(57)【要約】【課題】昇圧器が過大な電流によって損傷を受けるのを防止しつつ、インバータの故障を適切に検知する。【解決手段】昇圧器７の過電流状態が発生した場合にインバータ５の全てのスイッチング素子１３が強制停止期間で一時的にオフ状態に制御される。故障判定手段５１ｂは、回転電機２の電流の検出値と目標値との電流偏差の大きさが判定用閾値以上の大きさに維持される時間を計測している状態で、過電流状態が発生した場合に、強制停止期間を除く該期間の前後において電流偏差の大きさが判定用閾値以上の大きさに維持される時間を累積して計測し、その計測値が基準時間以上になると故障の発生を検知する。【選択図】図１
2014121172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を上アーム及び下アームに有するように構成されたインバータと、前記インバータの直流電力入出力端子に接続された昇圧器と、前記インバータの交流電力入出力端子に接続された回転電機と、前記インバータと前記回転電機との間で流れる電流である回転電機側電流を検出する第１電流センサと、前記昇圧器を流れる電流である昇圧器側電流を検出する第２電流センサとを備えた電力変換システムにおける故障を検知するための故障検知装置であって、
前記インバータには、前記第２電流センサの出力により示される前記昇圧器側電流の検出値の大きさが所定の過電流判定値以上となる過電流状態が発生した場合に、前記インバータの全てのスイッチング素子を一時的にオフ状態に制御するように構成されたインバータ制御手段が接続されており、
前記１電流センサの出力と前記回転電機側電流の目標値とが入力され、前記第１電流センサの出力により示される前記回転電機側電流の検出値と前記回転電機側電流の目標値との偏差の大きさが所定の故障判定用閾値以上に維持される時間を計測し、該時間の計測値が所定の基準時間以上になった場合に、前記インバータが故障していると判定する故障判定手段を備え、
前記故障判定手段は、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに維持される時間を計測している状態で、前記過電流状態が発生した場合に、前記インバータ制御手段により前記インバータの全てのスイッチング素子がオフ状態に制御される期間であるインバータ動作強制停止期間を除いて、該インバータ動作強制停止期間の前後において前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに維持される時間を累積して計測するように構成されていることを特徴とする電力変換システムの故障検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換システムの故障検知装置において、
前記故障判定手段は、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値の大きさが所定値以上であることを必要条件として、前記時間の計測を行うように構成されており、前記時間の計測中に、前記過電流状態が発生することなく、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値の大きさが前記所定値よりも小さくなった場合には、該時間の計測を中止して、該時間の計測値をリセットすることを特徴とする電力変換システムの故障検知装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電力変換システムの故障検知装置において、
前記故障判定手段は、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値に応じて第１の故障判定用閾値を可変的に決定する手段と、該第１の故障判定用閾値にローパス特性のフィルタリング処理を施すことにより第２の故障判定用閾値を決定する手段とを含んでおり、前記過電流状態が発生してから所定の期間は、前記インバータ動作強制停止期間の終了後に前記偏差の大きさと比較する故障判定用閾値として、前記第２の故障判定用閾値を使用し、該所定の期間以外の期間では、前記偏差の大きさと比較する故障判定用閾値として前記第１の故障判定用閾値を使用するように構成されていることを特徴とする電力変換システムの故障検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の運転を行うための電力変換システムの故障を検知する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機等の回転電機の運転制御を行う場合、上アーム及び下アームにスイッチング素子を有するインバータによって、直流／交流の電力変換を行いつつ、回転電機の通電（回転電機と直流電源との間の電力伝送）を行うシステムが従来より一般に用いられている。
【０００３】
この種のシステムでは、例えば特許文献１に記載されている如く、回転電機の相電流の検出値と目標値との偏差に基づいて、インバータの故障を検知する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２９１３９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転電機を幅広い回転数域で運転させるために、インバータの直流電力入出力端子に昇圧器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を接続し、インバータの直流電力入出力端子に入出力する直流電圧を可変的に制御できるようにする場合がある。
【０００６】
このように昇圧器を備えるシステムでは、例えば回転電機の負荷の急減時（例えば、回転電機により駆動される車輪の空転スリップ時等）に、昇圧器に流れる電流が過大なものとなる場合ある。
【０００７】
この場合、昇圧器が損傷する虞があることから、昇圧器に流れる電流を検出して、該電流が過大なものとなった場合に、速やかにインバータのすべてのスイッチング素子をオフ状態にすると共にそのオフ状態を一時的に保持する（回転電機の通電を一時的に遮断する）ことで、昇圧器に過大な電流が流れ続けることがないようにすることが望ましい。
【０００８】
一方、昇圧器に過大な電流が流れるという現象は、回転電機の負荷の急減時に限らず、インバータの故障時にも生じることが本願発明者の各種、実験、検討により判明した。例えばインバータの制御信号線の断線によって、該インバータのいずれかのスイッチング素子をオフ状態からオン状態にする（ターンオンさせる）ことができなくなったような状況において、該スイッチング素子のターンオフ時（オン状態からオフ状態にしようとするタイミング）等に、瞬間的に昇圧器に過大な電流が流れる場合もある。
【０００９】
このような状況は、インバータの故障が生じた状況であるから、回転電機の負荷の急減の場合と異なり、該故障を検知して、回転電機の運転を停止もしくは制限する等の処置をとることが望ましい。
【００１０】
この場合、前記特許文献１に見られる技術と同様の手法で、インバータの故障を検知することが考えられる。
【００１１】
しかるに、昇圧器に流れる電流が過大になる状況では、昇圧器に流れる電流が過大なものとならない状況と同じようにインバータの故障を検知しようとすると次のような不都合を生じる虞があった。
【００１２】
すなわち、昇圧器に流れる電流が過大になる状況は、インバータの故障が生じた状況とは限らないので、昇圧器が損傷するのを防止するために、速やかに、インバータのすべてのスイッチング素子をオフ状態にすることが望ましい。
【００１３】
しかるに、インバータのすべてのスイッチング素子をオフ状態にする状況は、回転電機の通電電流の目標値がゼロとなると共に、該電流の検出値が微小なものとなる状況であるため、該電流の検出値に含まれるノイズ成分等の影響で、該電流の目標値と検出値との偏差を高い信頼性で検知することが難しい。ひいては、インバータの故障を誤検知しやすくなる虞があった。
【００１４】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、昇圧器が過大な電流によって損傷を受けるのを防止しつつ、インバータの故障を適切に検知することができる電力変換システムの故障検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の電力変換システムの故障検知装置は、かかる目的を達成するために、スイッチング素子を上アーム及び下アームに有するように構成されたインバータと、前記インバータの直流電力入出力端子に接続された昇圧器と、前記インバータの交流電力入出力端子に接続された回転電機と、前記インバータと前記回転電機との間で流れる電流である回転電機側電流を検出する第１電流センサと、前記昇圧器を流れる電流である昇圧器側電流を検出する第２電流センサとを備えた電力変換システムにおける故障を検知するための故障検知装置であって、
