JP6935715B2 - Inverter controller - Google Patents

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本発明は、インバータを制御するインバータ制御装置に関する。 The present invention relates to an inverter control device that controls an inverter.

インバータや回転電機に異常が生じた場合には、種々のフェールセーフ制御が実行される。特開２０１５−２１１５３３号公報には、例えばインバータや回転電機に異常が生じた場合に、インバータと回転電機との間で電流を還流させるためにインバータを短絡制御することが例示されている。短絡制御は、アクティブショートサーキット制御とも称され、例えば３相交流と直流との間で電力を変換するインバータの場合には、３相全ての上段側スイッチング素子をオン状態とし３相全ての下段側スイッチング素子をオフ状態とすること、又は、３相全ての下段側スイッチング素子をオン状態とし３相全ての上段側スイッチング素子をオフ状態とすることによって実現される。 When an abnormality occurs in the inverter or the rotary electric machine, various fail-safe controls are executed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-21153 exemplifies, for example, short-circuit control of an inverter in order to return a current between the inverter and the rotary electric machine when an abnormality occurs in the inverter or the rotary electric machine. Short-circuit control is also called active short-circuit control. For example, in the case of an inverter that converts power between three-phase AC and DC, the upper switching elements of all three phases are turned on and the lower side of all three phases. This is achieved by turning off the switching elements, or by turning on the lower switching elements of all three phases and turning off the upper switching elements of all three phases.

ここで、アクティブショートサーキット制御が実行される際にオン状態に制御されるスイッチング素子の１つが、常時オフ状態に固定されるオフ故障を生じていた場合、各相を流れる電流のバランスが崩れ、故障を生じていない健全なスイッチング素子に過大な電流が流れる可能性がある。スイッチング素子には、過電流検出機能や過熱検出機能が備えられたスイッチング素子モジュールとして構成されているものがある。そのような過大な電流が流れた場合には、過電流状態や過熱状態であると検出されてしまう可能性がある。その検出結果は、インバータをスイッチング制御する制御装置や、制御装置が生成したスイチング制御信号を中継するドライブ回路に伝達される。その結果、制御装置やドライブ回路による種々のフェールセーフ機能により、スイッチング素子が強制的にオフ状態に制御される場合がある。 Here, if one of the switching elements controlled to be in the on state when the active short circuit control is executed has an off failure that is always fixed in the off state, the balance of the current flowing through each phase is lost. Excessive current may flow through a healthy switching element that has not failed. Some switching elements are configured as switching element modules having an overcurrent detection function and an overheat detection function. When such an excessive current flows, it may be detected as an overcurrent state or an overheated state. The detection result is transmitted to a control device that switches and controls the inverter and a drive circuit that relays a switching control signal generated by the control device. As a result, the switching element may be forcibly controlled to the off state by various fail-safe functions by the control device and the drive circuit.

インバータを構成するスイッチング素子が全てオフ状態となると、回転電機の回転に比例する電圧により充電電流が流れる。インバータが直流電源に接続された場合には、直流電源に過大な電流が流れたり、直流電源の電圧を上昇させたりするおそれがある。また、インバータが直流電源に接続されていない場合には、一般的にインバータの直流の正極と負極との間に接続されて直流電圧を安定させるコンデンサを充電して、このコンデンサの端子間電圧（直流リンク電圧）を上昇させるおそれがある。これに備えて直流電源やコンデンサの耐性を高くすると体格の大型化やコストの上昇を招く。 When all the switching elements that make up the inverter are turned off, a charging current flows due to a voltage proportional to the rotation of the rotating electric machine. When the inverter is connected to the DC power supply, an excessive current may flow in the DC power supply or the voltage of the DC power supply may be increased. When the inverter is not connected to a DC power supply, it is generally connected between the DC positive and negative sides of the inverter to charge a capacitor that stabilizes the DC voltage, and the voltage between the terminals of this capacitor ( DC link voltage) may increase. In preparation for this, increasing the resistance of DC power supplies and capacitors will lead to an increase in physique and cost.

例えば、過電流の発生が検出されてフェールセーフ制御が行われる場合、その原因がオフ故障であれば、上述したように、フェールセーフ制御としてアクティブショートサーキット制御を選択することは好ましくない。しかし、過電流が検出されるケースの全てでオフ故障を生じているとも限らない。従って、インバータ制御装置は、異常の原因を適切に推定して、フェールセーフ制御の制御方式を選択することが好ましい。 For example, when the occurrence of overcurrent is detected and fail-safe control is performed, if the cause is an off failure, it is not preferable to select active short circuit control as the fail-safe control as described above. However, off failure does not always occur in all cases where overcurrent is detected. Therefore, it is preferable that the inverter control device appropriately estimates the cause of the abnormality and selects a fail-safe control control method.

特開２０１５−２１１５３３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-21153

そこで、過電流の検出によってフェールセーフ制御を実行するに当たって、インバータのスイッチング素子の１つがオフ故障している可能性も考慮して、過電流発生の要因を推定することが望まれる。 Therefore, when executing fail-safe control by detecting an overcurrent, it is desirable to estimate the cause of the overcurrent generation in consideration of the possibility that one of the switching elements of the inverter has failed off.

上記に鑑みたインバータ制御装置は、１つの態様として、
直流電源に接続されると共に交流の回転電機に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換するインバータを制御するインバータ制御装置であって、
トルクの絶対値と回転速度との関係で規定される前記回転電機の動作点が、前記関係で規定されたしきい値以上の領域である特定領域の範囲内にあり、前記インバータ及び前記回転電機の少なくとも一方において過電流状態であることが検出された場合に、
前記動作点が前記特定領域の範囲外となるまで、前記回転電機のトルク及び回転速度の少なくとも一方を低下させる退避制御を実行し、
前記退避制御によって前記過電流状態が解消された場合には、前記インバータを構成するスイッチング素子の内の１つに、常時オフ状態となるオフ故障が生じていると判定し、
前記退避制御によっても前記過電流状態が解消されない場合には、他の故障が生じていると判定する。 The inverter control device in view of the above is, as one aspect,
It is an inverter control device that controls an inverter that is connected to a DC power supply and connected to an AC rotating electric machine to convert power between DC and multi-phase AC.
The operating point of the rotary electric machine defined by the relationship between the absolute value of torque and the rotation speed is within the range of a specific region which is a region equal to or higher than the threshold value defined by the relationship, and the inverter and the rotary electric machine are present. When an overcurrent state is detected in at least one of
Until the operating point is out of the range of the specific region, the retract control for reducing at least one of the torque and the rotation speed of the rotary electric machine is executed.
When the overcurrent state is resolved by the evacuation control, it is determined that one of the switching elements constituting the inverter has an off failure that is always in the off state.
If the overcurrent state is not resolved by the evacuation control, it is determined that another failure has occurred.

特定領域は、トルクの絶対値と回転速度との関係で規定されるしきい値以上の領域であり、通常の制御が正常に実行されている場合でも交流電流の値は大きくなる。ここで、１つのスイッチング素子がオフ故障していると、３相の交流電流の対称性が崩れる。また、振幅中心がずれることにより、単相の何れかの交流電流のピーク値も、通常の制御が正常に実行されているときよりも大きくなる場合がある。このため、オフ故障の発生によって過電流状態が検出される可能性がある。一方、動作点が対象領域外の場合には、交流電流の対称性が崩れ、振幅中心がずれても、交流電流の振幅自体が小さく、過電流として検出されるほど大きな値とはならないことが多い。従って、動作点を特定領域から移動させることで、過電流の要因がオフ故障であるか否かを判定することができる。オン状態に制御されるスイッチング素子の１つにオフ故障を生じている状態でアクティブショートサーキット制御が実行されると、還流電流が流れる経路が減少し、故障を生じていない健全なスイッチング素子に過大な電流が流れる可能性がある。しかし、過電流の要因がオフ故障でなければ、アクティブショートサーキット制御の実行も可能である。このように、本構成によれば、過電流の要因がオフ故障であるか否かを判定できるので、過電流の検出によってフェールセーフ制御を実行するに当たって、インバータのスイッチング素子の１つがオフ故障している可能性も考慮して、過電流発生の要因を推定することができる。 The specific region is a region above the threshold value defined by the relationship between the absolute value of torque and the rotation speed, and the value of the alternating current becomes large even when normal control is normally executed. Here, if one switching element fails off, the symmetry of the three-phase alternating current is broken. Further, due to the deviation of the amplitude center, the peak value of any single-phase alternating current may also be larger than when normal control is normally executed. Therefore, an overcurrent state may be detected due to the occurrence of an off failure. On the other hand, when the operating point is outside the target region, the symmetry of the AC current is broken, and even if the amplitude center shifts, the amplitude of the AC current itself is small and does not become large enough to be detected as an overcurrent. many. Therefore, by moving the operating point from the specific region, it is possible to determine whether or not the cause of the overcurrent is an off failure. When active short circuit control is executed while one of the switching elements controlled to the on state has an off failure, the path through which the return current flows decreases, and the switching element that does not have a failure becomes excessive. Current may flow. However, active short circuit control can also be performed if the cause of the overcurrent is not an off failure. As described above, according to this configuration, it is possible to determine whether or not the cause of the overcurrent is an off failure. Therefore, when the fail-safe control is executed by detecting the overcurrent, one of the switching elements of the inverter fails off. The cause of the overcurrent generation can be estimated in consideration of the possibility of the overcurrent.

インバータ制御装置のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。 Further features and advantages of the inverter controller will be clarified from the following description of embodiments described with reference to the drawings.

車両用駆動装置及び車両用駆動制御装置の模式的ブロック図Schematic block diagram of vehicle drive device and vehicle drive control device 回転電機の制御系の模式的回路ブロック図Schematic circuit block diagram of the control system of a rotary electric machine ドライブ回路の模式的回路ブロック図Schematic circuit block diagram of the drive circuit 回転電機の速度−トルクマップRotating machine speed-torque map 電流ベクトル座標系における回転電機の動作点を示す図The figure which shows the operating point of the rotating electric machine in the current vector coordinate system. オフ故障状態での通常制御時の電流及びトルクの一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of current and torque during normal control in the off failure state オフ故障状態でのゼロトルク制御時の電流及びトルクの一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of current and torque during zero torque control in the off failure state 退避制御を含むフェールセーフ制御の一例を示すフローチャートFlow chart showing an example of fail-safe control including evacuation control 退避制御を含むフェールセーフ制御の一例を示すタイミングチャートTiming chart showing an example of fail-safe control including evacuation control 退避制御を含むフェールセーフ制御の一例を示すタイミングチャートTiming chart showing an example of fail-safe control including evacuation control

以下、インバータ制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。以下、回転電機が、車両において車輪の駆動力源となる形態を例示する。図１の模式的ブロック図は、車両用駆動制御装置１及びその制御対象である車両用駆動装置７を示している。図１に示すように、車両用駆動装置７は、車両の駆動力源となる内燃機関（EG）７０に駆動連結される入力部材ＩＮと車輪Ｗに駆動連結される出力部材ＯＵＴとを結ぶ動力伝達経路に、入力部材ＩＮの側から、駆動力源係合装置（CL1）７５、回転電機（MG）８０、変速装置（TM）９０を備えている。 Hereinafter, embodiments of the inverter control device will be described with reference to the drawings. Hereinafter, a mode in which a rotary electric machine serves as a driving force source for wheels in a vehicle will be illustrated. The schematic block diagram of FIG. 1 shows a vehicle drive control device 1 and a vehicle drive device 7 to be controlled thereof. As shown in FIG. 1, the vehicle drive device 7 is a power that connects an input member IN that is driven and connected to an internal combustion engine (EG) 70 that is a driving force source of a vehicle and an output member OUT that is driven and connected to wheels W. The transmission path includes a driving force source engaging device (CL1) 75, a rotary electric machine (MG) 80, and a transmission (TM) 90 from the input member IN side.

尚、ここで「駆動連結」とは、２つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指す。具体的には、「駆動連結」とは、当該２つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該２つの回転要素が１つ又は２つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。また、このような伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置、例えば摩擦係合装置や噛み合い式係合装置等が含まれていてもよい。 Here, the "driving connection" refers to a state in which two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force. Specifically, the "drive connection" is a state in which the two rotating elements are connected so as to rotate integrally, or the two rotating elements are driven via one or more transmission members. Includes a state of being connected so that force can be transmitted. Such transmission members include various members that transmit rotation at the same speed or at different speeds, and include, for example, shafts, gear mechanisms, belts, chains, and the like. Further, such a transmission member may include an engaging device that selectively transmits rotation and driving force, for example, a friction engaging device, a meshing type engaging device, and the like.

車両用駆動制御装置１は、上述した車両用駆動装置７の各部を制御する。本実施形態では、車両用駆動制御装置１は、後述するインバータ（INV）１０を介した回転電機８０の制御の中核となるインバータ制御装置（INV-CTRL）２０、内燃機関７０の制御の中核となる内燃機関制御装置（EG-CTRL）３０、変速装置９０の制御の中核となる変速装置制御装置（TM-CTRL）４０、これらの制御装置（２０，３０，４０）を統括する走行制御装置（DRV-CTRL）５０とを備えている。また、車両には、車両用駆動制御装置１の上位の制御装置であり、車両全体を制御する車両制御装置（VHL-CTRL）１００も備えられている。 The vehicle drive control device 1 controls each part of the vehicle drive device 7 described above. In the present embodiment, the vehicle drive control device 1 is the core of the control of the inverter control device (INV-CTRL) 20 and the internal combustion engine 70, which are the cores of the control of the rotary electric machine 80 via the inverter (INV) 10 described later. Inverter engine control device (EG-CTRL) 30, transmission control device (TM-CTRL) 40, which is the core of control of transmission device 90, and travel control device (20, 30, 40) that controls these control devices (20, 30, 40). It is equipped with DRV-CTRL) 50. Further, the vehicle is also provided with a vehicle control device (VHL-CTRL) 100, which is a higher-level control device of the vehicle drive control device 1 and controls the entire vehicle.

