(57)【要約】  回転電機駆動装置に故障が生じた場合に、直流電源を充電する電流や直流リンク電圧の過大な増加を抑制しつつ、適切にフェールセーフ制御を実行する。  インバータ制御装置は、フェールセーフ制御として、複数相全てのアームの上段側スイッチング素子をオン状態とする上段側アクティブショートサーキット制御、及び、複数相全てのアームの下段側スイッチング素子をオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御の何れかのアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）と、全ての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（ＳＤ）と、を選択的に実行する。インバータ制御装置は、回転電機の回転速度又は前記回転電機駆動装置に故障が生じた際に実行中の変調制御方式に応じて、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）又はシャットダウン制御（ＳＤ）を実行する。
2016076429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータを備えた回転電機駆動装置を制御対象として、前記インバータを構成するスイッチング素子をスイッチング制御すると共に、前記回転電機駆動装置に故障が生じた場合にフェールセーフ制御を実行するインバータ制御装置であって、
前記インバータは、直流電源に接続されると共に、車両の車輪に駆動連結された交流の回転電機に接続されて直流と複数相交流との間で電力変換を行うものであって、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路により交流１相分のアームが構成されていると共に、下段側から上段側へ向かう方向を順方向として各スイッチング素子に並列に接続されたフリーホイールダイオードを備えるものであり、
前記フェールセーフ制御は、複数相全ての前記アームの前記上段側スイッチング素子をオン状態とする上段側アクティブショートサーキット制御、及び、複数相全ての前記アームの前記下段側スイッチング素子をオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御の何れかのアクティブショートサーキット制御と、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と、を選択的に実行するものであり、
少なくとも前記回転電機の回転速度に応じて、高回転速度領域では前記アクティブショートサーキット制御を実行し、前記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前記シャットダウン制御を実行するインバータ制御装置。
【請求項２】
前記シャットダウン制御の実行中に、前記回転電機の回転速度が前記高回転速度領域まで上昇した場合には、制御方式を前記アクティブショートサーキット制御に遷移させる請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記アクティブショートサーキット制御の実行中に、前記回転電機の回転速度が前記低回転速度領域まで低下した場合には、制御方式を前記シャットダウン制御に遷移させる請求項１又は２に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記インバータは、オフ状態で電力の供給を遮断する電源スイッチを介して前記直流電源に接続され、
前記シャットダウン制御の実行を許容する最大回転速度は、
前記電源スイッチがオン状態の場合には直流電源電圧に応じて、前記回転電機の回転速度に応じた直流電源電流及び回生電力が、許容される最大定格値よりも小さくなる回転速度に設定され、
前記電源スイッチがオフ状態の場合には、３相の線間における逆起電力のピーク値が、前記回転電機駆動装置において許容される最大定格電圧よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項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】
前記電源スイッチがオフ状態の場合には、さらに、前記最大回転速度は、前記インバータの直流側の電圧である直流リンク電圧を平滑化する平滑コンデンサの容量に応じて、前記シャットダウン制御の実行中に前記回転電機から供給される電荷により上昇する前記平滑コンデンサの電圧が、許容される最大値よりも小さくなるように設定されている請求項４に記載のインバータ制御装置。
【請求項６】
前記アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度は、前記アクティブショートサーキット制御の実行中に前記車輪に伝達される負トルクの絶対値が、予め規定された最大許容負トルクの絶対値よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項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】
前記アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度は、前記アクティブショートサーキット制御の実行中に流れる相電流が、前記回転電機の運転が可能な最大の温度において前記回転電機の永久磁石の磁力を保持可能な電流の範囲の最大値よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項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】
インバータを備えた回転電機駆動装置を制御対象として、前記インバータを構成するスイッチング素子をスイッチング制御すると共に、前記回転電機駆動装置に故障が生じた場合にフェールセーフ制御を実行するインバータ制御装置であって、
前記インバータは、直流電源に接続されると共に、車両の車輪に駆動連結された交流の回転電機に接続されて直流と複数相交流との間で電力変換を行うものであって、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路により交流１相分のアームが構成されていると共に、下段側から上段側へ向かう方向を順方向として各スイッチング素子に並列に接続されたフリーホイールダイオードを備えるものであり、
電気角の一周期においてデューティーの異なる複数のパルスが出力される制御方式であるパルス幅変調制御と、前記回転電機の界磁を弱める方向に調整する弱め界磁制御と共に実施され、電気角の一周期において１つのパルスが出力される制御方式である矩形波制御との少なくとも２つの変調制御方式を選択的に実行すると共に、
前記フェールセーフ制御は、複数相全ての前記アームの前記上段側スイッチング素子をオン状態とする上段側アクティブショートサーキット制御、及び、複数相全ての前記アームの前記下段側スイッチング素子をオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御の何れかのアクティブショートサーキット制御と、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と、を選択的に実行するものであり、
前記矩形波制御の実行中に前記回転電機駆動装置に故障が生じた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し、前記パルス幅変調制御の実行中に前記回転電機駆動装置に故障が生じた場合には前記シャットダウン制御を実行するインバータ制御装置。
【請求項９】
前記変調制御方式に応じて選択された前記アクティブショートサーキット制御及び前記シャットダウン制御のいずれか一方の実行中に、前記回転電機の回転速度に基づいて、前記アクティブショートサーキット制御及び前記シャットダウン制御のいずれか他方へ前記フェールセーフ制御の制御方式を遷移させる請求項８に記載のインバータ制御装置。
【請求項１０】
前記インバータは、オフ状態で電力の供給を遮断する電源スイッチを介して前記直流電源に接続され、
前記シャットダウン制御の実行中に、前記回転電機の回転速度が、前記シャットダウン制御の実行を許容する最大回転速度以上に上昇した場合には、制御方式を前記アクティブショートサーキット制御に遷移させるものであり、
前記最大回転速度は、
前記電源スイッチがオン状態の場合には、前記直流電源電圧に応じて、前記回転電機の回転速度に応じた直流電源電流及び回生電力が、許容される最大定格値よりも小さくなる回転速度に設定され、
前記電源スイッチがオフ状態の場合には、３相の線間における逆起電力のピーク値が、前記回転電機駆動装置において許容される最大定格電圧よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項９に記載のインバータ制御装置。
【請求項１１】
前記電源スイッチがオフ状態の場合には、さらに、前記最大回転速度は、前記インバータの直流側の電圧である直流リンク電圧を平滑化する平滑コンデンサの容量に応じて、前記シャットダウン制御の実行中に前記回転電機から供給される電荷により上昇する前記平滑コンデンサの電圧が、許容される最大値よりも小さくなるように設定されている請求項１０に記載のインバータ制御装置。
【請求項１２】
前記アクティブショートサーキット制御の実行中に、前記回転電機の回転速度が、前記アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度以下まで低下した場合には、制御方式を前記シャットダウン制御に遷移させる請求項９から１１の何れか一項に記載のインバータ制御装置。
【請求項１３】
前記アクティブショートサーキット制御の実行中に、前記回転電機の回転速度が、前記アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度以下まで低下した場合には、制御方式を前記シャットダウン制御に遷移させるものであり、
前記最大回転速度及び前記最小回転速度は、前記インバータの直流側の電圧である直流リンク電圧に応じて設定され、前記直流リンク電圧が小さいほど小さい値に設定される請求項１０又は１１に記載のインバータ制御装置。