前記インバータには、前記第２電流センサの出力により示される前記昇圧器側電流の検出値の大きさが所定の過電流判定値以上となる過電流状態が発生した場合に、前記インバータの全てのスイッチング素子を一時的にオフ状態に制御するように構成されたインバータ制御手段が接続されており、
前記１電流センサの出力と前記回転電機側電流の目標値とが入力され、前記第１電流センサの出力により示される前記回転電機側電流の検出値と前記回転電機側電流の目標値との偏差の大きさが所定の故障判定用閾値以上に維持される時間を計測し、該時間の計測値が所定の基準時間以上になった場合に、前記インバータが故障していると判定する故障判定手段を備え、
前記故障判定手段は、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに維持される時間を計測している状態で、前記過電流状態が発生した場合に、前記インバータ制御手段により前記インバータの全てのスイッチング素子がオフ状態に制御される期間であるインバータ動作強制停止期間を除いて、該インバータ動作強制停止期間の前後において前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに維持される時間を累積して計測するように構成されていることを特徴とする（第１発明）。
【００１６】
かかる第１発明によれば前記過電流状態が発生した場合には、前記インバータが正常に動作しているか否かによらずに、前記インバータ制御手段によって、前記インバータの全てのスイッチング素子が、一時的にオフ状態になるように制御される。これにより、前記昇圧器に過大な電流が流れ続けて、該昇圧器が損傷を受けるのが防止される。
【００１７】
一方、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上になると、前記故障判定手段は、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに維持される時間の計測を開始する。
【００１８】
この場合、前記インバータが正常に動作している場合には、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさとなる状況は、前記基準時間よりも短い一時的なものとなる。
【００１９】
一方、前記インバータの故障が発生している場合には、該インバータの各スイッチング素子の制御を該インバータの正常時と同じ形態で続行すると、基本的には、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに継続的に維持されるようになる。
【００２０】
ただし、前記過電流状態が発生した場合には、前記したように、前記インバータ制御手段によって、前記インバータの全てのスイッチング素子が、一時的にオフ状態になるように制御される。
【００２１】
そして、このようにインバータの全てのスイッチング素子が、一時的にオフ状態になるように制御される状態では、前記回転電機側電流の目標値がゼロに設定されることとなるため、前記インバータが正常に動作していても、前記第１電流センサにより検出される前記回転電機側電流に混入するノイズ成分等の影響で、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上となる状況が生じやすくなる。
【００２２】
このため、インバータの全てのスイッチング素子が一時的にオフ状態になるように制御される期間、すなわち、前記インバータ動作強制停止期間での前記偏差は、インバータの故障の有無を判定するためのデータとしての信頼性が乏しい。
【００２３】
従って、前記インバータ動作強制停止期間での前記偏差は、前記インバータの故障の有無を判定するためのデータとして用いることは好ましくない。
【００２４】
ここで、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上に維持される時間を計測している途中で、前記過電流状態が発生した場合を想定する。この場合、前記インバータの故障に起因して、前記過電流状態が発生したような状況では、前記インバータ動作強制停止期間の終了後に、前記インバータの故障に起因する前記過電流状態が再び発生する可能性が高い。
【００２５】
このため、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに維持される時間を計測している途中で、前記過電流状態が発生した場合において、前記インバータ動作強制停止期間での前記偏差を前記インバータの故障の有無を判定するためのデータとして用いないようにするために、仮に、前記時間の計測を中止して、その計測値をリセットする（換言すれば、当該中止後に前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさになってから、改めて前記時間の計測を開始する）ようにした場合には、前記インバータの故障に起因して、前記過電流状態が発生したような状況では、該過電流状態の発生の都度、前記時間の計測値をリセットすることとなって、該計測値が前記基準時間に到達しないようになる虞がある。ひいては、前記インバータの故障の発生を検知することができない虞がある。
【００２６】
そこで、第１発明では、前記故障判定手段は、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに維持される時間を計測している状態で、前記過電流状態が発生した場合には、前記インバータ動作強制停止期間を除いて、該インバータ動作強制停止期間の前後において前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに維持される時間を累積して計測する。
【００２７】
従って、前記故障判定手段は、前記時間を計測している状態で、前記過電流状態が発生した場合には、前記偏差がノイズ成分等の影響を受け易い前記インバータ動作停止期間において、前記時間の計測値を該インバータ動作停止期間の開始時までの値に保持したまま、前記時間の計測を中断し、該インバータ動作停止期間の終了後に、前記時間の計測値をリセットすることなく、該インバータ動作停止期間の前における計測値を起点として、前記時間の計測を続行することとなる。
【００２８】
ここで、前記インバータが故障している場合には、前記インバータ動作停止期間の前後（インバータ動作停止期間ではない期間）において、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさに維持されるので、上記の如く前記時間を計測することで、該時間の計測値は、最終的に、前記基準時間に達することとなる。その結果、故障判定手段は、前記インバータが故障していると判定することとなる。
【００２９】
また、前記インバータが故障していない場合には、前記偏差の大きさは、基本的には、前記インバータ動作停止期間の終了後、前記時間の計測値が前記基準時間に達する前に、前記故障判定用閾値より小さくなる。ひいては、前記インバータが故障していると判定されないこととなる。
【００３０】
従って、第１発明によれば、昇圧器が過大な電流によって損傷を受けるのを防止しつつ、インバータの故障を適切に検知することができる。
【００３１】
かかる第１発明では、前記故障判定手段は、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値の大きさが所定値以上であることを必要条件として、前記時間の計測を行うように構成されており、前記時間の計測中に、前記過電流状態が発生することなく、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値の大きさが前記所定値よりも小さくなった場合には、該時間の計測を中止して、該時間の計測値をリセットすることが好ましい（第２発明）。
【００３２】
すなわち、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値の大きさが十分に小さいような場合には、前記インバータ動作強制停止期間と同様に、前記インバータが正常に動作していても、前記第１電流センサにより検出される前記回転電機側電流に混入するノイズ成分等の影響で、前記偏差が前記故障判定用閾値以上となる状況が生じやすくなる。
【００３３】
そこで、第２発明では、前記故障判定手段は、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値の大きさが所定値以上であることを必要条件として、前記時間の計測を行う。
【００３４】
このため、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値の大きさが前記所定値よりも小さい状況、すなわち、前記偏差がノイズ成分等の影響を受けやすい状況では、前記偏差の大きさが前記故障判定用閾値以上の大きさになっても、前記故障判定手段は、前記時間の計測を開始しないこととなる。
