(57)【要約】【課題】インバータの各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときでも、３相モータをある程度の精度で駆動可能にする。【解決手段】各相の各素子として複数のスイッチング素子および複数のダイオードを有し、３相モータを駆動する中性点クランプ型の３レベルインバータと、３相モータの各相に３レベルの電圧が印加されるように３レベルインバータを制御する制御装置と、を備えるインバータ装置において、制御装置は、各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときには、各相の各素子のうち短絡故障していない素子を用いて、３相モータの各相に２レベルの電圧が印加されるように３レベルインバータを制御する。【選択図】図２
2020115700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各相の各素子として複数のスイッチング素子および複数のダイオードを有し、３相モータを駆動する中性点クランプ型の３レベルインバータと、
前記３相モータの各相に３レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御する制御装置と、
を備えるインバータ装置であって、
前記制御装置は、前記各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときには、前記各相の各素子のうち短絡故障していない素子を用いて、前記３相モータの各相に２レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御する、
インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関し、詳しくは、中性点クランプ型の３レベルインバータを備えるインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のインバータ装置としては、３相モータを駆動する中性点クランプ型の３レベルインバータを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、この３レベルインバータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第１〜第４スイッチおよび第１〜第４ダイオードと、第１〜第６クランプダイオードと、第１，第２コンデンサとを有する。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第１〜第４スイッチは、それぞれ、直流側の正極ラインおよび負極ラインに対してこの順に直列に接続されている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第１〜第４スイッチには、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第１〜第４ダイオードが並列に接続されている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第２，第３スイッチの接続点には、それぞれ、モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相が接続されている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第１，第２スイッチの接続点には、それぞれ、第１、第３、第５クランプダイオードのカソードが接続されている。第１、第３、第５クランプダイオードのアノードには、それぞれ、第２、第４、第６クランプダイオードのカソードが接続されている。第２、第４、第６クランプダイオードのアノードには、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第３，第４スイッチの接続点が接続されている。第１，第２コンデンサは、正極ラインおよび負極ラインに対してこの順に直列に接続されている。第１，第２コンデンサの接続点（中性点）には、第１，第２クランプダイオードの接続点と、第３，第４クランプダイオードの接続点と、第５，第６クランプダイオードの接続点とが接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２２０３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうしたインバータ装置において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第１〜第４スイッチおよび第１〜第４ダイオードと、第１〜第６クランプダイオードのうちの何れかが短絡故障したときでも、３相モータをある程度の精度で駆動することが求められている。
【０００５】
本発明のインバータ装置は、インバータの各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときでも、３相モータをある程度の精度で駆動可能にすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインバータ装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のインバータ装置は、
各相の各素子として複数のスイッチング素子および複数のダイオードを有し、３相モータを駆動する中性点クランプ型の３レベルインバータと、
前記３相モータの各相に３レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御する制御装置と、
を備えるインバータ装置であって、
前記制御装置は、前記各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときには、前記各相の各素子のうち短絡故障していない素子を用いて、前記３相モータの各相に２レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御する、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のインバータ装置では、各相の各素子（複数のスイッチング素子および複数のダイオード）のうちの何れかが短絡故障したときには、各相の各素子のうち短絡故障していない素子を用いて、３相モータの各相に２レベルの電圧が印加されるように３レベルインバータを制御する。これにより、複数のスイッチング素子および複数のダイオードのうちの何れかが短絡故障したときでも、３相モータをある程度の精度で駆動することができる。
【０００９】
ここで、前記３レベルインバータは、前記複数のスイッチング素子としてのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の第１〜第４スイッチング素子と、前記複数のダイオードとしての前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第１〜第４ダイオードおよび第１〜第６クランプダイオードと、第１，第２コンデンサとを有する。前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第１〜第４スイッチング素子は、それぞれ、直流側の正極ラインおよび負極ラインに対してこの順に直列に接続されている。前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第１〜第４スイッチング素子には、それぞれ、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第１〜第４ダイオードが並列に接続されている。前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第２，第３スイッチング素子の接続点には、それぞれ、前記モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相が接続されている。前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第１，第２スイッチング素子の接続点には、それぞれ、前記第１、第３、第５クランプダイオードのカソードが接続されている。前記第１、第３、第５クランプダイオードのアノードには、それぞれ、前記第２、第４、第６クランプダイオードのカソードが接続されている。前記第２、第４、第６クランプダイオードのアノードには、それぞれ、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第３，第４スイッチング素子の接続点が接続されている。前記第１，第２コンデンサは、前記正極ラインおよび前記負極ラインに対してこの順に直列に接続されている。前記第１，第２コンデンサの接続点（中性点）には、前記第１，第２クランプダイオードの接続点と、前記第３，第４クランプダイオードの接続点と、前記第５，第６クランプダイオードの接続点とが接続されている。
