WO2021161796A1 - 電力変換器の制御回路 - Google Patents

電力変換器の制御回路 Download PDF

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WO2021161796A1
WO2021161796A1 PCT/JP2021/003040 JP2021003040W WO2021161796A1 WO 2021161796 A1 WO2021161796 A1 WO 2021161796A1 JP 2021003040 W JP2021003040 W JP 2021003040W WO 2021161796 A1 WO2021161796 A1 WO 2021161796A1
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control
power supply
circuit
abnormality
power
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PCT/JP2021/003040
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English (en)
French (fr)
Inventor
幸一 西端
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Definitions

  • the present disclosure relates to a system comprising a first power source, a multi-phase rotating electric machine, and a power converter electrically connected to the windings of each phase of the rotating electric machine and the first power source and having a switch for an upper and lower arm. Regarding the control circuit of the applied power converter.
  • a known control circuit of this type performs shutdown control that forcibly switches the upper and lower arm switches to the off state when it is determined that an abnormality has occurred in the system.
  • shutdown control if a counter electromotive voltage is generated in the winding due to the rotation of the rotor that constitutes the rotating electric machine, the line voltage of the winding may be higher than the voltage of the first power supply. be.
  • the situation where the line voltage becomes high can occur, for example, when the amount of field magnetic flux of the rotor is large or the rotation speed of the rotor is high.
  • the winding is wound in a closed circuit including the diode, winding and the first power supply connected in antiparallel to the switch even if shutdown control is performed.
  • the so-called regeneration in which the induced current generated in the wire flows will be carried out.
  • the DC voltage on the first power supply side of the power converter rises significantly, and there is a concern that at least one of the devices other than the first power supply, the power converter, and the power converter connected to the first power supply may fail. ..
  • the on-side switch in one of the upper and lower arms is turned on, and the off-side switch in the other arm is turned off.
  • a control circuit that performs short-circuit control is known. Specifically, this control circuit can operate by being supplied with power from the power supply unit, and has an output stage drive control unit. The output stage drive control unit performs the above-mentioned short-circuit control.
  • the control circuit includes a drive power source capable of supplying the power of the first power source independent of the power supply unit to the output stage drive control unit in case an abnormality occurs in the power supply unit. Power is supplied from this drive power supply to the gate of the on-side switch.
  • the power of the drive power supply is supplied only to the gate of the on-side switch among the on-side switch and the off-side switch. Therefore, in the short-circuit control, the on-side switch is driven and controlled to the on-side, but the off-side switch is eventually turned off in the state where the gate voltage is not controlled.
  • the main purpose of the present disclosure is to provide a control circuit of a power converter that can quickly perform short-circuit control when an abnormality occurs in the system.
  • This disclosure describes the first power source and With a multi-phase rotary electric machine, In a power converter control circuit applied to a system comprising a winding of each phase of the rotating electric machine and a power converter electrically connected to the first power source and having switches for upper and lower arms.
  • the system includes a second power source and a third power source that serve as power supply sources for the control circuit.
  • An abnormality determination unit that determines whether or not an abnormality has occurred in the system, When it is determined by the abnormality determination unit that an abnormality has occurred, the switch in one of the upper and lower arms is the switch using the power generated by at least one of the second power supply and the third power supply. It is provided with an abnormal time control unit that performs short-circuit control that drives and controls the on-side switch to the on-state and drives and controls the off-side switch, which is the switch on the other arm, to the off-side.
  • the system is provided with a second power source and a third power source that serve as a power supply source for the control circuit. Therefore, even if either one of the second power supply and the third power supply cannot be used as the power supply source of the control circuit, the other power supply can be used as the power supply source. As a result, short circuit control can be performed. Further, since the other power source can be used as the power supply source, for example, the normal control for controlling the control amount of the rotary electric machine to the command value can be continued without performing the short circuit control.
  • the on-side switch when it is determined that an abnormality has occurred in the system, in the short-circuit control, the on-side switch is driven to the on state by using the power generated by at least one of the second power supply and the third power supply. Then, the off-side switch is driven and controlled to the off state. For this reason, short-circuit control can be performed more quickly when an abnormality occurs in the system, as compared with a configuration in which the on-side switch is switched to the on-side after waiting for the off-side switch to turn off. ..
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of the control system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a control circuit and its peripheral configuration.
  • FIG. 3 is a diagram showing the upper and lower arm drivers and their peripheral configurations.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of three-phase short-circuit control and shutdown control.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the three-phase short-circuit control and the shutdown control according to the second embodiment.
  • control circuit according to the present disclosure is embodied
  • the control circuit according to this embodiment is applied to a three-phase inverter as a power converter.
  • the control system including the inverter is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the control system includes a rotary electric machine 10 and an inverter 15.
  • the rotary electric machine 10 is an in-vehicle main engine, and its rotor is capable of transmitting power to drive wheels (not shown).
  • a synchronous machine is used as the rotary electric machine 10, and more specifically, a permanent magnet synchronous machine is used.
  • the inverter 15 includes a switching device unit 20.
  • the switching device unit 20 includes a series connection body of the upper arm switch SWH and the lower arm switch SWL for three phases. In each phase, the first end of the winding 11 of the rotary electric machine 10 is connected to the connection points of the upper and lower arm switches SWH and SWL. The second end of each phase winding 11 is connected at a neutral point.
  • the phase windings 11 are arranged so as to be offset by 120 ° from each other in terms of electrical angle.
  • a voltage-controlled semiconductor switching element is used as each switch SWH and SWL, and more specifically, an IGBT is used.
  • the upper and lower arm diodes DH and DL which are freewheel diodes, are connected in antiparallel to the upper and lower arm switches SWH and SWL.
  • the positive electrode terminal of the high-voltage power supply 30 as the "first power supply” is connected to the collector, which is the high-potential side terminal of each upper arm switch SWH, via the high-potential side electric path 22H.
  • the negative electrode terminal of the high-voltage power supply 30 is connected to the emitter, which is the low-potential side terminal of each lower arm switch SWL, via the low-potential side electric path 22L.
  • the high-voltage power supply 30 is a secondary battery, and its output voltage (rated voltage) is, for example, 100 V or more. In this embodiment, the high voltage power supply 30 corresponds to the "first power supply".
  • the high potential side electric path 22H is provided with a first cutoff switch 23a, and the low potential side electric path 22L is provided with a second cutoff switch 23b.
  • the switches 23a and 23b are, for example, relays or semiconductor switching elements.
  • the switches 23a and 23b may be driven by the control circuit 50 included in the inverter 15, or may be driven by a higher-level ECU (not shown).
  • the upper ECU is a control device higher than the control circuit 50.
  • the inverter 15 includes a smoothing capacitor 24.
  • the smoothing capacitor 24 electrically connects the switching device section 20 side of the high potential side electric path 22H with respect to the first cutoff switch 23a and the switching device section 20 side of the low potential side electric path 22L with respect to the second cutoff switch 23b. Is connected.
  • the control system is equipped with an in-vehicle electric device 25.
  • the electrical device 25 includes, for example, at least one of an electric compressor and a DCDC converter.
  • the electric compressor constitutes an air conditioner in the vehicle interior and is driven by being supplied with power from a high-voltage power source 30 in order to circulate the refrigerant in the in-vehicle refrigeration cycle.
  • the DCDC converter steps down the output voltage of the high-voltage power supply 30 and supplies it to the vehicle-mounted low-voltage load.
  • the low voltage load includes a low voltage power supply 31 as a "second power supply" shown in FIG.
  • the low voltage power supply 31 is a secondary battery whose output voltage (rated voltage) is lower than the output voltage (rated voltage) of the high voltage power supply 30 (for example, 12V), and is, for example, a lead storage battery.
  • the control system includes a phase current sensor 40 and an angle sensor 41.
  • the phase current sensor 40 outputs a current signal corresponding to at least two phases of the currents flowing through the rotary electric machine 10.
  • the angle sensor 41 outputs an angle signal corresponding to the electric angle of the rotary electric machine 10.
  • the angle sensor 41 is, for example, an MR sensor having a resolver, an encoder, or a magnetoresistive sensor, and is a resolver in this embodiment.
  • the inverter 15 includes a discharge resistor 26 and a discharge switch 27.
  • the discharge resistor 26 and the discharge switch 27 are connected in series.
  • the switching device section 20 side of the high potential side electric path 22H is closer to the switching device section 20 than the first cutoff switch 23a
  • the switching device section 20 side of the low potential side electric path 22L is closer to the switching device section 20 than the second cutoff switch 23b. It is electrically connected.
  • the drain, which is the high potential side terminal of the discharge switch 27, is connected to one end of the discharge resistor 26, and the source, which is the low potential side terminal of the discharge switch 27, is connected to the low potential side electric path 22L. ..
  • the discharge switch 27 is driven by an instruction from the control circuit 50.
  • the control circuit 50 includes an input circuit 61.
  • the positive electrode terminal of the low voltage power supply 31 is connected to the input portion of the input circuit 61.
  • a ground as a grounding portion is connected to the negative electrode terminal of the low-voltage power supply 31.
  • the control circuit 50 includes a first diode 62a, a second diode 62b, and a backup power supply circuit 63 as a "third power supply".
  • the backup power supply circuit 63 generates a backup power supply voltage Vbps by supplying the output voltage of the smoothing capacitor 24 under the condition that the first and second cutoff switches 23a and 23b are turned on.
  • Various power supplies can be used as the backup power supply circuit 63, for example, a switching power supply can be used.
  • the high potential side of the smoothing capacitor 24 is connected to the input portion of the backup power supply circuit 63.
  • the output section of the input circuit 61 is connected to the anode of the first diode 62a.
  • the anode of the second diode 62b is connected to the output section of the backup power supply circuit 63.
  • the cathode of the second diode 62b is connected to the cathode of the first diode 62a.
  • the voltage on the cathode side of each of the diodes 62a and 62b may be referred to as the low voltage side power supply voltage VB.
  • the control circuit 50 includes an intermediate power supply circuit 64, a main power supply circuit 65 as a "first power generation unit", and a first power supply circuit 66.
  • the cathodes of the first and second diodes 62a and 62b are connected to the intermediate power supply circuit 64.
  • the intermediate power supply circuit 64 generates an intermediate voltage (for example, 6V) by stepping down the supplied low voltage side power supply voltage VB.
  • the main power supply circuit 65 generates a main power supply voltage Vm (for example, 5V) by stepping down the output voltage of the intermediate power supply circuit 64.
  • the first power supply circuit 66 generates the first voltage Va by stepping down the output voltage of the intermediate power supply circuit 64.
  • the first voltage Va is set to a value lower than the main power supply voltage Vm (for example, 1V).
  • Vm main power supply voltage
  • Various power supply circuits can be used as the intermediate power supply circuit 64, the main power supply circuit 65, and the first power supply circuit 66.
  • a switching power supply can be used as the intermediate power supply circuit 64 and the first power supply circuit 66, and a series power supply can be used as the main power supply circuit 65.
  • the control circuit 50 includes a sub power supply circuit 67 as a "second power generation unit” and a second power supply circuit 68.
  • the cathodes of the first and second diodes 62a and 62b are connected to the sub power supply circuit 67.
  • the sub power supply circuit 67 generates a sub power supply voltage (for example, 5 V) by stepping down the supplied low voltage side power supply voltage VB.
  • the sub power supply voltage Vs is set to the same value as the main power supply voltage Vm, but it is not essential that the sub power supply voltage Vs is set to the same value as the main power supply voltage Vm.
  • the cathodes of the first and second diodes 62a and 62b are connected to the second power supply circuit 68.
  • the second power supply circuit 68 generates a second voltage Vr (for example, 30 V) by boosting the supplied low voltage side power supply voltage VB.
  • the input circuit 61, the first and second diodes 62a and 62b, and the power supply circuits 64 to 68 are provided in the low voltage region of the control circuit 50.
  • the backup power supply circuit 63 is provided in the low voltage region and the high voltage region across the boundary between the low voltage region and the high voltage region in the control circuit 50.
  • the control circuit 50 includes an interface unit 70 and a resolver digital converter 71 in its low voltage region.
  • the interface unit 70 is configured to be operable by supplying the second voltage Vr of the second power supply circuit 68.
  • the interface unit 70 transmits a sinusoidal excitation signal from the resolver digital converter 71 to the angle sensor 41, and transmits an angle signal from the resolver stator constituting the angle sensor 41 to the resolver digital converter 71.
  • the resolver digital converter 71 is configured to be operable by supplying the main power supply voltage Vm of the main power supply circuit 65.
  • the resolver digital converter 71 calculates the electric angle ⁇ e of the rotary electric machine 10 based on the angle signal from the interface unit 70. The calculated electric angle ⁇ e is input to the main MCU 72 and the sub MCU 73.
  • the main MCU 72 and the sub MCU 73 are provided in the low voltage region of the control circuit 50.
  • Each MCU 72, 73 includes a CPU and other peripheral circuits.
  • the peripheral circuit includes, for example, an input / output unit for exchanging signals with the outside and an AD conversion unit.
  • the main MCU 72 is configured to be operable by supplying the main power supply voltage Vm of the main power supply circuit 65 and the first voltage Va of the first power supply circuit 66.
