(57)【要約】【課題】回転電機制御装置を起動する際の応答性を向上する。【解決手段】高圧直流電源９Ｈと回転電機Ｍとの間に介在されるインバータ１０をスイッチング制御するインバータ制御装置３により生成されたスイッチング制御信号を中継する制御信号駆動回路４と、インバータ１０に生じる異常を診断して診断結果Ｆｏｕｔを出力する異常診断回路６と、高圧直流電源９Ｈから絶縁された低圧直流電源９Ｌを電力源として制御信号駆動回路４及び異常診断回路６に電力を供給する駆動回路系電源ＰＳ１と、低圧直流電源９Ｌを電力源としてインバータ制御装置３に電力を供給する制御回路系電源ＰＳ２とを備え、診断結果Ｆｏｕｔが、インバータ制御装置３に伝達されると共に、高圧直流電源９Ｈからインバータ１０への電力供給を制御する上位制御装置２０に、インバータ制御装置３を介することなく絶縁素子ＩＳを介して伝達される。【選択図】図１
2015177726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流の回転電機を駆動制御する回転電機制御装置であって、
高圧直流電源と前記回転電機との間に介在され、直流と交流との間で電力変換を行うインバータと、
前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御するインバータ制御装置と、
前記インバータ制御装置により生成され、各スイッチング素子を制御するスイッチング制御信号を中継する制御信号駆動回路と、
前記インバータに生じる異常を診断し、診断結果を出力する異常診断回路と、
前記高圧直流電源よりも低電圧で前記高圧直流電源から絶縁された低圧直流電源を電力源とし、前記制御信号駆動回路及び前記異常診断回路に電力を供給する駆動回路系電源と、
前記低圧直流電源を電力源とし、前記インバータ制御装置に電力を供給する制御回路系電源と、を備え、
前記診断結果が、前記インバータ制御装置に伝達されると共に、前記高圧直流電源から前記インバータへの電力供給を制御する上位制御装置に、前記インバータ制御装置を介することなく絶縁素子を介して伝達される、回転電機制御装置。
【請求項２】
前記上位制御装置は、前記低圧直流電源の投入時に、前記診断結果に基づいて、前記インバータに異常が生じているか否かを判定し、前記インバータに異常が生じていない場合に前記高圧直流電源から前記インバータへ電力を供給させる請求項１に記載の回転電機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流の回転電機を駆動制御する回転電機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線から電力の供給を受けない自動車などに搭載された交流の回転電機は、当該自動車に搭載された直流のバッテリから電力の供給を受けて動作する。車輪に駆動力を与える回転電機、オイルポンプやエアーコンディショナーのコンプレッサを駆動する回転電機には、例えば直流２００〜４００［Ｖ］の高圧バッテリからインバータを介して交流に変換された電力が供給される。このインバータには、パワーデバイスと称される耐用電力の大きい半導体スイッチング素子（パワースイッチング素子）が利用される。一方、パワースイッチング素子を駆動制御するためのスイッチング制御信号は、高圧バッテリよりも遙かに低電圧の１２〜２４［Ｖ］程度の低圧バッテリを電力源として生成された３．３〜１２［Ｖ］程度の電源電圧で動作する制御回路によって生成される。このため、回転電機を駆動制御する回転電機制御装置は、一般的に高圧系回路と低圧系回路とに分かれて構成され、両者の間は適切に絶縁されている。特開２００９−１３０９６７号公報（特許文献１）には、そのように高圧系回路（５）と低圧系回路（７）と絶縁回路（６）とを備えたモータの制御装置が開示されている（図１〜図３、第３０〜５１段落等）。
【０００３】
特許文献１にも例示されているように、低圧系回路に属する制御回路において生成されたスイッチング制御信号は、トランスやフォトカプラなどの絶縁素子により構成された絶縁回路を介してインバータが属する高圧系回路に伝達される。但し、インバータを構成するパワースイッチング素子の制御端子には、一般的に低圧系回路の電源電圧よりも高い１２〜２０［Ｖ］の振幅を有する駆動信号を与える必要がある。このため、スイッチング制御信号を生成する制御回路の電源電圧が１２［Ｖ］未満の場合、パワースイッチング素子に対する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）を高めて中継する制御信号駆動回路が備えられる。この駆動回路の電源は、しばしば、低圧バッテリを電力源として、トランスによって生成される。
【０００４】
ところで、回転電機制御装置（特に、低圧系回路の制御回路）は、当該制御装置（制御回路）よりも上位の制御装置（上位制御装置）によって制御され、回転電機に対する動作指令（トルクや回転数）も与えられる場合がある。また、特開２００９−２３２６５２号公報（特許文献２）に例示されているように、一般的には高圧バッテリとインバータとの間には、両者の電気的接続を遮断可能なコンタクタが備えられており、このコンタクタは、上位制御装置によって開閉制御される（図１、第３０段落等）。また、特許文献１にも例示されているように、回転電機制御装置は、多くの場合、インバータに生じる異常を検出して結果を出力する異常診断回路を備えており、その診断結果は、制御回路を介して、上位制御装置に伝達される。上位制御装置は、インバータや回転電機や回転電機制御装置に異常が生じた場合には、コンタクタを開放状態に制御して、高圧バッテリからインバータや回転電機への電力の供給を遮断する。