【００１０】
本発明のインバータ装置において、前記制御装置は、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第１〜第４スイッチング素子と前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第１〜第４ダイオードと前記第１〜第６クランプダイオードとのうちの何れも短絡故障していないときには、前記３相モータの各相にハイレベル、ミドルレベル、ローレベルの３レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御するものとしてもよい。
【００１１】
この場合、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第１スイッチング素子および前記第１ダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記３相モータの各相にハイレベル、ローレベルの２レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御するものとしてもよい。前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第２スイッチング素子および前記第２ダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記３相モータの各相にハイレベル、ミドルレベルの２レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御するものとしてもよい。
【００１２】
前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第３スイッチング素子および前記第３ダイオードのうちの何れかかが短絡故障したときには、前記３相モータの各相にミドルレベル、ローレベルの２レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御するものとしてもよい。前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第４スイッチング素子および前記第４ダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記３相モータの各相にハイレベル、ローレベルの２レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御するものとしてもよい。
【００１３】
前記第１、第３、第５クランプダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記３相モータの各相にミドルレベル、ローレベルの２レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御するものとしてもよい。前記第２、第４、第６クランプダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記３相モータの各相にハイレベル、ミドルレベルの２レベルの電圧が印加されるように前記３レベルインバータを制御するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例としてのインバータ装置を備える駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】ＥＣＵ３０により実行される制御モード設定ルーチン一例を示す説明図である。
【図３】制御モードに通常モードを設定したときの各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよび電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一例を示す説明図である。
【図４】スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１およびダイオードＤｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のうちの何れかが短絡故障し、制御モードにＨＬモードを設定したときの各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよび電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一例を示す説明図である。
【図５】スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２およびダイオードＤｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２のうちの何れかが短絡故障し、制御モードにＨＭモードを設定したときの各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよび電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一例を示す説明図である。
【図６】クランプダイオードＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５のうちの何れかが短絡故障し、制御モードにＭＬモードを設定したときの各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよび電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一例を示す説明図である。
【図７】変形例の駆動装置１２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例としてのインバータ装置を備える駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、図示するように、走行用のモータ２２と、モータ２２を駆動するインバータ２４と、インバータ２４に電力ライン２８を介して接続されるバッテリ２６と、インバータ２４を制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３０とを備える。ここで、「インバータ装置」としては、主として、インバータ２４およびＥＣＵ３０が相当する。
【００１７】
モータ２２は、３相同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込めまれた回転子と、固定子コアに３相コイルが巻回された固定子とを有する。バッテリ２６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。
【００１８】
インバータ２４は、中性点クランプ型の３レベルインバータとして構成されており、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４およびダイオードＤｕ１〜Ｄｕ４，Ｄｖ１〜Ｄｖ４，Ｄｗ１〜Ｄｗ４と、クランプダイオードＤｃ１〜Ｄｃ６と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを有する。スイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４としては、例えば、ＩＧＢＴが用いられる。
【００１９】
Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４は、電力ライン２８の正極ライン２８ｐおよび負極ライン２８ｎに対してこの順に直列に接続されている。Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４には、それぞれ、Ｕ相のダイオードＤｕ１〜Ｄｕ４が並列に（電力ライン２８の負極ライン２８ｎ側から正極ライン２８ｐ側が順方向となるように）接続されている。Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｕ３の接続点には、モータ２２のＵ相が接続されている。Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２の接続点には、クランプダイオードＤｃ１のカソードが接続されている。クランプダイオードＤｃ１のアノードには、クランプダイオードＤｃ２のカソードが接続されている。クランプダイオードＤｃ２のアノードには、Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４の接続点が接続されている。
【００２０】
Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖ１〜Ｓｖ４は、電力ライン２８の正極ライン２８ｐおよび負極ライン２８ｎに対してこの順に直列に接続されている。Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖ１〜Ｓｖ４には、それぞれ、Ｖ相のダイオードＤｖ１〜Ｄｖ４が並列に（電力ライン２８の負極ライン２８ｎ側から正極ライン２８ｐ側が順方向となるように）接続されている。Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖ２，Ｓｖ３の接続点には、モータ２２のＶ相が接続されている。Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖ１，Ｓｖ２の接続点には、クランプダイオードＤｃ３のカソードが接続されている。クランプダイオードＤｃ３のアノードには、クランプダイオードＤｃ４のカソードが接続されている。クランプダイオードＤｃ４のアノードには、Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖ３，Ｓｖ４の接続点が接続されている。
【００２１】
Ｗ相のスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ４は、電力ライン２８の正極ライン２８ｐおよび負極ライン２８ｎに対してこの順に直列に接続されている。Ｗ相のスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ４には、それぞれ、Ｗ相のダイオードＤｗ１〜Ｄｗ４が並列に（電力ライン２８の負極ライン２８ｎ側から正極ライン２８ｐ側が順方向となるように）接続されている。Ｗ相のスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３の接続点には、モータ２２のＷ相が接続されている。Ｗ相のスイッチング素子Ｓｗ１，Ｓｗ２の接続点には、クランプダイオードＤｃ５のカソードが接続されている。クランプダイオードＤｃ５のアノードには、クランプダイオードＤｃ６のカソードが接続されている。クランプダイオードＤｃ６のアノードには、Ｗ相のスイッチング素子Ｓｗ３，Ｓｗ４の接続点が接続されている。
【００２２】
コンデンサＣ１，Ｃ２は、定格容量が互いに同一に構成されており、電力ライン２８の正極ライン２８ｐおよび負極ライン２８ｎに対してこの順に直列に接続されている。コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）には、クランプダイオードＤｃ１，Ｄｃ２の接続点と、クランプダイオードＤｃ３，Ｄｃ４の接続点と、クランプダイオードＤｃ５，Ｄｃ６の接続点とが接続されている。
【００２３】
ＥＣＵ３０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートを備える。ＥＣＵ３０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。ＥＣＵ３０に入力される信号としては、例えば、モータ２２の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ２２ａからの回転位置θｍや、モータ２２の各相の電流を検出する電流センサ２２ｕ，２２ｖからの各相の電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。インバータ２４の各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４およびダイオードＤｕ１〜Ｄｕ４，Ｄｖ１〜Ｄｖ４，Ｄｗ１〜Ｄｗ４やクランプダイオードＤｃ１〜Ｄｃ６のそれぞれに取り付けられた図示しない温度センサからのそれぞれの温度も挙げることができる。さらに、バッテリ２６の電圧を検出する電圧センサ２６ａからの電圧Ｖｂや、バッテリ２６の電流を検出する電流センサ２６ｂからの電流Ｉｂを挙げることもできる。
【００２４】
ＥＣＵ３０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。ＥＣＵ３０から出力される信号としては、例えば、インバータ２４の各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４への制御信号が出力ポートを介して出力される。ＥＣＵ３０は、回転位置センサ２２ａからのモータ２２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ２２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ２６ｂからのバッテリ２６の電流Ｉｂに基づいてバッテリ２６の蓄電割合ＳＯＣを演算したりする。
【００２５】
こうして構成された実施例の駆動装置２０では、ＥＣＵ３０は、モータ２２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）によりインバータ２４のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のスイッチング制御を行なう。
【００２６】
インバータ２４の制御では、最初に、モータ２２の各相に流れる電流の総和が値０であるとして、モータ２２の電気角θｅを用いてＵ相、Ｖ相の電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する。続いて、モータ２２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定し、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との差分が打ち消されるようにｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定する。そして、モータ２２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）する。そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＷＭ信号を生成し、生成したスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＭＷ信号を用いてスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のスイッチング制御を行なう。
【００２７】
次に、こうして構成された実施例の駆動装置２０の動作、特に、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＷＭ信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう際の制御モードの設定処理について説明する。図２は、ＥＣＵ３０により実行される制御モード設定ルーチン一例を示す説明図である。このルーチンは、繰り返し実行される。
【００２８】