図１に示すように、車両用駆動装置７は、車両の駆動力源として、内燃機関７０と回転電機８０とを備えたいわゆるパラレル方式のハイブリッド駆動装置である。内燃機関７０は、燃料の燃焼により駆動される熱機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどを用いることができる。内燃機関７０と回転電機８０とは、第１係合装置７５を介して駆動連結されおり、第１係合装置７５の状態により、内燃機関７０と回転電機８０との間で駆動力を伝達する状態と駆動力を伝達しない状態とに切り換えることが可能である。 As shown in FIG. 1, the vehicle drive device 7 is a so-called parallel hybrid drive device including an internal combustion engine 70 and a rotary electric machine 80 as a vehicle drive force source. The internal combustion engine 70 is a heat engine driven by combustion of fuel, and for example, a gasoline engine or a diesel engine can be used. The internal combustion engine 70 and the rotary electric machine 80 are drive-connected via the first engaging device 75, and the driving force is transmitted between the internal combustion engine 70 and the rotary electric machine 80 depending on the state of the first engaging device 75. It is possible to switch between a state and a state in which the driving force is not transmitted.

内燃機関７０は、第１係合装置７５が係合している場合、回転電機８０の回転によって始動することができる。つまり、内燃機関７０は、回転電機８０に従動して始動することができる。一方、内燃機関７０は、回転電機８０から独立して、始動することもできる。第１係合装置７５が解放状態の場合、内燃機関７０はスタータ７１によって始動される。本実施形態では、スタータ７１として、アイドリングストップからの再始動など、いわゆるホットスタートに適したBAS（Belted Alternator Starter）を例示している。 When the first engaging device 75 is engaged, the internal combustion engine 70 can be started by the rotation of the rotary electric machine 80. That is, the internal combustion engine 70 can be started in response to the rotary electric machine 80. On the other hand, the internal combustion engine 70 can also be started independently of the rotary electric machine 80. When the first engaging device 75 is in the released state, the internal combustion engine 70 is started by the starter 71. In the present embodiment, as the starter 71, a BAS (Belted Alternator Starter) suitable for a so-called hot start such as restarting from an idling stop is exemplified.

変速装置９０は、変速比の異なる複数の変速段を有する有段の自動変速装置である。例えば、変速装置９０は、複数の変速段を形成するため、遊星歯車機構等の歯車機構及び複数の係合装置（クラッチやブレーキ等）を備えている。変速装置９０の入力軸は回転電機８０の出力軸（例えばロータ軸）に駆動連結されている。ここで、変速装置９０の入力軸及び回転電機８０の出力軸が駆動連結されている部材を中間部材Ｍと称する。変速装置９０の入力軸には、内燃機関７０及び回転電機８０の回転速度及びトルクが伝達される。 The transmission 90 is a stepped automatic transmission having a plurality of gears having different gear ratios. For example, the transmission 90 includes a gear mechanism such as a planetary gear mechanism and a plurality of engaging devices (clutch, brake, etc.) in order to form a plurality of gears. The input shaft of the transmission 90 is drive-connected to the output shaft (for example, the rotor shaft) of the rotary electric machine 80. Here, a member in which the input shaft of the transmission 90 and the output shaft of the rotary electric machine 80 are driven and connected is referred to as an intermediate member M. The rotation speed and torque of the internal combustion engine 70 and the rotary electric machine 80 are transmitted to the input shaft of the transmission 90.

変速装置９０は、変速装置９０に伝達された回転速度を、各変速段の変速比で変速すると共に、変速装置９０に伝達されたトルクを変換して変速装置９０の出力軸に伝達する。変速装置９０の出力軸は、例えばディファレンシャルギヤ（出力用差動歯車装置）等を介して２つの車軸に分配され、各車軸に駆動連結された車輪Ｗに伝達される。ここで、変速比は、変速装置９０において各変速段が形成された場合の、出力軸の回転速度に対する入力軸の回転速度の比である（＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）。また、入力軸から変速装置９０に伝達されるトルクに、変速比を乗算したトルクが、出力軸に伝達されるトルクに相当する。 The transmission 90 shifts the rotational speed transmitted to the transmission 90 at the gear ratio of each shift stage, converts the torque transmitted to the transmission 90, and transmits the torque to the output shaft of the transmission 90. The output shaft of the transmission 90 is distributed to two axles via, for example, a differential gear (differential gear device for output) or the like, and is transmitted to wheels W driven and connected to each axle. Here, the gear ratio is the ratio of the rotation speed of the input shaft to the rotation speed of the output shaft when each shift stage is formed in the transmission 90 (= rotation speed of the input shaft / rotation speed of the output shaft). .. Further, the torque obtained by multiplying the torque transmitted from the input shaft to the transmission 90 by the gear ratio corresponds to the torque transmitted to the output shaft.

尚、ここでは、変速装置９０として有段の変速機構を備える形態を例示したが、変速装置９０は無段変速機構を備えたものであってもよい。例えば、変速装置９０は、２つのプーリー（滑車）にベルトやチェーンを通し、プーリーの径を変化させることで連続的な変速を可能にするＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を備えたものであってもよい。 Although the mode in which the speed change device 90 is provided with a stepped speed change mechanism is illustrated here, the speed change device 90 may be provided with a stepless speed change mechanism. For example, even if the transmission 90 is provided with a CVT (Continuously Variable Transmission) that enables continuous shifting by passing a belt or a chain through two pulleys (pulleys) and changing the diameter of the pulleys. good.

また、変速装置９０は、出力部材ＯＵＴと回転電機８０（或いは中間部材Ｍ）との間の動力伝達を遮断することができる機能を有している。本実施形態では理解を容易にするために、変速装置９０の入力軸と出力軸との間で駆動力を伝達する状態と遮断する状態とを切換える第２係合装置９５が変速装置９０の内部に備えられている形態を例示している。第２係合装置９５は、例えば、変速装置９０が自動変速装置の場合、遊星歯車機構を用いて構成されていることがある。遊星歯車機構では、クラッチ及びブレーキの一方又は双方を用いて第２係合装置９５を構成することができる。図１には、第２係合装置９５をクラッチとして例示しているが、第２係合装置９５は、クラッチに限らずブレーキを用いて構成されていてもよい。 Further, the transmission 90 has a function of being able to cut off power transmission between the output member OUT and the rotary electric machine 80 (or the intermediate member M). In the present embodiment, in order to facilitate understanding, a second engaging device 95 that switches between a state in which the driving force is transmitted and a state in which the driving force is cut off between the input shaft and the output shaft of the transmission 90 is inside the transmission 90. Illustrates the form provided in. The second engaging device 95 may be configured by using a planetary gear mechanism, for example, when the transmission 90 is an automatic transmission. In the planetary gear mechanism, the second engaging device 95 can be configured by using one or both of the clutch and the brake. Although the second engaging device 95 is illustrated as a clutch in FIG. 1, the second engaging device 95 is not limited to the clutch and may be configured by using a brake.

ところで、図１において、符号７３は、内燃機関７０又は入力部材ＩＮの回転速度を検出する回転センサ、符号９３は、車輪Ｗ又は出力部材ＯＵＴの回転速度を検出する回転センサである。また、詳細は後述するが、符号１３は回転電機８０のロータの回転（速度・方向・角速度など）を検出するレゾルバなどの回転センサであり、符号１２は、回転電機８０を流れる電流を検出する交流電流センサである。尚、図１では、各種オイルポンプ（電動式及び機械式）等は、省略している。 By the way, in FIG. 1, reference numeral 73 is a rotation sensor for detecting the rotation speed of the internal combustion engine 70 or the input member IN, and reference numeral 93 is a rotation sensor for detecting the rotation speed of the wheel W or the output member OUT. Although details will be described later, reference numeral 13 is a rotation sensor such as a resolver that detects the rotation (speed, direction, angular velocity, etc.) of the rotor of the rotary electric machine 80, and reference numeral 12 is a detection of the current flowing through the rotary electric machine 80. It is an AC current sensor. In FIG. 1, various oil pumps (electric type and mechanical type) and the like are omitted.

上述したように、回転電機８０は、インバータ１０を介したインバータ制御装置２０により駆動制御される。図２のブロック図は、回転電機駆動装置２を模式的に示している。尚、符号１４は、インバータ１０の直流側の電圧（後述する直流リンク電圧Ｖｄｃ）を検出する電圧センサ、符号１５は、後述する高圧バッテリ１１（直流電源）に流れる電流（バッテリ電流）を検出するバッテリ電流センサである。 As described above, the rotary electric machine 80 is driven and controlled by the inverter control device 20 via the inverter 10. The block diagram of FIG. 2 schematically shows the rotary electric machine driving device 2. Reference numeral 14 is a voltage sensor for detecting the voltage on the DC side of the inverter 10 (DC link voltage Vdc described later), and reference numeral 15 is for detecting the current (battery current) flowing through the high voltage battery 11 (DC power supply) described later. It is a battery current sensor.

インバータ１０は、高圧バッテリ１１に後述するコンタクタ９を介して接続されると共に、交流の回転電機８０に接続されて直流と複数相の交流（ここでは３相交流）との間で電力変換を行う。車両の駆動力源としての回転電機８０は、複数相の交流（ここでは３相交流）により動作する回転電機であり、電動機としても発電機としても機能することができる。即ち、回転電機８０は、インバータ１０を介して高圧バッテリ１１からの電力を動力に変換する（力行）。或いは、回転電機８０は、内燃機関７０や車輪Ｗから伝達される回転駆動力を電力に変換し、インバータ１０を介して高圧バッテリ１１を充電する（回生）。 The inverter 10 is connected to the high-voltage battery 11 via a contactor 9 described later, and is also connected to an alternating current rotary electric machine 80 to perform power conversion between direct current and multi-phase alternating current (here, three-phase alternating current). .. The rotary electric machine 80 as a driving force source for a vehicle is a rotary electric machine that operates by a plurality of phases of alternating current (here, three-phase alternating current), and can function as both an electric motor and a generator. That is, the rotary electric machine 80 converts the electric power from the high-voltage battery 11 into power via the inverter 10 (power running). Alternatively, the rotary electric machine 80 converts the rotational driving force transmitted from the internal combustion engine 70 and the wheel W into electric power, and charges the high-voltage battery 11 via the inverter 10 (regeneration).

回転電機８０を駆動するための電力源としての高圧バッテリ１１は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池（バッテリ）や、電気二重層キャパシタなどにより構成されている。高圧バッテリ１１は、回転電機８０に電力を供給するために、大電圧大容量の直流電源である。高圧バッテリ１１の定格の電源電圧は、例えば２００〜４００［Ｖ］である。 The high-pressure battery 11 as a power source for driving the rotary electric machine 80 is composed of, for example, a secondary battery (battery) such as a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery, an electric double layer capacitor, or the like. The high-voltage battery 11 is a large-voltage, large-capacity DC power source for supplying electric power to the rotary electric machine 80. The rated power supply voltage of the high-voltage battery 11 is, for example, 200 to 400 [V].

インバータ１０の直流側には、正極と負極との間の電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）を平滑化する平滑コンデンサ（直流リンクコンデンサ４）が備えられている。直流リンクコンデンサ４は、回転電機８０の消費電力の変動に応じて変動する直流リンク電圧Ｖｄｃを安定化させる。 On the DC side of the inverter 10, a smoothing capacitor (DC link capacitor 4) for smoothing the voltage (DC link voltage Vdc) between the positive electrode and the negative electrode is provided. The DC link capacitor 4 stabilizes the DC link voltage Vdc that fluctuates according to the fluctuation of the power consumption of the rotary electric machine 80.

コンタクタ９は、図２に示すように、高圧バッテリ１１とインバータ１０との間、具体的には、直流リンクコンデンサ４と高圧バッテリ１１との間に配置されている。コンタクタ９は、回転電機駆動装置２と、高圧バッテリ１１との電気的な接続を切り離すことが可能である。コンタクタ９が接続状態（閉状態）において高圧バッテリ１１とインバータ１０（及び回転電機８０）とが電気的に接続され、コンタクタ９が開放状態（開状態）において高圧バッテリ１１とインバータ１０（及び回転電機８０）との電気的接続が遮断される。 As shown in FIG. 2, the contactor 9 is arranged between the high-voltage battery 11 and the inverter 10, specifically, between the DC link capacitor 4 and the high-voltage battery 11. The contactor 9 can disconnect the electrical connection between the rotary electric machine driving device 2 and the high-voltage battery 11. The high-voltage battery 11 and the inverter 10 (and the rotary electric machine 80) are electrically connected when the contactor 9 is connected (closed state), and the high-voltage battery 11 and the inverter 10 (and the rotary electric machine 80) are electrically connected when the contactor 9 is open (open state). The electrical connection with 80) is cut off.

尚、本実施形態では、図１に示すように、高圧バッテリ１１とインバータ１０との間に、車室内の温度や湿度を整えるエアコンディショナー６１や、電動オイルポンプ（不図示）などを駆動するために直流電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ（DC/DC）６２などの補機６０が備えられていてもよい。補機６０は、コンタクタ９と直流リンクコンデンサ４との間に配置されていると好適である。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, an air conditioner 61 for adjusting the temperature and humidity in the vehicle interior, an electric oil pump (not shown), and the like are driven between the high-voltage battery 11 and the inverter 10. Auxiliary equipment 60 such as a DC / DC converter (DC / DC) 62 that converts a DC voltage may be provided. It is preferable that the auxiliary machine 60 is arranged between the contactor 9 and the DC link capacitor 4.

本実施形態において、コンタクタ９は、車両の最も上位の制御装置の１つである車両電気制御ユニット（車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit））としての車両制御装置１００からの指令に基づいて開閉するメカニカルリレーであり、例えばシステムメインリレー（SMR : System Main Relay）やメインコンタクタ（MC : Main Contactor）と称される。コンタクタ９は、車両のイグニッションスイッチやメインスイッチがオン状態（有効状態）の際に接点が閉じて導通状態（接続状態）となり、イグニッションスイッチやメインスイッチがオフ状態（非有効状態）の際に接点が開いて非導通状態（開放状態）となる。 In the present embodiment, the contactor 9 is a mechanical relay that opens and closes based on a command from the vehicle control device 100 as a vehicle electric control unit (vehicle ECU (Electronic Control Unit)) which is one of the highest-level control devices of the vehicle. For example, it is called a system main relay (SMR: System Main Relay) or a main contactor (MC: Main Contactor). The contactor 9 closes the contacts when the ignition switch or main switch of the vehicle is on (enabled state) and becomes conductive (connected state), and contacts when the ignition switch or main switch is off (non-enabled state). Opens to a non-conducting state (open state).