  • the sub MCU 73 is configured to be operable by supplying the sub power supply voltage Vs of the sub power supply circuit 67.
  • the current signal Iph output from the phase current sensor 40 is input to the main MCU 72 and the sub MCU 73.
  • the control circuit 50 includes first and second CAN transceivers 74 and 75 in its low voltage region.
  • the first CAN transceiver 74 is configured to be operable by supplying the main power supply voltage Vm of the main power supply circuit 65.
  • the second CAN transceiver 75 is configured to be operable by supplying the sub power supply voltage Vs of the sub power supply circuit 67.
  • the main ECU 72 exchanges information with the host ECU via the first CAN transceiver 74 and the first CAN bus (not shown). Specifically, the main ECU 72 acquires a command value of the control amount of the rotary electric machine 10 from the host ECU via the first CAN transceiver 74 and the first CAN bus.
  • the sub-MCU 73 exchanges information with the host ECU via the second CAN transceiver 75 and the second CAN bus (not shown).
  • the control circuit 50 includes a first logic circuit 76 and a second logic circuit 77 in its low voltage region.
  • the first logic circuit 76 is configured to be operable by supplying the main power supply voltage Vm of the main power supply circuit 65.
  • the sub power supply voltage Vs of the sub power supply circuit 67 is input to the first logic circuit 76.
  • the second logic circuit 77 is configured to be operable by supplying the sub power supply voltage Vs of the sub power supply circuit 67.
  • the main power supply voltage Vm of the main power supply circuit 65 and the first voltage Va of the first power supply circuit 66 are input to the second logic circuit 77.
  • the main MCU 72 and the first logic circuit 76 correspond to the "first state control unit”
  • the sub MCU 73 and the second logic circuit 77 correspond to the "second state control unit”.
  • the control circuit 50 includes a voltage sensor 78 and an overvoltage detection unit 79.
  • the voltage sensor 78 is electrically connected to the high-potential side electric path 22H and the low-potential side electric path 22L, and detects the high-voltage side power supply voltage Vdc which is the terminal voltage of the smoothing capacitor 24.
  • the detected high-voltage side power supply voltage Vdc is input to the overvoltage detection unit 79, the main MCU 72, and the sub MCU 73.
  • the overvoltage detection unit 79 is configured to be operable by supplying the sub power supply voltage Vs of the sub power supply circuit 67.
  • the overvoltage detection unit 79 determines whether or not the detected high-voltage side power supply voltage Vdc exceeds the upper limit voltage.
  • the overvoltage detection unit 79 outputs an overvoltage signal Sovh to the main MCU 72, the sub MCU 73, and the first logic circuit 76.
  • the control circuit 50 is provided with a speed detector 80 in its low voltage region.
  • the speed detector 80 is configured to be operable by supplying the sub power supply voltage Vs of the sub power supply circuit 67.
  • the speed detector 80 detects the rotation speed Nr of the rotor of the rotary electric machine 10.
  • the detected rotation speed Nr is input to the main MCU 72 and the sub MCU 73.
  • the control circuit 50 includes a main monitoring unit 81 and a sub monitoring unit 82 in its low voltage region.
  • the main monitoring unit 81 and the sub monitoring unit 82 are configured to be operable by supplying the low voltage side power supply voltage VB.
  • the main monitoring unit 81 has a function of monitoring whether or not an abnormality has occurred in the main MCU 72, and is composed of, for example, a watch dock counter (WDC).
  • WDC watch dock counter
  • the sub monitoring unit 82 has a function of monitoring whether or not an abnormality has occurred in the sub MCU 73, and is composed of, for example, a function watch dock counter (F-WDC).
  • F-WDC function watch dock counter
  • the sub monitoring unit 82 determines that an abnormality in the sub MCU 73 has occurred, the sub monitoring unit 82 outputs a sub abnormality signal Sgfs to the main MCU 72.
  • the sub-monitoring unit 82 is not limited to the F-WDC, and may be composed of, for example, a WDC or a window watch dock counter (W-WDC).
  • the control circuit 50 includes an upper arm insulated power supply circuit 90 as an "upper arm drive power supply”, a lower arm insulated power supply circuit 91 as a “lower arm drive power supply”, an upper arm driver 92, and a lower arm driver 93.
  • the insulated power supply circuits 90, 91 and the drivers 92, 93 are provided in the low voltage region and the high voltage region across the boundary between the low voltage region and the high voltage region in the control circuit 50.
  • the upper arm driver 92 is individually provided corresponding to each upper arm switch SWH
  • the lower arm driver 93 is individually provided corresponding to each lower arm switch SWL. Therefore, a total of six drivers 92 and 93 are provided.
  • the cathodes of the first and second diodes 62a and 62b are connected to the insulated power supply circuits 90 and 91.
  • the upper arm isolated power supply circuit 90 generates and outputs an upper arm drive voltage VdH to be supplied to the upper arm driver 92 based on the supplied low voltage side power supply voltage VB.
  • the upper arm insulated power supply circuit 90 is individually provided for each of the three-phase upper arm drivers 92. Information on the upper arm drive voltage VdH of the upper arm isolated power supply circuit 90 is input to the first logic circuit 76.
  • the lower arm insulated power supply circuit 91 generates and outputs a lower arm drive voltage VdL to be supplied to the lower arm driver 93 based on the supplied low voltage side power supply voltage VB.
  • a common lower arm insulated power supply circuit 91 is provided for the three-phase lower arm driver 93.
  • Information on the lower arm drive voltage VdL of the lower arm isolated power supply circuit 91 is input to the first logic circuit 76.
  • the lower arm insulated power supply circuit 91 may be individually provided for each of the three-phase lower arm drivers 93.
  • the control circuit 50 includes an OR circuit 83 in its low voltage region. Switching commands from the first and second logic circuits 76 and 77 are input to the OR circuit 83.
  • the OR circuit 83 outputs an on command to the upper arm driver 92 when the switching command of at least one of the switching commands output from the first and second logic circuits 76 and 77 is an on command. On the other hand, when both the switching commands output from the first and second logic circuits 76 and 77 are off commands, the OR circuit 83 outputs an off command to the upper arm driver 92.
  • the main MCU 72 generates a switching command for each switch SWH and SWL of the switching device unit 20 in order to control the control amount of the rotary electric machine 10 to the acquired command value.
  • the control amount is, for example, torque.
  • the main MCU 72 generates a switching command based on the acquired electric angle ⁇ e, current signal Iph, and the like.
  • the main MCU 72 outputs a switching command to the upper arm driver 92 via the first logic circuit 76 and the OR circuit 83, and outputs a switching command to the lower arm driver 93 via the first logic circuit 76.
  • the main MCU 72 generates a switching command in which the upper arm switch SWH and the lower arm switch SWL are alternately turned on in each phase.
  • the main MCU 72 includes a "switch command generator".
  • the upper arm driver 92 includes an upper arm drive unit 92a and an upper arm insulation transmission unit 92b.
  • the upper arm drive unit 92a is provided in the high pressure region.
  • the upper arm insulation transmission portion 92b is provided in the low pressure region and the high pressure region across the boundary between the low pressure region and the high pressure region.
  • the upper arm insulation transmission unit 92b transmits a switching command output from the OR circuit 83 to the upper arm drive unit 92a while electrically insulating between the low voltage region and the high voltage region.
  • the upper arm insulation transmission unit 92b is, for example, a photocoupler or a magnetic coupler.
  • the configuration of the upper arm drive unit 92a and the upper arm insulation transmission unit 92b on the high voltage region side can be operated by supplying the upper arm drive voltage VdH of the upper arm insulation power supply circuit 90. It is configured.
  • the configuration of the upper arm insulation transmission portion 92b on the low voltage region side is configured to be operable by supplying the sub power supply voltage Vs of the sub power supply circuit 67.
  • the upper arm drive unit 92a supplies a charging current to the gate of the upper arm switch SWH when the input switching command is an on command. As a result, the gate voltage of the upper arm switch SWH becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth, and the upper arm switch SWH is turned on. On the other hand, when the input switching command is an off command, the upper arm drive unit 92a causes a discharge current to flow from the gate of the upper arm switch SWH to the emitter side. As a result, the gate voltage of the upper arm switch SWH becomes less than the threshold voltage Vth, and the upper arm switch SWH is turned off.
  • the upper arm drive unit 92a transmits information such as an upper arm fail signal SgfH, which is information indicating that an abnormality has occurred in the upper arm switch SWH, via the upper arm insulation transmission unit 92b to the main MCU 72, the sub MCU 73, and the first. 1 Transmit to logic circuit 76.
  • the abnormality of the upper arm switch SWH includes at least one of an overheating abnormality, an overvoltage abnormality, and an overcurrent abnormality.
  • the lower arm driver 93 includes a lower arm drive unit 93a and a lower arm insulation transmission unit 93b.
  • the configurations of the drivers 92 and 93 are basically the same. Therefore, in the following, detailed description of the lower arm driver 93 will be omitted as appropriate.
  • the configuration of the lower arm drive unit 93a and the lower arm insulation transmission unit 93b on the high voltage region side can be operated by supplying the lower arm drive voltage VdL of the lower arm insulation power supply circuit 91. It is configured.
  • the configuration of the lower arm insulation transmission portion 93b on the low voltage region side is configured to be operable by supplying the main power supply voltage Vm of the main power supply circuit 65.
  • the lower arm drive unit 93a supplies a charging current to the gate of the lower arm switch SWL when the input switching command is an on command. As a result, the gate voltage of the lower arm switch SWL becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth, and the lower arm switch SWL is turned on. On the other hand, when the input switching command is an off command, the lower arm drive unit 93a causes a discharge current to flow from the gate of the lower arm switch SWL to the emitter side. As a result, the gate voltage of the lower arm switch SWL becomes less than the threshold voltage Vth, and the lower arm switch SWL is turned off.
  • the lower arm drive unit 93a transmits information such as the lower arm fail signal SgfL, which is information indicating that an abnormality has occurred in the lower arm switch SWL, to the main MCU 72, the sub MCU 73, and the lower arm switch 93b via the lower arm insulation transmission unit 93b. 1 Transmit to logic circuit 76.
  • the abnormality of the lower arm switch SWL includes at least one of an overheating abnormality, an overvoltage abnormality and an overcurrent abnormality.
  • the control circuit 50 includes an insulation transmission unit 100 and a discharge processing unit 101.
  • the insulation transmission unit 100 is provided in the low-voltage region and the high-voltage region across the boundary between the low-voltage region and the high-voltage region.
  • the insulation transmission unit 100 transmits the discharge command CmdAD output from the main MCU 72 or the sub MCU 73 to the discharge processing unit 101 while electrically insulating between the low voltage region and the high voltage region.
  • the insulation transmission unit 100 is, for example, a photocoupler or a magnetic coupler.
  • the configuration on the high voltage region side of the insulation transmission unit 100 is configured to be operable by supplying, for example, the lower arm drive voltage VdL, and the configuration on the low voltage region side of the insulation transmission unit 100 is, for example, supplied with the main power supply voltage Vm. It is configured to be operable by.
  • the discharge processing unit 101 is provided in the high voltage region of the control circuit 50, and is configured to be operable by supplying the lower arm drive voltage VdL.
  • the discharge processing unit 101 controls the drive of the discharge switch 27 to control the discharge of the smoothing capacitor 24.
  • three-phase short-circuit control can be performed when various configurations in the control circuit 50 or an abnormality outside the control circuit 50 occurs. Such anomalies occur, for example, due to a vehicle collision.
  • ASC Active Short Circuit
  • (A) Low-voltage power supply 31, input circuit 61
  • An abnormality may occur in which power cannot be supplied from the low-voltage power supply 31 to the control circuit 50, or an abnormality in the input circuit 61 may occur.
  • an abnormality of (A) will be referred to as an abnormality of (A).
  • a backup power supply circuit 63 is provided in addition to the low-voltage power supply 31 in preparation for the case where the abnormality (A) occurs. As a result, the redundancy of power supply to the main MCU 72, the upper arm insulated power supply circuit 90, and the lower arm insulated power supply circuit 91 is ensured.
  • the intermediate power supply circuit 64, the first power supply circuit 66, and the main power supply circuit 65 operate with the backup power supply circuit 63 as the power supply source.
  • the main power supply voltage Vm of the main power supply circuit 65 and the first voltage Va of the first power supply circuit 66 are supplied to the main MCU 72. Therefore, even if the abnormality (A) occurs, the operation of the main MCU 72 can be continued. As a result, the main MCU 72 can perform the three-phase short-circuit control in the situation where the three-phase short-circuit control should be performed.
  • the main MCU 72 may continue normal control when the abnormality of (A) occurs.
  • the normal control is a control that generates and outputs a switching command for controlling the control amount of the rotary electric machine 10 to a command value in order to drive the vehicle.
  • the three-phase short-circuit control can be quickly performed when an abnormality occurs.
  • the upper arm drive unit 92a constituting the upper arm driver 92 can operate. It has become. Further, even when the abnormality (A) occurs, power is supplied from the backup power supply circuit 63 to the sub power supply circuit 67. Therefore, the sub power supply voltage Vs can be supplied to the upper arm insulation transmission unit 92b constituting the upper arm driver 92, and the upper arm insulation transmission unit 92b can operate. Therefore, even when the abnormality (A) occurs, the drive control that quickly switches the upper arm switch SWH to the intended drive state is possible.