【０００５】
一方、高圧バッテリからインバータや回転電機への電力の供給を開始する際には、異常診断回路による診断結果が正常であることを上位制御装置が確認してコンタクタが制御される。例えば、回転電機制御装置に対して電源が投入された際には、電源投入後の初期化処理（イニシャライズ）を終了した制御回路を介して診断結果が伝達される。高圧回路系に属する異常診断回路の電源は、駆動回路の電源と同様に、低圧バッテリを電力源として、トランスによって生成される。好適には、異常診断回路の電源は、駆動回路の電源と共通である。従って、異常診断回路の電源の立ち上がりには、遅れが生じる。インバータに異常がなければ、一般的には電源の立ち上がりとほぼ同時に、異常診断回路の検出結果も“正常”を示す状態で出力される。この間、制御回路では並行して初期化処理が行われている。低圧系回路に属する制御回路は、低圧バッテリから遅滞なく電力の供給を受けるので、異常診断回路の電源が立ち上がる間に並行して初期化処理が実行される。制御回路は、初期化処理の終了後、異常診断回路の検出結果を上位制御装置に伝達する。
【０００６】
ところで、近年、回転電機制御装置の小型化・低コスト化を実現するべく、回路を集約し、絶縁素子の部品点数も抑制するために、制御回路が高圧系回路の領域に配置される形態も見られるようになっている。この場合、制御回路の電源は、上述した駆動回路や異常診断回路の電源と同様に、低圧バッテリを電力源として、トランスによって生成される。つまり、制御回路の電源の立ち上がりにも遅れが生じ、制御回路は電源が立ち上がった後に初期化処理を開始することになる。初期化処理の開始が遅れると、その分、上位制御装置への診断結果の伝達も遅れることになる。その結果、上位制御装置がコンタクタを接続させるまでの時間（起動時間）も長くなり、回転電機制御装置の低コスト化、小型化が達成できたとしても、起動時の応答性が低下してしまうことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１３０９６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２３２６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記背景に鑑みて、回転電機制御装置を起動する際の応答性の向上が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑みた本発明に係る回転電機制御装置の特徴構成は、
交流の回転電機を駆動制御する回転電機制御装置であって、
高圧直流電源と前記回転電機との間に介在され、直流と交流との間で電力変換を行うインバータと、
前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御するインバータ制御装置と、
前記インバータ制御装置により生成され、各スイッチング素子を制御するスイッチング制御信号を中継する制御信号駆動回路と、
前記インバータに生じる異常を診断し、診断結果を出力する異常診断回路と、
前記高圧直流電源よりも低電圧で前記高圧直流電源から絶縁された低圧直流電源を電力源とし、前記制御信号駆動回路及び前記異常診断回路に電力を供給する駆動回路系電源と、
前記低圧直流電源を電力源とし、前記インバータ制御装置に電力を供給する制御回路系電源と、を備え、
前記診断結果が、前記インバータ制御装置に伝達されると共に、前記高圧直流電源から前記インバータへの電力供給を制御する上位制御装置に、前記インバータ制御装置を介することなく絶縁素子を介して伝達される、点にある。
【００１０】
この構成によれば、異常診断回路による診断結果が、インバータ制御装置を介することなく絶縁素子を介して上位制御装置に伝達される。従って、インバータ制御装置の稼働状態に拘わらず、診断結果を上位制御装置に伝達することができる。つまり、制御回路系電源の立ち上がりが遅く、制御回路系電源から電力の供給を受けるインバータ制御装置の準備が整っていない時期であっても、診断結果が上位制御装置に迅速に伝達される。その結果、回転電機制御装置を起動する際の応答性が向上する。
【００１１】
ここで、前記上位制御装置は、前記低圧直流電源の投入時に、前記診断結果に基づいて、前記インバータに異常が生じているか否かを判定し、前記インバータに異常が生じていない場合に前記高圧直流電源から前記インバータへ電力を供給させると好適である。上位制御装置は、迅速に伝達された診断結果に基づいて、高圧直流電源からインバータへ電力を供給させるので、回転電機を迅速に稼働可能な状態とすることができる。即ち、異常診断回路がインバータに異常が生じていないと診断している際には、回転電機制御装置は、迅速に回転電機を駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】モータ制御装置の構成例を模式的に示すブロック図