【請求項１４】
前記アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度は、前記アクティブショートサーキット制御の実行中に前記車輪に伝達される負トルクの絶対値が、予め規定された最大許容負トルクの絶対値よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項１２又は１３に記載のインバータ制御装置。
【請求項１５】
前記アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度は、前記アクティブショートサーキット制御の実行中に流れる相電流が、前記回転電機の運転が可能な最大の温度において前記回転電機の永久磁石の磁力を保持可能な電流の範囲の最大値よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項１２から１４の何れか一項に記載のインバータ制御装置。
【請求項１６】
車両の車輪の駆動力源となる回転電機と前記車輪とを結ぶ動力伝達経路に変速装置を備えた車両用駆動装置と、前記インバータを備えた回転電機駆動装置と、を制御対象とし、請求項１から１５の何れか一項に記載のインバータ制御装置を備えた車両用制御装置であって、
前記変速装置の出力軸の回転速度に対する前記変速装置の入力軸の回転速度の比である変速比を設定して前記変速装置を制御する変速制御、及び、
前記インバータを構成する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を実行すると共に、
前記フェールセーフ制御として前記アクティブショートサーキット制御が実行された場合に、前記変速比が小さくなる方向へ前記変速装置を制御するフェールセーフ変速制御を実行する車両用制御装置。
【請求項１７】
前記フェールセーフ変速制御は、前記変速比が小さくなる方向へ前記変速装置を制御して、前記回転電機の回転速度を前記低回転速度領域まで低下させる請求項１６に記載の車両用制御装置。
【請求項１８】
前記フェールセーフ変速制御の実行中又は実行後に、前記回転電機の回転速度が前記高回転速度領域まで上昇すると判定した場合には、さらに前記変速比が小さくなる方向へ前記変速装置を制御する請求項１６又は１７に記載の車両用制御装置。
【請求項１９】
前記フェールセーフ変速制御は、前記フェールセーフ制御として前記アクティブショートサーキット制御が実行され、且つ、前記回転電機の温度が予め規定された規制温度以上の場合に実行される請求項１６から１８の何れか一項に記載の車両用制御装置。
【請求項２０】
前記インバータは、オフ状態で電力の供給を遮断する電源スイッチを介して前記直流電源に接続され、
前記シャットダウン制御の実行を許容する最大回転速度は、
前記電源スイッチがオン状態の場合には直流電源電圧に応じて、前記回転電機の回転速度に応じた直流電源電流及び回生電力が、許容される最大定格値よりも小さくなる回転速度に設定され、
前記電源スイッチがオフ状態の場合には、３相の線間における逆起電力のピーク値が、前記回転電機駆動装置において許容される最大定格電圧よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項１６から１９の何れか一項に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータを備えた回転電機駆動装置を制御対象とするインバータ制御装置、及び当該インバータ制御装置を含む車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流の回転電機と直流電源との間には、直流と交流との間で電力変換を行うインバータが備えられる場合が多い。ここで、回転電機は、電気エネルギーにより動力を出力するモータとしての機能に留まらず、車輪や内燃機関などの運動エネルギーにより発電を行う発電機としての機能も有している。回転電機により発電された電力は、直流電源に回生されて蓄電される。尚、直流電源とインバータとの間には、コンタクタ等の電源スイッチが備えられている場合がある。この電源スイッチがオン状態であると導通状態となり、直流電源とインバータ及び回転電機とが電気的に接続される。電源スイッチがオフ状態であると非導通状態となり、直流電源とインバータ及び回転電機との電気的接続が遮断される。【０００３】
ところで、このような回転電機のインバータに過電流や過電圧などの故障が生じた場合、例えばシャットダウン制御が実施される。シャットダウン制御とは、インバータを構成するスイッチング素子へのスイッチング制御信号を非アクティブ状態に変化させてインバータをオフ状態にする制御である。例えば、特開２００３−１３４７９７号公報（特許文献１）には、複数個のスイッチング素子が一体化されてインバータが構成されたＩＰＭ（Intelligent Power Module）において、異常検出回路や過電流検出回路の検出結果に基づいてシャットダウン制御が行われる例が開示されている（図１等）。【０００４】
このように、回転電機の定格動作範囲内におけるフェールセーフの手法として、シャットダウン制御が用いられる場合がある。ところで、回転電機の回転速度が高くなると逆起電力も大きくなることが知られている。従って、一般的には、定格動作範囲における直流リンク電圧（インバータの直流側の電圧）の最低値や、直流リンク電圧が印加されるインバータなどの最大定格電圧を考慮して、許容可能な逆起電力及びその逆起電力に対応する回転電機の回転速度が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３４７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、回転電機の用途によっては、最高回転速度における逆起電力が非常に高い値となってしまう可能性がある。例えば、非常に高い回転速度で回転電機が力行している際に故障が生じてシャットダウン制御が実行される場合を考える。電源スイッチがオン状態においてシャットダウン制御が実行されると、高い回生トルクが生じて直流電源を充電する大きい直流電源電流が流れ、直流電源にダメージ（damage）を与える可能性がある。一方、直流電源を保護するために電源スイッチがオフ状態にされると、直流リンク電圧が急激に上昇する。その結果、インバータ（スイッチング素子）や直流リンク電圧を平滑化する平滑コンデンサ等にダメージ（damage）を与える可能性がある。【０００７】
そこで、インバータを備えた回転電機駆動装置に故障が生じた場合に、直流電源に流れる直流電源電流や直流リンク電圧の過大な増加を抑制しつつ、適切にフェールセーフ制御を実行することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記に鑑みた、インバータを備えた回転電機駆動装置を制御対象として、前記インバータを構成するスイッチング素子をスイッチング制御すると共に、前記回転電機駆動装置に故障が生じた場合にフェールセーフ制御を実行するインバータ制御装置の特徴構成は、
前記インバータは、直流電源に接続されると共に、車両の車輪に駆動連結された交流の回転電機に接続されて直流と複数相交流との間で電力変換を行うものであって、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路により交流１相分のアームが構成されていると共に、下段側から上段側へ向かう方向を順方向として各スイッチング素子に並列に接続されたフリーホイールダイオードを備えるものであり、
前記フェールセーフ制御は、複数相全ての前記アームの前記上段側スイッチング素子をオン状態とする上段側アクティブショートサーキット制御、及び、複数相全ての前記アームの前記下段側スイッチング素子をオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御の何れかのアクティブショートサーキット制御と、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と、を選択的に実行するものであり、
少なくとも前記回転電機の回転速度に応じて、高回転速度領域では前記アクティブショートサーキット制御を実行し、前記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前記シャットダウン制御を実行する点にある。【０００９】
回転電機の逆起電力は、回転電機の回転速度に応じて大きくなる。このため、シャットダウン制御が実行された場合には、回転速度に応じて、充電のために直流電源に流れる直流電源電流や、インバータの直流側の電圧である直流リンク電圧が増加する傾向がある。一方、アクティブショートサーキット制御では、低い回転速度で実行した場合に回転電機が大きな負トルクを発生させることがある点や、長時間実行した場合に回転電機の発熱量が大きくなる点で制約がある。しかし、回転電機のステータコイルが持つエネルギーが充電のための電流として直流電源に流れ込まずに、ステータコイルとインバータとの間で還流する。このため、アクティブショートサーキット制御では、直流リンク電圧も上昇しない。【００１０】
本構成によれば、相対的に回転電機の回転速度が高い高回転速度領域では、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選択される。従って、直流電源に流れる直流電源電流の増加や、直流リンク電圧の上昇が抑制される。一方、相対的に回転電機の回転速度が低い低回転速度領域では、フェールセーフ制御としてシャットダウン制御が選択される。従って、回転電機が大きな負トルクを発生させることを抑制できると共にアクティブショートサーキット制御を実行する期間も短縮できる。また、低回転速度領域では、シャットダウン制御による直流電源電流や直流リンク電圧の増分は、適切な範囲内に抑制される。このように、本構成によれば、インバータを備えた回転電機駆動装置に故障が生じた場合に、直流電源を充電する直流電源電流や直流リンク電圧の過大な増加を抑制しつつ、適切にフェールセーフ制御を実行することができる。【００１１】
上記に鑑みた、インバータを備えた回転電機駆動装置を制御対象として、前記インバータを構成するスイッチング素子をスイッチング制御すると共に、前記回転電機駆動装置に故障が生じた場合にフェールセーフ制御を実行するインバータ制御装置のもう一つの特徴構成は、
