JP2019134590A - インバータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータのスイッチング素子の１つがオフ故障していても、適切にアクティブショートサーキット制御を行う。【解決手段】複数の上段側スイッチング素子ＵＨ，ＶＨ，ＷＨからなる上段側素子群及び複数の下段側スイッチング素子ＵＬ，ＶＬ，ＷＬからなる下段側素子群の内、オフ故障したスイッチング素子ＶＬを含む一方の素子群の全てのスイッチング素子３をオフ状態とし、他方の素子群の全てのスイッチング素子３をオン状態として、インバータと回転電機との間で電流を還流させるアクティブショートサーキット制御を実行する。【選択図】図５

Description

本発明は、インバータを制御するインバータ制御装置に関する。

特開２０１５−２１１５３３号公報には、例えばインバータや回転電機に異常が生じた場合に、インバータと回転電機との間で電流を還流させるためにインバータを短絡制御することが例示されている。短絡制御は、アクティブショートサーキット制御とも称され、例えば３相交流と直流との間で電力を変換するインバータの場合には、３相全ての上段側スイッチング素子をオン状態とし３相全ての下段側スイッチング素子をオフ状態とすること、又は、３相全ての下段側スイッチング素子をオン状態とし３相全ての上段側スイッチング素子をオフ状態とすることによって実現される。

ここで、アクティブショートサーキット制御が実行される際にオン状態に制御されるスイッチング素子の１つが、常時オフ状態に固定されるオフ故障を生じていた場合、各相を流れる電流のバランスが崩れ、故障を生じていない健全なスイッチング素子に過大な電流が流れる可能性がある。スイッチング素子には、過電流検出機能や過熱検出機能が備えられたスイッチング素子モジュールとして構成されているものがある。そのような過大な電流が流れた場合には、過電流状態や過熱状態であると検出されてしまう可能性がある。その検出結果は、インバータをスイッチング制御する制御装置や、制御装置が生成したスイチング制御信号を中継するドライブ回路に伝達される。その結果、制御装置やドライブ回路による種々のフェールセーフ機能により、スイッチング素子が強制的にオフ状態に制御される場合がある。

インバータを構成するスイッチング素子が全てオフ状態となると、回転電機の回転に比例する電圧により充電電流が流れる。インバータが直流電源に接続された場合には、直流電源に過大な電流が流れたり、直流電源の電圧を上昇させたりするおそれがある。また、インバータが直流電源に接続されていない場合には、一般的にインバータの直流の正極と負極との間に接続されて直流電圧を安定させるコンデンサを充電して、このコンデンサの端子間電圧（直流リンク電圧）を上昇させるおそれがある。これに備えて直流電源やコンデンサの耐性を高くすると体格の大型化やコストの上昇を招く。

特開２０１５−２１１５３３号公報

そこで、インバータのスイッチング素子の１つがオフ故障していても、適切にアクティブショートサーキット制御を行う技術の提供が望まれる。

上記に鑑みたインバータ制御装置は、１つの態様として、
直流電源に接続されると共に交流の回転電機に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換するインバータを制御するインバータ制御装置であって、
前記インバータは、前記直流電源の正極側に接続された複数の上段側スイッチング素子からなる上段側素子群と、前記直流電源の負極側に接続された複数の下段側スイッチング素子からなる下段側素子群と、を構成する複数のスイッチング素子を備え、
前記インバータを構成する前記スイッチング素子の内の１つが常時オフ状態となるオフ故障した状態で、
前記上段側素子群及び前記下段側素子群の内、前記オフ故障した前記スイッチング素子を含む一方の素子群の全ての前記スイッチング素子をオフ状態とし、他方の素子群の全ての前記スイッチング素子をオン状態として、前記インバータと前記回転電機との間で電流を還流させるアクティブショートサーキット制御を実行する。

この構成によれば、１つのスイッチング素子がオフ故障していても、その故障しているスイッチング素子を含む一方の素子群をオフ状態とし、他方の素子群をオン状態としてアクティブショートサーキット制御が実行される。このため、オフ故障しているスイッチング素子は、故障していない状態と同じ機能を果たすことになる。その結果、１つのスイッチング素子がオフ故障していても、複数相の全相を使って電流を還流させることができ、故障を生じていない健全なスイッチング素子に過大な電流が流れることを抑制できる。このように、本構成によれば、インバータのスイッチング素子の１つがオフ故障していても、適切にアクティブショートサーキット制御を行うことができる。

インバータ制御装置のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。

車両用駆動装置及び車両用駆動制御装置の模式的ブロック図 回転電機の制御系の模式的回路ブロック図 ドライブ回路の模式的回路ブロック図 回転電機の速度−トルクマップ 待避制御を行った場合の例を示すタイミングチャート 待避制御の一例を示すフローチャート 待避制御を行った場合の比較例を示すタイミングチャート ２相ＡＳＣ時の電流及びトルクの一例を示す波形図 交流電流の過渡ピーク電流の回転速度特性の一例を示すグラフ オフ故障状態での通常制御時の電流及びトルクの一例を示す波形図

以下、インバータ制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。以下、回転電機が、車両において車輪の駆動力源となる形態を例示する。図１の模式的ブロック図は、車両用駆動制御装置１及びその制御対象である車両用駆動装置７を示している。図１に示すように、車両用駆動装置７は、車両の駆動力源となる内燃機関（EG）７０に駆動連結される入力部材ＩＮと車輪Ｗに駆動連結される出力部材ＯＵＴとを結ぶ動力伝達経路に、入力部材ＩＮの側から、駆動力源係合装置（CL1）７５、回転電機（MG）８０、変速装置（TM）９０を備えている。

尚、ここで「駆動連結」とは、２つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指す。具体的には、「駆動連結」とは、当該２つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該２つの回転要素が１つ又は２つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。また、このような伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置、例えば摩擦係合装置や噛み合い式係合装置等が含まれていてもよい。

車両用駆動制御装置１は、上述した車両用駆動装置７の各部を制御する。本実施形態では、車両用駆動制御装置１は、後述するインバータ（INV）１０を介した回転電機８０の制御の中核となるインバータ制御装置（INV-CTRL）２０、内燃機関７０の制御の中核となる内燃機関制御装置（EG-CTRL）３０、変速装置９０の制御の中核となる変速装置制御装置（TM-CTRL）４０、これらの制御装置（２０，３０，４０）を統括する走行制御装置（DRV-CTRL）５０とを備えている。また、車両には、車両用駆動制御装置１の上位の制御装置であり、車両全体を制御する車両制御装置（VHL-CTRL）１００も備えられている。

図１に示すように、車両用駆動装置７は、車両の駆動力源として、内燃機関７０と回転電機８０とを備えたいわゆるパラレル方式のハイブリッド駆動装置である。内燃機関７０は、燃料の燃焼により駆動される熱機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどを用いることができる。内燃機関７０と回転電機８０とは、第１係合装置７５を介して駆動連結されおり、第１係合装置７５の状態により、内燃機関７０と回転電機８０との間で駆動力を伝達する状態と駆動力を伝達しない状態とに切り換えることが可能である。

