以下である場合に、一方の永久磁石モータＭ１が回生中に発生する回生トルクＴｒｑと３相短絡トルクＴｓｈとのトルク差に応じたアシストトルクＴａｓが電気車両２０１Ａの駆動輪２に付与されるように他方の永久磁石モータＭ１を制御する。例えば制御回路２０は、３相短絡トルクＴｓｈが回生トルクＴｒｑよりも小さい場合に、回生トルクＴｒｑから３相短絡トルクＴｓｈを差し引いたアシストトルクＴａｓ（制動トルク）が駆動輪２に付与されるように他方の永久磁石モータＭ１を制御する。
このように、他方の永久磁石モータＭ１を用いて一方の永久磁石モータＭ１にアシストトルクＴａｓを付与することで、一方の永久磁石モータＭ１にて３相短絡制御を実行したときにユーザに与える違和感を低減することができる。
［３−４．実施の形態３の変形例２］
［車両駆動装置の動作］
次に、実施の形態３の変形例２の車両駆動装置５Ｃの動作について、図３１および図３２を参照しながら説明する。この変形例２では、永久磁石モータが力行および回生のいずれでもない状態で３相短絡回路の故障有無をチェックする例について説明する。なお、実施の形態３の変形例２の車両駆動装置５Ｃの構成については、実施の形態３で示した車両駆動装置５Ｃと同じなので、説明を省略する。なお、この変形例２は、車両駆動装置５Ｃに限られず車両駆動装置５Ｃａにも適用することができる。
図３１は、実施の形態３の変形例２による車両駆動装置５Ｃの動作を例示するフローチャートである。図３２は、図３１のフローチャートに続き、車両駆動装置５Ｃの動作を例示するフローチャートである。
はじめに、車両駆動装置５Ｃは起動され、駆動されている状態にある。
この状態で、制御回路２０は、外部からトルク指令を読み込む（ステップＳ２０１）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電気車両２０１のＥＣＵからトルク指令情報を読み込む。
次に、制御回路２０は、トルク指令の有無を判断する（ステップＳ２０２）。このステップＳ２０２にて、トルク指令が有りと判断された場合は、前述したようにステップＳ２１０に進む。一方、トルク指令が無いと判断された場合は、車両駆動装置５Ｃが力行および回生のいずれでもない状態に該当し、次のステップに進む。
次に、制御回路２０は、インバータ１０のフィードバック制御を停止する（ステップＳ１３）。具体的には、駆動信号演算部２３が、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号の出力を停止する。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１を出力する（ステップＳ１４）。具体的にはアクティブチェック指示部２６が、アクティブチェック信号ｓ１をドライブ回路３０のチェック用端子３６に出力する。このアクティブチェック信号ｓ１は、後述するステップＳ１８またはＳ２１にて停止されるまで継続して出力される。
次に、インバータ１０は、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御を実行する（ステップＳ１５）。アクティブチェック信号ｓ１を受け取ったチェック用端子３６は、その信号をＯＲ回路３４に出力し、ＯＲ回路３４は受け取った信号を３相短絡回路３３に出力する。これによって３相短絡回路３３が試行駆動される。ここで切替回路３１によって、切替回路３１の出力信号が、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号でなく、３相短絡回路３３から出力される信号に切り替えられる。そして、３相短絡回路３３から出力される信号が、バッファ回路３２を介して３相ブリッジ回路４０に出力される。これにより、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御が、３相ブリッジ回路４０にて試行される。
次に、制御回路２０は、車両駆動装置５Ｃにおける電流の変化、電流位相の変化、及び、電圧の変化を取得する（ステップＳ１６）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳ、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を取得する。これらの情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として故障判断部２５に出力される。
次に、制御回路２０は、これら電流、電流位相および電圧の変化が規定の範囲内であるか否かによって、３相短絡回路３３の故障有無を判断する（ステップＳ１７）。具体的には、故障判断部２５が、電流が規定の範囲から外れたか否か、電流位相が規定の範囲から外れたか否か、および、直流電圧が規定の範囲から外れたか否かを判断する。
故障判断部２５は、電流、電流位相および電圧の変化のうち全てが規定の範囲内であると判断した場合に（Ｓ１７のＹｅｓ）、３相短絡回路３３が故障しておらず正常であると判断する。そして制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ１８）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ１９）。そして制御回路２０は、ステップＳ２０１に戻り、アクティブチェックを繰り返す。これらのアクティブチェックは、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
一方、制御回路２０は、電流、電流位相および電圧の変化のうち少なくとも１つが規定の範囲から外れている場合に（Ｓ１７のＮｏ）、３相短絡回路３３が故障している判断する。そして、制御回路２０は、図３２に示すように、３相短絡回路３３が故障している場合の動作を実行する。
図３２に示すように、制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ２１）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ２２）。
次に、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していることを示す故障警告を外部、例えば電気車両２０１のＥＣＵ（上位制御部）に出力する（ステップＳ２３）。また、故障判断部２５が、モニターを用いて故障情報を表示したり、スピーカを用いて故障情報を知らせる音を出力したりすることで、ユーザに故障情報を報知してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３への３相短絡制御信号の出力を禁止する（ステップＳ２４）。具体的には、アクティブチェック信号ｓ１がアクティブチェック指示部２６から出力されないようにする。また、制御回路２０は、３相短絡制御のフラグを立てる（ステップＳ２５）。このフラグが立つことで、例えば異常検出部２９がインバータ１０の異常を検出した場合に、３相短絡回路３３を用いるのでなく、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御が実行される。これにより、３相短絡回路３３の故障を修理するまでの間にインバータ１０の異常が発生しても、３相短絡制御を実行することができる。
なお、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、以後の車両駆動装置５Ｃの駆動においてモータＭ１の回転数を制限するように、インバータ１０を制御してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断され、かつ、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号をドライブ回路３０に出力してもよい。これにより、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、故障した３相短絡回路３３により３相ブリッジ回路４０を駆動することで発生してしまう３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力中に、モータＭ１が力行または回生の状態となった場合に、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止してもよい。制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止した場合に、３相短絡回路３３の故障有無の判断を無効としてもよい。
［３−５．実施の形態３の変形例３］
次に、実施の形態３の変形例３による車両駆動装置５Ｃについて、図３３および図３４を参照しながら説明する。この変形例３では、モータＭ１の回転数が所定の閾値の範囲内である場合に、アクティブチェックを行う例について説明する。
図３３は、実施の形態３の変形例３による車両駆動装置５Ｃの動作を例示するフローチャートである。図３４は、この変形例３による車両駆動装置５Ｃの永久磁石モータが３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。なお、図３４の縦軸は、プラス側（上側）に向かうほど制動トルクが大きくなることを示している。
実施の形態３の変形例３の車両駆動装置５Ｃの動作方法では、トルク指令の有無を判断するステップＳ２０２と、インバータ１０のフィードバック制御を停止するステップＳ１３との間に、モータＭ１の回転数に関する判断を行い、アクティブチェックを行うか否かを決めるステップを有する。
具体的には、図３３に示すように、ステップＳ２０２でトルク指令が無と判断された後にモータＭ１の回転数を読み込む（ステップＳ１２Ａ）。モータＭ１の回転数は、回転位置センサＲＳの検知結果に基づいて求めることができる。
次に、モータＭ１の回転数が所定の閾値の範囲内か否かを判断する（ステップＳ１２Ｂ）。具体的には、モータＭ１の回転数の閾値である第１閾値ｒ１、および、第１閾値ｒ１よりも大きな第２閾値ｒ２を設定し、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下であるか否かを判断する。制御回路２０は、回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下である場合に（Ｓ１２ＢのＹｅｓ）、アクティブチェックを行う各ステップに進む。一方、回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下でない場合は（Ｓ１２ＢのＮｏ）、ステップＳ２０１に戻る。
このように、モータＭ１の回転数に基づいてアクティブチェックの実行可否を決めるのは以下に示す理由による。図３４に示すように、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１よりも小さいときにアクティブチェックを行うと、大きな制動トルクが急に発生することがある。そこでこの変形例３では、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１以上である場合に、アクティブチェックを実行することとしている。また、モータＭ１の回転数が第２閾値ｒ２よりも大きい、つまり比較的激しい運転時であると推定されるときにアクティブチェックを行うと、モータＭ１へのトルク指令が急に大きく変わった場合に対応できなくなることがある。そこでこの変形例３では、モータＭ１の回転数が第２閾値ｒ２以下である場合に、アクティブチェックを実行することとしている。
このように実施の形態３の変形例３の車両駆動装置５Ｃでは、モータＭ１の回転数に応じてアクティブチェックの実行可否を決めている。これにより、車両駆動装置５Ｃの駆動時における急激な変動を抑制することができる。なお、この変形例３は、車両駆動装置５Ｃに限られず車両駆動装置５Ｃａにも適用することができる。
以上の実施の形態３は、本質的に好ましい例示であって、この発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
例えば、前記トルク付与装置は、エンジン、変速機およびブレーキのうちの少なくとも１つを備えていてもよい。
この構成によれば、駆動輪に適切なトルクを付与することができ、３相短絡制御を実行したときにユーザに与える違和感を低減することができる。
また、車両駆動装置は、２つの前記永久磁石モータと、２つの前記永久磁石モータのうち一方の永久磁石モータを駆動する一方の前記インバータと、２つの前記永久磁石モータのうち他方の永久磁石モータを駆動する他方の前記インバータとを備え、前記制御回路は、さらに、前記３相短絡制御を実行すると前記一方の永久磁石モータに発生するトルクである３相短絡トルクが前記第１規定トルクよりも小さい第２規定トルク以上である場合に、前記一方の永久磁石モータが回生中に発生する回生トルクと前記３相短絡トルクとのトルク差に応じたアシストトルクが車両の駆動輪に付与されるように前記他方の永久磁石モータを制御してもよい。
このように、他方の永久磁石モータを用いて駆動輪にアシストトルクを付与することで、一方の永久磁石モータにて３相短絡制御を実行したときにユーザに与える違和感を低減することができる。
（実施の形態４）
実施の形態４の車両駆動装置について、図３５〜図４９を参照しながら説明する。
走行中における車両駆動装置の永久磁石モータの状態を大まかに分けると、力行している状態、回生している状態、ならびに、力行および回生のいずれでもない状態（車両が惰行状態、および、エンジンや他の永久磁石モータなどの他の駆動源がある場合は、他の駆動源のみで走行している状態）に分けられる。以下では、実施の形態４にて、永久磁石モータが力行している状態で３相短絡回路の故障有無をチェックする例を説明する。さらに実施の形態４の変形例２にて、永久磁石モータが力行および回生のいずれでもない状態で３相短絡回路の故障有無をチェックする例を説明する。
［４−１．車両駆動装置の構成］
まず、実施の形態４による車両駆動装置５Ｄの構成について、図３５〜図３７を参照しながら説明する。
図３５は、実施の形態４による車両駆動装置５Ｄを備える電気車両３０１を例示する図である。電気車両３０１は、駆動輪２と、動力伝達機構３と、車両駆動装置５Ｄとを備えている。車両駆動装置５Ｄは、永久磁石モータＭ１である一方の駆動源Ｄ１、インバータ１０および電池Ｐ１を備えている。また、車両駆動装置５Ｄは、さらに、一方の駆動源Ｄ１と異なる他方の駆動源Ｄ２を備えている。以下、永久磁石モータＭ１をモータＭ１と呼ぶ場合がある。
モータＭ１は、電気車両３０１の駆動輪２を駆動する３相交流式のモータであり、例えば、埋込磁石同期モータまたは表面磁石同期モータなどのモータが用いられる。
動力伝達機構３は、例えば、ディファレンシャルギアおよびドライブシャフトによって構成され、モータＭ１と駆動輪２との間にて動力を伝達する。モータＭ１の回転力は、動力伝達機構３を経由して駆動輪２に伝達される。これと同様に、駆動輪２の回転力は、動力伝達機構３を経由してモータＭ１および他方の駆動源Ｄ２に伝達される。
電池Ｐ１は、例えば、リチウムイオン電池などの直流電源である。電池Ｐ１は、モータＭ１を駆動させるための電力を供給し、および、この電力を蓄積する。
インバータ１０は、電池Ｐ１から供給された直流電力を例えば３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給し、モータＭ１を駆動制御する。
他方の駆動源Ｄ２は、モータＭ１のトルクとは別にトルクを発生するための装置であり、インバータ１０と通信可能に接続されている。なお、他方の駆動源Ｄ２は、電気車両３０１のＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を介してインバータ１０に接続されていてもよい。
他方の駆動源Ｄ２は、例えば内燃機関等のエンジンであり、動力伝達機構３を経由して駆動輪２にトルクを伝達する。他方の駆動源Ｄ２は、例えば、力行中であるモータＭ１にて３相短絡制御が実行された場合に、インバータ１０からの指令を受けてトルクを出力する。
なお、車両駆動装置５Ｄは上記構成に限られない。例えば、車両駆動装置５Ｄは、一方の駆動源Ｄ１のみを含み、インバータ１０、電池Ｐ１および他方の駆動源Ｄ２は、車両駆動装置５Ｄの外に設けられていてもよい。また、電気車両３０１は、上記に示した連結構造に限られない。例えば電気車両３０１は、動力伝達機構３を備えず、一方の駆動源Ｄ１と駆動輪２とが直結された構造であってもよいし、他方の駆動源Ｄ２と駆動輪２とが直結された構造であってもよい。
以下、モータＭ１を駆動制御するインバータ１０について、詳しく説明する。
図３６は、車両駆動装置５Ｄのインバータ１０、永久磁石モータＭ１および電池Ｐ１を例示する回路図である。
図３６に示すように、車両駆動装置５Ｄは、モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と制御回路２０とを備えている。なお図３６には、３相ブリッジ回路４０に印加される電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ１も図示されている。