【図２】起動シーケンスの一例を示すタイミングチャート
【図３】図１のモータ制御装置の比較例の構成例を模式的に示すブロック図
【図４】起動シーケンスの比較例における一例を示すタイミングチャート
【図５】起動シーケンスの別の比較例における一例を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、モータ制御装置１（回転電機制御装置）の構成例を模式的に示している。モータＭは、例えば電気自動車やハイブリッド自動車の動力用モータ（回転電機）や、自動車の電動オイルポンプ（ＥＯＰ）の駆動用モータである。本実施形態において、モータＭ（回転電機）は、３相交流モータであり、発電機としても機能する。モータ制御装置１は、スイッチング素子モジュール（ＩＰＭ：intelligent power module）２と、インバータ制御装置３と、周辺回路（８，１１，１２，３０等）とを有して構成されている。
【００１４】
モータ制御装置１は、相対的に高電圧の高電圧回路領域ＶＨと、相対的に低電圧の低電圧回路領域ＶＬとを有して構成されている。高電圧回路領域ＶＨは、高圧側コンタクタＳＨを介して高圧バッテリ９Ｈ（高圧直流電源）に接続される回路領域である。低電圧回路領域ＶＬは、高圧バッテリ９Ｈよりも低電圧で高圧バッテリ９Ｈから絶縁された低圧バッテリ９Ｌ（低圧直流電源）に低圧側コンタクタＳＬを介して接続される回路領域である。高圧バッテリ９Ｈの電源電圧（正極“Ｐ”−負極“Ｎ”間電圧）は、例えば２００〜４００［Ｖ］である。低圧バッテリ９Ｌの電源電圧（正極“Ｂ”−負極“Ｇ”間電圧）は、例えば１２〜２４［Ｖ］である。高電圧回路領域ＶＨには、ＩＰＭ２と、インバータ制御装置３とが備えられている。ＩＰＭ２は、インバータ１０と、駆動回路４（制御信号駆動回路）と、異常診断回路６とを有して構成されている。
【００１５】
本実施形態において、インバータ制御装置３は、マイクロコンピュータやＤＳＰ（digital signal processor）などの論理演算プロセッサを中核部品として構成されている。インバータ制御装置３は、インバータ１０を構成するスイッチング素子９をそれぞれスイッチング制御するスイッチング制御信号を生成して出力する。マイクロコンピュータやＤＳＰの電源電圧は、一般的に３．３〜５［Ｖ］程度であり、一般的には、インバータ制御装置３は、低電圧回路領域ＶＬに備えられる場合が多い。しかし、本実施形態では、モータ制御装置１の構成部品を集約して、小型化、低コスト化を実現するために、インバータ制御装置３が高電圧回路領域ＶＨに設けられている。
【００１６】
インバータ１０は、高圧バッテリ９ＨとモータＭとの間に介在され、直流と交流との間で電力変換を行う。図１に示すように、インバータ１０は、相補的にスイッチング制御される上段側スイッチング素子９ａ（９）と下段側スイッチング素子９ｂ（９）と有して構成されたアームが複数相の交流に対応して備えられている。スイッチング素子９は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＦＥＴ（Field Effect Transistor）、パワートランジスタ、ＳｉＣデバイス（ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FET）、ＳｉＣ−ＳＩＴ（SiC - Static Induction Transistor））などの電力型半導体スイッチング素子（パワースイッチング素子）である。ＩＰＭ２の内部において、上段側スイッチング素子９ａは高圧バッテリ９Ｈの正極“Ｐ”に接続され、下段側スイッチング素子９ｂは高圧バッテリ９Ｈの負極“Ｎ”に接続されている。図示は省略しているが、各スイッチング素子９には、負極“Ｎ”から正極“Ｐ”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が備えられている。
【００１７】
インバータ制御装置３へは、低圧直流電源としての低圧バッテリ９Ｌ（低圧直流電源）を電力源とする制御回路系電源ＰＳ２から電力が供給される。上述したように、本実施形態において、インバータ制御装置３は、高電圧回路領域ＶＨに配置されている。従って、制御回路系電源ＰＳ２は、例えばトランスを用いて構成されており、低電圧回路領域ＶＬと高電圧回路領域ＶＨとを絶縁状態で結合してインバータ制御装置３に電力を供給する。制御回路系電源ＰＳ２の出力電圧（正極“Ｖｄｄ２”−負極“制御系グラウンド”間電圧）は、３．３［Ｖ］や５［Ｖ］である。
【００１８】
ところで、インバータ１０を構成するパワースイッチング素子の制御端子（例えばゲート端子）には、スイッチング制御信号として、一般的に１５〜２５［Ｖ］程度の振幅を有する駆動信号（ゲート駆動信号）を与える必要がある。一方、上述したように、スイッチング制御信号を生成するインバータ制御装置３の動作電圧は、１５［Ｖ］未満（３．３〜５［Ｖ］）である。このため、各スイッチング素子９に対するゲート駆動信号（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駆動回路４（制御信号駆動回路）が備えられている。本実施形態では、駆動回路４は、ＩＰＭ２に内蔵されている。