内燃機関７０は、第１係合装置７５が係合している場合、回転電機８０の回転によって始動することができる。つまり、内燃機関７０は、回転電機８０に従動して始動することができる。一方、内燃機関７０は、回転電機８０から独立して、始動することもできる。第１係合装置７５が解放状態の場合、内燃機関７０はスタータ７１によって始動される。本実施形態では、スタータ７１として、アイドリングストップからの再始動など、いわゆるホットスタートに適したBAS（Belted Alternator Starter）を例示している。

変速装置９０は、変速比の異なる複数の変速段を有する有段の自動変速装置である。例えば、変速装置９０は、複数の変速段を形成するため、遊星歯車機構等の歯車機構及び複数の係合装置（クラッチやブレーキ等）を備えている。変速装置９０の入力軸は回転電機８０の出力軸（例えばロータ軸）に駆動連結されている。ここで、変速装置９０の入力軸及び回転電機８０の出力軸が駆動連結されている部材を中間部材Ｍと称する。変速装置９０の入力軸には、内燃機関７０及び回転電機８０の回転速度及びトルクが伝達される。

変速装置９０は、変速装置９０に伝達された回転速度を、各変速段の変速比で変速すると共に、変速装置９０に伝達されたトルクを変換して変速装置９０の出力軸に伝達する。変速装置９０の出力軸は、例えばディファレンシャルギヤ（出力用差動歯車装置）等を介して２つの車軸に分配され、各車軸に駆動連結された車輪Ｗに伝達される。ここで、変速比は、変速装置９０において各変速段が形成された場合の、出力軸の回転速度に対する入力軸の回転速度の比である（＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）。また、入力軸から変速装置９０に伝達されるトルクに、変速比を乗算したトルクが、出力軸に伝達されるトルクに相当する。

尚、ここでは、変速装置９０として有段の変速機構を備える形態を例示したが、変速装置９０は無段変速機構を備えたものであってもよい。例えば、変速装置９０は、２つのプーリー（滑車）にベルトやチェーンを通し、プーリーの径を変化させることで連続的な変速を可能にするＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を備えたものであってもよい。

また、変速装置９０は、出力部材ＯＵＴと回転電機８０（或いは中間部材Ｍ）との間の動力伝達を遮断することができる機能を有している。本実施形態では理解を容易にするために、変速装置９０の入力軸と出力軸との間で駆動力を伝達する状態と遮断する状態とを切換える第２係合装置９５が変速装置９０の内部に備えられている形態を例示している。第２係合装置９５は、例えば、変速装置９０が自動変速装置の場合、遊星歯車機構を用いて構成されていることがある。遊星歯車機構では、クラッチ及びブレーキの一方又は双方を用いて第２係合装置９５を構成することができる。図１には、第２係合装置９５をクラッチとして例示しているが、第２係合装置９５は、クラッチに限らずブレーキを用いて構成されていてもよい。

ところで、図１において、符号７３は、内燃機関７０又は入力部材ＩＮの回転速度を検出する回転センサ、符号９３は、車輪Ｗ又は出力部材ＯＵＴの回転速度を検出する回転センサである。また、詳細は後述するが、符号１３は回転電機８０のロータの回転（速度・方向・角速度など）を検出するレゾルバなどの回転センサであり、符号１２は、回転電機８０を流れる電流を検出する交流電流センサである。尚、図１では、各種オイルポンプ（電動式及び機械式）等は、省略している。

上述したように、回転電機８０は、インバータ１０を介したインバータ制御装置２０により駆動制御される。図２のブロック図は、回転電機駆動装置２を模式的に示している。尚、符号１４は、インバータ１０の直流側の電圧（後述する直流リンク電圧Ｖｄｃ）を検出する電圧センサ、符号１５は、後述する高圧バッテリ１１（直流電源）に流れる電流（バッテリ電流）を検出するバッテリ電流センサである。

インバータ１０は、高圧バッテリ１１に後述するコンタクタ９を介して接続されると共に、交流の回転電機８０に接続されて直流と複数相の交流（ここでは３相交流）との間で電力変換を行う。車両の駆動力源としての回転電機８０は、複数相の交流（ここでは３相交流）により動作する回転電機であり、電動機としても発電機としても機能することができる。即ち、回転電機８０は、インバータ１０を介して高圧バッテリ１１からの電力を動力に変換する（力行）。或いは、回転電機８０は、内燃機関７０や車輪Ｗから伝達される回転駆動力を電力に変換し、インバータ１０を介して高圧バッテリ１１を充電する（回生）。

回転電機８０を駆動するための電力源としての高圧バッテリ１１は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池（バッテリ）や、電気二重層キャパシタなどにより構成されている。高圧バッテリ１１は、回転電機８０に電力を供給するために、大電圧大容量の直流電源である。高圧バッテリ１１の定格の電源電圧は、例えば２００〜４００［Ｖ］である。

インバータ１０の直流側には、正極と負極との間の電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）を平滑化する平滑コンデンサ（直流リンクコンデンサ４）が備えられている。直流リンクコンデンサ４は、回転電機８０の消費電力の変動に応じて変動する直流リンク電圧Ｖｄｃを安定化させる。

コンタクタ９は、図２に示すように、高圧バッテリ１１とインバータ１０との間、具体的には、直流リンクコンデンサ４と高圧バッテリ１１との間に配置されている。コンタクタ９は、回転電機駆動装置２と、高圧バッテリ１１との電気的な接続を切り離すことが可能である。コンタクタ９が接続状態（閉状態）において高圧バッテリ１１とインバータ１０（及び回転電機８０）とが電気的に接続され、コンタクタ９が開放状態（開状態）において高圧バッテリ１１とインバータ１０（及び回転電機８０）との電気的接続が遮断される。

尚、本実施形態では、図１に示すように、高圧バッテリ１１とインバータ１０との間に、車室内の温度や湿度を整えるエアコンディショナー６１や、電動オイルポンプ（不図示）などを駆動するために直流電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ（DC/DC）６２などの補機６０が備えられていてもよい。補機６０は、コンタクタ９と直流リンクコンデンサ４との間に配置されていると好適である。

本実施形態において、コンタクタ９は、車両の最も上位の制御装置の１つである車両電気制御ユニット（車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit））としての車両制御装置１００からの指令に基づいて開閉するメカニカルリレーであり、例えばシステムメインリレー（SMR : System Main Relay）やメインコンタクタ（MC : Main Contactor）と称される。コンタクタ９は、車両のイグニッションスイッチやメインスイッチがオン状態（有効状態）の際に接点が閉じて導通状態（接続状態）となり、イグニッションスイッチやメインスイッチがオフ状態（非有効状態）の際に接点が開いて非導通状態（開放状態）となる。

上述したように、インバータ１０は、直流リンク電圧Ｖｄｃを有する直流電力を複数相（ｎを自然数としてｎ相、ここでは３相）の交流電力に変換して回転電機８０に供給すると共に、回転電機８０が発電した交流電力を直流電力に変換して直流電源に供給する。インバータ１０は、複数のスイッチング素子３を有して構成される。スイッチング素子３には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FET）やＳｉＣ−ＳＩＴ（SiC - Static Induction Transistor）、ＧａＮ−ＭＯＳＦＥＴ（Gallium Nitride - MOSFET）などの高周波での動作が可能なパワー半導体素子を適用すると好適である。図２には、スイッチング素子３としてＩＧＢＴが用いられる形態を例示している。

