(57)【要約】【課題】巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保すること。【解決手段】車両の左輪を回転させる第１のモータを駆動する第１のインバータと、前記第１のインバータによって充放電される第１のコンデンサと、前記車両の右輪を回転させる第２のモータを駆動する第２のインバータと、前記第２のインバータによって充放電される第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサに共通に接続される直流母線の電圧が第１の閾値に達したら、前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記直流母線の電圧が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値に達したら、前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備える、モータ駆動装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左輪を回転させる第１のモータを駆動する第１のインバータと、
前記第１のモータの巻線が前記第１のインバータによって短絡されると放電され、前記第１のモータの巻線短絡が前記第１のインバータによって解除されると充電される第１のコンデンサと、
前記車両の右輪を回転させる第２のモータを駆動する第２のインバータと、
前記第２のモータの巻線が前記第２のインバータによって短絡されると放電され、前記第２のモータの巻線短絡が前記第２のインバータによって解除されると充電される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサに共通に接続される直流母線の電圧が第１の閾値に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記直流母線の電圧が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備える、モータ駆動装置。
【請求項２】
車両の左輪を回転させる第１のモータを駆動する第１のインバータと、
前記第１のモータの巻線が前記第１のインバータによって短絡されると放電され、前記第１のモータの巻線短絡が前記第１のインバータによって解除されると充電される第１のコンデンサと、
前記車両の右輪を回転させる第２のモータを駆動する第２のインバータと、
前記第２のモータの巻線が前記第２のインバータによって短絡されると放電され、前記第２のモータの巻線短絡が前記第２のインバータによって解除されると充電される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサのどちらかの電圧が第１の閾値に先に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサのどちらかの電圧が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値に先に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備える、モータ駆動装置。
【請求項３】
車両の左右輪のうち一方の車輪を回転させる第１のモータを駆動する第１のインバータと、
前記第１のモータの巻線が前記第１のインバータによって短絡されると放電され、前記第１のモータの巻線短絡が前記第１のインバータによって解除されると充電される第１のコンデンサと、
前記車両の左右輪のうち他方の車輪を回転させる第２のモータを駆動する第２のインバータと、
前記第２のモータの巻線が前記第２のインバータによって短絡されると放電され、前記第２のモータの巻線短絡が前記第２のインバータによって解除されると充電される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの電圧が第１の閾値に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記第１のコンデンサの電圧が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第２のコンデンサの電圧が前記第１の閾値よりも高い場合、前記第２のインバータの上下アームを交互にオンオフさせることで前記第２のモータの巻線を短絡させる、モータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１のコンデンサの電圧が第１の閾値に達したら、前記第１のインバータの上下アームのうち一方のアームを継続的にオンさせることで前記第１のモータの巻線を短絡させる、請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１のコンデンサの電圧と前記第２のコンデンサの電圧との差が大きい場合、前記差が小さい場合に比べて、前記第２のインバータの上下アームを交互にオンオフさせる周波数を高くする、請求項３又は４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記第１のコンデンサを第１のトランジスタのスイッチングにより放電させる第１の放電回路と、
前記第２のコンデンサを第２のトランジスタのスイッチングにより放電させる第２の放電回路とを備え、
前記制御装置は、前記第１のコンデンサの電圧と前記第２のコンデンサの電圧とのうち電圧値が高い方のコンデンサを放電させる放電回路を操作して、その電圧値が高い方の電圧を低下させる、請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第１のインバータの上下アームのうち第１の片側アームと、前記第２のインバータの上下アームのうち前記第１の片側アームと同じ側の第２の片側アームとによって、前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線を同時に短絡する、請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記第１の片側アームと前記第２の片側アームは、いずれも、上アームである、請求項７に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車等の電動車両に用いられるインバータ及び回転電機を備える電機システムにおいて、システムを構成する部品に何らかの不具合が生じる場合がある。そのような不具合が生じた場合には、システムを継続的な損傷から保護するために、インバータを構成する半導体スイッチング素子を操作して回転電機の巻線を短絡させる短絡モードに切り替える技術が知られている。
【０００３】
ここで、インバータを構成するスイッチング素子を制御して回転電機の巻線を短絡する方法を説明する。例えば、図１は、直流電源１００、平滑コンデンサ２０１及び直流／交流変換部２０２を有する三相インバータ２００と、回転電機３００とを備える電機システムを示す。回転電機３００の巻線を短絡するには、三相インバータ２００の下アームを構成する３つのスイッチング素子をオンし、上アームを構成する３つのスイッチング素子をオフすればよい。また、各アームのスイッチング素子のオン・オフは上記の逆でもよい。
【０００４】
システムを構成する部品の不具合には、三相インバータ２００のスイッチング素子を駆動する駆動回路や制御回路、これらの回路に電力を供給する電源回路（何れも図示せず）等の不具合も含まれる。
【０００５】
