JP7338589B2 - 電力変換器の制御回路 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機と、回転電機の巻線に電気的に接続された上下アームのスイッチを有する電力変換器と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路に関する。

この種の制御回路としては、システムに異常が発生したことを判定した場合、上下アームのスイッチを強制的にオフ状態に切り替えるシャットダウン制御を行うものが知られている。シャットダウン制御が行われる場合において、回転電機を構成するロータの回転によって巻線に逆起電圧が発生していると、巻線の線間電圧が、上下アームのスイッチの直列接続体に並列接続される蓄電部（例えば平滑コンデンサ）の電圧よりも高くなっていることがある。線間電圧が高くなる状況は、例えば、ロータの界磁磁束量が大きかったり、ロータの回転速度が高かったりする場合に発生し得る。

巻線の線間電圧が蓄電部の電圧よりも高くなる場合、シャットダウン制御が行われていたとしても、回転電機から蓄電部へと電流が流れる現象である電力回生が発生する。その結果、電力変換器の蓄電部側の直流電圧が急激に上昇し、蓄電部及び電力変換器のうち少なくとも１つが故障する懸念がある。

このような問題に対処すべく、例えば特許文献１に記載されているように、上下アームのうちいずれか一方のアームにおけるスイッチであるオン側スイッチをオン状態にし、他方のアームにおけるスイッチであるオフ側スイッチをオフ状態にする短絡制御の実行を指示する異常時制御部を備える制御回路が知られている。

特許第５６３８０７９号公報

回転電機及び電力変換器を備えるシステムとして、車両等の移動体に備えられるものがある。このシステムでは、回転電機が移動体の移動動力源となり、移動体を移動させるために回転させられる駆動軸と、回転電機を構成するロータの回転軸との間で動力伝達が可能になっている。

短絡制御の実行指示がなされた場合であっても、何らかの要因により、短絡制御を正常に実行できなくなる異常が発生し得る。この場合、システムに異常が発生したときに電力変換器の蓄電部側の直流電圧が急激に上昇することを抑制できなくなることが懸念される。このため、システムに異常が発生する場合に備えて、制御回路は、異常時制御部による短絡制御の実行指示により、オン側スイッチがオン状態になってかつオフ側スイッチがオフ状態になっているか否かを判定するチェック処理を実行するチェック部を備えている。

ここで、電力回生が発生し得る状況を模擬するため、ロータの回転軸が回転している状態においてチェック処理が実行される。この場合において、短絡制御が正常に実行できたとき、電力回生は発生しないものの、蓄電部、オン側スイッチ及び巻線を含む閉回路に循環電流が流れることにより、回転電機にトルクが発生する。この場合、ロータの回転軸と駆動軸との間で動力が伝達されるため、移動体の挙動に影響を及ぼす懸念がある。

本発明は、チェック処理の実行が移動体の挙動に及ぼす影響を抑制できる電力変換器の制御回路を提供することを主たる目的とする。

本発明は、回転電機と、
前記回転電機の巻線に電気的に接続された上下アームのスイッチを有する電力変換器と、
上下アームのスイッチの直列接続体に並列接続される蓄電部と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路において、
前記システムは、移動体に備えられ、
前記システムは、前記移動体を移動させるために回転させられる駆動軸と、前記回転電機を構成するロータの回転軸との間を動力伝達状態又は動力遮断状態のいずれかに切り替える切替部を備え、
前記システムに異常が発生しているか否かを判定し、前記異常が発生したと判定した場合、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける前記スイッチであるオン側スイッチをオン状態にし、他方のアームにおける前記スイッチであるオフ側スイッチをオフ状態にする短絡制御の実行を指示する異常時制御部と、
前記異常時制御部による前記短絡制御の実行指示により、前記オン側スイッチがオン状態になってかつ前記オフ側スイッチがオフ状態になっているか否かを判定するチェック処理を実行するチェック部と、を備え、
前記チェック部は、前記切替部によって前記駆動軸と前記回転軸との間を動力遮断状態にして、かつ、前記回転軸が回転している状態において、前記チェック処理を実行する。

本発明が適用されるシステムは、移動体を移動させるために回転させられる駆動軸と、回転電機を構成するロータの回転軸の間を動力伝達状態又は動力遮断状態のいずれかに切り替える切替部を備えている。チェック部は、切替部によって駆動軸と回転軸との間を動力遮断状態にした状態において、チェック処理を実行する。このため、チェック処理の実行によって回転電機にトルクが発生した場合であっても、発生したトルクが駆動軸に伝わることを防止できる。これにより、チェック処理の実行が移動体の挙動に及ぼす影響を抑制することができる。

車両の全体構成図。 制御システムの全体構成図。 制御回路及びその周辺構成を示す図。 上，下アームドライバ及びその周辺構成を示す図。 ＯＲ回路、電源停止部及びそれらの周辺構成を示す図。 高圧側ＡＳＣ指令により実施される３相短絡制御の処理手順を示すフローチャート。 高圧側ＡＳＣ指令により実施される３相短絡制御の一例を示すタイムチャート。 ３相短絡制御のチェック処理の手順を示すフローチャート。 その他の実施形態に係る航空機の全体構成図。

以下、本発明に係る制御回路を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る制御回路は、電力変換器としての３相インバータに適用される。本実施形態において、インバータを備える制御システムは、車両に搭載される。

図１に示すように、移動体としての車両１０には、制御システムが搭載されている。本実施形態において、制御システムは、１モータ２クラッチのシステムである。制御システムは、車両１０の走行動力源として、回転電機１１及び内燃機関１２を備えている。また、制御システムは、第１クラッチ１３、第２クラッチ１４、変速装置１５、デファレンシャルギア１６及び車輪１７を備えている。変速装置１５は、例えばＣＶＴである。本実施形態では、回転電機１１として、同期機が用いられており、より具体的には、永久磁石同期機が用いられている。なお、本実施形態において、第２クラッチ１４が「切替部」に相当する。

回転電機１１を構成するロータの回転軸１１ａには、第１クラッチ１３を介して内燃機関１２の出力軸１２ａ（例えばクランク軸）が接続されている。第１クラッチ１３が制御されることにより、出力軸１２ａと、回転軸１１ａとの間が動力伝達状態又は動力遮断状態のいずれかに切り替えられる。第１クラッチ１３は、車両１０に備えられた上位ＥＣＵ１１０により制御される。

回転軸１１ａには、第２クラッチ１４を介して変速装置１５の第１回転軸１５ａが接続されている。変速装置１５の第２回転軸１５ｂには、デファレンシャルギア１６を介して車輪１７（駆動輪）が接続されている。変速装置１５において、第１回転軸１５ａの回転速度と第２回転軸１５ｂの回転速度との比率である変速比は、上位ＥＣＵ１１０により目標変速比に制御される。第２クラッチ１４が制御されることにより、駆動軸としての第１回転軸１５ａと回転軸１１ａとの間が動力伝達状態又は動力遮断状態のいずれかに切り替えられる。第２クラッチ１４は、上位ＥＣＵ１１０により制御される。

図１及び図２に示すように、制御システムは、インバータ１８を備えている。インバータ１８は、スイッチングデバイス部１９を備えている。スイッチングデバイス部１９は、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとの直列接続体を３相分備えている。各相において、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、導電部材ＣＭ（例えばバスバー）を介して、回転電機１１の巻線１１ｂの第１端が接続されている。各相巻線１１ｂの第２端は、中性点で接続されている。各相巻線１１ｂは、電気角で互いに１２０°ずらされて配置されている。ちなみに、本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的には、ＩＧＢＴが用いられている。上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬには、フリーホイールダイオードである上，下アームダイオードＤＨ，ＤＬが逆並列に接続されている。