３相ブリッジ回路４０は、電池Ｐ１から供給された直流電力をスイッチング動作により３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給し、モータＭ１を駆動する回路である。３相ブリッジ回路４０の、スイッチング動作制御用の入力側はドライブ回路３０に、電力の入力側は電池Ｐ１に、それぞれ接続され、出力側はモータＭ１に接続されている。なお、モータＭ１の回生時には、３相ブリッジ回路４０の出力側から回生電流が導入され、電力の入力側に向かって流れるが、ここでは、電池Ｐ１が接続される側を入力側、モータＭ１が接続される側を出力側と定義する。
図３７は、車両駆動装置５Ｄのインバータ１０が備える３相ブリッジ回路４０を例示する回路図である。なお、図３７に示す電圧Ｖｐは電源電圧であり、電圧Ｖｇは接地電圧である。
３相ブリッジ回路４０は、図３７の上側に位置する上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、図３７の下側に位置する下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とを備えている。例えば、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などによって構成される。また、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されてもよい。
各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、モータＭ１の３つの端子から引き出された３つの出力線と、電池Ｐ１の正極に接続された電源線Ｌｐとの間のそれぞれの間に接続されている。各スイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、上記３つの出力線と電池Ｐ１の負極に接続された接地線Ｌｇとの間のそれぞれの間に接続されている。また、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６には、還流ダイオードが並列接続されている。還流ダイオードは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に寄生する寄生ダイオードであってもよい。
各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ドライブ回路３０に接続され、ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
次に、ドライブ回路３０について、図３６を参照しながら説明する。
ドライブ回路３０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するため、３相ブリッジ回路４０のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動する回路である。ドライブ回路３０の入力側は制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。
ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える。
異常受付端子３９は、インバータ１０の異常状態を告げる異常信号ｓ２を受け付ける端子である。この異常信号ｓ２は、後述する異常検出部２９からドライブ回路３０に出力される。
チェック用端子３６は、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付ける端子である。このアクティブチェック信号ｓ１は、制御回路２０からドライブ回路３０に出力される。以下において、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することをアクティブチェックと呼ぶ。アクティブチェックを行うことで、３相短絡回路３３の故障有無を診断することができる。
チェック用端子３６および異常受付端子３９に入力されたそれぞれの信号は、ＯＲ回路３４に入力される。ＯＲ回路３４は、チェック用端子３６および異常受付端子３９の少なくとも一方の端子が信号を受け付けている場合に、３相短絡回路３３に信号を出力する。３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて駆動する。すなわち３相短絡回路３３は、異常検出およびアクティブチェックのそれぞれの入力信号に基づいて駆動する。
３相短絡回路３３は、モータＭ１の３相のそれぞれを短絡するために用いられる回路である。具体的には、３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて３相ブリッジ回路４０の上側アーム群のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３および下側アーム群のスイッチ素子Ｓ４〜Ｓ６のうち、一方のアーム群の各スイッチ素子を短絡し、他方のアーム群の各スイッチ素子を開放する回路である。このようにしてモータＭ１の３相のそれぞれを短絡することで、モータＭ１の巻線コイル間から誘起される電圧を０にすることができる。これにより、例えば３相ブリッジ回路４０に過電圧が検出された場合に、３相短絡回路３３を働かせて３相短絡制御を行い、３相ブリッジ回路４０にかかる過電圧を低減することができる。
切替回路３１は、３相ブリッジ回路４０を、後述する駆動信号演算部２３から出力された駆動信号に基づいて駆動するか、あるいは、３相短絡回路３３から出力された信号を用いて駆動するかを切り替える回路である。なお、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号には、３相ブリッジ回路４０を３相ＰＷＭ制御する信号などの各種信号が含まれる。切替回路３１による切り替えは、例えばハードロジック回路によって実現されている。本実施の形態の切替回路３１は、ドライブ回路３０がチェック用端子３６を介してアクティブチェック信号ｓ１を受け付けた場合に、モータＭ１にて実行されているスイッチング制御を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替える。
バッファ回路３２は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動することができるように、３相ブリッジ回路４０に出力する出力信号を増幅する回路である。バッファ回路３２によって出力信号が増幅されることで、３相ブリッジ回路４０の駆動が可能となる。
次に、制御回路２０について、図３６を参照しながら説明する。
制御回路２０は、各種の演算等を行うマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムまたは情報などを記憶するメモリ２４とによって構成される。
図３６に示すように制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、制御回路２０は、異常検出部２９を備える。
モータ制御信号取得部２１は、モータＭ１に流れる電流を検知する電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、および、モータＭ１の磁極位置を検出して回転位置を検知する回転位置センサＲＳなどの各種センサによって検知された情報を取得する。なお、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗは、モータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相における電流値を検知するセンサである。また、モータ制御信号取得部２１は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐに関する情報を取得する。また、モータ制御信号取得部２１は、制御回路２０の外部、例えば電気車両３０１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から出力されたトルク指令などの制御指令情報を取得する。
モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報に基づいて、演算によりトルク指令値を電流に換算し、モータＭ１を電流制御するための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、車両駆動装置５Ｄの駆動時におけるモータＭ１のトルクが、トルク指令情報に示された目標トルク（例えば電気車両３０１のアクセルペダルの操作量に応じたトルク）となるように、モータＭ１の電流制御のための制御信号を出力する。
また、モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報を演算により変換して、アクティブチェックおよび故障判断を行うための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、トルク指令などの制御指令情報を上記した制御信号に変換して駆動信号演算部２３およびアクティブチェック指示部２６に出力する。また、モータ制御信号演算部２２は、モータＭ１に流れる電流、モータＭ１の磁極の回転位置、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を制御信号に変換して駆動信号演算部２３および故障判断部２５に出力する。
アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１をチェック用端子３６に出力する回路である。前述したようにアクティブチェックとは、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することである。アクティブチェック指示部２６は、モータ制御信号演算部２２から出力された上記制御信号に基づいて、今のタイミングでアクティブチェックを行うことができるか否かを判断する。
例えば、アクティブチェック指示部２６は、一方の駆動源Ｄ１を使わず他方の駆動源Ｄ２にて電気車両３０１を駆動可能な場合に、アクティブチェックを行うことができると判断する。アクティブチェックの実行可否の判断は、定期的な時間間隔で実行される。なお、アクティブチェックを行うか否かの判断は、アクティブチェック指示部２６に限られず、制御回路２０に含まれる回路であればアクティブチェック指示部２６と異なる回路によって行われてもよい。
ここで、アクティブチェック信号ｓ１が出力される前に制御回路２０にて実行される処理について、図３８および図３９を参照しながら説明する。この処理は、例えば、電気車両３０１が力行中である場合に、一方の駆動源Ｄ１に接続されているインバータ１０の３相短絡回路３３のアクティブチェックを可能とするために実行される。
図３８は、車両駆動装置５Ｄの一方の駆動源Ｄ１および他方の駆動源Ｄ２から出力されるトルクを示す図である。図３８の縦軸は、プラス側（上側）に向かうほど駆動トルクが大きくなることを示している。
車両駆動装置５Ｄは、一方の駆動源Ｄ１から出力される第１トルクＴ１、および、他方の駆動源Ｄ２から出力される第２トルクＴ２を合計した合計トルク（Ｔ１＋Ｔ２）によって駆動される。第１トルクＴ１は、駆動輪の回転数が所定の値を超えると徐々に小さな値となる。
実施の形態４では、制御回路２０は、一方の駆動源Ｄ１および他方の駆動源Ｄ２の両方が力行中であり、かつ、一方の駆動源Ｄ１を使わず他方の駆動源Ｄ２にて電気車両３０１を駆動可能な場合に、チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。これにより、例えば、力行中の電気車両３０１を他方の駆動源Ｄ２のみで駆動することができる。その結果、一方の駆動源Ｄ１を力行でもなく回生でもない状態とすることができ、一方の駆動源Ｄ１に接続されているインバータ１０の３相短絡回路３３を故障診断することができる。
図３９は、車両駆動装置５Ｄにて出力される全トルクＴＡのうちの各トルクの割合を示す概念図である。
図３９の（ａ）には、第１トルクＴ１と第２トルクＴ２と３相短絡トルクＴｓｈとを合わせた全トルクＴＡが示されている。例えば、第１トルクＴ１は一方の駆動源Ｄ１が出力可能な最大トルクのうちの４０％のトルクであり、第２トルクＴ２は他方の駆動源Ｄ２が出力可能な最大トルクのうちの４０％のトルクである。３相短絡トルクＴｓｈは、３相短絡制御が実行されるとモータＭ１に発生する制動トルクである。そのため他方の駆動源Ｄ２は、３相短絡回路３３の故障診断を行う際に、第１トルクＴ１および第２トルクＴ２に加え、３相短絡トルクＴｓｈをカバーするための追加トルクが必要となる。追加トルクの大きさは、３相短絡トルクＴｓｈの大きさと同じであり、３相短絡トルクＴｓｈは、前述した（式１２）にて表される。
Figure 0006854430
（式１２）において、Ｐｎは極対数、Ｒａは相抵抗、ωは角速度（回転数、回転速度）、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電流である。ＰｎおよびＲａは、モータＭ１の固有値である。ωは、回転位置センサＲＳの値に基づいて求められる。ωは、６０／（２π・Ｐｎ）を乗算することでモータＭ１の回転速度（回転数）に変換される。ＩｄおよびＩｑは、前述した（式１）および（式２）に基づいて求められる。（式１２）は、メモリ２４に格納され、必要に応じて読み出される。
制御回路２０は、全トルクＴＡを他方の駆動源Ｄ２で出力できる場合に、他方の駆動源Ｄ２にて電気車両３０１を駆動可能であると判断する。具体的には、図３９の（ａ）に示す全トルクＴＡを、図３９の（ｄ）に示すように他方の駆動源Ｄ２のみで出力できる場合に、他方の駆動源Ｄ２にて電気車両３０１を駆動可能であると判断する。制御回路２０は、全トルクＴＡを他方の駆動源Ｄ２で出力できる場合に、全トルクＴＡが他方の駆動源Ｄ２から出力されるように他方の駆動源Ｄ２に指令を与え、さらに、チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。これにより、車両駆動装置５Ｄは、３相短絡回路３３の故障診断を行うことができる。
また、制御回路２０は、全トルクＴＡを他方の駆動源Ｄ２から出力する際に、急激な変動が発生しないように一方の駆動源Ｄ１および他方の駆動源Ｄ２を制御する。具体的には、制御回路２０は、図３９の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の順で示すように、合計トルク（Ｔ１＋Ｔ２）のうち第１トルクＴ１の比率よりも第２トルクＴ２の比率が徐々に大きくなるように制御し、この制御を終えた後にアクティブチェック信号ｓ１を出力するとともに、図３９の（ｄ）に示すように他方の駆動源Ｄ２のみが全トルクＴＡを出力するように制御する。
このように制御回路２０は、アクティブチェックするか否かを判断してアクティブチェックすべきと判断した後に、アクティブチェック信号ｓ１を出力する。また制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１を出力すると同時に、アクティブチェック中であることを示すビジー信号を故障判断部２５に出力する。
引き続き、図３６を参照しながら制御回路２０の各構成について説明する。
故障判断部２５は、３相短絡回路３３の故障有無を判断する回路である。故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された際の、モータＭ１の３相に流れる電流の変化、電流位相の変化、および、３相ブリッジ回路４０における直流電圧の変化の少なくとも１つの変化に関する情報を取得する。電流の変化は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値に基づいて求めることができる。電流位相の変化は、例えば、モータＭ１のｄ軸電流とｑ軸電流に基づいて求めることができる。ｄ軸電流、ｑ軸電流は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値、および、回転位置センサＲＳによって検出した磁極の回転位置に基づいて求めることができる。直流電圧の変化は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐを検出することで求めることができる。
故障判断部２５は、取得した上記情報に基づいて３相短絡回路の故障有無を判断する。例えば、故障判断部２５は、電流が規定の範囲から外れた場合、電流位相が規定の範囲から外れた場合、および、直流電圧が規定の範囲から外れた場合のうち少なくとも１つの場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断する。また、故障判断部２５は、３相短絡回路３３が故障していると判断した場合に、その故障情報を外部に報知する報知信号を出力する。