システムに不具合が発生した場合には、回転電機の巻線を短絡することで、インバータの主回路の耐圧を超える誘起電圧（回生電圧）の発生を抑え、主回路を保護することが要求される。特に電動車両の衝突等の緊急時には、乗員の安全を確保するために、メインのバッテリを切り離して、インバータの出力電圧（正負の直流母線間の平滑コンデンサの電圧）を所定時間内に規定値以下に低下させることが要求される。
【０００６】
しかしながら、メインのバッテリを切り離した状態で回転電機の短絡モードを継続すると、主回路の直流母線にはエネルギーが供給されなくなる。その状態が継続し、正負の直流母線間に接続された平滑コンデンサの蓄積エネルギーを使い切ると、回転電機の巻線を短絡させるための巻線短絡制御回路を動作させる電源回路が停止してしまう。その結果、回転電機が発電状態であるにも関わらず、短絡モードが解除されて直流母線電圧が上昇することになり、巻線短絡制御回路の動作によって回転電機の巻線を再度短絡するまでの間に直流母線電圧が規定値を超えてしまうおそれがある。
【０００７】
そこで、主回路の直流母線電圧を検出し、この電圧が予め設定した閾値（短絡オフ閾値）以下になったら回転電機の巻線短絡を解除し、直流母線電圧が再び上昇して閾値（短絡オン閾値）を超えた場合に巻線を再度短絡させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５４３３６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を、左輪を回転させるモータと右輪を回転させるモータとで別々に行うと、左輪と右輪との間にトルクのアンバランスが発生し、車両の挙動の安定性が低下する場合があった。
【００１０】
そこで、本開示は、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保可能なモータ駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示は、
車両の左輪を回転させる第１のモータを駆動する第１のインバータと、
前記第１のモータの巻線が前記第１のインバータによって短絡されると放電され、前記第１のモータの巻線短絡が前記第１のインバータによって解除されると充電される第１のコンデンサと、
前記車両の右輪を回転させる第２のモータを駆動する第２のインバータと、
前記第２のモータの巻線が前記第２のインバータによって短絡されると放電され、前記第２のモータの巻線短絡が前記第２のインバータによって解除されると充電される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサに共通に接続される直流母線の電圧が第１の閾値に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記直流母線の電圧が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備える、モータ駆動装置を提供する。
【００１２】
また、本開示は、
車両の左輪を回転させる第１のモータを駆動する第１のインバータと、
前記第１のモータの巻線が前記第１のインバータによって短絡されると放電され、前記第１のモータの巻線短絡が前記第１のインバータによって解除されると充電される第１のコンデンサと、
前記車両の右輪を回転させる第２のモータを駆動する第２のインバータと、
前記第２のモータの巻線が前記第２のインバータによって短絡されると放電され、前記第２のモータの巻線短絡が前記第２のインバータによって解除されると充電される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサのどちらかの電圧が第１の閾値に先に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサのどちらかの電圧が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値に先に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備える、モータ駆動装置を提供する。
【００１３】
また、本開示は、
車両の左右輪のうち一方の車輪を回転させる第１のモータを駆動する第１のインバータと、
前記第１のモータの巻線が前記第１のインバータによって短絡されると放電され、前記第１のモータの巻線短絡が前記第１のインバータによって解除されると充電される第１のコンデンサと、
前記車両の左右輪のうち他方の車輪を回転させる第２のモータを駆動する第２のインバータと、
前記第２のモータの巻線が前記第２のインバータによって短絡されると放電され、前記第２のモータの巻線短絡が前記第２のインバータによって解除されると充電される第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの電圧が第１の閾値に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記第１のコンデンサの電圧が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値に達したら、前記第１のインバータと前記第２のインバータによって前記第１のモータと前記第２のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第２のコンデンサの電圧が前記第１の閾値よりも高い場合、前記第２のインバータの上下アームを交互にオンオフさせることで前記第２のモータの巻線を短絡させる、モータ駆動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本開示の技術によれば、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保可能なモータ駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】インバータ及び回転電機を備える電機システムの構成例を示す図である。
【図２】第１の比較形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施形態におけるモータ駆動装置の動作例を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態におけるモータ駆動装置の動作波形を例示する図である。
【図６】第２の比較形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。
【図７】第２の比較形態におけるモータ駆動装置の動作波形を例示する図である。
【図８】第２の比較形態におけるモータ駆動装置の動作波形を例示する図である。
【図９】第２の実施形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態におけるモータ駆動装置の動作波形を例示する図である。
【図１１】第２の実施形態におけるモータ駆動装置の第１の詳細な構成例を示す図である。
【図１２】図１１の充電制御回路の詳細な構成例を示す図である。
【図１３】第２の実施形態におけるモータ駆動装置の第２の詳細な構成例を示す図である。
【図１４】図１３の充電制御回路の詳細な構成例を示す図である。
【図１５】第２の実施形態におけるモータ駆動装置の動作波形を例示する図である。
【図１６】図１１の充電制御回路の詳細な構成例を示す図である。
【図１７】図１６の論理回路の真理値表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の比較形態＞
まず、本開示に係る第１の実施形態におけるモータ駆動装置を説明する前に、第１の実施形態におけるモータ駆動装置と比較するため、第１の比較形態におけるモータ駆動装置について説明する。