各上アームスイッチＳＷＨの高電位側端子であるコレクタには、高電位側電気経路２２Ｈを介して、高圧電源３０の正極端子が接続されている。各下アームスイッチＳＷＬの低電位側端子であるエミッタには、低電位側電気経路２２Ｌを介して、高圧電源３０の負極端子が接続されている。本実施形態において、高圧電源３０は、２次電池であり、その出力電圧（定格電圧）が例えば百Ｖ以上である。

高電位側電気経路２２Ｈには、第１遮断スイッチ２３ａが設けられ、低電位側電気経路２２Ｌには、第２遮断スイッチ２３ｂが設けられている。本実施形態において、各スイッチ２３ａ，２３ｂはリレーである。

インバータ１８は、「蓄電部」としての平滑コンデンサ２４を備えている。平滑コンデンサ２４は、高電位側電気経路２２Ｈのうち第１遮断スイッチ２３ａよりもスイッチングデバイス部１９側と、低電位側電気経路２２Ｌのうち第２遮断スイッチ２３ｂよりもスイッチングデバイス部１９側とを電気的に接続している。

制御システムは、車載電気機器２５を備えている。電気機器２５は、例えば、電動コンプレッサ及びＤＣＤＣコンバータのうち少なくとも一方を含む。電動コンプレッサは、車室内空調装置を構成し、車載冷凍サイクルの冷媒を循環させるべく、高圧電源３０から給電されて駆動される。ＤＣＤＣコンバータは、高圧電源３０の出力電圧を降圧して車載低圧負荷に供給する。低圧負荷は、図３に示す低圧電源３１を含む。本実施形態において、低圧電源３１は、その出力電圧（定格電圧）が高圧電源３０の出力電圧（定格電圧）よりも低い電圧（例えば１２Ｖ）の２次電池であり、例えば鉛蓄電池である。

インバータ１８は、放電抵抗体２６及び放電スイッチ２７を備えている。放電スイッチ２７は、放電抵抗体２６に直列接続されている。放電スイッチ２７及び放電抵抗体２６の直列接続体は、高電位側電気経路２２Ｈのうち第１遮断スイッチ２３ａよりもスイッチングデバイス部１９側と、低電位側電気経路２２Ｌのうち第２遮断スイッチ２３ｂよりもスイッチングデバイス部１９側とを電気的に接続している。本実施形態において、放電スイッチ２７は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、インバータ１８が備える制御回路５０に備えられている。

図３に示すように、制御システムは、始動スイッチ２８を備えている。始動スイッチ２８は、例えばイグニッションスイッチ又はプッシュ式のスタートスイッチであり、車両１０のユーザにより操作される。

図１及び図２に示すように、制御システムは、相電流センサ４０、角度センサ４１及び温度センサ４２を備えている。相電流センサ４０は、導電部材ＣＭに設けられ、回転電機１１に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流に応じた電流信号を出力する。角度センサ４１は、回転電機１１の電気角に応じた角度信号を出力する。角度センサ４１は、例えば、レゾルバ、エンコーダ又は磁気抵抗効果素子を有するＭＲセンサであり、本実施形態ではレゾルバである。温度センサ４２は、回転電機１１の構成部品等、制御システムの構成部品の温度に応じた温度信号を出力する。

図３を用いて、制御回路５０の構成について説明する。制御回路５０は、入力回路６１、中間電源回路６２及び第１～第５低圧電源回路６３～６７を備えている。入力回路６１には、ヒューズ３２及び電源スイッチ３３を介して低圧電源３１の正極端子が接続されている。低圧電源３１の負極端子には、接地部位としてのグランドが接続されている。

上位ＥＣＵ１１０は、始動スイッチ２８がオン状態に切り替えられたと判定した場合、電源スイッチ３３をオン状態に切り替える。これにより、低圧電源３１から制御回路５０への給電が開始される。一方、上位ＥＣＵ１１０は、始動スイッチ２８がオフ状態に切り替えられたと判定した場合、電源スイッチ３３をオフ状態に切り替える。具体的には、上位ＥＣＵ１１０は、始動スイッチ２８がオフ状態に切り替えられたと判定した場合、所定の終了シーケンス処理の後、電源スイッチ３３をオフ状態に切り替える。これにより、低圧電源３１から制御回路５０への給電が停止される。

中間電源回路６２は、入力回路６１の出力電圧ＶＢを降圧することにより、中間電圧Ｖｍ（例えば６Ｖ）を生成する。第１低圧電源回路６３は、中間電源回路６２の出力電圧Ｖｍを降圧することにより、第１電圧Ｖ１ｒ（例えば５Ｖ）を生成する。第２低圧電源回路６４は、第１低圧電源回路６３から出力された第１電圧Ｖ１ｒを降圧することにより、第２電圧Ｖ２ｒ（例えば３．３Ｖ）を生成する。第３低圧電源回路６５は、第１低圧電源回路６３から出力された第１電圧Ｖ１ｒを降圧することにより、第３電圧Ｖ３ｒを生成する。本実施形態において、第３電圧Ｖ３ｒは、第２電圧Ｖ２ｒよりも低い電圧（例えば１．２Ｖ）とされている。

第４低圧電源回路６６は、入力回路６１の出力電圧ＶＢを降圧することにより、第４電圧Ｖ４ｒ（例えば５Ｖ）を生成する。本実施形態において、第４電圧Ｖ４ｒは、第１電圧Ｖ１ｒと同じ値である。第５低圧電源回路６７は、入力回路６１の出力電圧ＶＢを昇圧することにより、第５電圧Ｖ５ｒ（例えば３０Ｖ）を生成する。入力回路６１及び各電源回路６２～６７は、制御回路５０の低圧領域に設けられている。

相電流センサ４０には、第１低圧電源回路６３の第１電圧Ｖ１ｒが供給される。これにより、相電流センサ４０は、相電流に応じた電流信号を出力できるようになっている。電流信号は、制御回路５０が備える電流インターフェース部７０を介してマイコン６０に入力される。マイコン６０は、入力された電流信号に基づいて、相電流を算出する。

制御回路５０は、励磁回路７１、ＦＢインターフェース部７２及びレゾルバデジタルコンバータ７３を備えている。励磁回路７１は、第５低圧電源回路６７の第５電圧Ｖ５ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。励磁回路７１は、角度センサ４１を構成するレゾルバステータに正弦波状の励磁信号を供給する。レゾルバステータから出力された角度信号は、ＦＢインターフェース部７２を介してレゾルバデジタルコンバータ７３に入力される。ＦＢインターフェース部７２及びレゾルバデジタルコンバータ７３は、第１低圧電源回路６３の第１電圧Ｖ１ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。レゾルバデジタルコンバータ７３は、ＦＢインターフェース部７２からの角度信号に基づいて、回転電機１１の電気角を算出する。算出された電気角は、マイコン６０に入力される。マイコン６０は、入力された電気角に基づいて、回転電機１１の電気角速度ωｅを算出する。

制御回路５０は、温度インターフェース部７４を備えている。温度センサ４２から出力された温度信号は、温度インターフェース部７４を介してマイコン６０に入力される。温度インターフェース部７４は、第１低圧電源回路６３の第１電圧Ｖ１ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。マイコン６０は、入力された温度信号に基づいて、温度センサ４２の検出対象の温度を算出する。

制御回路５０は、第１，第２ＣＡＮトランシーバ７５，７６を備えている。第１，第２ＣＡＮトランシーバ７５，７６は、第１低圧電源回路６３の第１電圧Ｖ１ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。マイコン６０は、第１，第２ＣＡＮトランシーバ７５，７６及び第１，第２ＣＡＮバス４３，４４を介した情報のやり取りを行う。

なお、電流インターフェース部７０、励磁回路７１、ＦＢインターフェース部７２、レゾルバデジタルコンバータ７３、温度インターフェース部７４及び第１，第２ＣＡＮトランシーバ７５，７６は、制御回路５０の低圧領域に設けられている。