図２に示すように、インバータ１０は、複数相（ここでは３相）のそれぞれに対応する数のアーム３Ａを有するブリッジ回路により構成される。つまり、図１に示すように、インバータ１０の直流正極側と直流負極側との間に２つのスイッチング素子３（上段側スイッチング素子３１，下段側スイッチング素子３２）が直列に接続されて１つのアーム３Ａが構成される。３相交流の場合には、この直列回路（１つのアーム３Ａ）が３回線（３相）並列接続される。つまり、回転電機８０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するステータコイル８のそれぞれに一組の直列回路（アーム３Ａ）が対応している。また、各スイッチング素子３には、負極から正極へ向かう方向（下段側から上段側へ向かう方向）を順方向として、並列にフリーホイールダイオード５が備えられている。

本実施形態では、図３に示すように、少なくとも１つのＩＧＢＴ（スイッチング素子３）と当該ＩＧＢＴに並列に接続されたフリーホイールダイオード５とを備えてパワーモジュール３０が構成されている。このようなパワーモジュール３０には、スイッチング素子３を流れる電流を検出する機能や、スイッチング素子３の温度を検出する機能を備えているものがある。このような機能は、検出した値を信号として出力するものであっても良いし、予め規定されたしきい値を超えた場合に報知信号を出力するものであっても良い。本実施形態では、図３に例示するように、温度検出信号ＳＣ、温度検出信号ＴＪがパワーモジュール３０から出力される。

図１及び図２に示すように、インバータ１０は、インバータ制御装置２０により制御される。インバータ制御装置２０は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として構築されている。例えば、インバータ制御装置２０は、車両制御装置１００等の他の制御装置等から提供される回転電機８０の目標トルクに基づいて、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、インバータ１０を介して回転電機８０を制御する。

回転電機８０の各相のステータコイル８を流れる実電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ：図８等参照）は交流電流センサ１２により検出され、インバータ制御装置２０はその検出結果を取得する。また、回転電機８０のロータの各時点での磁極位置は、レゾルバなどの回転センサ１３により検出され、インバータ制御装置２０はその検出結果を取得する。インバータ制御装置２０は、交流電流センサ１２及び回転センサ１３の検出結果を用いて、電流フィードバック制御を実行する。インバータ制御装置２０は、電流フィードバック制御のために種々の機能部を有して構成されており、各機能部は、マイクロコンピュータ等のハードウエアとソフトウエア（プログラム）との協働により実現される。

車両制御装置１００やインバータ制御装置２０などの電源電圧は、例えば５［Ｖ］や３．３［Ｖ］である。車両には、高圧バッテリ１１の他に、高圧バッテリ１１とは絶縁され、高圧バッテリ１１よりも低電圧の電源である低圧バッテリ（不図示）も搭載されている。低圧バッテリの電源電圧は、例えば１２〜２４［Ｖ］である。低圧バッテリは、インバータ制御装置２０や車両制御装置１００に、例えば電圧を調整するレギュレータ回路等を介して電力を供給する。車両制御装置１００やインバータ制御装置２０などの電源電圧は、例えば５［Ｖ］や３．３［Ｖ］である。

図１に示すように、インバータ１０を構成する各スイッチング素子３の制御端子（ＩＧＢＴやＦＥＴの場合はゲート端子）は、ドライブ回路２１を介してインバータ制御装置２０に接続されており、それぞれ個別にスイッチング制御される。回転電機８０を駆動するための高圧系回路と、マイクロコンピュータなどを中核とするインバータ制御装置２０などの低圧系回路とは、動作電圧（回路の電源電圧）が大きく異なる。このため、各スイッチング素子３に対する駆動信号（スイッチング制御信号）の駆動能力（例えば電圧振幅や出力電流など、後段の回路を動作させる能力）をそれぞれ高めて中継するドライブ回路２１（DRV-CCT）が備えられている。

図３は、ドライブ回路２１の一例を示している。ドライブ回路２１は、例えばフォトカプラ、磁気カプラ、トランスなどの絶縁素子を用いた回路や、そのような素子を内蔵したドライバＩＣなどを利用して構成される。図３には、インバータ制御装置２０の側のいわゆる低電圧回路側に接続される低電圧側ドライブ回路２３と、パワーモジュール３０の側のいわゆる高電圧回路側に接続される高電圧側ドライブ回路２４とを備えたドライバＩＣ２２を例示している。低電圧側ドライブ回路２３と、高電圧側ドライブ回路２４とは絶縁されている。例えば低電圧側ドライブ回路２３は電圧が３．３〜５［Ｖ］程度の制御回路電源Ｖ５により動作し、高電圧側ドライブ回路２４は電圧が１５〜２０［Ｖ］程度のドライブ電源Ｖ１５により動作する。

インバータ制御装置２０も、制御回路電源Ｖ５により動作する。インバータ制御装置２０が生成して出力したスイッチング制御信号ＳＷは、出力電流の増強やインピーダンス変換等のためのバッファを介して低電圧側ドライブ回路２３に入力され、高電圧側ドライブ回路２４を介してゲート信号ＧＳとして各パワーモジュール３０（スイッチング素子３）に提供される。ドライブ回路２１は、パワーモジュール３０が出力する温度検出信号ＳＣ、温度検出信号ＴＪも中継して、スイッチング制御信号ＳＷとは逆にインバータ制御装置２０に提供する。ドライブ回路２１自身も、例えばドライブ電源Ｖ１５の電圧の監視などの異常検出機能を有している。本実施形態では、温度検出信号ＳＣや温度検出信号ＴＪが異常を示している場合や、ドライブ回路２１が異常を検出した場合に、警告信号ＡＬＭがインバータ制御装置２０に出力される形態を例示している。

尚、インバータ制御装置２０には、例えば直流リンク電圧Ｖｄｃを検出する電圧センサ１４が過電圧を検出した場合や、高圧バッテリへ入出力される電流を検出するバッテリ電流センサ１５が過電流を検出した場合などにも異常信号が入力される構成であると好適である。図３には、電圧センサ１４が過電圧を検出した場合に出力される過電圧検出信号ＯＶがインバータ制御装置２０に提供される形態を例示している。本実施形態では過電圧検出信号ＯＶは負論理の信号であり、通常時の論理レベルはハイ状態である。過電圧検出信号ＯＶは、スイッチング制御信号ＳＷを低電圧側ドライブ回路２３に中継するトライステートバッファの制御端子にも接続されている。本実施形態では、過電圧が生じた場合には、過電圧検出信号ＯＶの論理レベルがロー状態となり、スイッチング制御信号ＳＷを遮断してインバータ１０の全てのスイッチング素子３をオフ状態にできるようになっている。尚、遮断時に低電圧側ドライブ回路２３に入力される信号の論理レベルを確定するためのプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗等の図示は省略している。