前記インバータは、直流電源に接続されると共に、車両の車輪に駆動連結された交流の回転電機に接続されて直流と複数相交流との間で電力変換を行うものであって、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路により交流１相分のアームが構成されていると共に、下段側から上段側へ向かう方向を順方向として各スイッチング素子に並列に接続されたフリーホイールダイオードを備えるものであり、
電気角の一周期においてデューティーの異なる複数のパルスが出力される制御方式であるパルス幅変調制御と、前記回転電機の界磁を弱める方向に調整する弱め界磁制御と共に実施され、電気角の一周期において１つのパルスが出力される制御方式である矩形波制御との少なくとも２つの変調制御方式を選択的に実行すると共に、
前記フェールセーフ制御は、複数相全ての前記アームの前記上段側スイッチング素子をオン状態とする上段側アクティブショートサーキット制御、及び、複数相全ての前記アームの前記下段側スイッチング素子をオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御の何れかのアクティブショートサーキット制御と、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と、を選択的に実行するものであり、
前記矩形波制御の実行中に前記回転電機駆動装置に故障が生じた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し、前記パルス幅変調制御の実行中に前記回転電機駆動装置に故障が生じた場合には前記シャットダウン制御を実行する点にある。【００１２】
矩形波制御は、相対的に回転電機の回転速度が高い領域において実行され、パルス幅変調制御は、矩形波制御に比べて相対的に回転電機の回転速度が低い領域において実行される。本構成によれば、矩形波制御の実行中に回転電機駆動装置に故障が生じた場合には、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選択される。従って、直流電源に流れる直流電源電流の増加や、直流リンク電圧の上昇が抑制される。一方、直流電源電流の増加や直流リンク電圧の上昇が懸念されるシャットダウン制御は、パルス幅変調制御の実行中に回転電機駆動装置に故障が生じた場合に選択される。従って、回転電機が大きな負トルクを発生させることを抑制できると共にアクティブショートサーキット制御を実行する期間も短縮できる。また、パルス幅変調制御の実行中は、相対的に回転電機の回転速度が低いため、シャットダウン制御による直流電源電流や直流リンク電圧の増分は、適切な範囲内に抑制される。このように、本構成によれば、インバータを備えた回転電機駆動装置に故障が生じた場合に、直流電源を充電する直流電源電流や直流リンク電圧の過大な増加を抑制しつつ、適切にフェールセーフ制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】回転電機駆動装置のシステム構成を模式的に示す回路ブロック図
【図２】車両の駆動装置の構成を模式的に示すブロック図
【図３】シャットダウン及びコンタクタオープンの際のバッテリ電流及び直流リンク電圧の応答を模式的に示す波形図
【図４】回転速度とフェールセーフ制御との関係を示す図
【図５】フェールセーフ制御の状態遷移図
【図６】回生電力及びバッテリ電流と回転速度との関係を示す図
【図７】モータ線間逆起電圧と回転速度との関係を示す図
【図８】車輪に伝達される負トルク及び負の加速度と回転速度との関係を示す図
【図９】アクティブショートサーキット制御中の定常電流のｄｑ軸ベクトル座標系におけるベクトル軌跡
【図１０】アクティブショートサーキット制御の開始前後の相電流を示す波形図
【図１１】アクティブショートサーキット制御中の相電流の最大ピーク電流と回転速度との関係を示す図
【図１２】第二実施形態における回転速度とフェールセーフ制御との関係を示す図
【図１３】第二実施形態におけるフェールセーフ制御の状態遷移図
【図１４】第三実施形態における車両用駆動装置の構成を模式的に示すブロック図
【図１５】第三実施形態におけるフェールセーフ制御とフェールセーフ変速制御との関係を示す図
【図１６】第三実施形態におけるフェールセーフ変速制御中に回転速度が上昇する場合の一例を示す図
【図１７】第三実施形態におけるフェールセーフ変速制御中に回転速度が上昇する場合の他の例を示す図
【図１８】第三実施形態におけるフェールセーフ制御の状態遷移図
【図１９】第三実施形態におけるフェールセーフ制御の状態遷移図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．第一の実施形態
以下、第一の実施形態に係るインバータ制御装置について図面に基づいて説明する。図１に示すように、インバータ制御装置２０は、インバータ１０を備えた回転電機駆動装置１を制御対象とし、回転電機駆動装置１を介して回転電機８０を駆動制御する。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をスイッチング制御すると共に、回転電機駆動装置１に故障が生じた場合に後述するフェールセーフ制御を実行する。
【００１５】
インバータ１０は、高圧バッテリ１１（直流電源）にコンタクタ９（電源スイッチ）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電力変換装置である。インバータ１０は、交流１相分のアームが上段側スイッチング素子３１と下段側スイッチング素子３２との直列回路により構成されている。また、下段側から上段側へ向かう方向を順方向として各スイッチング素子３には、並列にダイオード５（フリーホイールダイオード）が接続されている。なお、コンタクタ９は、電源スイッチの一例である。ここで、電源スイッチとは、電気回路を開閉する開閉器を指し、オン状態で電気回路を閉じ（接続し）、オフ状態で電気回路を開く（遮断する）。また、高圧バッテリ１１は、直流電源の一例である。
【００１６】
回転電機駆動装置１及びインバータ制御装置２０による駆動対象の回転電機８０は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両における車輪の駆動力源となる回転電機である。本実施形態では、回転電機８０がこのような車両における車輪の駆動力源である場合を例として説明するが、回転電機８０の用途はこれに限定されるものではない。この回転電機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、図２を参照して後述する内燃機関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）。
【００１７】
図２の模式図に示すように、本実施形態の回転電機８０は、ハイブリッド自動車の駆動力源となる回転電機（ＭＧ：Motor/Generator）である。本実施形態では、いわゆるパラレル方式のハイブリッド駆動装置（車両用駆動装置）を備える車両を例示している。このハイブリッド駆動装置は、車両における車輪の駆動力源として内燃機関７０及び回転電機８０を備えている。内燃機関７０は、燃料の燃焼により駆動される熱機関である。例えば、内燃機関７０として、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種内燃機関を用いることができる。内燃機関７０と回転電機８０とは、内燃機関分離クラッチ７５を介して駆動連結されている。
【００１８】
また、ハイブリッド駆動装置は、変速装置９０を備えている。ここで、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。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。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。
【００１９】
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。従って、回転電機８０は、車輪Ｗに駆動連結されているということができる。
【００２０】
ところで、図２において、符号１７は回転電機８０の温度を検出する温度センサ、符号１８はインバータ１０の温度（スイッチング素子３の温度）を検出する温度センサを例示している。これらの温度センサは、回転電機８０及びインバータ１０において各１つに限定されるものではなく、複数箇所に設けられていてもよい。温度センサは、サーミスタ、熱電対、非接触温度センサ（放射温度計）など種々の原理によるセンサを適宜利用することができる。また、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）を検出する回転センサ、符号９３は変速装置９０の出力軸の回転を検出する回転センサである。回転センサは、レゾルバや、光学式エンコーダ、磁気式エンコーダを適宜利用することができる。尚、図２では、内燃機関７０を始動するためのスタータ装置や、各種オイルポンプ（電動式及び機械式）、変速装置９０の制御装置等は、省略している。
【００２１】
再び図１を参照し、回転電機駆動装置１のシステム構成について説明する。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。回転電機８０は、交流の回転電機であるから、高圧バッテリ１１と回転電機８０との間には、直流と交流（ここでは３相交流）との間で電力変換を行うインバータ１０が備えられている。インバータ１０の直流側の正極電源ラインＰと負極電源ラインＮとの間の電圧は、以下“直流リンク電圧Ｖｄｃ”と称する。高圧バッテリ１１は、インバータ１０を介して回転電機８０に電力を供給可能であると共に、回転電機８０が発電して得られた電力を蓄電可能である。
【００２２】
尚、図１に破線で示すように、高圧バッテリ１１とインバータ１０との間に、直流電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２が備えられていてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、車両のエアーコンディショナーなどの補機に電力を供給する。