マイコン６０は、低圧領域に設けられ、ＣＰＵと、それ以外の周辺回路とを備えている。周辺回路には、例えば、外部と信号をやり取りするための入出力部と、ＡＤ変換部とが含まれている。マイコン６０には、第１低圧電源回路６３の第１電圧Ｖ１ｒ、第２低圧電源回路６４の第２電圧Ｖ２ｒ及び第３低圧電源回路６５の第３電圧Ｖ３ｒが供給される。

制御回路５０は、電圧センサ７７、過電圧検出部７８及び状態判定部７９を備えている。電圧センサ７７は、高電位側電気経路２２Ｈ及び低電位側電気経路２２Ｌに電気的に接続され、入力回路６１の出力電圧ＶＢ及び第５低圧電源回路６７の第５電圧Ｖ５ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。電圧センサ７７は、平滑コンデンサ２４の端子電圧に応じた電圧信号を出力する。電圧センサ７７から出力された電圧信号は、マイコン６０及び過電圧検出部７８に入力される。

過電圧検出部７８は、第１低圧電源回路６３の第１電圧Ｖ１ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。過電圧検出部７８は、入力された電圧信号に基づいて算出した平滑コンデンサ２４の端子電圧がその上限電圧を超えているか否かを判定する。過電圧検出部７８は、その端子電圧が上限電圧を超えていると判定した場合、マイコン６０及び状態判定部７９に対して過電圧信号を出力する。

状態判定部７９は、第１低圧電源回路６３の第１電圧Ｖ１ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。また、本実施形態において、状態判定部７９は、ロジック回路で構成されている。電圧センサ７７、過電圧検出部７８及び状態判定部７９は、制御回路５０の低圧領域に設けられている。

マイコン６０は、回転電機１１の制御量をその指令値に制御すべく、スイッチングデバイス部１９の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対するスイッチング指令を生成するスイッチング指令生成部として機能する。制御量は、例えばトルクである。マイコン６０は、各センサ４０～４２，７７の出力信号等に基づいて、スイッチング指令を生成する。なお、マイコン６０は、各相において、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとが交互にオンされるようなスイッチング指令を生成する。

また、マイコン６０は、第１，第２クラッチ１３，１４の制御指令と、第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂの制御指令とを上位ＥＣＵ１１０に出力する。ちなみに、マイコン６０は、上位ＥＣＵ１１０を介さず、第１，第２クラッチ１３，１４及び第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂに対して制御指令を直接出力できるようにされていてもよい。

制御回路５０は、絶縁電源８０、上アームドライバ８１及び下アームドライバ８２を備えている。本実施形態において、上アームドライバ８１は、各上アームスイッチＳＷＨに対応して個別に設けられ、下アームドライバ８２は、各下アームスイッチＳＷＬに対応して個別に設けられている。このため、ドライバ８１，８２は合わせて６つ設けられている。

絶縁電源８０は、入力回路６１から供給された電圧に基づいて、上アームドライバ８１に供給する上アーム駆動電圧ＶｄＨと、下アームドライバ８２に供給する下アーム駆動電圧ＶｄＬとを生成して出力する。絶縁電源８０及び各ドライバ８１，８２は、制御回路５０において、低圧領域と高圧領域との境界を跨いで低圧領域及び高圧領域に設けられている。具体的には、絶縁電源８０は、３相の上アームドライバ８１それぞれに対して個別に設けられた上アーム絶縁電源と、３相の下アームドライバ８２に共通の下アーム絶縁電源とを備えている。本実施形態では、各上アーム絶縁電源と下アーム絶縁電源とが共通の電源制御部により制御される。なお、下アーム絶縁電源は、３相の下アームドライバ８２それぞれに対して個別に設けられていてもよい。

続いて、図４を用いて、上，下アームドライバ８１，８２について説明する。

上アームドライバ８１は、スイッチ駆動部としての上アーム駆動部８１ａと、上アーム絶縁伝達部８１ｂとを備えている。上アーム駆動部８１ａは、高圧領域に設けられている。上アーム絶縁伝達部８１ｂは、低圧領域と高圧領域との境界を跨いで低圧領域及び高圧領域に設けられている。上アーム絶縁伝達部８１ｂは、低圧領域及び高圧領域の間を電気的に絶縁しつつ、マイコン６０から出力されたスイッチング指令を上アーム駆動部８１ａに伝達する。上アーム絶縁伝達部８１ｂは、例えば、フォトカプラ又は磁気カプラである。

上アームドライバ８１のうち、上アーム駆動部８１ａ、及び上アーム絶縁伝達部８１ｂの高圧領域側の構成等は、絶縁電源８０の上アーム駆動電圧ＶｄＨが供給されることにより動作可能に構成されている。上アームドライバ８１のうち、上アーム絶縁伝達部８１ｂの低圧領域側の構成等は、第１低圧電源回路６３の第１電圧Ｖ１ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。

上アーム駆動部８１ａは、入力されたスイッチング指令がオン指令である場合、上アームスイッチＳＷＨのゲートに充電電流を供給する。これにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、上アームスイッチＳＷＨがオンされる。一方、上アーム駆動部８１ａは、入力されたスイッチング指令がオフ指令である場合、上アームスイッチＳＷＨのゲートからエミッタ側へと放電電流を流す。これにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、上アームスイッチＳＷＨがオフされる。

上アーム駆動部８１ａは、上アームスイッチＳＷＨに異常が発生している旨の情報であるフェール信号Ｓｇｆａｉｌと、上アームスイッチＳＷＨの温度Ｔｓｗｄの情報とを、上アーム絶縁伝達部８１ｂを介してマイコン６０に伝達する。上アームスイッチＳＷＨの異常には、過熱異常、過電圧異常及び過電流異常の少なくとも１つが含まれる。

上アームドライバ８１は、上アームスイッチＳＷＨに対する最終的なスイッチング指令ＳＷＭоｎを、上アーム絶縁伝達部８１ｂを介してマイコン６０に伝達する。ここで、最終的なスイッチング指令は、マイコン６０から上アーム絶縁伝達部８１ｂを介して上アーム駆動部８１ａに伝達されたスイッチング指令と、状態判定部７９から上アーム絶縁伝達部８１ｂを介して上アーム駆動部８１ａに伝達されたシャットダウン指令ＣｍｄＳＤＮとの論理演算値である。マイコン６０からスイッチング指令としてオン指令が出力される場合、シャットダウン指令ＣｍｄＳＤＮが出力されているか否かにかかわらず、最終的なスイッチング指令ＳＷＭоｎがオン指令とされる。マイコン６０からスイッチング指令としてオフ指令が出力される場合、シャットダウン指令ＣｍｄＳＤＮが出力されているか否かにかかわらず、最終的なスイッチング指令ＳＷＭоｎがオフ指令とされる。

下アームドライバ８２は、スイッチ駆動部としての下アーム駆動部８２ａと、下アーム絶縁伝達部８２ｂとを備えている。本実施形態において、各ドライバ８１，８２の構成は基本的には同じである。このため、以下では、下アームドライバ８２の詳細な説明を適宜省略する。

下アームドライバ８２のうち、下アーム駆動部８２ａ、及び下アーム絶縁伝達部８２ｂの高圧領域側の構成等は、絶縁電源８０の下アーム駆動電圧ＶｄＬが供給されることにより動作可能に構成されている。下アームドライバ８２のうち、下アーム絶縁伝達部８２ｂの低圧領域側の構成等は、第１低圧電源回路６３の第１電圧Ｖ１ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。

下アーム駆動部８２ａは、入力されたスイッチング指令がオン指令である場合、下アームスイッチＳＷＬのゲートに充電電流を供給する。これにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、下アームスイッチＳＷＬがオンされる。一方、下アーム駆動部８２ａは、入力されたスイッチング指令がオフ指令である場合、下アームスイッチＳＷＬのゲートからエミッタ側へと放電電流を流す。これにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、下アームスイッチＳＷＬがオフされる。