図２の制御モード設定ルーチンが実行されると、インバータ２４の各相の各素子（スイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４およびダイオードＤｕ１〜Ｄｕ４，Ｄｖ１〜Ｄｖ４，Ｄｗ１〜Ｄｗ４やクランプダイオードＤｃ１〜Ｄｃ６）のうちの何れかが短絡故障したか否かを判定する（ステップＳ１００）。この処理は、例えば、インバータ２４の各相の各素子に取り付けられた図示しない温度センサからの温度を閾値と比較することにより行なうことができる。これは、インバータ２４の各相の各素子の短絡故障の要因として、過熱による熱破壊が考えられるためである。
【００２９】
ステップＳ１００でインバータ２４の各相の各素子のうちの何れも短絡故障していないと判定したときには、制御モードに通常モードを設定して（ステップＳ１１０）、本ルーチンを終了する。制御モードに通常モードを設定すると、モータ２２の各相にハイレベル（Ｈレベル）、ミドルレベル（Ｍレベル）、ローレベル（Ｌレベル）の３レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＷＭ信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【００３０】
ここで、Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４のオンオフとモータ２２のＵ相の電圧Ｖｕとの関係について説明する。スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２をオンにすると共にスイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４をオフにすると、電力ライン２８の正極ライン２８ｐからスイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２を介してモータ２２のＵ相に電流が流れる。このとき、モータ２２のＵ相の入力端子の電位は、電力ライン２８の正極ライン２８ｐの電位に略等しくなり、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕは、ハイレベルになる。
【００３１】
スイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４をオンにすると共にスイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２をオフにすると、モータ２２のＵ相の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４を介して電力ライン２８の負極ライン２８ｎに電流が流れる。このとき、モータ２２のＵ相の入力端子の電位は、電力ライン２８の負極ライン２８ｎの電位に略等しくなり、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕは、ローレベルになる。
【００３２】
スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｕ３をオンにすると共にスイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ４をオフにすると、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）からクランプダイオードＤｃ１およびスイッチング素子Ｓｕ２を介してモータ２２の入力端子に電流が流れたり、モータ２２の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３およびクランプダイオードＤｃ２を介してコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に電流が流れたりする。このとき、モータ２２のＵ相の入力端子の電位は、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点の電位に略等しくなり、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕは、ミドルレベルになる。
【００３３】
Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖ１〜Ｓｖ４のオンオフとモータ２２のＶ相の電圧Ｖｖとの関係や、Ｗ相のスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ４のオンオフとモータ２２のＷ相の電圧Ｖｗとの関係も同様である。
【００３４】
ステップＳ１００でインバータ２４の各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、インバータ２４の各相の各素子のうちの何れが故障したかを判定する（ステップＳ１２０）。この処理は、ステップＳ１００の処理と同様に（またはまとめて）行なうことができる。
【００３５】
ステップＳ１２０で、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１およびダイオードＤｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにＨＬモードを設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。制御モードにＨＬモードを設定すると、モータ２２の各相にハイレベルおよびローレベルの２レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＷＭ信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【００３６】
スイッチング素子Ｓｕ１が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Ｓｕ２をオンにすると、電力ライン２８の正極ライン２８ｐからスイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２を介してモータ２２のＵ相に電流が流れ、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはハイレベルになる。また、スイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４をオンにすると、モータ２２のＵ相の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４を介して電力ライン２８の負極ライン２８ｎに電流が流れ、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはローレベルになる。
【００３７】
しかし、スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｕ３をオンにすると、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３およびクランプダイオードＤｃ２を介して電力ライン２８の正極ライン２８ｐとコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）とが短絡してしまう。このため、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕをミドルレベルにすることができない。スイッチング素子Ｓｖ１，Ｓｗ１およびダイオードＤｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１およびダイオードＤｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにＨＬモードを設定するものとした。これにより、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１およびダイオードＤｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００３８】