【００３５】
また、前記故障判定手段は、前記時間の計測中に、前記過電流状態が発生することなく、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値の大きさが前記所定値よりも小さくなった場合には、該時間の計測を中止して、該時間の計測値をリセットする。
【００３６】
従って、第２発明によれば、過電流状態が発生しない状況では、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値の大きさが前記所定値以上に連続的に（少なくとも前記基準時間以上、連続的に）維持される場合、すなわち、前記偏差が前記インバータの故障の有無に応じたデータとして、信頼性の高いものとなる状況が連続的に継続する場合に、前記時間の計測が連続的に行われることとなる。
【００３７】
このため、第２発明によれば、過電流状態が発生する状況でのインバータの故障の検知を適切に行うことができることに加えて、過電流状態が発生しない状況でも、インバータの故障を高い信頼性で適切に検知することができる。
【００３８】
前記第１発明又は第２発明では、前記故障判定手段は、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値に応じて第１の故障判定用閾値を可変的に決定する手段と、該第１の故障判定用閾値にローパス特性のフィルタリング処理を施すことにより第２の故障判定用閾値を決定する手段とを含んでおり、前記過電流状態が発生してから所定の期間は、前記インバータ動作強制停止期間の終了後に前記偏差の大きさと比較する故障判定用閾値として、前記第２の故障判定用閾値を使用し、該所定の期間以外の期間では、前記偏差の大きさと比較する故障判定用閾値として前記第１の故障判定用閾値を使用するように構成されていることが好ましい（第３発明）。
【００３９】
すなわち、基本的には、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値が大きいほど、該目標値が小さい場合に比べて、前記インバータが正常に動作していても、前記偏差の大きさが大きくなり易くなる。従って、前記故障判定用閾値は、基本的には、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値に応じて可変的に設定することが好ましい。
【００４０】
ただし、前記過電流状態が発生した場合には、前記インバータの全てのスイッチング素子が一時的にオフ状態になるように制御されるので、前記インバータの故障等に起因して、前記過電流状態が頻繁に発生するような状況では、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値が頻繁に変動して、該目標値に応じて設定される故障判定用閾値も頻繁に変動する。ひいては、該故障判定用閾値と前記偏差の大きさとの比較結果の信頼性が損なわれる虞がある。
【００４１】
そこで、第３発明では、故障判定手段は、前記過電流状態が発生してから所定の期間は、前記インバータ動作強制停止期間の終了後に前記偏差の大きさと比較する故障判定用閾値として、前記第２の故障判定用閾値、すなわち、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値に応じて決定した前記第１の故障判定用閾値にローパス特性のフィルタリング処理を施することにより得られた値を使用する。
【００４２】
また、故障判定手段は、第２の故障判定用閾値を使用する上記所定の期間以外の期間では、前記偏差の大きさと比較する故障判定用閾値として前記第１の故障判定用閾値を使用する。
【００４３】
これにより、前記過電流状態が発生しないような状況で、前記回転電機の出力トルクの目標値又は該目標値に対応する前記回転電機側電流の振幅の目標値に応じた適切な故障判定用閾値（第１の故障判定用閾値）用いて、インバータの故障の発生の有無を判定するようにすることができる。
【００４４】
また、前記過電流状態が頻繁に発生するような状況では、前記故障判定用閾値（第２の故障判定用閾値）の安定性を高め、ひいては、前記偏差との比較結果の安定性を高めることができる。ひいては、前記過電流状態が頻繁に発生するような状況でのインバータの故障の有無の判定結果の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態の電力変換システムの構成を示す図。
【図２】図１に示す故障検知部の処理を示すブロック図。
【図３】図１に示す故障検知部の処理を説明するための波形例を示すグラフ。
【図４】図１に示す故障検知部の処理を説明するための波形例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明の一実施形態を図１〜図４を参照して以下に説明する。
【００４７】
図１に示すように、本実施形態における電力変換システム１は、駆動力（力行トルク）を発生するための回転電機としてのトラクションモータ２（以降、単にモータ２という）と、電力を発電するための回転電機としてのジェネレータ３とを運転させるためのシステムである。
【００４８】
この電力変換システム１は、例えば電動車両に搭載される。この場合、モータ２は、車両の走行用の動力源として使用される。そして、モータ２の発生トルクを車両の駆動輪に伝達するために、モータ２のロータが図示しない適宜の動力伝達機構を介して車両の駆動輪に接続される。
【００４９】
また、ジェネレータ３は、モータ２に供給する電源電力の発生源、あるいは、モータ２に供給する電源電力を貯蔵する蓄電器４に充電する電力の発生源として使用される。そして、ジェネレータ３のロータが図示しないエンジンにより回転駆動されるように、該ロータがエンジンの出力軸に固定され、あるいは、該ロータが適宜の動力伝達機構を介してエンジンの出力軸に接続される。
【００５０】
上記モータ２及びジェネレータ３は、本実施形態では、例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の同期機により構成される。また、上記蓄電器４は、例えばリチウムイオン電池等のバッテリ（二次電池）により構成される。
【００５１】
電力変換システム１は、モータ２の駆動回路としてのインバータ５（以下、モータ用インバータ５という）と、ジェネレータ３の駆動回路としてのインバータ６（以下、ジェネレータ用インバータ６という）と、入力される直流電力を昇圧して出力可能な昇圧器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）７とを備える。
【００５２】
モータ用インバータ５は、直列に接続されている上アーム１１及び下アーム１２からなるアームを、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相分（３つ）備えており、これらの３相分のアームを、一対の直流電力入出力端子５ｐ，５ｍ間に並列に接続して構成されている。直流電力入出力端子５ｐ，５ｍのうちの端子５ｐは正極側の端子、端子５ｍは負極側の端子である。
【００５３】
なお、図１では図示の便宜上、Ｕ相に対応するアームに関して代表的に参照符号を付し、Ｖ相、Ｗ相に対応するアームについては、参照符号を省略している。
【００５４】
各相のアームにおける上アーム１１及び下アーム１２のそれぞれは、スイッチング素子１３と、これに逆向きに並列接続されたダイオード１４とを有する。スイッチング素子１３は、半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）により構成される。
【００５５】
そして、各相のアームにおける上アーム１１及び下アーム１２の間の中点に導通する交流電力入出力端子１５に、モータ２の３相の電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗのうちの当該アームに対応する相の電機子巻線が接続される。
【００５６】
かかるモータ用インバータ５は、モータ２の運転時（力行運転時）に、各スイッチング素子１３のオン、オフをＰＷＭ方式等により制御することで、直流電力入出力端子５ｐ，５ｍに入力される直流電力を交流電力（３相の交流電力）に変換して、該交流電力を、交流電力入出力端子１５からモータ２の電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗに出力する。
【００５７】
なお、モータ用インバータ５は、モータ２の回生運転を行わせることも可能である。すなわち、モータ２のロータが外力により回転駆動されている状態で、モータ用インバータ５の各スイッチング素子１３のオン、オフを制御することで、モータ２の回生運転による発電電力（３相の交流電力）を直流電力に変換して、該直流電力を直流電力入出力端子５ｐ，５ｍから出力することも可能である。
【００５８】
