(57)【要約】  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、適切にフェールセーフ制御を行う。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、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（ＳＰＨ＿ＯＦＦ）で、スイッチング素子（３）をスイッチング制御して、回転電機（８０）のトルクを減少させるトルク減少制御（ＺＴＱ）、又は、回転電機（８０）の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御を実行する。
2019066021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記インバータを構成する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、
前記スイッチング素子をスイッチング制御して、前記回転電機のトルクを減少させるトルク減少制御、又は、前記回転電機の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御を実行するインバータ制御装置。
【請求項２】
前記回転電機は、駆動力を伝達する係合状態と駆動力を伝達しない解放状態とに状態変化可能な係合装置を介して、車輪に駆動連結される出力部材に駆動連結され、
前記係合装置が前記解放状態の場合には、前記トルク減少制御又は前記減速制御を実行し、前記係合装置が前記係合状態の場合には、前記トルク減少制御を実行する請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記オフ故障の状態では、前記係合装置が前記解放状態とされている請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記減速制御におけるトルクは、前記オフ故障をした前記スイッチング素子以外の前記スイッチング素子に流れる電流が、それぞれの前記スイッチング素子に許容される許容電流を超えない範囲で出力可能なトルクである請求項１から３の何れか一項に記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記減速制御におけるトルクは、交流電流の値が、当該交流電流を検出する電流センサの検出可能範囲を超えない範囲で出力可能なトルクである請求項１から３の何れか一項に記載のインバータ制御装置。
【請求項６】
前記トルク減少制御は、前記回転電機を目標トルクに基づいて制御するトルク制御又は目標速度に基づいて制御する回転速度制御を継続した状態で、前記回転電機のトルクを減少させる制御である請求項１から５の何れか一項に記載のインバータ制御装置。
【請求項７】
前記トルク減少制御、又は、前記減速制御の後、前記インバータを構成する全ての前記スイッチング素子をオフ状態に制御するシャットダウン制御を実行する請求項１から６の何れか一項に記載のインバータ制御装置。
【請求項８】
前記オフ故障とは異なる故障が前記インバータ及び前記回転電機の少なくとも一方に生じた状態において、前記インバータを構成する上段側スイッチング素子及び下段側スイッチング素子の内の一方側の全ての前記スイッチング素子をオン状態とし、他方側の全ての前記スイッチング素子をオフ状態とするアクティブショートサーキット制御、又は、前記インバータを構成する全ての前記スイッチング素子をオフ状態とするシャットダウン制御を実行するものであり、
前記インバータの直流側の電圧が予め規定された基準電圧以上である過電圧が生じている場合、又は、交流電流を検出する電流センサに異常が生じている電流センサ異常の場合には、前記アクティブショートサーキット制御、又は、前記シャットダウン制御を選択的に実行し、
前記回転電機の起動時において前記回転電機の回転を検出する回転センサに異常が生じている起動時回転センサ異常の場合、又は、前記回転電機の起動時において前記直流電源の出力電圧が昇圧されて前記インバータに供給される昇圧電圧に異常が生じている起動時昇圧電圧異常の場合には、前記シャットダウン制御を実行し、
前記電流センサと当該インバータ制御装置との間に断線が生じた電流センサ断線異常の場合、又は、前記回転センサに異常が生じている回転センサ異常の場合、又は、前記昇圧電圧に異常が生じている昇圧電圧異常の場合には、前記アクティブショートサーキット制御を実行する、請求項１から７の何れか一項に記載のインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
インバータや回転電機に異常が生じた場合には、種々のフェールセーフ制御が実行される。特開２００８−２２００４５号公報には、例えばインバータにおける短絡が検知された場合、インバータの直流の正極側及び直流の負極側の何れの側のスイッチング素子が短絡状態であるか（いわゆるオン故障しているか）を判定し、短絡故障が発生している側において、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行うことが開示されている。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では、正極側で短絡が生じている場合には、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上段側アクティブショートサーキット制御が行われる。負極側で短絡が生じている場合には、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上段側アクティブショートサーキット制御が行われる。【０００３】