  • the lower arm drive unit 93a constituting the lower arm driver 93 can operate. It has become. Further, even when the abnormality (A) occurs, power is supplied from the backup power supply circuit 63 to the main power supply circuit 65. Therefore, the main power supply voltage Vm can be supplied to the lower arm insulation transmission unit 93b constituting the lower arm driver 93, and the lower arm insulation transmission unit 93b can operate. Therefore, even when the abnormality (A) occurs, the drive control that quickly switches the lower arm switch SWL to the intended drive state is possible.
  • the lower arm switches SWH and SWL can be quickly switched to the intended drive state, and after waiting for the switch of one arm to turn off in the three-phase short-circuit control.
  • the short circuit control can be quickly performed by the instruction from the low voltage region side of the control circuit 50.
  • the output voltage VL of the input circuit 61 is set higher than the backup power supply voltage Vbps of the backup power supply circuit 63.
  • the intermediate power supply circuit 64, the sub power supply circuit 67, the second power supply circuit 68, Power is supplied from the input circuit 61 to the upper arm insulated power supply circuit 90 and the lower arm insulated power supply circuit 91.
  • the backup power supply circuit 63 can be downsized.
  • the backup power supply circuit 63 generates electric power by being supplied with electric power from the high voltage power supply 30.
  • power can be supplied to the intermediate power supply circuit 64, the sub power supply circuit 67, the second power supply circuit 68, and the upper and lower arm insulated power supply circuits 90 and 91 when the abnormality of (A) occurs without increasing the power supply source.
  • Three-phase short-circuit control can be implemented.
  • the three-phase short-circuit control process and the shutdown control process executed by the main MCU 72 will be described with reference to FIG. This process is executed not only when the abnormality of (A) but also when the abnormality of (B) described later occurs. However, here, first, the case where the abnormality (A) occurs will be described.
  • step S10 it is determined whether or not the abnormality (A) has occurred. Whether or not the abnormality (A) has occurred may be determined based on, for example, the detection result of the low voltage side power supply voltage VB. Specifically, the detected low voltage side power supply voltage VB is the output voltage of the input circuit 61. It may be determined whether or not the VL is switched to the backup power supply voltage Vbps. The process of step S10 corresponds to the "abnormality determination unit".
  • step S10 If it is determined in step S10 that no abnormality has occurred, the process proceeds to step S11 and normal control is continued.
  • step S10 determines whether the abnormality (A) has occurred.
  • the process proceeds to step S12, and the lower arm ASC or the upper arm ASC is performed.
  • the lower arm ASC is a three-phase short-circuit control that outputs an off command to the upper arm switch SWH for three phases and outputs an on command to the lower arm switch SWL for three phases.
  • the upper arm ASC is a three-phase short-circuit control that outputs an on command to the upper arm switch SWH for three phases and outputs an off command to the lower arm switch SWL for three phases.
  • step S12 the lower arm ASC outputs an off command to the upper arm driver 92 via the first logic circuit 76 and the OR circuit 83, and outputs an off command to the lower arm driver 93 via the first logic circuit 76.
  • This is a process to output an on command.
  • the upper arm ASC outputs an on command to the upper arm driver 92 via the first logic circuit 76 and the OR circuit 83, and outputs an off command to the lower arm driver 93 via the first logic circuit 76.
  • the process in step S12 corresponds to the "abnormality control unit".
  • step S13 the rotation speed Nr of the rotor detected by the speed detector 80 and the high-voltage side power supply voltage Vdc detected by the voltage sensor 78 are acquired.
  • K is a constant and is a value determined from the magnetic flux amount ⁇ of the magnetic poles of the rotor.
  • the line voltage Vdemf may be estimated based on, for example, the electric angular velocity ⁇ e calculated from the electric angle ⁇ e, instead of the rotor rotation speed Nr.
  • step S15 it is determined whether the control that puts the inverter 15 in a safe state is shutdown control or three-phase short-circuit control.
  • This process is a process for determining whether or not regeneration is performed. Specifically, it is determined whether or not the estimated line voltage Vdemf exceeds the acquired high-voltage side power supply voltage Vdc.
  • the line voltage when a counter electromotive voltage is generated in the winding 11 is the terminal voltage of the smoothing capacitor 24. It can be accurately determined that the voltage is higher than that.
  • step S15 If a negative determination is made in step S15, it is determined that regeneration is not performed, and the process proceeds to step S13 while continuing the three-phase short-circuit control. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S15, it is determined that regeneration will be performed, the process proceeds to step S16, the three-phase short-circuit control is stopped, and shutdown control is performed by a switching command.
  • step S14 is for preventing the occurrence of overheating abnormality of the winding 11 and the switching device unit 20 and the like. That is, when the three-phase short-circuit control is performed, the current circulates in the winding 11 and the switching device unit 20, the amount of heat generated by the winding 11 and the switching device unit 20 increases, and the winding 11 and the switching device unit 20 generate heat. There is a concern that an overheating abnormality such as 20 may occur.
  • the line voltage when the counter electromotive voltage is generated in the winding 11 is equal to or less than the terminal voltage of the smoothing capacitor 24, the regeneration in which the current flows from the winding 11 to the smoothing capacitor 24 side via the switching device unit 20 Does not occur. Therefore, when the control that puts the inverter 15 in the safe state becomes the shutdown control, the control is switched to the shutdown control. As a result, the occurrence of overheating abnormality of the winding 11 and the switching device unit 20 and the like is prevented.
  • the operation of reducing the rotation speed of the rotor is performed by the drive control of the rotary electric machine 10. ..
  • the line voltage Vdemf estimated based on the rotation speed Nr becomes equal to or lower than the high voltage side power supply voltage Vdc, and the shutdown control is switched.
  • step S17 it is determined whether or not the abnormality of (A) determined in step S10 has been resolved. When it is determined that the abnormality (A) has been resolved, the process proceeds to step S10.
  • the three-phase short-circuit control may be executed by the first logic circuit 76 instead of the main MCU 72. Specifically, the first logic circuit 76 determines whether or not the abnormality (A) has occurred based on the detection result of the low voltage side power supply voltage VB.
  • the first logic circuit 76 When it is determined that no abnormality has occurred, the first logic circuit 76 outputs the switching command from the main MCU 72 as it is to the OR circuit 83 and the lower arm driver 93. As a result, normal control is continued.
  • the first logic circuit 76 when it is determined that the abnormality of (A) has occurred, the first logic circuit 76 outputs an off command to the upper arm driver 92 via the OR circuit 83 regardless of the switching command from the main MCU 72, and lowers the first logic circuit 76.
  • the lower arm ASC that outputs an on command to the arm driver 93 is carried out.
  • the first logic circuit 76 determines that the abnormality (A) has been resolved, the lower arm ASC is stopped, and the switching command from the main MCU 72 is output to the OR circuit 83 and the lower arm driver 93 as they are.
  • (B) Backup power supply circuit 63 A low-voltage power supply 31 is provided in case an abnormality of the backup power supply circuit 63 (hereinafter, an abnormality of (B)) occurs. As a result, the redundancy of power supply to the main MCU 72, the upper arm insulated power supply circuit 90, and the lower arm insulated power supply circuit 91 is ensured. Further, this makes it possible to quickly carry out three-phase short-circuit control. As a result, the main MCU 72 can perform the three-phase short-circuit control in the situation where the three-phase short-circuit control should be performed.
  • step S10 it is determined whether or not the abnormality (B) has occurred. Whether or not the abnormality (B) has occurred may be determined based on, for example, the detection result of the backup power supply voltage Vbps. Specifically, from the range in which the detected backup power supply voltage Vbps can be taken as the normal value. If it is determined that the voltage is off, it may be determined that the abnormality (B) has occurred.
  • step S10 If it is determined in step S10 that the abnormality (B) has occurred, the process proceeds to step S12, and the lower arm ASC or the upper arm ASC is performed. The subsequent processing is the same as in the case of (A).
  • the power supply source of the configuration on the low voltage region side of the main MCU 72, the first logic circuit 76, and the lower arm driver 93 is the main power supply circuit 65 different from the sub power supply circuit 67. .. Therefore, even if the abnormality of (C) occurs, power can be supplied from the main power supply circuit 65 to the configuration of the main MCU 72, the first logic circuit 76, and the lower arm driver 93 on the low voltage region side, so that the main MCU 72 can be supplied with power.
  • Three-phase short-circuit control can be performed according to the instruction.
  • step S10 it is determined whether or not the abnormality (C) has occurred. Whether or not the abnormality (C) has occurred may be determined based on, for example, the detection result of the sub power supply voltage Vs. Specifically, the sub power supply voltage Vs is out of the range that can be taken as the normal value. If it is determined that the abnormality is present, it may be determined that the abnormality (C) has occurred.
  • step S10 If it is determined in step S10 that the abnormality (C) has occurred, the process proceeds to step S12, and the lower arm ASC is performed by the switching command.
  • the reason why the lower arm ASC is carried out is that the sub power supply voltage Vs is not supplied to the configuration on the low pressure region side of the upper arm driver 92, and the upper arm switch SWH cannot be turned on.
  • the subsequent processing is the same as in the case of (A).
  • the lower arm ASC may be performed by the first logic circuit 76 instead of the main MCU 72.
  • (D) Main power supply circuit 65
  • an abnormality of the main power supply circuit 65 (hereinafter, an abnormality of (D)) occurs, the configuration of the main MCU 72, the first logic circuit 76, and the lower arm driver 93 on the low voltage region side cannot be operated.
  • the sub MCU 73 and the second logic circuit 77 are provided in addition to the main MCU 72 and the first logic circuit 76, and the low voltage region of the sub MCU 73, the second logic circuit 77, and the upper arm driver 92.
  • the power supply source of the configuration on the side is a sub power supply circuit 67 different from the main power supply circuit 65.
  • step S10 the second logic circuit 77 determines whether or not the abnormality (D) has occurred. Specifically, the second logic circuit 77 determines whether or not the abnormality (D) has occurred based on the detection result of the main power supply voltage Vm of the main power supply circuit 65, and more specifically, When it is determined that the main power supply voltage Vm is out of the range that can be taken as the normal value, it may be determined that the abnormality (D) has occurred.
  • the second logic circuit 77 determines that the abnormality (D) has occurred, it outputs an on command to the OR circuit 83 and a shutdown command to the first logic circuit 76 in step S12. Perform upper arm ASC.
  • the first logic circuit 76 determines that the shutdown command has been input, the first logic circuit 76 sets the switching command output to the OR circuit 83 and the lower arm driver 93 to the off command.
  • the upper arm ASC is performed because the main power supply voltage Vm is not supplied to the configuration on the low voltage region side of the lower arm driver 93, and the lower arm switch SWL cannot be turned on.
  • step S13 the sub MCU73 acquires the rotation speed Nr of the rotor and the high-voltage side power supply voltage Vdc.
  • step S14 based on the acquired rotor rotation speed Nr and high-voltage side power supply voltage Vdc, the sub-MCU 73 is controlled to put the inverter 15 in a safe state by shutdown control or a three-phase short circuit, as in (A). Determine if it is a control.
  • the sub-MCU 73 When the sub MCU73 determines that the control to be in the safe state is in the shutdown state, the sub-MCU 73 outputs an ASC release command as a pulse signal to the second logic circuit 77 in step S16. As a result, the second logic circuit 77 turns off the switching command output to the OR circuit 83. As a result, shutdown control is implemented.
  • step S17 the second logic circuit 77 determines whether or not the abnormality (D) has been resolved, and if it is determined that the abnormality has been resolved, the process proceeds to step S10.
  • the upper arm ASC may be performed according to the instruction of the sub MCU73 instead of the second logic circuit 77.
  • the main power supply voltage Vm may be input to the sub MCU 73 as well.
  • step S10 the first logic circuit 76 determines whether or not the abnormality (E) has occurred based on the detection result of the upper arm drive voltage VdH. Specifically, when the first logic circuit 76 determines that the upper arm drive voltage VdH is out of the range that can be taken as its normal value, it may determine that the abnormality (E) has occurred.
  • step S12 the first logic circuit 76 determines that the abnormality (E) has occurred, in step S12, the first logic circuit 76 outputs a lower arm ASC that outputs an off command to the OR circuit 83 and an on command to the lower arm driver 93. implement.
  • the lower arm ASC is carried out because the configuration of the upper arm driver 92 on the high pressure region side cannot be operated.
  • step S13 the main MCU 72 acquires the rotation speed Nr of the rotor and the high-voltage side power supply voltage Vdc.
  • step S14 in the main MCU 72, based on the acquired rotor rotation speed Nr and the high-voltage side power supply voltage Vdc, the control for putting the inverter 15 in a safe state is shutdown control or a three-phase short circuit, as in (A). Determine if it is a control.
  • the main MCU 72 determines that the control to be in the safe state is in the shutdown state, the main MCU 72 outputs an ASC release command as a pulse signal to the first logic circuit 76 in step S16. As a result, the first logic circuit 76 turns off the switching command output to the lower arm driver 93. As a result, shutdown control is implemented.