【００１７】
図２は、第１の比較形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。図２に示すモータ駆動装置１００ａは、後述の第１の実施形態におけるモータ駆動装置１０１と比較するための比較例である。
【００１８】
モータ駆動装置１００ａは、４つの制御装置７ａ〜７ｄ（ＥＣＵ７ａ〜７ｄ）と４つのインバータ１〜４（ＩＮＶ１〜４）とを備える。ＥＣＵ７ａは、車両の左後輪ＲＬを回転させるモータＭ１を駆動するインバータ１を制御し、ＥＣＵ７ｂは、車両の右後輪ＲＲを回転させるモータＭ２を駆動するインバータ２を制御する。ＥＣＵ７ｃは、車両の左前輪ＦＬを回転させるモータＭ３を駆動するインバータ３を制御し、ＥＣＵ７ｄは、車両の右前輪ＦＲを回転させるモータＭ４を駆動するインバータ４を制御する。ＥＣＵ７ａ〜７ｄは、高圧バッテリ１０よりも電圧が低い不図示の常用制御電源（例えば、１２ボルト系の低圧バッテリ）を電源として動作する。
【００１９】
インバータ１，２は、高圧バッテリ１０にコンタクタ６ａを介して接続される共通の直流母線５ａに接続され、インバータ３，４は、高圧バッテリ１０にコンタクタ６ｂを介して接続される共通の直流母線５ｂに接続されている。直流母線５ａには、コンデンサ９ａ，９ｂが接続され、直流母線５ｂには、コンデンサ９ｃ，９ｄが接続されている。インバータ１は、ＥＣＵ７ａにより生成される駆動信号に従って、高圧バッテリ１０から直流母線５ａを介して供給される直流電力を交流電力に変換してモータＭ１を駆動する。インバータ２〜４も、インバータ１と同様に、それぞれに対応するＥＣＵ７ｂ〜７ｄにより生成される駆動信号に従って、それぞれに対応するモータＭ２〜Ｍ４を駆動する。インバータ１〜４は、それぞれ、直流／交流変換部２０２（図１参照）と同じ構成を有する。
【００２０】
次に、所定の異常が発生した場合（例えば、常用制御電源が喪失した場合）のフェイルセーフ動作について、ＥＣＵ７ａを例に挙げて説明する。
【００２１】
常用制御電源が喪失すると、ＥＣＵ７ａは、コンデンサ９ａを電源として動作する非常用電源により生成される電力を使用して、インバータ１をフェイルセーフ動作で駆動する。ＥＣＵ７ａは、常用制御電源の喪失を検出すると、インバータ１全相の上アーム又は下アームをオンさせることで、モータＭ１の巻線を短絡させる機能を有する。このような巻線短絡を行うことによって、インバータ１に流入するモータＭ１の回生電力を抑制でき、コンデンサ９ａ等の回路部品を過電圧から保護できる。
【００２２】
一方、所定の異常（例えば、常用制御電源の喪失）が発生すると、ＥＣＵ７ａ〜７ｄよりも上位の車両コントローラ８は、フェイルセーフのためにコンタクタ６ａ，６ｂをオフにする場合がある。この場合、ＥＣＵ７ａがインバータ１全相の一方のアーム（例えば、下アーム）をオンにしたまま巻線短絡を継続させると、モータＭ１からインバータ１内の各相の駆動回路を介して回生される電力が無くなる。その状態が継続し、コンデンサ９ａ，９ｂの蓄積エネルギーが放電により無くなってしまうと、ＥＣＵ７ａ及びインバータ１内の各相の駆動回路を動作させるための電力を供給する非常用電源が停止し、巻線短絡を継続することができなくなる。これを防ぐため、ＥＣＵ７ａは、コンデンサ９ａの電圧が、非常用電源の最低作動電圧（動作下限電圧）よりも少し高い電圧値に設定された短絡オフ閾値に達したら、モータＭ１の巻線短絡を解除する。これにより、モータＭ１からコンデンサ９ａへの回生（充電）が再開するので、非常用電源の動作電源は確保される。よって、非常用電源は、コンデンサ９ａに充電された回生電力を利用して、ＥＣＵ７ａ及びインバータ１内の各相の駆動回路を動作させるための電力を生成できる。モータＭ１からの回生電力によりコンデンサ９ａの電圧は再び上昇するので、ＥＣＵ７ａは、コンデンサ９ａの電圧が、短絡オフ閾値よりも高く設定された短絡オン閾値に達したら、モータＭ１の巻線を再度短絡させる。
【００２３】
このように、ＥＣＵ７ａは、コンデンサ９ａの電圧が短絡オン閾値に達したら一方のアームをオンさせてモータＭ１の巻線を短絡させる短絡動作と、コンデンサ９ａの電圧が短絡オフ閾値に達したら当該短絡動作を解除する解除動作とを繰り返す。高圧バッテリ１０から直流母線５ａに供給される電力がコンタクタ６ａにより遮断された状態で、この繰り返し制御が行われると、コンデンサ９ａの電圧は、短絡オン閾値と短絡オフ閾値との間の電圧範囲を跨ぐように上下動する状態に維持される。よって、非常用電源の途絶を防止できる。
【００２４】
ＥＣＵ７ｂ〜７ｄのそれぞれも、ＥＣＵ７ａによる上述のフェイルセーフ動作と同様に、所定の異常が発生した場合（例えば、常用制御電源が喪失した場合）、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を実行できる。
【００２５】
ところが、左右独立したモータ駆動で左右の車輪を回転させる車両の場合、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を左右別々に行うと、下記の問題１−１，１−２が生ずるおそれが考えられる。
【００２６】
（問題１−１）巻線短絡のタイミングが左右のモータでずれたり、巻線短絡解除のタイミングが左右のモータでずれたりすると、左輪に発生するトルクと右輪に発生するトルクとの間にアンバランスが生じる。この結果、車両に意図しないヨーモーメントＹａが発生し、車両の挙動の安定性が低下するおそれが考えられる。
【００２７】
（問題１−２）特に、左後輪ＲＬに発生するトルクＴＬ１と右後輪ＲＲに発生するトルクＴＬ２との間のアンバランスによるヨーモーメントＹａが生じると、左前輪ＦＬと右前輪ＦＲとの間でアンバランスが生じる場合に比べて、車両の挙動の安定性がより低下するおそれが考えられる。
【００２８】
そこで、これらの問題を解決するため、第１の実施形態におけるモータ駆動装置は、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保可能な構成を有する。以下、第１の実施形態におけるモータ駆動装置について説明する。
【００２９】
＜第１の実施形態＞
図３は、第１の実施形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。図３に示すモータ駆動装置１０１は、４つの制御装置１６〜１９（ＥＣＵ１６〜１９）と、４つのインバータ１１〜１４（ＩＮＶ１１〜１４）と、充電制御回路２０とを備える。上述の比較形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。
【００３０】
ＥＣＵ１６は、車両の左後輪ＲＬを回転させるモータＭ１を駆動するインバータ１１を制御し、ＥＣＵ１７は、車両の右後輪ＲＲを回転させるモータＭ２を駆動するインバータ１２を制御する。ＥＣＵ１８は、車両の左前輪ＦＬを回転させるモータＭ３を駆動するインバータ１３を制御し、ＥＣＵ１９は、車両の右前輪ＦＲを回転させるモータＭ４を駆動するインバータ１４を制御する。
【００３１】
ＥＣＵ１６〜１９は、高圧バッテリ１０よりも電圧が低い不図示の常用制御電源（例えば、１２ボルト系の低圧バッテリ）を電源として動作する。ＥＣＵ１６〜１９は、それぞれに対応するインバータ１１〜１４の筐体の内部又は外部に設置される。
【００３２】