また、ドライブ回路２１はイネーブル端子ＥＮ（負論理）を有しており、イネーブル端子ＥＮに入力される信号が有効ではないとき（ハイレベルの時）には、スイッチング制御信号ＳＷを遮断して、ローレベルのゲート信号ＧＳを出力させる。本実施形態では、イネーブル端子ＥＮがローレベルに固定されている形態を例示しているが、迅速にゲート信号ＧＳを無効化するために、故障や異常を示す信号が接続されていてもよい。また、ドライブ回路２１は、警告信号ＡＬＭを出力する際や、或いは、温度検出信号ＳＣや温度検出信号ＴＪが異常を示している状態で入力された場合などに、スイッチング制御信号ＳＷの状態に拘わらず、ゲート信号ＧＳをローレベルにして出力してもよい。

上述したように、本実施形態では、回転電機８０の回転に同期して回転する２軸の直交ベクトル空間（直交ベクトル座標系）における電流ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を実行して回転電機８０を制御する。電流ベクトル制御法では、例えば、永久磁石による界磁磁束の方向に沿ったｄ軸（界磁電流軸、界磁軸）と、このｄ軸に対して電気的にπ／２進んだｑ軸（駆動電流軸、駆動軸）との２軸の直交ベクトル座標系（ｄ−ｑ軸ベクトル座標系）において電流フィードバック制御を行う。インバータ制御装置２０は、制御対象となる回転電機８０の目標トルクに基づいてトルク指令Ｔ^＊を決定し、ｄ軸電流指令Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ^＊を決定する。

インバータ制御装置２０は、これらの電流指令（Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊）と回転電機８０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のコイルを流れる実電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）との偏差を求めて比例積分制御演算（ＰＩ制御演算）や比例積分微分制御演算（ＰＩＤ制御演算）を行い、最終的に３相の電圧指令を決定する。この電圧指令に基づいて、スイッチング制御信号が生成される。回転電機８０の実際の３相座標系と２軸の直交ベクトル座標系との間の相互の座標変換は、回転センサ１３により検出された磁極位置θに基づいて行われる。また、回転電機８０の回転速度ω（角速度やrpm（Revolutions per Minute））は、回転センサ１３の検出結果より導出される。

ところで、上述したように、インバータ１０などの種々の異常が検出されると、インバータ制御装置２０を含む車両用駆動制御装置１は、いわゆるフェールセーフ制御を実行する。車両用駆動制御装置１は、フェールセーフ制御として、第１係合装置７５や第２係合装置９５による駆動力の伝達状態を変更したり、インバータ１０のスイッチング素子３の制御方式を変更したりする。ここでは、インバータ制御装置２０が、インバータ１０のスイッチング素子３の制御方式を変更するフェールセーフ制御について説明する。

インバータ１０を制御対象としたフェールセーフ制御としては、例えばシャットダウン制御（SDN）が知られている。シャットダウン制御とは、インバータ１０を構成する全てのスイッチング素子３へのスイッチング制御信号ＳＷを非アクティブ状態に変化させてインバータ１０をオフ状態にする制御である。この時、回転電機８０のロータが慣性によって比較的高速で回転を続けていると、大きな逆起電力を生じる。ロータの回転によって生成された電力は、フリーホイールダイオード５を介して整流され、コンタクタ９が閉状態の場合には高圧バッテリ１１を充電する。高圧バッテリ１１を充電する電流（バッテリ電流）の絶対値が大きく増加し、バッテリ電流が高圧バッテリ１１の定格電流を超えると、高圧バッテリ１１の消耗等の原因となる。大きなバッテリ電流に耐えられるように高圧バッテリ１１の定格値を高くすると、規模の増大やコストの増大を招く可能性がある。

一方、コンタクタ９が開放状態の場合、高圧バッテリ１１への電流の流入は遮断される。高圧バッテリ１１への流入を遮断された電流は、直流リンクコンデンサ４を充電し、直流リンク電圧Ｖｄｃを上昇させる。直流リンク電圧Ｖｄｃがインバータ１０（スイッチング素子３）や直流リンクコンデンサ４の定格電圧（絶対最大定格）を超えることは好ましくない。高い電圧を許容するようにこれらの定格値を高くすると、規模の増大やコストの上昇を招く可能性がある。また、図１に示すように、直流リンク電圧Ｖｄｃが、エアコンディショナー６１やＤＣ／ＤＣコンバータ６２などの補機６０にも印加されている場合には、補機６０に対しても同様のことが言える。

インバータ１０を制御対象としたフェールセーフ制御としては、シャットダウン制御の他に、アクティブショートサーキット制御（ASC）も知られている。アクティブショートサーキット制御とは、複数相全てのアーム３Ａの上段側スイッチング素子３１或いは複数相全てのアームの下段側スイッチング素子３２の何れか一方側をオン状態とし、他方側をオフ状態として、回転電機８０とインバータ１０との間で電流を還流させる制御である。尚、複数相全てのアーム３Ａの上段側スイッチング素子３１をオン状態とし、複数相全てのアーム３Ａの下段側スイッチング素子３２をオフ状態とする場合を上段側アクティブショートサーキット制御（HASC）と称する。また、複数相全てのアーム３Ａの下段側スイッチング素子３２をオン状態とし、複数相全てのアーム３Ａの上段側スイッチング素子３１をオフ状態とする場合を下段側アクティブショートサーキット制御（LASC）と称する。

アクティブショートサーキット制御では、直流リンク電圧Ｖｄｃの急激な上昇や、高圧バッテリ１１の充電電流の急激な増加を伴わない。但し、回転電機８０の短絡電流が大きい場合には、ステータコイル８やインバータ１０に大きな還流電流が流れることになる。長時間に亘って大きな電流が流れ続けると、インバータ１０や回転電機８０が大電流による発熱等によって消耗する可能性がある。

従って、フィエールセーフ制御は、異常が生じた際のインバータ１０、回転電機８０を含む車両用駆動装置７の状況や、それぞれの制御方式の特徴などに基づいて適切に実行されることが好ましい。図４は、回転電機の速度−トルクマップを示している。例えば、インバータ制御装置２０は、回転電機８０の回転速度ωが、予め規定された規定回転速度ω１以上の場合には、アクティブショートサーキット制御を実行し、規定回転速度ω１未満の場合には、インバータ１０の全てのスイッチング素子３を全てオフ状態とするシャットダウン制御を実行する。

尚、図４の“Ａ１”、“Ａ２”，“Ａ３”は、それぞれ後述するオフ故障を検出する方式が適用される動作領域を示している。トルクの絶対値及び回転速度ωが低い第１動作領域Ａ１はオフ故障検出がなされない領域である。トルクの絶対値及び回転速度ωが高い第２動作領域Ａ２は、過電流検出によってオフ故障が検出される領域である（図８、図９等を参照して後述する。）。第３動作領域Ａ３は、交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）によって（３相電流の相互の関係によって）、オフ故障が検出される領域である。尚、本実施形態では、第１動作領域Ａ１における最高回転速度と、規定回転速度ω１とが同じ速度である形態を例示しているが、第１動作領域Ａ１における最高回転速度と規定回転速度ω１とは、異なる回転速度であってもよい。