【００１９】
駆動回路４（ＩＰＭ２）には、低圧直流電源としての低圧バッテリ９Ｌ（低圧直流電源）を電力源とする駆動回路系電源ＰＳ１から電力が供給される。上述したように、本実施形態において、ＩＰＭ２は、高電圧回路領域ＶＨに配置されている。従って、制御回路系電源ＰＳ２と同様に、駆動回路系電源ＰＳ１は、例えばトランスを用いて構成されており、低電圧回路領域ＶＬと高電圧回路領域ＶＨとを絶縁状態で結合してＩＰＭ２に電力を供給する。駆動回路系電源ＰＳ１の出力電圧（正極“Ｖｃｃ”−負極“制御系グラウンド”間電圧）は、１５〜３０［Ｖ］である。
【００２０】
尚、高圧バッテリ９Ｈの負極“Ｎ”（パワー系グラウンド）と、“制御系グラウンド”とは、パワー系グラウンドに含まれるノイズが制御系グラウンドに伝搬することを抑制するように配線基板上では別々の導電パターンで構成され、一点で電気的に接続されている（一点アース）。従って、電気的には、高圧バッテリ９Ｈの負極“Ｎ”（パワー系グラウンド）と、“制御系グラウンド”とは、同電位である。また、駆動回路系電源ＰＳ１及び制御回路系電源ＰＳ２の負極は共に“制御系グラウンド”であるから、駆動回路系電源ＰＳ１から電力を供給される回路（駆動回路４及び異常診断回路６）、制御回路系電源ＰＳ２から電力を供給される回路（インバータ制御装置３）、高圧バッテリ９Ｈから電力を供給される回路（インバータ１０）は、それぞれフローティングの関係ではない。
【００２１】
ところで、下段側スイッチング素子９ｂに対しては、スイッチング制御信号のグラウンド側の基準となる負極“Ｎ”が共通であるために、共通の駆動回路４（下段側駆動回路４２）が１つ設けられている。一方、上段側スイッチング素子９ａは、導通状態となった際に、正極“Ｐ”側の端子（例えばＩＧＢＴの場合はコレクタ端子）、及び負極“Ｎ”側の端子（例えばＩＧＢＴの場合はエミッタ端子）の電位が共にほぼ正極“Ｐ”の電位となる。図１に示すように、一般的に、スイッチング素子９には上下段共にＮ型の素子が用いられる。この場合、上段側スイッチング素子９ａをスイッチング制御するためには、制御端子（例えばＩＧＢＴの場合はゲート端子）と、負極“Ｎ”側の端子（例えばエミッタ端子）との電位差を１５〜２５［Ｖ］にする必要がある。上段側スイッチング素子９ａの負極“Ｎ”側の端子（例えばエミッタ端子）の電位がほぼ正極“Ｐ”の電位となるので、制御端子（例えばゲート端子）には、“Ｐ＋１５［Ｖ］”〜“Ｐ＋２５［Ｖ］”の電位を与える必要がある。このため、上段側スイッチング素子９ａに対する駆動回路４（上段側駆動回路４１）には、ブートストラップ回路（レベルシフト回路）が備えられている。
【００２２】
また、モータＭへの出力電圧が各相で個別に変動するから、上段側スイッチング素子９ａは、グラウンド側の基準が定まらない。即ち、負極“Ｎ”側の端子（例えばエミッタ端子）の電位が定まらない。従って、上段側駆動回路４１は、各相個別に設けられている。図１では、簡略化のため、それらを統合して上段側駆動回路４１として図示している。尚、インバータ制御装置３が生成し、ＩＰＭ２に入力されるスイッチング制御信号はハイアクティブの信号であり、ＩＰＭ２の内部（入力端子部）において各スイッチング素子９に対するスイッチング制御信号はそれぞれ抵抗器５を介してプルダウンされている。
【００２３】
インバータ制御装置３は、車両の運行を制御する車両ＥＣＵ（electronic control unit）２０などからＣＡＮ（controller area network）などの通信によって取得する指令に従って、モータＭを制御する。車両ＥＣＵ２０は、インバータ制御装置３から見て上位制御装置に相当する。ＣＡＮコントローラ３０は、低電圧回路領域ＶＬに備えられ、車両ＥＣＵ２０は、ネットワーク回線１００を介してＣＡＮコントローラ３０に接続されている。インバータ制御装置３は、低電圧回路領域ＶＬから所定の絶縁距離だけ離間して配置された高電圧回路領域ＶＨに属するので、ＣＡＮコントローラ３０とインバータ制御装置３とは絶縁されている。ＣＡＮコントローラ３０とインバータ制御装置３とは、絶縁部品ＩＳを介して信号を送受信する。絶縁部品ＩＳは、例えば、フォトカプラ（ＰＣ３，ＰＣ４）である。フォトカプラは、入力側に発光ダイオード、出力側にフォトダイオード又はフォトトランジスタを備え、入力側から出力側へ光によってワイヤレス伝送する公知の絶縁部品である。尚、絶縁部品ＩＳとして、信号伝送用の小型トランスを用いることも好適である。トランスは、一次側コイルと二次側コイルとの間を電磁結合して信号やエネルギーを伝送する公知の絶縁部品である。
【００２４】
ＩＰＭ２は、ＩＰＭ２に生じるいくつかの異常（インバータ１０や駆動回路４などに生じるいくつかの異常）に応答する機能を有している。図１に示す異常診断回路６（保護回路）は、例えば検出結果入力端子Ｔｃへの入力信号に基づいてインバータ１０の異常を判定した際に、複数相のアームの全てを遮断するように、スイッチング素子９を制御するシャットダウン制御を行う。本実施形態では、異常診断回路６は、下段側スイッチング素子９ｂのスイッチング制御信号を全て非有効状態（スイッチング素子９がオフとなるように制御する状態）に制御する。下段側スイッチング素子９ｂが全てオフ状態となることによって、インバータ１０の全てのアームがオフ状態となり、モータＭへの交流電力の供給が遮断される。