下アーム駆動部８２ａは、下アームスイッチＳＷＬに異常が発生している旨の情報であるフェール信号Ｓｇｆａｉｌと、下アームスイッチＳＷＬの温度Ｔｓｗｄの情報とを、下アーム絶縁伝達部８２ｂを介してマイコン６０に伝達する。下アームスイッチＳＷＬの異常には、過熱異常、過電圧異常及び過電流異常の少なくとも１つが含まれる。

下アームドライバ８２は、下アームスイッチＳＷＬに対する最終的なスイッチング指令ＳＷＭоｎを、下アーム絶縁伝達部８２ｂを介してマイコン６０に伝達する。ここで、最終的なスイッチング指令は、マイコン６０から下アーム絶縁伝達部８２ｂを介して下アーム駆動部８２ａに伝達されたスイッチング指令と、状態判定部７９から下アーム絶縁伝達部８２ｂを介して下アーム駆動部８２ａに伝達されたシャットダウン指令ＣｍｄＳＤＮとの論理演算値である。

図３の説明に戻り、制御回路５０は、フェール検知部８３を備えている。フェール検知部８３は、低圧領域に設けられ、各ドライバ８１，８２からのフェール信号Ｓｇｆａｉｌが入力されるようになっている。フェール検知部８３は、各ドライバ８１，８２のいずれかからフェール信号Ｓｇｆａｉｌが入力された場合、異常信号をマイコン６０及び状態判定部７９に出力する。マイコン６０に入力された異常信号は、マイコン６０が備える記憶部としてのメモリ６０ａに記憶される。メモリ６０ａは、ＲＯＭ以外の非遷移的実体的記録媒体（例えば、ＲＯＭ以外の不揮発性メモリ）である。

制御回路５０は、低圧側ＡＳＣ指令部８４、監視部８５、ＯＲ回路８６及び電源停止部８７を備えている。低圧側ＡＳＣ指令部８４、監視部８５、ＯＲ回路８６及び電源停止部８７は、低圧領域に設けられている。監視部８５は、入力回路６１の出力電圧ＶＢが供給されることにより動作可能に構成され、電源停止部８７は、第４低圧電源回路６６の第４電圧Ｖ４ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。

低圧側ＡＳＣ指令部８４は、状態判定部７９から低圧側ＡＳＣ指令ＣｍｄＡＳＣが入力された場合、３相分の下アームドライバ８２に入力されるスイッチング指令を、マイコン６０から出力されるスイッチング指令にかかわらず強制的にオン指令にする。

図３及び図４を用いて、制御回路５０のうち高圧領域の構成について説明する。

制御回路５０は、異常用電源９０と、高圧側ＡＳＣ指令部９１とを備えている。異常用電源９０は、平滑コンデンサ２４の出力電圧ＶＨが供給されることにより異常用駆動電圧Ｖｅｐｓを生成する。異常用電源９０として、種々の電源を用いることができ、例えばスイッチング電源を用いることができる。異常用電源９０の入力側には、平滑コンデンサ２４の高電位側が接続されている。異常用電源９０の出力側から出力される異常用駆動電圧Ｖｅｐｓがその目標電圧に制御される。

制御回路５０は、通常用電源経路９２、通常用ダイオード９３、異常用電源経路９４及び異常用ダイオード９５を備えている。通常用電源経路９２は、絶縁電源８０の出力側と下アーム駆動部８２ａとを接続し、下アーム駆動電圧ＶｄＬを下アーム駆動部８２ａに供給する。通常用ダイオード９３は、アノードが絶縁電源８０の出力側に接続された状態で、通常用電源経路９２の中間位置に設けられている。

通常用電源経路９２のうち通常用ダイオード９３よりも下アーム駆動部８２ａ側と、異常用電源９０の出力側とは、異常用電源経路９４により接続されている。異常用ダイオード９５は、アノードが異常用電源９０の出力側に接続された状態で、異常用電源経路９４に設けられている。異常用電源経路９４は、異常用駆動電圧Ｖｅｐｓを下アーム駆動部８２ａに供給する。

高圧側ＡＳＣ指令部９１には、通常用電源経路９２を介して絶縁電源８０の下アーム駆動電圧ＶｄＬが供給されるようになっている。高圧側ＡＳＣ指令部９１は、高圧側ＡＳＣ指令ＳｇＡＳＣを下アーム駆動部８２ａに対して出力する。

続いて、図５を用いて、ＯＲ回路８６、電源停止部８７及びその周辺構成について説明する。ＯＲ回路８６は、第１～第４抵抗体８６ａ～８６ｄ及び第１，第２スイッチ８６ｅ，８６ｆを備えている。第１抵抗体８６ａの第１端には、マイコン６０と、第２抵抗体８６ｂの第１端とが接続されている。第２抵抗体８６ｂの第２端は、グランドに接続されている。第１抵抗体８６ａの第２端には、第３抵抗体８６ｃを介して監視部８５に接続されている。

第４抵抗体８６ｄの第１端には、第４低圧電源回路６６が接続され、第４抵抗体８６ｄの第２端には、第１スイッチ８６ｅを介してグランドが接続されている。第１スイッチ８６ｅのベースには監視部８５からの第１判定信号Ｓｇ１が供給される。第１抵抗体８６ａの第２端には、第２スイッチ８６ｆを介してグランドが接続されている。第２スイッチ８６ｆのベースには、第４抵抗体８６ｄと第１スイッチ８６ｅとの接続点が接続されている。

マイコン６０は、自己監視機能を有している。マイコン６０は、自身に異常が発生していないと判定した場合、第２判定信号Ｓｇ２の論理をＨにする。この場合、ＯＲ回路８６の出力信号である異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＨになる。一方、マイコン６０は、自身に異常が発生していると判定した場合、第２判定信号Ｓｇ２の論理をＬにする。この場合、異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＬになる。

監視部８５は、マイコン６０に異常が発生しているか否かを監視する機能を有し、例えば、ウォッチドックカウンタ（ＷＤＣ）又はファンクションウォッチドックカウンタ（Ｆ－ＷＤＣ）で構成されている。監視部８５は、マイコン６０に異常が発生していないと判定した場合、第１判定信号Ｓｇ１の論理をＬにする。この場合、第１，第２スイッチ８６ｅ，８６ｆがオフ状態に維持され、異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＨになる。一方、監視部８５は、マイコン６０に異常が発生していると判定した場合、第１判定信号Ｓｇ１の論理をＨにする。この場合、第１，第２スイッチ８６ｅ，８６ｆがオン状態に切り替えられ、異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＬにされる。

異常通知信号ＦＭＣＵは、電源停止部８７に入力される。電源停止部８７は、異常検知回路８７ａと、切替スイッチ８７ｂとを備えている。切替スイッチ８７ｂの第１端には、グランドが接続され、切替スイッチ８７ｂの第２端には、制御回路５０が備える第１，第２分圧抵抗体９６ａ，９６ｂの接続点が接続されている。第１，第２分圧抵抗体９６ａ，９６ｂの直列接続体の第１端には、入力回路６１が接続され、この直列接続体の第２端には、グランドが接続されている。第１，第２分圧抵抗体９６ａ，９６ｂの接続点には、絶縁電源８０のＵＶＬＯ端子が接続されている。絶縁電源８０の制御部は、この接続点に入力される電圧である判定電圧Ｖｊｉｎが低電圧閾値ＶＵＶＬＯを下回ったと判定した場合、絶縁電源８０を停止させる低電圧誤動作防止処理を実施する。一方、絶縁電源８０の制御部は、入力された判定電圧Ｖｊｉｎが、低電圧閾値ＶＵＶＬＯよりも高い解除閾値（＜ＶＢ）を超えたと判定した場合、低電圧誤動作防止処理を停止し、絶縁電源８０の動作を再開させる。