インバータ１１〜１４は、高圧バッテリ１０にコンタクタ６を介して接続される共通の直流母線１５に接続されている。直流母線１５には、コンデンサ２１〜２４が接続されている。コンデンサ２１〜２４は、それぞれに対応するインバータ１１〜１４の筐体の内部又は外部に設置される。インバータ１１は、ＥＣＵ１６により生成される駆動信号に従って、高圧バッテリ１０から直流母線１５を介して供給される直流電力を交流電力に変換してモータＭ１を駆動する。インバータ１２〜１４も、インバータ１１と同様に、それぞれに対応するＥＣＵ１７〜１９により生成される駆動信号に従って、それぞれに対応するモータＭ２〜Ｍ４を駆動する。インバータ１１〜１４は、それぞれ、直流／交流変換部２０２（図１参照）と同じ構成を有する。
【００３３】
図３において、充電制御回路２０は、ＥＣＵ１６〜１９と同様に、常用制御電源を電源として動作する制御装置である。なお、充電制御回路２０は、ＥＣＵ１６〜１９のいずれかに含まれる制御装置でもよい。
【００３４】
充電制御回路２０は、コンデンサ２１〜２４に共通に接続される直流母線１５の電圧Ｖｄｃを検出する。コンデンサ２１〜２４は、直流母線１５に対して並列に接続されているので、直流母線１５の電圧Ｖｄｃは、配線抵抗による電圧ドロップ等の誤差を無視すると、コンデンサ２１〜２４のそれぞれの電圧と等しい。
【００３５】
充電制御回路２０は、直流母線１５の電圧Ｖｄｃが上昇し短絡オン閾値に達したら、インバータ１１〜１４によってモータＭ１〜Ｍ４の巻線が同時に短絡されるように、ＥＣＵ１６〜１９に供給される巻線短絡信号Ｓｓをオン（アクティブ）にする。これにより、ＥＣＵ１６〜１９は、アクティブの巻線短絡信号Ｓｓを検知することで、インバータ１１〜１４によってモータＭ１〜Ｍ４の巻線を同時に短絡する。一方、充電制御回路２０は、直流母線１５の電圧Ｖｄｃが低下し短絡オフ閾値に達したら、インバータ１１〜１４によってモータＭ１〜Ｍ４の巻線短絡が同時に解除されるように、ＥＣＵ１６〜１９に供給される巻線短絡信号Ｓｓをオフ（非アクティブ）にする。これにより、ＥＣＵ１６〜１９は、非アクティブの巻線短絡信号Ｓｓを検知することで、インバータ１１〜１４によってモータＭ１〜Ｍ４の巻線短絡を同時に解除する。短絡オン閾値は、第１の閾値の一例であり、短絡オフ閾値は、第１の閾値よりも低い第２の閾値の一例である。
【００３６】
次に、常用制御電源が喪失した場合、図３に示すモータ駆動装置１０１が行うフェイルセーフ動作について、図３〜５を参照して説明する。
【００３７】
図４は、第１の実施形態におけるモータ駆動装置の動作例を示すフローチャートであり、常用制御電源が喪失した場合のフェイルセーフ動作を実現する制御方法の一例を示す。図５は、第１の実施形態におけるモータ駆動装置の動作波形を例示する図であり、図４に示す制御方法によるフェイルセーフ動作を示す。横軸は、時間ｔ［ｓｅｃ］を表す。
【００３８】
図４のステップＳ１１にて、常用制御電源が喪失すると、ＥＣＵ１６は、コンデンサ２１を電源として動作する非常用電源１ａにより生成される電力で動作し、ＥＣＵ１７は、コンデンサ２２を電源として動作する非常用電源１ｂにより生成される電力で動作する。また、常用制御電源が喪失すると、ＥＣＵ１７は、コンデンサ２３を電源として動作する非常用電源１ｃにより生成される電力で動作し、ＥＣＵ１８は、コンデンサ２４を電源として動作する非常用電源１ｄにより生成される電力で動作する。充電制御回路２０も、常用制御電源が喪失すると、直流母線１５に接続されるコンデンサ（コンデンサ２１〜２４でもよいし不図示のコンデンサでもよい）を電源として動作する非常用電源により生成される電力で動作する。また、常用制御電源の喪失が発生すると、ＥＣＵ１６〜１９及び充電制御回路２０よりも上位の車両コントローラは、フェイルセーフのためにコンタクタ６をオフにする。コンタクタ６のオフにより、高圧バッテリ１０と直流母線１５との間の導通が遮断される。
【００３９】
図４のステップＳ１３にて、充電制御回路２０は、直流母線１５の電圧Ｖｄｃが短絡オン閾値Ｖｔｈ（ＯＮ）以上か否かを判定する。充電制御回路２０は、電圧Ｖｄｃが短絡オン閾値Ｖｔｈ（ＯＮ）以上の場合、ステップＳ１５の処理を実行し、電圧Ｖｄｃが短絡オン閾値Ｖｔｈ（ＯＮ）未満の場合、ステップＳ１５〜Ｓ１９を処理せずに、ステップＳ１３の電圧判定を再実施する。
【００４０】
ステップＳ１５にて、充電制御回路２０は、コンデンサ２１〜２４の過電圧を避けるため、インバータ１１〜１４の全相の一方のアーム（図５の場合、上アーム）がオンするように、巻線短絡信号Ｓｓをオン（アクティブ）にする。ＥＣＵ１６〜１９は、アクティブの巻線短絡信号Ｓｓを検知すると、インバータ１１〜１４の全相の上アームをオフからオンに同時に切り替えることによって、モータＭ１〜Ｍ４の巻線を同時に短絡させる。モータＭ１〜Ｍ４の巻線が短絡することにより、モータＭ１〜Ｍ４からの回生エネルギーは遮断される。一方、コンデンサ２１〜２４の蓄電エネルギーは、インバータ１１〜１４の全相の上アームをオン状態に維持するための動作で消費されるので、コンデンサ２１〜２４の放電が行われる。したがって、コンデンサ２１〜２４に接続される直流母線１５の電圧Ｖｄｃは、図５に示すように、漸減する。
【００４１】
次に、図４のステップＳ１７にて、充電制御回路２０は、直流母線１５の電圧Ｖｄｃが短絡オフ閾値Ｖｔｈ（ＯＦＦ）以下か否かを判定する。充電制御回路２０は、電圧Ｖｄｃが短絡オフ閾値Ｖｔｈ（ＯＦＦ）以下の場合、ステップＳ１９の処理を実行し、電圧Ｖｄｃが短絡オフ閾値Ｖｔｈ（ＯＦＦ）よりも高い場合、ステップＳ１９を処理せずに、ステップＳ１３の電圧判定を再実施する。
【００４２】
ステップＳ１９にて、充電制御回路２０は、非常用電源１ａ〜１ｄの停止を避けるため、インバータ１１〜１４の全相の一方のアーム（図５の場合、上アーム）がオフするように、巻線短絡信号Ｓｓをオフ（非アクティブ）にする。ＥＣＵ１６〜１９は、非アクティブの巻線短絡信号Ｓｓを検知すると、インバータ１１〜１４の全相の上アームをオンからオフに同時に切り替えることによって、モータＭ１〜Ｍ４の巻線短絡を同時に解除する。モータＭ１〜Ｍ４の巻線短絡が解除されると、モータＭ１〜Ｍ４からの回生エネルギーによって、コンデンサ２１〜２４は充電される。したがって、コンデンサ２１〜２４に接続される直流母線１５の電圧Ｖｄｃは、図５に示すように、漸増する。
【００４３】
充電制御回路２０は、ステップＳ１３〜Ｓ１９の一連の処理を繰り返す。
【００４４】
このように、充電制御回路２０は、電圧Ｖｄｃが短絡オン閾値に達したら一方のアームをオンさせてモータＭ１〜Ｍ４の巻線を短絡させる短絡動作と、電圧Ｖｄｃが短絡オフ閾値に達したら当該短絡動作を解除する解除動作とを繰り返す。高圧バッテリ１０から直流母線１５に供給される電力がコンタクタ６により遮断された状態で、この繰り返し制御が行われると、電圧Ｖｄｃは、図５に示すように、短絡オン閾値と短絡オフ閾値との間の電圧範囲を跨ぐように上下動する状態に維持される。よって、非常用電源１ａ〜１ｄの途絶を防止できる。
【００４５】
また、充電制御回路２０は、電圧Ｖｄｃが短絡オン閾値に達したら、モータＭ３，Ｍ４の両方の巻線を同時に短絡し、電圧Ｖｄｃが短絡オフ閾値に達したら、モータＭ３，Ｍ４の両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す。これにより、モータＭ３，Ｍ４間での巻線短絡のタイミングを合わせることができ、モータＭ３，Ｍ４間での巻線短絡解除のタイミングを合わせることができる。したがって、巻線短絡のオンオフに起因する左右の前輪間のトルクアンバランスが抑えられるので、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保できる。この場合、モータＭ３は、左輪を回転させる第１のモータの一例であり、インバータ１３は、第１のモータを駆動する第１のインバータの一例である。モータＭ４は、右輪を回転させる第２のモータの一例であり、インバータ１４は、第２のモータを駆動する第２のインバータの一例である。コンデンサ２３は、第１のコンデンサの一例であり、コンデンサ２４は、第２のコンデンサの一例である。充電制御回路２０は、巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返す制御装置の一例である。