本実施形態では、フェールセーフ制御として、アクティブショートサーキット制御が選択される場合を例として説明する。上述したように、３相交流と直流との間で電力を変換するインバータの場合には、３相全ての上段側スイッチング素子３１をオン状態とし３相全ての下段側スイッチング素子３２をオフ状態とすること、又は、３相全ての下段側スイッチング素子３２をオン状態とし３相全ての上段側スイッチング素子３１をオフ状態とすることによってアクティブショートサーキット制御が実現される。

ここで、アクティブショートサーキット制御が実行される際にオン状態に制御されるスイッチング素子３の１つが、常時オフ状態に固定されるオフ故障を生じていた場合、各相を流れる電流のバランスが崩れ、故障を生じていない健全なスイッチング素子３には過大な電流が流れる可能性がある。上述したように、スイッチング素子３には、過電流検出機能や過熱検出機能が備えられたパワーモジュール３０として構成されているものがある。過大な電流が流れた場合には、過電流状態や過熱状態であると検出されてしまい、上述したようなインバータ制御装置２０やドライブ回路２１による種々のフェールセーフ機能により、スイッチング素子３が強制的にオフ状態に制御される場合がある。これにより、アクティブショートサーキット制御を実行したにも拘わらず、シャットダウン制御が実行された状態と等価となってしまうと、直流リンク電圧Ｖｄｃの急上昇やバッテリ電流の急増を招く可能性がある。

そこで、本実施形態では、インバータ１０を構成するスイッチング素子３の内の１つが常時オフ状態となるオフ故障した状態では、複数の上段側スイッチング素子３１からなる上段側素子群及び複数の下段側スイッチング素子３２からなる下段側素子群の内、オフ故障したスイッチング素子３を含む一方の素子群の全てのスイッチング素子３をオフ状態とし、他方の素子群の全てのスイッチング素子３をオン状態として、アクティブショートサーキット制御を実行する。これにより、オフ故障していない健全なスイッチング素子３を用いたアクティブショートサーキット制御が実行される。

詳細は、後述するが、通常の制御によって回転電機８０を駆動している際に、交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）に基づいてオフ故障したスイッチング素子３を特定することができる場合がある。オフ故障したスイッチング素子３を特定できている場合には、インバータ制御装置２０は、特定されたスイッチング素子３を含む側である一方の素子群の全てのスイッチング素子３をオフ状態とし、他方の素子群の全てのスイッチング素子３をオン状態としてアクティブショートサーキット制御を実行する。

アクティブショートサーキット制御を開始する前にオフ故障したスイッチング素子３を特定できていない場合には、途中でアクティブショートサーキット制御の対象段を変更してもよい。この場合、例えば、上段側アクティブショートサーキット制御の実行中において、交流電流が予め規定された規定電流以上である場合には、上段側アクティブショートサーキット制御から下段側アクティブショートサーキット制御に制御方式を変更し、下段側アクティブショートサーキット制御の実行中において、交流電流が規定電流Ｉｔｈ以上である場合には、下段側アクティブショートサーキット制御から上段側アクティブショートサーキット制御に制御方式を変更する。

尚、上段側アクティブショートサーキット制御と下段側アクティブショートサーキット制御との間で制御方式を変更する際には、各スイッチング素子３を流れる電流を低減するために、両制御の間に短時間のシャットダウン制御を実行すると好適である（図５の＃７〜＃９を参照して後述する。）。

以下、図５のタイミングチャート、図６のフローチャートを参照して、アクティブショートサーキット制御を開始した後に、オン状態に制御する対象段を切り換える具体的な実施形態について説明する。図５には、各スイッチング素子３のオン・オフの状態と、ドライブ回路２１から出力される警告信号ＡＬＭとを例示している。各スイッチング素子３のオン・オフの状態は、故障が生じている場合を除き、ゲート信号ＧＳ（スイッチング制御信号ＳＷ）の論理レベルとほぼ同じである。オン・オフの状態と、ゲート信号ＧＳとが異なる場合については、ゲート信号ＧＳを破線で示している。各スイッチング素子３のオン・オフ状態は、３相の区別を示すＵ，Ｖ，Ｗ、上段側と下段側との区別を示すＨ，Ｌにより示している。例えば、“ＵＨ”は、Ｕ相の上段側スイッチング素子３１を示し、“ＷＬ”は、Ｗ相の下段側スイッチング素子３２を示している。警告信号ＡＬＭは、末尾において同様の区別を示している。例えば、“ＡＬＭＵＨ”は、Ｕ相上段側の警告信号ＡＬＭを示し、“ＡＬＭＷＬ”は、Ｗ相下段側の警告信号ＡＬＭを示している。

図５において時刻ｔ２０までは、通常の制御（例えばパルス幅変調制御）によりインバータ１０が制御されている。時刻ｔ１０において、Ｕ相の下段側スイッチング素子３２にオフ故障が生じている。このため、時刻ｔ１０の後の第１期間Ｔ１では、インバータ１０の動作に異常が生じる（図１０を参照して後述する。）。例えばこの異常を検出したことによって、インバータ制御装置２０は、時刻ｔ２０においてフェールセーフ制御の実行を開始する。ここでは、フェールセーフ制御として、下段側アクティブショートサーキット制御が開始される。但し、Ｕ相の下段側スイッチング素子３２にオフ故障が生じているために、図５に示すように、Ｕ相の下段側スイッチング素子３２はオン状態とはならず、オフ状態が継続する。

このため、第２期間Ｔ２で実行されるこの下段側アクティブショートサーキット制御は、３相アクティブショートサーキット状態ではなく、２相アクティブショートサーキット状態となる。図８は、２相アクティブショートサーキット状態となっているインバータ１０の交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、及び回転電機８０のトルクを示している。還流電流の対称性が崩れ、また、ｑ軸電流Ｉｑの振動も大きくなってトルクにも大きな脈動が生じている。Ｗ相電流Ｉｗのピーク値（絶対値）は、規定電流Ｉｔｈ以上となることもある。例えば、図４における第２動作領域Ａ２では、インバータ制御装置２０は、このような過電流検出によってオフ故障を検出することができる。

図９は、交流電流の過渡ピーク電流の回転速度特性の一例を示している。ＰＫ１は、低温動作時の２相アクティブショートサーキット状態のピーク電圧の絶対値の特性であり、ＰＫ２は低温動作時の３相アクティブショートサーキット状態のピーク電圧の特性である。ＰＫ３は、高温動作時の２相アクティブショートサーキット状態のピーク電圧の絶対値の特性であり、ＰＫ４は高温動作時の３相アクティブショートサーキット状態のピーク電圧の特性である。低温動作時、高温動作時の何れにおいても、２相アクティブショートサーキット状態の場合の方が、過渡電流のピーク電圧の絶対値は大きい。従って、適切に規定電流Ｉｔｈを設定することで、インバータ制御装置２０は、インバータ１０が２相アクティブショートサーキット状態であることを判定することができる。