しかしながら、上記公報には、スイッチング素子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のフェールセーフ制御については開示されていない。例えば、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べきスイッチング素子の１つが、オフ故障を生じていた場合、各相を流れる電流バランスが崩れ、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て発熱する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２００４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、適切にフェールセーフ制御を行う技術の提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、
前記インバータを構成する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、
前記スイッチング素子をスイッチング制御して、前記回転電機のトルクを減少させるトルク減少制御、又は、前記回転電機の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御を実行する。【０００７】
この構成によれば、トルク減少制御又は減速制御によって、インバータに流れる電流を制御できるので、後にシャットダウン制御に移行させ易くなる。即ち、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、適切にフェールセーフ制御を行うことができる。【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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
【図２】回転電機の制御系の模式的回路ブロック図
【図３】ドライブ回路の模式的回路ブロック図
【図４】回転電機の速度−トルクマップ
【図５】電流ベクトル座標系における回転電機の動作点を示す図
【図６】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
【図７】オフ故障状態でのゼロトルク制御時の電流及びトルクの一例を示す波形図
【図８】オフ故障状態でのフェールセーフ制御の一例を示すフローチャート
【図９】フェールセーフ制御の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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）。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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６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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
インバータ制御装置２０は、インバータ１０を構成するスイッチング素子３のスイッチングパターンの形態（電圧波形制御の形態）として、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御と矩形波制御（１パルス制御）との２つの制御形態を有している。また、インバータ制御装置２０は、ステータの界磁制御の形態として、モータ電流に対して最大トルクを出力する最大トルク制御や、モータ電流に対して最大効率でモータを駆動する最大効率制御などの通常界磁制御、及び、トルクに寄与しない界磁電流（ｄ軸電流Ｉｄ）を流して界磁磁束を弱める弱め界磁制御や、逆に界磁磁束を強める強め界磁制御などの界磁調整制御を有している。パルス幅変調、矩形波制御（１パルス制御）、通常界磁制御、弱め界磁制御、強め界磁制御などについては、公知であるので、詳細な説明は省略する。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
以下、界磁調整制御について簡単に説明を加える。最大トルク制御や最大効率制御などの通常界磁制御は、回転電機８０の目標トルクに基づいて設定される基本的な電流指令値（ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊）を用いた制御形態である。これに対して、弱め界磁制御とは、ステータからの界磁磁束を弱めるために、この基本的な電流指令値の内のｄ軸電流指令Ｉｄ＊を調整する制御形態である。また、強め界磁制御とは、ステータからの界磁磁束を強めるために、この基本的な電流指令値の内のｄ軸電流指令Ｉｄ＊を調整する制御形態である。弱め界磁制御や強め界磁制御などの際には、このようにｄ軸電流Ｉｄが調整されるが、同様にｑ軸電流Ｉｑを調整することも可能である。例えば、インバータ１０を停止させる際などでは、ｑ軸電流Ｉｑを減少させて回転電機８０のトルクを迅速に低下させることもできる。