ジェネレータ用インバータ６は、モータ用インバータ５と同じ回路構成のものである。すなわち、ジェネレータ用インバータ６は、直列に接続されている上アーム２１及び下アーム２２からなるアームを、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相分（３つ）備えており、これらの３相分のアームを、一対の直流電力入出力端子６ｐ，６ｍ間に並列に接続して構成されている。直流電力入出力端子６ｐ，６ｍのうちの端子６ｐは正極側の端子、端子６ｍは負極側の端子である。
【００５９】
各相のアームにおける上アーム２１及び下アーム２２のそれぞれは、半導体スイッチング素子としてのＩＧＢＴにより構成されるスイッチング素子２３と、これに逆向きに並列接続されたダイオード２４とを有する。
【００６０】
そして、各相のアームにおける上アーム２１及び下アーム２２の間の中点に導通する交流電力入出力端子２５に、ジェネレータ３の３相の電機子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗのうちの当該アームに対応する相の電機子巻線が接続されている。
【００６１】
かかるジェネレータ用インバータ６は、エンジンによりロータが回転駆動されるジェネレータ３の運転時（発電運転時）に、各スイッチング素子２３のオン、オフをＰＷＭ方式等により制御することで、ジェネレータ３から各相の交流電力入出力端子２５を介して入力される発電電力（３相の交流電力）を直流電力に変換して、該直流電力を、直流電力入出力端子６ｐ，６ｍから出力する。
【００６２】
なお、ジェネレータ用インバータ６は、ジェネレータ３の力行運転を行わせることも可能である。すなわち、ジェネレータ用インバータ６の直流電力入出力端子６ｐ，６ｍに直流電力を入力した状態で、各スイッチング素子２３のオン、オフを制御することで、直流電力入出力端子６ｐ，６ｍに入力される直流電力を交流電力（３相の交流電力）に変換して、該交流電力を交流電力入出力端子２５からジェネレータ３の電機子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに出力することも可能である。
【００６３】
昇圧器７は、その本体部としてのスイッチング作動部３１と、リアクトル３２とを備える。この昇圧器７の低電圧の直流電力の入力端子としての一対の低圧側端子３３ｐ，３３ｍの間には、前記蓄電器４と、平滑用コンデンサ４１とが並列に接続されている。低圧側端子３３ｐ，３３ｍのうちの端子３３ｐは正極側の端子、端子３３ｍは負極側の端子である。
【００６４】
また、昇圧器７の高電圧の直流電力の出力端子としての一対の高圧側端子３４ｐ，３４ｍ間には、平滑用コンデンサ４２、抵抗素子４３、モータ用インバータ５、及びジェネレータ用インバータ６が並列に接続されている。
【００６５】
この場合、高圧側端子３４ｐ，３４ｍのうちの端子３４ｐが正極側の端子、端子３４ｍが負極側の端子である。また、負極側の端子３４ｍは、昇圧器７の低圧側端子３３ｐ，３３ｍのうちの負極側の端子３３ｍに導通されている。
【００６６】
そして、モータ用インバータ５の正極側の直流電力入出力端子５ｐと、ジェネレータ用インバータ６の正極側の直流電力入出力端子６ｐとが昇圧器７の正極側の高圧側端子３４ｐに導通されている。また、モータ用インバータ５の負極側の直流電力入出力端子５ｍと、ジェネレータ用インバータ６の負極側の直流電力入出力端子６ｍとが昇圧器７の負極側の高圧側端子３４ｍに導通されている。
【００６７】
昇圧器７のスイッチング作動部３１は、モータ用インバータ５（又はジェネレータ用インバータ６）の各相のアームと同様の回路構成のものである。すなわち、スイッチング作動部３１は、スイッチング素子３５と、これに逆向きに並列接続されたダイオード３６とから構成される並列回路を２組備えており、これらの並列回路を、昇圧器７の高圧側端子３４ｐ，３４ｍの間に直列に接続して構成されている。各スイッチング素子３５は、例えば、半導体スイッチ素子としてのＩＧＢＴにより構成される。
【００６８】
そして、スイッチング作動部３１の上記の２組の並列回路の間の中点と、昇圧器７の低圧側端子３３ｐ，３３ｍのうちの正極側の端子３３ｐとの間にリアクトル３２が接続されている。
【００６９】
上記のように構成された昇圧器７は、スイッチング作動部３１の２つのスイッチング素子３５，３５が交互にオン状態になる（換言すれば、交互にオフ状態になる）ように、スイッチング素子３５，３５のそれぞれのオン及びオフを一定周期で行なわせることで、蓄電器４から入力される直流電力を昇圧して出力する。
【００７０】
この場合、スイッチング素子３５，３５のオン、オフの１周期におけるオン時間のデューティ（オン状態となる時間の、１周期の時間に対する割合）を変化させることで、昇圧率（昇圧器７の入力側の電圧に対する出力側の電圧の比率）が変化する。
【００７１】
なお、昇圧器７は、その入力側（低電圧側）と出力側（高電圧側）との間で双方向に直流電力の伝達が可能である。そして、昇圧器７の出力側から入力側への直流電力の伝達が行われるときには、出力側に付与される直流電力が上記昇圧率の逆数の比率で降圧されて入力側に伝達される。これにより、昇圧器７の出力側から昇圧器７を介して蓄電器４の充電を行なうことも可能となっている。
【００７２】
電力変換システム１は、以上説明した構成の他、モータ２の運転制御のための制御ユニットであるモータＥＣＵ５１、ジェネレータ３の運転制御のための制御ユニットであるジェネレータＥＣＵ５２と、昇圧器７の運転制御のための制御ユニットである昇圧器ＥＣＵ５３とを備える。
【００７３】
さらに、これらのＥＣＵ５１，５２，５３の制御処理のための検出データを取得するセンサとして、トラクションモータ２とモータ用インバータ５と間で流れる各相の電流をそれぞれ検出する３個の（３相分の）モータ用電流センサ５４，５４，５４と、ジェネレータ３とジェネレータ用インバータ６と間で流れる各相の電流をそれぞれ検出する３個の（３相分の）ジェネレータ用電流センサ５５，５５，５５と、昇圧器７を流れる電流を検出する昇圧器用電流センサ５６とを備える。
【００７４】
この場合、各モータ用電流センサ５４は、モータ用インバータ５の各相の交流電力入出力端子１５とトラクションモータ２との間の各相毎の通電ラインに設けられている。同様に、各ジェネレータ用電流センサ５５は、ジェネレータ用インバータ６の各相の交流電力入出力端子２５とジェネレータ３との間の各相毎の通電ラインに設けられている。
【００７５】
また、昇圧器用電流センサ５６は、昇圧器７の入力側（低圧側）に流れる電流（詳しくは、昇圧器７の低圧側端子３３ｐ又は３３ｍを通って流れる電流（＝リアクトル３２に流れる電流））を検出するように、昇圧器７の負極側の低圧側端子３３ｍと蓄電器４及び平滑用コンデンサ４１との間の通電ラインに設けられている。
【００７６】
なお、昇圧器用電流センサ５６は、昇圧器７の正極側の低圧側端子３３ｐと蓄電器４及び平滑用コンデンサ４１との間の通電ラインに設けられていてもよい。
【００７７】
補足すると、モータ用電流センサ５４及びジェネレータ用電流センサ５５は、本発明における第１電流センサに相当し、それぞれの電流センサ５４，５５により検出される電流が本発明における回転電機側電流に相当するものである。また、昇圧器用電流センサ５６は、本発明における第２電流センサに相当し、該電流センサ５６により検出される電流が本発明における昇圧器側電流に相当するものである。
【００７８】
前記モータＥＣＵ５１、ジェネレータＥＣＵ５２、及び昇圧器ＥＣＵ５３は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成される。
【００７９】
モータＥＣＵ５１は、実装されるプログラムを実行することで実現される機能（ソフトウェアによる実現される機能）あるいはハードウェアにより実現される機能として、モータ用インバータ５の各スイッチング素子１３のオン、オフを制御することで、トラクションモータ２の運転を制御するインバータ制御部５１ａと、モータ用インバータ５の故障を検知する故障検知部５１ｂとを有する。
【００８０】
このモータＥＣＵ５１のインバータ制御部５１ａは、トラクションモータ２の運転時（力行運転時）に、トラクションモータ２の目標トルク（出力トルクの目標値）に応じた電流をトラクションモータ２の各相の電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗに通電するように、公知のＰＷＭ方式等によりモータ用インバータ５の各スイッチング素子１３のオン、オフを制御する。
【００８１】
この場合、トラクションモータ２の運転時の目標トルクは、本実施形態では、基本的には、電力変換システム１が搭載された車両のアクセルの踏込量（以下、アクセル操作量という）に応じて決定される。
【００８２】