  • step S17 the first logic circuit 76 determines whether or not the abnormality (E) has been resolved, and if it is determined that the abnormality has been resolved, the process proceeds to step S10.
  • the lower arm ASC may be performed according to the instruction of the main MCU 72 instead of the first logic circuit 76.
  • the upper arm drive voltage VdH may be input to the main MCU 72.
  • step S10 the first logic circuit 76 determines whether or not the abnormality (F) has occurred based on the detection result of the lower arm drive voltage VdL. Specifically, when the first logic circuit 76 determines that the lower arm drive voltage VdL is out of the range that can be taken as its normal value, it may determine that the abnormality (F) has occurred.
  • step S12 the first logic circuit 76 determines that the abnormality of (F) has occurred, in step S12, the first logic circuit 76 outputs an on command to the OR circuit 83 and an upper arm ASC to output an off command to the lower arm driver 93. implement.
  • the upper arm ASC is carried out because the configuration of the lower arm driver 93 on the high pressure region side cannot be operated.
  • step S17 the first logic circuit 76 determines whether or not the abnormality (F) has been resolved, and if it is determined that the abnormality has been resolved, the process proceeds to step S10.
  • the upper arm ASC may be performed according to the instruction of the main MCU 72 instead of the first logic circuit 76.
  • the lower arm drive voltage VdL may be input to the main MCU 72.
  • (G) Main MCU 72, main monitoring unit 81
  • an abnormality in (G) the main MCU 72 cannot continue normal control.
  • the upper arm ASC can be implemented from the second logic circuit 77 in preparation for the case where the abnormality of (G) occurs.
  • step S10 when the second logic circuit 77 determines that the main abnormality signal Sgfm has been input from the main monitoring unit 81, it determines that the abnormality (G) has occurred.
  • step S12 the second logic circuit 77 outputs an on command to the OR circuit 83 and outputs a shutdown command to the first logic circuit 76 to execute the upper arm ASC.
  • the upper arm ASC is implemented because the power supply source of the second logic circuit 77 and the power supply source of the configuration on the low voltage region side of the upper arm driver 92 are the same at the sub power supply voltage Vs.
  • steps S13 to S16 the sub MCU73 performs the same processing as in (D). As a result, even when the abnormality (G) occurs, it is possible to instruct the release of the three-phase short-circuit control.
  • the processes of steps S13 to S16 correspond to the "safety state determination unit".
  • step S17 the second logic circuit 77 determines whether or not the abnormality (G) has been resolved, and if it is determined that the abnormality has been resolved, the process proceeds to step S10.
  • the upper arm ASC may be performed according to the instruction of the sub MCU73 instead of the second logic circuit 77.
  • the main abnormality signal Sgfm may be input to the sub MCU73.
  • the main MCU 72 determines that the abnormality (H) has occurred, it executes the upper arm ASC or the lower arm ASC by a switching command.
  • the three-phase short-circuit control and the shutdown control executed by the main MCU 72 when the abnormality of (H) occurs may be performed in the same manner as in (A).
  • whether or not an angle detection abnormality has occurred may be determined based on, for example, the input electric angle ⁇ e, and whether or not an abnormality has occurred in the phase current sensor 40 may be determined, for example, by the input current signal. The determination may be made based on Iph.
  • whether or not an abnormality has occurred in the first CAN transceiver 74 may be determined based on, for example, an input signal from the first CAN transceiver 74.
  • step S10 it is determined whether or not the abnormality (I) has occurred based on the upper arm fail signal SgfH and the lower arm fail signal SgfL.
  • the upper arm ASC is performed.
  • the lower arm ASC is performed.
  • step S15 the shutdown control can be switched to the case where the switch open abnormality occurs, and cannot be switched when the short circuit abnormality occurs.
  • step S10 it is determined whether or not the abnormality (J) has occurred. For example, it may be determined whether or not the abnormality (J) has occurred based on the detection result of the sub-abnormal signal Sgfs of the sub-monitoring unit 82 or the speed detector 80.
  • (K) First and second cutoff switches 23a and 23b When at least one open abnormality (hereinafter, (K) abnormality) of the first and second cutoff switches 23a and 23b occurs, the terminal voltage of the smoothing capacitor 24 rises significantly, so that the overvoltage detection unit 79 to the first logic circuit
  • the overvoltage signal Sovh is input to 76.
  • the first logic circuit 76 implements three-phase short-circuit control. The switching from the three-phase short-circuit control to the shutdown control may be performed in the same manner as in (A).
  • one of the reasons why the three-phase short-circuit control can be quickly implemented is to deal with the case where the abnormality of (K) occurs. That is, an open abnormality may occur in at least one of the first and second cutoff switches 23a and 23b. If regeneration is performed in this case, the terminal voltage of the smoothing capacitor 24 rises significantly and exceeds the allowable upper limit value, and the smoothing capacitor 24 may fail. Therefore, in order to suppress the rise in the terminal voltage of the smoothing capacitor 24 as soon as possible, a configuration capable of driving control that quickly switches the upper and lower arm switches SWH and SWL to the intended driving state is adopted.
  • the time from when the overvoltage signal Sovh is output from the overvoltage detection unit 79 to the main MCU 72 until the three-phase short-circuit control is executed by the switching command of the first logic circuit 76 is shortened, and the three-phase short-circuit control is speeded up. It is possible to carry out.
  • the main MCU 72 may perform three-phase short-circuit control when it is determined that an abnormality has occurred in the second CAN transceiver 75.
  • FIG. 5 shows a procedure of processing executed by the main MCU 72.
  • the same reference numerals are given to the processes shown in FIG. 4 above for convenience.
  • step S20 it is determined whether or not the abnormality (A) has occurred. If an affirmative determination is made in step S20, the process proceeds to step S21 to reduce the switching frequency fsw. As a result, the power consumption of the upper arm insulated power supply circuit 90 and the lower arm insulated power supply circuit 91 can be reduced, and thus the power consumption of the backup power supply circuit 63 can be reduced. As a result, it is possible to reduce the size of the backup power supply circuit 63 while continuing the running of the vehicle by normal control.
  • step S14 of FIGS. 4 and 5 the line voltage Vdemf is estimated by further using the detection value of the temperature sensor that detects the temperature of the rotor of the rotary electric machine 10 or the estimation value of the temperature estimation unit that estimates the temperature of the rotor. May be done.
  • the line voltage to be compared with the high voltage side power supply voltage Vdc in step S15 may be a detected value of the line voltage instead of an estimated value.
  • the value to be compared with the line voltage Vdemf in step S15 is not limited to the detected high-voltage side power supply voltage Vdc, and may be, for example, a predetermined determination voltage.
  • the determination voltage may be set to, for example, the minimum value within the range in which the normal value of the terminal voltage of the high-voltage power supply 30 can be taken.