また、同様に、インバータ１０を停止させる際に、直流リンクコンデンサ４に充電されているエネルギーを迅速に減少させるために、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを調整して、トルクを増加させることなく（或いはトルクを減少させつつ）電機子電流（ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとのベクトル和に相当する電流）を増加させて意図的に損失を増加させることもできる。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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６、図７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。
【００４９】
回転電機８０の回転状態やインバータ１０の状態、例えば、回転電機８０の回転速度ωが速く、且つインバータ１０のスイッチング素子３に異常がある場合などでは、フェールセーフ制御として、上述したシャットダウン制御もアクティブショートサーキット制御も選択できない場合がある。そのような場合に、回転電機８０のトルクを低下させるトルク減少制御もフェールセーフ制御の１つである。トルク減少制御は、回転電機８０を目標トルクに基づいて制御するトルク制御又は目標速度に基づいて制御する回転速度制御を継続した状態で、回転電機８０のトルクを減少させる制御である。
【００５０】
ここではそのような制御の一例としてのゼロトルク制御について説明する。図５には、電流ベクトル空間（電流ベクトル座標系）における回転電機８０の動作点（Ｐ１等）を模式的に示している。図５において、符号“２００”（２０１〜２０３）は、それぞれ回転電機８０が、あるトルクを出力する電機子電流のベクトル軌跡を示す等トルク線である。第１等トルク線２０１よりも第２等トルク線２０２の方が低トルクであり、さらに第２等トルク線２０２よりも第３等トルク線２０３の方が低トルクである。
【００５１】
曲線“３００”は電圧速度楕円（電圧制限楕円）を示している。回転電機８０の逆起電圧が直流リンク電圧Ｖｄｃを超えると、回転電機８０を制御することができなくなるため、設定可能な電流指令の範囲は電機子電流（ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとのベクトル和）のベクトル軌跡である電圧速度楕円３００によって制限される。換言すれば、電圧速度楕円は、インバータ１０の直流電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）の値、及び、逆起電圧の大きさに影響する回転電機８０の回転速度ωに応じて設定可能な電流指令の範囲を示すベクトル軌跡である。つまり、電圧速度楕円３００の大きさは、直流リンク電圧Ｖｄｃと回転電機８０の回転速度ωとに基づいて定まる。具体的には、電圧速度楕円３００の径は直流リンク電圧Ｖｄｃに比例し、回転電機８０の回転速度ωに反比例する。電流指令（Ｉｄ＊，Ｉｑ＊）は、このような電流ベクトル座標系において電圧速度楕円３００内に存在する等トルク線２００の線上の動作点における値として設定される。
【００５２】
インバータ制御装置２０がフェールセーフ制御（ゼロトルク制御）の実行が必要と判定した時点で、インバータ制御装置２０は、例えば通常動作として回転電機８０をトルクモード（目標トルクに応じた例えばパルス幅変調制御）で制御しているとする。図５に示す第１動作点Ｐ１は、この時点での電流ベクトル座標系における回転電機８０の動作点を示している。換言すれば、回転電機８０は、第３等トルク線２０３上の第１動作点Ｐ１において、通常動作としてのトルクモードで回生動作している。ここでは、便宜的に、回転電機８０が回生動作している形態を例示しているが、例えば、中抜きの白丸で示す第２動作点Ｐ２で力行動作していた回転電機８０が、回生動作に移行したと考えても良い。
【００５３】
ゼロトルク制御の実行に際して、インバータ制御装置２０は、回転電機８０のトルクがゼロとなるようにトルク指令Ｔ＊を設定してｑ軸電流Ｉｑ（駆動電流）をゼロ状態まで減少させる。この際、ｑ軸電流Ｉｑを減少させると共に、当該トルク指令Ｔ＊に基づくトルク（＝ゼロ）を維持した状態で電機子電流が増加するようにｄ軸電流Ｉｄ（界磁電流）を増加させてもよい。インバータ制御装置２０は、第１電圧速度楕円３０１のように、電圧速度楕円３００の範囲内に原点を含む場合は、動作点が原点（Ｐ０）へ移動するように制御する。また、インバータ制御装置２０は、第２電圧速度楕円３０２、第３電圧速度楕円３０３、第４電圧速度楕円３０４のように、電圧速度楕円３００の範囲内に原点を含まない場合は、電圧速度楕円３００とｄ軸との交点（Ｐ３００）へ動作点が移動するように制御する。
【００５４】
例えば、コンタクタ９が開放されている場合、回生電流よりも多くの電機子電流を流すことで、直流リンクコンデンサ４から電荷を放出させることができる。この際、特に、トルクに寄与しないｄ軸電流Ｉｄについては、電流量を減らすことなく、より多く流し続けて損失を増大させることも好適である。例えば、第１動作点Ｐ１からｑ軸電流Ｉｑを減少させてトルクをゼロに近づけていきながら、ｄ軸電流Ｉｄを増加させてもよい。動作点の軌跡は、ｑ軸電流Ｉｑの減少を優先して、動作点の座標とｑ軸電流Ｉｑの減少速度とｄ軸電流Ｉｄの増加速度とに基づいて設定されると好適である。
【００５５】