【００２３】
インバータ１０の直流側には、直流リンク電圧Ｖｄｃを平滑化する平滑コンデンサ４（直流リンクコンデンサ）が備えられている。平滑コンデンサ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電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）を安定化させる。
【００２４】
高圧バッテリ１１のインバータ１０の側には、電源スイッチとしてのコンタクタ９が備えられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２が備えられていない場合には、コンタクタ９は、平滑コンデンサ４と高圧バッテリ１１との間に配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２が備えられている場合には、コンタクタ９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２と高圧バッテリ１１との間に配置されている。即ち、コンタクタ９は、回転電機駆動装置１の電気回路系統（ＤＣ／ＤＣコンバータ２、平滑コンデンサ４、インバータ１０）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。
【００２５】
本実施形態において、このコンタクタ９は、車両の最も上位の制御装置の１つである車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００からの指令に基づいて開閉（オンオフ）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）と称される。コンタクタ９は、車両のイグニッションキー（ＩＧキー）がオン状態（有効状態）の際にＳＭＲの接点が閉じて導通状態（接続状態）となり、ＩＧキーがオフ状態（非有効状態）の際にＳＭＲの接点が開いて非導通状態（開放状態）となる。インバータ１０は、回転電機８０に接続されていると共に、高圧バッテリ１１との間にコンタクタ９を介して接続されている。コンタクタ９が接続状態（オン状態）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（オフ状態）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。
【００２６】
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１に示すように、本実施形態では、スイッチング素子３としてＩＧＢＴが用いられる。
【００２７】
例えば直流と複数相の交流との間で電力変換するインバータ１０は、よく知られているように複数相のそれぞれに対応する数のアーム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（正極電源ラインＰ）と直流負極側（負極電源ラインＮ）との間に２つのスイッチング素子３が直列に接続されて１つのアームが構成される。３相交流の場合には、この直列回路（１つのアーム）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）が対応したブリッジ回路が構成される。
【００２８】
対となる各相のスイッチング素子３による直列回路（アーム）の中間点、つまり、正極電源ラインＰの側のスイッチング素子３（上段側スイッチング素子３１）と負極電源ラインＮ側のスイッチング素子３（下段側スイッチング素子３２）との接続点は、回転電機８０の３相のステータコイル８にそれぞれ接続される。尚、各スイッチング素子３には、負極“Ｎ”から正極“Ｐ”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、並列にダイオード５が備えられている。
【００２９】
図１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ＥＣＵ１００等の他の制御装置等からＣＡＮ（Controller Area Network）などを介して要求信号として提供される回転電機８０の目標トルクＴＭ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。回転電機８０の各相のステータコイル８を流れる実電流は電流センサ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、例えば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、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。電流フィードバック制御については、公知であるのでここでは詳細な説明は省略する。
【００３０】
ところで、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（例えばＩＧＢＴのゲート端子）は、ドライバ回路３０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。車両ＥＣＵ１００や、スイッチング制御信号を生成するインバータ制御装置２０は、マイクロコンピュータなどを中核として構成され、回転電機８０を駆動するための高圧系回路とは、動作電圧（回路の電源電圧）が大きく異なる。多くの場合、車両には、高圧バッテリ１１の他に、高圧バッテリ１１よりも低電圧（例えば１２〜２４［Ｖ］）の電源である低圧バッテリ（不図示）も搭載されている。車両ＥＣＵ１００やインバータ制御装置２０の動作電圧は、例えば５［Ｖ］や３．３［Ｖ］であり、低圧バッテリから電力を供給されて動作する。
【００３１】
低圧バッテリと高圧バッテリ１１とは、互いに絶縁されており、互いにフローティングの関係にある。このため、回転電機駆動装置１には、各スイッチング素子３に対するスイッチング制御信号（例えばゲート駆動信号）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バ回路３０（制御信号駆動回路）が備えられている。低圧系回路のインバータ制御装置２０により生成されたスイッチング制御信号は、ドライバ回路３０を介して高圧回路系のスイッチング制御信号としてインバータ１０に供給される。低圧系回路と高圧系回路とは互いに絶縁されているため、ドライバ回路３０は、例えばフォトカプラやトランスなどの絶縁素子やドライバＩＣを利用して構成される。
【００３２】
ところで、本実施形態に係るインバータ制御装置２０は、少なくともコンタクタ９がオフ状態とされた場合に、回転電機駆動装置１に故障が生じたものとして、回転電機８０の動作を制限すべく、フェールセーフ制御を実施する。また、車両、回転電機８０、変速装置９０、インバータ１０等に何らかの故障が生じた場合にも、回転電機駆動装置１に故障が生じたものとして、フェールセーフ制御が実施される。フェールセーフ制御は、インバータ制御装置２０を中核として実行される。インバータ制御装置２０は、インバータ制御装置２０が直接故障検出情報を取得した場合の他、車両ＥＣＵ１００など、他の制御装置からのフェールセーフ制御要求に応じてもフェールセーフ制御を実行する。ここで、回転電機駆動装置１の「故障」には、例えば、コンタクタ９がオフ状態とされたことによる過電圧の発生、インバータ１０内の電流センサの故障による検出電流値の異常、インバータ１０内の回路の断線による過電流の発生、インバータ制御装置２０やドライバ回路３０の故障、車両ＥＣＵ１００とインバータ制御装置２０との間の通信の遮断、例えば変速装置９０等のインバータ１０以外の車両のいずれかの部分の故障等、回転電機駆動装置１の動作に影響を及ぼす様々な故障が含まれる。
【００３３】
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（ＳＤ）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のロータは慣性によって回転を続けており、大きな逆起電力が生じる。ロータが高速回転している際には、モータ線間逆起電圧（Ｖｂｅｍｆ）が直流リンク電圧Ｖｄｃよりも非常に大きくなる。尚、ロータの回転によって生成された電力は、ダイオード５を介して整流され、オン状態のコンタクタ９を通って高圧バッテリ１１を充電する。図３の上段の波形図に示すように、例えば、時刻ｔｓｄにおいてシャットダウン制御が開始されると、高圧バッテリ１１を充電する電流であるバッテリ電流Ｉｂ（直流電源電流）の絶対値が大きく増加する。このバッテリ電流Ｉｂ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の消耗や破損の原因となる。大きなバッテリ電流Ｉｂ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。
【００３４】
コンタクタ９をオフ状態にすると、高圧バッテリ１１への電流の流入は遮断される。図３の上段の波形図に示すように、バッテリ電流Ｉｂはゼロとなる。高圧バッテリ１１への流入を遮断された電流は、平滑コンデンサ４を充電し、直流リンク電圧Ｖｄｃを上昇させる。図３の下段の波形図に示すように、例えば、時刻ｔｏｐｅｎにおいてコンタクタ９がオフ状態となると、直流リンク電圧Ｖｄｃは急上昇する。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、ＤＣ／ＤＣコンバータ２、平滑コンデンサ４の定格電圧（絶対最大定格）を超えると、これらを損傷させる可能性がある。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。
【００３５】
従って、インバータ１０を備えた回転電機駆動装置１に故障が生じた場合に、高圧バッテリ１１を充電する際のバッテリ電流Ｉｂや直流リンク電圧Ｖｄｃの過大な増加を抑制しつつ、フェールセーフ制御を実行することが望まれる。本実施形態では、このような背景に鑑みて、インバータ制御装置２０が、効果的なフェールセーフ制御を実行する。
【００３６】