上述したように、インバータ１０は、直流リンク電圧Ｖｄｃを有する直流電力を複数相（ｎを自然数としてｎ相、ここでは３相）の交流電力に変換して回転電機８０に供給すると共に、回転電機８０が発電した交流電力を直流電力に変換して直流電源に供給する。インバータ１０は、複数のスイッチング素子３を有して構成される。スイッチング素子３には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FET）やＳｉＣ−ＳＩＴ（SiC - Static Induction Transistor）、ＧａＮ−ＭＯＳＦＥＴ（Gallium Nitride - MOSFET）などの高周波での動作が可能なパワー半導体素子を適用すると好適である。図２には、スイッチング素子３としてＩＧＢＴが用いられる形態を例示している。 As described above, the inverter 10 converts the DC power having the DC link voltage Vdc into a plurality of phases (n-phase with n as a natural number, here, 3 phases) AC power and supplies the DC power to the rotary electric machine 80. The AC power generated by the 80 is converted into DC power and supplied to the DC power source. The inverter 10 includes a plurality of switching elements 3. The switching element 3 includes an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), a SiC-MOSFET (Silicon Carbide --Metal Oxide Semiconductor FET), a SiC-SIT (SiC --Static Induction Transistor), and a GaN. -It is preferable to apply a power semiconductor element such as MOSFET (Gallium Nitride-MOSFET) that can operate at high frequencies. FIG. 2 illustrates a mode in which the IGBT is used as the switching element 3.

図２に示すように、インバータ１０は、複数相（ここでは３相）のそれぞれに対応する数のアーム３Ａを有するブリッジ回路により構成される。つまり、図１に示すように、インバータ１０の直流正極側と直流負極側との間に２つのスイッチング素子３（上段側スイッチング素子３１，下段側スイッチング素子３２）が直列に接続されて１つのアーム３Ａが構成される。３相交流の場合には、この直列回路（１つのアーム３Ａ）が３回線（３相）並列接続される。つまり、回転電機８０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するステータコイル８のそれぞれに一組の直列回路（アーム３Ａ）が対応している。また、各スイッチング素子３には、負極から正極へ向かう方向（下段側から上段側へ向かう方向）を順方向として、並列にフリーホイールダイオード５が備えられている。 As shown in FIG. 2, the inverter 10 is composed of a bridge circuit having a number of arms 3A corresponding to each of a plurality of phases (here, three phases). That is, as shown in FIG. 1, two switching elements 3 (upper stage side switching element 31 and lower stage side switching element 32) are connected in series between the DC positive electrode side and the DC negative electrode side of the inverter 10 to form one arm. 3A is configured. In the case of three-phase alternating current, this series circuit (one arm 3A) is connected in parallel to three lines (three phases). That is, a set of series circuits (arms 3A) correspond to each of the stator coils 8 corresponding to the U phase, V phase, and W phase of the rotary electric machine 80. Further, each switching element 3 is provided with a freewheel diode 5 in parallel with the direction from the negative electrode to the positive electrode (the direction from the lower side to the upper side) as the forward direction.

本実施形態では、図３に示すように、少なくとも１つのＩＧＢＴ（スイッチング素子３）と当該ＩＧＢＴに並列に接続されたフリーホイールダイオード５とを備えてパワーモジュール３０が構成されている。このようなパワーモジュール３０には、スイッチング素子３を流れる電流を検出する機能や、スイッチング素子３の温度を検出する機能を備えているものがある。このような機能は、検出した値を信号として出力するものであっても良いし、予め規定されたしきい値を超えた場合に報知信号を出力するものであっても良い。本実施形態では、図３に例示するように、温度検出信号ＳＣ、温度検出信号ＴＪがパワーモジュール３０から出力される。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the power module 30 includes at least one IGBT (switching element 3) and a freewheel diode 5 connected in parallel to the IGBT. Some of such power modules 30 have a function of detecting a current flowing through the switching element 3 and a function of detecting the temperature of the switching element 3. Such a function may output the detected value as a signal, or may output a notification signal when a predetermined threshold value is exceeded. In this embodiment, as illustrated in FIG. 3, the temperature detection signal SC and the temperature detection signal TJ are output from the power module 30.

図１及び図２に示すように、インバータ１０は、インバータ制御装置２０により制御される。インバータ制御装置２０は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として構築されている。例えば、インバータ制御装置２０は、車両制御装置１００等の他の制御装置等から提供される回転電機８０の目標トルクに基づいて、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、インバータ１０を介して回転電機８０を制御する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the inverter 10 is controlled by the inverter control device 20. The inverter control device 20 is constructed with a logic circuit such as a microcomputer as a core member. For example, the inverter control device 20 performs current feedback control using the vector control method based on the target torque of the rotary electric machine 80 provided by another control device such as the vehicle control device 100, and is performed via the inverter 10. Controls the rotary electric machine 80.

回転電機８０の各相のステータコイル８を流れる実電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ：図６等参照）は交流電流センサ１２により検出され、インバータ制御装置２０はその検出結果を取得する。また、回転電機８０のロータの各時点での磁極位置は、レゾルバなどの回転センサ１３により検出され、インバータ制御装置２０はその検出結果を取得する。インバータ制御装置２０は、交流電流センサ１２及び回転センサ１３の検出結果を用いて、電流フィードバック制御を実行する。インバータ制御装置２０は、電流フィードバック制御のために種々の機能部を有して構成されており、各機能部は、マイクロコンピュータ等のハードウエアとソフトウエア（プログラム）との協働により実現される。 The actual current (Iu, Iv, Iw: see FIG. 6 and the like) flowing through the stator coil 8 of each phase of the rotary electric machine 80 is detected by the AC current sensor 12, and the inverter control device 20 acquires the detection result. Further, the magnetic pole position of the rotor of the rotary electric machine 80 at each time point is detected by a rotation sensor 13 such as a resolver, and the inverter control device 20 acquires the detection result. The inverter control device 20 executes current feedback control using the detection results of the AC current sensor 12 and the rotation sensor 13. The inverter control device 20 is configured to have various functional units for current feedback control, and each functional unit is realized by cooperation between hardware such as a microcomputer and software (program). ..

車両制御装置１００やインバータ制御装置２０などの電源電圧は、例えば５［Ｖ］や３．３［Ｖ］である。車両には、高圧バッテリ１１の他に、高圧バッテリ１１とは絶縁され、高圧バッテリ１１よりも低電圧の電源である低圧バッテリ（不図示）も搭載されている。低圧バッテリの電源電圧は、例えば１２〜２４［Ｖ］である。低圧バッテリは、インバータ制御装置２０や車両制御装置１００に、例えば電圧を調整するレギュレータ回路等を介して電力を供給する。車両制御装置１００やインバータ制御装置２０などの電源電圧は、例えば５［Ｖ］や３．３［Ｖ］である。 The power supply voltage of the vehicle control device 100, the inverter control device 20, and the like is, for example, 5 [V] or 3.3 [V]. In addition to the high-voltage battery 11, the vehicle is also equipped with a low-voltage battery (not shown) that is insulated from the high-voltage battery 11 and is a power source having a lower voltage than the high-voltage battery 11. The power supply voltage of the low voltage battery is, for example, 12 to 24 [V]. The low-voltage battery supplies electric power to the inverter control device 20 and the vehicle control device 100 via, for example, a regulator circuit for adjusting the voltage. The power supply voltage of the vehicle control device 100, the inverter control device 20, and the like is, for example, 5 [V] or 3.3 [V].

図１に示すように、インバータ１０を構成する各スイッチング素子３の制御端子（ＩＧＢＴやＦＥＴの場合はゲート端子）は、ドライブ回路２１を介してインバータ制御装置２０に接続されており、それぞれ個別にスイッチング制御される。回転電機８０を駆動するための高圧系回路と、マイクロコンピュータなどを中核とするインバータ制御装置２０などの低圧系回路とは、動作電圧（回路の電源電圧）が大きく異なる。このため、各スイッチング素子３に対する駆動信号（スイッチング制御信号）の駆動能力（例えば電圧振幅や出力電流など、後段の回路を動作させる能力）をそれぞれ高めて中継するドライブ回路２１（DRV-CCT）が備えられている。 As shown in FIG. 1, the control terminals (gate terminals in the case of IGBTs and FETs) of each switching element 3 constituting the inverter 10 are connected to the inverter control device 20 via the drive circuit 21, and are individually connected to the inverter control device 20. Switching is controlled. The operating voltage (power supply voltage of the circuit) is significantly different between the high-voltage circuit for driving the rotary electric machine 80 and the low-voltage circuit such as the inverter control device 20 centered on a microcomputer or the like. Therefore, the drive circuit 21 (DRV-CCT) that relays by increasing the drive capability of the drive signal (switching control signal) for each switching element 3 (the ability to operate the subsequent circuits such as voltage amplitude and output current) is provided. It is equipped.

図３は、ドライブ回路２１の一例を示している。ドライブ回路２１は、例えばフォトカプラ、磁気カプラ、トランスなどの絶縁素子を用いた回路や、そのような素子を内蔵したドライバＩＣなどを利用して構成される。図３には、インバータ制御装置２０の側のいわゆる低電圧回路側に接続される低電圧側ドライブ回路２３と、パワーモジュール３０の側のいわゆる高電圧回路側に接続される高電圧側ドライブ回路２４とを備えたドライバＩＣ２２を例示している。低電圧側ドライブ回路２３と、高電圧側ドライブ回路２４とは絶縁されている。例えば低電圧側ドライブ回路２３は電圧が３．３〜５［Ｖ］程度の制御回路電源Ｖ５により動作し、高電圧側ドライブ回路２４は電圧が１５〜２０［Ｖ］程度のドライブ電源Ｖ１５により動作する。 FIG. 3 shows an example of the drive circuit 21. The drive circuit 21 is configured by using, for example, a circuit using an insulating element such as a photocoupler, a magnetic coupler, or a transformer, or a driver IC incorporating such an element. In FIG. 3, a low-voltage side drive circuit 23 connected to the so-called low-voltage circuit side on the inverter control device 20 side and a high-voltage side drive circuit 24 connected to the so-called high-voltage circuit side on the power module 30 side are shown. The driver IC 22 provided with and is illustrated. The low-voltage side drive circuit 23 and the high-voltage side drive circuit 24 are insulated from each other. For example, the low voltage side drive circuit 23 is operated by the control circuit power supply V5 having a voltage of about 3.3 to 5 [V], and the high voltage side drive circuit 24 is operated by the drive power supply V15 having a voltage of about 15 to 20 [V]. do.

インバータ制御装置２０も、制御回路電源Ｖ５により動作する。インバータ制御装置２０が生成して出力したスイッチング制御信号ＳＷは、出力電流の増強やインピーダンス変換等のためのバッファを介して低電圧側ドライブ回路２３に入力され、高電圧側ドライブ回路２４を介してゲート信号ＧＳとして各パワーモジュール３０（スイッチング素子３）に提供される。ドライブ回路２１は、パワーモジュール３０が出力する温度検出信号ＳＣ、温度検出信号ＴＪも中継して、スイッチング制御信号ＳＷとは逆にインバータ制御装置２０に提供する。ドライブ回路２１自身も、例えばドライブ電源Ｖ１５の電圧の監視などの異常検出機能を有している。本実施形態では、温度検出信号ＳＣや温度検出信号ＴＪが異常を示している場合や、ドライブ回路２１が異常を検出した場合に、警告信号ＡＬＭがインバータ制御装置２０に出力される形態を例示している。 The inverter control device 20 is also operated by the control circuit power supply V5. The switching control signal SW generated and output by the inverter control device 20 is input to the low voltage side drive circuit 23 via a buffer for enhancing the output current, impedance conversion, etc., and is input to the low voltage side drive circuit 24 via the high voltage side drive circuit 24. It is provided to each power module 30 (switching element 3) as a gate signal GS. The drive circuit 21 also relays the temperature detection signal SC and the temperature detection signal TJ output by the power module 30 and provides them to the inverter control device 20 in the opposite direction to the switching control signal SW. The drive circuit 21 itself also has an abnormality detection function such as monitoring the voltage of the drive power supply V15. In this embodiment, when the temperature detection signal SC or the temperature detection signal TJ indicates an abnormality, or when the drive circuit 21 detects an abnormality, the warning signal ALM is output to the inverter control device 20. ing.

尚、インバータ制御装置２０には、例えば直流リンク電圧Ｖｄｃを検出する電圧センサ１４が過電圧を検出した場合や、高圧バッテリへ入出力される電流を検出するバッテリ電流センサ１５が過電流を検出した場合などにも異常信号が入力される構成であると好適である。図３には、電圧センサ１４が過電圧を検出した場合に出力される過電圧検出信号ＯＶがインバータ制御装置２０に提供される形態を例示している。本実施形態では過電圧検出信号ＯＶは負論理の信号であり、通常時の論理レベルはハイ状態である。過電圧検出信号ＯＶは、スイッチング制御信号ＳＷを低電圧側ドライブ回路２３に中継するトライステートバッファの制御端子にも接続されている。本実施形態では、過電圧が生じた場合には、過電圧検出信号ＯＶの論理レベルがロー状態となり、スイッチング制御信号ＳＷを遮断してインバータ１０の全てのスイッチング素子３をオフ状態にできるようになっている。尚、遮断時に低電圧側ドライブ回路２３に入力される信号の論理レベルを確定するためのプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗等の図示は省略している。 In the inverter control device 20, for example, when the voltage sensor 14 for detecting the DC link voltage Vdc detects an overvoltage, or when the battery current sensor 15 for detecting the current input to / from the high voltage battery detects the overcurrent. It is preferable that an abnormal signal is also input to the above. FIG. 3 illustrates a mode in which an overvoltage detection signal OV output when the voltage sensor 14 detects an overvoltage is provided to the inverter control device 20. In the present embodiment, the overvoltage detection signal OV is a negative logic signal, and the logic level in the normal state is in a high state. The overvoltage detection signal OV is also connected to the control terminal of the tristate buffer that relays the switching control signal SW to the low voltage side drive circuit 23. In the present embodiment, when an overvoltage occurs, the logic level of the overvoltage detection signal OV becomes a low state, the switching control signal SW can be cut off, and all the switching elements 3 of the inverter 10 can be turned off. There is. The pull-up resistor or pull-down resistor for determining the logical level of the signal input to the low voltage side drive circuit 23 at the time of interruption is not shown.