インバータ制御装置２０は、このようなアクティブショートサーキット制御の実行中における不具合を解消させるための回避制御（１相オフ故障回避制御）を実行する。図６のフローチャートに示すように、フェールセーフ制御の開始後、インバータ制御装置２０は、制御モード（CTRL_MOD）を取得して、取得した制御モードの種別をレジスタ（REG1）に格納する（＃１）。次に、インバータ制御装置２０は、取得した制御モードが、アクティブショートサーキット制御であるかどうか、即ち、上段側アクティブショートサーキット制御（HASC）及び下段側アクティブショートサーキット制御（LASC）の何れかであるか判定する（＃２）。制御モードがアクティブショートサーキット制御ではない場合には、回避制御を行う必要がないので、インバータ制御装置２０は処理を終了する。

制御モードが、アクティブショートサーキット制御である場合には、インバータ制御装置２０は、エラーフラグ（ERR_FLG）を取得する（＃３）。続いて、インバータ制御装置２０は、エラーフラグが１相オフ故障（SPH_OFF：Single Phase OFF Fail）であるかどうかを判定する（＃４）。エラーフラグが１相オフ故障ではない場合には、回避制御を行う必要がないので、インバータ制御装置２０は処理を終了する。

エラーフラグが１相オフ故障の場合、インバータ制御装置２０は、次に警告信号ＡＬＭの状態を取得し（＃５）、警告信号ＡＬＭがパワーモジュール３０（PWMDL）の異常（FAIL）を示しているかどうかを判定する（＃６）。警告信号ＡＬＭが有効ではない場合（異常を示していない場合）や、警告信号ＡＬＭがパワーモジュール３０に起因しない異常を示している場合には、回避制御を行う必要がないので、インバータ制御装置２０は処理を終了する。

警告信号ＡＬＭがパワーモジュール３０の故障を示している場合には、１相オフ故障を生じていて、パワーモジュール３０に異常が生じていることになる。例えば、図５に示すように、時刻ｔ３１でＶ相の下段側スイッチング素子３２において過電流等の異常が検出されて、Ｖ相下段側警告信号ＡＬＭＶＬが有効状態になる。これにより、例えば、時刻ｔ３２において、ドライブ回路２１が自動的にＶ相下段側のゲート信号ＧＳの論理レベルをローにしてＶ相の下段側スイッチング素子３２をオフ状態にする。また、インバータ制御装置２０がＶ相下段側のスイッチング制御信号ＳＷの論理レベルをハイ状態に制御していても、Ｖ相の下段側スイッチング素子３２がオフ状態となる。このため、時刻ｔ３２以降の第３期間Ｔ３は、いわゆる単相アクティブショートサーキット状態となる。

この状態が継続すると、Ｗ相を流れる電流はさらに増加する。図７のタイミングチャートは、回避制御を行わない場合の比較例を示している。Ｗ相を流れる電流の増加に伴い、時刻ｔ４１でＷ相の下段側スイッチング素子３２において過電流等の異常が検出されて、Ｗ相下段側警告信号ＡＬＭＷＬが有効状態になる。これにより、例えば、時刻ｔ４２において、ドライブ回路２１が自動的にＷ相下段側のゲート信号ＧＳの論理レベルをローレベルにしてＷ相の下段側スイッチング素子３２をオフ状態にする。これにより、時刻ｔ４２以降の期間Ｔ４０は、シャットダウン制御されている状態と等価になる。回転電機８０の回転速度ωが高い場合には、大きな逆起電圧が生じるため、コンタクタ９が閉じている場合には、高圧バッテリ１１に大きなバッテリ電流が流れる可能性があり、コンタクタ９が開いている場合には直流リンクコンデンサ４が充電されて直流リンク電圧Ｖｄｃが上昇する可能性がある。

回避制御が実行される本実施形態では、ステップ＃６で警告信号ＡＬＭがパワーモジュール３０の異常を示していると判定された場合は、アクティブショートサーキット制御の対象段を切り換える（後述する＃１０〜＃１２）。図５に示すように、インバータ制御装置２０は、時刻ｔ４０において、これまでオン状態に制御されていた下段側スイッチング素子３２を全てオフ状態に制御し、これまでオフ状態に制御されていた上段側スイッチング素子３１を全てオン状態に制御する。つまり、下段側アクティブショートサーキット制御から、上段側アクティブショートサーキット制御に制御方式（対象段）を切り換える。第４期間Ｔ４では、上段側アクティブショートサーキット制御が実行される。

ところで、オフ故障しているスイッチング素子３を含むＵ相では、アクティブショートサーキット制御の対象段を変更する際に、共にオフ状態の上段側スイッチング素子３１及び下段側スイッチング素子３２の内、上段側スイッチング素子３１がオン状態になる。一方、オフ故障しているスイッチング素子３を含まないＶ相、Ｗ相では、アクティブショートサーキット制御の対象段を変更する前に下段側スイッチング素子３２がオン状態であり、変更後には上段側スイッチング素子３１がオン状態になる。尚、ここでは、Ｖ相の下段側スイッチング素子３２がドライブ回路２１によってオフ状態にされる前に切り換える場合を想定している。この際、Ｖ相、Ｗ相では、制御の対象段が切り換わる際に、上段側スイッチング素子３１と下段側スイッチング素子３２との双方が導通する状態となり、インバータ１０の正負両極間が短絡状態となる可能性がある。このため、本実施形態では、インバータ制御装置２０は、アクティブショートサーキット制御の制御方式を変更する際に、短時間、シャットダウン制御を実行してインバータ１０の各スイッチング素子３を流れる電流を低減する。尚、電流の低減が必要ないような場合には、シャットダウン制御を挟むことなく、アクティブショートサーキット制御の対象段を切り換えてもよい。このシャットダウン制御は、図５のタイミングチャートでは省略しているが、以下、図６のフローチャートを参照して説明する。

図６に示すように、ステップ＃６でパワーモジュール３０に異常が生じていると判定されると、インバータ制御装置２０は制御モードをシャットダウン制御に設定する（＃７）。ここで同時にカウンタが起動される（＃８，＃９）。カウント値（CNT）がシャットダウンカウント値（CNT_SDN）に達すると、シャットダウン制御を終了し、対象段を変更してアクティブショートサーキット制御が実行される。本実施形態では、ステップ＃１において取得されてレジスタ（REG1）に格納された制御モードが下段側アクティブショートサーキット制御（LASC）であるか否かが判定され（＃１０）、下段側アクティブショートサーキット制御である場合には、他方の上段側アクティブショートサーキット制御（HASC）が設定される（＃１１）。下段側アクティブショートサーキット制御でない場合には、下段側アクティブショートサーキット制御が設定される（＃１２）。

図５及び図６を参照して上述した形態では、アクティブショートサーキット制御を開始した後に、オフ故障したスイッチング素子３又はオフ故障したスイッチング素子３を含む素子群を特定して、アクティブショートサーキット制御の対象段を切り換える例を示した。しかし、アクティブショートサーキット制御を開始する前に、オフ故障しているスイッチング素子３又はオフ故障したスイッチング素子３を含む素子群を特定して、アクティブショートサーキット制御を開始してもよい。つまり、インバータ制御装置２０は、特定されたスイッチング素子３を含む側である一方の素子群の全てのスイッチング素子３をオフ状態とし、他方の素子群の全てのスイッチング素子３をオン状態としてアクティブショートサーキット制御を実行してもよい。