ただし、本実施形態では、モータＥＣＵ５１は、前記昇圧器用電流センサ５６の出力により示される電流（以下、昇圧器側電流という）の大きさを監視するようにしている。そして、この昇圧器側電流の大きさが、既定の所定値である過電流判定値以上の過大なものとなった場合には（以下、この状況を昇圧器側電流の過電流状態という）、昇圧器７のスイッチング素子３５が過電流によって損傷するのを防止するために、モータＥＣＵ５１は、昇圧器側電流の過電流状態の発生を検知してから、既定の所定時間の期間であるインバータ動作強制停止期間だけ一時的に、トラクションモータ２の目標トルクを強制的にゼロにするようにしている。
【００８３】
この場合、トラクションモータ２の目標トルクをゼロにするということは、トラクションモータ２の電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗの通電を遮断することとなるので、インバータ制御部５１ａは、モータ用インバータ５の全てのスイッチング素子１３を、上記インバータ動作強制停止期間だけ一時的にオフ状態とするように、各スイッチング素子１３に制御信号を出力する。
【００８４】
モータＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂは、モータ用インバータ５とトラクションモータ２との間の通電ラインの断線、あるいは、各スイッチング素子１３に制御信号（ゲート信号）を付与する信号ラインの断線等によって、モータ用インバータ５が正常に動作できなくなる状態をモータ用インバータ５の故障として検知するものである。この故障検知処理は、前記モータ用電流センサ５４の出力により示されるトラクションモータ２の各相の電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗの実電流の検出値を用いて、後述するように行われる。
【００８５】
ジェネレータＥＣＵ５２は、実装されるプログラムを実行することで実現される機能（ソフトウェアによる実現される機能）あるいはハードウェアにより実現される機能として、ジェネレータ用インバータ６の各スイッチング素子２３のオン、オフを制御することで、ジェネレータ３の運転を制御するインバータ制御部５２ａと、ジェネレータ用インバータ６の故障を検知する故障検知部５２ｂとを有する。
【００８６】
このジェネレータＥＣＵ５２のインバータ制御部５２ａは、ジェネレータ３の発電運転時に、ジェネレータ３の目標発電出力（又は該目標発電出力とジェネレータ３のロータの回転数とに応じて規定される目標トルク）に応じた電流をジェネレータ３の電機子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに通電するように、公知のＰＷＭ方式等によりジェネレータ用インバータ６の各スイッチング素子２３のオン、オフを制御する。
【００８７】
この場合、ジェネレータ３の目標発電出力（又は該目標発電出力に対応する目標トルク）は、本実施形態では、基本的には、トラクションモータ２の目標トルクに対応する必要電力（該目標トルクに対応してトラクションモータ２に供給すべき電力）、あるいは、蓄電器４の蓄電量（残存容量）に応じて決定される。
【００８８】
ただし、本実施形態では、モータＥＣＵ５１の場合と同様に、ジェネレータＥＣＵ５２は、前記昇圧器用電流センサ５６の出力により示される昇圧器側電流が既定の所定値（過電流判定値）以上になる過電流状態が検知された場合には、既定の所定時間の期間であるインバータ動作強制停止期間だけ一時的に、ジェネレータ３の目標発電出力（又は目標トルク）を強制的にゼロにするようにしている。
【００８９】
この場合、トラクションモータ２の場合と同様に、ジェネレータ３の目標発電出力（又は目標トルク）をゼロにするということは、ジェネレータ３の電機子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの通電を遮断することとなるので、インバータ制御部５２ａは、ジェネレータ用インバータ６の全てのスイッチング素子２３を、上記インバータ動作強制停止期間だけ一時的にオフ状態とするように、各スイッチング素子２３に制御信号を出力する。
【００９０】
ジェネレータＥＣＵ５２の故障検知部５２ｂは、ジェネレータ用インバータ６とジェネレータ３との間の通電ラインの断線、あるいは、各スイッチング素子２３に制御信号（ゲート信号）を付与する信号ラインの断線等によって、ジェネレータ用インバータ６が正常に動作できなくなる状態をジェネレータ用インバータ６の故障として検知するものである。この故障検知処理は、前記ジェネレータ用電流センサ５５の出力により示されるジェネレータ３の各相の電機子巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの実電流の検出値を用いて、モータＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂの故障検知処理と同様に行われる。
【００９１】
昇圧器ＥＣＵ５３は、実装されるプログラムを実行することで実現される機能（ソフトウェアによる実現される機能）あるいはハードウェアにより実現される機能として、昇圧器７のスイッチング素子３５，３５のオン、オフを制御することで、該昇圧器７の昇圧率を目標昇圧率に制御する。
【００９２】
この場合、昇圧器７の目標昇圧率は、モータ用インバータ５の直流電力入出力端子５ｐ，５ｍに昇圧器７から印加される直流電圧が、トラクションモータ２にモータ用インバータ５から電力を供給し得る電圧に確保され、あるいは、ジェネレータ用インバータ６の直流電力入出力端子６ｐ，６ｍに昇圧器７から印加される直流電圧が、ジェネレータ３の発電電力をジェネレータ用インバータ６からモータ用インバータ５もしくは蓄電器４に供給し得る電圧に確保されるように、トラクションモータ２及びジェネレータ３の運転状態に応じて決定される。
【００９３】
補足すると、モータ用ＥＣＵ５１及びジェネレータ用ＥＣＵ５２は、それぞれ、本発明における故障検知装置に相当する。そして、モータ用ＥＣＵ５１のインバータ制御部５１ａ及びジェネレータＥＣＵ５２のインバータ制御部５２ａは、それぞれ、本発明におけるインバータ制御手段に相当する。また、また、モータ用ＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂ及びジェネレータＥＣＵ５２の故障検知部５２ｂは、それぞれ、本発明における故障判定手段に相当する。
【００９４】
次に、モータＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂ及びジェネレータＥＣＵ５２の故障検知部５２ｂの処理を詳細に説明する。これらの故障検知部５１ｂ，５２ｂの処理は、同じであるので、以降は、モータＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂの処理を代表的に説明する。
【００９５】
図２を参照して、故障検知部５１ｂは、モータ２の運転時に、電流偏差算出部６１、ＭＡＸ選択部６２及びフィルタリング処理部６３の処理を所定の制御処理周期で逐次実行することで、モータ用インバータ５の故障を検知するために監視する参照データを逐次算出する。
【００９６】
さらに詳細には、モータ２の各相の目標電流（Ｕ相目標電流、Ｖ相目標電流、Ｗ相目標電流）と、前記モータ用電流センサ５４の出力により示されるモータ２の各相の実際の電流（Ｕ相実電流、Ｖ相実電流、Ｗ相実電流）の検出値とが電流偏差算出部６１に逐次入力される。
【００９７】
なお、モータ２の各相の目標電流は、モータ２の目標トルクと、モータ２のロータの回転数の検出値と、モータ２のロータの位相角（回転角度位置）の検出値とに応じて決定されるものである。この場合、モータ２のロータの回転数や位相角は、図示しないレゾルバ等のセンサを用いて検出される。
【００９８】
そして、電流偏差算出部６１において、上記の入力値から、モータ２の各相の電流偏差（Ｕ相電流偏差、Ｖ相電流偏差、Ｗ相電流偏差）が算出される。ここで算出される電流偏差は、各相の実電流と目標電流との差の大きさ（絶対値）である。
【００９９】
なお、Ｕ相実電流、Ｖ相実電流及びＷ相実電流の総和はゼロとなるので、任意の一つの相の実電流は、他の二つの相の実電流の検出値から算出してもよい。そして、その算出値を用いて、当該一つの相の電流偏差を算出するようにしてもよい。
【０１００】
上記のように算出された各相の電流偏差が、ＭＡＸ選択部６２に入力される。このＭＡＸ選択部６２では、各相の電流偏差のうちの最大値（最大電流偏差）が、各相の電流偏差の代表値として逐次選択される。
【０１０１】
この最大電流偏差が、フィルタリング処理部６３に入力される。そして、このフィルタリング処理部６３において、最大電流偏差にローパス特性のフィルタリング処理が施される。これにより、モータ用インバータ５の故障を検知するために監視する参照データとして、最大電流偏差のフィルタリング値である電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが算出される。本実施形態では、この電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが、本発明における偏差に相当するものである。