また、ドライブ回路２１はイネーブル端子ＥＮ（負論理）を有しており、イネーブル端子ＥＮに入力される信号が有効ではないとき（ハイレベルの時）には、スイッチング制御信号ＳＷを遮断して、ローレベルのゲート信号ＧＳを出力させる。本実施形態では、イネーブル端子ＥＮがローレベルに固定されている形態を例示しているが、迅速にゲート信号ＧＳを無効化するために、故障や異常を示す信号が接続されていてもよい。また、ドライブ回路２１は、警告信号ＡＬＭを出力する際や、或いは、温度検出信号ＳＣや温度検出信号ＴＪが異常を示している状態で入力された場合などに、スイッチング制御信号ＳＷの状態に拘わらず、ゲート信号ＧＳをローレベルにして出力してもよい。 Further, the drive circuit 21 has an enable terminal EN (negative logic), and when the signal input to the enable terminal EN is not valid (at a high level), the switching control signal SW is cut off. The low level gate signal GS is output. In the present embodiment, the form in which the enable terminal EN is fixed at a low level is illustrated, but in order to quickly invalidate the gate signal GS, a signal indicating a failure or abnormality may be connected. Further, the drive circuit 21 is irrespective of the state of the switching control signal SW when the warning signal ALM is output or when the temperature detection signal SC or the temperature detection signal TJ is input in a state indicating an abnormality. Instead, the gate signal GS may be output at a low level.

インバータ制御装置２０は、インバータ１０を構成するスイッチング素子３のスイッチングパターンの形態（電圧波形制御の形態）として、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御と矩形波制御（１パルス制御）との２つの制御形態を有している。また、インバータ制御装置２０は、ステータの界磁制御の形態として、モータ電流に対して最大トルクを出力する最大トルク制御や、モータ電流に対して最大効率でモータを駆動する最大効率制御などの通常界磁制御、及び、トルクに寄与しない界磁電流（ｄ軸電流Ｉｄ）を流して界磁磁束を弱める弱め界磁制御や、逆に界磁磁束を強める強め界磁制御などの界磁調整制御を有している。パルス幅変調、矩形波制御（１パルス制御）、通常界磁制御、弱め界磁制御、強め界磁制御などについては、公知であるので、詳細な説明は省略する。 The inverter control device 20 includes, for example, pulse width modulation (PWM) control and square wave control (1 pulse control) as the form of the switching pattern (form of voltage waveform control) of the switching element 3 constituting the inverter 10. It has two control forms. Further, the inverter control device 20 has, as a form of field control of the stator, normal field control such as maximum torque control for outputting the maximum torque with respect to the motor current and maximum efficiency control for driving the motor with the maximum efficiency with respect to the motor current. Further, it has field adjustment control such as weak field control in which a field current (d-axis current Id) that does not contribute to torque is passed to weaken the field magnetic flux, and conversely, strong field control in which the field magnetic flux is strengthened. Since pulse width modulation, square wave control (1 pulse control), normal field control, weak field control, strong field control, and the like are known, detailed description thereof will be omitted.

上述したように、本実施形態では、回転電機８０の回転に同期して回転する２軸の直交ベクトル空間（直交ベクトル座標系）における電流ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を実行して回転電機８０を制御する。電流ベクトル制御法では、例えば、永久磁石による界磁磁束の方向に沿ったｄ軸（界磁電流軸、界磁軸）と、このｄ軸に対して電気的にπ／２進んだｑ軸（駆動電流軸、駆動軸）との２軸の直交ベクトル座標系（ｄ−ｑ軸ベクトル座標系）において電流フィードバック制御を行う。インバータ制御装置２０は、制御対象となる回転電機８０の目標トルクに基づいてトルク指令Ｔ＊を決定し、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を決定する。 As described above, in the present embodiment, the rotary electric machine executes current feedback control using the current vector control method in the two-axis orthogonal vector space (orthogonal vector coordinate system) that rotates in synchronization with the rotation of the rotary electric machine 80. Control 80. In the current vector control method, for example, the d-axis (field current axis, field axis) along the direction of the field magnetic flux by the permanent magnet and the q-axis electrically advanced by π / 2 with respect to this d-axis (field current axis, field axis). Current feedback control is performed in a two-axis orthogonal vector coordinate system (dq axis vector coordinate system) with the drive current axis and the drive axis). The inverter control device 20 determines the torque command T * based on the target torque of the rotary electric machine 80 to be controlled, and determines the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * .

インバータ制御装置２０は、これらの電流指令（Ｉｄ＊，Ｉｑ＊）と回転電機８０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のコイルを流れる実電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）との偏差を求めて比例積分制御演算（ＰＩ制御演算）や比例積分微分制御演算（ＰＩＤ制御演算）を行い、最終的に３相の電圧指令を決定する。この電圧指令に基づいて、スイッチング制御信号が生成される。回転電機８０の実際の３相座標系と２軸の直交ベクトル座標系との間の相互の座標変換は、回転センサ１３により検出された磁極位置θに基づいて行われる。また、回転電機８０の回転速度ω（角速度やrpm（Revolutions per Minute））は、回転センサ１３の検出結果より導出される。 The inverter control device 20 determines the deviation between these current commands (Id * , Iq * ) and the actual currents (Iu, Iv, Iw) flowing through the coils of the U-phase, V-phase, and W-phase of the rotary electric machine 80. The proportional integral control calculation (PI control calculation) and the proportional integral differential control calculation (PID control calculation) are performed, and finally the three-phase voltage command is determined. A switching control signal is generated based on this voltage command. Mutual coordinate conversion between the actual three-phase coordinate system of the rotary electric machine 80 and the two-axis orthogonal vector coordinate system is performed based on the magnetic pole position θ detected by the rotation sensor 13. Further, the rotation speed ω (angular velocity or rpm (Revolutions per Minute)) of the rotary electric machine 80 is derived from the detection result of the rotation sensor 13.

以下、界磁調整制御について簡単に説明を加える。最大トルク制御や最大効率制御などの通常界磁制御は、回転電機８０の目標トルクに基づいて設定される基本的な電流指令値（ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊）を用いた制御形態である。これに対して、弱め界磁制御とは、ステータからの界磁磁束を弱めるために、この基本的な電流指令値の内のｄ軸電流指令Ｉｄ＊を調整する制御形態である。また、強め界磁制御とは、ステータからの界磁磁束を強めるために、この基本的な電流指令値の内のｄ軸電流指令Ｉｄ＊を調整する制御形態である。弱め界磁制御や強め界磁制御などの際には、このようにｄ軸電流Ｉｄが調整されるが、同様にｑ軸電流Ｉｑを調整することも可能である。例えば、インバータ１０を停止させる際などでは、ｑ軸電流Ｉｑを減少させて回転電機８０のトルクを迅速に低下させることもできる。また、同様に、インバータ１０を停止させる際に、直流リンクコンデンサ４に充電されているエネルギーを迅速に減少させるために、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを調整して、トルクを増加させることなく（或いはトルクを減少させつつ）電機子電流（ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとのベクトル和に相当する電流）を増加させて意図的に損失を増加させることもできる。 Hereinafter, the field adjustment control will be briefly described. Normal field control such as maximum torque control and maximum efficiency control uses basic current command values (d-axis current command Id * , q-axis current command Iq * ) set based on the target torque of the rotary electric machine 80. It is a form. On the other hand, the field weakening control is a control mode in which the d-axis current command Id * in the basic current command value is adjusted in order to weaken the field magnetic flux from the stator. Further, the field strengthening control is a control mode in which the d-axis current command Id * in the basic current command value is adjusted in order to strengthen the field magnetic flux from the stator. In the case of weak field control or strong field control, the d-axis current Id is adjusted in this way, but it is also possible to adjust the q-axis current Iq in the same manner. For example, when the inverter 10 is stopped, the q-axis current Iq can be reduced to quickly reduce the torque of the rotary electric machine 80. Similarly, when the inverter 10 is stopped, the d-axis current Id and the q-axis current Iq are adjusted to increase the torque in order to quickly reduce the energy charged in the DC link capacitor 4. It is also possible to intentionally increase the loss by increasing the armature current (current corresponding to the vector sum of the d-axis current Id and the q-axis current Iq) without (or while reducing the torque).

ところで、上述したように、インバータ１０などの種々の異常が検出されると、インバータ制御装置２０を含む車両用駆動制御装置１は、いわゆるフェールセーフ制御を実行する。車両用駆動制御装置１は、フェールセーフ制御として、第１係合装置７５や第２係合装置９５による駆動力の伝達状態を変更したり、インバータ１０のスイッチング素子３の制御方式を変更したりする。ここでは、インバータ制御装置２０が、インバータ１０のスイッチング素子３の制御方式を変更するフェールセーフ制御について説明する。 By the way, as described above, when various abnormalities such as the inverter 10 are detected, the vehicle drive control device 1 including the inverter control device 20 executes so-called fail-safe control. As fail-safe control, the vehicle drive control device 1 changes the transmission state of the driving force by the first engagement device 75 and the second engagement device 95, or changes the control method of the switching element 3 of the inverter 10. do. Here, the fail-safe control in which the inverter control device 20 changes the control method of the switching element 3 of the inverter 10 will be described.

インバータ１０を制御対象としたフェールセーフ制御としては、例えばシャットダウン制御（SDN）が知られている。シャットダウン制御とは、インバータ１０を構成する全てのスイッチング素子３へのスイッチング制御信号ＳＷを非アクティブ状態に変化させてインバータ１０をオフ状態にする制御である。この時、回転電機８０のロータが慣性によって比較的高速で回転を続けていると、大きな逆起電力を生じる。ロータの回転によって生成された電力は、フリーホイールダイオード５を介して整流され、コンタクタ９が閉状態の場合には高圧バッテリ１１を充電する。高圧バッテリ１１を充電する電流（バッテリ電流）の絶対値が大きく増加し、バッテリ電流が高圧バッテリ１１の定格電流を超えると、高圧バッテリ１１の消耗等の原因となる。大きなバッテリ電流に耐えられるように高圧バッテリ１１の定格値を高くすると、規模の増大やコストの増大を招く可能性がある。 As a fail-safe control for the inverter 10 as a control target, for example, shutdown control (SDN) is known. Shutdown control is a control that changes the switching control signal SW to all the switching elements 3 constituting the inverter 10 to the inactive state to turn off the inverter 10. At this time, if the rotor of the rotary electric machine 80 continues to rotate at a relatively high speed due to inertia, a large counter electromotive force is generated. The electric power generated by the rotation of the rotor is rectified via the freewheel diode 5 and charges the high voltage battery 11 when the contactor 9 is in the closed state. If the absolute value of the current (battery current) for charging the high-voltage battery 11 is greatly increased and the battery current exceeds the rated current of the high-voltage battery 11, it may cause the high-voltage battery 11 to be consumed. Increasing the rated value of the high-voltage battery 11 so as to withstand a large battery current may lead to an increase in scale and cost.

一方、コンタクタ９が開放状態の場合、高圧バッテリ１１への電流の流入は遮断される。高圧バッテリ１１への流入を遮断された電流は、直流リンクコンデンサ４を充電し、直流リンク電圧Ｖｄｃを上昇させる。直流リンク電圧Ｖｄｃがインバータ１０（スイッチング素子３）や直流リンクコンデンサ４の定格電圧（絶対最大定格）を超えることは好ましくない。高い電圧を許容するようにこれらの定格値を高くすると、規模の増大やコストの上昇を招く可能性がある。また、図１に示すように、直流リンク電圧Ｖｄｃが、エアコンディショナー６１やＤＣ／ＤＣコンバータ６２などの補機６０にも印加されている場合には、補機６０に対しても同様のことが言える。 On the other hand, when the contactor 9 is in the open state, the inflow of current into the high-voltage battery 11 is cut off. The current cut off from the high-voltage battery 11 charges the DC link capacitor 4 and raises the DC link voltage Vdc. It is not preferable that the DC link voltage Vdc exceeds the rated voltage (absolute maximum rating) of the inverter 10 (switching element 3) or the DC link capacitor 4. Increasing these ratings to allow high voltages can lead to increased scale and increased costs. Further, as shown in FIG. 1, when the DC link voltage Vdc is also applied to the auxiliary equipment 60 such as the air conditioner 61 and the DC / DC converter 62, the same applies to the auxiliary equipment 60. I can say.

インバータ１０を制御対象としたフェールセーフ制御としては、シャットダウン制御の他に、アクティブショートサーキット制御（ASC）も知られている。アクティブショートサーキット制御とは、複数相全てのアーム３Ａの上段側スイッチング素子３１或いは複数相全てのアームの下段側スイッチング素子３２の何れか一方側をオン状態とし、他方側をオフ状態として、回転電機８０とインバータ１０との間で電流を還流させる制御である。尚、複数相全てのアーム３Ａの上段側スイッチング素子３１をオン状態とし、複数相全てのアーム３Ａの下段側スイッチング素子３２をオフ状態とする場合を上段側アクティブショートサーキット制御（HASC）と称する。また、複数相全てのアーム３Ａの下段側スイッチング素子３２をオン状態とし、複数相全てのアーム３Ａの上段側スイッチング素子３１をオフ状態とする場合を下段側アクティブショートサーキット制御（LASC）と称する。 Active short circuit control (ASC) is also known as a fail-safe control for the inverter 10 in addition to shutdown control. In active short circuit control, one side of the upper switching element 31 of all the arms 3A of the plurality of phases or the lower switching element 32 of all the arms of the plurality of phases 32 is turned on, and the other side is turned off. This is a control for returning a current between the 80 and the inverter 10. The case where the upper switching element 31 of all the arms 3A of the plurality of phases is turned on and the lower switching element 32 of all the arms 3A of the plurality of phases is turned off is referred to as upper active short circuit control (HASC). Further, the case where the lower switching element 32 of the arms 3A of all the plurality of phases is turned on and the upper switching element 31 of the arms 3A of all the phases is turned off is referred to as lower active short circuit control (LASC).

アクティブショートサーキット制御では、直流リンク電圧Ｖｄｃの急激な上昇や、高圧バッテリ１１の充電電流の急激な増加を伴わない。但し、回転電機８０の短絡電流が大きい場合には、ステータコイル８やインバータ１０に大きな還流電流が流れることになる。長時間に亘って大きな電流が流れ続けると、インバータ１０や回転電機８０が大電流による発熱等によって消耗する可能性がある。 The active short circuit control does not involve a sharp increase in the DC link voltage Vdc or a sharp increase in the charging current of the high-voltage battery 11. However, when the short-circuit current of the rotary electric machine 80 is large, a large reflux current flows through the stator coil 8 and the inverter 10. If a large current continues to flow for a long period of time, the inverter 10 and the rotary electric machine 80 may be consumed due to heat generation due to the large current.