  • the electric power of the power supply circuit having the high voltage power source 30 or the low voltage power source 31 as the power supply source may be supplied to the discharge processing unit 101.
  • the power supply source of the discharge processing unit 101 can be made redundant.
  • control circuit 50 may not be provided with the insulation transmission unit 100 and the discharge processing unit 101 for controlling the discharge of the smoothing capacitor 24.
  • the low voltage side power supply voltage VB may be supplied instead of the sub power supply voltage Vs to the configuration on the low voltage region side of the upper arm driver 92. In this case, even if an abnormality occurs in the sub power supply circuit 67, the configuration of the upper arm driver 92 on the low voltage region side can be operated, so that the vehicle can continue to run under the control of the main MCU 72.
  • the sub MCU 73 may have a function of generating a switching command for normal control, like the main MCU 72.
  • the rotation speed Nr detected by the speed detector 80 may be input to the main MCU 72 and the sub MCU 73 via the CAN transceiver and the CAN bus.
  • the backup power supply circuit 63 may generate electric power by supplying electric power from another power source other than the high voltage power source 30 and the low voltage power source 31. Even in this case, for example, when the abnormality of (A) occurs, power can be supplied to the intermediate power supply circuit 64, the sub power supply circuit 67, the second power supply circuit 68, and the upper and lower arm insulated power supply circuits 90 and 91, and the three phases can be supplied. Short circuit control can be performed.
  • drivers 92 and 93 As the drivers 92 and 93, drivers provided only in the high-voltage region without straddling the boundary between the low-voltage region and the high-voltage region may be used.
  • a boost converter may be provided between the smoothing capacitor 24 and the cutoff switches 23a and 23b.
  • the switch constituting the switching device unit is not limited to the IGBT, and may be, for example, an N-channel MOSFET having a built-in body diode.
  • the switch of each arm of each phase constituting the switching device unit may be two or more switches connected in parallel to each other.
  • the combination of switches connected in parallel to each other may be, for example, a combination of a SiC switching element and a Si switching element, or a combination of an IGBT and a MOSFET.
  • the amount of control of the rotary electric machine is not limited to torque, and may be, for example, the rotation speed of the rotor of the rotary electric machine.
  • the rotating electric machine is not limited to a three-phase one. Further, the rotary electric machine is not limited to the permanent magnet synchronous machine, and may be, for example, a winding field type synchronous machine. Further, the rotary electric machine is not limited to the synchronous machine, and may be, for example, an induction machine. Further, the rotary electric machine is not limited to the one used as an in-vehicle main engine, and may be used for other purposes such as an electric power steering device and an electric motor constituting an electric compressor for air conditioning.
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure are provided by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized. Alternatively, the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

Abstract

制御回路（５０）は、第１電源（３０）と、多相の回転電機（１０）と、回転電機の各相の巻線（１１）及び第１電源に電気的に接続され、上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を有する電力変換器（１５）と、を備えるシステムに適用される。システムには、制御回路の電力供給源となる第２電源（３１）及び第３電源（６３）が備えられる。制御回路は、システムに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、異常判定部により異常が発生したと判定された場合、第２電源及び第３電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、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駆動制御し、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駆動制御する短絡制御を行う異常時制御部と、を備える。

Description

電力変換器の制御回路 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２０年２月１３日に出願された日本出願番号２０２０－０２２５２６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、第１電源と、多相の回転電機と、回転電機の各相の巻線及び第１電源に電気的に接続され、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と判定した場合、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、巻線の線間電圧が第１電源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。
　巻線の線間電圧が第１電源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、スイッチに逆並列に接続されたダイオード、巻線及び第１電源を含む閉回路に巻線で発生した誘起電流が流れるいわゆる回生が実施されることとなる。その結果、電力変換器の第１電源側の直流電圧が大きく上昇し、第１電源、電力変換器及び第１電源に接続された電力変換器以外の機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、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オン側スイッチをオン状態にし、他方のアームにおけるオフ側スイッチをオフ状態にする短絡制御を行う制御回路が知られている。詳しくは、この制御回路では、給電ユニットから給電されることにより動作可能となっており、出力段駆動制御部を有している。出力段駆動制御部は、上記短絡制御を行う。ここで、給電ユニットに異常が発生した場合に備えて、制御回路は、給電ユニットに依存しない第１電源の電力を出力段駆動制御部に供給可能な駆動電源を備えている。この駆動電源からオン側スイッチのゲートに電力が供給される。
特表２０１３－５０６３９０号公報
　特許文献１に記載の構成では、駆動電源の電力が、オン側スイッチ及びオフ側スイッチのうち、オン側スイッチのゲートにのみ供給される。このため、短絡制御において、オン側スイッチはオン状態に駆動制御されるものの、オフ側スイッチは、そのゲート電圧が制御されない状態において成り行きでオフ状態になる。
　ここで、短絡制御を行う場合に上下アーム短絡の発生を抑制する上では、オフ側スイッチがオフ状態になるのを待ってからオン側スイッチをオン状態に切り替えることが要求される。しかしながら、オフ側スイッチが成り行きでオフ状態になるのを待ってからオン側スイッチをオン状態に切り替える場合、システムに異常が発生してから短絡制御が行われるまでの時間が長くなってしまう。
　本開示は、システムに異常が発生した場合に短絡制御を迅速に実施することが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。
　本開示は、第１電源と、
　多相の回転電機と、
　前記回転電機の各相の巻線及び前記第１電源に電気的に接続され、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おいて、
　前記システムには、前記制御回路の電力供給源となる第２電源及び第３電源が備えられ、
　前記システムに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
　前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記第２電源及び前記第３電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、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駆動制御し、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駆動制御する短絡制御を行う異常時制御部と、を備える。
　システムには、制御回路の電力供給源となる第２電源及び第３電源が備えられる。このため、第２電源及び第３電源のうちいずれか一方を制御回路の電力供給源にできなくなる場合であっても、他方の電源を電力供給源とすることができる。これにより、短絡制御を行うことができる。また、上記他方の電源を電力供給源とできるため、例えば、短絡制御を行うことなく、回転電機の制御量をその指令値に制御する通常制御を継続したりすることができる。
　また、本開示では、システムに異常が発生したと判定された場合、短絡制御において、第２電源及び第３電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、オン側スイッチがオン状態に駆動制御され、オフ側スイッチがオフ状態に駆動制御される。このため、オフ側スイッチが成り行きでオフ状態になるのを待ってからオン側スイッチをオン状態に切り替える構成と比較して、システムに異常が発生した場合に短絡制御を迅速に実施することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態に係る制御システムの全体構成図であり、 図２は、制御回路及びその周辺構成を示す図であり、 図３は、上，下アームドライバ及びその周辺構成を示す図であり、 図４は、３相短絡制御及びシャットダウン制御の処理手順を示すフローチャートであり、 図５は、第２実施形態に係る３相短絡制御及びシャットダウン制御の処理手順を示すフローチャートである。
　＜第１実施形態＞
　以下、本開示に係る制御回路を具体化した第１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、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。
　図１に示すように、制御システムは、回転電機１０及びインバータ１５を備えている。回転電機１０は、車載主機であり、そのロータが図示しない駆動輪と動力伝達可能とされている。本実施形態では、回転電機１０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。
　インバータ１５は、スイッチングデバイス部２０を備えている。スイッチングデバイス部２０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、回転電機１０の巻線１１の第１端が接続されている。各相巻線１１の第２端は、中性点で接続されている。各相巻線１１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、「第１電源」としての高圧電源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。なお、本実施形態において、高圧電源３０が「第１電源」に相当する。
　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。各スイッチ２３ａ，２３ｂは、例えば、リレー又は半導体スイッチング素子である。ここで、各スイッチ２３ａ，２３ｂは、インバータ１５が備える制御回路５０によって駆動されてもよいし、図示しない上位ＥＣＵにより駆動されてもよい。上位ＥＣＵは、制御回路５０に対して上位の制御装置である。
　インバータ１５は、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２０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２０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２に示す「第２電源」としての低圧電源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。
　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及び角度センサ４１を備えている。相電流センサ４０は、回転電機１０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１０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。
　図１及び図２に示すように、インバータ１５は、放電抵抗体２６及び放電スイッチ２７を備えている。放電抵抗体２６及び放電スイッチ２７は直列接続されている。この直列接続体は、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２０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２０側とを電気的に接続している。詳しくは、放電スイッチ２７の高電位側端子であるドレインは、放電抵抗体２６の一端に接続され、放電スイッチ２７の低電位側端子であるソースは、低電位側電気経路２２Ｌに接続されている。放電スイッチ２７は、制御回路５０からの指示により駆動される。
　続いて、図２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を備えている。入力回路６１の入力部には、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。