上述したように、インバータ制御装置２０は、インバータ１０を備えた回転電機駆動装置１を制御対象として、インバータ１０を構成するスイッチング素子３をスイッチング制御すると共に、回転電機駆動装置１に故障が生じた場合にフェールセーフ制御を実行する。インバータ制御装置２０は、フェールセーフ制御として、シャットダウン制御（ＳＤ）と、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）とを選択的に実行する。ここで、シャットダウン制御とは、インバータ１０の全てのスイッチング素子３をオフ状態とする制御である。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する制御である。つまり、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と称する。また、複数相全てのアーム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と称する。
【００３７】
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（ＡＳＣ）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（ＳＤ）を実行する。図４は、回転電機の回転速度とトルクとの関係を示すトルクマップを例示している。図中の符号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（ＳＤ最大回転速度）を示している。回転速度がこのＳＤ最大回転速度よりも高い領域（或いはＳＤ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ＳＤ最大回転速度より低い領域（或いはＳＤ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。以下の説明において他の境界を示す場合も同様である。
【００３８】
インバータ制御装置２０は、シャットダウン制御の実行中に、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遷移させる。具体的には、インバータ制御装置２０は、シャットダウン制御の実行中に、回転電機８０の回転速度が高回転速度領域まで上昇した場合には、制御方式をアクティブショートサーキット制御に遷移させる。一方、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の実行中に、回転電機８０の回転速度が低回転速度領域まで低下した場合には、制御方式をシャットダウン制御に遷移させる。尚、この遷移に際しては、低回転速度領域と高回転速度領域との間に、図４に示すようなヒステリシス区間（遷移区間Ｔｓｗ）が設けられている。アクティブショートサーキット制御の実行中に、制御方式をシャットダウン制御に遷移させる際には、図４中の符号ωａｓｃよりも低回転速度側が低回転速度領域に対応する。符号ωａｓｃは、アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度（ＡＳＣ最小回転速度）を示している。
【００３９】
ここで、図５の状態遷移図も参照して、フェールセーフ制御における状態遷移について説明する。図中の通常制御は、コンタクタ９がオフ状態とされておらず、また、車両、回転電機８０、変速装置９０、インバータ１０等にも故障が生じておらず、通常の制御が実行されている状態を示している。この通常制御中に、回転電機駆動装置１に何らかの故障が生じた場合、故障が発生したという情報“ｆａｉｌ”がインバータ制御装置２０に伝達される（＃１）。インバータ制御装置２０は、この情報“ｆａｉｌ”に応答して、回転電機８０の回転速度に基づき、フェールセーフ制御の制御方式を判定する。回転速度ωが、ＳＤ最大回転速度ωｓｄよりも高い場合には、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が選択される（＃２ａ）。一方、回転速度ωが、ＳＤ最大回転速度ωｓｄよりも低い場合には、シャットダウン制御（ＳＤ）が選択される（＃２ｓ）。つまり、フェールセーフ制御の開始に際しては、ＳＤ最大回転速度ωｓｄを基準として、高回転速度側が高回転速度領域、低回転速度側が低回転速度領域である。回転速度ωが遷移区間Ｔｓｗに含まれる場合には、本実施形態ではシャットダウン制御（ＳＤ）が選択される。
【００４０】
アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に、回転速度ωがＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃを下回ると、制御方式がシャットダウン制御（ＳＤ）に遷移される（＃３）。つまり、一旦、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行されると、ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃを基準として、高回転速度側が高回転速度領域、低回転速度側が低回転速度領域となる。一方、シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に、回転速度ωがＳＤ最大回転速度ωｓｄよりも高くなると、制御方式がアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）に遷移される（＃４）。この場合には、ＳＤ最大回転速度ωｓｄを基準として、高回転速度側が高回転速度領域、低回転速度側が低回転速度領域である。尚、フェールセーフ制御を実行中に、回転速度ωが高くなるケースとしては、坂道や段差を下ることによって車輪Ｗの回転速度が上昇し、その回転速度の上昇が回転電機８０に伝達された場合などが想定される。
【００４１】
フェールセーフ制御の実行を続けていると、基本的には次第に回転電機８０の回転速度が低下してくる。従って、制御方式はシャットダウン制御（ＳＤ）に収束していく。シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に回転速度ωがゼロとなると、インバータ制御装置２０は、回転電機８０が安全に停止したことを上位の制御装置である車両ＥＣＵ１００に伝達する。車両ＥＣＵ１００は、車両のイグニッションキー（ＩＧキー）をオフ状態とする（＃５：ＩＧ−ＯＦＦ）。或いは、車両ＥＣＵ１００は、乗員に対してイグニッションキーの操作を促す報知を行い、乗員によってイグニッションキーがオフ状態に操作される。
【００４２】
以下、上述したＳＤ最大回転速度ωｓｄ、ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃの設定について説明する。図３を参照して上述したように、シャットダウン制御においては、以下の２つの点に留意する必要がある。１点目は、コンタクタ９がオン状態におけるバッテリ電流Ｉｂの大きさであり、２点目は、コンタクタ９がオフ状態における直流リンク電圧Ｖｄｃの上昇である。従って、ＳＤ最大回転速度ωｓｄは、これら２点を考慮して設定されると好適である。例えば、それぞれの点を考慮して設定された値の内、何れか低い方の回転速度がＳＤ最大回転速度ωｓｄとして設定されると好適である。
【００４３】
１点目に鑑みると、ＳＤ最大回転速度ωｓｄは、コンタクタ９がオン状態の場合に、バッテリ電圧（直流電源電圧）に応じて（例えば、バッテリ電圧の定格範囲内の下限値において）、回転電機８０の回転速度に応じたバッテリ電流Ｉｂ及び回生電力が、許容される最大定格値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好ましい。図６は、回転速度とバッテリ電流Ｉｂ（Ｉ１，Ｉ２）との関係、及び回転速度と回生電力（Ｐ１，Ｐ２）との関係を示している。図中において実線Ｉ１，Ｉ２は、バッテリ電流Ｉｂを示しており、一点鎖線Ｐ１，Ｐ２は回生電力を示している。Ｉ２及びＰ２は、バッテリ電圧が、高圧バッテリ１１の定格範囲内の上限値である場合におけるバッテリ電流（Ｉ２）及び回生電力（Ｐ２）を示している。Ｉ１及びＰ１は、バッテリ電圧が、高圧バッテリ１１の定格範囲内の下限値である場合におけるバッテリ電流（Ｉ１）及び回生電力（Ｐ１）を示している。バッテリ電圧が低い方が、よりバッテリ電流Ｉｂが流入し易く、より低回転速度域において高いバッテリ電流Ｉｂが流れていることがわかる。よって、バッテリ電圧が、高圧バッテリ１１の定格範囲内の下限値である場合に、バッテリ電流Ｉｂが許容される最大定格値（Ｉｂｔｈ）よりも小さくなる回転速度（ωｓｄ１）に、ＳＤ最大回転速度ωｓｄが設定されると好適である。
【００４４】
尚、ここでは、バッテリ電流Ｉｂが許容される最大定格値（Ｉｂｔｈ）を基準として、ＳＤ最大回転速度ωｓｄ（ωｓｄ１）が設定される形態を例示したが、回生電力が許容される最大定格値（不図示）を基準として、ＳＤ最大回転速度ωｓｄが設定されてもよい。当然ながら、両基準に基づく回転速度の内、何れか低い方の回転速度がＳＤ最大回転速度ωｓｄとして設定されると好適である。
【００４５】
２点目に鑑みると、ＳＤ最大回転速度ωｓｄは、コンタクタ９がオフ状態の場合に、３相の線間における逆起電力のピーク値が、回転電機駆動装置１において許容される最大定格電圧よりも小さくなる回転速度に設定されていると好ましい。図７は、図４のトルクマップの部分拡大図において、回転速度とモータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆとの関係を示している。尚、図７は、単純に回転速度とモータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆとの関係を示しており、コンタクタ９のオンオフ状態は無関係である。また、コンタクタ９のオンオフ状態の判定は、例えば、車両ＥＣＵ１００からの通信に基づいて実施されても良いし、直流リンク電圧Ｖｄｃを検出する電圧センサ１４の検出結果に基づいて実施されても良い。また、コンタクタ９のオンオフ状態の判定は、バッテリ電流センサ１５により検出された高圧バッテリ１１の電流（バッテリ電流Ｉｂ）の急激な変化に基づいて判定されてもよい。
【００４６】