図１０の波形図は、オフ故障状態での通常制御時の電流及びトルクの一例を示している。図１０に示すように、１つのスイッチング素子３がオフ故障していると、３相の交流電流の対称性が崩れる。Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの相互の関係を解析することによって、オフ故障の有無の判定やオフ故障しているスイッチング素子３の特定が可能である。例えば、図４における第３動作領域Ａ３では、インバータ制御装置２０は、このような３相の交流電流の相互の関係を解析することによってオフ故障を検出することができる。

３相の交流電流の相互の関係を解析する手法については、例えば、技術論文「A. M. S. Mendes and A. J. Marques,“Voltage Source Inverter Fault Diagnosis in Variable Speed AC Drives, by the Average Current Park’s Vector Approach”、0-7803-5293-9/99, $10.00, 1999, IEEE 」等において紹介されているように公知であるから、詳細な説明は省略する。また、オフ故障しているスイッチング素子３には電流が流れないため、素子の温度の上昇も抑制される。スイッチング素子３が温度センサ等を含むパワーモジュールとして構成されている場合など、スイッチング素子３の温度がモニターされていれば、各スイッチング素子３の温度に基づいて各スイッチング素子３の故障の有無を判定できる場合がある。尚、図１０に示すように、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑも、オフ故障が生じていると大きく振動する。また、トルクＴも、トルク指令Ｔ^＊に対して大きく振動する。このため、ｄｑ軸電流やトルクＴに基づいてオフ故障の有無の判定を行うことも可能である。

〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明したインバータ制御装置（２０）の概要について簡単に説明する。

直流電源（１１）に接続されると共に交流の回転電機（８０）に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換するインバータ（１０）を制御するインバータ制御装置（２０）は、１つの態様として、
前記インバータ（１０）は、前記直流電源（１１）の正極側に接続された複数の上段側スイッチング素子（３１）からなる上段側素子群と、前記直流電源（１１）の負極側に接続された複数の下段側スイッチング素子（３２）からなる下段側素子群と、を構成する複数のスイッチング素子（３）を備え、
前記インバータ（１０）を構成する前記スイッチング素子（３）の内の１つが常時オフ状態となるオフ故障した状態で、
前記上段側素子群及び前記下段側素子群の内、前記オフ故障した前記スイッチング素子（３）を含む一方の素子群の全ての前記スイッチング素子（３）をオフ状態とし、他方の素子群の全ての前記スイッチング素子（３）をオン状態として、前記インバータ（１０）と前記回転電機（８０）との間で電流を還流させるアクティブショートサーキット制御を実行する。

この構成によれば、１つのスイッチング素子（３）がオフ故障していても、その故障しているスイッチング素子（３）を含む一方の素子群をオフ状態とし、他方の素子群をオン状態としてアクティブショートサーキット制御が実行される。このため、オフ故障しているスイッチング素子（３）は、故障していない状態と同じ機能を果たすことになる。その結果、１つのスイッチング素子（３）がオフ故障していても、複数相の全相を使って電流を還流させることができ、故障を生じていない健全なスイッチング素子（３）に過大な電流が流れることを抑制できる。このように、本構成によれば、インバータ（１０）のスイッチング素子（３）の１つがオフ故障していても、適切にアクティブショートサーキット制御を行うことができる。

また、インバータ制御装置（２０）は、前記回転電機（８０）の回転中に、前記インバータ（１０）の異常が検出された場合に、前記アクティブショートサーキット制御として、前記上段側素子群の複数の前記上段側スイッチング素子（３１）の全てをオフ状態とし前記下段側素子群の複数の前記下段側スイッチング素子（３２）の全てをオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御を実行し、前記下段側アクティブショートサーキット制御の実行中において、交流電流が予め規定された規定電流（Ｉｔｈ）以上である場合には、前記下段側アクティブショートサーキット制御から、前記上段側素子群の複数の前記上段側スイッチング素子（３１）の全てをオン状態とし前記下段側素子群の複数の前記下段側スイッチング素子（３２）の全てをオフ状態とする上段側アクティブショートサーキット制御に制御方式を変更すると好適である。

また、インバータ制御装置（２０）は、前記回転電機（８０）の回転中に、前記インバータ（１０）の異常が検出された場合に、前記アクティブショートサーキット制御として、前記上段側素子群の複数の前記上段側スイッチング素子（３１）の全てをオン状態とし前記下段側素子群の複数の前記下段側スイッチング素子（３２）の全てをオフ状態とする上段側アクティブショートサーキット制御を実行し、前記上段側アクティブショートサーキット制御の実行中において、交流電流が予め規定された規定電流（Ｉｔｈ）以上である場合には、前記上段側アクティブショートサーキット制御から、前記上段側素子群の複数の前記上段側スイッチング素子（３１）の全てをオフ状態とし前記下段側素子群の複数の前記下段側スイッチング素子（３２）の全てをオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御に制御方式を変更すると好適である。

１つのスイッチング素子（３）がオフ故障していることが判らないまま、或いは、どのスイッチング素子（３）がオフ故障しているか判らないままで、アクティブショートサーキット制御が開始される場合がある。しかし、オン状態に制御されるべきスイッチング素子（３）がオフ故障していると、還流電流が流れる経路が減少するために、１相当たりに流れる電流が増加する。従って、インバータ制御装置（２０）は、交流電流に基づいて、オフ故障が発生している可能性を判定することができる。既にアクティブショートサーキット制御が開始されている場合、インバータ制御装置（２０）は、その時点でオン状態に制御されている素子群にオフ故障したスイッチング素子（３）が含まれていることを判定できる。例えば、下段側アクティブショートサーキット制御の実行中において、交流電流が規定電流（Ｉｔｈ）以上であれば、下段側素子群にオフ故障しているスイッチング素子（３）が含まれていると判定することができる。また、上段側アクティブショートサーキット制御の実行中において、交流電流が規定電流（Ｉｔｈ）以上であれば、上段側素子群にオフ故障しているスイッチング素子（３）が含まれていると判定することができる。

この判定結果に応じて、インバータ制御装置（１０）は、アクティブショートサーキット制御においてオン状態に制御する対象を上段側素子群と下段側素子群との間で切り換えることによって、オフ故障しているスイッチング素子（３）を故障していない状態と同じ機能を果たすように制御することができる。例えば、下段側アクティブショートサーキット制御を実行していた場合は、オン状態に制御する対象を下段側素子群から上段側素子群に切り換える。オフ故障しているスイッチング素子（３）を含む下段側素子群はオフ状態に制御されるので、オフ故障しているスイッチング素子（３）は故障していない状態と同じ機能を果たすことになる。また、上段側アクティブショートサーキット制御を実行していた場合は、オン状態に制御する対象を上段側素子群から下段側素子群に切り換える。オフ故障しているスイッチング素子（３）を含む上段側素子群はオフ状態に制御されるので、オフ故障しているスイッチング素子（３）は故障していない状態と同じ機能を果たすことになる。このように、これらの構成によれば、インバータ（１０）のスイッチング素子（３）の１つがオフ故障していても、適切にアクティブショートサーキット制御を行うことができる。