【００２５】
上述したように、異常診断回路６は、検出結果入力端子Ｔｃへの入力信号に基づいて、インバータ１０の異常を判定した際にシャットダウン制御を行う。検出結果入力端子Ｔｃへは、インバータ１０の異常を検出する異常検出回路の検出結果（Ｃｉｎ）が入力される。図１では、異常検出回路として過電流検出回路（８）を例示している。ここでは、過電流検出回路としてシャント抵抗８を例示している。インバータ１０に生じた過電流は、シャント抵抗８を流れる際に電流の大きさに応じた電圧を生じさせる。検出結果入力端子Ｔｃを介して受け取ったこの電圧を、例えば異常診断回路６に備えられたコンパレータ（判定回路）によって判定することによって、異常診断回路６は上述したシャットダウン制御（保護動作）を行う。
【００２６】
同時に異常診断回路６は、検出結果入力端子Ｔｃへの入力に基づく判定結果（診断結果）を異常状態信号Ｆｏｕｔとして、異常状態信号出力端子Ｔｆを介して出力する。例えば、異常状態信号出力端子Ｔｆは、オープンドレイン（オープンコレクタ）型で構成され、ＩＰＭ２の外部にて抵抗器を介してプルアップされると好適である。オープンドレイン（オープンコレクタ）型とすることによって、異常状態信号Ｆｏｕｔの接続先の仕様（例えば、インバータ制御装置３の電源電圧）に応じた信号レベルを任意に設定することができる。尚、この場合において、異常状態信号Ｆｏｕｔは、ローアクティブであり、グラウンドレベルが有効状態（異常有りを示す論理状態）を示し、プルアップ先の電圧レベルが非有効状態（異常無しを示す論理状態）を示す。
【００２７】
尚、異常診断回路６は、駆動回路系電源ＰＳ１の電源電圧（Ｖｃｃ）の電圧低下を検出する機能（電圧監視機能）も有している。異常診断回路６は、駆動回路系電源ＰＳ１の電源電圧（Ｖｃｃ）の低下を検出した場合には、電圧低下保護制御を実行する。電圧低下保護制御は、駆動回路４を介してスイッチング制御信号を遮断する制御である。尚、一時的な負荷の増加に応じて瞬間的に電圧が低下するような場合を考慮して、異常診断回路６には、数［μｓ］〜十数［μｓ］程度のフィルタが内蔵されていると好適である。
【００２８】
電圧監視機能は、各駆動回路４に対して設けられている。上述したように、上段側駆動回路４１は各相に対して設けられている。従って、上段側駆動回路４１に対応する電圧監視機能は、各相個別に設けられている。下段側駆動回路４２は、各相に共通して１つであるから、電圧監視機能も１つ設けられている。各電圧監視機能は、対応する駆動回路４に対してドライブ電源電圧低下保護制御を実行する。ところで、上述したように、下段側には過電流検出に際して、異常状態信号出力端子Ｔｆから異常状態信号Ｆｏｕｔを出力する機能が付加されている。下段側駆動回路４２に対する電圧監視機能によって電圧低下が検出された場合には、同様に異常状態信号出力端子Ｔｆから異常状態信号Ｆｏｕｔが出力される。
【００２９】
図１に示すように、異常状態信号Ｆｏｕｔは、インバータ制御装置３に伝達される。インバータ制御装置３は、異常状態信号Ｆｏｕｔが有効状態である場合に、ＩＰＭ２において何らかの異常（この場合は、過電流（短絡）或いは駆動回路系電源ＰＳ１の電圧低下）が生じていることが判るが、異常状態信号Ｆｏｕｔのみで異常の種類までは判定することができない。従って、図１に示すように、シャント抵抗８の両端電圧から過電流の発生を判定する過電流判定回路１２が設けられ、その判定結果（検出結果）がインバータ制御装置３に入力されると好適である。インバータ制御装置３は、異常状態信号Ｆｏｕｔや過電流判定回路１２の判定結果（ＯＣ）に基づいて、異常の種別や、ＩＰＭ２の挙動（動作状態、具体的にはシャットダウン制御の有無）を知ることができる。
【００３０】
ところで、インバータ１０のシャットダウン制御は、ＩＰＭ２に異常が生じている場合に実行されるとは限らない。例えば、電動オイルポンプを停止させなければならないような事象が生じた際に、インバータ制御装置３よりも上位の制御装置（車両ＥＣＵ２０）によってシャットダウン指令（上位シャットダウン指令ＳＤｉｎ）が発せられる場合もある。このような上位シャットダウン指令ＳＤｉｎは、一般的にはインバータ制御装置３に対して通知され、インバータ制御装置３がＩＰＭ２に対してシャットダウン指令ＳＤを出力する。本実施形態では、車両ＥＣＵ２０から絶縁部品ＩＳ（フォトカプラＰＣ２）を介してインバータ制御装置３に伝達された上位シャットダウン指令ＳＤｉｎに基づき、インバータ制御装置３がＩＰＭ２に対してシャットダウン指令ＳＤを出力する。
【００３１】