【０１０２】
ここで、モータ用インバータ５が正常に動作している場合には、基本的には、各相の電流偏差の大きさはゼロもしくは十分に微小なものとなる。ひいては、上記電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTも、ゼロもしくは十分に微小な値に保たれる。
【０１０３】
一方、モータ用インバータ５の故障が生じている場合には、いずれかの相の電流偏差の大きさが周期的に大きなものとなる。例えば、Ｕ相の上アーム１１（又は下アーム１２）のスイッチング素子１３に制御信号（ゲート信号）を付与する信号ラインが断線して、該スイッチング素子１３をオン状態にすることができなくなった場合には、Ｕ相の電流偏差の大きさが周期的に大きなものとなる。ひいては、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTは、比較的大きな値に増加する。
【０１０４】
故障検知部５１ｂは、上記した電流偏差算出部６１、ＭＡＸ選択部６２及びフィルタリング処理部６３の処理と並行して、電流振幅算出部６４、係数決定部６５、乗算部６６、フィルタリング処理部６７、及び閾値切換選択部６８の処理を実行することで、モータ用インバータ５の故障の有無を判定するために前記電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTと比較する故障判定用閾値を決定する。
【０１０５】
さらに詳細には、モータ２のｄ軸方向の目標電流（ｄ軸目標電流）とｑ軸方向の目標電流（ｑ軸目標電流）とが電流振幅算出部６４に逐次入力される。上記ｄ軸及びｑ軸は、モータ２のベクトル制御等において該モータ２の電気的な挙動を表現するための回転座標系（ロータと同じ電気角速度で回転する座標系）として一般に用いられるｄｑ座標系の２軸である。そして、上記ｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流は、モータ２の目標トルクと、モータ２のロータの回転数の検出値とに応じて決定されるものである。
【０１０６】
なお、モータ２のｄ軸方向の電流成分及びｑ軸方向の電流成分の組と、Ｕ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流の組とは、モータ２のロータの位相角に応じて定まる行列による線形写像によって１対１に対応付けられる。
【０１０７】
従って、ｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流は、前記電流偏差算出部６１に入力するＵ相目標電流、Ｖ相目標電流及びＷ相目標電流から算出することも可能である。逆に、モータ２の目標トルクに応じてｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流を決定した上で、ｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流から、Ｕ相目標電流、Ｖ相目標電流及びＷ相目標電流を算出するようにしてもよい。
【０１０８】
電流振幅算出部６４は、入力された上記ｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流からモータ２の目標電流の振幅（目標電流振幅）を算出する。具体的には、ｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流のそれぞれの２乗値の総和の平方根に、所定の定数値を乗じることによって、目標電流振幅が算出される。なお、この目標電流振幅は、モータ２の目標トルクにほぼ比例するものとなる。
【０１０９】
また、係数決定部６５に、モータ２のロータの回転数（検出値）が逐次入力される。この係数決定部６５は、目標電流振幅に乗じる係数Ｋ_calib（＜１）を、既定のデータテーブルもしくは演算式を用いて、入力された回転数に応じて決定する。この場合、係数Ｋ_calibはモータ２の回転数が高いほど、大きい値となるように決定される。
【０１１０】
電流振幅算出部６４で算出された目標電流振幅と、係数決定部６５で決定された係数Ｋ_calibとは、乗算部６６に入力される。そして、該乗算部６６で、目標電流振幅に係数Ｋ_calibを乗じることによって、モータ用インバータ５の故障判定用第１閾値I1THSHが算出される。
【０１１１】
ここで、本実施形態では、モータ用インバータ５の故障の有無を判定するために前記電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTと比較する故障判定用閾値は、前記昇圧器側電流の過電流状態が発生しない状況（通常の状況）で用いる閾値と、該過電流状態が発生した場合に用いる閾値との２種類がある。そして、上記故障判定用第１閾値I1THSHは、昇圧器側電流の過電流状態が発生しない状況（通常の状況）で用いる閾値である。
【０１１２】
昇圧器側電流の過電流状態が発生した場合に用いる故障判定用閾値を決定するために、上記故障判定用第１閾値I1THSHがフィルタリング処理部６７に入力される。そして、このフィルタリング処理部６７において、故障判定用第１閾値I1THSHにローパス特性のフィルタリング処理が施される。これにより、故障判定用第１閾値I1THSHのフィルタリング値が、故障判定用第２閾値I1THSH_FLTとして算出される。
【０１１３】
なお、本実施形態では、上記故障判定用第１閾値I1THSH、故障判定用第２閾値Ｉ1THSH_FLTがそれぞれ、本発明における第１の故障判定用閾値、第２の故障判定用閾値にに相当する。
【０１１４】
ここで、昇圧器側電流の過電流状態が発生した場合には、前記したように、モータ２の目標トルクが、強制的に、既定の所定時間の期間であるインバータ動作強制停止期間だけ一時的にゼロとされる。このため、昇圧器側電流の過電流状態が断続的に頻繁に発生する状況では、故障判定用第１閾値I1THSHの急激な変動が頻繁に生じることとなる。しかるに、故障判定用第２閾値I1THSH_FLTは、かかる故障判定用第１閾値I1THSHにローパス特性のフィルタリング処理を施したものであるので、該故障判定用第２閾値I1THSH_FLTは、昇圧器側電流の過電流状態が断続的に頻繁に発生するような状況でも、安定性の高い閾値として得られる。
【０１１５】
上記の如く算出された故障判定用第１閾値I1THSH及び故障判定用第２閾値I1THSH_FLTは、閾値切換選択部６８に入力される。また、この閾値切換選択部６８には、昇圧器側電流の過電流状態が発生しているか否かを示す過電流検知フラグが与えられるようになっている。この過電流検知フラグは、前記昇圧器用電流センサ５６の出力により示される昇圧器側電流の検出値が既定の所定値である過電流判定値以上の過大な値であるか否かに応じて設定されるフラグである。
【０１１６】
以降の説明では、便宜上、昇圧器側電流の検出値が過電流判定値以上の過大な値である場合の過電流検知フラグの値を“１”とし、昇圧器側電流の検出値が過電流判定値よりも小さい場合の過電流検知フラグの値を“０”とする。
【０１１７】
閾値切換選択部６８は、過電流検知フラグの値が、“０”（昇圧器側電流の過電流状態が発生していないことを示す値）となっている状況では、故障判定用第１閾値I1THSHを、モータ用インバータ５の故障の有無を判定するために実際に使用する閾値として出力する。
【０１１８】
また、閾値切換選択部６８は、過電流検知フラグの値が“０”から“１”（昇圧器側電流の過電流状態が発生していることを示す値）に変化した場合には、該変化後、過電流検知フラグの値が“１”に維持されている期間と、該過電流検知フラグの値が“１”から“０”に復帰した直後の既定の所定時間の期間とにおいて、故障判定用第２閾値I1THSH_FLTを、モータ用インバータ５の故障の有無を判断するために実際に使用する閾値として出力する。
【０１１９】
以上の如く算出される電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLT、故障判定用第１閾値I1THSH及び故障判定用第２閾値I1THSH_FLTの経時変化の例を図３（ｄ）に示す。この図示例は、モータ用インバータ５のいずれかのスイッチング素子１３（例えばＵ相のアームの一つのスイッチング素子１３）をオン状態に制御することができなくなった状況下での例である。
【０１２０】
なお、図３（ａ）は、昇圧器側電流の過電流状態の発生に応じたインバータ動作強制停止期間であるか否かを、それぞれ“OFF_YES”、“OFF_NO”で２値的に例示するグラフ、図３（ｂ）はＵ相実電流の経時変化を例示するグラフ、図３（ｃ）はモータ２の目標電流振幅（これは目標トルクにほぼ比例する）の経時変化を例示するグラフである。
【０１２１】