インバータ制御装置（２０）は、アクティブショートサーキット制御においてオン状態に制御する対象を上段側素子群と下段側素子群との間で切り換えて、前記アクティブショートサーキット制御の制御方式を変更する際には、前記上段側アクティブショートサーキット制御と前記下段側アクティブショートサーキット制御との間で、前記インバータ（１０）の全ての前記スイッチング素子（３）を全てオフ状態とするシャットダウン制御を実行すると好適である。

アクティブショートサーキット制御では、還流電流が流れることによってインバータ（１０）や回転電機（８０）が発熱する。従って、シャットダウン制御によって、各スイッチング素子３を流れる電流を低減すると好適である。

また、１つの態様として、インバータ制御装置（２０）は、前記オフ故障した前記スイッチング素子（３）を特定し、当該特定されたスイッチング素子（３）を含む側である一方の素子群の全ての前記スイッチング素子（３）をオフ状態とし、他方の素子群の全ての前記スイッチング素子（３）をオン状態として前記アクティブショートサーキット制御を実行すると好適である。

インバータ（１０）が、パルス幅変調など通常の制御方式でインバータ（１０）を制御している場合も、オフ故障しているスイッチング素子（３）が存在すると交流電流に乱れが生じる。従って、インバータ制御装置（２０）は、例えば交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）に基づいて、故障しているスイッチング素子（３）を特定することができる。また、オフ故障しているスイッチング素子（３）には電流が流れず、素子の温度の上昇も抑制されるため、各スイッチング素子３の温度に基づいて故障しているスイッチング素子（３）を特定できる場合もある。インバータ制御装置（２０）は、故障していることが特定されたスイッチング素子（３）を含む素子群がオフ状態となるように、アクティブショートサーキット制御を実行することで、適切にアクティブショートサーキット制御を行うことができる。

インバータ制御装置（２０）は、前記回転電機（８０）の回転速度（ω）が予め規定された規定回転速度以上の場合には、前記アクティブショートサーキット制御を実行し、前記規定回転速度未満の場合には、前記インバータ（１０）の全ての前記スイッチング素子（３）を全てオフ状態とするシャットダウン制御を実行すると好適である。

インバータ（１０）に対するフェールセーフ制御の形態には、アクティブショートサーキット制御の他、シャットダウン制御もある。シャットダウン制御では、回転電機（８０）の逆起電力によってインバータ（１０）の直流側にエネルギーが回生される。逆起電力のエネルギーは、回転電機（８０）の運動エネルギーが大きい程、つまり、回転電機（８０）の回転速度（ω）が高い程大きくなる。逆起電力のエネルギーが高ければ、インバータ（１０）の直流側に接続された回路（直流電源、コンデンサ、その他の機器など）に影響を与えるおそれが高くなるが、逆起電力のエネルギーが低ければそのおそれは小さい。また、アクティブショートサーキット制御では、シャットダウン制御に比べて長い時間、インバータ（１０）に電流が流れる。シャットダウン制御では、迅速にインバータ（１０）に流れる電流を収束させることができる。従って、回転電機（８０）の回転速度（ω）が規定回転速度未満で逆起電力が小さい場合には、シャットダウン制御が実行されると好適である。

ω ：回転速度
ω１ ：規定回転速度
１ ：車両用駆動制御装置
３ ：スイッチング素子
１０ ：インバータ
１１ ：高圧バッテリ（直流電源）
２０ ：インバータ制御装置
３１ ：上段側スイッチング素子
３２ ：下段側スイッチング素子
８０ ：回転電機
Ｉｔｈ ：規定電流
Ｉｕ ：Ｕ相電流（交流電流）
Ｉｖ ：Ｖ相電流（交流電流）
Ｉｗ ：Ｗ相電流（交流電流）
Ｖｄｃ ：直流リンク電圧

Claims (6)

1. 直流電源に接続されると共に交流の回転電機に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換するインバータを制御するインバータ制御装置であって、
   前記インバータは、前記直流電源の正極側に接続された複数の上段側スイッチング素子からなる上段側素子群と、前記直流電源の負極側に接続された複数の下段側スイッチング素子からなる下段側素子群と、を構成する複数のスイッチング素子を備え、
   前記インバータを構成する前記スイッチング素子の内の１つが常時オフ状態となるオフ故障した状態で、
   前記上段側素子群及び前記下段側素子群の内、前記オフ故障した前記スイッチング素子を含む一方の素子群の全ての前記スイッチング素子をオフ状態とし、他方の素子群の全ての前記スイッチング素子をオン状態として、前記インバータと前記回転電機との間で電流を還流させるアクティブショートサーキット制御を実行するインバータ制御装置。
2. 前記回転電機の回転中に、前記インバータの異常が検出された場合に、
   前記アクティブショートサーキット制御として、前記上段側素子群の複数の前記上段側スイッチング素子の全てをオフ状態とし前記下段側素子群の複数の前記下段側スイッチング素子の全てをオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御を実行し、
   前記下段側アクティブショートサーキット制御の実行中において、交流電流が予め規定された規定電流以上である場合には、前記下段側アクティブショートサーキット制御から、前記上段側素子群の複数の前記上段側スイッチング素子の全てをオン状態とし前記下段側素子群の複数の前記下段側スイッチング素子の全てをオフ状態とする上段側アクティブショートサーキット制御に制御方式を変更する、請求項１に記載のインバータ制御装置。
3. 前記回転電機の回転中に、前記インバータの異常が検出された場合に、
   前記アクティブショートサーキット制御として、前記上段側素子群の複数の前記上段側スイッチング素子の全てをオン状態とし前記下段側素子群の複数の前記下段側スイッチング素子の全てをオフ状態とする上段側アクティブショートサーキット制御を実行し、
   前記上段側アクティブショートサーキット制御の実行中において、交流電流が予め規定された規定電流以上である場合には、前記上段側アクティブショートサーキット制御から、前記上段側素子群の複数の前記上段側スイッチング素子の全てをオフ状態とし前記下段側素子群の複数の前記下段側スイッチング素子の全てをオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御に制御方式を変更する、請求項１に記載のインバータ制御装置。
4. 前記アクティブショートサーキット制御の制御方式を変更する際には、前記上段側アクティブショートサーキット制御と前記下段側アクティブショートサーキット制御との間で、前記インバータの全ての前記スイッチング素子を全てオフ状態とするシャットダウン制御を実行する請求項２又は３に記載のインバータ制御装置。
5. 前記オフ故障した前記スイッチング素子を特定し、当該特定されたスイッチング素子を含む側である一方の素子群の全ての前記スイッチング素子をオフ状態とし、他方の素子群の全ての前記スイッチング素子をオン状態として前記アクティブショートサーキット制御を実行する請求項１に記載のインバータ制御装置。
6. 前記回転電機の回転速度が予め規定された規定回転速度以上の場合には、前記アクティブショートサーキット制御を実行し、前記規定回転速度未満の場合には、前記インバータの全ての前記スイッチング素子を全てオフ状態とするシャットダウン制御を実行する請求項１から５の何れか一項に記載のインバータ制御装置。
   

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