【００４６】
同様に、充電制御回路２０は、電圧Ｖｄｃが短絡オン閾値に達したら、モータＭ１，Ｍ２の両方の巻線を同時に短絡し、電圧Ｖｄｃが短絡オフ閾値に達したら、モータＭ１，Ｍ２の両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す。これにより、モータＭ１，Ｍ２間での巻線短絡のタイミングを合わせることができ、モータＭ１，Ｍ２間での巻線短絡解除のタイミングを合わせることができる。したがって、巻線短絡のオンオフに起因する左右の後輪間のトルクアンバランスが抑えられるので、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性をより顕著に確保できる。この場合、モータＭ１は、左輪を回転させる第１のモータの一例であり、インバータ１１は、第１のモータを駆動する第１のインバータの一例である。モータＭ２は、右輪を回転させる第２のモータの一例であり、インバータ１２は、第２のモータを駆動する第２のインバータの一例である。コンデンサ２１は、第１のコンデンサの一例であり、コンデンサ２２は、第２のコンデンサの一例である。充電制御回路２０は、巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返す制御装置の一例である。
【００４７】
また、充電制御回路２０は、インバータ１１の上下アームのうち第１の片側アームをオンさせ、且つ、インバータ１２の上下アームのうち第１の片側アームと同じ側の第２の片側アームをオンさせることによって、モータＭ１，Ｍ２の両方の巻線を同時に短絡する。同様に、充電制御回路２０は、インバータ１３の上下アームのうち第１の片側アームをオンさせ、且つ、インバータ１４の上下アームのうち第１の片側アームと同じ側の第２の片側アームをオンさせることによって、モータＭ３，Ｍ４の両方の巻線を同時に短絡する。図５は、第１の片側アームと第２の片側アームは、いずれも、上アームである場合を例示する。なお、第１の片側アームと第２の片側アームは、いずれも、下アームであってもよい。また、第１の片側アームが上アームで第２の片側アームが下アームでもよいし、第１の片側アームが下アームで第２の片側アームが上アームでもよい。
【００４８】
なお、図３に示す形態では、４つのコンデンサ２１〜２４は、高圧バッテリ１０にコンタクタ６を介して接続される共通の直流母線１５に接続されている。しかしながら、図２と同様に、コンデンサ２１，２２は、高圧バッテリ１０にコンタクタ６ａを介して接続される共通の直流母線に接続され、コンデンサ２３，２４は、高圧バッテリ１０にコンタクタ６ｂを介して接続される共通の直流母線に接続されてもよい。つまり、コンデンサに接続される直流母線は、前後で異なってもよい。
【００４９】
また、左右のモータ間において、巻線短絡及び巻線短絡解除のタイミングを合わせる場合、充電制御回路２０は、左右のＥＣＵのうちのいずれか一方に含まれてもよい。例えば、ＥＣＵ１６，１７のうち、充電制御回路２０を含む一方のＥＣＵは、他方のＥＣＵに供給される巻線短絡信号４３（上述の巻線短絡信号Ｓｓと同義の信号）をオン又はオフにする。これにより、モータＭ１，Ｍ２の巻線を同時に短絡でき、モータＭ１，Ｍ２の巻線短絡を同時に解除できる。ＥＣＵ１８，１９のうちのいずれか一方に充電制御回路２０を含める場合も同様に、充電制御回路２０を含む一方のＥＣＵは、他方のＥＣＵに供給される巻線短絡信号４４（上述の巻線短絡信号Ｓｓと同義の信号）をオン又はオフにする。
【００５０】
＜第２の比較形態＞
図６は、第２の比較形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。図６に示すモータ駆動装置１００ｂは、後述の第２の実施形態におけるモータ駆動装置１０２と比較するための比較例である。
【００５１】
図６に示す形態のように、直流母線が共通でない複数インバータで構成される駆動システムでは、高圧バッテリ１０との接続がコンタクタ６ｃ，６ｄにより遮断されると、直流母線５ｃの電圧Ｖｄｃ１と直流母線５ｄの電圧Ｖｄｃ２が相違する。このような車両駆動システムにて、左右のモータ間で巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返し、コンデンサ９ａ，９ｂを電源とする非常用電源が途絶しないようにするフェイルセーフ動作を行うと、下記の問題２−１，２−２が生ずるおそれが考えられる。
【００５２】
（問題２−１）コンデンサ９ａ，９ｂの電圧を所定範囲内に維持するため、一方のインバータのコンデンサ（例えば、ＩＮＶ１のコンデンサ９ａ）の電圧検出値を短絡オン閾値と短絡オフ閾値と比較し、ＩＮＶ１，２間で巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返すとする。この場合、コンデンサの容量ばらつきによって、ＩＮＶ２のコンデンサ９ｂの容量がＩＮＶ１のコンデンサ９ａの容量よりも大きいと、ＩＮＶ２のコンデンサ９ｂの電圧Ｖｄｃ２が、短絡オフ閾値Ｖｔｈ（ＯＦＦ）に対して徐々に低下するおそれがある（図７参照）。その結果、ＩＮＶ２のコンデンサ９ｂの電圧不足により、コンデンサ９ｂを電源とする非常用電源が停止し、ＩＮＶ２においてフェイルセーフ動作を維持できなくなるおそれが考えられる。
【００５３】
（問題２−２）コンデンサ９ａ，９ｂの電圧に所定範囲内に維持するため、一方のインバータのコンデンサ（例えば、ＩＮＶ１のコンデンサ９ａ）の電圧検出値を短絡オン閾値と短絡オフ閾値と比較し、ＩＮＶ１，２間で巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返すとする。この場合、コンデンサの容量ばらつきによって、ＩＮＶ１のコンデンサ９ａの容量がＩＮＶ２のコンデンサ９ｂの容量よりも大きいと、ＩＮＶ２のコンデンサ９ｂの電圧Ｖｄｃ２が、短絡オン閾値Ｖｔｈ（ＯＮ）に対して徐々に上昇するおそれがある（図８参照）。その結果、ＩＮＶ２のコンデンサ９ｂの過電圧により、コンデンサ９ｂを電源とする非常用電源が停止し、更にはＩＮＶ２の主回路が故障し、ＩＮＶ２においてフェイルセーフ動作を維持できなくなるおそれが考えられる。
【００５４】
そこで、これらの問題を解決するため、第２の実施形態におけるモータ駆動装置は、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、非常用電源の停止を回避可能で、且つ、車両の挙動の安定性を確保可能な構成を有する。以下、第２の実施形態におけるモータ駆動装置について説明する。
【００５５】
＜第２の実施形態＞
図９は、第２の実施形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。図９に示すモータ駆動装置１０２は、２つの制御装置３６，３７（ＥＣＵ３６，３７）と、２つのインバータ３１，３２（ＩＮＶ３１，３２）と、充電制御回路４０とを備える。上述の比較形態及び実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。なお、図９に示す第２の実施形態は、左右の後輪側について例示するが、第２の実施形態についての説明は、左右の前輪側に援用可能である。
【００５６】
ＥＣＵ３６は、車両の左後輪ＲＬを回転させるモータＭ１を駆動するインバータ３１を制御し、ＥＣＵ３７は、車両の右後輪ＲＲを回転させるモータＭ２を駆動するインバータ３２を制御する。
【００５７】