従って、フィエールセーフ制御は、異常が生じた際のインバータ１０、回転電機８０を含む車両用駆動装置７の状況や、それぞれの制御方式の特徴などに基づいて適切に実行されることが好ましい。図４は、回転電機の速度−トルクマップを示している。例えば、インバータ制御装置２０は、回転電機８０の回転速度ωが、予め規定された規定回転速度ω１以上の場合には、アクティブショートサーキット制御を実行し、規定回転速度ω１（第１規定速度）未満の場合には、インバータ１０の全てのスイッチング素子３を全てオフ状態とするシャットダウン制御を実行する。 Therefore, it is preferable that the Fierre safe control is appropriately executed based on the situation of the vehicle drive device 7 including the inverter 10 and the rotary electric machine 80 when an abnormality occurs, the characteristics of each control method, and the like. FIG. 4 shows a speed-torque map of a rotary electric machine. For example, when the rotation speed ω of the rotary electric machine 80 is equal to or higher than the predetermined rotation speed ω1, the inverter control device 20 executes active short circuit control and is less than the specified rotation speed ω1 (first specified speed). In the case of, the shutdown control for turning off all the switching elements 3 of the inverter 10 is executed.

尚、図４の“Ａ１”、“Ａ２”，“Ａ３”は、それぞれ後述するオフ故障を検出する方式が適用される動作領域を示している。トルクの絶対値及び回転速度ωが低い第１動作領域Ａ１はオフ故障検出がなされない領域である。トルクの絶対値及び回転速度ωが高い第２動作領域Ａ２は、過電流検出によってオフ故障が検出される領域である（図６、図７等を参照して後述する。）。第２動作領域Ａ２は、回転速度ωが、第２規定速度ω２よりも高い領域内に設定されている。第３動作領域Ａ３は、交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）によって（３相電流の相互の関係によって）、オフ故障が検出される領域である。尚、本実施形態では、第１動作領域Ａ１における最高回転速度と、規定回転速度ω１とが同じ速度である形態を例示しているが、第１動作領域Ａ１における最高回転速度と規定回転速度ω１とは、異なる回転速度であってもよい。 Note that "A1", "A2", and "A3" in FIG. 4 indicate operating areas to which the method for detecting an off failure, which will be described later, is applied. The first operating region A1 in which the absolute value of torque and the rotation speed ω are low is an region in which off failure detection is not performed. The second operating region A2, in which the absolute value of torque and the rotation speed ω are high, is a region in which an off failure is detected by overcurrent detection (described later with reference to FIGS. 6 and 7 and the like). The second operating region A2 is set in a region where the rotation speed ω is higher than the second specified speed ω2. The third operating region A3 is an region in which an off failure is detected by an alternating current (Iu, Iv, Iw) (due to the mutual relationship of the three-phase currents). In this embodiment, the maximum rotation speed in the first operating region A1 and the specified rotation speed ω1 are the same speeds, but the maximum rotation speed and the specified rotation speed ω1 in the first operating region A1 are illustrated. May have different rotation speeds.

回転電機８０の回転状態やインバータ１０の状態、例えば、回転電機８０の回転速度ωが速く、且つインバータ１０のスイッチング素子３に異常がある場合などでは、フェールセーフ制御として、上述したシャットダウン制御もアクティブショートサーキット制御も選択できない場合がある。そのような場合に、回転電機８０のトルクを低下させるトルク減少制御もフェールセーフ制御の１つである。トルク減少制御は、回転電機８０を目標トルクに基づいて制御するトルク制御又は目標速度に基づいて制御する回転速度制御を継続した状態で、回転電機８０のトルクを減少させる制御である。 When the rotation state of the rotary electric machine 80 or the state of the inverter 10, for example, the rotation speed ω of the rotary electric machine 80 is high and the switching element 3 of the inverter 10 is abnormal, the above-mentioned shutdown control is also active as a fail-safe control. Short circuit control may not be selectable either. In such a case, the torque reduction control for reducing the torque of the rotary electric machine 80 is also one of the fail-safe controls. The torque reduction control is a control for reducing the torque of the rotary electric machine 80 while continuing torque control for controlling the rotary electric machine 80 based on the target torque or rotational speed control for controlling the rotary electric machine 80 based on the target speed.

ここではそのような制御の一例としてのゼロトルク制御について説明する。図５には、電流ベクトル空間（電流ベクトル座標系）における回転電機８０の動作点（Ｐ１等）を模式的に示している。図５において、符号“２００”（２０１〜２０３）は、それぞれ回転電機８０が、あるトルクを出力する電機子電流のベクトル軌跡を示す等トルク線である。第１等トルク線２０１よりも第２等トルク線２０２の方が低トルクであり、さらに第２等トルク線２０２よりも第３等トルク線２０３の方が低トルクである。 Here, zero torque control as an example of such control will be described. FIG. 5 schematically shows the operating points (P1, etc.) of the rotary electric machine 80 in the current vector space (current vector coordinate system). In FIG. 5, reference numerals “200” (201 to 203) are equal torque lines indicating the vector locus of the armature current to which the rotating electric machine 80 outputs a certain torque. The second torque line 202 has a lower torque than the first torque line 201, and the third torque line 203 has a lower torque than the second torque line 202.

曲線“３００”は電圧速度楕円（電圧制限楕円）を示している。回転電機８０の逆起電圧が直流リンク電圧Ｖｄｃを超えると、回転電機８０を制御することができなくなるため、設定可能な電流指令の範囲は電機子電流（ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとのベクトル和）のベクトル軌跡である電圧速度楕円３００によって制限される。換言すれば、電圧速度楕円は、インバータ１０の直流電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）の値、及び、逆起電圧の大きさに影響する回転電機８０の回転速度ωに応じて設定可能な電流指令の範囲を示すベクトル軌跡である。つまり、電圧速度楕円３００の大きさは、直流リンク電圧Ｖｄｃと回転電機８０の回転速度ωとに基づいて定まる。具体的には、電圧速度楕円３００の径は直流リンク電圧Ｖｄｃに比例し、回転電機８０の回転速度ωに反比例する。電流指令（Ｉｄ＊，Ｉｑ＊）は、このような電流ベクトル座標系において電圧速度楕円３００内に存在する等トルク線２００の線上の動作点における値として設定される。 The curve “300” indicates a voltage velocity ellipse (voltage limiting ellipse). If the countercurrent voltage of the rotary electric machine 80 exceeds the DC link voltage Vdc, the rotary electric machine 80 cannot be controlled. Therefore, the range of the current command that can be set is the armature current (d-axis current Id and q-axis current Iq). Is limited by the voltage velocity ellipse 300, which is the vector locus of). In other words, the voltage velocity ellipse is a current command that can be set according to the value of the DC voltage (DC link voltage Vdc) of the inverter 10 and the rotation speed ω of the rotary electric machine 80 that affects the magnitude of the counter electromotive force. It is a vector locus indicating a range. That is, the size of the voltage velocity ellipse 300 is determined based on the DC link voltage Vdc and the rotation speed ω of the rotary electric machine 80. Specifically, the diameter of the voltage velocity ellipse 300 is proportional to the DC link voltage Vdc and inversely proportional to the rotational speed ω of the rotary electric machine 80. The current command (Id * , IQ * ) is set as a value at the operating point on the equitorque line 200 existing in the voltage velocity ellipse 300 in such a current vector coordinate system.

インバータ制御装置２０がフェールセーフ制御（ゼロトルク制御）の実行が必要と判定した時点で、インバータ制御装置２０は、例えば通常動作として回転電機８０をトルクモード（目標トルクに応じた例えばパルス幅変調制御）で制御しているとする。図５に示す第１動作点Ｐ１は、この時点での電流ベクトル座標系における回転電機８０の動作点を示している。換言すれば、回転電機８０は、第３等トルク線２０３上の第１動作点Ｐ１において、通常動作としてのトルクモードで回生動作している。ここでは、便宜的に、回転電機８０が回生動作している形態を例示しているが、例えば、中抜きの白丸で示す第２動作点Ｐ２で力行動作していた回転電機８０が、回生動作に移行したと考えても良い。 When the inverter control device 20 determines that it is necessary to execute fail-safe control (zero torque control), the inverter control device 20 sets the rotary electric machine 80 in torque mode (for example, pulse width modulation control according to the target torque) as a normal operation, for example. It is controlled by. The first operating point P1 shown in FIG. 5 indicates the operating point of the rotary electric machine 80 in the current vector coordinate system at this time. In other words, the rotary electric machine 80 is regeneratively operating in the torque mode as a normal operation at the first operating point P1 on the third equal torque line 203. Here, for the sake of convenience, a mode in which the rotary electric machine 80 is in a regenerative operation is illustrated. For example, the rotary electric machine 80 that has been power-running at the second operating point P2 indicated by a hollow white circle is in a regenerative operation. You may think that it has moved to.

ゼロトルク制御の実行に際して、インバータ制御装置２０は、回転電機８０のトルクがゼロとなるようにトルク指令Ｔ＊を設定してｑ軸電流Ｉｑ（駆動電流）をゼロ状態まで減少させる。この際、ｑ軸電流Ｉｑを減少させると共に、当該トルク指令Ｔ＊に基づくトルク（＝ゼロ）を維持した状態で電機子電流が増加するようにｄ軸電流Ｉｄ（界磁電流）を増加させてもよい。インバータ制御装置２０は、第１電圧速度楕円３０１のように、電圧速度楕円３００の範囲内に原点を含む場合は、動作点が原点（Ｐ０）へ移動するように制御する。また、インバータ制御装置２０は、第２電圧速度楕円３０２、第３電圧速度楕円３０３、第４電圧速度楕円３０４のように、電圧速度楕円３００の範囲内に原点を含まない場合は、電圧速度楕円３００とｄ軸との交点（Ｐ３００）へ動作点が移動するように制御する。 When executing the zero torque control, the inverter control device 20 sets the torque command T * so that the torque of the rotary electric machine 80 becomes zero, and reduces the q-axis current Iq (drive current) to the zero state. At this time, the q-axis current Iq is decreased, and the d-axis current Id (field current) is increased so that the armature current increases while maintaining the torque (= zero) based on the torque command T *. May be good. When the origin is included in the range of the voltage velocity ellipse 300 like the first voltage velocity ellipse 301, the inverter control device 20 controls so that the operating point moves to the origin (P0). Further, when the inverter control device 20 does not include the origin within the range of the voltage velocity ellipse 300, such as the second voltage velocity ellipse 302, the third voltage velocity ellipse 303, and the fourth voltage velocity ellipse 304, the voltage velocity ellipse 20 The operation point is controlled to move to the intersection (P300) between the 300 and the d-axis.

例えば、コンタクタ９が開放されている場合、回生電流よりも多くの電機子電流を流すことで、直流リンクコンデンサ４から電荷を放出させることができる。この際、特に、トルクに寄与しないｄ軸電流Ｉｄについては、電流量を減らすことなく、より多く流し続けて損失を増大させることも好適である。例えば、第１動作点Ｐ１からｑ軸電流Ｉｑを減少させてトルクをゼロに近づけていきながら、ｄ軸電流Ｉｄを増加させてもよい。動作点の軌跡は、ｑ軸電流Ｉｑの減少を優先して、動作点の座標とｑ軸電流Ｉｑの減少速度とｄ軸電流Ｉｄの増加速度とに基づいて設定されると好適である。 For example, when the contactor 9 is open, electric charges can be discharged from the DC link capacitor 4 by passing an armature current larger than the regenerative current. At this time, in particular, for the d-axis current Id that does not contribute to torque, it is also preferable to continue flowing a larger amount of current without reducing the amount of current to increase the loss. For example, the d-axis current Id may be increased while reducing the q-axis current Iq from the first operating point P1 to bring the torque closer to zero. It is preferable that the locus of the operating point is set based on the coordinates of the operating point, the decrease rate of the q-axis current Iq, and the increase rate of the d-axis current Id, giving priority to the decrease of the q-axis current Iq.

上記においては、ゼロトルク制御（トルク減少制御）を行う形態を例示したが、回転電機８０の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御を行ってもよい。例えば、第２動作点Ｐ２からｄ軸電流Ｉｄは変えずにｑ軸電流Ｉｑを電圧速度楕円３００を超えない範囲内で変更して第１動作点Ｐ１へ移動させてもよい。 In the above, the mode of performing zero torque control (torque reduction control) has been illustrated, but deceleration control may be performed to output torque in a direction opposite to the rotation direction of the rotary electric machine 80. For example, the q-axis current Iq may be changed within a range not exceeding the voltage velocity ellipse 300 and moved to the first operating point P1 without changing the d-axis current Id from the second operating point P2.

上述したように、インバータ１０のスイッチング素子３の１つに、例えばスイッチング素子３が常時オフ状態に固定されるオフ故障などの異常がある場合には、アクティブショートサーキット制御を実行できない場合がある。つまり、アクティブショートサーキット制御が実行される際にオン状態に制御されるスイッチング素子３の１つにオフ故障を生じていた場合、図６、図７等を参照して後述するように、各相を流れる電流のバランスが崩れ、故障を生じていない健全なスイッチング素子３には過大な電流が流れる可能性がある。上述したように、スイッチング素子３には、過電流検出機能や過熱検出機能が備えられたパワーモジュール３０として構成されているものがある。過大な電流が流れた場合には、過電流状態や過熱状態であると検出されてしまい、上述したようなインバータ制御装置２０やドライブ回路２１による種々のフェールセーフ機能により、スイッチング素子３が強制的にオフ状態に制御される場合がある。これにより、アクティブショートサーキット制御を実行したにも拘わらず、シャットダウン制御が実行された状態と等価となってしまうと、直流リンク電圧Ｖｄｃの急上昇やバッテリ電流の急増を招く可能性がある。 As described above, if one of the switching elements 3 of the inverter 10 has an abnormality such as an off failure in which the switching element 3 is always fixed in the off state, active short circuit control may not be executed. That is, when one of the switching elements 3 controlled to be turned on when the active short circuit control is executed has an off failure, each phase is described later with reference to FIGS. 6, 7 and the like. There is a possibility that an excessive current will flow through the sound switching element 3 which has not been damaged due to the imbalance of the current flowing through the switching element 3. As described above, some of the switching elements 3 are configured as a power module 30 provided with an overcurrent detection function and an overheat detection function. When an excessive current flows, it is detected as an overcurrent state or an overheated state, and the switching element 3 is forced by various fail-safe functions by the inverter control device 20 and the drive circuit 21 as described above. May be controlled to the off state. As a result, if it becomes equivalent to the state in which the shutdown control is executed even though the active short circuit control is executed, there is a possibility that the DC link voltage Vdc may suddenly rise or the battery current may suddenly increase.