以上の如く、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTの算出処理と、故障判定用閾値の決定処理とを行った後、故障検知部５１ｂは、次に、故障判定部６９の処理を実行する。
【０１２２】
故障判定部６９には、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTと、故障判定用閾値（故障判定用第１閾値I1THSH又は故障判定用第２閾値I1THSH_FLT）が入力されると共に、前記過電流検知フラグの値と、既定の所定値の判定確定用時間とが入力される。
【０１２３】
そして、故障判定部６９は、モータ２の目標トルク（又は前記目標電流振幅）の大きさが所定値以上である（ゼロ近傍の微小な値ではない）という条件下で、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTと故障判定用閾値との比較に基づいて、モータ用インバータ５の故障の有無を判定する。
【０１２４】
ここで、モータ２の目標トルクの大きさが小さい状況（目標トルク（又は目標電流振幅）の大きさががゼロに近い値である状況）では、モータ２の各相の実電流に混入するノイズ成分等の影響によって、モータ用インバータ５の故障の有無を判定する上で信頼性の高い電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTを得ることが困難となる。
【０１２５】
このため、故障判定部６９では、モータ２の目標トルク（又は前記目標電流振幅）の大きさが所定値以上であるという条件下（以降、この条件を判定必要条件という）で算出される電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTと、故障判定用閾値（故障判定用第１閾値I1THSH又は故障判定用第２閾値I1THSH_FLT）とを用いてモータ用インバータ５の故障の有無の判定を行う。図３に示す例では、上記判定必要条件が成立する状況は、例えば、図３（ｃ）の期間Ｂ内で前記目標電流振幅が立ち上がっている状況であり、図３（ｃ）の期間Ａの状況が判定必要条件が成立しない状況である。
【０１２６】
なお、昇圧器側電流の過電流状態が発生した場合には、前記したようにモータ２の目標トルクが、インバータ動作強制停止期間だけ、一時的にゼロとされるので、上記判定必要条件が成立しないこととなる。従って、このインバータ動作強制停止期間（例えば、図３（ａ）のグラフが“OFF_YES”となっている期間）においてもモータ用インバータ５の故障の有無の判定は行われないこととなる。
【０１２７】
前記判定必要条件が成立する場合におけるモータ用インバータ５の故障の判定は、具体的には次のように行われる。すなわち、故障判定部６９は、判定必要条件が成立する状況で、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTと故障判定用閾値とを逐次比較する。この場合、モータ用インバータ５が正常に動作している状況では、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTは、ゼロもしくはそれに近い値となるので、IXPHERR_FLT＜故障判定用閾値となる。
【０１２８】
一方、モータ用インバータ５のいずれかのスイッチング素子１３に制御信号を付与する信号ラインの断線、モータ用インバータ５とモータ２との間の通電ラインの断線等のモータ用インバータ５の故障が発生すると、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが、故障判定用閾値以上の大きな値となる。
【０１２９】
ただし、モータ２の各相の電流に含まれるノイズ成分等の影響で、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが瞬間的に故障判定用閾値以上の値となることもある。
【０１３０】
そこで、故障判定部６９は、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが、故障判定用閾値以上の大きな値となると、この状態が継続的に維持される時間（以降、電流偏差過大継続時間という）を計測するためのタイマを起動する。そして、故障判定部６９は、この電流偏差過大継続時間が、既定の判定確定時間に達すると、モータ用インバータ５の故障が発生したと判定（確定）し、そのことを示すデータ（例えば故障判定フラグ）を出力する。
【０１３１】
なお、上記判定確定時間は、本発明における基準時間に相当するものである。
【０１３２】
本実施形態では、上記タイマとして、例えばカウントダウンタイマが使用される。この場合、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが、故障判定用閾値よりも小さいものとなっている状態で、カウントダウンタイマのカウント値が、上記判定確定時間に対応する値に初期化されている。そして、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが、故障判定用閾値以上となった時にそれをトリガーとして、カウントダウンタイマのダウンカウントが開始される。このカウントダウンタイマのカウント値は、判定必要条件が成立したまま、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが、故障判定用閾値以上に保たれる状態が継続して、電流偏差過大継続時間が判定確定時間に達するとゼロとなる。これに応じて、故障判定部６９は、モータ用インバータ５の故障が発生したと判定（確定）する。
【０１３３】
一方、カウントダウンタイマのカウント中に、判定必要条件が成立したまま、昇圧器側電流の過電流状態が発生することなく、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが、故障判定用閾値よりも小さい値に復帰した場合には、カウントダウンタイマのカウントは中止され、そのカウント値がリセット（初期化）される。また、カウントダウンタイマのカウント中に、昇圧器側電流の過電流状態が発生することなく、モータ２の目標トルク（又は目標電流振幅）が小さくなって、前記判定必要条件が成立しなくなった場合にも、カウントダウンタイマのカウントは中止され、そのカウント値がリセット（初期化）される。
【０１３４】
ところで、上記カウントダウンタイマのカウント中（電流偏差過大継続時間の計測中）に、前記昇圧器側電流の過電流状態が発生する場合もある。
【０１３５】
この過電流状態は、モータ用インバータ５が正常に動作している場合と、モータ用インバータ５の故障が発生した場合とのいずれの場合でも発生し得る。例えば、電力変換システム１が搭載された車両の駆動輪（モータ２により回転駆動される駆動輪）が、積雪路面等の低ミュー路で滑って空転したような場合に、昇圧器側電流の過電流状態が発生することがある。
【０１３６】
また、モータ用インバータ５のいずれかのスイッチング素子１３に制御信号を付与する信号ラインの断線等によって、該スイッチング素子１３をオン状態にすることができない（該スイッチング素子１３がオフ状態に保たれる）ような故障が発生した場合にも、昇圧器側電流の過電流状態が発生することがある。
【０１３７】
一方、本実施形態では、前記昇圧器側電流の過電流状態が発生した場合には、前記したように、昇圧器７のスイッチング素子３５が過電流によって損傷するのを防止する（ひいては、昇圧器７のスイッチング作動部３１を保護する）ために、モータ２の目標トルクが、強制的に、既定の所定時間の期間であるインバータ動作強制停止期間だけ一時的にゼロとされる。従って、このインバータ動作強制停止期間では、前記判定必要条件が成立しないこととなり、前記カウントダウンタイマによる電流偏差過大継続時間を計測することはできない。
【０１３８】
このようにカウントダウンタイマのカウント中（電流偏差過大継続時間の計測中）に、前記昇圧器側電流の過電流状態が発生した場合に、仮に、モータ２の目標トルクがゼロとなることに応じて、カウントダウンタイマのカウントを中止して、該カウント値をリセットするようにすると、特に昇圧器側電流の過電流状態が頻繁に発生するような状況では、モータ用インバータの故障が発生していても、カウントダウンタイマのカウント値がゼロまでダウンカウントされる前に（電流偏差過大継続時間の計測値が判定確定時間に達する前に）、当該過電流状態の発生の都度、リセットされてしまう虞がある。ひいては、モータ用インバータの故障が発生したとの判定が行われない虞がある。
【０１３９】
そして、モータ用インバータ５のいずれかのスイッチング素子１３に制御信号を付与する信号ラインの断線等によって、該スイッチング素子１３をオン状態にすることができない（該スイッチング素子１３がオフ状態に保たれる）ような故障が発生した場合には、昇圧器側電流の過電流状態が発生に応じたインバータ動作強制停止期間が終了する都度、昇圧器側電流の過電流状態が発生しやすい。