ＥＣＵ３６，３７は、高圧バッテリ１０よりも電圧が低い常用電源６０（例えば、１２ボルト系の低圧バッテリ）を電源として動作する。ＥＣＵ３６，３７は、それぞれに対応するインバータ３１，３２の筐体の内部又は外部に設置される。
【００５８】
インバータ３１は、高圧バッテリ１０にコンタクタ６ｃを介して接続される共通の直流母線５ｃに接続され、インバータ３２は、高圧バッテリ１０にコンタクタ６ｄを介して接続される共通の直流母線５ｄに接続されている。直流母線５ｃには、コンデンサ２１が接続され、直流母線５ｄには、コンデンサ２２が接続されている。コンデンサ２１，２２は、それぞれに対応するインバータ３１，３２の筐体の内部又は外部に設置される。インバータ３１は、ＥＣＵ３６により生成される駆動信号に従って、高圧バッテリ１０から直流母線５ｃを介して供給される直流電力を交流電力に変換してモータＭ１を駆動する。インバータ３２も、インバータ３１と同様に、ＥＣＵ３２により生成される駆動信号に従って、モータＭ２を駆動する。インバータ３１，３２は、それぞれ、直流／交流変換部２０２（図１参照）と同じ構成を有する。
【００５９】
コンデンサ２１は、モータＭ１の巻線がインバータ１１全相の一方のアームのオンによって短絡されると放電され、モータＭ１の巻線短絡がインバータ１１の当該一方のアームのオフによって解除されると充電される蓄電素子である。コンデンサ２２は、モータＭ２の巻線がインバータ１２全相の一方のアームのオンによって短絡されると放電され、モータＭ２の巻線短絡がインバータ１２の当該一方のアームのオフによって解除されると充電される蓄電素子である。コンデンサ２１は、第１のコンデンサの一例であり、コンデンサ２２は、第２のコンデンサの一例である。
【００６０】
図９において、充電制御回路４０は、ＥＣＵ３６，３７と同様に、常用電源６０を電源として動作する制御装置である。なお、充電制御回路３０は、ＥＣＵ３６，３７のいずれかに含まれる制御装置でもよい。
【００６１】
充電制御回路４０は、コンデンサ２１又はコンデンサ２１に接続される直流母線１５ｃの電圧Ｖｄｃ１を検出し、コンデンサ２２又はコンデンサ２２に接続される直流母線１５ｄの電圧Ｖｄｃ２を検出する。コンデンサ２１は、直流母線５ｃに対して並列に接続されているので、直流母線５ｃの電圧は、配線抵抗による電圧ドロップ等の誤差を無視すると、コンデンサ２１の電圧と等しい。コンデンサ２２は、直流母線５ｄに対して並列に接続されているので、直流母線５ｄの電圧は、配線抵抗による電圧ドロップ等の誤差を無視すると、コンデンサ２２の電圧と等しい。
【００６２】
充電制御回路４０は、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２のどちらかが短絡オン閾値に先に達したら、インバータ３１，３２によってモータＭ１，Ｍ２の巻線が同時に短絡されるように、ＥＣＵ３６，３７に供給される巻線短絡信号Ｓｓをオン（アクティブ）にする。これにより、ＥＣＵ３６，３７は、アクティブの巻線短絡信号Ｓｓを検知することで、インバータ３１，３２によってモータＭ１，Ｍ２の巻線を同時に短絡する。一方、充電制御回路４０は、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２のどちらかが短絡オフ閾値に先に達したら、インバータ３１，３２によってモータＭ１，Ｍ２の巻線短絡が同時に解除されるように、ＥＣＵ３６，３７に供給される巻線短絡信号Ｓｓをオフ（非アクティブ）にする。これにより、ＥＣＵ３６，３７は、非アクティブの巻線短絡信号Ｓｓを検知することで、インバータ３１，３２によってモータＭ１，Ｍ２の巻線短絡を同時に解除する。
【００６３】
次に、常用電源６０が喪失した場合、図９に示すモータ駆動装置１０２が行うフェイルセーフ動作について説明する。
【００６４】
常用電源６０が喪失すると、ＥＣＵ３６は、コンデンサ２１を電源として動作する非常用電源７５により生成される電力で動作し、ＥＣＵ３７は、コンデンサ２２を電源として動作する非常用電源８５により生成される電力で動作する。充電制御回路４０も、常用電源６０が喪失すると、直流母線に接続されるコンデンサ（コンデンサ２１又はコンデンサ２２でもよいし不図示のコンデンサでもよい）を電源として動作する非常用電源により生成される電力で動作する。また、常用電源６０の喪失が発生すると、ＥＣＵ３６，３７及び充電制御回路４０よりも上位の車両コントローラは、フェイルセーフのためにコンタクタ６ｃ，６ｄをオフにする。コンタクタ６ｃのオフにより、高圧バッテリ１０と直流母線５ｃとの間の導通が遮断され、コンタクタ６ｄのオフにより、高圧バッテリ１０と直流母線５ｄとの間の導通が遮断される。
【００６５】
常用電源６０が喪失した場合、充電制御回路４０は、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２のどちらかが短絡オン閾値に先に達するか否かを判定し、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２のどちらかが短絡オフ閾値に先に達するか否かを判定する。
【００６６】
充電制御回路４０は、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２のどちらかが短絡オン閾値に先に達したら、モータＭ１，Ｍ２の両方の巻線を同時に短絡し、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２のどちらかが短絡オフ閾値に先に達したら、モータＭ１，Ｍ２の両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す。両方の巻線を同時短絡し、且つ、両方の巻線短絡を同時解除することで、図５に示す波形と同様に、モータＭ１，Ｍ２間での巻線短絡のタイミングを合わせることができ、モータＭ１，Ｍ２間での巻線短絡解除のタイミングを合わせることができる。したがって、巻線短絡のオンオフに起因する左右の前輪間のトルクアンバランスが抑えられるので、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保できる。この場合、充電制御回路４０は、巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返す制御装置の一例である。
【００６７】
また、充電制御回路４０は、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２のどちらかが短絡オン閾値に先に達したら、モータＭ１，Ｍ２の両方の巻線を同時に短絡する。２つの電圧のうちの一方の電圧が短絡オン閾値に先に達したら、両方の巻線を同時に短絡することにより、コンデンサ２１，２２の容量ばらつきがあっても、図８のように他方の電圧が短絡オン閾値に対して徐々に上昇することを防止できる。したがって、非常用電源７５がコンデンサ２１の過電圧によって停止する事態を回避でき、非常用電源８５がコンデンサ２２の過電圧によって停止する事態を回避できる。
【００６８】
また、充電制御回路４０は、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２のどちらかが短絡オフ閾値に先に達したら、モータＭ１，Ｍ２の両方の巻線短絡を同時に解除する。２つの電圧のうちの一方の電圧が短絡オフ閾値に先に達したら、両方の巻線短絡を同時に解除することにより、コンデンサ２１，２２の容量ばらつきがあっても、図７のように他方の電圧が短絡オフ閾値に対して徐々に低下することを防止できる。したがって、非常用電源７５がコンデンサ２１の電圧不足によって停止する事態を回避でき、非常用電源８５がコンデンサ２２の電圧不足によって停止する事態を回避できる。