上記においては、ゼロトルク制御（トルク減少制御）を行う形態を例示したが、回転電機８０の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御を行ってもよい。例えば、第２動作点Ｐ２からｄ軸電流Ｉｄは変えずにｑ軸電流Ｉｑを、電圧速度楕円３００を超えない範囲内で変更して第１動作点Ｐ１へ移動させてもよい。
【００５６】
上述したように、インバータ１０のスイッチング素子３の１つに、例えばスイッチング素子３が常時オフ状態に固定されるオフ故障などの異常がある場合には、アクティブショートサーキット制御を実行できない場合がある。つまり、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つにオフ故障を生じていた場合、図６、図７等を参照して後述するように、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。
【００５７】
このため、インバータ制御装置２０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の状態では、回転電機８０のトルクを減少させるトルク減少制御（ゼロトルク制御）、又は、回転電機８０の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御を実行する。以下、図６〜図８も参照して、ゼロトルク制御が実行される形態を例として説明する。図６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７の波形図は、オフ故障状態でのゼロトルク制御時の電流及びトルクの一例を示している。図８のフローチャートは、オフ故障状態でのフェールセーフ制御の一例を示している。
【００５８】
図６及び図７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（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）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。また、図６（右側）に示すように、単相の何れかの交流電流のピーク値が、予め規定された規定電流Ｉｔｈを超える可能性もある。インバータ制御装置２０は、何れか１つ以上の相電流の瞬時値が規定電流Ｉｔｈ以上である場合に、スイッチング素子３がオフ故障していると判定することができる。尚、規定電流Ｉｔｈは、例えばスイッチング素子３が許容可能な許容電流とすることもできる。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。
【００５９】
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。尚、図６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。
【００６０】
図８に示すように、インバータ制御装置２０は、インバータ１０や回転電機８０に何らかの異常が生じていると判定した場合、始めに、エラーフラグ（ERR_FLG）を取得する（＃１）。次に、このエラーフラグがインバータ１０を構成するスイッチング素子３の単相オフ故障（SPH_OFF：Single Phase Off Fail）を示しているか否かを判定する（＃２）。エラーフラグが単相オフ故障を示していない場合には処理を終了し、単相オフ故障を示している場合には、回転電機８０の回転速度ω及び直流リンク電圧Ｖｄｃの値を取得する（＃３）。
【００６１】
続いて、インバータ制御装置２０は、回転速度ωに基づいて逆起電圧Ｖｂｅｍｆを演算する（＃４）。具体的には、回転電機８０の電磁気的な仕様（ステータコイル８の巻き数やロータの永久磁石の磁束、磁極数など）と、変数としての回転速度ωに基づいて逆起電圧Ｖｂｅｍｆを演算する。逆起電圧Ｖｂｅｍｆが、直流リンク電圧Ｖｄｃよりも大きい場合にシャトダウン制御が実行されると、回生電流が流れて直流リンクコンデンサ４を充電し、直流リンク電圧Ｖｄｃを上昇させたり、高圧バッテリ１１に大きなバッテリ電流が流れ込んだりする可能性がある。ステップ＃４に続くステップ＃５では、逆起電圧Ｖｂｅｍｆがシャットダウン制御可能な電圧であるか否かが判定される。この判定しきい値であるシャットダウン可否判定しきい値ＴＨｓｄｎは、直流リンク電圧Ｖｄｃに基づいて例えばマップ参照によって設定される値とすることができる。例えば、図４に示す第１動作領域Ａ１を規定する値も、シャットダウン可否判定しきい値ＴＨｓｄｎに相当する。
【００６２】
逆起電圧Ｖｂｅｍｆが、シャットダウン可否判定しきい値ＴＨｓｄｎ未満であれば、シャットダウン制御を実行することができる。例えば、回転電機８０の動作点が図４に示す規定回転速度ω１未満の領域内であれば、上述したようにシャットダウン制御の選択が可能である。従って、インバータ制御装置２０は、制御モード（CTRL_MOD）をシャットダウン（SDN）に設定して処理を終了する（＃６）。
【００６３】
一方、逆起電圧Ｖｂｅｍｆが、シャットダウン可否判定しきい値ＴＨｓｄｎ以上の場合には、制御モードをトルク減少制御（PDN）に設定する（＃７）。好適には、トルク減少制御として、ゼロトルク制御（ZTQ）が実行される。例えば、インバータ制御装置２０は、図４に示す規定回転速度ω１未満の場合には、シャットダウン制御を実行し、規定回転速度ω１以上の場合には、トルク減少制御（ゼロトルク制御）を実行する。