本実施形態では、シャットダウン指令ＳＤを検出結果入力端子Ｔｃに入力することでＩＰＭ２の異常診断回路６の保護機能を利用して、シャットダウン制御を実行させている。但し、検出結果入力端子Ｔｃには、既に異常検出回路（シャント抵抗８）の検出結果（Ｃｉｎ）が入力されている。そこで、図１に示すように、検出結果（Ｃｉｎ）に加えて、シャットダウン指令ＳＤを検出結果入力端子Ｔｃに入力するため、ＯＲゲート１１により検出結果（Ｃｉｎ）とシャットダウン指令ＳＤとの論理和が取られる。尚、ここでは、インバータ制御装置３が、上位シャットダウン指令ＳＤｉｎに基づいてシャットダウン指令ＳＤを出力する例を示したが、インバータ制御装置３による別の判定によってシャットダウン指令ＳＤが出力されてもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、上位シャットダウン指令ＳＤｉｎの緊急性を担保するため、図１に示すように、ＯＲゲート１１に上位シャットダウン指令ＳＤｉｎも入力されている。即ち、インバータ制御装置３を経由することなく、上位シャットダウン指令ＳＤｉｎによってＩＰＭ２の異常診断回路６の保護機能を実行させることが可能なように構成されている。尚、図１では、ＯＲゲート１１として３入力ＯＲゲートを示しているが、２入力ＯＲゲートを２段カスケード接続してもよい。また、このように、上位シャットダウン指令ＳＤｉｎに伴うシャットダウン制御もＩＰＭ２の異常診断回路６に任せた場合であっても、インバータ制御装置３は、異常の種別や、ＩＰＭ２の挙動（動作状態、例えばシャットダウン制御の有無）を知ることができる。
【００３３】
インバータ制御装置３は、異常状態信号Ｆｏｕｔ、過電流判定回路１２の判定結果（ＯＣ）に基づいて認識したＩＰＭ２の挙動の情報を、絶縁部品ＩＳ（フォトカプラＰＣ３）、ＣＡＮコントローラ３０を介して車両ＥＣＵ２０に送信する。車両ＥＣＵ２０は、ＩＰＭ２の挙動の情報に基づいて、例えば、高圧側コンタクタＳＨを開放して、インバータ１０への高圧バッテリ９Ｈからの電力供給を遮断することができる。本実施形態では、さらに、異常状態信号Ｆｏｕｔが、インバータ制御装置３やＣＡＮコントローラ３０を介することなく、絶縁部品ＩＳ（フォトカプラＰＣ１）を介して車両ＥＣＵ２０に伝達可能に構成されている。これにより、ＩＰＭ２に何らかの異常が生じていることをより迅速に伝達することができる。このように、異常状態信号Ｆｏｕｔが上位制御装置としての車両ＥＣＵ２０に迅速に伝達されることは、特に、モータ制御装置１の起動時において、迅速にモータ制御装置１を立ち上げることに貢献する。
【００３４】
図２のタイミングチャートは、モータ制御装置１の起動シーケンスの一例を模式的に示している。ユーザーが車両のメインスイッチを投入したり、イグニッションキーを操作したりすることによって、イグニッション信号ＩＧが有効状態（ハイ状態）となると、低圧側コンタクタＳＬが接続される。低圧側コンタクタＳＬが接続されると、低圧バッテリ９Ｌから低電圧回路領域ＶＬに電力が供給される。低電圧回路領域ＶＬに備えられたレギュレータ８１は、低圧バッテリ９Ｌの正極−負極間（Ｂ−低圧系グラウンドＧ間）の電圧（１２〜２４［Ｖ］）から、ＣＡＮコントローラ３０などの電源（正極“Ｖｄｄ１”−負極“Ｇ”）を生成する。“Ｖｄｄ１−Ｇ”間電圧は、例えば、３．３〜５［Ｖ］である。レギュレータ８１は、例えばリニアＩＣなどを利用して構成されており、低圧側コンタクタＳＬの接続とほぼ同時に電圧“Ｖｄｄ１”を出力する。
【００３５】
駆動回路系電源ＰＳ１及び制御回路系電源ＰＳ２は、低電圧回路領域ＶＬに接続された低圧バッテリ９Ｌを電力源として、低圧バッテリ９Ｌ及び低電圧回路領域ＶＬから絶縁された電源である。本実施形態では、低電圧回路領域ＶＬに設けられた一次側回路ＰＳは、電源制御回路８２によってスイッチング制御されるプッシュプル型の構成である。このため、駆動回路系電源ＰＳ１及び制御回路系電源ＰＳ２の出力は立ち上がりが緩慢であり、イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから定格電圧“Ｖｃｃ”及び“Ｖｄｄ２”に達するまでに遅延時間“Ｔ１”を有する。尚、ここでは、簡略化のために、駆動回路系電源ＰＳ１及び制御回路系電源ＰＳ２の遅延時間を同じ値“Ｔ１”として例示している。
【００３６】
ＩＰＭ２の異常診断回路６は、駆動回路系電源ＰＳ１から電力を供給されて動作する。従って、確実に正しい診断結果（Ｆｏｕｔ）を出力できるのは、イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから“Ｔ１”後となる。本実施形態では、異常状態信号Ｆｏｕｔが、インバータ制御装置３を経由することなく、フォトカプラＰＣ１を介してほぼ直接に車両ＥＣＵ２０に伝達されている。ＩＰＭ２に異常が無い場合には、この異常状態信号Ｆｏｕｔは、非有効状態（異常ではないことを示す論理状態）で出力される。車両ＥＣＵ２０は、異常状態信号Ｆｏｕｔに基づき、ＩＰＭ２に異常が無いことを確認すると、高圧側コンタクタＳＨの開閉制御信号ＳＷを有効状態（高圧側コンタクタＳＨを閉じる状態）で出力して、高圧側コンタクタＳＨを接続状態に制御する。異常状態信号Ｆｏｕｔが確実に正しい状態となってから、車両ＥＣＵ２０が開閉制御信号ＳＷを有効状態で出力するまでの時間を“Ｔ４”とすると、イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから高圧側コンタクタＳＨが投入されるまでの時間（起動時投入時間ＴＳＨ）は、“Ｔ１＋Ｔ４”となる。
【００３７】