【００６９】
ところで、充電制御回路４０は、一方の電圧Ｖｄｃ１が短絡オン閾値に達したら、インバータ３１，３２によって両方の巻線を同時に短絡し、その電圧Ｖｄｃ１が短絡オフ閾値に達したら、インバータ３１，３２によって両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返してもよい。この場合、充電制御回路４０は、もう一方の電圧Ｖｄｃ２が短絡オン閾値よりも高い場合、図１０に示すようにインバータ３２の上下アームを交互にオンオフさせることで、モータＭ２の巻線を短絡させる。以下、一方の電圧に基づいて同時短絡と同時解除とを繰り返し、他方の電圧が短絡オン閾値よりも高い場合に上下アームを交互にオンオフさせるこのような制御を、"交互短絡制御"と称する。交互短絡制御の実行により、電圧Ｖｄｃ２が図８のように短絡オン閾値を超えても、コンデンサ２２に蓄積される余剰エネルギーを上下アームの両方のスイッチングロスにより速やかに消費できる。したがって、非常用電源８５がコンデンサ２２の過電圧によって停止する事態を回避できる。
【００７０】
また、充電制御回路４０は、交互短絡制御において、一方の電圧Ｖｄｃ１が短絡オン閾値に達したら、インバータ３１の上下アームのうち一方のアーム（図１０の場合、上アーム）を継続的にオンさせることでモータＭ１の巻線を短絡させることが好ましい。
【００７１】
充電制御回路４０は、交互短絡制御において、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２との差が大きい場合、当該差が小さい場合に比べて、インバータ３２の上下アームを交互にオンオフさせる周波数を高くすることが好ましい。これにより、当該差が大きくなっても、当該差を速やかに小さくできる。
【００７２】
なお、交互短絡制御に関する上述の説明において、電圧Ｖｄｃ１を電圧Ｖｄｃ２に置換して、交互短絡制御が行われてもよい。
【００７３】
図１１は、第２の実施形態におけるモータ駆動装置の第１の詳細な構成例を示す図である。図１１に示すモータ駆動装置１０２ａは、図９に示すモータ駆動装置１０２の一例である。
【００７４】
図１１において、モータ駆動装置１０２ａは、左右輪を駆動する２つのインバータ３１，３２を備える。インバータ３１，３２は、それぞれ、ＥＣＵ３６，３７、直流交流変換回路５１，５２、コンデンサ２１，２２を有する。ＥＣＵ３６，３７は、それぞれ、モータ制御回路７１，８１、フェイルセーフ論理回路７２，８２、上アーム駆動回路７３，８３、下アーム駆動回路７４，８４、非常用電源７５，８５を有する。図１１は、インバータ３１が、上述の充電制御回路４０に対応する充電制御回路４１を備える形態を例示する。
【００７５】
モータ制御回路７１，８１は、それぞれ、上位の車両コントローラからの動作指令Ｓ１，Ｓ２に従って、パルス幅変調信号を生成する。上アーム駆動回路７３，８３及び下アーム駆動回路７４，８４は、そのパルス幅変調信号に従って生成したゲート駆動信号によって、直流交流変換回路５１，５２内の各スイッチング素子を駆動する。これにより、モータＭ１，Ｍ２に所望のモータトルクが発生する。
【００７６】
常用電源６０からの電力は、常用電源系統６１，６２を介して、直流交流変換回路５１，５２（主回路とも称する）を除く、各回路に供給される。非常用電源７５，８５により生成される電力は、非常用電源系統７６，８６を介して、充電制御回路４１、フェイルセーフ論理回路７２，８２、上アーム駆動回路７３，８３及び下アーム駆動回路７４，８４に供給される。
【００７７】
充電制御回路４１は、例えば、常用電源６０の電圧ＬＶ１，ＬＶ２の異常低下を検出すると、常用電源６０が喪失したと検出する。常用電源６０の喪失が検出されると、充電制御回路４１は、それぞれのコンデンサの電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２を検出し、その検出値を所定の短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。充電制御回路４１は、上アームによる巻線短絡をオン又はオフにする指令信号４６，４８または下アームによる巻線短絡をオン又はオフにする指令信号４７，４９を、それぞれのフェイルセーフ論理回路７２，８２に同時に出力する。指令信号４６，４７を入力とするフェイルセーフ論理回路７２は、モータＭ１の巻線短絡に対応する各アームのゲート駆動信号を生成する。指令信号４８，４９を入力とするフェイルセーフ論理回路８２は、モータＭ２の巻線短絡に対応する各アームのゲート駆動信号を生成する。
【００７８】
図１６は、図１１の充電制御回路４１の第１の例である充電制御回路４１ａの詳細な構成例を示す図である。図１７は、図１６の論理回路６５の真理値表である。"Ｈ"は、ハイレベル、"Ｌ"は、ローレベルを表す。図１６に示す充電制御回路４１ａは、各インバータのコンデンサの電圧検出値（Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２）と常用電源６０の電圧（ＬＶ１，ＬＶ２）を入力とし、各インバータの上又は下アームで行う巻線短絡の指令信号４６〜４９を論理積ゲート６９から出力する。図１６，１７は、下アームで巻線短絡を実施する例を示す。
【００７９】
充電制御回路４１ａは、ヒステリシスコンパレータ６３，６４にて、Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２を、それぞれ、短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。ヒステリシスコンパレータ６３，６４の各出力は、論理回路６５に入力される（入力Ａ，Ｂ）。論理回路６５は、図１７に示す真理値表に従って、論理積ゲート６９に入力される出力Ｑのレベルを設定する。一方、常用電源６０の電圧（ＬＶ１，ＬＶ２）は、否定論理積ゲート７０に入力される。論理回路６５の出力と否定論理積ゲート７０の出力は、論理積ゲート６９に入力される。
【００８０】
したがって、巻線短絡がオフ状態にてＶｄｃ１，Ｖｄｃ２のどちらかが先に短絡オン閾値を上回り、かつ、常用電源６０の電圧（ＬＶ１，ＬＶ２）の喪失が検出されると、全ての下アームの巻線短絡をオンにするハイレベルの指令信号４７，４９が出力される。一方、巻線短絡がオン状態にてＶｄｃ１，Ｖｄｃ２のどちらかが先に短絡オフ閾値を下回ると、全ての下アームの巻線短絡をオフにするローレベルの指令信号４７，４９が出力される。
【００８１】
図１２は、図１１の充電制御回路４１の第２の例である充電制御回路４１ｂの詳細な構成例を示す図である。充電制御回路４１ｂは、各インバータのコンデンサの電圧検出値（Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２）と常用電源６０の電圧（ＬＶ１，ＬＶ２）を入力とし、各インバータの上又は下アームで行う巻線短絡の指令信号４６〜４９を論理ゲート２６，２７，２８，２９から出力する。
【００８２】
充電制御回路４１ｂは、ヒステリシスコンパレータ６３，６４にて、Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２を、それぞれ、短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。ヒステリシスコンパレータ６３，６４の各出力は、論理積ゲート６６に入力される。論理積ゲート６９の出力は、論理ゲート２６，２７，２８，２９に入力される。
【００８３】