異常検出部２９は、インバータ１０に発生する過電圧などの異常を検出する回路である。ここでは、異常検出部２９は、電源線Ｌｐの断線などによる失陥、あるいは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの故障により発生する過電圧を検出する回路であるとして説明する。異常検出部２９は、電池Ｐ１のプラス側であって、３相ブリッジ回路４０の電源線Ｌｐに接続されている。異常検出部２９が異常（ここでは過電圧）を検出すると、異常信号ｓ２が異常受付端子３９に出力される。これにより、３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うので、３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。なお、ここで例示した、異常検出部２９の異常である過電圧は、例えば、電池Ｐ１のプラス側配線の外れ、断線、あるいは、電池Ｐ１に設けられた図示しないメインリレーの開放などによって発生しうる。また、異常検出部２９とドライブ回路３０（３相短絡回路３３を含む）は、いずれもハードウエアで構成されるので、異常検出部２９が異常を検出して３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うまでの非常時の動作は、自動的に、かつ、迅速に行われる。また、異常検出部２９は、制御回路２０内に設けられている必要はなく、制御回路２０の外に設けられていてもよい。また、異常検出部２９は、過電圧を検出する構成に限定されるものではなく、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの出力異常（所定の出力電圧範囲を超えるなど）を直接検出するような構成を備えていてもよい。
駆動信号演算部２３は、モータ制御信号演算部２２から出力された制御信号に基づいて、モータＭ１を駆動するために必要な駆動信号を演算し、この駆動信号をドライブ回路３０に出力する。駆動信号演算部２３は、車両駆動装置５Ｄが通常駆動している際は、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号を出力する。
また、駆動信号演算部２３は、インバータ１０の異常が検出された場合、かつ、故障判断部２５によって３相短絡回路３３が故障していると判断された場合は、メモリ２４に格納されたプログラムによって３相短絡制御を行うための駆動信号を出力する。
このプログラムによる３相短絡制御は、３相短絡制御信号割り込み部２７によって実行される。具体的には、３相短絡制御信号割り込み部２７は、故障判断部２５から３相短絡回路３３が故障しているという故障情報を受け取ると、インバータ１０の異常が検出された場合に駆動信号演算部２３に対し、３相短絡を実行するための割り込み信号を出力する。駆動信号演算部２３は、割り込み信号を受けることで、３相ＰＷＭ制御の駆動信号を３相短絡制御の駆動信号に変更してドライブ回路３０に出力する。
このように、制御回路２０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するための駆動信号をドライブ回路３０に出力する。ドライブ回路３０では、制御回路２０から出力された駆動信号、および、３相短絡回路３３から出力された信号のうちのいずれかの信号を選択し、３相ブリッジ回路４０に出力する。３相ブリッジ回路４０は、ドライブ回路３０から出力された信号に基づいて、モータＭ１を駆動する。
なお、前述したアクティブチェック信号ｓ１が出力される前に制御回路２０にて実行される処理の一部は、駆動信号演算部２３にて行われてもよい。例えば駆動信号演算部２３は、第１トルクＴ１、第２トルクＴ２および３相短絡トルクＴｓｈを合わせた全トルクＴＡを演算し、この全トルクＴＡを他方の駆動源Ｄ２を制御するための駆動信号に変換し、必要に応じて他方の駆動源Ｄ２に出力してもよい。
実施の形態４の車両駆動装置５Ｄは、永久磁石モータＭ１である一方の駆動源Ｄ１と、一方の駆動源Ｄ１と異なる他方の駆動源Ｄ２と、一方の駆動源Ｄ１を駆動するインバータ１０とを備える。インバータ１０は、複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を有する３相ブリッジ回路４０と、３相ブリッジ回路４０に接続されるドライブ回路３０と、ドライブ回路３０に接続される制御回路２０と、インバータ１０の異常を検出する異常検出部２９とを有する。ドライブ回路３０は、永久磁石モータＭ１の３相を短絡する３相短絡回路３３と、異常検出部２９から出力された異常信号ｓ２を受け付ける異常受付端子３９と、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付けるチェック用端子３６とを有する。制御回路２０は、一方の駆動源Ｄ１を使わず他方の駆動源Ｄ２にて電気車両３０１を駆動可能な場合に、図３９で説明したように、全トルクＴＡを他方の駆動源Ｄ２から出力するように制御するとともに、チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。
このように、制御回路２０が他方の駆動源Ｄ２にて電気車両３０１を駆動可能な場合に、アクティブチェック信号ｓ１を出力することで、ドライブ回路３０はチェック用端子３６を用いてアクティブチェック信号ｓ１を適宜受け付けることができる。これにより車両駆動装置５Ｄは、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。また、永久磁石モータＭ１が力行中であるときにアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、例えばモータＭ１が力行でもなく回生でもないときのみにアクティブチェック信号ｓ１を出力する場合に比べて、３相短絡制御を実行できるか否かを確認する機会を増やすことができる。これにより、インバータ１０において３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置５Ｄを提供することができる。
［４−２．車両駆動装置の動作］
次に、車両駆動装置５Ｄの動作について、図４０〜図４２を参照しながら説明する。
図４０は、車両駆動装置５Ｄの動作を例示するフローチャートである。図４１は、図４０のフローチャートに続き、車両駆動装置５Ｄの動作を例示するフローチャートである。図４２は、図４１のフローチャートに続き、車両駆動装置５Ｄの動作を例示するフローチャートである。
実施の形態４の車両駆動装置５Ｄにおけるアクティブチェックは、一方の駆動源Ｄ１を使わず他方の駆動源Ｄ２にて電気車両３０１を駆動可能なときに実行可能となる。以下、車両駆動装置５Ｄの動作を順に説明する。
はじめに、車両駆動装置５Ｄは起動され、駆動されている状態にある。
この状態で、制御回路２０は、外部からトルク指令を読み込む（ステップＳ３０１）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電気車両３０１のＥＣＵからトルク指令情報を読み込む。
次に、制御回路２０は、トルク指令の有無を判断する（ステップＳ３０２）。このステップＳ３０２にて、トルク指令が無いと判断された場合は、車両駆動装置５Ｄが力行および回生のいずれでもない状態に該当し、実施の形態４の変形例２に示す３相短絡制御（図４６のステップＳ１３以降）に進む。一方、ステップＳ３０２にて、トルク指令が有りと判断された場合は、車両駆動装置５Ｄが力行または回生の状態に該当し、ステップＳ３１０に進む。
次に、制御回路２０は、車両駆動装置５Ｄが力行指令を受けているか否かを判断する（ステップＳ３１０）。具体的には、制御回路２０は、例えばトルク指令の正負に基づいて、回生指令（負）を受けているかまたは力行指令（正）を受けているかを判断する。
例えば、制御回路２０は、力行指令を受けていないと判断すると（Ｓ３１０のＮｏ）、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行なわないこととし、ステップＳ３０１に戻る。一方、制御回路２０は、力行指令を受けていると判断すると、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行うこととし、次のステップに進む。
ここで制御回路２０は、３相短絡時に発生する３相短絡トルクＴｓｈを演算する（ステップＳ３１１）。３相短絡トルクＴｓｈは、前述した（式１２）を用いて演算される。
なお、制御回路２０は必ずしも（式１２）を用いて３相短絡トルクＴｓｈを演算しなくてもよい。例えば制御回路２０は、モータＭ１の回転数および３相短絡トルクＴｓｈの関係を示す実測データの集計表をメモリ２４に格納し、この集計表に基づいてモータＭ１の回転数に応じた３相短絡トルクＴｓｈを求めてもよい。
次に、制御回路２０は、一方の駆動源Ｄ１の第１トルクＴ１および他方の駆動源Ｄ２の第２トルクＴ２を取得する（ステップＳ３１２）。例えば、第１トルクＴ１は、ＥＣＵから出力されたトルク指令情報に基づいて取得され、第２トルクＴ２は、ＥＣＵまたは他方の駆動源Ｄ２から取得される。
次に、制御回路２０は、一方の駆動源Ｄ１の第１トルクＴ１、他方の駆動源Ｄ２の第２トルクＴ２および３相短絡トルクＴｓｈの全トルクＴＡが他方の駆動源Ｄ２にて駆動可能か否かを判断する（ステップＳ３１２Ａ）。他方の駆動源Ｄ２にて駆動可能でないと判断された場合、３相短絡回路３３の故障診断を行わずにステップＳ３０１に戻る。一方、他方の駆動源Ｄ２にて駆動可能であると判断された場合（Ｓ３１２ＡにてＹｅｓ）、３相短絡制御を実行しても、電気車両３０１の走行に与える影響が小さいので次のステップに進む。
次に、制御回路２０は、全トルクＴＡが他方の駆動源Ｄ２から出力されるように、他方の駆動源Ｄ２を制御する（ステップ３１２Ｂ）。その際、制御回路２０は、合計トルク（Ｔ１＋Ｔ２）のうち第１トルクＴ１の比率よりも第２トルクＴ２の比率が徐々に大きくなるように、一方の駆動源Ｄ１および他方の駆動源Ｄ２を制御してもよい。
次に、制御回路２０は、インバータ１０のフィードバック制御を停止する（ステップＳ３１３）。具体的には、駆動信号演算部２３が、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号の出力を停止する。ステップＳ３１２Ｂに示した全トルクＴＡの出力は、ステップＳ３１３と同時に実行されてもよい。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１を出力する（ステップＳ３１４）。具体的にはアクティブチェック指示部２６が、アクティブチェック信号ｓ１をドライブ回路３０のチェック用端子３６に出力する。このアクティブチェック信号ｓ１は、後述するステップＳ３１８またはＳ３２１にて停止されるまで継続して出力される。
次に、インバータ１０は、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御を実行する（ステップＳ３１５）。アクティブチェック信号ｓ１を受け取ったチェック用端子３６は、その信号をＯＲ回路３４に出力し、ＯＲ回路３４は受け取った信号を３相短絡回路３３に出力する。これによって３相短絡回路３３が試行駆動される。ここで切替回路３１によって、切替回路３１の出力信号が、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号でなく、３相短絡回路３３から出力される信号に切り替えられる。そして、３相短絡回路３３から出力される信号が、バッファ回路３２を介して３相ブリッジ回路４０に出力される。これにより、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御が、３相ブリッジ回路４０にて試行される。
次に、制御回路２０は、車両駆動装置５Ｄにおける電流の変化、電流位相の変化、及び、電圧の変化を取得する（ステップ３１６）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳ、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を取得する。これらの情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として故障判断部２５に出力される。
次に、制御回路２０は、これら電流、電流位相および電圧の変化が規定の範囲内であるか否かによって、３相短絡回路３３の故障有無を判断する（ステップＳ３１７）。具体的には、故障判断部２５が、電流が規定の範囲から外れたか否か、電流位相が規定の範囲から外れたか否か、および、直流電圧が規定の範囲から外れたか否かを判断する。
故障判断部２５は、電流、電流位相および電圧の変化のうち全てが規定の範囲内であると判断した場合に（Ｓ３１７のＹｅｓ）、３相短絡回路３３が故障しておらず正常であると判断する。そして制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止する（ステップＳ３１８）。また、ステップＳ３１２Ｂにて他方の駆動源Ｄ２から全トルクＴＡが出力されていた場合は、このタイミングで他方の駆動源Ｄ２の出力を第２トルクＴ２に戻し（ステップＳ３１８Ａ）、一方の駆動源Ｄ１を駆動するためのインバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ３１９）。そして制御回路２０は、ステップＳ３０１に戻り、アクティブチェックを繰り返す。これらのアクティブチェックは、モータＭ１が力行中であるときに所定の時間間隔で繰り返し実行される。
一方、ステップＳ３１７において制御回路２０は、電流、電流位相および電圧の変化のうち少なくとも１つが規定の範囲から外れている場合に（Ｓ３１７のＮｏ）、３相短絡回路３３が故障している判断する。そして、制御回路２０は、図４２に示すように、３相短絡回路３３が故障している場合の動作を実行する。
図４２に示すように、制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止する。（ステップＳ３２１）。また、ステップＳ３１２Ｂにて他方の駆動源Ｄ２から全トルクＴＡが出力されていた場合は、他方の駆動源Ｄ２の出力を第２トルクＴ２にし（ステップＳ３２１Ａ）、一方の駆動源Ｄ１を駆動するためのインバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ３２２）。
次に、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していることを示す故障警告を外部、例えば電気車両３０１のＥＣＵ（上位制御部）に出力する（ステップＳ３２３）。また、故障判断部２５が、モニターを用いて故障情報を表示したり、スピーカを用いて故障情報を知らせる音を出力したりすることで、ユーザに故障情報を報知してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３への３相短絡制御信号の出力を禁止する（ステップＳ３２４）。具体的には、アクティブチェック信号ｓ１がアクティブチェック指示部２６から出力されないようにする。また、制御回路２０は、３相短絡制御のフラグを立てる（ステップＳ３２５）。このフラグが立つことで、例えば異常検出部２９がインバータ１０の異常を検出した場合に、３相短絡回路３３を用いるのでなく、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御が実行される。これにより、３相短絡回路３３の故障を修理するまでの間にインバータ１０の異常が発生しても、３相短絡制御を実行することができる。
なお、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、以後の車両駆動装置５Ｄの駆動においてモータＭ１の回転数を制限するように、インバータ１０を制御してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断され、かつ、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号をドライブ回路３０に出力してもよい。これにより、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、故障した３相短絡回路３３により３相ブリッジ回路４０を駆動することで発生してしまう３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力中に、一方の駆動源Ｄ１であるモータＭ１が力行または回生の状態となった場合に、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止してもよい。制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止した場合に、３相短絡回路３３の故障有無の判断を無効としてもよい。