【００６４】
図７の波形図は、オフ故障状態でのゼロトルク制御時の電流及びトルクの一例を示しているが、左側は図６の右側と同様に、ゼロトルク制御を開始する前の通常トルク制御期間Ｔｔの波形を示しており、中央はゼロトルク制御を開始後のゼロトルク制御期間Ｔｚｔの波形を示している。図７より明らかなように、電流及びトルクが大きく減少している。図７の右側の波形は、ゼロトルク制御期間Ｔｚｔにおける波形の拡大図である。
【００６５】
インバータ制御装置２０は、ステップ＃７で制御モードをトルク減少制御に設定すると、次に、第２係合装置ＣＬ２を解放状態とするように変速装置制御装置４０に要求する（＃８）。例えば、第２係合装置ＣＬ２の解放要求（CL_OPEN_REQ）が送信される。回転電機８０が車輪Ｗに駆動連結されている状態で、車輪Ｗが回転していると、回転電機８０も回転し続け、逆起電力の発生も低減できないおそれがある。また、スイッチング素子３がオフ故障している状態では、図６等に示すように、交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）に脈動が生じ、回転電機８０のトルクにも脈動が発生する可能性がある。回転電機８０が車輪Ｗに駆動連結されていると、その脈動が車輪Ｗに伝搬し、車両の乗り心地に影響する場合がある。従って、ゼロトルク制御や減速制御などのフェールセーフ制御を実行する際には、回転電機８０と車輪Ｗとの間の動力伝達が遮断されていると好適である。
【００６６】
但し、ゼロトルク制御（トルク減少制御）は、回転電機８０のトルクを減少させる制御であるから、図７に示すように、トルクの絶対値は小さくなっていく。従って、トルクに脈動が生じてもその振幅は、小さくなっていく。このため、例えばステップ＃８が実行されずに、回転電機８０が車輪Ｗに駆動連結されていても、車輪Ｗに伝わる回転電機８０の脈動も小さく、その影響は軽微である。従って、ステップ＃７において制御モードがトルク減少制御（ゼロトルク制御）に設定される場合には、ステップ＃８が実行されなくてもよい。
【００６７】
一方、減速制御では回転電機８０を減速させるためのトルクを出力するので、トルク減少制御に比べてトルクが大きく、その分脈動も大きくなる傾向がある。このため、回転電機８０が車輪Ｗに駆動連結されていると、トルク減少制御に比べて回転電機８０のトルクの脈動が車輪Ｗに伝わり易い。従って、ステップ＃７において制御モードが減速制御に設定される場合には、ステップ＃８を実行することが好ましい。換言すれば、減速制御は、ステップ＃８の実行が可能（第２係合装置ＣＬ２の解放が可能）な状況において、選択されることが好ましい。即ち、インバータ制御装置２０は、第２係合装置９５が解放状態の場合には、ゼロトルク制御（トルク減少制御）又は減速制御を実行し、第２係合装置９５が係合状態の場合には、トルク減少制御を実行すると好適である。
【００６８】
尚、減速制御におけるトルクは、オフ故障をしたスイッチング素子３以外のスイッチング素子３に流れる電流が、それぞれのスイッチング素子３に許容される許容電流（例えば規定電流Ｉｔｈ）を超えない範囲で出力可能なトルクであると好ましい。大きなトルクを出力すると、迅速に回転電機８０の回転速度ωを低下させることが可能であるが、そのために大きな電流が流れることは好ましくない。
【００６９】
上述したように、インバータ制御装置２０は、交流電流の指令値と実電流値との偏差に基づいた電流フィードバック制御により回転電機８０を駆動制御する。この実電流値は、交流電流センサ１２によって検出される。精度よくフィードバック制御を行うために、交流電流センサ１２には分解能に応じた適切なダイナミックレンジ（検出範囲）が設定されている。減速制御などのフェールセーフ制御における交流電流は、通常の回転電機８０のフィードバック制御時における交流電流よりも振幅が大きい。フェールセーフ制御時の振幅に合わせて交流電流センサ１２の検出範囲を設定すると、電流フィードバック制御の精度が低下する。減速制御では、迅速にトルクを低下させるために、通常時よりも大きな交流電流が流れるように制御することも可能であるが、交流電流センサ１２のダイナミックレンジを超えていると、制御性が低下してしまう。従って、インバータ制御装置２０は、交流電流の値が交流電流センサ１２の検出可能範囲を超えない範囲で出力可能なトルクにより減速制御を実行すると好適である。
【００７０】
上記においては、図８のフローチャートを参照して、オフ故障状態でのフェールセーフ制御の一例について説明した。しかし、上述したように、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（SDN）やアクティブショートサーキット制御（ASC）も知られている。つまり、オフ故障状態でなければ、フェールセーフ制御として、インバータ制御装置２０は、シャットダウン制御やアクティブショートサーキット制御を実行することができる。以下、図９のフローチャートを参照して、オフ故障状態以外の故障を含む、フェールセーフ制御について説明する。
【００７１】