図中において電圧Ｖｍａｘは、回転電機駆動装置１において許容される最大定格電圧、つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２、平滑コンデンサ４、インバータ１０（スイッチング素子３）の最大定格電圧の内、最も小さい電圧の値を示している。コンタクタ９がオフ状態の場合には、モータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆがほぼそのままインバータ１０の直流側に印加されることになる。従って、コンタクタ９がオフ状態の場合には、回転速度に比例して上昇するモータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆが最大定格電圧Ｖｍａｘに達する回転速度（ωｓｄ２）よりも回転速度が高い領域（Ｔ３０）は、シャットダウン制御が禁止されると好適である。従って、コンタクタ９がオフ状態の場合には、モータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆが最大定格電圧Ｖｍａｘに達する回転速度（ωｓｄ２）をＳＤ最大回転速度ωｓｄとして設定することができる。
【００４７】
一方、コンタクタ９がオン状態の場合には、インバータ１０の直流側には高圧バッテリ１１（或いはＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力）の電圧が印加されており、これが直流リンク電圧Ｖｄｃとなっている。例えば、シャットダウン制御中に、モータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆが直流リンク電圧Ｖｄｃを超えると、スイッチング素子３に対して逆並列接続されたダイオード５が導通する。即ち、高圧バッテリ１１を充電する電流が供給される。このため、ＳＤ最大回転速度ωｓｄの設定には、１点目の考慮点として説明したように、バッテリ電流Ｉｂや回生電力、回生トルクなどを考慮する必要がある。従って、モータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆが直流リンク電圧Ｖｄｃに達する回転速度（ωｓｄ３）から、モータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆが最大定格電圧Ｖｍａｘに達する回転速度（ωｓｄ２）までの領域（Ｔ２０）は、条件付きでシャットダウン制御が可能な領域である。モータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆが直流リンク電圧Ｖｄｃに達する回転速度（ωｓｄ３）よりも低回転速度側の領域（Ｔ１０）は、特に条件を付けることなく、シャットダウン制御が可能な領域である。
【００４８】
ＳＤ最大回転速度ωｓｄは、モータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆが最大定格電圧Ｖｍａｘに達する回転速度（ωｓｄ２）、バッテリ電流Ｉｂの最大定格値（Ｉｂｔｈ）に基づくＳＤ最大回転速度ωｓｄ（ωｓｄ１）の何れか低い値に設定されてもよい。また、モータ線間逆起電圧Ｖｂｅｍｆが直流リンク電圧Ｖｄｃに達する回転速度（ωｓｄ３）も含めて、それらの内の最も低い値に設定されてもよい。
【００４９】
ところで、コンタクタ９がオフ状態の場合、高圧バッテリ１１へ流入することができなくなった電流は、上述したように平滑コンデンサ４を充電する。平滑コンデンサ４の容量が大きいほど、平滑コンデンサ４の端子間電圧の上昇速度は遅くなる。直流リンク電圧Ｖｄｃを平滑化する平滑コンデンサ４を小容量化すると、直流リンク電圧Ｖｄｃが上昇する速度は速くなる。スイッチング素子３の耐圧が高くなっても、平滑コンデンサ４の耐圧は従来と変わりがないので、回転電機駆動装置１において許容される最大定格電圧が、平滑コンデンサ４の最大定格電圧となる可能性が高くなる。従って、１つの態様として、コンタクタ９がオフ状態の場合には、平滑コンデンサ４の容量に応じて、シャットダウン制御の実行中に回転電機８０から供給される電荷により上昇する平滑コンデンサの電圧が、許容される最大値よりも小さくなるようにＳＤ最大回転速度ωｓｄが設定されていると好適である。この場合、図４に一点鎖線で示すように、ＳＤ最大回転速度ωｓｄ及びＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃは、より回転速度が低い側に設定される（ωｓｄ＿Ｃ２及びＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ＿Ｃ２）。図４に点線で示すＳＤ最大回転速度ωｓｄ及びＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃが、平滑コンデンサ４の容量が“Ｃ１”とした場合の値とすれば、ＳＤ最大回転速度ωｓｄ＿Ｃ２及びＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ＿Ｃ２は、平滑コンデンサ４の容量を“Ｃ２”とした場合の値である。ここで、“Ｃ１＞Ｃ２”である。
【００５０】
次に、ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃの設定について説明する。アクティブショートサーキット制御に際しては、以下の２つの点に留意する必要がある。１点目は、回転電機８０とインバータ１０との間で還流する電流によって発生する負トルクが車輪Ｗに伝達されることによって生じる減速度（乗員に伝わる車両挙動変化）である。２点目は、回転電機８０のステータコイル８を通って還流する電流によってステータが加熱され、ステータの温度が上昇して永久磁石を減磁させる可能性があることである。特に、アクティブショートサーキット制御が長時間継続された場合には、ステータの温度上昇が問題となる。即ち、これら２点を考慮して、ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃが設定されると好適である。特に、後述するように、負トルクは、低回転速度領域のある回転速度をピークとして、回転速度が低下するほど強くなる傾向がある。従って、負トルクを制限するために、アクティブショートサーキット制御の実行を制限する下限の回転速度（ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ）が設定されると好適である。尚、１点目及び２点目のそれぞれの点を考慮して設定された値の内、何れか高い方の回転速度がＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃとして設定されると好適である。
【００５１】
１点目に鑑みると、アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度（ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ）は、アクティブショートサーキット制御の実行中に車輪Ｗに伝達される負トルクの絶対値が、予め規定された最大許容負トルクの絶対値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。図８は、回転速度と負トルク、回転速度と負の加速度との関係を示したグラフである。図中の一点鎖線は負トルクＴＲＱを示し、実線は負の加速度Ｇを示している。負トルクＴＲＱ及び負の加速度Ｇは、車輪Ｗの径、変速装置９０の変速比、車両の重量、各回転速度における定常電流の値等に基づいて演算されている。
【００５２】
ここで、図中の符号Ｇｔｈは、負の加速度に換算した最大許容負トルク（負の最大許容加速度）である。発明者らの実験等によって、最大許容加速度Ｇｔｈが一定時間（実験や仕様によって規定される時間、例えばｔ秒）以上継続すると好ましくないことが判明している。この時間（ｔ秒）は、インバータ制御装置２０の応答時間を考慮して、制御方式を遷移させることが可能な時間であると好ましい。或いは、インバータ制御装置２０の応答時間を考慮して、制御方式を遷移させることが可能な時間継続しても許容可能な負の加速度を最大許容加速度Ｇｔｈとしてもよい。以上により、負の加速度Ｇが負の最大許容加速度に達する回転速度ωａｓｃ１をＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃとして設定すると好適である。
【００５３】
図８に示すように、負トルクＴＲＱ及び負の加速度Ｇの絶対値は、ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃよりも低い回転速度ω１０の時に最大となり、回転速度がゼロに向かうと急速に減少する。これは、還流する電流の成分、具体的にはベクトル制御におけるｄ軸成分とｑ軸成分とに起因する。よく知られているように、ｄ軸成分は界磁を形成するための電流成分であり、ｑ軸成分はトルクとなる電流成分である。図９は、アクティブショートサーキット制御の実行中における定常電流のｄｑ軸ベクトル座標系におけるベクトル軌跡のシミュレーション結果を示している。尚、図中のｄ軸電流及びｑ軸電流は、共に負の値である。図９に円弧状の矢印で示すように、回転速度ωがゼロから上昇するに従って、ｄ軸成分の絶対値及びｑ軸成分の絶対値が増加し、回転速度ω１０においてｑ軸成分の絶対値が最大となる。回転速度がω１０を超えて上昇すると、ｄ軸成分の絶対値は上昇を続けるが、ｑ軸成分は減少していく。このように、回転速度ω１０においてｑ軸成分が最大となるので、この回転速度ω１０において負トルク（及び負の加速度）が最大となる。
【００５４】
２点目に鑑みると、アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度（ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ）は、アクティブショートサーキット制御の実行中に流れる相電流が、回転電機８０の運転が可能な最大の温度において回転電機８０の永久磁石の磁力を保持可能な電流の範囲の最大値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。図１０は、アクティブショートサーキット制御の開始時刻（ｔａｓｃ）付近の回転電機８０の相電流のシミュレーション結果を示している。図１０では、簡略化のため、複数相の交流電流の内の１相分の相電流を例示している。図１０に示すように、時刻ｔａｓｃにおいてアクティブショートサーキット制御が開始されると、相電流には過渡電流が流れる。過渡電流は、過渡応答期間（Ｔｔｒ）の間継続する。過渡応答期間（Ｔｔｒ）が経過すると、定常期間（Ｔｓｔ）となり、相電流は安定して定常電流が流れるようになる。回転電機８０のステータコイルの温度は、過渡電流及び定常電流の双方に起因して上昇する。図１０の例において、最大電流（絶対値）は、過渡電流の“｜−Ｉｐｋ｜”である。上述したように、回転電機８０には温度センサを取り付けることができる。但し、温度センサによって直接永久磁石の温度が測定可能とは限らないので、例えば、ステータコイル８の温度を計測して永久磁石の温度に換算すると好適である。