　制御回路５０は、第１ダイオード６２ａ、第２ダイオード６２ｂ、及び「第３電源」としてのバックアップ電源回路６３を備えている。バックアップ電源回路６３は、第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂがオン状態にされた状況下において、平滑コンデンサ２４の出力電圧が供給されることによりバックアップ電源電圧Ｖｂｐｓを生成する。バックアップ電源回路６３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。バックアップ電源回路６３の入力部には、平滑コンデンサ２４の高電位側が接続されている。
　第１ダイオード６２ａのアノードには、入力回路６１の出力部が接続されている。バックアップ電源回路６３の出力部には、第２ダイオード６２ｂのアノードが接続されている。第２ダイオード６２ｂのカソードは、第１ダイオード６２ａのカソードに接続されている。以降、各ダイオード６２ａ、６２ｂのカソード側の電圧を低圧側電源電圧ＶＢと称することがある。
　制御回路５０は、中間電源回路６４、「第１電力生成部」としてのメイン電源回路６５、及び第１電源回路６６を備えている。中間電源回路６４には、第１，第２ダイオード６２ａ，６２ｂのカソードが接続されている。中間電源回路６４は、供給される低圧側電源電圧ＶＢを降圧することにより、中間電圧（例えば６Ｖ）を生成する。メイン電源回路６５は、中間電源回路６４の出力電圧を降圧することにより、メイン電源電圧Ｖｍ（例えば５Ｖ）を生成する。第１電源回路６６は、中間電源回路６４の出力電圧を降圧することにより、第１電圧Ｖａを生成する。本実施形態において、第１電圧Ｖａは、メイン電源電圧Ｖｍよりも低い値（例えば１Ｖ）にされている。なお、中間電源回路６４、メイン電源回路６５及び第１電源回路６６として、種々の電源回路を用いることができる。例えば、中間電源回路６４及び第１電源回路６６としてスイッチング電源を用いることができ、メイン電源回路６５としてシリーズ電源を用いることができる。
　制御回路５０は、「第２電力生成部」としてのサブ電源回路６７と、第２電源回路６８とを備えている。サブ電源回路６７には、第１，第２ダイオード６２ａ，６２ｂのカソードが接続されている。サブ電源回路６７は、供給される低圧側電源電圧ＶＢを降圧することにより、サブ電源電圧（例えば５Ｖ）を生成する。本実施形態では、サブ電源電圧Ｖｓがメイン電源電圧Ｖｍと同じ値にされているが、サブ電源電圧Ｖｓがメイン電源電圧Ｖｍと同じ値にされていることは必須ではない。
　第２電源回路６８には、第１，第２ダイオード６２ａ，６２ｂのカソードが接続されている。第２電源回路６８は、供給される低圧側電源電圧ＶＢを昇圧することにより、第２電圧Ｖｒ（例えば３０Ｖ）を生成する。
　入力回路６１、第１，第２ダイオード６２ａ，６２ｂ、各電源回路６４～６８は、制御回路５０の低圧領域に設けられている。バックアップ電源回路６３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。
　制御回路５０は、その低圧領域にインターフェース部７０及びレゾルバデジタルコンバータ７１を備えている。インターフェース部７０は、第２電源回路６８の第２電圧Ｖｒが供給されることにより動作可能に構成されている。インターフェース部７０は、レゾルバデジタルコンバータ７１からの正弦波状の励磁信号を角度センサ４１に伝えたり、角度センサ４１を構成するレゾルバステータからの角度信号をレゾルバデジタルコンバータ７１に伝えたりする。レゾルバデジタルコンバータ７１は、メイン電源回路６５のメイン電源電圧Ｖｍ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７１は、インターフェース部７０からの角度信号に基づいて、回転電機１０の電気角θｅを算出する。算出された電気角θｅは、メインＭＣＵ７２及びサブＭＣＵ７３に入力される。
　メインＭＣＵ７２及びサブＭＣＵ７３は、制御回路５０の低圧領域に設けられている。各ＭＣＵ７２，７３は、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。メインＭＣＵ７２は、メイン電源回路６５のメイン電源電圧Ｖｍ及び第１電源回路６６の第１電圧Ｖａが供給されることにより動作可能に構成されている。サブＭＣＵ７３は、サブ電源回路６７のサブ電源電圧Ｖｓが供給されることにより動作可能に構成されている。メインＭＣＵ７２及びサブＭＣＵ７３には、相電流センサ４０から出力された電流信号Ｉｐｈが入力される。
　制御回路５０は、その低圧領域に第１，第２ＣＡＮトランシーバ７４，７５を備えている。第１ＣＡＮトランシーバ７４は、メイン電源回路６５のメイン電源電圧Ｖｍが供給されることにより動作可能に構成されている。第２ＣＡＮトランシーバ７５は、サブ電源回路６７のサブ電源電圧Ｖｓが供給されることにより動作可能に構成されている。
　メインＭＣＵ７２は、第１ＣＡＮトランシーバ７４及び図示しない第１ＣＡＮバスを介して上位ＥＣＵと情報のやり取りを行う。具体的には、メインＭＣＵ７２は、第１ＣＡＮトランシーバ７４及び第１ＣＡＮバスを介して、上位ＥＣＵから回転電機１０の制御量の指令値を取得する。サブＭＣＵ７３は、第２ＣＡＮトランシーバ７５及び図示しない第２ＣＡＮバスを介して上位ＥＣＵと情報のやり取りを行う。
　制御回路５０は、その低圧領域に第１ロジック回路７６及び第２ロジック回路７７を備えている。第１ロジック回路７６は、メイン電源回路６５のメイン電源電圧Ｖｍが供給されることにより動作可能に構成されている。第１ロジック回路７６には、サブ電源回路６７のサブ電源電圧Ｖｓが入力される。
　第２ロジック回路７７は、サブ電源回路６７のサブ電源電圧Ｖｓが供給されることにより動作可能に構成されている。第２ロジック回路７７には、メイン電源回路６５のメイン電源電圧Ｖｍと、第１電源回路６６の第１電圧Ｖａとが入力される。
　なお、本実施形態において、メインＭＣＵ７２及び第１ロジック回路７６が「第１状態制御部」に相当し、サブＭＣＵ７３及び第２ロジック回路７７が「第２状態制御部」に相当する。
　制御回路５０は、電圧センサ７８及び過電圧検出部７９を備えている。電圧センサ７８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、平滑コンデンサ２４の端子電圧である高圧側電源電圧Ｖｄｃを検出する。検出された高圧側電源電圧Ｖｄｃは、過電圧検出部７９、メインＭＣＵ７２及びサブＭＣＵ７３に入力される。
　過電圧検出部７９は、サブ電源回路６７のサブ電源電圧Ｖｓ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７９は、検出された高圧側電源電圧Ｖｄｃ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７９は、高圧側電源電圧Ｖｄｃが上限電圧を超えていると判定した場合、メインＭＣＵ７２、サブＭＣＵ７３及び第１ロジック回路７６に対して過電圧信号Ｓｏｖｈを出力する。
　制御回路５０は、その低圧領域に速度検出器８０を備えている。速度検出器８０は、サブ電源回路６７のサブ電源電圧Ｖｓが供給されることにより動作可能に構成されている。速度検出器８０は、回転電機１０のロータの回転速度Ｎｒを検出する。検出された回転速度Ｎｒは、メインＭＣＵ７２及びサブＭＣＵ７３に入力される。
　制御回路５０は、その低圧領域にメイン監視部８１及びサブ監視部８２を備えている。メイン監視部８１及びサブ監視部８２は、低圧側電源電圧ＶＢが供給されることにより動作可能に構成されている。
　メイン監視部８１は、メインＭＣＵ７２の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）で構成されている。メイン監視部８１は、メインＭＣＵ７２の異常が発生していると判定した場合、第２ロジック回路７７に対してメイン異常信号Ｓｇｆｍを出力する。
　サブ監視部８２は、サブＭＣＵ７３の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。サブ監視部８２は、サブＭＣＵ７３の異常が発生していると判定した場合、メインＭＣＵ７２に対してサブ異常信号Ｓｇｆｓを出力する。なお、サブ監視部８２は、Ｆ－ＷＤＣに限らず、例えば、ＷＤＣ又はウィンドウウォッチドックカウンタ（Ｗ－ＷＤＣ）で構成されていてもよい。
　制御回路５０は、「上アーム駆動電源」としての上アーム絶縁電源回路９０、「下アーム駆動電源」としての下アーム絶縁電源回路９１、上アームドライバ９２及び下アームドライバ９３を備えている。各絶縁電源回路９０，９１及び各ドライバ９２，９３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。本実施形態において、上アームドライバ９２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９３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９２，９３は合わせて６つ設けられている。
　各絶縁電源回路９０，９１には、第１，第２ダイオード６２ａ，６２ｂのカソードが接続されている。上アーム絶縁電源回路９０は、供給された低圧側電源電圧ＶＢに基づいて、上アームドライバ９２に供給する上アーム駆動電圧ＶｄＨを生成して出力する。上アーム絶縁電源回路９０は、３相の上アームドライバ９２それぞれに対して個別に設けられている。上アーム絶縁電源回路９０の上アーム駆動電圧ＶｄＨの情報は、第１ロジック回路７６に入力される。
　下アーム絶縁電源回路９１は、供給された低圧側電源電圧ＶＢに基づいて、下アームドライバ９３に供給する下アーム駆動電圧ＶｄＬを生成して出力する。本実施形態では、３相の下アームドライバ９３に対して共通の下アーム絶縁電源回路９１が設けられている。下アーム絶縁電源回路９１の下アーム駆動電圧ＶｄＬの情報は、第１ロジック回路７６に入力される。なお、下アーム絶縁電源回路９１は、３相の下アームドライバ９３それぞれに対して個別に設けられていてもよい。
　制御回路５０は、その低圧領域にＯＲ回路８３を備えている。ＯＲ回路８３には、第１，第２ロジック回路７６，７７からのスイッチング指令が入力される。ＯＲ回路８３は、第１，第２ロジック回路７６，７７から出力されるスイッチング指令のうち、少なくとも一方の回路のスイッチング指令がオン指令の場合、上アームドライバ９２に対してオン指令を出力する。一方、ＯＲ回路８３は、第１，第２ロジック回路７６，７７から出力されるスイッチング指令の双方がオフ指令の場合、上アームドライバ９２に対してオフ指令を出力する。
　メインＭＣＵ７２は、回転電機１０の制御量を取得した指令値に制御すべく、スイッチングデバイス部２０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。制御量は、例えばトルクである。メインＭＣＵ７２は、取得した電気角θｅ及び電流信号Ｉｐｈ等に基づいて、スイッチング指令を生成する。メインＭＣＵ７２は、第１ロジック回路７６及びＯＲ回路８３を介して上アームドライバ９２にスイッチング指令を出力し、第１ロジック回路７６を介して下アームドライバ９３にスイッチング指令を出力する。なお、メインＭＣＵ７２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。本実施形態において、メインＭＣＵ７２が「スイッチ指令生成部」を含む。
　続いて、図３を用いて、上，下アームドライバ９２，９３について説明する。
　上アームドライバ９２は、上アーム駆動部９２ａと、上アーム絶縁伝達部９２ｂとを備えている。上アーム駆動部９２ａは、高圧領域に設けられている。上アーム絶縁伝達部９２ｂ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９２ｂは、低圧領域及び高圧領域の間を電気的に絶縁しつつ、ＯＲ回路８３から出力されたスイッチング指令を上アーム駆動部９２ａに伝達する。上アーム絶縁伝達部９２ｂ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９２のうち、上アーム駆動部９２ａ、及び上アーム絶縁伝達部９２ｂの高圧領域側の構成等は、上アーム絶縁電源回路９０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９２のうち、上アーム絶縁伝達部９２ｂの低圧領域側の構成等は、サブ電源回路６７のサブ電源電圧Ｖｓ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９２ａ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がオン状態にされる。一方、上アーム駆動部９２ａ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がオフ状態にされる。
　上アーム駆動部９２ａ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上アームフェール信号ＳｇｆＨ等の情報を、上アーム絶縁伝達部９２ｂを介して、メインＭＣＵ７２、サブＭＣＵ７３及び第１ロジック回路７６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。
　下アームドライバ９３は、下アーム駆動部９３ａと、下アーム絶縁伝達部９３ｂとを備えている。本実施形態において、各ドライバ９２，９３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９３の詳細な説明を適宜省略する。
　下アームドライバ９３のうち、下アーム駆動部９３ａ、及び下アーム絶縁伝達部９３ｂの高圧領域側の構成等は、下アーム絶縁電源回路９１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９３のうち、下アーム絶縁伝達部９３ｂの低圧領域側の構成等は、メイン電源回路６５のメイン電源電圧Ｖｍ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９３ａ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がオン状態にされる。一方、下アーム駆動部９３ａ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がオフ状態にされる。
　下アーム駆動部９３ａ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下アームフェール信号ＳｇｆＬ等の情報を、下アーム絶縁伝達部９３ｂを介して、メインＭＣＵ７２、サブＭＣＵ７３及び第１ロジック回路７６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。
　図２の説明に戻り、制御回路５０は、絶縁伝達部１００及び放電処理部１０１を備えている。絶縁伝達部１００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。絶縁伝達部１００は、低圧領域及び高圧領域の間を電気的に絶縁しつつ、メインＭＣＵ７２又はサブＭＣＵ７３から出力された放電指令ＣｍｄＡＤを放電処理部１０１に伝達する。絶縁伝達部１００は、例えば、フォトカプラ又は磁気カプラである。絶縁伝達部１００の高圧領域側の構成は、例えば下アーム駆動電圧ＶｄＬが供給されることにより動作可能に構成され、絶縁伝達部１００の低圧領域側の構成は、例えばメイン電源電圧Ｖｍが供給されることにより動作可能に構成されている。
　放電処理部１０１は、制御回路５０の高圧領域に設けられ、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。放電処理部１０１は、放電指令ＣｍｄＡＤが入力されることにより、放電スイッチ２７の駆動制御を行って平滑コンデンサ２４の放電制御を実施する。
　本実施形態では、制御回路５０内の種々の構成又は制御回路５０の外部の異常が発生した場合に３相短絡制御（ＡＳＣ：Active Short Circuit）が実施可能となっている。このような異常は、例えば車両の衝突により発生する。以下、異常発生箇所ごとに、効果の説明も交えながら３相短絡制御について説明する。
　（Ａ）低圧電源３１、入力回路６１
　低圧電源３１から制御回路５０へと給電できなくなる異常や、入力回路６１の異常が発生し得る。以下、このような異常を（Ａ）の異常と称す。（Ａ）の異常が発生する場合に備えて、本実施形態では、低圧電源３１に加えてバックアップ電源回路６３が設けられている。これにより、メインＭＣＵ７２、上アーム絶縁電源回路９０及び下アーム絶縁電源回路９１に対する給電の冗長性を確保している。
　つまり、（Ａ）の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路６３を電力供給源として、中間電源回路６４、第１電源回路６６及びメイン電源回路６５が動作する。これにより、メイン電源回路６５のメイン電源電圧Ｖｍ及び第１電源回路６６の第１電圧ＶａがメインＭＣＵ７２に供給される。このため、（Ａ）の異常が発生した場合であっても、メインＭＣＵ７２の動作を継続させることができる。これにより、メインＭＣＵ７２は、３相短絡制御を実施すべき状況において３相短絡制御を実施できるようになっている。
　なお、バックアップ電源回路６３として大容量のものが用いられる場合、メインＭＣＵ７２は、（Ａ）の異常が発生した場合において通常制御を継続してもよい。本実施形態において、通常制御とは、車両を走行させるべく、回転電機１０の制御量を指令値に制御するためのスイッチング指令を生成して出力する制御のことである。
　低圧電源３１に加えてバックアップ電源回路６３が設けられている上述した構成によれば、さらに、異常発生時に３相短絡制御を迅速に実施できる。
　つまり、（Ａ）の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路６３から上アーム絶縁電源回路９０に給電されているため、上アームドライバ９２を構成する上アーム駆動部９２ａが動作可能となっている。また、（Ａ）の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路６３からサブ電源回路６７に給電されている。このため、上アームドライバ９２を構成する上アーム絶縁伝達部９２ｂにサブ電源電圧Ｖｓを供給でき、上アーム絶縁伝達部９２ｂが動作可能となっている。したがって、（Ａ）の異常が発生した場合であっても、上アームスイッチＳＷＨを意図どおりの駆動状態に迅速に切り替える駆動制御が可能となっている。