当然ながら、起動時投入時間ＴＳＨは短いほど好ましい。本実施形態では、一般的には低電圧回路領域ＶＬに備えられるインバータ制御装置３が、高電圧回路領域ＶＨに備えられている。このため、後述するように、起動時投入時間ＴＳＨが長くなる可能性がある。しかし、インバータ制御装置３を経由することなく、フォトカプラＰＣ１を介してほぼ直接に異常状態信号Ｆｏｕｔを車両ＥＣＵ２０に伝達する構成としたことによって、起動時投入時間ＴＳＨが長くなることが抑制されている。また、インバータ制御装置３を経由しない構成としたことで、インバータ制御装置３に起因する遅延をなくすことができるので、インバータ制御装置３が低電圧回路領域ＶＬに備えられる場合であっても、起動時投入時間ＴＳＨを短縮することができる。以下、モータ制御装置１の他の構成（１Ａ）を比較例として示しながら、本実施形態の優れた点を説明する。
【００３８】
図３は、インバータ制御装置３が、低電圧回路領域ＶＬに備えられているモータ制御装置（１Ａ）を例示している。ＩＰＭ２とインバータ制御装置３との間の信号伝達は、絶縁部品ＩＳ（例えばフォトカプラ）を介して行われている。図３に示す比較例では、スイッチング制御信号も絶縁部品ＩＳを介して伝達する必要があるため、絶縁部品ＩＳの回路規模が図１の構成に比べて大きくなる。換言すれば、図１に示したように、一般的には低電圧回路領域ＶＬに備えられるインバータ制御装置３を、高電圧回路領域ＶＨに備えることによってモータ制御装置１の小型化、低コスト化が可能となる。図３に示すその他の構成については、図１と同様であり当業者であれば容易に理解可能であるから、詳細な説明は省略する。
【００３９】
図４は、図３の比較例におけるモータ制御装置（１Ａ）の起動シーケンスの一例を模式的に示している。図２と同様に、イグニッション信号ＩＧが有効状態となると、低圧側コンタクタＳＬが接続され、レギュレータ８１は、低圧側コンタクタＳＬの接続とほぼ同時に電圧“Ｖｄｄ１”を出力する。同様に、駆動回路系電源ＰＳ１及び制御回路系電源ＰＳ２の出力は緩慢に立ち上がり、イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから遅延時間“Ｔ１”経過後に定格電圧“Ｖｃｃ”及び“Ｖｄｄ２”に達する。そして、同様に、ＩＰＭ２の異常診断回路６は、イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから“Ｔ１”後には、正確な診断結果（Ｆｏｕｔ）を出力している状態となる。
【００４０】
一方、インバータ制御装置３は、電源（Ｖｄｄ１）の立ち上がり後の所定期間（パワーオンリセット期間Ｔ２）、信号レベルをローレベルに維持することによって生成されるリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）が解除された後に、初期化処理を開始する。この初期化処理は、所定期間（初期化期間Ｔ３）の間継続され、初期化処理が完了すると、各種機能が実行可能となる。インバータ制御装置３は、初期化処理の完了後、直ちに異常状態信号Ｆｏｕｔを確認し、ＩＰＭ２に異常が無いことを確認すると、その確認結果を車両ＥＣＵ２０に伝達する（高圧側コンタクタＳＨの接続リクエスト“Ｒｅｑ”）。車両ＥＣＵ２０は、この確認結果を受けて、高圧側コンタクタＳＨの開閉制御信号ＳＷを有効状態（高圧側コンタクタＳＨを閉じる状態）で出力して、高圧側コンタクタＳＨを接続状態とする。
【００４１】
イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから高圧側コンタクタＳＨが投入されるまでの時間（起動時投入時間ＴＳＨ）は、“Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４”となる。イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから異常状態信号Ｆｏｕｔが正しく出力されるまでの時間“Ｔ１”が、リセット期間“Ｔ２”と初期化期間“Ｔ３”との和よりも長い場合には、起動時投入時間ＴＳＨは、“Ｔ１＋Ｔ４”となる。駆動回路系電源ＰＳ１及び制御回路系電源ＰＳ２の立ち上がりの遅延時間“Ｔ１”と、パワーオンリセット期間Ｔ２及び初期化期間Ｔ３が重複し、並行するので、起動時投入時間ＴＳＨは、“Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４”と“Ｔ１＋Ｔ４”との何れか長い方となる。
【００４２】
図５は、図１に示すようにインバータ制御装置３が高電圧回路領域ＶＨに備えられており、異常状態信号Ｆｏｕｔがインバータ制御装置３を経由して車両ＥＣＵ２０に伝達される場合の起動シーケンスの一例を模式的に示している。図２及び図４と同様に、イグニッション信号ＩＧが有効状態となると、低圧側コンタクタＳＬが接続され、レギュレータ８１は、低圧側コンタクタＳＬの接続とほぼ同時に電圧“Ｖｄｄ１”を出力する。同様に、駆動回路系電源ＰＳ１及び制御回路系電源ＰＳ２の出力は緩慢に立ち上がり、イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから遅延時間“Ｔ１”経過後に定格電圧“Ｖｃｃ”及び“Ｖｄｄ２”に達する。そして、同様に、ＩＰＭ２の異常診断回路６は、イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから“Ｔ１”後に、正確な診断結果（Ｆｏｕｔ）を出力している状態となる。
【００４３】