ステップＳ１２０で、スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２およびダイオードＤｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにＨＭモードを設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。制御モードにＨＭモードを設定すると、モータ２２の各相にハイレベルおよびミドルレベルの２レベルの電圧が印加されるように各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＷＭ信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【００３９】
スイッチング素子Ｓｕ２が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Ｓｕ１をオンにすると、電力ライン２８の正極ライン２８ｐからスイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２を介してモータ２２のＵ相に電流が流れ、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはハイレベルになる。また、スイッチング素子Ｓｕ３をオンにすると、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）からクランプダイオードＤｃ１およびスイッチング素子Ｓｕ２を介してモータ２２の入力端子に電流が流れたり、モータ２２の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３およびクランプダイオードＤｃ２を介してコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に電流が流れたりして、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはミドルレベルになる。
【００４０】
しかし、スイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４をオンにすると、クランプダイオードＤｃ１およびスイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４を介してコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）と電力ライン２８の負極ライン２８ｎとが短絡してしまう。このため、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕをローレベルにすることができない。スイッチング素子Ｓｖ２，Ｓｗ２およびダイオードＤｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２およびダイオードＤｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにＨＭモードを設定するものとした。これにより、スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２およびダイオードＤｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００４１】
ステップＳ１２０で、スイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｖ３，Ｓｗ３およびダイオードＤｕ３，Ｄｖ３，Ｄｗ３のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにＭＬモードを設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。制御モードにＭＬモードを設定すると、モータ２２の各相にミドルレベルおよびローレベルの２レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＷＭ信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【００４２】
スイッチング素子Ｓｕ３が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Ｓｕ２をオンにすると、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）からクランプダイオードＤｃ１およびスイッチング素子Ｓｕ２を介してモータ２２の入力端子に電流が流れたり、モータ２２の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３およびクランプダイオードＤｃ２を介してコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に電流が流れたりして、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはミドルレベルになる。また、スイッチング素子Ｓｕ４をオンにすると、モータ２２のＵ相の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４を介して電力ライン２８の負極ライン２８ｎに電流が流れ、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはローレベルになる。
【００４３】
しかし、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２をオンにすると、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３およびクランプダイオードＤｃ２を介して電力ライン２８の正極ライン２８ｐとコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）とが短絡してしまう。このため、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕをハイレベルにすることができない。スイッチング素子Ｓｖ３，Ｓｗ３およびダイオードＤｕ３，Ｄｖ３，Ｄｗ３のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、スイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｖ３，Ｓｗ３およびダイオードＤｕ３，Ｄｖ３，Ｄｗ３のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにＭＬモードを設定するものとした。これにより、スイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｖ３，Ｓｗ３およびダイオードＤｕ３，Ｄｖ３，Ｄｗ３のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００４４】
ステップＳ１２０で、スイッチング素子Ｓｕ４，Ｓｖ４，Ｓｗ４およびダイオードＤｕ４，Ｄｖ４，Ｄｗ４のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにＨＬモードを設定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。制御モードにＨＬモードを設定すると、モータ２２の各相にハイレベルおよびローレベルの２レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＷＭ信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【００４５】
スイッチング素子Ｓｕ４が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２をオンにすると、電力ライン２８の正極ライン２８ｐからスイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２を介してモータ２２のＵ相に電流が流れ、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはハイレベルになる。また、スイッチング素子Ｓｕ３をオンにすると、モータ２２のＵ相の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４を介して電力ライン２８の負極ライン２８ｎに電流が流れ、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはローレベルになる。