異常検知回路８７ａは、第４低圧電源回路６６の第４電圧Ｖ４ｒが供給されることにより動作可能に構成されている。異常検知回路８７ａは、異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＨであると判定した場合、切替スイッチ８７ｂをオフ状態にする。この場合、判定電圧Ｖｊｉｎが低電圧閾値ＶＵＶＬＯ以上とされる。一方、異常検知回路８７ａは、異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＬであると判定した場合、切替スイッチ８７ｂをオン状態にする。この場合、判定電圧Ｖｊｉｎが低電圧閾値ＶＵＶＬＯ未満となり、低電圧誤動作防止処理が実施される。この処理が実施されると、絶縁電源８０は停止され、上アーム駆動電圧ＶｄＨ及び下アーム駆動電圧ＶｄＬは０Ｖに向かって徐々に低下し始める。

本実施形態では、従来ではシャットダウン状態となるような制御回路５０内の異常が発生した場合であっても、３相短絡制御（ＡＳＣ：Active Short Circuit）が実施可能となっている。シャットダウン状態とは、３相分の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフ状態になることである。ここで、制御回路５０内の異常には、マイコン６０の異常と、中間電源回路６２及び第１～第３低圧電源回路６３～６５の少なくとも１つの異常と、マイコン６０から上，下アームドライバ８１，８２へとスイッチング指令を正常に伝達できなくなる異常と、絶縁電源８０から電圧を出力できなくなる異常とが含まれる。絶縁電源８０から電圧を出力できなくなる異常には、絶縁電源８０の異常と、低圧電源３１から絶縁電源８０に給電できなくなる異常とが含まれる。ここで、低圧電源３１から絶縁電源８０に給電できなくなる異常は、例えば、入力回路６１等、低圧電源３１から絶縁電源８０までの電気経路が断線することで発生する。また、下アームドライバ８２を例に説明すると、スイッチング指令を正常に伝達できなくなる異常には、マイコン６０から下アーム絶縁伝達部８２ｂまでの信号経路が断線する異常が含まれる。なお、上述した異常は、例えば車両の衝突により発生する。

図６を用いて、制御回路５０内に異常が発生した場合に実施される３相短絡制御について説明する。

ステップＳ１０では、電源停止部８７の異常検知回路８７ａは、入力される異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＬであるか否かを判定する。マイコン６０から出力される第２判定信号Ｓｇ２の論理がＬの場合、又は監視部８５から出力される第１判定信号Ｓｇ１の論理がＨの場合、異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＬとなる。中間電源回路６２やマイコン６０の電源となる第１～第３低圧電源回路６３～６５に異常が発生した場合にも、マイコン６０から出力される第２判定信号Ｓｇ２の論理がＬとなる。

異常検知回路８７ａは、異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＬであると判定した場合、切替スイッチ８７ｂをオン状態に切り替える。これにより、絶縁電源８０のＵＶＬＯ端子に入力される判定電圧Ｖｊｉｎがグランド電位である０Ｖに向かって低下する。

ステップＳ１１では、絶縁電源８０の制御部は、判定電圧Ｖｊｉｎが低電圧閾値ＶＵＶＬＯを下回るまで待機する。制御部は、判定電圧Ｖｊｉｎが低電圧閾値ＶＵＶＬＯを下回ったと判定した場合、ステップＳ１２において、低電圧誤動作防止処理を行い、絶縁電源８０を停止させる。これにより、絶縁電源８０から出力される上，下アーム駆動電圧ＶｄＨ，ＶｄＬは０Ｖに向かって低下し始める。

ステップＳ１３では、高圧側ＡＳＣ指令部９１は、絶縁電源８０から出力される下アーム駆動電圧ＶｄＬを検出し、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めた後、異常用電源９０に対して起動を指示する。これにより、ステップＳ１４において、異常用電源９０から異常用駆動電圧Ｖｅｐｓが出力され始める。

具体的には、高圧側ＡＳＣ指令部９１は、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めた後、上アームスイッチＳＷＨがオフ状態になるまでの十分な期間が経過してから異常用電源９０の起動を指示する。これは、上下アーム短絡の発生を防止するためである。

例えば、高圧側ＡＳＣ指令部９１は、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めた後、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが所定電圧Ｖｐを下回ったと判定した場合に異常用電源９０の起動を指示してもよい。ここで、所定電圧Ｖｐは、上アームスイッチＳＷＨがオフ状態になるまでの十分な期間が経過したことを判定できる値に設定され、例えば、上記閾値電圧Ｖｔｈと同じ値又は閾値電圧Ｖｔｈ未満の値に設定されていればよい。

また、例えば、高圧側ＡＳＣ指令部９１は、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めてから所定期間経過したタイミングで異常用電源９０の起動を指示してもよい。ここで、上記所定期間は、上アームスイッチＳＷＨがオフ状態になるまでの十分な期間が経過したことを判定できる値に設定されていればよい。

その後、ステップＳ１５において、高圧側ＡＳＣ指令部９１は、高圧側ＡＳＣ指令ＳｇＡＳＣを下アーム駆動部８２ａに対して出力する。これにより、ステップＳ１６において、下アーム駆動部８２ａは、３相分の下アームスイッチＳＷＬをオン状態にする。つまり、３相分の「オン側スイッチ」としての下アームスイッチＳＷＬがオン状態にされ、３相分の「オフ側スイッチ」としての上アームスイッチＳＷＨがオフ状態にされる３相短絡制御が実行される。

図７を用いて、図６の処理についてさらに説明する。図７（ａ）はマイコン６０の異常の有無の推移を示し、図７（ｂ）は監視部８５から出力される第１判定信号Ｓｇ１の推移を示し、図７（ｃ）は異常通知信号ＦＭＣＵの推移を示し、図７（ｄ）は絶縁電源８０の動作状態の推移を示す。図７（ｅ），（ｆ）は絶縁電源８０から出力される上，下アーム駆動電圧ＶｄＨ，ＶｄＬの推移を示し、図７（ｇ）は異常用電源９０の動作状態の推移を示し、図７（ｈ）は高圧側ＡＳＣ指令部９１から出力される高圧側ＡＳＣ指令ＳｇＡＳＣの推移を示し、図７（ｉ）は各相の下アームスイッチＳＷＬの駆動状態の推移を示す。

時刻ｔ１において、マイコン６０の異常が発生する。このため、時刻ｔ２において、監視部８５から出力される第１判定信号Ｓｇ１の論理がＨに反転し、時刻ｔ３において、異常通知信号ＦＭＣＵの論理がＬに反転する。その結果、切替スイッチ８７ｂがオン状態に切り替えられ、絶縁電源８０の低電圧誤動作防止処理が実施される。これにより、時刻ｔ４において、絶縁電源８０が停止され、上，下アーム駆動電圧ＶｄＨ，ＶｄＬが低下し始める。

下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めた後、時刻ｔ４から上アームスイッチＳＷＨがオフ状態になるまでの十分な期間が経過した時刻ｔ５において、高圧側ＡＳＣ指令部９１により異常用電源９０の起動が指示される。これにより、異常用電源９０から異常用駆動電圧Ｖｅｐｓが出力され始める。ここで、十分な期間が経過したか否かは、上述したように、例えば、検出された下アーム駆動電圧ＶｄＬが所定電圧Ｖｐを下回ったか否か、又は下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めてから所定期間経過したか否かで判定されればよい。その後、時刻ｔ６において、高圧側ＡＳＣ指令部９１から下アーム駆動部８２ａへと高圧側ＡＳＣ指令ＳｇＡＳＣが出力され、時刻ｔ７において、下アーム駆動部８２ａにより３相分の下アームスイッチＳＷＬがオン状態にされる。

なお、低圧電源３１に異常が発生したり、入力回路６１に異常が発生したり、低圧電源３１と制御回路５０とを電気的に接続する給電経路が断線したり、絶縁電源８０に異常が発生したりする場合にも、ステップＳ１１～Ｓ１６の処理により、３相短絡制御が実行される。つまり、この場合、低電圧誤動作防止処理により絶縁電源８０が停止され、上，下アーム駆動電圧ＶｄＨ，ＶｄＬが０Ｖに向かって低下し、３相短絡制御が実行される。