インバータ制御装置３が高電圧回路領域ＶＨに備えられている場合、インバータ制御装置３は、制御回路系電源ＰＳ２（Ｖｄｄ２）が立ち上がり、さらにパワーオンリセット期間Ｔ２が経過した後に初期化処理を開始する。インバータ制御装置３は、初期化期間Ｔ３経過後に各種機能が実行可能となり、初期化処理の完了後、直ちに異常状態信号Ｆｏｕｔを確認する。インバータ制御装置３は、ＩＰＭ２に異常が無いことを確認すると、その確認結果を車両ＥＣＵ２０に伝達する（高圧側コンタクタＳＨの接続リクエスト“Ｒｅｑ”）。車両ＥＣＵ２０は、この確認結果を受けて、高圧側コンタクタＳＨの開閉制御信号ＳＷを有効状態（高圧側コンタクタＳＨを閉じる状態）で出力して、高圧側コンタクタＳＨを接続状態とする。
【００４４】
このように、イグニッション信号ＩＧが有効状態となってから高圧側コンタクタＳＨが投入されるまでの時間（起動時投入時間ＴＳＨ）は、“Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４”となる。つまり、インバータ制御装置３が、低電圧回路領域ＶＬに備えられている場合には、電源の遅延時間“Ｔ１”と、パワーオンリセット期間Ｔ２及び初期化期間Ｔ３が重複し、起動時投入時間ＴＳＨを短縮することができた。しかし、インバータ制御装置３が高電圧回路領域ＶＨに備えられている場合には、電源の遅延時間“Ｔ１”と、パワーオンリセット期間Ｔ２と、初期化期間Ｔ３とが順次発生することとなるので、起動時投入時間ＴＳＨが長くなってしまう。
【００４５】
これに対して、本実施形態では、異常状態信号Ｆｏｕｔが、インバータ制御装置３やＣＡＮコントローラ３０を介することなく、絶縁部品ＩＳ（フォトカプラＰＣ１）を介して車両ＥＣＵ２０（上位制御装置）に伝達される。従って、起動時投入時間ＴＳＨを短縮することができ、モータ制御装置１の起動時において、迅速に高圧側コンタクタＳＨを接続して、モータＭを駆動制御可能な状態とすることができる。即ち、回路規模の増大を抑制しつつ、簡単な構成で、起動時投入時間ＴＳＨを短縮することができる。
【００４６】
尚、インバータ制御装置３を構成するプロセッサは高性能化が進んでおり、初期化処理に要する時間（初期化期間Ｔ３）は長くなる傾向がある。このため、インバータ制御装置３が低電圧回路領域ＶＬに配置されていたとしても、起動時投入時間ＴＳＨの短縮は好ましい。さらに、インバータ制御装置３に異常が生じた場合であっても、少なくともＩＰＭ２の状態は、異常状態信号Ｆｏｕｔに基づいて車両ＥＣＵ２０が判定可能であるから、インバータ制御装置３の故障に対するフェールセーフも実現できる。
【００４７】
〔その他の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００４８】
（１）上記説明では、異常状態信号Ｆｏｕｔが車両ＥＣＵ２０（上位制御装置）に伝達され、車両ＥＣＵ２０が高圧側コンタクタＳＨの開閉制御を行う形態を例示した。しかし、異常状態信号Ｆｏｕｔの伝達先の制御装置と、高圧側コンタクタＳＨの開閉制御を行う制御装置とが別の制御装置であってもよい。例えば、第１の上位制御装置に異常状態信号Ｆｏｕｔが伝達され、第１の上位制御装置から伝達される情報に基づいて第２の上位制御装置が高圧側コンタクタＳＨの開閉制御を行う構成であってもよい。
【００４９】
（２）上記の説明においては、インバータ１０の異常を検出する異常検出回路として、過電流を検出する過電流検出回路（シャント抵抗８）を例示した。しかし、異常検出回路は過電流検出回路に限定されるものではなく、ＩＰＭ２の温度を計測する温度センサを中核とした温度検出回路であってもよい。また、高圧バッテリ９Ｈ、駆動回路系電源ＰＳ１、制御回路系電源ＰＳ２などの電源電圧を監視する不図示の電圧モニタも異常検出回路とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、交流の回転電機を駆動制御する回転電機制御装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１        ：モータ制御装置（回転電機制御装置）
３        ：インバータ制御装置
４        ：駆動回路（制御信号駆動回路）
６        ：異常診断回路
８        ：シャント抵抗
９        ：スイッチング素子
９Ｈ      ：高圧バッテリ（高圧直流電源）
９Ｌ      ：低圧バッテリ（低圧直流電源）
９ａ      ：上段側スイッチング素子（スイッチング素子）
９ｂ      ：下段側スイッチング素子（スイッチング素子）
１０      ：インバータ
２０      ：車両ＥＣＵ（上位制御装置）
４１      ：上段側駆動回路（制御信号駆動回路）
４２      ：下段側駆動回路（制御信号駆動回路）
Ｆｏｕｔ  ：異常状態信号（診断結果）
ＩＳ      ：絶縁部品（絶縁素子）
Ｍ        ：モータ（回転電機）
ＰＣ１    ：フォトカプラ（絶縁素子）
ＰＳ１    ：駆動回路系電源
ＰＳ２    ：制御回路系電源
【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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