図８を参照して上述した形態では、インバータ制御装置２０は、インバータ１０や回転電機８０に何らかの異常が生じていると判定した場合に、エラーフラグ（ERR_FLG）を取得する例を示した。しかし、ここでは、インバータ制御装置２０が常時、エラーフラグを確認するものとする。図９に示すように、インバータ制御装置２０は、始めに、エラーフラグ（ERR_FLG）を取得する（＃１）。ここで、エラーフラグは、複数のビットを有して構成されており、何れのビットが有効状態となっているかに応じて、インバータ制御装置２０は、当該エラーフラグが示す異常を判定することができるものとする。例えば、全てのビットが非有効状態（例えば“０”）であれば、複数ビットのエラーフラグによって示される値も“０”であり、インバータ１０や回転電機８０に異常は生じていないことが示される。一方、何れかのビットが有効状態（例えば“１”）であれば、複数ビットのエラーフラグによって示される値も“０”以外の値となり、インバータ１０や回転電機８０に何等かの異常が生じていることが示される。
【００７２】
インバータ制御装置２０は、ステップ＃１でエラーフラグを取得した後、エラーフラグが“０”以外であるか否かを判定する（＃２ａ）。エラーフラグが“０”以外ではない場合、即ち、エラーフラグが“０”である場合には、インバータ１０や回転電機８０に異常は生じていないと判定して、制御モード（CTRL_MOD）を通常制御（NML）に再設定する（＃１０）。エラーフラグが“０”以外の場合は、次に、エラーフラグが単相オフ故障（SPH_OFF）を含むか否かを判定する（＃２ｂ）。上述したように、エラーフラグは、複数のビットを有して構成されており、何れのビットが有効状態となっているかに応じて、当該エラーフラグが示す異常を判定することができる。
【００７３】
エラーフラグが単相オフ故障を示していない場合には、インバータ制御装置２０は、回転電機８０の回転速度ωに基づいて、シャットダウン制御及びアクティブショートサーキット制御を選択的に実行する（＃２０）。本実施形態では、インバータ制御装置２０は、フェールセーフ制御として、少なくとも回転電機８０の回転速度に応じて、高回転速度領域ではアクティブショートサーキット制御を実行し、高回転速度領域よりも低回転速度側の低回転速度領域ではシャットダウン制御を実行する。尚、図９を参照して下記に説明するステップ＃２０（＃２１〜＃２４）については、一例であり、当然ながら他の手順が実行されてもよい。
【００７４】
図４を参照して上述したように、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。ここでは、この規定回転速度ω１をシャットダウン最大回転速度ωｓｄと称する。つまり、シャットダウン最大回転速度ωｓｄは、シャットダウン制御の実行を許容する最大回転速度である。回転速度がこのシャットダウン最大回転速度ωｓｄ（規定回転速度ω１）よりも高い領域（或いはシャットダウン最大回転速度以上の領域）は、高回転速度領域である。高回転速度領域よりも低回転速度側の領域、つまり、回転速度がシャットダウン最大回転速度より低い領域（或いはシャットダウン最大回転速度以下の領域）は、低回転速度領域である。尚、「以上／以下」、「より高い／より低い（未満）」等の境界条件は適宜設定可能であり、フェールセーフ制御の構成を限定するものではない。本明細書において他の境界を示す場合も同様である。
【００７５】
インバータ制御装置２０は、回転電機８０の回転速度ωに基づいて、シャットダウン制御及びアクティブショートサーキット制御を選択的に実行するために、まず、回転電機８０の回転速度ωの値を取得する（＃２１）。次に、インバータ制御装置２０は、回転速度ωがシャットダウン最大回転速度ωｓｄ以上であるか否かを判定する（＃２２）。回転速度ωがシャットダウン最大回転速度ωｓｄ以上の場合には、インバータ制御装置２０は、制御モード（CTRL_MOD）をアクティブショートサーキット制御（ASC）に設定する（＃２３）。一方、回転速度ωがシャットダウン最大回転速度ωｓｄ未満の場合には、インバータ制御装置２０は、制御モード（CTRL_MOD）をシャットダウン制御（SDN）に設定する（＃２４）。
【００７６】
インバータ制御装置２０は、回転電機８０の回転速度に応じて、フェールセーフ制御の制御方式を選択し、はじめにアクティブショートサーキット制御が選択された場合（＃２３）には、アクティブショートサーキット制御からシャットダウン制御に制御方式を遷移させる。図９に示すように、アクティブショートサーキット制御の実行を継続しながら、逐次、回転電機８０の回転速度ωを取得し（＃２１）、回転速度ωがシャットダウン最大回転速度ωｓｄ以上であるか否かを判定する（＃２２）。アクティブショートサーキット制御の実行に伴って、回転電機８０の回転速度ωが低下すると、回転速度ωがシャットダウン最大回転速度ωｓｄ未満となり、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からシャットダウン制御に制御方式を遷移させる。
【００７７】
尚、オフ故障とは異なる故障（異常）とは、例えば、以下のようなものがある。
（ａ）インバータ１０の直流側の電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）が予め規定された基準電圧以上である過電圧。
（ｂ）回転電機８０のステータコイル８に流れる交流電流を検出する交流電流センサ１２に異常が生じている電流センサ異常。
（ｃ）回転電機８０の起動時において回転電機８０の回転を検出する回転センサ１３に異常が生じている起動時回転センサ異常。
（ｄ）高圧バッテリ１１とインバータ１０との間に高圧バッテリ１１の電圧を昇圧する不図示の直流昇圧回路（コンバータ）が備えられており、回転電機８０の起動時において高圧バッテリ１１の出力電圧が昇圧されてインバータ１０に供給される昇圧電圧に異常が生じている起動時昇圧電圧異常。