また、過電圧異常が発生した場合にも、３相短絡制御が実行される。詳しくは、状態判定部７９は、過電圧検出部７８から過電圧信号が入力されたか否かを判定する。状態判定部７９は、過電圧信号が入力されたと判定した場合、低圧側ＡＳＣ指令部８４に対して低圧側ＡＳＣ指令ＣｍｄＡＳＣを出力する。

低圧側ＡＳＣ指令部８４は、低圧側ＡＳＣ指令ＣｍｄＡＳＣが入力された場合、３相分の上アームドライバ８１に入力されるスイッチング指令を、マイコン６０から出力されるスイッチング指令にかかわらず強制的にオフ指令にするシャットダウン指令ＣｍｄＳＤＮを出力する。また、低圧側ＡＳＣ指令部８４は、３相分の下アームドライバ８２に入力されるスイッチング指令を、マイコン６０から出力されるスイッチング指令にかかわらず強制的にオン指令にする。これにより、３相短絡制御が実行される。

また、以下に説明する場合にも、マイコン６０により３相短絡制御が実行される。詳しくは、マイコン６０は、フェール検知部８３からの異常信号ＳｇＦに基づいて、各上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する。マイコン６０は、異常が発生していると判定した場合、各上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうち、いずれの相及びいずれのアームのスイッチに異常が発生したかを特定し、また、その異常がオープン異常又はショート異常のいずれであるかを特定する。

マイコン６０は、上，下アームのうち、一方のアームの少なくとも１つのスイッチにショート異常が発生したと判定した場合、上，下アームのうち、ショート異常が発生したアームの３相分のスイッチに対するスイッチング指令としてオン指令を出力し、他のアームの３相分のスイッチに対するスイッチング指令としてオフ指令を出力する。これにより、３相短絡制御が実行される。一方、マイコン６０は、上，下アームのうち、一方のアームの少なくとも１つのスイッチにオープン異常が発生したと判定した場合、上，下アームのうち、オープン異常が発生したアームとは別のアームの３相分のスイッチに対してオン指令を出力し、他のアームの３相分のスイッチに対してオフ指令を出力する。これにより、３相短絡制御が実行される。

ちなみに、本実施形態において、マイコン６０及び監視部８５が「異常時制御部」に相当する。

先の図３の説明に戻り、制御回路５０は、放電処理部１００を備えている。放電処理部１００は、制御回路５０の高圧領域に設けられ、放電スイッチ２７の駆動による平滑コンデンサ２４の放電制御を実行するための構成である。放電処理部１００は、マイコン６０からの放電指令ＣｍｄＡＤが入力されたと判定した場合、放電スイッチ２７を駆動して平滑コンデンサ２４の放電制御を行う。

続いて、図８を用いて、３相短絡制御を正常に実行できるか否かを判定するチェック処理について説明する。本実施形態において、チェック処理は、マイコン６０により実行される。

ステップＳ２０では、制御システムの停止指示がなされたか否かを判定する。本実施形態では、始動スイッチ２８がオフ状態にされたと上位ＥＣＵ１１０が判定した場合、その判定結果がマイコン６０に入力されたことをもって停止指示がなされたと判定する。

ステップＳ２０において停止指示がなされたと判定した場合には、所定の終了シーケンスの一部として、ステップＳ２１～Ｓ３０においてチェックを行う。詳しくは、ステップＳ２１では、第１クラッチ１３により回転軸１１ａと出力軸１２ａとの間を動力遮断状態にする指令を上位ＥＣＵ１１０に対して出力する。また、第２クラッチ１４により回転軸１１ａと第１回転軸１５ａとの間を動力遮断状態にする指令を上位ＥＣＵ１１０に対して出力する。これにより、回転軸１１ａから出力軸１２ａへの動力伝達と、回転軸１１ａから第１回転軸１５ａへの動力伝達とが防止される。

続くステップＳ２２では、回転軸１１ａが回転して、かつ、巻線１１ｂの線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になっている状態で、３相分の上アームドライバ８１に対して上アームスイッチＳＷＨのオフ指令を出力し、３相分の下アームドライバ８２に対して下アームスイッチＳＷＬのオン指令を出力する。

回転軸１１ａが回転して、かつ、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になっているとの条件は、後述するステップＳ２３において、３相短絡制御を正常に実行できるか否かの判定精度を高めるためのものである。

つまり、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になるように回転軸１１ａが回転している場合において、シャットダウン制御が行われるときは巻線１１ｂ及び平滑コンデンサ２４を含む閉回路に電流が流れないのに対し、３相短絡制御が行われるときは巻線１１ｂ及び下アームスイッチＳＷＬを含む閉回路に循環電流が流れる。一方、回転軸１１ａが回転していない場合は、シャットダウン制御が行われるとき及び３相短絡制御が行われるときそれぞれにおいて電流が流れない。つまり、回転軸１１ａが回転していない場合は、シャットダウン制御が行われるときの電流流通状態と、３相短絡制御が行われるときの電流流通状態とが同じになるため、これら電流流通状態に基づいて下アームスイッチＳＷＬがオン状態になっているか否かを判別することができない。そこで、電流流通状態に基づく判定精度を高めるために、回転軸１１ａが回転して、かつ、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になっているとの条件が設定される。

ここで、ステップＳ２２を開始する場合において、巻線１１ｂの線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃを上回っているとき、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になるまで回転軸１１ａの回転速度Ｎｒを低下させるように上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング制御を行えばよい。そして、このスイッチング制御の後、３相分の上アームドライバ８１に対してオフ指令を出力し、３相分の下アームドライバ８２に対してオン指令を出力すればよい。

また、ステップＳ２２を開始する場合において、回転軸１１ａが回転していないとき、線間電圧Ｖｄｅｍｆを平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下にするとの条件を満たしつつ、回転軸１１ａの回転速度Ｎｒを上昇させるように上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング制御を行えばよい。そして、このスイッチング制御の後、３相分の上アームドライバ８１に対してオフ指令を出力し、３相分の下アームドライバ８２に対してオン指令を出力すればよい。

以上説明した回転軸１１ａの回転速度Ｎｒの制御により、３相短絡制御のチェック処理に要する時間を短縮できる。この際、第１クラッチ１３により回転軸１１ａと出力軸１２ａとの間が動力遮断状態とされているため、回転軸１１ａに作用する負荷を低減できる。その結果、線間電圧Ｖｄｅｍｆを平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下にしつつ回転軸１１ａを回転させている状態を迅速に実現でき、３相短絡制御のチェック処理に要する時間の短縮効果をさらに高めることができる。

なお、ステップＳ２２を開始する場合において、巻線１１ｂの線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下にされつつ回転軸１１ａが回転しているとき、スイッチング制御を行うことなく、３相分の上アームドライバ８１に対してオフ指令を出力し、３相分の下アームドライバ８２に対してオン指令を出力すればよい。

また、ステップＳ２２で用いられる線間電圧Ｖｄｅｍｆは、例えば、電気角速度ωｅを入力として、「Ｖｄｅｍｆ＝Ｋ×ωｅ」に基づいて推定されればよい。Ｋは、定数であり、ロータの磁極の磁束量φから定まる値である。また、ステップＳ２２で用いられる平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃは、例えば、電圧センサ７７の電圧信号に基づいて算出された値、又は高圧電源３０の端子電圧の正常値が取り得る範囲の最小値であって予め定められた固定値であればよい。

また、線間電圧Ｖｄｅｍｆを検出するセンサが制御システムに備えられる場合、検出された線間電圧がステップＳ２２で用いられればよい。

また、ステップＳ２２を開始する場合において、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃを上回っているとき、回転軸１１ａの回転速度を低下させるようにスイッチング制御を行うことなく、スイッチング制御を停止した状態で、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になるまで待機してもよい。