　また、（Ａ）の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路６３から下アーム絶縁電源回路９１に給電されているため、下アームドライバ９３を構成する下アーム駆動部９３ａが動作可能となっている。また、（Ａ）の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路６３からメイン電源回路６５に給電されている。このため、下アームドライバ９３を構成する下アーム絶縁伝達部９３ｂにメイン電源電圧Ｖｍを供給でき、下アーム絶縁伝達部９３ｂが動作可能となっている。したがって、（Ａ）の異常が発生した場合であっても、下アームスイッチＳＷＬを意図どおりの駆動状態に迅速に切り替える駆動制御が可能となっている。
　以上説明した上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬを意図どおりの駆動状態に迅速に切り替えることが可能な構成により、３相短絡制御において一方のアームのスイッチが成り行きでオフ状態になるのを待ってから他方のアームのスイッチをオン状態に切り替える構成と比較して、制御回路５０の低圧領域側からの指示により短絡制御を迅速に実施することができる。
　本実施形態において、入力回路６１の出力電圧ＶＬは、バックアップ電源回路６３のバックアップ電源電圧Ｖｂｐｓよりも高く設定されている。この設定と、第１，第２ダイオード６２ａ，６２ｂが設けられている構成とにより、（Ａ）の異常が発生していない場合、中間電源回路６４、サブ電源回路６７、第２電源回路６８、上アーム絶縁電源回路９０及び下アーム絶縁電源回路９１には、入力回路６１から電力が供給される。これにより、バックアップ電源回路６３から常時電力を出力する必要がなくなり、バックアップ電源回路６３の消費電力の低減を図っている。その結果、バックアップ電源回路６３の小型化を図ることができる。
　一方、（Ａ）の異常が発生した場合、入力回路６１の出力電圧ＶＬが低下するため、バックアップ電源回路６３から中間電源回路６４、サブ電源回路６７、第２電源回路６８、上アーム絶縁電源回路９０及び下アーム絶縁電源回路９１に電力が供給される。
　なお、（Ａ）の異常が発生した場合にバックアップ電源回路６３から中間電源回路６４、サブ電源回路６７、第２電源回路６８、上アーム絶縁電源回路９０及び下アーム絶縁電源回路９１に電力を供給する構成は、「ＶＬ＞Ｖｂｐｓ」に設定され、かつ、第１，第２ダイオード６２ａ，６２ｂが設けられている構成に代えて、例えば以下に説明する構成であってもよい。詳しくは、（Ａ）の異常が発生していない場合、バックアップ電源回路６３の動作を停止させ、（Ａ）の異常が発生した場合、バックアップ電源回路６３を動作させてバックアップ電源回路６３から電力を出力させる。
　バックアップ電源回路６３は、高圧電源３０から電力が供給されることにより電力を生成する。これにより、電源ソースを増やすことなく、（Ａ）の異常が発生した場合に中間電源回路６４、サブ電源回路６７、第２電源回路６８及び上，下アーム絶縁電源回路９０，９１に給電でき、３相短絡制御を実施できる。
　図４を用いて、メインＭＣＵ７２により実行される３相短絡制御処理及びシャットダウン制御処理について説明する。この処理は、（Ａ）の異常以外にも、後に説明する（Ｂ）の異常等が発生した場合にも実行される。ただし、ここではまず、（Ａ）の異常が発生する場合について説明する。
　ステップＳ１０では、（Ａ）の異常が発生したか否かを判定する。（Ａ）の異常が発生したか否かは、例えば、低圧側電源電圧ＶＢの検出結果に基づいて判定すればよく、具体的には、検出した低圧側電源電圧ＶＢが入力回路６１の出力電圧ＶＬからバックアップ電源電圧Ｖｂｐｓに切り替わったか否かで判定すればよい。なお、ステップＳ１０の処理が「異常判定部」に相当する。
　ステップＳ１０においていずれの異常も発生していないと判定した場合には、ステップＳ１１に進み、通常制御を継続する。
　一方、ステップＳ１０において（Ａ）の異常が発生していると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、下アームＡＳＣ又は上アームＡＳＣを行う。下アームＡＳＣは、３相分の上アームスイッチＳＷＨに対してオフ指令を出力し、３相分の下アームスイッチＳＷＬに対してオン指令を出力する３相短絡制御のことである。上アームＡＳＣは、３相分の上アームスイッチＳＷＨに対してオン指令を出力し、３相分の下アームスイッチＳＷＬに対してオフ指令を出力する３相短絡制御のことである。
　具体的には、ステップＳ１２において、下アームＡＳＣは、第１ロジック回路７６及びＯＲ回路８３を介して上アームドライバ９２にオフ指令を出力し、第１ロジック回路７６を介して下アームドライバ９３にオン指令を出力する処理である。一方、上アームＡＳＣは、第１ロジック回路７６及びＯＲ回路８３を介して上アームドライバ９２にオン指令を出力し、第１ロジック回路７６を介して下アームドライバ９３にオフ指令を出力する処理である。なお、ステップＳ１２の処理が「異常時制御部」に相当する。
　ステップＳ１３では、速度検出器８０により検出されたロータの回転速度Ｎｒと、電圧センサ７８により検出された高圧側電源電圧Ｖｄｃとを取得する。
　ステップＳ１４では、取得した回転速度Ｎｒに基づいて、「Ｖｄｅｍｆｃ＝Ｋ×Ｎｒ」を用いて巻線１１に逆起電圧が発生する場合における線間電圧Ｖｄｅｍｆを推定する。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。なお、線間電圧Ｖｄｅｍｆは、ロータの回転速度Ｎｒに代えて、例えば電気角θｅから算出される電気角速度ωｅに基づいて推定されてもよい。
　ステップＳ１５では、インバータ１５を安全状態とする制御がシャットダウン制御であるか又は３相短絡制御であるかを判定する。この処理は、回生が実施されるか否かを判定するための処理である。具体的には、推定した線間電圧Ｖｄｅｍｆが、取得した高圧側電源電圧Ｖｄｃを超えているか否かを判定する。推定された線間電圧Ｖｄｅｍｆと比較される値として、検出された高圧側電源電圧Ｖｄｃが用いられることにより、巻線１１に逆起電圧が発生した場合における線間電圧が平滑コンデンサ２４の端子電圧よりも高くなっていることを的確に判定できる。
　ステップＳ１５において否定判定した場合には、回生が実施されないと判定し、３相短絡制御を継続しつつ、ステップＳ１３に移行する。一方、ステップＳ１５において肯定判定した場合には、回生が実施されると判定し、ステップＳ１６に進み、３相短絡制御を停止し、スイッチング指令によりシャットダウン制御を行う。
　上述したステップＳ１４の処理は、巻線１１及びスイッチングデバイス部２０等の過熱異常の発生を防止するためである。つまり、３相短絡制御が実施されると、巻線１１及びスイッチングデバイス部２０内で電流が循環し、巻線１１及びスイッチングデバイス部２０等の発熱量が大きくなり、巻線１１及びスイッチングデバイス部２０等の過熱異常が発生することが懸念される。一方、巻線１１に逆起電圧が発生する場合における線間電圧が平滑コンデンサ２４の端子電圧以下であれば、巻線１１からスイッチングデバイス部２０を介して平滑コンデンサ２４側に電流が流れる回生は発生しない。このため、インバータ１５を安全状態とする制御がシャットダウン制御となった場合には、シャットダウン制御に切り替える。これにより、巻線１１及びスイッチングデバイス部２０等の過熱異常の発生を防止する。
　また、巻線１１及びスイッチングデバイス部２０等の熱的な制約で３相短絡制御の実施時間に制限がある場合には、回転電機１０の駆動制御によってロータの回転速度を低下させる動作を実施する。これにより、回転速度Ｎｒに基づいて推定される線間電圧Ｖｄｅｍｆが高圧側電源電圧Ｖｄｃ以下となり、シャットダウン制御に切り替えられる。
　このように、３相短絡制御の実行が不要になった場合に３相短絡制御が解除されることにより、巻線１１及びスイッチングデバイス部２０等の発熱増加を防止して保護を図ったり、車両の退避走行距離を増加させたりすることができる。
　ステップＳ１７では、ステップＳ１０で判定した（Ａ）の異常が解消したか否かを判定する。（Ａ）の異常が解消したと判定した場合、ステップＳ１０に移行する。
　なお、（Ａ）の異常が発生した場合、メインＭＣＵ７２に代えて、第１ロジック回路７６により３相短絡制御が実行されてもよい。詳しくは、第１ロジック回路７６は、低圧側電源電圧ＶＢの検出結果に基づいて、（Ａ）の異常が発生したか否かを判定する。
　第１ロジック回路７６は、いずれの異常も発生していないと判定した場合、メインＭＣＵ７２からのスイッチング指令をそのままＯＲ回路８３及び下アームドライバ９３に出力する。これにより、通常制御が継続される。
　一方、第１ロジック回路７６は、（Ａ）の異常が発生したと判定した場合、メインＭＣＵ７２からのスイッチング指令にかかわらず、ＯＲ回路８３を介して上アームドライバ９２にオフ指令を出力し、下アームドライバ９３にオン指令を出力する下アームＡＳＣを実施する。その後、第１ロジック回路７６は、（Ａ）の異常が解消したと判定した場合、下アームＡＳＣを停止し、メインＭＣＵ７２からのスイッチング指令をそのままＯＲ回路８３及び下アームドライバ９３に出力する。
　（Ｂ）バックアップ電源回路６３
　バックアップ電源回路６３の異常（以下、（Ｂ）の異常）が発生する場合に備えて、低圧電源３１が設けられている。これにより、メインＭＣＵ７２、上アーム絶縁電源回路９０及び下アーム絶縁電源回路９１に対する給電の冗長性を確保している。また、これにより、３相短絡制御を迅速に実施できるようになっている。その結果、メインＭＣＵ７２は、３相短絡制御を実施すべき状況において３相短絡制御を実施できるようになっている。
　図４を用いて、メインＭＣＵ７２により実行される３相短絡制御処理及びシャットダウン制御処理について説明する。
　ステップＳ１０では、（Ｂ）の異常が発生したか否かを判定する。（Ｂ）の異常が発生したか否かは、例えば、バックアップ電源電圧Ｖｂｐｓの検出結果に基づいて判定すればよく、具体的には、検出したバックアップ電源電圧Ｖｂｐｓがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、（Ｂ）の異常が発生したと判定すればよい。
　ステップＳ１０において（Ｂ）の異常が発生していると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、下アームＡＳＣ又は上アームＡＳＣを行う。なお、以降の処理は、（Ａ）の場合と同様である。
　（Ｃ）サブ電源回路６７
　サブ電源回路６７の異常（以下、（Ｃ）の異常）が発生すると、サブ電源回路６７の給電先であるサブＭＣＵ７３、第２ロジック回路７７、及び上アームドライバ９２の低圧領域側の構成を動作させることができなくなる。
　この場合に備えて、本実施形態では、メインＭＣＵ７２、第１ロジック回路７６、及び下アームドライバ９３の低圧領域側の構成の電力供給源を、サブ電源回路６７とは異なるメイン電源回路６５としている。このため、（Ｃ）の異常が発生した場合であっても、メイン電源回路６５からメインＭＣＵ７２、第１ロジック回路７６、及び下アームドライバ９３の低圧領域側の構成に給電できるため、メインＭＣＵ７２の指示により３相短絡制御を実施できるようになっている。
　図４を用いて、メインＭＣＵ７２により実行される処理について説明する。
　ステップＳ１０では、（Ｃ）の異常が発生したか否かを判定する。（Ｃ）の異常が発生したか否かは、例えば、サブ電源電圧Ｖｓの検出結果に基づいて判定すればよく、具体的には、サブ電源電圧Ｖｓがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、（Ｃ）の異常が発生したと判定すればよい。
　ステップＳ１０において（Ｃ）の異常が発生していると判定した場合、ステップＳ１２に進み、スイッチング指令により下アームＡＳＣを実施する。下アームＡＳＣを実施するのは、上アームドライバ９２の低圧領域側の構成にサブ電源電圧Ｖｓが供給されず、上アームスイッチＳＷＨをオン状態にできないためである。なお、以降の処理は、（Ａ）の場合と同様である。
　なお、（Ｃ）の異常が発生した場合、メインＭＣＵ７２に代えて、第１ロジック回路７６により下アームＡＳＣを実施してもよい。
　（Ｄ）メイン電源回路６５
　メイン電源回路６５の異常（以下、（Ｄ）の異常）が発生すると、メインＭＣＵ７２、第１ロジック回路７６、及び下アームドライバ９３の低圧領域側の構成を動作させることができなくなる。この場合に備えて、本実施形態では、メインＭＣＵ７２及び第１ロジック回路７６に加えてサブＭＣＵ７３及び第２ロジック回路７７を備え、サブＭＣＵ７３、第２ロジック回路７７、及び上アームドライバ９２の低圧領域側の構成の電力供給源を、メイン電源回路６５とは異なるサブ電源回路６７としている。このため、（Ｄ）の異常が発生した場合であっても、サブ電源回路６７からサブＭＣＵ７３、第２ロジック回路７７、及び上アームドライバ９２の低圧領域側の構成に給電できるため、第２ロジック回路７７の指示により３相短絡制御を実施できるようになっている。
　図４を用いて、第２ロジック回路７７及びサブＭＣＵ７３により実行される処理について説明する。
　ステップＳ１０では、第２ロジック回路７７は、（Ｄ）の異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、第２ロジック回路７７は、メイン電源回路６５のメイン電源電圧Ｖｍの検出結果に基づいて、（Ｄ）の異常が発生しているか否かを判定し、より具体的には、メイン電源電圧Ｖｍがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、（Ｄ）の異常が発生したと判定すればよい。
　第２ロジック回路７７は、（Ｄ）の異常が発生していると判定した場合、ステップＳ１２において、ＯＲ回路８３にオン指令を出力し、第１ロジック回路７６にシャットダウン指令を出力することにより、上アームＡＳＣを実施する。第１ロジック回路７６は、シャットダウン指令が入力されたと判定した場合、ＯＲ回路８３及び下アームドライバ９３に出力するスイッチング指令をオフ指令にする。上アームＡＳＣを実施するのは、下アームドライバ９３の低圧領域側の構成にメイン電源電圧Ｖｍが供給されず、下アームスイッチＳＷＬをオン状態にできないためである。
　その後、ステップＳ１３では、サブＭＣＵ７３は、ロータの回転速度Ｎｒ及び高圧側電源電圧Ｖｄｃを取得する。ステップＳ１４では、サブＭＣＵ７３は、取得したロータの回転速度Ｎｒ及び高圧側電源電圧Ｖｄｃに基づいて、（Ａ）と同様に、インバータ１５を安全状態とする制御がシャットダウン制御であるか又は３相短絡制御であるかを判定する。
　サブＭＣＵ７３は、安全状態とする制御がシャットダウン状態であると判定した場合、ステップＳ１６において、第２ロジック回路７７にパルス信号としてのＡＳＣ解除指令を出力する。これにより、第２ロジック回路７７は、ＯＲ回路８３へと出力するスイッチング指令をオフ指令にする。その結果、シャットダウン制御が実施される。
　ステップＳ１７では、第２ロジック回路７７は、（Ｄ）の異常が解消したか否かを判定し、解消したと判定した場合、ステップＳ１０に移行する。
　なお、（Ｄ）の異常が発生した場合、第２ロジック回路７７に代えて、サブＭＣＵ７３の指示により上アームＡＳＣを実施してもよい。この場合、サブＭＣＵ７３にもメイン電源電圧Ｖｍが入力されればよい。
　（Ｅ）上アーム絶縁電源回路９０
　上アーム絶縁電源回路９０の異常（以下、（Ｅ）の異常）が発生すると、上アームドライバ９２の高圧領域側の構成が動作できなくなる。この場合に備えて、本実施形態では、下アームドライバ９３の高圧領域側の構成に給電する下アーム絶縁電源回路９１が備えられ、第１ロジック回路７６から下アームＡＳＣを実施できるようになっている。
　図４を用いて、第１ロジック回路７６及びメインＭＣＵ７２により実行される処理について説明する。
　ステップＳ１０では、第１ロジック回路７６は、上アーム駆動電圧ＶｄＨの検出結果に基づいて、（Ｅ）の異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、第１ロジック回路７６は、上アーム駆動電圧ＶｄＨがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、（Ｅ）の異常が発生したと判定すればよい。
　第１ロジック回路７６は、（Ｅ）の異常が発生していると判定した場合、ステップＳ１２において、ＯＲ回路８３にオフ指令を出力し、下アームドライバ９３にオン指令を出力する下アームＡＳＣを実施する。下アームＡＳＣを実施するのは、上アームドライバ９２の高圧領域側の構成が動作できないためである。
　その後、ステップＳ１３では、メインＭＣＵ７２は、ロータの回転速度Ｎｒ及び高圧側電源電圧Ｖｄｃを取得する。ステップＳ１４では、メインＭＣＵ７２は、取得したロータの回転速度Ｎｒ及び高圧側電源電圧Ｖｄｃに基づいて、（Ａ）と同様に、インバータ１５を安全状態とする制御がシャットダウン制御であるか又は３相短絡制御であるかを判定する。
　メインＭＣＵ７２は、安全状態とする制御がシャットダウン状態であると判定した場合、ステップＳ１６において、第１ロジック回路７６にパルス信号としてのＡＳＣ解除指令を出力する。これにより、第１ロジック回路７６は、下アームドライバ９３へと出力するスイッチング指令をオフ指令にする。その結果、シャットダウン制御が実施される。
　ステップＳ１７では、第１ロジック回路７６は、（Ｅ）の異常が解消したか否かを判定し、解消したと判定した場合、ステップＳ１０に移行する。
　なお、（Ｅ）の異常が発生した場合、第１ロジック回路７６に代えて、メインＭＣＵ７２の指示により下アームＡＳＣを実施してもよい。この場合、メインＭＣＵ７２に上アーム駆動電圧ＶｄＨが入力されればよい。
　（Ｆ）下アーム絶縁電源回路９１
　下アーム絶縁電源回路９１の異常（以下、（Ｆ）の異常）が発生すると、下アームドライバ９３の高圧領域側の構成が動作できなくなる。この場合に備えて、本実施形態では、上アームドライバ９２の高圧領域側の構成に給電する上アーム絶縁電源回路９０が備えられ、第１ロジック回路７６から上アームＡＳＣを実施できるようになっている。