［４−３．実施の形態４の変形例１］
次に、実施の形態４の変形例１に係る車両駆動装置５Ｄａの構成について、図４３および図４４を参照しながら説明する。この変形例１では、実施の形態４で示した駆動源Ｄ２（エンジン）ではなく、車両駆動装置５Ｄａに複数の永久磁石モータＭ１が設けられている例について説明する。
図４３は、変形例１による車両駆動装置５Ｄａを備える電気車両３０１Ａを例示する図である。電気車両３０１Ａは、駆動輪２と、動力伝達機構３と、２つの永久磁石モータＭ１と、２つのインバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。これらの構成のうち、車両駆動装置５Ｄａは、２つの永久磁石モータＭ１、２つのインバータ１０および電池Ｐ１によって構成されている。
図４４は、車両駆動装置５Ｄａのインバータ１０、永久磁石モータＭ１および電池Ｐ１を例示する回路図である。
図４４に示すように車両駆動装置５Ｄａは、２つのモータＭ１と、２つのインバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。各インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と制御回路２０とを備えている。
制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、制御回路２０は、異常検出部２９を備える（図示省略）。各インバータ１０の各制御回路２０は、通信可能なように互いに接続されている。なお、図４４では２つの制御回路２０が示されているが、それに限られず、制御回路は、２つの制御回路２０の各機能を有する１つの制御回路で構成されていてもよい。
ドライブ回路３０の入力側は制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。各ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、各ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える（図示省略）。
各３相ブリッジ回路４０は、上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とを備えている。各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、各ドライブ回路３０に接続され、各ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
変形例１の車両駆動装置５Ｄａは、２つのモータＭ１と、２つのモータＭ１のうち一方のモータＭ１である一方の駆動源Ｄ１を駆動する一方のインバータ１０と、２つのモータＭ１のうち他方のモータＭ１である他方の駆動源Ｄ２を駆動する他方のインバータ１０とを備える。
図４５は、車両駆動装置５Ｄａの一方の駆動源Ｄ１および他方の駆動源Ｄ２から出力されるトルクを示す図である。この車両駆動装置５Ｄａは、図４５に示すように、一方の駆動源Ｄ１から出力される第１トルクＴ１、および、他方の駆動源Ｄ２から出力される第２トルクＴ２を合計した合計トルク（Ｔ１＋Ｔ２）によって駆動される。第１トルクＴ１および第２トルクＴ２のそれぞれは、モータＭ１の回転数が低い領域にて一定であり、モータＭ１の回転数が所定の値を超えると徐々に小さな値となる。
制御回路２０は、一方の駆動源Ｄ１を使わず他方の駆動源Ｄ２にて電気車両３０１Ａを駆動可能な場合に、一方のインバータ１０に含まれる一方のチェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力し、他方の駆動源Ｄ２を使わず一方の駆動源Ｄ１にて電気車両３０１Ａを駆動可能な場合に、他方のインバータ１０に含まれる他方のチェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。
このように、一方の駆動源Ｄ１を使わず他方の駆動源Ｄ２にて電気車両３０１Ａを駆動可能な場合にアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、一方の駆動源Ｄ１のモータＭ１にて３相短絡制御を実行したときに電気車両３０１Ａの走行に与える影響を小さくすることができる。また、他方の駆動源Ｄ２を使わず一方の駆動源Ｄ１にて電気車両３０１Ａを駆動可能な場合にアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、他方の駆動源Ｄ２のモータＭ１にて３相短絡制御を実行したときに電気車両３０１Ａの走行に与える影響を小さくすることができる。
また、車両駆動装置５Ｄａでは、一方のインバータ１０に含まれるドライブ回路３０は、アクティブチェック信号ｓ１を受け付けた場合に、一方のモータＭ１にて実行されているスイッチング制御を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替え、他方のインバータ１０に含まれるドライブ回路３０は、アクティブチェック信号ｓ１を受け付けた場合に、他方のモータＭ１にて実行されているスイッチング制御を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替えてもよい。
また、制御回路２０は、一方のチェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力中に一方のモータＭ１が力行または回生の状態となった場合に、当該アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止してもよい。また、制御回路２０は、他方のチェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力中に他方のモータＭ１が力行または回生の状態となった場合に、当該アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止してもよい。
また、制御回路２０は、一方のチェック用端子３６および他方のチェック用端子３６に対し、アクティブチェック信号ｓ１を交互に出力してもよい。
［４−４．実施の形態４の変形例２］
次に、実施の形態４の変形例２の車両駆動装置５Ｄの動作について、図４６および図４７を参照しながら説明する。この変形例２では、永久磁石モータが力行および回生のいずれでもない状態で３相短絡回路の故障有無をチェックする例について説明する。なお、実施の形態４の変形例２の車両駆動装置５Ｄの構成については、実施の形態４で示した車両駆動装置５Ｄと同じなので、説明を省略する。なお、この変形例２は、車両駆動装置５Ｄに限られず車両駆動装置５Ｄａにも適用することができる。
図４６は、実施の形態４の変形例２の車両駆動装置５Ｄの動作を例示するフローチャートである。図４７は、図４６のフローチャートに続き、この変形例２の車両駆動装置５Ｄの動作を例示するフローチャートである。
はじめに、この変形例２の車両駆動装置５Ｄは起動され、駆動されている状態にある。
この状態で、制御回路２０は、外部からトルク指令を読み込む（ステップＳ３０１）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電気車両３０１のＥＣＵからトルク指令情報を読み込む。
次に、制御回路２０は、トルク指令の有無を判断する（ステップＳ３０２）。このステップＳ３０２にて、トルク指令が有りと判断された場合は、前述したようにステップＳ２１０に進む。一方、トルク指令が無いと判断された場合は、車両駆動装置５Ｄが力行および回生のいずれでもない状態に該当し、次のステップに進む。
次に、制御回路２０は、インバータ１０のフィードバック制御を停止する（ステップＳ１３）。具体的には、駆動信号演算部２３が、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号の出力を停止する。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１を出力する（ステップＳ１４）。具体的にはアクティブチェック指示部２６が、アクティブチェック信号ｓ１をドライブ回路３０のチェック用端子３６に出力する。このアクティブチェック信号ｓ１は、後述するステップＳ１８またはＳ２１にて停止されるまで継続して出力される。
次に、インバータ１０は、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御を実行する（ステップＳ１５）。アクティブチェック信号ｓ１を受け取ったチェック用端子３６は、その信号をＯＲ回路３４に出力し、ＯＲ回路３４は受け取った信号を３相短絡回路３３に出力する。これによって３相短絡回路３３が試行駆動される。ここで切替回路３１によって、切替回路３１の出力信号が、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号でなく、３相短絡回路３３から出力される信号に切り替えられる。そして、３相短絡回路３３から出力される信号が、バッファ回路３２を介して３相ブリッジ回路４０に出力される。これにより、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御が、３相ブリッジ回路４０にて試行される。
次に、制御回路２０は、車両駆動装置５Ｄにおける電流の変化、電流位相の変化、及び、電圧の変化を取得する（ステップＳ１６）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳ、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を取得する。これらの情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として故障判断部２５に出力される。
次に、制御回路２０は、これら電流、電流位相および電圧の変化が規定の範囲内であるか否かによって、３相短絡回路３３の故障有無を判断する（ステップＳ１７）。具体的には、故障判断部２５が、電流が規定の範囲から外れたか否か、電流位相が規定の範囲から外れたか否か、および、直流電圧が規定の範囲から外れたか否かを判断する。
故障判断部２５は、電流、電流位相および電圧の変化のうち全てが規定の範囲内であると判断した場合に（Ｓ１７のＹｅｓ）、３相短絡回路３３が故障しておらず正常であると判断する。そして制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ１８）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ１９）。そして制御回路２０は、ステップＳ３０１に戻り、アクティブチェックを繰り返す。これらのアクティブチェックは、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
一方、制御回路２０は、電流、電流位相および電圧の変化のうち少なくとも１つが規定の範囲から外れている場合に（Ｓ１７のＮｏ）、３相短絡回路３３が故障している判断する。そして、制御回路２０は、図４７に示すように、３相短絡回路３３が故障している場合の動作を実行する。
図４７に示すように、制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ２１）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ２２）。
次に、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していることを示す故障警告を外部、例えば電気車両３０１のＥＣＵ（上位制御部）に出力する（ステップＳ２３）。また、故障判断部２５が、モニターを用いて故障情報を表示したり、スピーカを用いて故障情報を知らせる音を出力したりすることで、ユーザに故障情報を報知してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３への３相短絡制御信号の出力を禁止する（ステップＳ２４）。具体的には、アクティブチェック信号ｓ１がアクティブチェック指示部２６から出力されないようにする。また、制御回路２０は、３相短絡制御のフラグを立てる（ステップＳ２５）。このフラグが立つことで、例えば異常検出部２９がインバータ１０の異常を検出した場合に、３相短絡回路３３を用いるのでなく、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御が実行される。これにより、３相短絡回路３３の故障を修理するまでの間にインバータ１０の異常が発生しても、３相短絡制御を実行することができる。
なお、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、以後の車両駆動装置５Ｄの駆動においてモータＭ１の回転数を制限するように、インバータ１０を制御してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断され、かつ、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号をドライブ回路３０に出力してもよい。これにより、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、故障した３相短絡回路３３により３相ブリッジ回路４０を駆動することで発生してしまう３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力中に、モータＭ１が力行または回生の状態となった場合に、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止してもよい。制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止した場合に、３相短絡回路３３の故障有無の判断を無効としてもよい。
［４−５．実施の形態４の変形例３］
次に、実施の形態４の変形例３による車両駆動装置５Ｄについて、図４８および図４９を参照しながら説明する。この変形例３では、モータＭ１の回転数が所定の閾値の範囲内である場合に、アクティブチェックを行う例について説明する。
図４８は、実施の形態４の変形例３による車両駆動装置５Ｄの動作を例示するフローチャートである。図４９は、この変形例３による車両駆動装置５Ｄの永久磁石モータが３相短絡された時に発生するトルクを示す図である。なお、図４９の縦軸は、プラス側（上側）に向かうほど制動トルクが大きくなることを示している。
実施の形態４の変形例３の車両駆動装置５Ｄの動作方法では、トルク指令の有無を判断するステップＳ３０２と、インバータ１０のフィードバック制御を停止するステップＳ１３との間に、モータＭ１の回転数に関する判断を行い、アクティブチェックを行うか否かを決めるステップを有する。
具体的には、図４８に示すように、ステップＳ３０２でトルク指令が無と判断された後にモータＭ１の回転数を読み込む（ステップＳ１２Ａ）。モータＭ１の回転数は、回転位置センサＲＳの検知結果に基づいて求めることができる。
次に、モータＭ１の回転数が所定の閾値の範囲内か否かを判断する（ステップＳ１２Ｂ）。具体的には、モータＭ１の回転数の閾値である第１閾値ｒ１、および、第１閾値ｒ１よりも大きな第２閾値ｒ２を設定し、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下であるか否かを判断する。制御回路２０は、回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下である場合に（Ｓ１２ＢのＹｅｓ）、アクティブチェックを行う各ステップに進む。一方、回転数が第１閾値ｒ１以上第２閾値ｒ２以下でない場合は（Ｓ１２ＢのＮｏ）、ステップＳ３０１に戻る。
このように、モータＭ１の回転数に基づいてアクティブチェックの実行可否を決めるのは以下に示す理由による。図４９に示すように、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１よりも小さいときにアクティブチェックを行うと、大きな制動トルクが急に発生することがある。そこでこの変形例３では、モータＭ１の回転数が第１閾値ｒ１以上である場合に、アクティブチェックを実行することとしている。また、モータＭ１の回転数が第２閾値ｒ２よりも大きい、つまり比較的激しい運転時であると推定されるときにアクティブチェックを行うと、モータＭ１へのトルク指令が急に大きく変わった場合に対応できなくなることがある。そこでこの変形例３では、モータＭ１の回転数が第２閾値ｒ２以下である場合に、アクティブチェックを実行することとしている。