続くステップＳ２３では、相電流センサ４０から電流インターフェース部７０を介して入力された電流信号に基づいて相電流を算出する。そして、算出した相電流に基づいて相電流が流れていると判定した場合、上アームスイッチＳＷＨがオン状態になってかつ下アームスイッチＳＷＬがオフ状態になり、３相短絡制御を正常に実行できると判定する。ここでは、例えば、相電流の変動周期が回転速度に応じた変動周期になっていることをもって、３相短絡制御を正常に実行できると判定してもよい。一方、算出した相電流が０である、つまり相電流が流れていないと判定した場合、３相短絡制御を正常に実行できないと判定する。

巻線１１ｂの線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になっている場合において、３相短絡制御が実行されていなければ、巻線１１ｂ、導電部材ＣＭ及び下アームスイッチＳＷＬを含む閉回路に電流が流れない。一方、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になっている場合において、３相短絡制御が正常に実行されていると、巻線１１ｂ、導電部材ＣＭ及び下アームスイッチＳＷＬを含む閉回路に電流が流れる。この点に鑑み、ステップＳ２３の処理が設けられている。

続くステップＳ２４では、ステップＳ２３において３相短絡制御を正常に実行できると判定したか否かを判定する。３相短絡制御を正常に実行できると判定した場合には、ステップＳ２６に進む。一方、３相短絡制御を正常に実行できないと判定した場合には、ステップＳ２５に進み、正常に実行できない旨の情報をメモリ６０ａに記憶する。その後、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、回転軸１１ａが回転して、かつ、巻線１１ｂの線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になっている状態で、ＯＲ回路８６から出力される異常通知信号ＦＭＣＵの論理を意図的にＬにする処理を行う。具体的には、第２判定信号Ｓｇ２の論理をＬにする処理、又は第１判定信号Ｓｇ１の論理をＬにする指令を監視部８５に対して出力する処理を行う。なお、例えば、ステップＳ２４において正常に実行できないと判定された場合、マイコン６０が故障している可能性があるため、マイコン６０の指令によらず、監視部８５が自発的に第１判定信号Ｓｇ１の論理をＬにする処理を行ってもよい。

ここで、ステップＳ２６を開始する場合において、巻線１１ｂの線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃを上回っているとき、ステップＳ２２の処理と同様に、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になるまで回転軸１１ａの回転速度Ｎｒを低下させるように上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング制御を行えばよい。そして、このスイッチング制御の後、異常通知信号ＦＭＣＵの論理をＬにする処理を行えばよい。

また、ステップＳ２６を開始する場合において、回転軸１１ａが回転していないとき、ステップＳ２２の処理と同様に、線間電圧Ｖｄｅｍｆを平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下にするとの条件を満たしつつ、回転軸１１ａの回転速度Ｎｒを上昇させるように上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング制御を行えばよい。そして、このスイッチング制御の後、異常通知信号ＦＭＣＵの論理をＬにする処理を行えばよい。

以上説明した回転軸１１ａの回転速度の制御により、３相短絡制御のチェック処理に要する時間を短縮できる。

なお、ステップＳ２６で用いられる線間電圧Ｖｄｅｍｆ及び平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃは、例えば、ステップＳ２２で説明したものと同様のものを用いることができる。

続くステップＳ２７では、相電流センサ４０から電流インターフェース部７０を介して入力された電流信号に基づいて相電流を算出する。そして、算出した相電流に基づいて相電流が流れていると判定した場合、３相短絡制御を正常に実行できると判定する。一方、算出した相電流が０である、つまり相電流が流れていないと判定した場合、３相短絡制御を正常に実行できないと判定する。

続くステップＳ２８では、ステップＳ２７において３相短絡制御を正常に実行できると判定したか否かを判定する。３相短絡制御を正常に実行できると判定した場合には、ステップＳ３０に進む。一方、３相短絡制御を正常に実行できないと判定した場合には、ステップＳ２９に進み、正常に実行できない旨の情報をメモリ６０ａに記憶する。その後、ステップＳ３０に進む。

続くステップＳ３０では、第１クラッチ１３により回転軸１１ａと出力軸１２ａとの間を動力伝達状態にする指令を上位ＥＣＵ１１０に対して出力する。また、第２クラッチ１４により回転軸１１ａと第１回転軸１５ａとの間を動力伝達状態にする指令を上位ＥＣＵ１１０に対して出力する。これにより、回転軸１１ａと出力軸１２ａとの間の動力伝達と、回転軸１１ａと第１回転軸１５ａとの間の動力伝達とが可能とされる。

続くステップＳ３１では、第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂのオフ指令を上位ＥＣＵ１１０に対して出力する。これにより、第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂがオフ状態に切り替えられ、高圧電源３０と平滑コンデンサ２４との間が電気的に遮断される。

続くステップＳ３２では、平滑コンデンサ２４の放電処理を行う。具体的には、放電処理部１００に対して放電指令ＣｍｄＡＤを出力する。これにより、放電スイッチ２７は、継続して又は断続的にオン状態にされ、放電抵抗体２６に平滑コンデンサ２４の放電電流が流れる。その結果、平滑コンデンサ２４の端子電圧が０に向かって低下する。

ちなみに、本実施形態において、ステップＳ２１～Ｓ２４，Ｓ２６～Ｓ２８の処理が「チェック部」に相当する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

マイコン６０は、回転軸１１ａを回転させて、かつ、第２クラッチ１４により回転軸１１ａと第１回転軸１５ａとの間を動力遮断状態にした状態で、３相短絡制御のチェック処理を行う。このため、この処理の実行によって回転電機１１にトルクが発生した場合であっても、発生したトルクが車輪１７に伝わることを防止できる。これにより、３相短絡制御のチェック処理の実行が車両１０の挙動に及ぼす影響を抑制することができる。

マイコン６０は、回転軸１１ａが回転して、かつ、巻線１１ｂの線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になる状態を上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング制御により実現する。これにより、その後、３相分の上アームドライバ８１に対してオフ指令を出力し、３相分の下アームドライバ８２に対してオン指令を出力するまでの時間を短縮できる。また、その後、ＯＲ回路８６から出力される異常通知信号ＦＭＣＵの論理をＬにするまでの時間を短縮できる。これにより、３相短絡制御のチェック処理に要する時間を短縮でき、ひいては終了シーケンスに要する時間を短縮できる。

マイコン６０は、巻線１１ｂの線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になっている状態で３相短絡制御のチェック処理を行う。これにより、電力回生の発生を防止でき、平滑コンデンサ２４、スイッチングデバイス部１９及び電気機器２５を保護することができる。

マイコン６０は、回転軸１１ａが回転して、かつ、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃ以下になっている状態において、相電流センサ４０の検出値に基づいて相電流が流れていると判定した場合、３相短絡制御を正常に実行できると判定する。このように、相電流センサ４０の検出値を用いることにより、正常に実行できることを的確に判定できる。

マイコン６０は、ステップＳ３１において第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂをオフ状態に切り替えるに先立ち、３相短絡制御のチェック処理を行う。これにより、ステップＳ２２，Ｓ２６において回転軸１１ａの回転速度を上昇させる必要がある場合、高圧電源３０を電力供給源として回転速度Ｎｒを的確に上昇させることができる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・図８のステップＳ２１において、第１クラッチ１３により回転軸１１ａと出力軸１２ａとの間を動力遮断状態にする指令を上位ＥＣＵ１１０に対して出力しなくてもよい。

・図８のステップＳ２２，Ｓ２６において、線間電圧Ｖｄｅｍｆが平滑コンデンサ２４の端子電圧Ｖｄｃよりも高くなっていてもよい。この場合、ステップＳ２３，Ｓ２７の処理を、例えば以下に説明する処理とすればよい。

マイコン６０は、上アームスイッチＳＷＨに対する最終的なスイッチング指令ＳＷＭоｎがオフ指令であると判定して、かつ、下アームスイッチＳＷＬに対する最終的なスイッチング指令ＳＷＭоｎがオン指令であると判定した場合、３相短絡制御を正常に実行できると判定する。