　図４を用いて、第１ロジック回路７６及びメインＭＣＵ７２により実行される処理について説明する。
　ステップＳ１０では、第１ロジック回路７６は、下アーム駆動電圧ＶｄＬの検出結果に基づいて、（Ｆ）の異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、第１ロジック回路７６は、下アーム駆動電圧ＶｄＬがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、（Ｆ）の異常が発生したと判定すればよい。
　第１ロジック回路７６は、（Ｆ）の異常が発生していると判定した場合、ステップＳ１２において、ＯＲ回路８３にオン指令を出力し、下アームドライバ９３にオフ指令を出力する上アームＡＳＣを実施する。上アームＡＳＣを実施するのは、下アームドライバ９３の高圧領域側の構成が動作できないためである。
　その後、ステップＳ１３～Ｓ１６では、メインＭＣＵ７２は、（Ｅ）と同様な処理を行う。ステップＳ１７では、第１ロジック回路７６は、（Ｆ）の異常が解消したか否かを判定し、解消したと判定した場合、ステップＳ１０に移行する。
　なお、（Ｆ）の異常が発生した場合、第１ロジック回路７６に代えて、メインＭＣＵ７２の指示により上アームＡＳＣを実施してもよい。この場合、メインＭＣＵ７２に下アーム駆動電圧ＶｄＬが入力されればよい。
　（Ｇ）メインＭＣＵ７２、メイン監視部８１
　メインＭＣＵ７２又はメイン監視部８１の異常（以下、（Ｇ）の異常）が発生すると、メインＭＣＵ７２により通常制御を継続できなくなる。（Ｇ）の異常が発生する場合に備えて、本実施形態では、第２ロジック回路７７から上アームＡＳＣが実施できるようになっている。
　図４を用いて、第２ロジック回路７７及びサブＭＣＵ７３により実行される処理について説明する。
　ステップＳ１０では、第２ロジック回路７７は、メイン監視部８１からメイン異常信号Ｓｇｆｍが入力されたと判定した場合、（Ｇ）の異常が発生していると判定する。
　そしてステップＳ１２では、第２ロジック回路７７は、ＯＲ回路８３にオン指令を出力し、第１ロジック回路７６にシャットダウン指令を出力することにより上アームＡＳＣを実施する。上アームＡＳＣを実施するのは、第２ロジック回路７７の電力供給源と、上アームドライバ９２の低圧領域側の構成の電力供給源とがサブ電源電圧Ｖｓで同じためである。
　その後、ステップＳ１３～Ｓ１６では、サブＭＣＵ７３は、（Ｄ）と同様な処理を行う。これにより、（Ｇ）の異常が発生した場合であっても、３相短絡制御の解除を指示することができる。なお、本実施形態において、ステップＳ１３～Ｓ１６の処理が「安全状態判定部」に相当する。
　ステップＳ１７では、第２ロジック回路７７は、（Ｇ）の異常が解消したか否かを判定し、解消したと判定した場合、ステップＳ１０に移行する。
　なお、（Ｇ）の異常が発生した場合、第２ロジック回路７７に代えて、サブＭＣＵ７３の指示により上アームＡＳＣを実施してもよい。この場合、サブＭＣＵ７３にメイン異常信号Ｓｇｆｍが入力されればよい。
　（Ｈ）角度センサ４１、インターフェース部７０、レゾルバデジタルコンバータ７１、相電流センサ４０、第１ＣＡＮトランシーバ７４
　角度センサ４１、インターフェース部７０及びレゾルバデジタルコンバータ７１のうち少なくとも１つの異常である角度検出異常が発生した場合、メインＭＣＵ７２において電気角θｅを用いることができなくなるため、通常制御を実施できなくなる。また、相電流センサ４０の異常が発生した場合、電流信号Ｉｐｈを用いることができなくなるため、通常制御を実施できなくなる。また、第１ＣＡＮトランシーバ７４の異常が発生した場合、制御量の指令値を取得できなくなるため、通常制御を実施できなくなる。以下、このような異常を（Ｈ）の異常と称す。
　メインＭＣＵ７２は、（Ｈ）の異常が発生したと判定した場合、スイッチング指令により上アームＡＳＣ又は下アームＡＳＣを実施する。ここで、（Ｈ）の異常が発生した場合にメインＭＣＵ７２により実行される３相短絡制御及びシャットダウン制御は、（Ａ）と同様に実施されればよい。また、角度検出異常が発生したか否かは、例えば、入力される電気角θｅに基づいて判定すればよく、相電流センサ４０の異常が発生したか否かは、例えば、入力される電流信号Ｉｐｈに基づいて判定すればよい。また、第１ＣＡＮトランシーバ７４の異常が発生したか否かは、例えば、第１ＣＡＮトランシーバ７４からの入力信号に基づいて判定すればよい。
　（Ｉ）上，下アームドライバ９２，９３、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬ
　上，下アームドライバ９２，９３の異常又は上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの異常を（Ｉ）の異常と称すこととする。図４を用いて、メインＭＣＵ７２により実行される３相短絡制御処理及びシャットダウン制御処理について説明する。
　ステップＳ１０では、上アームフェール信号ＳｇｆＨ及び下アームフェール信号ＳｇｆＬに基づいて（Ｉ）の異常が発生したか否かを判定する。
　（Ｉ）の異常が発生したと判定した場合、ステップＳ１２において、スイッチング指令により３相短絡制御を実施する。
　詳しくは、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。
　そして、上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又は下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、上アームＡＳＣを行う。一方、下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又は上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、下アームＡＳＣを行う。
　なお、その後のステップＳ１３～Ｓ１６の処理は、（Ａ）と同様である。ただし、ステップＳ１５において肯定判定した場合にシャットダウン制御に切り替えることができるのは、スイッチのオープン異常が発生した場合であり、ショート異常が発生した場合には切り替えることができない。
　（Ｊ）サブＭＣＵ７３、サブ監視部８２、速度検出器８０
　サブＭＣＵ７３又はサブ監視部８２の異常が発生すると、サブＭＣＵ７３から３相短絡制御を解除できなくなる。また、速度検出器８０の異常が発生すると、線間電圧Ｖｄｅｍｆを算出できなくなり、インバータ１５を安全状態とする制御がシャットダウン制御又は３相短絡制御であるかを判定できなくなる。以下、このような異常を（Ｊ）の異常と称す。
　図４を用いて、メインＭＣＵ７２により実行される３相短絡制御処理及びシャットダウン制御処理について説明する。
　ステップＳ１０では、（Ｊ）の異常が発生したか否かを判定する。例えば、サブ監視部８２のサブ異常信号Ｓｇｆｓ又は速度検出器８０の検出結果に基づいて、（Ｊ）の異常が発生しているか否かを判定すればよい。
　（Ｊ）の異常が発生したと判定した場合、ステップＳ１２において、スイッチング指令により３相短絡制御を実施する。なお、その後のステップＳ１３～Ｓ１６の処理は、（Ａ）と同様である。
　（Ｋ）第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂ
　第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂの少なくとも１つのオープン異常（以下、（Ｋ）の異常）が発生すると、平滑コンデンサ２４の端子電圧が大きく上昇するため、過電圧検出部７９から第１ロジック回路７６へと過電圧信号Ｓｏｖｈが入力される。この場合、第１ロジック回路７６は、３相短絡制御を実施する。なお、３相短絡制御からシャットダウン制御への切り替えは、（Ａ）と同様に実施すればよい。
　本実施形態において、３相短絡制御を迅速に実施できるようにした理由の１つが、（Ｋ）の異常が発生した場合に対処するためである。つまり、第１，第２遮断スイッチ２３ａ，２３ｂの少なくとも一方にオープン異常が発生することがある。この場合において回生が実施されると、平滑コンデンサ２４の端子電圧が大きく上昇してその許容上限値を超えてしまい、平滑コンデンサ２４が故障し得る。そこで、平滑コンデンサ２４の端子電圧の上昇を極力早期に抑制すべく、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬを意図どおりの駆動状態に迅速に切り替える駆動制御が可能な構成を採用している。これにより、過電圧検出部７９からメインＭＣＵ７２に過電圧信号Ｓｏｖｈが出力されてから、第１ロジック回路７６のスイッチング指令により３相短絡制御が実施されるまでの時間を短縮し、３相短絡制御を迅速に実施できるようにしている。
　ちなみに、（Ａ）～（Ｋ）で説明した以外に、メインＭＣＵ７２は、第２ＣＡＮトランシーバ７５の異常が発生したと判定した場合に３相短絡制御を実施してもよい。
　＜第２実施形態＞
　以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、メインＭＣＵ７２は、（Ａ）の異常が発生したと判定した場合において通常制御を継続するとき、いずれの異常が発生していないと判定する場合よりも上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング周波数ｆｓｗを低下させる。
　図５に、メインＭＣＵ７２により実行される処理の手順を示す。なお、図５において、先の図４に示した処理については、便宜上、同一の符号を付している。
　ステップＳ２０では、（Ａ）の異常が発生しているか否かを判定する。ステップＳ２０において肯定判定した場合には、ステップＳ２１に進み、スイッチング周波数ｆｓｗを低減する。これにより、上アーム絶縁電源回路９０及び下アーム絶縁電源回路９１の消費電力を低減させることができ、ひいてはバックアップ電源回路６３の消費電力を低減させることができる。その結果、通常制御により車両の走行を継続しつつ、バックアップ電源回路６３の小型化を図ることができる。
　＜その他の実施形態＞
　なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
　・図４，図５のステップＳ１４において、回転電機１０のロータの温度を検出する温度センサの検出値又はロータの温度を推定する温度推定部の推定値をさらに用いて、線間電圧Ｖｄｅｍｆが推定されてもよい。
　・線間電圧を検出するセンサが制御システムに備えられる場合、ステップＳ１５において高圧側電源電圧Ｖｄｃと比較される線間電圧は、推定値ではなく、線間電圧の検出値であってもよい。
　・ステップＳ１５において線間電圧Ｖｄｅｍｆと比較される値は、検出された高圧側電源電圧Ｖｄｃに限らず、例えば予め定められた判定電圧であってもよい。判定電圧は、例えば、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に設定されていればよい。
　・放電処理部１０１に、下アーム駆動電圧ＶｄＬに加え、高圧電源３０又は低圧電源３１を電力供給源とする電源回路の電力が供給されてもよい。これにより、放電処理部１０１の電力供給源を冗長化することができる。
　・平滑コンデンサ２４の放電制御を行うための絶縁伝達部１００及び放電処理部１０１が制御回路５０に備えられていなくてもよい。
　・上アームドライバ９２の低圧領域側の構成に、サブ電源電圧Ｖｓに代えて低圧側電源電圧ＶＢが供給されてもよい。この場合、サブ電源回路６７の異常が発生した場合であっても、上アームドライバ９２の低圧領域側の構成が動作できるため、メインＭＣＵ７２の制御により車両の走行を継続させることができる。
　・サブＭＣＵ７３は、メインＭＣＵ７２のように、通常制御のためのスイッチング指令を生成する機能を備えていてもよい。
　・速度検出器８０により検出された回転速度Ｎｒが、ＣＡＮトランシーバ及びＣＡＮバスを介してメインＭＣＵ７２及びサブＭＣＵ７３に入力されてもよい。
　・バックアップ電源回路６３は、高圧電源３０及び低圧電源３１以外の別の電源から電力が供給されることにより電力を生成してもよい。この場合であっても、例えば（Ａ）の異常が発生した場合に中間電源回路６４、サブ電源回路６７、第２電源回路６８及び上，下アーム絶縁電源回路９０，９１に給電でき、３相短絡制御を実施できる。
　・各ドライバ９２，９３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。
　・先の図１に示す構成において、平滑コンデンサ２４と各遮断スイッチ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、３相のものに限らない。また、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。さらに、回転電機としては、車載主機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。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (10)

  1. 　第１電源（３０）と、
    　多相の回転電機（１０）と、
    　前記回転電機の各相の巻線（１１）及び前記第１電源に電気的に接続され、上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を有する電力変換器（１５）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、
    　前記システムには、前記制御回路の電力供給源となる第２電源（３１）及び第３電源（６３）が備えられ、
    　前記システムに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
    　前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記第２電源及び前記第３電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、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駆動制御し、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駆動制御する短絡制御を行う異常時制御部と、を備える電力変換器の制御回路。
  2. 　前記第２電源及び前記第３電源を電力供給源とし、上アームの前記スイッチの駆動電源となる上アーム駆動電源（９０）と、
    　前記第２電源及び前記第３電源を電力供給源とし、下アームの前記スイッチの駆動電源となる下アーム駆動電源（９１）と、を備える請求項１に記載の電力変換器の制御回路。
  3. 　前記システムに異常が発生していない場合、前記第２電源及び前記第３電源のうち前記第２電源から電力供給され、前記システムに異常が発生した場合、前記第２電源及び前記第３電源のうち前記第３電源から電力供給されるように構成されている請求項１又は２に記載の電力変換器の制御回路。
  4. 　前記システムの異常として前記第２電源から前記制御回路に給電できなくなる異常が発生したと判定された場合において前記回転電機の制御量の制御を継続するとき、該異常が発生していない場合よりも前記スイッチのスイッチング周波数を低下させる請求項３に記載の電力変換器の制御回路。
  5. 　前記異常時制御部としての第１状態制御部（７２，７６）及び第２状態制御部（７３，７７）を備え、
    　前記第２電源及び前記第３電源が前記第１状態制御部及び前記第２状態制御部の電力供給源とされている請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換器の制御回路。
  6. 　前記第２電源及び前記第３電源を電力供給源として電力を生成する第１電力生成部（６５）と、
    　前記第２電源及び前記第３電源を電力供給源として電力を生成する第２電力生成部（６７）と、を備え、
    　前記第１状態制御部は、前記第１電力生成部により生成された電力が供給されることにより動作可能に構成され、
    　前記第２状態制御部は、前記第２電力生成部により生成された電力が供給されることにより動作可能に構成されている請求項５に記載の電力変換器の制御回路。
  7. 　前記異常時制御部は、前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記電力変換器を安全状態にできる制御が、上下アームの前記スイッチをオフ状態にするシャットダウン制御又は前記短絡制御のいずれであるかを判定し、前記電力変換器を安全状態にできる制御が前記短絡制御であると判定した場合に前記短絡制御を行い、その後、前記電力変換器を安全状態にできる制御が前記シャットダウン制御であると判定した場合、前記短絡制御の実行を停止して前記シャットダウン制御を行う請求項１～６のいずれか１項に記載の電力変換器の制御回路。
  8. 　前記電力変換器の制御を行うためのスイッチング指令を生成して出力するスイッチ指令生成部（７２）と、
    　前記スイッチング指令に基づいて、上下アームの前記スイッチの駆動制御を行うスイッチ駆動部（９２ａ，９３ａ）と、
    　前記スイッチ指令生成部の異常が発生したと判定した場合、前記電力変換器を安全状態にできる制御が前記シャットダウン制御又は前記短絡制御のいずれであるかを判定する安全状態判定部（７３）と、を備え、
    　前記安全状態判定部は、前記短絡制御の実行中において前記電力変換器を安全状態にできる制御が前記シャットダウン制御であると判定した場合、前記短絡制御の実行を停止して前記シャットダウン制御を行う請求項７に記載の電力変換器の制御回路。
  9. 　前記電力変換器を安全状態にできる制御が前記シャットダウン制御又は前記短絡制御のいずれであるか否かは、前記巻線で発生する逆起電圧情報に基づいて判定される請求項８に記載の電力変換器の制御回路。
  10. 　前記第３電源は、前記第１電源から電力が供給されることにより電力を生成する請求項１～９のいずれか１項に記載の電力変換器の制御回路。
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