（ｅ）交流電流センサ１２とインバータ制御装置２０との間に断線が生じた電流センサ断線異常。
（ｆ）回転センサ（１２）に異常が生じている回転センサ異常。
（ｇ）直流昇圧回路（コンバータ）による昇圧電圧に異常が生じている昇圧電圧異常。
【００７８】
異常が上記（ａ）又は（ｂ）の場合には、図９を参照して上述したように、回転電機８０の回転速度に応じて、フェールセーフ制御の制御方式を選択され、アクティブショートサーキット制御、又は、シャットダウン制御が選択的に実行される。異常が上記（ｃ）又は（ｄ）の場合には、回転電機８０の回転速度ωが低いため、フェールセーフ制御として、シャットダウン制御が実行される。異常が上記（ｅ）又は（ｆ）又は（ｇ）の場合には、直流リンク電圧Ｖｄｃの上昇も考慮して、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実行される。
【００７９】
ステップ＃２ｂにおいて、エラーフラグが単相オフ故障を示している場合には、インバータ制御装置２０は、回転電機８０の回転速度ω及び直流リンク電圧Ｖｄｃの値を取得する（＃３）。以下、ステップ＃４からステップ＃８については、図８を参照して上述した形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。尚、ゼロトルク制御（トルク減少制御）や減速制御によって回転電機８０の回転速度ωは減少していくので、図示は省略するが、ステップ＃７及びステップ＃８の後、制御モードをシャットダウン制御に移行させて、インバータ２０を停止させてもよい。
【００８０】
〔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。
【００８１】
１つの態様として、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、
前記インバータ（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、
前記スイッチング素子（３）をスイッチング制御して、前記回転電機（８０）のトルクを減少させるトルク減少制御、又は、前記回転電機（８０）の回転方向とは逆方向のトルクを出力させる減速制御を実行する。
【００８２】
この構成によれば、トルク減少制御又は減速制御によって、インバータ（１０）に流れる電流を制御できるので、後にシャットダウン制御に移行させ易くなる。即ち、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、適切にフェールセーフ制御を行うことができる。
【００８３】
１つの態様として、前記回転電機（８０）が、駆動力を伝達する係合状態と駆動力を伝達しない解放状態とに状態変化可能な係合装置（９５）を介して、車輪（Ｗ）に駆動連結される出力部材（ＯＵＴ）に駆動連結されている場合、前記係合装置（９５）が前記解放状態の場合には、前記トルク減少制御又は前記減速制御を実行し、前記係合装置（９５）が前記係合状態の場合には、前記トルク減少制御を実行すると好適である。
【００８４】
トルク減少制御は、回転電機（８０）のトルクを減少させる制御であるから、トルクの絶対値は小さくなっていく。従って、トルクに脈動が生じてもその振幅は、小さくなっていく。このため、回転電機（８０）が車輪（Ｗ）に駆動連結されていても、車輪（Ｗ）に伝わる回転電機（８０）の脈動も小さく、その影響は軽微である。一方、減速制御は回転電機（８０）を減速させるためのトルクを出力するので、トルク減少制御に比べてトルクが大きく、その分脈動も大きくなる。このため、回転電機（８０）が車輪（Ｗ）に駆動連結されていると、トルク減少制御に比べて回転電機（８０）のトルクの脈動が車輪（Ｗ）に伝わり易い。従って、インバータ制御装置（２０）は、係合装置（９５）が解放状態の場合には、トルク減少制御又は減速制御を実行し、係合装置（９５）が係合状態の場合には、トルク減少制御を実行すると好適である。
【００８５】
前記回転電機（８０）が、駆動力を伝達する係合状態と駆動力を伝達しない解放状態とに状態変化可能な係合装置（９５）を介して、車輪（Ｗ）に駆動連結される出力部材（ＯＵＴ）に駆動連結されている場合、前記オフ故障の状態では、前記係合装置（９５）が前記解放状態とされていると好適である。
【００８６】
回転電機（８０）が車輪（Ｗ）に駆動連結されている状態で、車輪（Ｗ）が回転していると、トルク減少制御を実行しても回転電機（８０）の運動エネルギーが減らずに、逆起電力の発生も低減できないおそれがある。また、スイッチング素子（３）がオフ故障している状態では、トルク減少制御や減速制御を実行すると、交流電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）に脈動が生じ、回転電機（８０）のトルクにも脈動が発生する可能性がある。回転電機（８０）が車輪（Ｗ）に駆動連結されていると、その脈動が車輪（Ｗ）に伝搬し、車両の乗り心地に影響する場合がある。従って、インバータ（１０）を構成するスイッチング素子（３）の内の１つがオフ故障した状態でトルク減少制御や減速制御を実行する際には、回転電機（８０）と車輪（Ｗ）との間の動力伝達が遮断されていると好適である。
【００８７】
また、前記減速制御におけるトルクは、前記オフ故障をした前記スイッチング素子（３）以外の前記スイッチング素子（３）に流れる電流が、それぞれの前記スイッチング素子（３）に許容される許容電流（Ｉｔｈ）を超えない範囲で出力可能なトルクであると好適である。