【００５５】
ここで、例えば、永久磁石の磁力を保持可能な最大温度をＴｍｇ＿ｍａｘとする。発明者らによれば、実験的に求めた電流密度（実効値での電流密度［Ａｒｍｓ／ｍｍ２］）でステータコイル８に定常状態の電流が流れると、おおよそ１［℃／ｓｅｃ］の割合でステータコイル８の温度が上昇することが確かめられた。例えば、永久磁石の温度が、Ｔｍｇ＿ｍａｘよりも１０［℃］低い場合には、その電流密度で定常状態の電流が流れ続けたとしても、Ｔｍｇ＿ｍａｘに達するまでに約１０秒を要し、その間にフェールセーフ制御の制御方式を遷移させることができる。
【００５６】
図１１の実線は、磁石の温度がＴｍｇ＿ｍａｘよりも１０［℃］低い条件で、回転速度と最大ピーク電流の絶対値との関係を近似したものである。ここで、最大ピーク電流とは、定常電流だけではなく過渡電流も含めた場合の最大値をいう。図１１に示す最大電流の近似曲線は、磁石の温度がＴｍｇ＿ｍａｘよりも１０［℃］低く、回転電機８０の回転速度が“ωａｓｃ２”の時に最大値Ｉｐｋとなる。最大値Ｉｐｋと、減磁を生じさせる電流値Ｉｍｇ＿ｍａｘとの間には、充分なマージンＩｍｇｎが確保されていることが確かめられた。この場合には、回転電機８０の定格範囲内の全てにおいて、回転電機８０の永久磁石の磁力を保持可能である。尚、このマージンＩｍｇｎは、磁石の温度が高くなると小さくなる。
【００５７】
２．第二の実施形態
次に、インバータ制御装置の第二の実施形態について説明する。本実施形態では、インバータ制御装置２０は、回転電機駆動装置に故障が生じた場合におけるインバータ１０の変調制御方式に応じて、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）とシャットダウン制御（ＳＤ）とを選択的に実行する点で、回転電機８０の回転速度に応じてこれらを選択的に実行する上記第一の実施形態とは異なる。以下では、本実施形態に係るインバータ制御装置２０について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とすることができる。
【００５８】
本実施形態でも、インバータ制御装置２０は、例えば、車両ＥＣＵ１００等の他の制御装置等からＣＡＮ（Controller Area Network）などを介して要求信号として提供される回転電機８０の目標トルクＴＭに基づいて、後述する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。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。
【００５９】
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、少なくともパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御と矩形波制御（１パルス制御（１Ｐ））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、回転電機８０のステータの界磁制御の形態として、ステータコイル８を流れる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、界磁電流（弱め界磁電流）を流して界磁磁束を弱める弱め界磁制御（自動界磁調整制御（ＡＦＲ：Automatic Field Regulate））を有している。
【００６０】
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軸と、このｄ軸に対して電気的にπ／２進んだｑ軸との２軸の直交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ＴＭ（トルク指令）に基づいて、ｄ軸及びｑ軸の電流指令を決定する。回転電機８０の各相のステータコイル８を流れる実電流は電流センサ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、例えば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。複数相（例えば３相）の実電流は、磁極位置に基づいてｄｑ軸直交ベクトル座標系に座標変換される。
【００６１】
インバータ制御装置２０は、ｄｑ軸直交ベクトル座標系に座標変換された実電流と、ｄｑ軸直交ベクトル座標系で設定された電流指令との偏差を求めて比例積分制御（ＰＩ制御）や比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）を実行して、ｄｑ軸直交ベクトル座標系における電圧指令を導出する。ｄｑ軸直交ベクトル座標系の電圧指令は、磁極位置に基づいて、複数相（例えば３相）の交流に対応した電圧指令に座標変換される。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。
【００６２】
上述したように、本実施形態では、インバータ１０をスイッチングする制御形態には、パルス幅変調制御と矩形波制御とがある。パルス幅変調制御は、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のインバータ１０の出力電圧波形であるパルス幅変調波形が、上アーム素子がオン状態となるハイレベル期間と、下アーム素子がオン状態となるローレベル期間とにより構成されるパルスの集合で構成されると共に、その基本波成分が一定期間で正弦波状となるように、各パルスのデューティーが設定される制御である。換言すれば、パルス幅変調制御は、電気角の一周期においてデューティーの異なる複数のパルスが出力される制御方式である。パルス幅変調制御には、公知の正弦波パルス幅変調（SPWM : Sinusoidal PWM）制御や、空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM : Space vector PWM）制御、不連続パルス幅変調（DPWM：Discontinuous PWM）制御などが含まれる。
【００６３】
ところで、直流電圧から交流電圧への変換率を示す指標として、直流電圧に対する複数相の交流電圧の線間電圧の実効値の割合を示す変調率がある。一般的に、正弦波パルス幅変調（SPWM）制御の最大変調率は約０．６１、空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）制御の最大変調率は約０．７１である。正弦波パルス幅変調制御における電圧指令はほぼ正弦波状である。空間ベクトルパルス幅変調制御の電圧指令は、部分的に電圧指令を上下にシフトさせて３相電圧の相間電圧を有効に利用できるようにしたことでやや歪みを有しているが、ほぼ正弦波状である。従って、一般的に、最大変調率が約０．７１までの空間ベクトルパルス幅変調制御による変調は、“通常パルス幅変調”として扱われる。一方、空間ベクトルパルス幅変調制御の最大変調率である約０．７１を越える変調率を有する変調方式は、通常よりも変調率を高くした変調方式として、“過変調パルス幅変調”と称される。不連続パルス幅変調（DPWM）制御は、この過変調パルス幅変調が可能であり、最大変調率は約０．７８である。この変調率０．７８は、物理的な限界値である。不連続パルス幅変調制御において変調率が０．７８に達すると、電気角の１周期において１つのパルスが出力される矩形波制御（１パルス制御）となる。矩形波制御では、変調率は物理的な限界値である約０．７８に固定される。
【００６４】
本実施形態においては、パルス幅変調制御では、ｄｑ軸直交ベクトル座標系の各軸に沿った界磁電流（ｄ軸電流）と駆動電流（ｑ軸電流）との合成ベクトルである電機子電流を制御してインバータ１０を駆動制御する。つまり、インバータ制御装置２０は、ｄｑ軸直交ベクトル座標系における電機子電流の電流位相角（ｑ軸電流ベクトルと電機子電流ベクトルとの為す角）を制御してインバータ１０を駆動制御する。従って、パルス幅変調制御は、電流位相制御とも称される。
【００６５】
これに対して、矩形波制御は、複数相の交流電圧の電圧位相を制御してインバータ１０を制御する方式である。交流電圧の電圧位相とは、複数相の電圧指令の位相に相当する。本実施形態では、矩形波制御は、インバータ１０の各スイッチング素子３のオン及びオフが回転電機８０の電気角１周期に付き１回ずつ行われ、各相について電気角１周期に付き１つのパルスが出力される回転同期制御である。本実施形態においては、矩形波制御は、複数相の交流電圧の電圧位相を制御することによってインバータ１０を駆動するので、電圧位相制御とも称される。
【００６６】
このように、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、少なくともパルス幅変調制御と矩形波制御との２つの制御形態（制御方式）を有している。また、インバータ制御装置２０は、回転電機８０のステータの界磁制御の形態として、少なくとも通常界磁制御と弱め界磁制御との２つの制御形態（制御方式）を有している。界磁制御の形態については、後述するが、本実施形態では、スイッチングパターンと界磁制御の形態とを組み合わせて制御方式が切り替えられる。例えば、通常界磁制御と共にパルス幅変調制御が行われる第１制御方式（以下適宜「パルス幅変調制御（ＰＷＭ）」と表記する場合がある）と、弱め界磁制御と共に矩形波制御が行われる第２制御方式（以下適宜「矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）」と表記する場合がある）とである。
【００６７】