したがって、Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２のどちらかが短絡オフ閾値を下回ったら、巻線短絡をオフにする指令信号４６〜４９が出力される。一方、Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２が両方とも短絡オン閾値を超え、かつ、常用電源６０の電圧（ＬＶ１，ＬＶ２）の喪失が検出されると、巻線短絡をオンにする指令信号４６〜４９が出力される。
【００８４】
また、充電制御回路４１ｂは、電圧Ｖｄｃ１から電圧Ｖｄｃ２を減算器９１により減算して得られる偏差Ｄ１と、電圧Ｖｄｃ２から電圧Ｖｄｃ１を減算器９２により減算して得られる偏差Ｄ２とを演算する。偏差Ｄ１は、負値を零にする処理回路９３により非負値にされた後、その非負値に対してＰＩ制御９５を施して制御電圧Ｖ１が生成される。制御電圧Ｖ１は、電圧周波数変換器９７により、周波数Ｆ１に変換されて、論理ゲート２６，２７に入力される。偏差Ｄ２は、負値を零にする処理回路９４により非負値にされた後、その非負値に対してＰＩ制御９６を施して制御電圧Ｖ２が生成される。制御電圧Ｖ２は、電圧周波数変換器９８により、周波数Ｆ２に変換されて、論理ゲート２８，２９に入力される。
【００８５】
したがって、Ｖｄｃ１がＶｄｃ２よりも大きければ、インバータ３１の上下アームを交互にオンオフさせて巻線短絡を行う指令信号４６，４７が出力される。一方、Ｖｄｃ２がＶｄｃ１よりも大きければ、インバータ３２の上下アームを交互にオンオフさせて巻線短絡を行う指令信号４８，４９が出力される。
【００８６】
図１３は、第２の実施形態におけるモータ駆動装置の第２の詳細な構成例を示す図である。図１３に示すモータ駆動装置１０２ｂは、図９に示すモータ駆動装置１０２の一例である。図１３のモータ駆動装置１０２ｂは、図１１のモータ駆動装置１０２ａに対して、放電回路３５ａ，３５ｂを備える点で異なる。図１１のモータ駆動装置１０２ａと同様の構成については、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図１３は、インバータ３１が、上述の充電制御回路４０に対応する充電制御回路４２を備える形態を例示する。
【００８７】
放電回路３５ａは、コンデンサ２１を第１のトランジスタ３９ａのスイッチングにより放電させる第１の放電回路であり、放電回路３５ｂは、コンデンサ２２を第２のトランジスタ３９ｂのスイッチングにより放電させる第２の放電回路である。放電回路３５ａは、コンデンサ２１に並列に接続される急速放電回路であり、抵抗素子３８ａとトランジスタ３９ａとの直列回路を有する。放電回路３５ｂは、コンデンサ２２に並列に接続される急速放電回路であり、抵抗素子３８ｂとトランジスタ３９ｂとの直列回路を有する。
【００８８】
充電制御回路４２は、例えば、常用電源６０の電圧ＬＶ１，ＬＶ２の異常低下を検出すると、常用電源６０が喪失したと検出する。常用電源６０の喪失が検出されると、充電制御回路４２は、それぞれのコンデンサの電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２を検出し、その検出値を所定の短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。充電制御回路４２は、上アーム又は下アームによる巻線短絡をオン又はオフにする指令信号７７，８７を、それぞれのフェイルセーフ論理回路７２，８２に同時に出力する。指令信号７７を入力とするフェイルセーフ論理回路７２は、モータＭ１の巻線短絡に対応する各アームのゲート駆動信号を生成する。指令信号８７を入力とするフェイルセーフ論理回路８２は、モータＭ２の巻線短絡に対応する各アームのゲート駆動信号を生成する。
【００８９】
充電制御回路４２は、電圧Ｖｄｃ１と電圧Ｖｄｃ２とのうち電圧値が高い方のコンデンサを放電させる放電回路を操作して、その電圧値が高い方の電圧を低下させる。
【００９０】
図１４は、図１３の充電制御回路４２の詳細な構成例を例示する図である。充電制御回路４２は、各インバータのコンデンサの電圧検出値（Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２）と常用電源６０の電圧（ＬＶ１，ＬＶ２）を入力とし、各インバータの上又は下アームで行う巻線短絡の指令信号７７，８７を論理積ゲート８０から出力する。
【００９１】
充電制御回路４２は、ヒステリシスコンパレータ６３，６４にて、Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２を、それぞれ、短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。ヒステリシスコンパレータ６３，６４の各出力は、論理積ゲート８９に入力される。論理積ゲート８９は、Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２が両方とも短絡オン閾値を超えたら、ハイレベルの信号を出力する。論理積ゲート８９の出力と否定論理積ゲート７０の出力は、論理積ゲート８０に入力される。
【００９２】
したがって、Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２がいずれも短絡オン閾値を超え、かつ、常用電源６０の電圧（ＬＶ１，ＬＶ２）の喪失が検出されると、巻線短絡をオンにする指令信号７７，８７が出力される。
【００９３】
また、充電制御回路４２は、電圧Ｖｄｃ１から電圧Ｖｄｃ２を減算器９１により減算して得られる偏差Ｄ１と、電圧Ｖｄｃ２から電圧Ｖｄｃ１を減算器９２により減算して得られる偏差Ｄ２とを演算する。偏差Ｄ１は、負値を零にする処理回路９３により非負値にされた後、その非負値に対してＰＩ制御９５を施して制御電圧Ｖ１が生成される。制御電圧Ｖ１は、搬送波７９と比較器７８により比較されることで、パルス幅変調された放電指令Ｇ１が出力される。偏差Ｄ２は、負値を零にする処理回路９４により非負値にされた後、その非負値に対してＰＩ制御９６を施して制御電圧Ｖ２が生成される。制御電圧Ｖ２は、搬送波７９と比較器８８により比較されることで、パルス幅変調された放電指令Ｇ２が出力される。
【００９４】
したがって、Ｖｄｃ１がＶｄｃ２よりも大きければ、インバータ３１の放電回路３５ａに放電指令Ｇ１が与えられる。放電回路３５ａは、放電指令Ｇ１に従ってオンオフするトランジスタ３９ａによって、コンデンサ２１の電荷を急速放電する（図１５参照）。一方、Ｖｄｃ２がＶｄｃ１よりも大きければ、インバータ３２の放電回路３５ｂに放電指令Ｇ２が与えられる。放電回路３５ｂは、放電指令Ｇ２に従ってオンオフするトランジスタ３９ｂによって、コンデンサ２２の電荷を急速放電する。
【００９５】
以上、モータ駆動装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１〜４  インバータ
１ａ〜１ｄ  非常用電源
５ａ〜５ｄ  直流母線
６，６ａ〜６ｄ  コンタクタ
７ａ〜７ｄ  ＥＣＵ
８  車両コントローラ
９ａ〜９ｄ  コンデンサ
１０  高圧バッテリ
１１〜１４，３１，３２  インバータ
１５  直流母線
１６〜１９  ＥＣＵ
２０  充電制御回路
２１〜２４  コンデンサ
３５ａ，３５ｂ  放電回路
３６，３７  ＥＣＵ
４０  充電制御回路
４１，４１ａ，４１ｂ，４２  充電制御回路
５１，５２  直流交流変換回路
６０  常用電源
６３，６４  ヒステリシスコンパレータ
１００ａ，１００ｂ，１０１，１０２，１０２ａ，１０２ｂ  モータ駆動装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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