・図８に示す処理において、ステップＳ２１の処理の後、ステップＳ２６～Ｓ２９の処理群が実行された後にステップＳ２２～Ｓ２５の処理群が実行されてもよい。また、ステップＳ２２～Ｓ２５の処理群、及びステップＳ２６～Ｓ２９の処理群のうち、いずれかの処理群のみが実行されてもよい。

・制御システムの起動指示がなされた直後に３相短絡制御のチェック処理が実行されてもよい。ここでは、マイコン６０は、例えば、始動スイッチ２８がオン状態にされたと上位ＥＣＵ１１０が判定した場合、その判定結果がマイコン６０に入力されたことをもって起動指示がなされたと判定すればよい。また、制御システムの起動指示後、制御システムの停止が指示される前までの期間において、３相短絡制御のチェック処理が実行されてもよい。

・移動体としては、車両に限らず、例えば、図９に示すように、飛行動力源となる回転電機１１を備える航空機２００であってもよい。なお、図９において、先の図１等に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

航空機２００は、回転電機１１、インバータ１８、高圧電源３０、クラッチ２１０、駆動軸２１０ａ及びプロペラ２２０を備えている。なお、図９では、第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂ及び上位ＥＣＵ１１０等の図示を省略している。

回転電機１１の回転軸１１ａには、クラッチ２１０を介して駆動軸２１０ａが接続され、駆動軸２１０ａにはプロペラ２２０が接続されている。クラッチ２１０が制御されることにより、駆動軸２１０ａと回転軸１１ａとの間が動力伝達状態又は動力遮断状態のいずれかに切り替えられる。動力伝達状態とされることにより、駆動軸２１０ａは、航空機２００を飛行させるために回転させられる。制御回路５０を構成するマイコン６０は、クラッチ２１０の制御を上位ＥＣＵ１１０に指示可能とされている。

以上説明した航空機２００に対しても、先の図８と同様の処理を適用することができる。

また、移動体としては、航空機に限らず、例えば船舶であってもよい。この場合、先の図９を参照すると、回転電機１１は船舶の航行動力源となり、駆動軸２１０ａは、スクリューに接続されるとともに、船舶を航行させるために回転させられる。

・車両としては、１モータ２クラッチの制御システムを備えるものに限らない。

・電流センサとしては、例えば、高電位側電気経路２２Ｈと上アームスイッチＳＷＨの高電位側端子との間に設けられるシャント抵抗を備えるセンサ、又は低電位側電気経路２２Ｌと下アームスイッチＳＷＬの低電位側端子との間に設けられるシャント抵抗を備えるセンサであってもよい。

また、電流センサとしては、オン状態にされている上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの電圧降下量に基づいて電流を検出するセンサであってもよい。

・駆動軸とロータの回転軸との間を動力伝達状態又は動力遮断状態のいずれかに切り替える構成であれば、クラッチ以外の構成であってもよい。

・放電スイッチ２７及び放電処理部１００が制御回路５０に備えられていなくてもよい。

・第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂのうちいずれかが設けられていなくてもよい。

・第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂがインバータ１８に備えられていてもよい。

・第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂは、リレーに限らず、例えば半導体スイッチング素子であってもよい。

・各ドライバ８１，８２として、低圧領域及び高圧領域の境界を跨がず、高圧領域のみに設けられるドライバが用いられてもよい。

・マイコン６０及び高圧側ＡＳＣ指令部９１が実行を指示する３相短絡制御として、３相分の上アームスイッチＳＷＨをオン状態にし、３相分の下アームスイッチＳＷＬをオフ状態にする制御が用いられてもよい。この場合、異常用電源９０は、３相分の上アーム駆動部８１ａそれぞれに対して個別に備えられればよい。

・先の図１に示す構成において、平滑コンデンサ２４と第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂとの間に昇圧コンバータが備えられていてもよい。

・スイッチングデバイス部を構成するスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばボディダイオードを内蔵するＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。

・スイッチングデバイス部を構成する各相各アームのスイッチとしては、互いに並列接続された２つ以上のスイッチであってもよい。この場合、互いに並列接続されたスイッチの組み合わせとしては、例えば、ＳｉＣのスイッチング素子及びＳｉのスイッチング素子の組み合わせ、又はＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴの組み合わせであってもよい。

・回転電機の制御量としては、トルクに限らず、例えば、回転電機のロータの回転速度であってもよい。

・回転電機としては、１つの巻線群を備えるものに限らず、複数の巻線群を備えるものであってもよい。例えば、２つの巻線群を有する場合、回転電機は６相のものとなる。また、回転電機としては、例えば９相のものであってもよい。

・回転電機としては、永久磁石同期機に限らず、例えば巻線界磁型同期機であってもよい。また、回転電機としては、同期機に限らず、例えば誘導機であってもよい。

・回転電機としては、移動体の走行動力源として用いられるものに限らず、電動パワーステアリング装置や空調用電動コンプレッサを構成する電動機等、他の用途に用いられるものであってもよい。

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１１…回転電機、１８…インバータ、２４…平滑コンデンサ、３０…高圧電源、４０…相電流センサ、５０…制御回路、６０…マイコン。

Claims (5)

1. 回転電機（１１）と、
   前記回転電機の巻線（１１ｂ）に電気的に接続された上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を有する電力変換器（１８）と、
   上下アームのスイッチの直列接続体に並列接続される蓄電部（２４）と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路（５０）において、
   前記システムは、移動体（１０，２００）に備えられ、
   前記システムは、前記移動体を移動させるために回転させられる駆動軸（１５ａ，２１０ａ）と、前記回転電機を構成するロータの回転軸（１１ａ）との間を動力伝達状態又は動力遮断状態のいずれかに切り替える切替部（１４，２１０）を備え、
   前記システムに異常が発生しているか否かを判定し、前記異常が発生したと判定した場合、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける前記スイッチであるオン側スイッチをオン状態にし、他方のアームにおける前記スイッチであるオフ側スイッチをオフ状態にする短絡制御の実行を指示する異常時制御部（６０，８５）と、
   前記異常時制御部による前記短絡制御の実行指示により、前記オン側スイッチがオン状態になってかつ前記オフ側スイッチがオフ状態になっているか否かを判定するチェック処理を実行するチェック部と、を備え、
   前記チェック部は、前記切替部によって前記駆動軸と前記回転軸との間を動力遮断状態にして、かつ、前記回転軸が回転している状態において、前記チェック処理を実行する電力変換器の制御回路。
2. 前記チェック部は、前記スイッチのスイッチング制御により前記回転軸を回転させた後、前記回転軸が回転し続けている期間において、前記駆動軸と前記回転軸との間を動力遮断状態にして前記チェック処理を実行する請求項１に記載の電力変換器の制御回路。
3. 前記チェック部は、前記巻線の線間電圧が前記蓄電部の電圧以下になっている状態で前記チェック処理を実行する請求項２に記載の電力変換器の制御回路。
4. 前記システムは、前記オン側スイッチに流れる電流を検出する電流センサ（４０）を備え、
   前記チェック部は、前記巻線の線間電圧が前記蓄電部の電圧以下になっている状態において前記電流センサにより電流が検出された場合、前記オン側スイッチがオン状態になってかつ前記オフ側スイッチがオフ状態になっていると判定する請求項３に記載の電力変換器の制御回路。
5. 前記システムは、
   電源（３０）と、
   前記電源と前記電力変換器とを接続する電気経路（２２Ｈ，２２Ｌ）に設けられた遮断スイッチ（２３ａ，２３ｂ）と、を備え、
   前記蓄電部は、前記電気経路のうち前記遮断スイッチに対して前記電力変換器側に接続され、
   前記チェック部は、前記遮断スイッチがオン状態にされている場合に前記チェック処理を実行する請求項２～４のいずれか１項に記載の電力変換器の制御回路。

Images