【００４６】
しかし、スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｕ３をオンにすると、クランプダイオードＤｃ１およびスイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４を介してコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）と電力ライン２８の負極ライン２８ｎとが短絡してしまう。このため、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕをミドルレベルにすることができない。スイッチング素子Ｓｖ４，Ｓｗ４およびダイオードＤｕ４，Ｄｖ４，Ｄｗ４のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、スイッチング素子Ｓｕ４，Ｓｖ４，Ｓｗ４およびダイオードＤｕ４，Ｄｖ４，Ｄｗ４のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにＨＬモードを設定するものとした。これにより、スイッチング素子Ｓｕ４，Ｓｖ４，Ｓｗ４およびダイオードＤｕ４，Ｄｖ４，Ｄｗ４のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００４７】
ステップＳ１２０で、クランプダイオードＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにＭＬモードを設定して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。制御モードにＭＬモードを設定すると、モータ２２の各相にミドルレベルおよびローレベルの２レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＷＭ信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【００４８】
クランプダイオードＤｃ１が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｕ３をオンにすると、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）からクランプダイオードＤｃ１およびスイッチング素子Ｓｕ２を介してモータ２２の入力端子に電流が流れたり、モータ２２の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３およびクランプダイオードＤｃ２を介してコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に電流が流れたりして、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはミドルレベルになる。また、スイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４をオンにすると、モータ２２のＵ相の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４を介して電力ライン２８の負極ライン２８ｎに電流が流れ、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはローレベルになる。
【００４９】
しかし、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２をオンにすると、スイッチング素子Ｓｕ１およびクランプダイオードＤｃ１を介して電力ライン２８の正極ライン２８ｐとコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）とが短絡してしまう。このため、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕをハイレベルにすることができない。クランプダイオードＤｃ３，Ｄｃ５のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、クランプダイオードＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにＭＬモードを設定するものとした。これにより、クランプダイオードＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００５０】
ステップＳ１２０で、クランプダイオードＤｃ２，Ｄｃ４，Ｄｃ６のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにＨＭモードを設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。制御モードにＨＭモードを設定すると、モータ２２の各相にハイレベルおよびミドルレベルの２レベルの電圧が印加されるように各相のスイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４のＰＷＭ信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【００５１】
クランプダイオードＤｃ２が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２をオンにすると、電力ライン２８の正極ライン２８ｐからスイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｕ２を介してモータ２２のＵ相に電流が流れ、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはハイレベルになる。スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｕ３をオンにすると、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）からクランプダイオードＤｃ１およびスイッチング素子Ｓｕ２を介してモータ２２の入力端子に電流が流れたり、モータ２２の入力端子からスイッチング素子Ｓｕ３およびクランプダイオードＤｃ２を介してコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に電流が流れたりして、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕはミドルレベルになる。
【００５２】
しかし、スイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｕ４をオンにすると、クランプダイオードＤｃ２およびスイッチング素子Ｓｕ４を介してコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点（中性点ＮＰ）と電力ライン２８の負極ライン２８ｎとが短絡してしまう。このため、モータ２２のＵ相の電圧Ｖｕをローレベルにすることができない。クランプダイオードＤｃ４，Ｄｃ６のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、クランプダイオードＤｃ２，Ｄｃ４，Ｄｃ６のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにＨＭモードを設定するものとした。これにより、クランプダイオードＤｃ２，Ｄｃ４，Ｄｃ６のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００５３】
図３は、制御モードに通常モードを設定したときの各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよび電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一例を示す説明図である。図示するように、各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、ハイレベル、ミドルレベル、ローレベルの３レベルで変化しており、各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、１２０度ずつずれた正弦波になっていることが分かる。