【０１４０】
例えば、モータ用インバータ５のいずれかのスイッチング素子１３に制御信号を付与する信号ラインの断線等によって、該スイッチング素子１３をオン状態にすることができない（該スイッチング素子１３がオフ状態に保たれる）状況で、故障検知部５１ｂにより算出される電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLT、故障判定用第１閾値I1THSH及び故障判定用第２閾値I1THSH_FLTが、例えば、図４（ｂ）に示す如く変化する。
【０１４１】
なお、図４（ａ）は、モータ２の目標トルクを規定する車両のアクセル操作量（アクセルの踏込量）の経時変化を示している。
【０１４２】
また、時刻ｔ1、ｔ2、ｔ5は、昇圧器側電流の過電流状態が発生したタイミングであり、それぞれのタイミングで、モータ２の目標トルクがゼロにされる（ひいては、目標電流振幅がゼロにされる）ことに対応して、故障判定用第１閾値I1THSHがゼロになる。
【０１４３】
なお、図示例では、時刻ｔ2とｔ3との間では、昇圧器側電流の過電流状態が制御処理周期毎に連続的に発生している。
【０１４４】
この場合、カウントダウンタイマのカウント中（電流偏差過大継続時間の計測中）に、前記昇圧器側電流の過電流状態が発生した場合に、上記の如く、モータ２の目標トルクがゼロとなることに応じて、カウントダウンタイマのカウントを中止して、該カウント値をリセットするようにすると、図４（ｄ）に二点鎖線で示す如く、昇圧器側電流の過電流状態がカウントダウンタイマのカウント値が、昇圧器側電流の過電流状態が発生するタイミング（時刻ｔ2、ｔ5）でリセットされてしまう。このため、モータ用インバータ５の故障が発生していても、カウントダウンタイマのカウント値はゼロに到達せず、ひいては、モータ用インバータ５の故障が発生したという判定がなされないこととなる。
【０１４５】
そこで、本実施形態では、故障判定部６９は、カウントダウンタイマのカウント中（電流偏差過大継続時間の計測中）に、前記昇圧器側電流の過電流状態が発生した場合には、その発生後、モータ２の目標トルクがゼロに維持されるインバータ動作強制停止期間では、カウントダウンタイマのカウント値を、該期間の開始時の値に保持する。
【０１４６】
そして、故障判定部６９は、インバータ動作強制停止期間の終了後から（モータ用インバータ５の各スイッチング素子１３のオン、オフ制御を再開してから）、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTが故障判定用閾値以上である場合に、カウントダウンタイマのダウンカウントを再開する。
【０１４７】
なお、この場合、インバータ動作強制停止期間の終了直後の所定時間の期間は、故障判定用閾値として、前記故障判定用第２閾値I1THSH_FLTが使用される。
【０１４８】
この結果、モータ用インバータ５の故障が発生している場合には、昇圧器側電流の過電流状態が頻繁に発生しても、カウントダウンタイマのカウント値がやがてゼロとなり、モータ用インバータ５の故障が発生していると判定されるようになる。すなわち、モータ用インバータ５の故障を支障なく検知できることとなる。
【０１４９】
例えば、故障検知部５１ｂにより算出される電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLT、故障判定用第１閾値I1THSH及び故障判定用第２閾値I1THSH_FLTが、図４（ｂ）に示した如く変化する状況で、カウントダウンタイマのカウント中の時刻ｔ2で、昇圧器側電流の過電流状態が発生しても、カウントダウンタイマのカウント値は、図４（ｃ）に示す如く、該過電流状態の発生時の値に保持される。
【０１５０】
そして、目標トルクが強制的にゼロとされる（ひいては、モータ用インバータ５の全てのスイッチング素子１３がオフ状態になるように制御される）インバータ動作強制停止期間が終了すると（時刻ｔ3）、カウントダウンタイマのダウンカウント（電流偏差過大継続時間の計測）が再開される。そして、最終的に（図４（ｃ）に示す例では時刻ｔ4）、カウントダウンタイマのカウント値はゼロとなる。すなわち、電流偏差過大継続時間の計測値が判定確定時間に達することこととなる。
【０１５１】
このため、故障判定部６９は、時刻ｔ4でモータ用インバータ５の故障が発生したと判定することとなる。
【０１５２】
なお、図示例の如く、昇圧器側電流の過電流状態が頻繁に発生する状況では、故障判定用閾値として、基本的には、故障判定用第２閾値I1THSH_FLTが使用されることとなる。このため、故障判定部６９は、電流偏差フィルタ値IXPHERR_FLTを安定性の高い（急激な変化を生じにくい）故障判定用閾値（＝故障判定用第２閾値I1THSH_FLT）と比較することができる。ひいては、故障判定部６９の判定結果の信頼性を確保することができる。
【０１５３】
以上がモータ用ＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂの処理の詳細である。ジェネレータ用ＥＣＵ５２の故障検知部５２ｂの処理も、図２のブロック図で示したモータ用ＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂの処理と同じである。これにより、ジェネレータ用インバータ６の故障が発生した場合には、その故障が、ジェネレータ用ＥＣＵ５２の故障検知部５２ｂによって、モータ用ＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂの処理の場合と同様に検知される。
【０１５４】
以上のように本実施形態の電力変換システム１によれば、昇圧器側電流の過電流状態が発生した場合に、昇圧器７が損傷を受けるのを防止しつつ、モータ用インバータ５あるいはジェネレータ用インバータ６の故障を適切に検知できる。
【０１５５】
特に、モータ用インバータ５のいずれかのスイッチング素子１３に制御信号を付与する信号ラインの断線等によって、該スイッチング素子１３をオン状態にすることができない故障が発生して、昇圧器側電流の過電流状態が頻繁に発生するような状況でも、モータ用インバータ５の当該故障の発生を適切に検知できる。
【０１５６】
同様に、ジェネレータ用インバータ６のいずれかのスイッチング素子２３に制御信号を付与する信号ラインの断線等によって、該スイッチング素子２３をオン状態にすることができない故障が発生して、昇圧器側電流の過電流状態が頻繁に発生するような状況でも、ジェネレータ用インバータ６の当該故障の発生を適切に検知できる。
【０１５７】
また、モータ用ＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂ及びジェネレータ用ＥＣＵ５２の故障検知部５２ｂのいずれの処理においても、昇圧器側電流の過電流状態が頻繁に発生するような状況では、基本的には、故障判定用閾値として、故障判定用第１閾値I1THSHのフィルタリング値である故障判定用第２閾値I1THSH_FLTが使用されるので、故障判定部６９の判定結果の信頼性を安定に（高いロバスト性で）確保することができる。
【０１５８】
また、モータ用ＥＣＵ５１の故障検知部５１ｂの処理において、昇圧器側電流の過電流状態が発生しない状況では、カウントダウンタイマのカウント値（電流偏差過大継続時間の計測値）は、モータ２の目標トルク（又は目標電流偏差）の大きさが所定値以下の微小なものとなると、リセットされる。このため、当該状況での故障判定部６９の判定結果の信頼性を高めることができる。このことは、ジェネレータ用ＥＣＵ５２の故障検知部５２ｂの処理についても同様である。
【０１５９】
なお、以上説明した実際形態の電力変換システム１は、モータ用インバータ５及びジェネレータ用インバータ６の２つのインバータを備えるシステムであるが、いずれか一方のインバータを備えるシステムであってもよい。
【０１６０】
また、前記実施形態での回転電機としてのモータ２及びジェネレータ３は同期機であるが、例えば誘導機であってもよい。
【符号の説明】
【０１６１】
１…電力変換システム、２…モータ（回転電機）、３…ジェネレータ（回転電機）、５，６…インバータ、７…昇圧器、１１，２１…上アーム、１２，２２…下アーム、１３，２３…スイッチング素子、５４…モータ用電流センサ（第１電流センサ）、５５…ジェネレータ用電流センサ（第１電流センサ９、５６…昇圧器用電流センサ（第２電流センサ）、５１…モータＥＣＵ（故障検知装置）、５２…ジェネレータＥＣＵ（故障検知装置）、５１ａ，５２ａ…インバータ制御部（インバータ制御手段）、５１ｂ，５２ｂ…故障検知部（故障判定手段）。
【図１】
2014121172.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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