このように実施の形態４の変形例３の車両駆動装置５Ｄでは、モータＭ１の回転数に応じてアクティブチェックの実行可否を決めている。これにより、車両駆動装置５Ｄの駆動時における急激な変動を抑制することができる。なお、この変形例３は、車両駆動装置５Ｄに限られず車両駆動装置５Ｄａにも適用することができる。
以上の実施の形態４は、本質的に好ましい例示であって、この発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
例えば、前記制御回路は、前記第１トルクおよび前記第２トルクを合計した合計トルクのうち、前記第１トルクの比率よりも前記第２トルクの比率が大きくなるように前記一方の駆動源および前記他方の駆動源を制御した後に、前記アクティブチェック信号を出力してもよい。
これによれば、全トルクを他方の駆動源から出力されるトルクに置き換える際に、急激な変動が発生することを抑制できる。
また、一方の前記インバータに含まれる前記ドライブ回路は、前記アクティブチェック信号を受け付けた場合に、前記一方の永久磁石モータにて実行されているスイッチング制御を前記３相短絡回路による前記３相短絡制御に切り替え、他方の前記インバータに含まれる前記ドライブ回路は、前記アクティブチェック信号を受け付けた場合に、前記他方の永久磁石モータにて実行されているスイッチング制御を前記３相短絡回路による前記３相短絡制御に切り替えてもよい。
このように、各ドライブ回路が、各永久磁石モータの制御を各３相短絡回路による３相短絡制御に切り替えることで、車両駆動装置は、各３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することができる。これにより、各インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
また、前記制御回路は、一方の前記チェック用端子および他方の前記チェック用端子に対し、前記アクティブチェック信号を交互に出力してもよい。
これによれば、車両駆動装置は、各３相短絡回路が３相短絡制御を実行できるか否かを交互に確認することができる。これにより、各インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
（実施の形態５）
実施の形態５の車両駆動装置について、図５０〜図６０を参照しながら説明する。
以下の実施の形態５では、車両が走行中でなく、停車中のときに３相短絡回路の故障有無をチェックする例について説明する。また、以下の実施の形態５では、［５−１．車両駆動装置の構成］にて車両駆動装置の全体の構成を説明し、［５−２．故障診断を行うための構成および効果等］にて、停車中の車両にて３相短絡回路の故障診断を行うための構成を説明する。
［５−１．車両駆動装置の構成］
まず、実施の形態５による車両駆動装置５Ｅの構成について、図５０〜図５２を参照しながら説明する。
図５０は、実施の形態５による車両駆動装置５Ｅを備える電気車両４０１を例示する図である。電気車両４０１は、駆動輪２と、動力伝達機構３と、永久磁石モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。これらの構成のうち、車両駆動装置５Ｅは、永久磁石モータＭ１、インバータ１０および電池Ｐ１によって構成されている。以下、永久磁石モータＭ１をモータＭ１と呼ぶ場合がある。
モータＭ１は、電気車両４０１の駆動輪２を駆動する３相交流式のモータであり、例えば、埋込磁石同期モータまたは表面磁石同期モータなどのモータが用いられる。
動力伝達機構３は、例えば、ディファレンシャルギアおよびドライブシャフトによって構成され、モータＭ１と駆動輪２との間にて動力を伝達する。モータＭ１の回転力は、動力伝達機構３を経由して駆動輪２に伝達される。これと同様に、駆動輪２の回転力は、動力伝達機構３を経由してモータＭ１に伝達される。なお、電気車両４０１は、動力伝達機構３を備えていなくてもよく、モータＭ１と駆動輪２とが直結された構造であってもよい。
電池Ｐ１は、例えば、リチウムイオン電池などの直流電源である。電池Ｐ１は、モータＭ１を駆動させるための電力を供給し、および、この電力を蓄積する。
インバータ１０は、電池Ｐ１から供給された直流電力を例えば３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する。このように車両駆動装置５Ｅは、電池Ｐ１の電力を用いて３相交流式のモータＭ１を駆動するように構成されている。
図５１は、車両駆動装置５Ｅのインバータ１０、永久磁石モータＭ１および電池Ｐ１を例示する回路図である。
図５１に示すように、車両駆動装置５Ｅは、モータＭ１と、インバータ１０と、電池Ｐ１とを備えている。インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と制御回路２０とを備えている。なお図５１には、３相ブリッジ回路４０に印加される電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ１も図示されている。
３相ブリッジ回路４０は、電池Ｐ１から供給された直流電力をスイッチング動作により３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給し、モータＭ１を駆動する回路である。３相ブリッジ回路４０の、スイッチング動作制御用の入力側はドライブ回路３０に、電力の入力側は電池Ｐ１に、それぞれ接続され、出力側はモータＭ１に接続されている。なお、モータＭ１の回生時には、３相ブリッジ回路４０の出力側から回生電流が導入され、電力の入力側に向かって流れるが、ここでは、電池Ｐ１が接続される側を入力側、モータＭ１が接続される側を出力側と定義する。
図５２は、車両駆動装置５Ｅのインバータ１０が備える３相ブリッジ回路４０を例示する回路図である。なお、図５２に示す電圧Ｖｐは電源電圧であり、電圧Ｖｇは接地電圧である。
３相ブリッジ回路４０は、図５２の上側に位置する上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、図５２の下側に位置する下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とを備えている。例えば、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などによって構成される。また、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されてもよい。
各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、モータＭ１の３つの端子から引き出された３つの出力線と、電池Ｐ１の正極に接続された電源線Ｌｐとの間のそれぞれの間に接続されている。各スイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、上記３つの出力線と電池Ｐ１の負極に接続された接地線Ｌｇとの間のそれぞれの間に接続されている。また、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６には、還流ダイオードが並列接続されている。還流ダイオードは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６に寄生する寄生ダイオードであってもよい。
各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６は、ドライブ回路３０に接続され、ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
次に、ドライブ回路３０について、図５１を参照しながら説明する。
ドライブ回路３０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するため、３相ブリッジ回路４０のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動する回路である。ドライブ回路３０の入力側は制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。
ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える。
異常受付端子３９は、インバータ１０の異常状態を告げる異常信号ｓ２を受け付ける端子である。この異常信号ｓ２は、後述する異常検出部２９からドライブ回路３０に出力される。
チェック用端子３６は、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付ける端子である。このアクティブチェック信号ｓ１は、制御回路２０からドライブ回路３０に出力される。以下において、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することをアクティブチェックと呼ぶ。アクティブチェックを行うことで、３相短絡回路３３の故障有無を診断することができる。
チェック用端子３６および異常受付端子３９に入力されたそれぞれの信号は、ＯＲ回路３４に入力される。ＯＲ回路３４は、チェック用端子３６および異常受付端子３９の少なくとも一方の端子が信号を受け付けている場合に、３相短絡回路３３に信号を出力する。３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて駆動する。すなわち３相短絡回路３３は、異常検出およびアクティブチェックのそれぞれの入力信号に基づいて駆動する。
３相短絡回路３３は、モータＭ１の３相のそれぞれを短絡するために用いられる回路である。具体的には、３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて３相ブリッジ回路４０の上側アーム群のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３および下側アーム群のスイッチ素子Ｓ４〜Ｓ６のうち、一方のアーム群の各スイッチ素子を短絡し、他方のアーム群の各スイッチ素子を開放する回路である。このようにしてモータＭ１の３相のそれぞれを短絡することで、モータＭ１の巻線コイル間から誘起される電圧を０にすることができる。これにより、例えば３相ブリッジ回路４０に過電圧が検出された場合に、３相短絡回路３３を働かせて３相短絡制御を行い、３相ブリッジ回路４０にかかる過電圧を低減することができる。
切替回路３１は、３相ブリッジ回路４０を、後述する駆動信号演算部２３から出力された駆動信号に基づいて駆動するか、あるいは、３相短絡回路３３から出力された信号を用いて駆動するかを切り替える回路である。なお、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号は、３相ブリッジ回路４０を３相ＰＷＭ制御する信号などの各種信号が含まれる。切替回路３１による切り替えは、例えばハードロジック回路によって実現されている。本実施の形態の切替回路３１は、ドライブ回路３０がチェック用端子３６を介してアクティブチェック信号ｓ１を受け付けた場合に、モータＭ１にて実行されているスイッチング制御等を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替える。
バッファ回路３２は、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動することができるように、３相ブリッジ回路４０に出力する出力信号を増幅する回路である。バッファ回路３２によって出力信号が増幅されることで、３相ブリッジ回路４０の駆動が可能となる。
次に、制御回路２０について、図５１を参照しながら説明する。
制御回路２０は、各種の演算等を行うマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムまたは情報などを記憶するメモリ２４とによって構成される。
図５１に示すように制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、制御回路２０は、異常検出部２９を備える。
モータ制御信号取得部２１は、モータＭ１に流れる電流を検知する電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、および、モータＭ１の磁極位置を検出して回転位置を検知する回転位置センサＲＳなどの各種センサによって検知された情報を取得する。なお、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗは、モータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相における電流値を検知するセンサである。また、モータ制御信号取得部２１は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐに関する情報を取得する。また、モータ制御信号取得部２１は、制御回路２０の外部、例えば電気車両４０１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から出力されたトルク指令などの制御指令情報を取得する。
モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報に基づいて、演算によりトルク指令値を電流に換算し、モータＭ１を電流制御するための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、車両駆動装置５Ｅの駆動時におけるモータＭ１のトルクが、トルク指令情報に示された目標トルク（例えば電気車両４０１のアクセルペダルまたはブレーキペダルの操作量に応じたトルク）となるように、モータＭ１の電流制御のための制御信号を出力する。
また、モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報を演算により変換して、アクティブチェックおよび故障判断を行うための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、トルク指令などの制御指令情報を上記した制御信号に変換して駆動信号演算部２３およびアクティブチェック指示部２６に出力する。また、モータ制御信号演算部２２は、モータＭ１に流れる電流、モータＭ１の磁極の回転位置、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を制御信号に変換して駆動信号演算部２３および故障判断部２５に出力する。
アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１をチェック用端子３６に出力する回路である。前述したようにアクティブチェックとは、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することである。アクティブチェック指示部２６は、モータ制御信号演算部２２から出力された上記制御信号に基づいて、今のタイミングでアクティブチェックを行っても電気車両４０１の走行状態または停車状態に影響を与えないか否かを判断する。
例えば、アクティブチェック指示部２６は、電気車両４０１が停車中で、モータＭ１が力行していない状態のとき（信号待ちなど）にアクティブチェックを行うと判断して、アクティブチェック信号ｓ１を出力する。そのときアクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１を出力すると同時に、アクティブチェック中であることを示すビジー信号を故障判断部２５に出力する。なお、アクティブチェックをするか否かの判断は、アクティブチェック指示部２６に限られず、制御回路２０に含まれる回路であればアクティブチェック指示部２６と異なる回路によって行われてもよい。
故障判断部２５は、３相短絡回路３３の故障有無を判断する回路である。故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された後の、モータＭ１の３相に流れる電流の変化に関する情報を取得する。電流の変化は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値に基づいて求めることができる。
故障判断部２５は、取得した上記情報に基づいて３相短絡回路の故障有無を判断する。例えば、故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された後の上記電流の変化が規定の範囲から外れた場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断する。また、故障判断部２５は、３相短絡回路３３が故障していると判断した場合に、その故障情報を外部に報知する報知信号を出力する。