【００５４】
図４は、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１およびダイオードＤｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のうちの何れかが短絡故障し、制御モードにＨＬモードを設定したときの各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよび電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一例を示す説明図である。図示するように、各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、ハイレベルおよびローレベルの２レベルで変化しており、各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、通常モードに比してリプルが増加するものの、１２０度ずつずれた正弦波になっていることが分かる。したがって、スイッチング素子Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１およびダイオードＤｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。また、スイッチング素子Ｓｕ４，Ｓｖ４，Ｓｗ４およびダイオードＤｕ４，Ｄｖ４，Ｄｗ４のうちの何れかが短絡故障したときにも、制御モードにＨＬモードを設定するから、同様に、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００５５】
図５は、スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２およびダイオードＤｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２のうちの何れかが短絡故障し、制御モードにＨＭモードを設定したときの各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよび電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一例を示す説明図である。図示するように、各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、ハイレベルおよびミドルレベルの２レベルで変化しており、各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、乱れ（歪み）が発生するものの、引き摺りトルクの原因となる短絡相の過電流等が発生せずに、１２０度ずつずれた正弦波になっていることが分かる。したがって、スイッチング素子Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２およびダイオードＤｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。また、クランプダイオードＤｃ２，Ｄｃ４，Ｄｃ６のうちの何れかが短絡故障したときにも、制御モードにＨＭモードを設定するから、同様に、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００５６】
図６は、クランプダイオードＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５のうちの何れかが短絡故障し、制御モードにＭＬモードを設定したときの各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよび電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一例を示す説明図である。図示するように、各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、ミドルレベルおよびローレベルの２レベルで変化しており、各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、乱れ（歪み）が発生するものの、引き摺りトルクの原因となる短絡相の過電流等が発生せずに、１２０度ずつずれた正弦波になっていることが分かる。したがって、クランプダイオードＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。また、スイッチング素子Ｓｕ３，Ｓｖ３，Ｓｗ３およびダイオードＤｕ３，Ｄｖ３，Ｄｗ３のうちの何れかが短絡故障したときにも、制御モードにＭＬモードを設定するから、同様に、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００５７】
以上説明した実施例の駆動装置２０では、インバータ２４の各相の各素子（スイッチング素子Ｓｕ１〜Ｓｕ４，Ｓｖ１〜Ｓｖ４，Ｓｗ１〜Ｓｗ４およびダイオードＤｕ１〜Ｄｕ４，Ｄｖ１〜Ｄｖ４，Ｄｗ１〜Ｄｗ４やクランプダイオードＤｃ１〜Ｄｃ６）のうちの何れかが短絡故障したときには、短絡故障した素子を除く残余の素子を用いて、モータ２２の各相にハイレベル、ミドルレベル、ローレベルのうちの何れか２つのレベルの電圧が印加されるようにインバータ２４を制御する。これにより、各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ２２をある程度の精度で駆動することができる。
【００５８】
実施例の駆動装置２０では、図１に示したように、インバータ２４は、６つのクランプダイオードＤｃ１〜Ｄｃ６を有するものとした。しかし、インバータ２４の６つのクランプダイオードＤｃ１〜Ｄｃ６を６つのクランプスイッチング素子に置き換えるものとしてもよい。この場合、モータ２２に印加すべき電圧（ハイレベル、ミドル、ローレベル）に応じて６つのクランプスイッチング素子をスイッチング制御すればよい。
【００５９】
実施例の駆動装置２０では、図１に示したように、インバータ２４がコンデンサＣ１，Ｃ２を有し、更にバッテリ２６も有するものとした。しかし、図７の変形例の駆動装置１２０に示すような構成としてもよい。駆動装置１２０は、インバータ２４のコンデンサＣ１，Ｃ２をバッテリ１２５，１２６に置き換えた点や、バッテリ２６を備えない点を除いて、図１の駆動装置２０と同一である。バッテリ１２５，１２６は、定格容量がコンデンサＣ１，Ｃ２よりも十分に大きく且つ互いに同一に構成されている。こうした構成とすることにより、コンデンサＣ１，Ｃ２を用いるものに比して、中性点ＮＰの電位の変動を抑制することができ、モータ２２に印加されるミドルレベルの電圧の変動を抑制することができる。
【００６０】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、インバータ２４が「３レベルインバータ」に相当し、ＥＣＵ３０が「制御装置」に相当する。
【００６１】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００６２】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、インバータ装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
２０，１２０  駆動装置、２２  モータ、２２ａ  回転位置センサ、２２ｕ，２２ｖ  電流センサ、２４  インバータ、２６，１２５，１２６  バッテリ、２６ａ  電圧センサ、２６ｂ  電流センサ、２８  電力ライン、２８ｎ  負極ライン、２８ｐ  正極ライン、３０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、Ｄｃ１〜Ｄｃ６  クランプダイオード、Ｄｕ１〜Ｄｕ６，Ｄｖ１〜Ｄｖ６，Ｄｗ１〜Ｄｗ６  ダイオード、Ｓｕ１〜Ｓｕ６，Ｓｖ１〜Ｓｖ６，Ｓｗ１〜Ｓｗ６  スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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