このため、本実施形態では、インバータ制御装置２０は、インバータ１０を構成するスイッチング素子３の内の１つが常時オフ状態となるオフ故障（単相オフ故障）している可能性も考慮して、フェールセーフ制御を実行する。インバータ制御装置２０は、回転電機８０の動作点が、第２動作領域Ａ２（特定領域）の範囲内にあり、インバータ１０及び回転電機８０の少なくとも一方において過電流状態であることが検出された場合には、動作点が第２動作領域Ａ２の範囲外となるまで、回転電機のトルク及び回転速度の少なくとも一方を低下させる退避制御を実行して異常の原因を推定する。そして、インバータ制御装置２０は、異常の原因がオフ故障であるか否かに応じて、異なる制御方式でフェールセーフ制御を実行する。 Therefore, in the present embodiment, the inverter control device 20 may have an off failure (single-phase off failure) in which one of the switching elements 3 constituting the inverter 10 is always off. Perform fail-safe control. When the inverter control device 20 detects that the operating point of the rotary electric machine 80 is within the range of the second operating area A2 (specific area) and that at least one of the inverter 10 and the rotary electric machine 80 is in an overcurrent state. To estimate the cause of the abnormality, the retract control for reducing at least one of the torque and the rotation speed of the rotary electric machine is executed until the operating point is out of the range of the second operating region A2. Then, the inverter control device 20 executes fail-safe control by a different control method depending on whether or not the cause of the abnormality is an off failure.

図４に示す第２動作領域Ａ２は、トルクの絶対値と回転速度ωとの関係で規定されるしきい値以上の特定領域である。言い換えると、回転速度ωに応じて正負両方向のトルクのしきい値が規定されており、第２動作領域Ａ２は、各回転速度ωでの正トルクのしきい値よりもトルクが大きい領域と、各回転速度ωでの負トルクのしきい値よりもトルクが小さい（絶対値が大きい）領域との双方を含む。この第２動作領域Ａ２では、通常のトルク制御が正常に実行されている場合でも交流電流の値は大きくなる。図４では、第２動作領域Ａ２を規定するしきい値を破線で示している。なお、図４から明らかなように、本実施形態では、回転速度ωが一定値（第２規定速度ω２）以下の領域には、第２動作領域Ａ２は設定されていない。図６の波形図は、相対的に左側に通常のトルク制御が正常に実行されている期間の電流及びトルクを示し、右側にインバータ１０を構成するスイッチング素子３の内の１つに、常時オフ状態となるオフ故障が生じている場合の電流及びトルクを示している。図６に示すように、１つのスイッチング素子３がオフ故障していると、３相の交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の対称性が崩れる。また、振幅中心がずれることなどより、単相の何れかの交流電流のピーク値も、通常のトルク制御が正常に実行されているときよりも大きくなる場合がある。 The second operating region A2 shown in FIG. 4 is a specific region above the threshold value defined by the relationship between the absolute value of torque and the rotation speed ω. In other words, the torque thresholds in both positive and negative directions are defined according to the rotation speed ω, and the second operating region A2 is a region where the torque is larger than the positive torque threshold value at each rotation speed ω. It includes both the region where the torque is smaller (the absolute value is larger) than the threshold value of the negative torque at each rotation speed ω. In this second operating region A2, the value of the alternating current becomes large even when the normal torque control is normally executed. In FIG. 4, the threshold value defining the second operating region A2 is shown by a broken line. As is clear from FIG. 4, in the present embodiment, the second operating region A2 is not set in the region where the rotation speed ω is a constant value (second specified speed ω2) or less. The waveform diagram of FIG. 6 shows the current and torque during the period in which normal torque control is normally executed on the relatively left side, and is always off to one of the switching elements 3 constituting the inverter 10 on the right side. It shows the current and torque when the off failure that becomes the state occurs. As shown in FIG. 6, when one switching element 3 is off-failed, the symmetry of the three-phase alternating currents (Iu, Iv, Iw) is broken. In addition, the peak value of any single-phase AC current may be larger than when normal torque control is normally executed due to the deviation of the amplitude center.

上述したように、第２動作領域Ａ２では、他の動作領域に比べて交流電流の値は大きくなるので、ピーク値が予め規定された規定電流Ｉｔｈを超える場合がある。オフ故障を生じている場合には、上述したように、フェールセーフ制御としてアクティブショートサーキット制御を選択することは好ましくない。但し、過電流が検出されるケースの全てでオフ故障を生じているとも限らない。従って、インバータ制御装置２０は、過電流の検出に伴ってフェールセーフ制御を実行するに当たっては、インバータ１０のスイッチング素子３の１つがオフ故障している可能性を考慮しつつ、過電流発生の要因を推定することが好ましい。そこで、インバータ制御装置２０は、動作点が特定領域である第２動作領域Ａ２の範囲外となるまで、回転電機８０のトルク及び回転速度ωの少なくとも一方を低下させる退避制御を実行する。 As described above, in the second operating region A2, the value of the alternating current is larger than that in the other operating regions, so that the peak value may exceed the predetermined current Is. When an off failure has occurred, it is not preferable to select active short circuit control as the fail-safe control as described above. However, off failure does not always occur in all cases where overcurrent is detected. Therefore, when the inverter control device 20 executes the fail-safe control in association with the detection of the overcurrent, it considers the possibility that one of the switching elements 3 of the inverter 10 is off-failed, and causes the overcurrent to occur. It is preferable to estimate. Therefore, the inverter control device 20 executes a retract control that reduces at least one of the torque and the rotation speed ω of the rotary electric machine 80 until the operating point is out of the range of the second operating region A2 which is a specific region.

インバータ制御装置２０は、退避制御によって回転電機８０の動作点が第２動作領域Ａ２以外の領域となって過電流状態が解消された場合には、オフ故障が生じていると判定し、退避制御によっても過電流状態が解消されない場合には、他の故障が生じていると判定する。その判定結果に基づき、インバータ制御装置２０は、それぞれの故障に応じた適切なフェールセーフ制御を実行する。 When the operating point of the rotary electric machine 80 becomes a region other than the second operating region A2 by the retract control and the overcurrent state is resolved, the inverter control device 20 determines that an off failure has occurred and performs retract control. If the overcurrent state is not resolved by the above, it is determined that another failure has occurred. Based on the determination result, the inverter control device 20 executes appropriate fail-safe control according to each failure.

以下、図７〜図１０も参照して、退避制御を含むフェールセーフ制御の実施形態を説明する。図７の波形図は、オフ故障状態で退避制御としてトルク減少制御（ゼロトルク制御）を行った場合の電流及びトルクの一例を示している。図８のフローチャートは、退避制御を含むフェールセーフ制御の一例を示している。図９及び図１０のタイミングチャートは、退避制御を含むフェールセーフ制御の一例を示している。 Hereinafter, embodiments of fail-safe control including evacuation control will be described with reference to FIGS. 7 to 10. The waveform diagram of FIG. 7 shows an example of the current and torque when torque reduction control (zero torque control) is performed as evacuation control in the off failure state. The flowchart of FIG. 8 shows an example of fail-safe control including evacuation control. The timing charts of FIGS. 9 and 10 show an example of fail-safe control including evacuation control.

図８に示すように、インバータ制御装置２０は、インバータ１０や回転電機８０に何らかの異常が生じていると判定した場合、始めに、エラーフラグ（ERR_FLG）を取得する（＃１）。次に、このエラーフラグが過電流（OC：Over Current）を示しているか否かを判定する（＃２）。エラーフラグが過電流を示していない場合には処理を終了し、過電流を示している場合には、回転電機８０の回転速度ω及び直流リンク電圧Ｖｄｃの値を取得する（＃３）。 As shown in FIG. 8, when it is determined that some abnormality has occurred in the inverter 10 or the rotary electric machine 80, the inverter control device 20 first acquires an error flag (ERR_FLG) (# 1). Next, it is determined whether or not this error flag indicates an overcurrent (OC: Over Current) (# 2). If the error flag does not indicate an overcurrent, the process ends, and if the error flag indicates an overcurrent, the values of the rotation speed ω and the DC link voltage Vdc of the rotary electric machine 80 are acquired (# 3).

続いて、インバータ制御装置２０は、回転速度ωに基づいて逆起電圧Ｖｂｅｍｆを演算する（＃４）。具体的には、回転電機８０の電磁気的な仕様（ステータコイル８の巻き数やロータの永久磁石の磁束、磁極数など）と、変数としての回転速度ωに基づいて逆起電圧Ｖｂｅｍｆを演算する。逆起電圧Ｖｂｅｍｆが、直流リンク電圧Ｖｄｃよりも大きい場合にシャトダウン制御が実行されると、回生電流が流れて直流リンクコンデンサ４を充電し、直流リンク電圧Ｖｄｃを上昇させたり、高圧バッテリ１１に大きなバッテリ電流が流れ込んだりする可能性がある。ステップ＃４に続くステップ＃５では、逆起電圧Ｖｂｅｍｆがシャットダウン制御可能な電圧であるか否かが判定される。この判定しきい値であるシャットダウン可否判定しきい値ＴＨｓｄｎは、直流リンク電圧Ｖｄｃに基づいて例えばマップ参照によって設定される値とすることができる。例えば、図４に示す第１動作領域Ａ１を規定する値も、シャットダウン可否判定しきい値ＴＨｓｄｎに相当する。 Subsequently, the inverter control device 20 calculates the counter electromotive voltage Vbemf based on the rotation speed ω (# 4). Specifically, the counter electromotive voltage Vbemf is calculated based on the electromagnetic specifications of the rotary electric machine 80 (the number of turns of the stator coil 8, the magnetic flux of the permanent magnet of the rotor, the number of magnetic poles, etc.) and the rotation speed ω as a variable. .. When shutdown control is executed when the countercurrent voltage Vbemf is larger than the DC link voltage Vdc, a regenerative current flows to charge the DC link capacitor 4 to raise the DC link voltage Vdc or to the high-voltage battery 11. Large battery current may flow in. In step # 5 following step # 4, it is determined whether or not the counter electromotive voltage Vbemf is a voltage that can be controlled to shut down. The shutdown enablement determination threshold value THsdn, which is the determination threshold value, can be a value set by, for example, a map reference, based on the DC link voltage Vdc. For example, the value defining the first operation area A1 shown in FIG. 4 also corresponds to the shutdown possibility determination threshold value THsdn.

逆起電圧Ｖｂｅｍｆが、シャットダウン可否判定しきい値ＴＨｓｄｎ未満であれば、シャットダウン制御を実行することができる。例えば、回転電機８０の動作点が図４に示す規定回転速度ω１未満の領域内であれば、上述したようにシャットダウン制御の選択が可能である。従って、インバータ制御装置２０は、制御モード（CTRL_MOD）をシャットダウン（SDN）に設定して処理を終了する（＃６）。 If the back electromotive voltage Vbemf is less than the shutdown enablement determination threshold THsdn, the shutdown control can be executed. For example, if the operating point of the rotary electric machine 80 is within the region of less than the specified rotation speed ω1 shown in FIG. 4, the shutdown control can be selected as described above. Therefore, the inverter control device 20 sets the control mode (CTRL_MOD) to shutdown (SDN) and ends the process (# 6).

一方、逆起電圧Ｖｂｅｍｆが、シャットダウン可否判定しきい値ＴＨｓｄｎ以上の場合には、制御モードをトルク減少制御（PDN）に設定する（＃７）。好適には、トルク減少制御として、ゼロトルク制御（ZTQ）が実行される。例えば、インバータ制御装置２０は、図４に示す規定回転速度ω１未満の場合には、シャットダウン制御を実行し、規定回転速度ω１以上の場合には、トルク減少制御（ゼロトルク制御）を実行する。ここで、トルク減少制御とは、回転電機８０のトルクを減少させる制御である。本実施形態では、回転電機８０の動作点が第２動作領域Ａ２（特定領域）の範囲内にあるときに過電流状態であることが検出されているので、トルク減少制御によって、動作点を第２動作領域Ａ２の範囲外へ移動させる。尚、ここではトルク減少制御を例示したが、回転電機８０の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御が実行されてもよい。 On the other hand, when the counter electromotive voltage Vbemf is equal to or higher than the shutdown enablement determination threshold value THsdn, the control mode is set to torque reduction control (PDN) (# 7). Preferably, zero torque control (ZTQ) is performed as torque reduction control. For example, the inverter control device 20 executes shutdown control when the rotation speed is less than the specified rotation speed ω1 shown in FIG. 4, and executes torque reduction control (zero torque control) when the rotation speed is ω1 or more. Here, the torque reduction control is a control for reducing the torque of the rotary electric machine 80. In the present embodiment, since it is detected that the operating point of the rotary electric machine 80 is in the range of the second operating region A2 (specific region), the operating point is set to the second operating point by the torque reduction control. 2 Move out of the range of the operating area A2. Although the torque reduction control is illustrated here, the deceleration control for outputting the torque in the direction opposite to the rotation direction of the rotary electric machine 80 may be executed.