異常検出部２９は、インバータ１０に発生する過電圧などの異常を検出する回路である。ここでは、異常検出部２９は、電源線Ｌｐの断線などによる失陥、あるいは、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの故障により発生する過電圧を検出する回路であるとして説明する。異常検出部２９は、電池Ｐ１のプラス側であって、３相ブリッジ回路４０の電源線Ｌｐに接続されている。異常検出部２９が異常（ここでは過電圧）を検出すると、異常信号ｓ２が異常受付端子３９に出力される。これにより、３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うので、３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。なお、ここで例示した、異常検出部２９の異常である過電圧は、例えば、電池Ｐ１のプラス側配線の外れ、断線、あるいは、電池Ｐ１に設けられた図示しないメインリレーの開放などによって発生しうる。また、異常検出部２９とドライブ回路３０（３相短絡回路３３を含む）は、いずれもハードウエアで構成されるので、異常検出部２９が異常を検出して３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うまでの非常時の動作は、自動的に、かつ、迅速に行われる。また、異常検出部２９は、制御回路２０内に設けられている必要はなく、制御回路２０の外に設けられていてもよい。また、異常検出部２９は、過電圧を検出する構成に限定されるものではなく、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの出力異常（所定の出力電圧範囲を超えるなど）を直接検出するような構成を備えていてもよい。
駆動信号演算部２３は、モータ制御信号演算部２２から出力された制御信号に基づいて、モータＭ１を駆動するために必要な駆動信号を演算し、この駆動信号をドライブ回路３０に出力する。駆動信号演算部２３は、車両駆動装置５Ｅが通常駆動している際は、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号を出力する。また、駆動信号演算部２３は、アクティブチェック信号ｓ１が出力される前に、すなわち３相短絡制御が実行される前に、モータＭ１を電流制御するための信号をドライブ回路３０に出力する。電流制御については後述する。
また、駆動信号演算部２３は、インバータ１０の異常が検出された場合、かつ、後述する故障判断部２５によって３相短絡回路３３が故障していると判断された場合は、メモリ２４に格納されたプログラムによって３相短絡制御を行うための駆動信号を出力する。
このプログラムによる３相短絡制御は、３相短絡制御信号割り込み部２７によって実行される。具体的には、３相短絡制御信号割り込み部２７は、故障判断部２５から３相短絡回路３３が故障しているという故障情報を受け取ると、インバータ１０の異常が検出された場合に駆動信号演算部２３に対し、３相短絡を実行するための割り込み信号を出力する。駆動信号演算部２３は、割り込み信号を受けることで、３相ＰＷＭ制御の駆動信号を３相短絡制御の駆動信号に変更してドライブ回路３０に出力する。
このように、制御回路２０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するための駆動信号をドライブ回路３０に出力する。ドライブ回路３０では、制御回路２０から出力された駆動信号、および、３相短絡回路３３から出力された信号のうちのいずれかの信号を選択し、３相ブリッジ回路４０に出力する。３相ブリッジ回路４０は、ドライブ回路３０から出力された信号に基づいて、モータＭ１を駆動する。
［５−２．故障診断を行うための構成および効果等］
次に、停車中の電気車両４０１にて３相短絡回路３３の故障診断を行うための構成を、図５３〜図５５を参照しながら説明する。なお、ここでは、３相短絡回路３３の故障診断を行うためのシミュレーションについて、まず述べる。
図５３は、３相短絡回路３３の故障診断をシミュレーションするための回路図である。図５３の（ａ）には、モータＭ１が電流制御された状態が示され、図５３の（ｂ）には、モータＭ１が３相短絡制御された状態が示されている。
図５３に示す回路は、図５２に示す実際の構成に対しシミュレーションを行うための等価回路であり、３相ブリッジ回路４０Ａ、電池Ｐ１およびモータＭ１によって構成されている。３相ブリッジ回路４０Ａは、上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｑ１、Ｑ５、Ｑ３と、下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６とによって構成されている。各スイッチ素子Ｑ１、Ｑ５、Ｑ３は、モータＭ１を構成するコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３のそれぞれから引き出された３つの出力線と、電池Ｐ１の正極に接続された電源線Ｌｐとの間のそれぞれの間に接続されている。各スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６は、上記３つの出力線と電池Ｐ１の負極に接続された接地線Ｌｇとの間のそれぞれの間に接続されている。また、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６には、還流ダイオードが並列接続されている。
３相ブリッジ回路４０Ａは、図５２の制御回路２０に対応するものとして、シミュレーション制御装置（図示せず）の制御指令によって駆動されるものとする。図５３に示す回路には３相短絡回路が含まれていないが、シミュレーション制御装置の制御指令に基づき各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動することで、３相短絡回路に異常がない状態または異常がある状態を疑似的に作り出すことができる。
この故障診断のシミュレーションは、図５３の（ａ）、（ｂ）に示す順で実行される。
まず、図５３の（ａ）に示す電流制御を実行するため、シミュレーション制御装置は、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６に対し、コイルＬ２に矢印の方向に電流ｉ２が流れ、コイルＬ１に矢印の方向に電流ｉ１が流れ、コイルＬ３に矢印の方向に電流ｉ３が流れるように、それぞれのスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ期間、ＯＦＦ期間の時比率を求め、ＰＷＭ制御を行う。これにより各コイルＬ１〜Ｌ３に磁気エネルギが蓄積される。なお、３相ブリッジ回路４０ＡからモータＭ１に流れる電流ｉ２は正電流であり、モータＭ１から３相ブリッジ回路４０Ａに流れる電流ｉ１およびｉ３は負電流であると定義する。この電流制御にて、各コイルＬ１〜Ｌ３に流れる各電流ｉ１〜ｉ３は、例えば、絶対値が７０Ａ以上２００Ａ以下となるように制御される。
また、この電流制御では、電気車両４０１が停車している状態を維持するため、電気車両４０１を発進させるまでに至らない電流がモータＭ１の各コイルＬ１〜Ｌ３に流される。具体的には、モータＭ１は、ｄ軸電流（トルク発生に寄与しない電流）が流れかつｑ軸電流（トルク発生に寄与する電流）が流れないように、電流制御される。言い換えれば、モータＭ１には、磁石の磁極位置に応じて発生する磁界を打ち消すように、各コイルＬ１〜Ｌ３に電流が流される。
次に、図５３の（ｂ）に示す３相短絡制御を実行するため、シミュレーション制御装置は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ５、Ｑ３がＯＮされ、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６がＯＦＦされるように制御する。この３相短絡制御によって、コイルＬ１〜Ｌ３に蓄積された磁気エネルギが徐々に放出され、各電流ｉ１〜ｉ３は所定の時間微分値（または時定数）で変化し、０Ａに収束する。例えば、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作に異常がある場合、各電流ｉ１〜ｉ３は所定の時間微分値による変化と異なる変化を示す。なお、本実施の形態における電流値および時間微分値は、絶対値で表した値とする。
図５４は、３相短絡制御時のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作に異常がない場合のスイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の電圧、および、モータＭ１の各相に流れる電流を示す図である。図５４の（ａ）には、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のドレインソース間の電圧経時特性図が示され、図５４の（ｂ）には、モータＭ１の各相の電流経時特性図が示されている。図５５は、３相短絡制御時のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作に異常がある場合のモータＭ１に流れる電流を示す図である。図５４および図５５は、いずれもシミュレーション結果であり、時間０μｓ（マイクロ秒）〜５００μｓの間に電流制御が行われ、時間５００μｓで３相短絡制御に切り替えられる様子が示されている。
まず、図５３の（ａ）に示すように、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６をＰＷＭ制御したときのスイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の電圧経時特性図を図５４の（ａ）に示す。５００μｓまでは、各コイルＬ１〜Ｌ３に磁気エネルギを蓄積するために、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６がＰＷＭ制御される。なお、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ５、Ｑ３は、それぞれ、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を反転したＰＷＭ制御がなされるため、図示を省略している。このようなＰＷＭ制御に基づく電流制御により、図５４の（ｂ）、および、図５５に示すように、５００μｓまでに各電流ｉ２、ｉ１、ｉ３の絶対値が、それぞれ徐々に増え、各コイルＬ１〜Ｌ３に磁気エネルギが蓄積される。
次に、時間５００μｓで３相短絡制御に切り替えられると、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６がオフになるので、図５４の（ａ）に示すように、各スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のドレインソース間電圧Ｑ２Ｖｄｓ、Ｑ４Ｖｄｓ、および、Ｑ６Ｖｄｓが現れる。一方、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ５、Ｑ３はオンになるので、図示はしないが、各スイッチ素子Ｑ１、Ｑ５、Ｑ３のドレインソース間電圧Ｑ１Ｖｄｓ、Ｑ５Ｖｄｓ、および、Ｑ３Ｖｄｓは、いずれも０Ｖとなる。このとき、図５４の（ｂ）に示すようにスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作に異常がない例では、５００μｓ以降において、各電流ｉ２、ｉ１、ｉ３がそれぞれの時間微分値で０Ａに近づいている。例えば、各電流ｉ１〜ｉ３の時間微分値は、０．０５Ａ／μｓよりも小さく、各電流ｉ１〜ｉ３は、５００μｓから１０００μｓに至るまで緩やかな傾きで０Ａに近づいている。また、各電流ｉ１〜ｉ３は、３相短絡制御の開始からさらに５００μｓ経過したとき（時間１０００μｓ）の値が、６０Ａよりも大きくなっている。
一方、図５５の（ａ）には３相短絡制御時にスイッチ素子Ｑ３がＯＮしない例が示され、図５５の（ｂ）には３相短絡制御時にスイッチ素子Ｑ３およびＱ１がＯＮしない例が示され、図５５の（ｃ）には３相短絡制御時にスイッチ素子Ｑ３、Ｑ１およびＱ５がＯＮしない例が示されている。
図５５の（ａ）に示すようにスイッチ素子Ｑ３がＯＮしない例では、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作に異常がない場合に比べて、電流ｉ１の時間微分値が大きく、早く０Ａに近づいている。これは、３相短絡制御時の電流ｉ１が、スイッチ素子Ｑ３に並列接続された還流ダイオードに流れ、還流ダイオードによる損失が発生するからであると考えられる。
図５５の（ｂ）に示すようにスイッチ素子Ｑ３およびＱ１がＯＮしない例では、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作に異常がない場合に比べて、電流ｉ１、ｉ３の時間微分値が大きく、早く０Ａに近づいている。
図５５の（ｃ）に示すようにスイッチ素子Ｑ３、Ｑ１およびＱ５がＯＮしない例では、図５５の（ｂ）に比べて、電流ｉ１、ｉ３、ｉ２の時間微分値がさらに大きく、さらに早く０Ａに近づいている。
これらのシミュレーション結果に基づけば、各コイルＬ１〜Ｌ３に流れる各電流ｉ１〜ｉ３の変化を監視することで、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作の異常有無を確認でき、３相短絡回路の故障診断をすることができるという知見が得られる。そこで実施の形態５の車両駆動装置５Ｅにおいても、上記に示すようにモータＭ１に電流制御を行った後にアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、電気車両４０１を停車させた状態で３相短絡回路３３の故障有無を判断することが可能となる。
この判断を行うときに、車両駆動装置５Ｅの故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された後の、モータＭ１の３相に流れる電流ｉ１〜ｉ３の変化に関する情報を取得し、当該情報に基づいて３相短絡回路３３の故障有無を判断してもよい。
また、故障判断部２５は、３相短絡制御が実行されて所定期間経過した後の各コイルＬ１〜Ｌ３の電流ｉ１〜ｉ３の値が規定値よりも０に近い場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断してもよい。なお、上記に示す所定期間は、許容される監視時間に応じて設定され、例えば２００μｓ以上１０００μｓ以下の範囲から適宜選択される。また、上記に示す規定値は、各コイルＬ１〜Ｌ３のインダクタンスおよび抵抗ならびに電流制御する際の電流値に応じて設定され、例えば２０Ａ以上７０Ａ以下の範囲から適宜選択される。
また、故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された後の電流ｉ１〜ｉ３の時間微分値が規定値よりも大きい場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断してもよい。なお、上記に示す規定値は、各コイルＬ１〜Ｌ３のインダクタンスおよび抵抗に応じて設定され、例えば０．０２Ａ／μｓ以上０．０７Ａ／μｓ以下の範囲から適宜選択される。
なお、図５３の回路では、電流制御および３相短絡制御がシミュレーション制御装置の制御指令によって実行されているが、実際の車両駆動装置５Ｅでは、電流制御は駆動信号演算部２３から出力された信号に基づいて実行され、３相短絡制御は３相短絡回路３３から出力された信号に基づいて実行される。
実施の形態５の車両駆動装置５Ｅは、モータＭ１を駆動するインバータ１０を備える。インバータ１０は、複数のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を有する３相ブリッジ回路４０と、３相ブリッジ回路４０に接続されるドライブ回路３０と、ドライブ回路３０に接続される制御回路２０と、インバータ１０の異常を検出する異常検出部２９とを有する。ドライブ回路３０は、モータＭ１の３相を短絡する３相短絡回路３３と、異常検出部２９から出力された異常信号ｓ２を受け付ける異常受付端子３９と、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付けるチェック用端子３６とを有する。制御回路２０は、電気車両４０１が停車中であるときに、電気車両４０１を発進させるまでに至らない電流がモータＭ１に流れるように３相ブリッジ回路４０を用いて電流制御を行った後に、チェック用端子３６にアクティブチェック信号ｓ１を出力する。
この構成によれば、ドライブ回路３０が、チェック用端子３６を用いてアクティブチェック信号ｓ１を適宜受け付けることができる。このアクティブチェック信号ｓ１によって、車両駆動装置５Ｅは、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを適宜確認することができる。これにより、インバータ１０において３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、信頼性の高い車両駆動装置５Ｅを提供することができる。