【００８８】
大きなトルクを出力すると、迅速に回転電機（８０）の回転速度（ω）を低下させることが可能であるが、そのために大きな電流が流れることは好ましくない。従って、減速制御の際にも、スイッチング素子（３）に許容電流（Ｉｔｈ）を超える電流が流れないように制御されると好適である。
【００８９】
また、前記減速制御におけるトルクは、交流電流の値が、当該交流電流を検出する電流センサの検出可能範囲を超えない範囲で出力可能なトルクであると好適である。
【００９０】
多くの場合、回転電機（８０）は、交流電流の指令値と実電流値との偏差に基づいて電流フィードバック制御される。この実電流値は、交流の電流センサ（１２）によって検出される。精度よくフィードバック制御を行うために、電流センサ（１２）には分解能に応じた適切なダイナミックレンジ（検出範囲）が設定されている。減速制御などのフェールセーフ制御における交流電流は、通常の回転電機（８０）のフィードバック制御時における交流電流よりも振幅が大きい。フェールセーフ制御時の振幅に合わせて電流センサ（１２）の検出範囲を設定すると、電流フィードバック制御の精度が低下する。減速制御では、迅速にトルクを低下させるために、通常時よりも大きな交流電流が流れるように制御することも可能であるが、電流センサ（１２）のダイナミックレンジを超えていると、制御性が低下してしまう。従って、インバータ制御装置（２０）は、交流電流の値が交流電流を検出する電流センサ（１２）の検出可能範囲を超えない範囲で出力可能なトルクにより減速制御を実行すると好適である。
【００９１】
また、前記トルク減少制御は、前記回転電機（８０）を目標トルクに基づいて制御するトルク制御又は目標速度に基づいて制御する回転速度制御を継続した状態で、回転電機（８０）のトルクを減少させる制御であると好適である。
【００９２】
フェールセーフ制御としてトルク減少制御が実行されても、回転電機（８０）の制御性を維持することができる。
【００９３】
また、インバータ制御装置（２０）は、前記トルク減少制御、又は、前記減速制御の後、前記インバータ（１０）を構成する全ての前記スイッチング素子（３）をオフ状態に制御するシャットダウン制御を実行すると好適である。
【００９４】
トルク減少制御や減速制御が実行されると、回転電機（８０）の回転速度（ω）は減少していく。従って、トルク減少制御や減速制御を実行した後、制御モードをシャットダウン制御に移行させてインバータ（１０）を停止させると好適である。
【００９５】
また、インバータ制御装置（２０）は、前記オフ故障とは異なる故障が前記インバータ（１０）及び前記回転電機（８０）の少なくとも一方に生じた状態において、前記インバータ（１０）を構成する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）の内の一方側の全ての前記スイッチング素子（３）をオン状態とし、他方側の全ての前記スイッチング素子（３）をオフ状態とするアクティブショートサーキット制御、又は、前記インバータ（１０）を構成する全ての前記スイッチング素子（３）をオフ状態とするシャットダウン制御を実行するものであり、
（ａ）前記インバータ（１０）の直流側の電圧（Ｖｄｃ）が予め規定された基準電圧以上である過電圧が生じている場合、又は、
（ｂ）前記回転電機（８０）のステータコイル（８）に流れる電流を検出する電流センサ（１２）に異常が生じている電流センサ異常の場合には、
前記アクティブショートサーキット制御、又は、前記シャットダウン制御を選択的に実行し、
（ｃ）前記回転電機（８０）の起動時において前記回転電機（８０）の回転を検出する回転センサ（１３）に異常が生じている起動時回転センサ異常の場合、又は、
（ｄ）前記回転電機（８０）の起動時において前記直流電源（１１）の出力電圧が昇圧されて前記インバータ（１０）に供給される昇圧電圧に異常が生じている起動時昇圧電圧異常の場合には、
前記シャットダウン制御を実行し、
（ｅ）前記電流センサ（１２）と当該インバータ制御装置（２０）との間に断線が生じた電流センサ断線異常の場合、又は、
（ｆ）前記回転センサ（１２）に異常が生じている回転センサ異常の場合、又は、
（ｇ）前記昇圧電圧に異常が生じている昇圧電圧異常の場合には、
前記アクティブショートサーキット制御を実行する、と好適である。
【００９６】
インバータ制御装置（２０）は、インバータ（１０）がオフ故障していない場合には、故障（異常）の状態に応じて、フェールセーフ制御として、適切にアクティブショートサーキット制御又はシャットダウン制御を実行することができる。
【符号の説明】
【００９７】
ω        ：回転速度
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
８０      ：回転電機
９５      ：第２係合装置（係合装置）
Ｉｔｈ    ：規定電流（許容電流）
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  
【図１】
2019066021.tif 000003
【図２】
2019066021.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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2019066021.tif 000013
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