図７の波形図は、オフ故障状態でのゼロトルク制御時の電流及びトルクの一例を示しているが、左側は図６の右側と同様に、ゼロトルク制御を開始する前の通常トルク制御期間Ｔｔの波形を示しており、中央はゼロトルク制御を開始後のゼロトルク制御期間Ｔｚｔの波形を示している。図７より明らかなように、電流及びトルクが大きく減少している。図７の右側の波形は、ゼロトルク制御期間Ｔｚｔにおける波形の拡大図である。上述したように、本実施形態では、過電流状態が検出された際の動作点は第２動作領域Ａ２に含まれる。しかし、退避制御によって例えばトルクが減少することによって、動作点は第２動作領域Ａ２の領域外、例えば第３動作領域Ａ３に移動する。 The waveform diagram of FIG. 7 shows an example of the current and torque at the time of zero torque control in the off failure state, but the left side is the same as the right side of FIG. The waveform is shown, and the center shows the waveform of the zero torque control period Tzt after starting the zero torque control. As is clear from FIG. 7, the current and torque are greatly reduced. The waveform on the right side of FIG. 7 is an enlarged view of the waveform in the zero torque control period Tzz. As described above, in the present embodiment, the operating point when the overcurrent state is detected is included in the second operating region A2. However, the operating point moves outside the region of the second operating region A2, for example, to the third operating region A3 because the torque is reduced by the retract control.

ところで、本実施形態では、インバータ制御装置２０は、ステップ＃７で制御モードをトルク減少制御に設定すると、次に、第２係合装置ＣＬ２を解放状態とするように変速装置制御装置４０に要求する（＃８）。例えば、第２係合装置ＣＬ２の解放要求（CL_OPEN_REQ）が送信される。回転電機８０が車輪Ｗに駆動連結されている状態で、車輪Ｗが回転していると、回転電機８０も回転し続け、逆起電力の発生も低減できないおそれがある。また、スイッチング素子３がオフ故障している状態では、図６等に示すように、交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）に脈動が生じ、回転電機８０のトルクにも脈動が発生する可能性がある。回転電機８０が車輪Ｗに駆動連結されていると、その脈動が車輪Ｗに伝搬し、車両の乗り心地に影響する場合がある。従って、ゼロトルク制御や減速制御などのフェールセーフ制御を実行する際には、回転電機８０と車輪Ｗとの間の動力伝達が遮断されていると好適である。 By the way, in the present embodiment, when the inverter control device 20 sets the control mode to torque reduction control in step # 7, the inverter control device 20 then requests the transmission control device 40 to release the second engaging device CL2. (# 8). For example, a release request (CL_OPEN_REQ) of the second engaging device CL2 is transmitted. If the wheel W is rotating while the rotary electric machine 80 is driven and connected to the wheel W, the rotary electric machine 80 also continues to rotate, and there is a possibility that the generation of counter electromotive force cannot be reduced. Further, when the switching element 3 is off-failed, as shown in FIG. 6 and the like, pulsation may occur in the alternating current (Iu, Iv, Iw), and pulsation may also occur in the torque of the rotary electric machine 80. be. When the rotary electric machine 80 is driven and connected to the wheel W, the pulsation propagates to the wheel W and may affect the riding comfort of the vehicle. Therefore, when performing fail-safe control such as zero torque control or deceleration control, it is preferable that the power transmission between the rotary electric machine 80 and the wheel W is cut off.

但し、ゼロトルク制御（トルク減少制御）は、回転電機８０のトルクを減少させる制御であるから、図７に示すように、トルクの絶対値は小さくなっていく。従って、トルクに脈動が生じてもその振幅は、小さくなっていく。このため、例えばステップ＃８が実行されずに、回転電機８０が車輪Ｗに駆動連結されていても、車輪Ｗに伝わる回転電機８０の脈動も小さく、その影響は軽微である。従って、ステップ＃７において制御モードがトルク減少制御（ゼロトルク制御）に設定される場合には、ステップ＃８が実行されなくてもよい。 However, since zero torque control (torque reduction control) is a control that reduces the torque of the rotary electric machine 80, the absolute value of the torque becomes smaller as shown in FIG. Therefore, even if pulsation occurs in the torque, its amplitude becomes smaller. Therefore, for example, even if the rotary electric machine 80 is driven and connected to the wheel W without executing step # 8, the pulsation of the rotary electric machine 80 transmitted to the wheel W is small, and the influence thereof is minor. Therefore, when the control mode is set to torque reduction control (zero torque control) in step # 7, step # 8 does not have to be executed.

一方、減速制御では回転電機８０を減速させるためのトルクを出力するので、トルク減少制御に比べてトルクが大きく、その分脈動も大きくなる傾向がある。このため、回転電機８０が車輪Ｗに駆動連結されていると、トルク減少制御に比べて回転電機８０のトルクの脈動が車輪Ｗに伝わり易い。従って、ステップ＃７において制御モードが減速制御に設定される場合には、ステップ＃８を実行することが好ましい。換言すれば、減速制御は、ステップ＃８の実行が可能（第２係合装置ＣＬ２の解放が可能）な状況において、選択されることが好ましい。即ち、インバータ制御装置２０は、第２係合装置９５が解放状態の場合には、ゼロトルク制御（トルク減少制御）又は減速制御を実行し、第２係合装置９５が係合状態の場合には、トルク減少制御を実行すると好適である。 On the other hand, in the deceleration control, the torque for decelerating the rotary electric machine 80 is output, so that the torque is larger than that in the torque reduction control, and the pulsation tends to be larger. Therefore, when the rotary electric machine 80 is driven and connected to the wheel W, the pulsation of the torque of the rotary electric machine 80 is more likely to be transmitted to the wheel W as compared with the torque reduction control. Therefore, when the control mode is set to deceleration control in step # 7, it is preferable to execute step # 8. In other words, the deceleration control is preferably selected in a situation where step # 8 can be performed (the second engaging device CL2 can be released). That is, the inverter control device 20 executes zero torque control (torque reduction control) or deceleration control when the second engaging device 95 is in the released state, and when the second engaging device 95 is in the engaged state, the inverter control device 20 executes zero torque control (torque reduction control) or deceleration control. , It is preferable to execute torque reduction control.

尚、減速制御におけるトルクは、オフ故障をしたスイッチング素子３以外のスイッチング素子３に流れる電流が、それぞれのスイッチング素子３に許容される許容電流（例えば規定電流Ｉｔｈ）を超えない範囲で出力可能なトルクであると好ましい。大きなトルクを出力すると、迅速に回転電機８０の回転速度ωを低下させることが可能であるが、そのために大きな電流が流れることは好ましくない。 The torque in the deceleration control can be output within a range in which the current flowing through the switching elements 3 other than the switching element 3 that has failed off does not exceed the permissible current (for example, the specified current Is) allowed for each switching element 3. It is preferably torque. When a large torque is output, it is possible to quickly reduce the rotation speed ω of the rotary electric machine 80, but it is not preferable that a large current flows for that purpose.

上述したように、インバータ制御装置２０は、交流電流の指令値と実電流値との偏差に基づいた電流フィードバック制御により回転電機８０を駆動制御する。この実電流値は、交流電流センサ１２によって検出される。精度よくフィードバック制御を行うために、交流電流センサ１２には分解能に応じた適切なダイナミックレンジ（検出範囲）が設定されている。減速制御などのフェールセーフ制御における交流電流は、通常の回転電機８０のフィードバック制御時における交流電流よりも振幅が大きい。フェールセーフ制御時の振幅に合わせて交流電流センサ１２の検出範囲を設定すると、電流フィードバック制御の精度が低下する。減速制御では、迅速にトルクを低下させるために、通常時よりも大きな交流電流が流れるように制御することも可能であるが、交流電流センサ１２のダイナミックレンジを超えていると、制御性が低下してしまう。従って、インバータ制御装置２０は、交流電流の値が交流電流センサ１２の検出可能範囲を超えない範囲で出力可能なトルクにより減速制御を実行すると好適である。 As described above, the inverter control device 20 drives and controls the rotary electric machine 80 by current feedback control based on the deviation between the command value of the alternating current and the actual current value. This actual current value is detected by the AC current sensor 12. An appropriate dynamic range (detection range) according to the resolution is set in the AC current sensor 12 in order to perform feedback control with high accuracy. The alternating current in fail-safe control such as deceleration control has a larger amplitude than the alternating current in the feedback control of the normal rotary electric machine 80. If the detection range of the AC current sensor 12 is set according to the amplitude at the time of fail-safe control, the accuracy of the current feedback control is lowered. In the deceleration control, in order to reduce the torque quickly, it is possible to control so that a larger AC current flows than in the normal state, but if the dynamic range of the AC current sensor 12 is exceeded, the controllability deteriorates. Resulting in. Therefore, it is preferable that the inverter control device 20 executes deceleration control with a torque that can be output within a range in which the value of the AC current does not exceed the detectable range of the AC current sensor 12.

インバータ制御装置２０は、上述したようにステップ＃７を中核とする退避制御を実行した後、再度エラーフラグを取得し（＃９）、そのエラーフラグが過電流を示しているか否かを判定する（＃１０）。エラーフラグが過電流を示していない場合は、退避制御によって過電流状態が解消されたことになる。つまり、第２動作領域Ａ２からの退避によって、過電流状態が解消されているため、インバータ１０を構成するスイッチング素子３の内の１つにオフ故障が生じている可能性が高いと判定して処理を終了する。一方、エラーフラグが依然として過電流を示している場合には、退避制御によっても過電流状態が解消されないので、他の故障が生じている可能性が高いと判定する。オフ故障以外の異常により過電流状態が生じている場合には、アクティブショートサーキット制御を実行したことによって一部のスイッチング素子３に過大な電流が流れるおそれは少ない。このため、インバータ制御装置２０は、制御モードをアクティブショートサーキット制御（ASC）に設定する（＃１１）。 The inverter control device 20 acquires an error flag again (# 9) after executing the evacuation control centered on step # 7 as described above, and determines whether or not the error flag indicates an overcurrent. (# 10). If the error flag does not indicate an overcurrent, it means that the overcurrent state has been resolved by the save control. That is, since the overcurrent state is eliminated by the evacuation from the second operating region A2, it is determined that there is a high possibility that an off failure has occurred in one of the switching elements 3 constituting the inverter 10. End the process. On the other hand, if the error flag still indicates an overcurrent, it is determined that there is a high possibility that another failure has occurred because the overcurrent state is not resolved even by the evacuation control. When an overcurrent state is caused by an abnormality other than an off failure, there is little possibility that an excessive current will flow through some of the switching elements 3 due to the execution of active short circuit control. Therefore, the inverter control device 20 sets the control mode to active short circuit control (ASC) (# 11).

図９及び図１０のタイミングチャートは、過電流の検出と、退避制御、フェールセーフ制御との関係を示している。図中の“ＴＨｏｃ”は予め規定されている過電流しきい値を示している。この過電流しきい値ＴＨｏｃは、例えば規定電流Ｉｔｈとすることもできる。図９及び図１０に示すように、インバータ制御装置２０は、１回の制御周期において何れかの相の交流電流が３回、過電流しきい値ＴＨｏｃ以上となると、過電流が発生している可能性があると判定する。但し、これが過渡的な電流の跳ね上がりなど、過電流として検出する必要のない事象に起因するものである可能性もあるため、そのような事象を解消させるためのリセット動作として、インバータ制御装置２０は、短時間だけインバータ１０をシャットダウン制御（SDN）する。尚、“NML”はトルク制御など、通常の制御モードを示している。このようなリセット動作を行っても、過電流が発生している可能性があるという判定が３回連続すると、インバータ制御装置２０は過電流が発生しているとの判定を確定させる。これは、図８におけるステップ＃１及びステップ＃２の処理に相当する。尚、これらの判定に関する回数ｍは例示であり、３回以外の値であってもよい。 The timing charts of FIGS. 9 and 10 show the relationship between the detection of overcurrent, the evacuation control, and the fail-safe control. “THoc” in the figure indicates a predetermined overcurrent threshold value. The overcurrent threshold value THoc can be set to, for example, the specified current Is. As shown in FIGS. 9 and 10, in the inverter control device 20, an overcurrent is generated when the alternating current of any phase becomes three times in one control cycle and exceeds the overcurrent threshold value THoc. Judge that there is a possibility. However, since this may be caused by an event that does not need to be detected as an overcurrent, such as a transient jump of current, the inverter control device 20 is used as a reset operation to eliminate such an event. , Shutdown control (SDN) of the inverter 10 for a short time. In addition, "NML" indicates a normal control mode such as torque control. Even if such a reset operation is performed, if the determination that the overcurrent may have occurred is made three times in a row, the inverter control device 20 determines the determination that the overcurrent has occurred. This corresponds to the processing of step # 1 and step # 2 in FIG. The number of times m related to these determinations is an example, and may be a value other than three times.

過電流が発生しているとの判定が確定すると、上述したように、インバータ制御装置２０は、退避制御を実行する。図９及び図１０では、ゼロトルク制御（ZTQ）が実行される形態を例示している。これは、図８におけるステップ＃７の処理に相当する。図９に示すように、その後さらに１回の制御周期において、交流電流が３回、過電流しきい値ＴＨｏｃ以上となると、インバータ制御装置２０は、過電流が発生しているとの判定を確定させて、制御モードをアクティブショートサーキット制御（ASC）に設定する。この処理は、図８のステップ＃９〜ステップ＃１１に相当する。この判定に関する回数（ｎ）も例示であり、１回以外の値であってもよい。但し、過電流が発生している可能性があると判定を繰り返し確認する回数ｍ（上記の例では３回）以下であることが好ましい（ｎ≦ｍ）。 When the determination that the overcurrent has occurred is confirmed, the inverter control device 20 executes the evacuation control as described above. 9 and 10 illustrate a mode in which zerotorque control (ZTQ) is performed. This corresponds to the process of step # 7 in FIG. As shown in FIG. 9, when the alternating current becomes three times and the overcurrent threshold value THoc or more in one further control cycle thereafter, the inverter control device 20 determines that the overcurrent has occurred. And set the control mode to active short circuit control (ASC). This process corresponds to steps # 9 to # 11 in FIG. The number of times (n) related to this determination is also an example, and may be a value other than one time. However, it is preferable that the number of times (n ≦ m) for repeatedly confirming the determination that an overcurrent may have occurred is m (three times in the above example) or less.

一方、図１０に示すように、ゼロトルク制御の実行後、１回の制御周期において、交流電流が３回、過電流しきい値ＴＨｏｃ以上とならなければ、過電流状態とは判定されない。この処理は、図８のステップ＃９〜ステップ＃１０（Ｎｏ判定側）に相当する。図１０には、ゼロトルク制御が継続される形態を例示している。しかし、ゼロトルク制御の継続に限らず、回転電機８０の回転速度ωや直流リンク電圧Ｖｄｃに応じて、例えばシャットダウン制御に移行されるなど、他の制御方式が選択されてもよい。 On the other hand, as shown in FIG. 10, if the alternating current does not exceed the overcurrent threshold value THoc three times in one control cycle after the execution of the zero torque control, the overcurrent state is not determined. This process corresponds to steps # 9 to # 10 (No determination side) in FIG. Figure 10 illustrates a mode in which zero torque control is continued. However, the zero torque control is not limited to the continuation, and another control method may be selected depending on the rotation speed ω of the rotary electric machine 80 and the DC link voltage Vdc, for example, shifting to shutdown control.

〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明したインバータ制御装置（２０）の概要について簡単に説明する。 [Outline of Embodiment]
Hereinafter, the outline of the inverter control device (20) described above will be briefly described.

１つの態様として、直流電源（１１）に接続されると共に交流の回転電機（８０）に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換するインバータ（１０）を制御するインバータ制御装置（２０）は、
トルク（Ｔ）の絶対値と回転速度（ω）との関係で規定される前記回転電機（８０）の動作点が、前記関係で規定されたしきい値以上の領域である特定領域（Ａ２）の範囲内にあり、前記インバータ（１０）及び前記回転電機（８０）の少なくとも一方において過電流状態であることが検出された場合に、
前記動作点が前記特定領域（Ａ２）の範囲外となるまで、前記回転電機（８０）のトルク（Ｔ）及び回転速度（ω）の少なくとも一方を低下させる退避制御を実行し、
前記退避制御によって前記過電流状態が解消された場合には、前記インバータ（１０）を構成するスイッチング素子（３）の内の１つに、常時オフ状態となるオフ故障が生じていると判定し、
前記退避制御によっても前記過電流状態が解消されない場合には、他の故障が生じていると判定する。 One embodiment is an inverter control device that controls an inverter (10) that is connected to a DC power supply (11) and is connected to an AC rotary electric machine (80) to convert electric power between DC and a plurality of phases of AC. (20) is
A specific region (A2) in which the operating point of the rotary electric machine (80) defined by the relationship between the absolute value of torque (T) and the rotation speed (ω) is a region equal to or higher than the threshold value defined by the relationship. When it is detected that at least one of the inverter (10) and the rotary electric machine (80) is in an overcurrent state.
Until the operating point is out of the range of the specific region (A2), the retract control for reducing at least one of the torque (T) and the rotation speed (ω) of the rotary electric machine (80) is executed.
When the overcurrent state is resolved by the evacuation control, it is determined that one of the switching elements (3) constituting the inverter (10) has an off failure that is always in the off state. ,
If the overcurrent state is not resolved by the evacuation control, it is determined that another failure has occurred.

特定領域（Ａ２）は、トルク（Ｔ）の絶対値と回転速度（ω）との関係で規定されるしきい値以上の領域であり、通常の制御が正常に実行されている場合でも交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の値は大きくなる。ここで、１つのスイッチング素子（３）がオフ故障していると、３相の交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の対称性が崩れる。また、振幅中心がずれることにより、単相の何れかの交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）のピーク値も、通常の制御が正常に実行されているときよりも大きくなる場合がある。このため、オフ故障の発生によって過電流状態が検出される可能性がある。一方、動作点が対象領域外の場合には、交流電流の対称性が崩れ、振幅中心がずれても、交流電流の振幅自体が小さく、過電流として検出されるほど大きな値とはならないことが多い。従って、動作点を特定領域（Ａ２）から移動させることで、過電流の要因がオフ故障であるか否かを判定することができる。オン状態に制御されるスイッチング素子（３）の１つにオフ故障を生じている状態でアクティブショートサーキット制御が実行されると、還流電流が流れる経路が減少し、故障を生じていない健全なスイッチング素子（３）に過大な電流が流れる可能性がある。しかし、過電流の要因がオフ故障でなければ、アクティブショートサーキット制御の実行も可能である。このように、本構成によれば、過電流の要因がオフ故障であるか否かを判定できるので、過電流の検出によってフェールセーフ制御を実行するに当たって、インバータ（１０）のスイッチング素子（３）の１つがオフ故障している可能性も考慮して、過電流発生の要因を推定することができる。 The specific region (A2) is a region above the threshold value defined by the relationship between the absolute value of torque (T) and the rotation speed (ω), and is an alternating current even when normal control is normally executed. The value of (Iu, Iv, Iw) becomes large. Here, if one switching element (3) fails off, the symmetry of the three-phase alternating currents (Iu, Iv, Iw) is broken. Further, due to the deviation of the amplitude center, the peak value of any single-phase alternating current (Iu, Iv, Iw) may be larger than that when normal control is normally executed. Therefore, an overcurrent state may be detected due to the occurrence of an off failure. On the other hand, when the operating point is outside the target region, the symmetry of the AC current is broken, and even if the amplitude center shifts, the amplitude of the AC current itself is small and does not become large enough to be detected as an overcurrent. many. Therefore, by moving the operating point from the specific region (A2), it is possible to determine whether or not the cause of the overcurrent is an off failure. When active short circuit control is executed while one of the switching elements (3) controlled to the on state has an off failure, the path through which the reflux current flows decreases, and sound switching without failure occurs. An excessive current may flow through the element (3). However, active short circuit control can also be performed if the cause of the overcurrent is not an off failure. As described above, according to this configuration, it is possible to determine whether or not the cause of the overcurrent is an off failure. Therefore, in executing the fail-safe control by detecting the overcurrent, the switching element (3) of the inverter (10) The cause of the overcurrent generation can be estimated in consideration of the possibility that one of the above is off-failed.

１つの態様として、前記退避制御では、少なくともトルクを低下させると好適である。 As one aspect, in the evacuation control, it is preferable to reduce at least the torque.

回転電機（８０）に対して運動エネルギーが供給される状況、例えば車両の車輪（Ｗ）に対して回転電機（８０）が駆動連結されているような場合には、回転電機（８０）の回転速度（ω）を低下させにくい場合がある。交流電流は、トルク（Ｔ）の絶対値を減少させることによっても減少させることができる。従って、退避制御では、回転電機（８０）の回転速度（ω）が維持されていたとしても、少なくともトルク（Ｔ）を低下させて交流電流を減少させると好適である。当然ながら、回転電機（８０）の回転速度（ω）が低下すると、力行の場合も回生の場合も、交流電流を減少させることができるので、トルク（Ｔ）と共に回転速度（ω）を低下させることを妨げるものではない。 In a situation where kinetic energy is supplied to the rotary electric machine (80), for example, when the rotary electric machine (80) is driven and connected to the wheels (W) of the vehicle, the rotation of the rotary electric machine (80) It may be difficult to reduce the speed (ω). The alternating current can also be reduced by reducing the absolute value of the torque (T). Therefore, in the evacuation control, even if the rotation speed (ω) of the rotary electric machine (80) is maintained, it is preferable to reduce at least the torque (T) to reduce the alternating current. As a matter of course, when the rotation speed (ω) of the rotary electric machine (80) decreases, the alternating current can be reduced in both power running and regeneration, so that the rotation speed (ω) decreases together with the torque (T). It doesn't prevent you from doing that.

インバータ制御装置（２０）は、前記オフ故障が生じていると判定した場合には、前記回転電機（８０）のトルクを減少させるトルク減少制御、又は、前記回転電機（８０）の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御を実行すると好適である。 When the inverter control device (20) determines that the off failure has occurred, what is the torque reduction control for reducing the torque of the rotary electric machine (80) or the rotation direction of the rotary electric machine (80)? It is preferable to execute deceleration control that outputs torque in the opposite direction.

オフ故障が生じている場合、上述したようにフェールセーフ制御としてアクティブショートサーキット制御を実行することは好ましくない。トルク減少制御又は減速制御によって、回転電機（８０）の運動エネルギーを低下させてインバータ（８０）及び回転電機（８０）に流れる電流を低下させると好適である。 When an off failure occurs, it is not preferable to execute active short circuit control as fail-safe control as described above. It is preferable to reduce the kinetic energy of the rotary electric machine (80) by torque reduction control or deceleration control to reduce the current flowing through the inverter (80) and the rotary electric machine (80).

インバータ制御装置（２０）は、前記オフ故障とは異なる他の故障が生じていると判定した場合には、前記直流電源（１１）の正極側に接続された複数の上段側スイッチング素子（３１）及び前記直流電源（１１）の負極側に接続された複数の下段側スイッチング素子（３２）の内、一方の電極側に接続された複数の前記スイッチング素子（３）を全てオフ状態とし、他方の電極側に接続された複数の前記スイッチング素子（３）を全てオン状態として、前記インバータ（１０）と前記回転電機（８０）との間で電流を還流させるアクティブショートサーキット制御を実行すると好適である。 When the inverter control device (20) determines that another failure different from the off failure has occurred, the plurality of upper switching elements (31) connected to the positive electrode side of the DC power supply (11). And, among the plurality of lower switching elements (32) connected to the negative electrode side of the DC power supply (11), the plurality of switching elements (3) connected to one electrode side are all turned off, and the other. It is preferable to perform active short circuit control in which the plurality of switching elements (3) connected to the electrode side are all turned on and the current is circulated between the inverter (10) and the rotary electric machine (80). ..

オン状態に制御されるスイッチング素子（３）の１つにオフ故障を生じている状態でアクティブショートサーキット制御が実行されると、各相を流れる電流のバランスが崩れ、また、電流が流れる経路も制限されるため、故障を生じていない健全なスイッチング素子（３）に過大な電流が流れるおそれがある。しかし、過電流の要因がオフ故障でなければ、アクティブショートサーキット制御の実行によって一部のスイッチング素子３に過大な電流が流れる可能性が低くなるので、インバータ制御装置（２０）は、フェールセーフ制御としてアクティブショートサーキット制御を実行することも可能である。 If active short circuit control is executed while one of the switching elements (3) controlled to the on state has an off failure, the balance of the current flowing through each phase is lost, and the path through which the current flows also becomes imbalanced. Due to the limitation, an excessive current may flow through a sound switching element (3) that has not failed. However, if the cause of the overcurrent is not an off failure, the possibility that an excessive current will flow through some of the switching elements 3 due to the execution of the active short circuit control is reduced, so that the inverter control device (20) is fail-safe controlled. It is also possible to perform active short circuit control as.

ω ：回転速度
３ ：スイッチング素子
１０ ：インバータ
１１ ：高圧バッテリ（直流電源）
２０ ：インバータ制御装置
３１ ：上段側スイッチング素子
３２ ：下段側スイッチング素子
８０ ：回転電機
９５ ：第２係合装置（係合装置）
Ａ２ ：第２動作領域（特定領域）
Ｉｔｈ ：規定電流（許容電流）
Ｉｕ ：Ｕ相電流（交流電流）
Ｉｖ ：Ｖ相電流（交流電流）
Ｉｗ ：Ｗ相電流（交流電流）
Ｖｄｃ ：直流リンク電圧
ω: Rotation speed 3: Switching element 10: Inverter 11: High-voltage battery (DC power supply)
20: Inverter control device 31: Upper stage switching element 32: Lower stage switching element 80: Rotating electric machine 95: Second engaging device (engaging device)
A2: Second operating area (specific area)
Is: Specified current (allowable current)
Iu: U-phase current (alternating current)
Iv: V-phase current (alternating current)
Iw: W phase current (alternating current)
Vdc: DC link voltage

Claims (4)

直流電源に接続されると共に交流の回転電機に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換するインバータを制御するインバータ制御装置であって、
トルクの絶対値と回転速度との関係で規定される前記回転電機の動作点が、前記関係で規定されたしきい値以上の領域である特定領域の範囲内にあり、前記インバータ及び前記回転電機の少なくとも一方において過電流状態であることが検出された場合に、
前記動作点が前記特定領域の範囲外となるまで、前記回転電機のトルク及び回転速度の少なくとも一方を低下させる退避制御を実行し、
前記退避制御によって前記過電流状態が解消された場合には、前記インバータを構成するスイッチング素子の内の１つに、常時オフ状態となるオフ故障が生じていると判定し、
前記退避制御によっても前記過電流状態が解消されない場合には、他の故障が生じていると判定するインバータ制御装置。 It is an inverter control device that controls an inverter that is connected to a DC power supply and connected to an AC rotating electric machine to convert power between DC and multi-phase AC.
The operating point of the rotary electric machine defined by the relationship between the absolute value of torque and the rotation speed is within the range of a specific region which is a region equal to or higher than the threshold value defined by the relationship, and the inverter and the rotary electric machine are present. When an overcurrent state is detected in at least one of
Until the operating point is out of the range of the specific region, the retract control for reducing at least one of the torque and the rotation speed of the rotary electric machine is executed.
When the overcurrent state is resolved by the evacuation control, it is determined that one of the switching elements constituting the inverter has an off failure that is always in the off state.
An inverter control device that determines that another failure has occurred if the overcurrent state is not resolved by the evacuation control. 前記退避制御では、少なくともトルクを低下させる請求項１に記載のインバータ制御装置。 The inverter control device according to claim 1, wherein in the evacuation control, at least the torque is reduced. 前記オフ故障が生じていると判定した場合には、前記回転電機のトルクを減少させるトルク減少制御、又は、前記回転電機の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御を実行する請求項１又は２に記載のインバータ制御装置。 A claim for executing torque reduction control for reducing the torque of the rotary electric machine or deceleration control for outputting torque in a direction opposite to the rotation direction of the rotary electric machine when it is determined that the off failure has occurred. The inverter control device according to 1 or 2. 前記オフ故障とは異なる他の故障が生じていると判定した場合には、前記直流電源の正極側に接続された複数の上段側スイッチング素子及び前記直流電源の負極側に接続された複数の下段側スイッチング素子の内、一方の電極側に接続された複数の前記スイッチング素子を全てオフ状態とし、他方の電極側に接続された複数の前記スイッチング素子を全てオン状態として、前記インバータと前記回転電機との間で電流を還流させるアクティブショートサーキット制御を実行する請求項１又は２に記載のインバータ制御装置。

When it is determined that another failure different from the off failure has occurred, a plurality of upper switching elements connected to the positive electrode side of the DC power supply and a plurality of lower stages connected to the negative electrode side of the DC power supply. Among the side switching elements, the inverter and the rotary electric machine are all turned off, and the plurality of switching elements connected to the other electrode side are all turned on. The inverter control device according to claim 1 or 2, which executes active short circuit control for returning a current to and from the inverter control device.
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