また、電気車両４０１を発進させるまでに至らない電流がモータＭ１に流れるように３相ブリッジ回路４０を用いて電流制御を行うことで、電気車両４０１の停車状態を維持しながら３相短絡回路３３の故障診断を行うことが可能となる。また、電気車両４０１が停車中のときにアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、例えば電気車両４０１が走行中でかつ所定条件を満たすときのみにアクティブチェック信号ｓ１を出力する場合に比べて、３相短絡制御を実行できるか否かを確認する機会を増やすことができる。
［５−３．車両駆動装置の動作］
次に、車両駆動装置５Ｅの動作について、図５６および図５７を参照しながら説明する。
図５６は、車両駆動装置５Ｅの動作を例示するフローチャートである。図５７は、図５６のフローチャートに続き、車両駆動装置５Ｅの動作を例示するフローチャートである。
はじめに、車両駆動装置５Ｅは起動されている状態にある。
この状態で、制御回路２０は、外部からトルク指令と車速を読み込む（ステップＳ４１１）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電気車両４０１のＥＣＵから出力されたトルク指令情報と車速情報を読み込む。トルク指令情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として例えばアクティブチェック指示部２６および駆動信号演算部２３に出力される。なお、車速情報は電気車両４０１のＥＣＵからの出力に限定されるものではなく、回転位置センサＲＳの出力に基づいてもよい。
次に、制御回路２０は、読み込んだトルク指令と車速に基づいて、電気車両４０１が停車中か否かを判断する（ステップＳ４１２）。具体的には、トルク指令が０、かつ、車速が０の時に電気車両４０１が停車中と判断する。ここで、トルク指令と車速の両方に基づいて停車中であることを判断する理由は以下の通りある。
電気車両４０１が惰行時（アクセルもブレーキも操作されずに走行している状態）は、トルク指令は０になるが、車速は０ではないため、停車中ではない。一方、電気車両４０１が上りの坂道発進をしようとしているときは、トルク指令は０ではない（力行している）が、車速が０である期間が存在する。この際は、モータＭ１が力行しようと制御されるので、図５３で説明したようなスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の制御ができない。したがって、トルク指令と車速の両方が０の場合に、電気車両４０１は停車中であると判断できる。
そして制御回路２０は、電気車両４０１が停車中でなく走行していると判断すると（Ｓ４１２のＮｏ）、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行なわないこととし、ステップＳ４１１に戻る。一方、制御回路２０は、電気車両４０１が停車中であると判断すると（Ｓ４１２のＹｅｓ）、今のタイミングで３相短絡回路３３の故障診断を行うこととし、次のステップに進む。
次に、制御回路２０は、モータＭ１を電流制御する（ステップＳ４１３）。具体的には、図５３の（ａ）で説明したようにして、電気車両４０１を発進させるまでに至らない電流がモータＭ１の各コイルＬ１〜Ｌ３に流れるように、ドライブ回路３０を介して３相ブリッジ回路４０をフィードバック制御する。
上記電流制御が行われた後、制御回路２０は、インバータ１０のフィードバック制御を停止し、アクティブチェック信号ｓ１を出力する（ステップＳ４１４）。具体的にはアクティブチェック指示部２６が、アクティブチェック信号ｓ１をドライブ回路３０のチェック用端子３６に出力する。このアクティブチェック信号ｓ１は、後述するステップＳ４１８またはＳ４２１にて停止されるまで継続して出力される。なお、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１を出力する際に、インバータ１０のフィードバック制御を停止することで、ステップＳ４１３にて実行した電流制御を停止する。
次に、インバータ１０は、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御を実行する（ステップＳ４１５）。アクティブチェック信号ｓ１を受け取ったチェック用端子３６は、その信号をＯＲ回路３４に出力し、ＯＲ回路３４は受け取った信号を３相短絡回路３３に出力する。これによって３相短絡回路３３が試行駆動される。ここで切替回路３１によって、切替回路３１の出力信号が、駆動信号演算部２３から出力される電流制御信号でなく、３相短絡回路３３から出力される信号に切り替えられる。そして、３相短絡回路３３から出力される信号が、バッファ回路３２を介して３相ブリッジ回路４０に出力される。これにより、３相短絡回路３３を用いた３相短絡制御が、３相ブリッジ回路４０にて試行される。
次に、制御回路２０は、３相短絡制御が実行された後の、モータＭ１の各相の電流ｉ１〜ｉ３の変化を取得する（ステップＳ４１６）。具体的には、モータ制御信号取得部２１が、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの情報を取得する。これらの情報は、モータ制御信号演算部２２にて変換され、制御信号として故障判断部２５に出力される。なお、回転位置センサＲＳの情報を取得する理由は、３相短絡制御の実行中にモータＭ１が回転していないことを確認するためである。
次に、制御回路２０は、３相短絡制御が実行された後の電流ｉ１〜ｉ３の変化に基づいて、３相短絡回路３３の故障有無を判断する。具体的には、故障判断部２５が、各電流ｉ１〜ｉ３の変化が規定の範囲内か否かを判断する（ステップＳ４１７）。
故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された後の電流ｉ１〜ｉ３の変化が規定の範囲内であると判断した場合に（Ｓ４１７のＹｅｓ）、３相短絡回路３３が故障しておらず正常であると判断する。具体的には、例えば図５４で説明したように、各電流ｉ１〜ｉ３の時間微分値が、規定の範囲内である０．０５Ａ／μｓよりも小さければ、正常であると判断する。そして制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ４１８）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ４１９）。そして制御回路２０は、ステップＳ４１１に戻り、アクティブチェックを繰り返す。これらのアクティブチェックは、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
一方、制御回路２０は、３相短絡制御が実行された後の電流ｉ１〜ｉ３の変化が規定の範囲から外れている場合に（Ｓ４１７のＮｏ）、３相短絡回路３３が故障している判断する。そして、制御回路２０は、図５７に示すように、３相短絡回路３３が故障している場合の動作を実行する。
図５７に示すように、制御回路２０は、アクティブチェック指示部２６から出力していたアクティブチェック信号ｓ１の出力を停止し（ステップＳ４２１）、インバータ１０のフィードバック制御を再開する（ステップＳ４２２）。
次に、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していることを示す故障警告を外部、例えば電気車両４０１のＥＣＵ（上位制御部）に出力する（ステップＳ４２３）。また、故障判断部２５が、モニターを用いて故障情報を表示したり、スピーカを用いて故障情報を知らせる音を出力したりすることで、ユーザに故障情報を報知してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３への３相短絡制御信号の出力を禁止する（ステップＳ４２４）。具体的には、アクティブチェック信号ｓ１がアクティブチェック指示部２６から出力されないようにする。また、制御回路２０は、３相短絡制御のフラグを立てる（ステップＳ４２５）。このフラグが立つことで、例えば異常検出部２９がインバータ１０の異常を検出した場合に、３相短絡回路３３を用いるのでなく、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御が実行される。これにより、３相短絡回路３３の故障を修理するまでの間にインバータ１０の異常が発生しても、３相短絡制御を実行することができる。
なお、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、以後の車両駆動装置５Ｅの駆動においてモータＭ１の回転数を制限するように、インバータ１０を制御してもよい。
また、制御回路２０は、３相短絡回路３３が故障していると判断され、かつ、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、制御回路２０内のメモリ２４に格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号をドライブ回路３０に出力してもよい。これにより、アクティブチェック信号ｓ１を出力している最中に、故障した３相短絡回路３３により３相ブリッジ回路４０を駆動することで発生してしまう３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。
また、制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力中に、モータＭ１を力行とする指令を受け付けた場合に、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止してもよい。制御回路２０は、アクティブチェック信号ｓ１の出力を停止した場合に、３相短絡回路３３の故障有無の判断を無効としてもよい。
［５−４．故障診断を行うための他の構成］
次に、故障診断を行うための他の構成について、図５８〜図６０を参照しながら説明する。なお、ここでも、３相短絡回路３３の故障診断を行うためのシミュレーションについて述べる。
図５８は、３相短絡回路３３の故障診断をシミュレーションするための他の例を示す図である。図５８の（ａ）には、モータＭ１が電流制御された状態が示され、図５８の（ｂ）には、モータＭ１が３相短絡制御された状態が示されている。また、図５８に示す回路は、図５２に示す実際の構成に対しシミュレーションを行うための等価回路であり、この等価回路の構成は図５３と同じである。
この故障診断のシミュレーションは、図５８の（ａ）、（ｂ）に示す順で実行される。
まず、図５８の（ａ）に示す電流制御を実行するため、シミュレーション制御装置は、スイッチ素子Ｑ５、Ｑ２およびＱ６が所定期間ＯＮされ、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ３およびＱ４が所定期間ＯＦＦされる。これにより、各コイルＬ１〜Ｌ３に電流が流れ、各コイルＬ１〜Ｌ３に磁気エネルギが蓄積される。この所定期間は、例えば、２００μｓ以上３００μｓ以下の範囲から適宜選択される。
また、この電流制御でも、図５３と同様に、電気車両４０１が停車している状態を維持するため、電気車両４０１を発進させるまでに至らない電流がモータＭ１の各コイルＬ１〜Ｌ３に流される。
次に、図５８の（ｂ）に示す３相短絡制御を実行するため、シミュレーション制御装置は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ５、Ｑ３がＯＮされ、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６がＯＦＦされるように制御する。この３相短絡制御によって、コイルＬ１〜Ｌ３に蓄積された磁気エネルギが徐々に放出され、各コイルＬ１〜Ｌ３の電流は所定の時間微分値で変化し、０Ａに収束する。例えば、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作に異常がある場合、各コイルＬ１〜Ｌ３の電流は所定の時間微分値による変化と異なる変化を示す。なお、ここでも電流値および時間微分値は、絶対値で表した値とする。
図５９は、３相短絡制御時のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作に異常がない場合の他の例におけるスイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の電圧、および、モータＭ１の各相に流れる電流を示す図である。図５９の（ａ）には、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のドレインソース間の電圧経時特性図が示され、図５９の（ｂ）には、モータＭ１の各相の電流経時特性図が示されている。図６０は、３相短絡制御時のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作に異常がある場合の他の例におけるモータＭ１の各相に流れる電流を示す図である。図５９および図６０は、図５４および図５５と同様、いずれもシミュレーション結果であり、ここでは、時間０μｓ〜３００μｓの間に電流制御が行われ、時間３００μｓで３相短絡制御に切り替えられる様子が示されている。
図５８の（ａ）のようにスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６を制御したときのスイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の電圧経時特性図を図５９の（ａ）に示す。３００μｓまでは、各コイルＬ１〜Ｌ３に磁気エネルギを蓄積するために、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ６がＯＮ制御され、スイッチ素子Ｑ４がＯＦＦ制御される。なお、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５は、それぞれスイッチ素子Ｑ２、Ｑ６、Ｑ４を反転した制御がなされるため、図示を省略している。このような電流制御により、図５９の（ｂ）、および、図６０に示すように、３００μｓまでに各電流ｉ２、ｉ１、ｉ３の絶対値が、それぞれ徐々に増え、各コイルＬ１〜Ｌ３に磁気エネルギが蓄積される。
次に、時間３００μｓで３相短絡制御に切り替えられた後の、図５９、図６０のスイッチ素子Ｑ２、Ｑ６、Ｑ４の電圧、および、モータＭ１の各相電流の変化の挙動は、それぞれ図５４、図５５の挙動と同じであるので、詳細な説明を省略する。
このように磁気エネルギを蓄積しても、各コイルＬ１〜Ｌ３に流れる各電流の変化を監視することでスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の動作の異常有無を確認でき、３相短絡回路の故障診断をすることができる。したがって、この例に示す車両駆動装置５Ｅにおいても、上記に示すようにモータＭ１に電流制御を行った後にアクティブチェック信号ｓ１を出力することで、電気車両４０１を停車させた状態で３相短絡回路３３の故障有無を確認することが可能となる。
以上の実施の形態５は、本質的に好ましい例示であって、この発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
例えば、前記故障判断部は、前記３相短絡制御が実行された後の、前記永久磁石モータの３相に流れる電流の変化に関する情報を取得し、前記情報に基づいて前記３相短絡回路の故障有無を判断してもよい。
これによれば、故障判断部は、３相短絡回路の故障有無を適切に判断することができる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
また、前記故障判断部は、前記３相短絡制御が実行されて所定期間経過した後の前記電流の値が規定値よりも０に近い場合に、前記３相短絡回路が故障していると判断してもよい。
これによれば、故障判断部は、３相短絡回路の故障診断を簡易に行うことが可能となる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
また、前記故障判断部は、前記３相短絡制御が実行された後の前記電流の時間微分値が規定値よりも大きい場合に、前記３相短絡回路が故障していると判断してもよい。
これによれば、故障判断部は、３相短絡回路の故障診断を簡易に行うことが可能となる。これにより、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
以上に説明した実施の形態１〜５の構成は、少なくとも２つの実施の形態を組み合わせてもよく、望ましくは、すべての実施の形態を組み合わせてもよい。すべての実施の形態を組み合わせた構成例を以下に説明する。
図３５に示すように、電気車両３０１は、他の駆動源Ｄ２（エンジン）を有するハイブリッド車であるとする。そして、この電気車両３０１のインバータ１０に含まれる３相短絡回路３３のアクティブチェックを次のようにして実施する。なお、電気車両３０１を図３５に示す構成としたのは、力行時においてのアクティブチェックを実現するためである。
まず、電気車両３０１が走行中で、モータＭ１が力行も回生も行っていない惰行中、もしくは他の駆動源Ｄ２のみで走行中であれば、図４および図５の動作によりアクティブチェックを行う。次に、電気車両３０１が走行中で、モータＭ１が力行も回生も行っていないとき、および、所定トルク以下の小さなトルクで回生しているときには、図１３および図１４の動作によりアクティブチェックを行う。次に、電気車両３０１が走行中で、モータＭ１が回生中であれば、図２６、図２７および図２８の動作によりアクティブチェックを行う。次に、電気車両３０１が走行中で、モータＭ１が力行中であれば、図４０、図４１および図４２の動作によりアクティブチェックを行う。そして、電気車両３０１が停車中であれば、図５６および図５７の動作によりアクティブチェックを行う。
このような構成、動作とすることで、電気車両３０１がどのような状態であっても、３相短絡回路の故障診断を高頻度に行うことができる。したがって、インバータ１０において３相短絡制御の潜在故障を、より一層、早期に発見できる可能性が高まり、車両駆動装置の信頼性をさらに高めることができる。
以上説明したように、この開示は、電気車両を駆動する車両駆動装置として有用である。
１ 電気車両
２ 駆動輪
３ 動力伝達機構
５Ａ、５Ｂ、５Ｂａ、５Ｃ、５Ｃａ、５Ｄ、５Ｄａ、５Ｅ 車両駆動装置
１０ インバータ
２０ 制御回路
２１ モータ制御信号取得部
２２ モータ制御信号演算部
２３ 駆動信号演算部
２４ メモリ
２５ 故障判断部
２６ アクティブチェック指示部
２７ ３相短絡制御信号割り込み部
２９ 異常検出部
３０ ドライブ回路
３１ 切替回路
３２ バッファ回路
３３ ３相短絡回路
３４ ＯＲ回路
３６ チェック用端子
３９ 異常受付端子
４０、４０Ａ ３相ブリッジ回路
５０ トルク付与装置
１０１、１０１Ａ、２０１、２０１Ａ、３０１、３０１Ａ、４０１ 電気車両
Ｃ１ 平滑コンデンサ
ＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ 電流センサ
Ｄ１ 一方の駆動源
Ｄ２ 他方の駆動源
ｉ１、ｉ２、ｉ３ 電流
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ コイル
Ｌｐ 電源線
Ｌｇ 接地線
Ｍ１ 永久磁石モータ
Ｐ１ 電池
ＲＳ 回転位置センサ
Ｓ１〜Ｓ６ スイッチ素子
ｓ１ アクティブチェック信号
ｓ２ 異常信号
Ｔ１ 第１トルク
Ｔ２ 第２トルク
Ｔｒ１ 第１規定トルク
Ｔｒ２ 第２規定トルク
ＴＡ 全トルク
Ｔａｓ アシストトルク
Ｔｒｑ 回生トルク
Ｔｓｈ ３相短絡トルク
Ｖｇ、Ｖｐ 電圧

Claims (22)

  1. 永久磁石モータを駆動するインバータを備える車両駆動装置であって、
    前記インバータは、複数のスイッチ素子を有する３相ブリッジ回路と、前記３相ブリッジ回路に接続されるドライブ回路と、前記ドライブ回路に接続される制御回路と、前記インバータの異常を検出する異常検出部とを備え、
    前記ドライブ回路は、前記永久磁石モータの３相を短絡させる３相短絡回路と、前記異常検出部から出力された、前記３相短絡回路による３相短絡制御を実行するための異常信号を受け付ける異常受付端子と、前記３相短絡回路による前記３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号を受け付けるチェック用端子とを有し、
    前記制御回路は、前記３相ブリッジ回路に対する３相ＰＷＭ制御、前記３相短絡回路に対する前記アクティブチェック信号の出力による前記３相短絡制御の実行、および前記異常信号の出力による前記３相短絡制御の実行を制御し、かつ、車両が走行中であり、前記永久磁石モータが力行および回生のいずれの状態でもない場合であって、前記永久磁石モータの回転数が所定の範囲内であるときに、前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力する
    車両駆動装置。
  2. 永久磁石モータを駆動するインバータを備える車両駆動装置であって、
    前記インバータは、複数のスイッチ素子を有する３相ブリッジ回路と、前記３相ブリッジ回路に接続されるドライブ回路と、前記ドライブ回路に接続される制御回路と、前記インバータの異常を検出する異常検出部とを備え、
    前記ドライブ回路は、前記永久磁石モータの３相を短絡させる３相短絡回路と、前記異常検出部から出力された、前記３相短絡回路による３相短絡制御を実行するための異常信号を受け付ける異常受付端子と、前記３相短絡回路による前記３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号を受け付けるチェック用端子とを有し、
    前記制御回路は、前記３相ブリッジ回路に対する３相ＰＷＭ制御、前記３相短絡回路に対する前記アクティブチェック信号の出力による前記３相短絡制御の実行、および前記異常信号の出力による前記３相短絡制御の実行を制御し、かつ、前記永久磁石モータが回生中であり、前記３相短絡制御を実行すると前記永久磁石モータに発生するトルクである３相短絡トルクが第１規定トルク以下である場合に、前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力する
    車両駆動装置。
  3. さらに、車両の駆動輪にトルクを付与するトルク付与装置を備え、
    前記制御回路は、さらに、前記３相短絡トルクが前記第１規定トルクよりも小さい第２規定トルク以上である場合に、前記永久磁石モータが回生中に発生する回生トルクと前記３相短絡トルクとのトルク差に応じたアシストトルクが前記駆動輪に付与されるように前記トルク付与装置を制御する
    請求項２に記載の車両駆動装置。
  4. 永久磁石モータを駆動するインバータを備える車両駆動装置であって、
    前記永久磁石モータが一方の駆動源であり、前記一方の駆動源と異なる他方の駆動源を、さらに備え、
    前記インバータは、複数のスイッチ素子を有する３相ブリッジ回路と、前記３相ブリッジ回路に接続されるドライブ回路と、前記ドライブ回路に接続される制御回路と、前記インバータの異常を検出する異常検出部とを備え、
    前記ドライブ回路は、前記永久磁石モータの３相を短絡させる３相短絡回路と、前記異常検出部から出力された、前記３相短絡回路による３相短絡制御を実行するための異常信号を受け付ける異常受付端子と、前記３相短絡回路による前記３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号を受け付けるチェック用端子とを有し、
    前記制御回路は、前記３相ブリッジ回路に対する３相ＰＷＭ制御、前記３相短絡回路に対する前記アクティブチェック信号の出力による前記３相短絡制御の実行、および前記異常信号の出力による前記３相短絡制御の実行を制御し、かつ、前記一方の駆動源を使わず前記他方の駆動源にて車両を駆動可能な場合に、前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力する
    車両駆動装置。
  5. 前記制御回路は、前記一方の駆動源および前記他方の駆動源の両方が力行中であると判断した後に、前記アクティブチェック信号を出力する
    請求項４に記載の車両駆動装置。
  6. 前記制御回路は、前記一方の駆動源から出力される第１トルクと、前記他方の駆動源から出力される第２トルクと、前記一方の駆動源にて３相短絡制御が実行されると前記永久磁石モータに発生するトルクである３相短絡トルクとを合わせた全トルクを前記他方の駆動源で出力できる場合に、前記他方の駆動源にて車両を駆動可能であると判断する
    請求項５に記載の車両駆動装置。
  7. 前記他方の駆動源は、前記永久磁石モータと異なる他の永久磁石モータ、および、エンジンのうち少なくとも１つを備える
    請求項４に記載の車両駆動装置。
  8. ２つの前記永久磁石モータと、２つの前記永久磁石モータのうち一方の永久磁石モータである前記一方の駆動源を駆動する一方の前記インバータと、２つの前記永久磁石モータのうち他方の永久磁石モータである前記他方の駆動源を駆動する他方の前記インバータとを備え、
    前記制御回路は、前記一方の駆動源を使わず前記他方の駆動源にて車両を駆動可能な場合に、一方の前記インバータに含まれる一方の前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力し、前記他方の駆動源を使わず前記一方の駆動源にて車両を駆動可能な場合に、他方の前記インバータに含まれる他方の前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力する
    請求項４に記載の車両駆動装置。
  9. 永久磁石モータを駆動するインバータを備える車両駆動装置であって、
    前記インバータは、複数のスイッチ素子を有する３相ブリッジ回路と、前記３相ブリッジ回路に接続されるドライブ回路と、前記ドライブ回路に接続される制御回路と、前記インバータの異常を検出する異常検出部とを備え、
    前記ドライブ回路は、前記永久磁石モータの３相を短絡させる３相短絡回路と、前記異常検出部から出力された、前記３相短絡回路による３相短絡制御を実行するための異常信号を受け付ける異常受付端子と、前記３相短絡回路による前記３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号を受け付けるチェック用端子とを有し、
    前記制御回路は、前記３相ブリッジ回路に対する３相ＰＷＭ制御、前記３相短絡回路に対する前記アクティブチェック信号の出力による前記３相短絡制御の実行、および前記異常信号の出力による前記３相短絡制御の実行を制御し、かつ、車両が停車中であるときに、前記車両を発進させるまでに至らない電流が前記永久磁石モータに流れるように前記３相ブリッジ回路を用いて電流制御を行った後に、前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力する
    車両駆動装置。
  10. 前記ドライブ回路は、前記アクティブチェック信号を受け付けた場合に、前記永久磁石モータにて実行されている前記電流制御を前記３相短絡制御に切り替える
    請求項９に記載の車両駆動装置。
  11. 前記制御回路は、前記アクティブチェック信号を出力する際に、前記電流制御を停止する
    請求項９に記載の車両駆動装置。
  12. 前記制御回路は、前記永久磁石モータにｄ軸電流が流れるように前記ドライブ回路を介して前記３相ブリッジ回路を制御することで、前記電流制御を行う
    請求項９に記載の車両駆動装置。
  13. 永久磁石モータを駆動するインバータを備える車両駆動装置であって、
    前記インバータは、複数のスイッチ素子を有する３相ブリッジ回路と、前記３相ブリッジ回路に接続されるドライブ回路と、前記ドライブ回路に接続される制御回路と、前記インバータの異常を検出する異常検出部とを備え、
    前記ドライブ回路は、前記永久磁石モータの３相を短絡させる３相短絡回路と、前記異常検出部から出力された、前記３相短絡回路による３相短絡制御を実行するための異常信号を受け付ける異常受付端子と、前記３相短絡回路による前記３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号を受け付けるチェック用端子とを有し、
    前記制御回路は、前記３相ブリッジ回路に対する３相ＰＷＭ制御、前記３相短絡回路に対する前記アクティブチェック信号の出力による前記３相短絡制御の実行、および前記異常信号の出力による前記３相短絡制御の実行を制御し、かつ、前記３相短絡制御を実行した場合の前記永久磁石モータのトルクが前記車両駆動装置の駆動に影響を与えないトルク以下であるときに、
    １）前記３相短絡制御を実行した場合の前記永久磁石モータに流れることが予測される電流を求め、
    ２）当該電流が前記永久磁石モータに流れるように前記ドライブ回路を介して前記３相ブリッジ回路を制御した後、
    ３）前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力する
    車両駆動装置。
  14. 前記制御回路は、前記永久磁石モータが惰行しているとき、または、所定トルク以下で回生しているときに、前記３相短絡制御を実行した場合の前記永久磁石モータのトルクが前記車両駆動装置の駆動に影響を与えないトルク以下であると判断する
    請求項１３に記載の車両駆動装置。
  15. 前記制御回路は、前記３相短絡制御を実行した場合の前記永久磁石モータの回転数に基づいて前記電流を求める
    請求項１３に記載の車両駆動装置。
  16. 前記制御回路は、前記３相短絡回路の故障有無を判断する故障判断部を有し、
    前記故障判断部は、前記アクティブチェック信号の出力前後における前記永久磁石モータのｄ軸電流の差が規定の範囲から外れた場合、および、ｑ軸電流の差が規定の範囲から外れた場合の少なくとも１つの場合に、前記３相短絡回路が故障していると判断する
    請求項１３に記載の車両駆動装置。
  17. 永久磁石モータを駆動するインバータを備える車両駆動装置であって、
    ２つの前記永久磁石モータと、２つの前記永久磁石モータのうち一方の永久磁石モータを駆動する一方の前記インバータと、２つの前記永久磁石モータのうち他方の永久磁石モータを駆動する他方の前記インバータとを備え、
    前記インバータは、複数のスイッチ素子を有する３相ブリッジ回路と、前記３相ブリッジ回路に接続されるドライブ回路と、前記ドライブ回路に接続される制御回路と、前記インバータの異常を検出する異常検出部とを備え、
    前記ドライブ回路は、前記永久磁石モータの３相を短絡させる３相短絡回路と、前記異常検出部から出力された、前記３相短絡回路による３相短絡制御を実行するための異常信号を受け付ける異常受付端子と、前記３相短絡回路による前記３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号を受け付けるチェック用端子とを有し、
    前記制御回路は、前記３相ブリッジ回路に対する３相ＰＷＭ制御、前記３相短絡回路に対する前記アクティブチェック信号の出力による前記３相短絡制御の実行、および前記異常信号の出力による前記３相短絡制御の実行を制御し、かつ、他方の前記インバータの前記制御回路は、前記一方の永久磁石モータが力行または回生の状態であり、かつ、前記他方の永久磁石モータにて前記３相短絡制御を実行した場合に前記他方の永久磁石モータのトルクが前記車両駆動装置の駆動に影響を与えないトルク以下であるときに、
    １）前記３相短絡制御を実行した場合の前記他方の永久磁石モータに流れることが予測される電流を求め、
    ２）当該電流が前記他方の永久磁石モータに流れるように前記ドライブ回路を介して前記３相ブリッジ回路を制御した後、
    ３）前記チェック用端子に前記アクティブチェック信号を出力する
    車両駆動装置。
  18. 前記ドライブ回路は、前記制御回路から出力された前記アクティブチェック信号を、前記チェック用端子を介して受け付けた場合に前記３相短絡制御を実行する
    請求項１、２、４、９、１３および１７のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
  19. 前記制御回路は、前記３相短絡回路の故障有無を判断する故障判断部を有する
    請求項１、２、４、９、１３および１７のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
  20. 前記故障判断部は、前記３相短絡制御が実行された際の、前記永久磁石モータの３相に流れる電流の変化、電流位相の変化、および、前記３相ブリッジ回路における直流電圧の変化の少なくとも１つの変化に関する情報を取得し、前記情報に基づいて前記３相短絡回路の故障有無を判断する
    請求項１９に記載の車両駆動装置。
  21. 前記制御回路は、前記３相短絡回路が故障していると判断した後であって、前記インバータに異常が発生した場合に、前記制御回路内のメモリに格納されているプログラムを用いて３相短絡制御を行う制御信号を前記ドライブ回路に出力する
    請求項１９に記載の車両駆動装置。
  22. 前記制御回路は、前記アクティブチェック信号の出力中に、前記永久磁石モータが力行または回生の状態となった場合に、前記アクティブチェック信号の出力を停止することで、前記３相短絡回路による前記３相短絡制御を停止させる
    請求項１に記載の車両駆動装置。
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