以下、界磁制御の１つの形態である弱め界磁制御について説明する。回転電機８０は、回転速度が高くなるに従って誘起電圧（逆起電圧）が高くなり、回転電機８０を駆動するために必要となる交流電圧（必要電圧）も高くなる。この必要電圧が、そのときの直流リンク電圧Ｖｄｃを変換してインバータ１０から出力し得る最大の交流電圧（最大出力電圧）を超えると、ステータコイル８に必要な電流を流すことができなくなり、回転電機８０を適切に制御することができなくなる。そのため、インバータ制御装置２０は、回転電機８０の界磁磁束を弱める方向の磁束がステータコイルから発生するように電流位相を調節する界磁調整制御（この場合は、電流位相を最大トルク制御よりも進める弱め界磁制御）を行なう自動界磁調整制御器（Automatic Field Regulator）を有している。上述したように、ｄｑ軸直交ベクトル座標系におけるｄ軸電流は、界磁の生成に寄与する界磁電流である。例えば、実際の変調率に基づいて、ｄ軸電流調整指令（弱め界磁電流指令）が導出され、このｄ軸電流調整指令に基づいてｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令が調整される。
【００６８】
ところで、インバータ１０の各アームの上段側スイッチング素子３１と下段側スイッチング素子３２とを相補的にオン／オフさせる場合、各アームの正負両極間が短絡することを防止するために、両素子を同時にオフ状態とするデッドタイムが設けられる。当然ながら、このデッドタイムには相電流が流れないから、変調率は理論上の値よりも低下する。特にパルス幅変調のように、電気角の１周期内において多くのパルスが用いられる場合には、電気角の１周期内におけるスイッチング回数が矩形波制御よりも多くなり、デッドタイムの影響が大きくなる。このため、例えば過変調パルス幅変調など、理論的には限りなく変調率を０．７８まで近づけることができる変調方式であっても、実際にはそれよりも低い変調率までしか実現することができない。その結果、制御方式がパルス幅変調制御から矩形波制御に切り替わった際に、大きく変調率が上昇し、出力されるトルクが急激に変化するトルク段差が生じる場合がある。
【００６９】
このトルク段差は、相対的に高回転・低トルク領域では小さくなり、低回転・高トルク領域では大きくなる。即ち、回転速度が大きい方がトルク段差は小さくなるから、パルス幅変調制御から矩形波制御に移行する際のトルク段差を抑制する１つの方法として、制御方式を切り替える回転速度をより高くすることが考えられる。当然ながら逆起電力も大きくなるから、この場合には、弱め界磁制御をより早く開始する必要がある。例えば、実変調率が０．７８に達するよりも前から弱め界磁制御を行えばよい。矩形波制御に遷移する前の過変調制御領域では、例えば不連続パルス幅変調が実行される。過変調制御領域においても弱め界磁制御が実行されることによって、トルク段差を抑制することができる。
【００７０】
このように、インバータ制御装置２０は、通常界磁制御と共にパルス幅変調制御を行う制御方式、弱め界磁制御と共に過変調パルス幅変調制御（不連続パルス幅変調制御）を行う制御方式、弱め界磁制御と共に矩形波制御を行う制御方式など、３つ以上の制御方式を選択可能に構成されていてもよい。しかし、インバータ制御装置２０は、少なくとも、通常界磁制御と共にパルス幅変調制御を行う制御方式（パルス幅変調制御（ＰＷＭ））と、弱め界磁制御と共に矩形波制御を行う制御方式（矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ））との２つの制御方式を選択的に実行可能であればよい。
【００７１】
本実施形態でも、インバータ制御装置２０は、回転電機駆動装置１に故障が生じた場合に、回転電機８０の動作を制限すべく、フェールセーフ制御を実施する。そして、本実施形態では、インバータ制御装置２０は、回転電機駆動装置１に故障が生じた際に実行中の変調制御方式に応じて、フェールセーフ制御の制御方式を決定する。上述したように、インバータ制御装置２０は、電気角の一周期においてデューティーの異なる複数のパルスが出力される制御方式であるパルス幅変調制御（ＰＷＭ）と、回転電機８０の界磁を弱める方向に調整する弱め界磁制御と共に実施され、電気角の一周期において１つのパルスが出力される制御方式である矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）との少なくとも２つの変調制御方式を選択的に実行する。インバータ制御装置２０は、矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）の実行中に回転電機駆動装置１に故障が生じた場合にはアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を実行し、パルス幅変調制御（ＰＷＭ）の実行中に回転電機駆動装置１に故障が生じた場合にはシャットダウン制御（ＳＤ）を実行する。
【００７２】
図１２は、本実施形態における回転電機の回転速度とトルクとの関係を示すトルクマップを例示している。トルクマップにおける符号Ｂは、変調制御方式の境界を示している。境界としてＢ１及びＢ２が例示されているが、これは直流リンク電圧Ｖｄｃの違いによるものである。相対的に、境界Ｂ１は、境界Ｂ２に対して、直流リンク電圧Ｖｄｃが高い場合の境界を示している。本実施形態において、境界Ｂ１は、直流リンク電圧Ｖｄｃが定格範囲内の最大値ＶＨの場合を例示しており、境界Ｂ２は、直流リンク電圧Ｖｄｃが定格範囲内の最小値ＶＬの場合を例示している。直流リンク電圧Ｖｄｃが高い場合には、より高い逆起電圧に対して耐性を有しているため、より高い回転速度領域まで、パルス幅変調制御（ＰＷＭ）を実行することができる。
【００７３】
ところで、インバータ制御装置２０は、変調制御方式に応じて選択されたアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）及びシャットダウン制御（ＳＤ）のいずれか一方のフェールセーフ制御の実行中に、回転電機８０の回転速度に基づいて、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）及びシャットダウン制御（ＳＤ）のいずれか他方へフェールセーフ制御の制御方式を遷移させる。フェールセーフ制御の実行中にも回転電機８０の回転速度は変化する。回転速度に応じて、逆起電力の大きさも異なるから、一度選択した制御方式でフェールセーフ制御が実行されていても、回転電機８０の回転状態に応じてフェールセーフ制御の制御方式を遷移させることが好適である。但し、フェールセーフ制御が開始された後は、通常の変調制御は実行されていない。従って、変調制御方式に基づいてフェールセーフ制御の制御方式を再選択することはできない。一方、回転電機８０の逆起電力は、回転電機８０の回転速度に依存する。従って、フェールセーフ制御が開始された後は、回転電機８０の回転速度に基づいて、フェールセーフ制御の制御方式が選択されると好適である。
【００７４】
図１２において、符号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（ＳＤ最大回転速度）を示している。ここで、回転速度がこのＳＤ最大回転速度ωｓｄよりも高い領域（或いはＳＤ最大回転速度ωｓｄ以上の領域）を高回転速度領域と称する。これに対応し、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ＳＤ最大回転速度ωｓｄより低い領域（或いはＳＤ最大回転速度ωｓｄ以下の領域）を低回転速度領域と称する。尚、フェールセーフ制御の実行中に、実行中の制御方式から他の制御方式へフェールセーフ制御の制御方式を遷移させる際には、ヒステリシス区間（遷移区間Ｔｓｗ）が設けられている。例えば、シャットダウン制御（ＳＤ）からアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）に移行する際には、高回転速度領域と低回転速度領域との境界は、ＳＤ最大回転速度ωｓｄに設定される。一方、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）からシャットダウン制御（ＳＤ）に移行する際には、当該境界はより低回転速度側のＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃに設定される。ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃは、回転電機８０の回転速度がアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行を許容する最小回転速度である。この場合、回転速度がこのＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃよりも高い領域（或いはＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ以上の領域）が高回転速度領域である。また、この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ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃより低い領域（或いはＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ以下の領域）が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。以下の説明において他の境界を示す場合も同様である。
【００７５】
上述したように、インバータ制御装置２０は、シャットダウン制御の実行中に、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遷移させる。具体的には、インバータ制御装置２０は、シャットダウン制御の実行中に、回転電機８０の回転速度がＳＤ最大回転速度ωｓｄ以上に上昇した場合（高回転速度領域まで上昇した場合）には、制御方式をアクティブショートサーキット制御に遷移させる。一方、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の実行中に、回転電機８０の回転速度がＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ以下まで低下した場合（低回転速度領域まで低下した場合）には、制御方式をシャットダウン制御に遷移させる。
【００７６】
ここで、図１３の状態遷移図も参照して、本実施形態におけるフェールセーフ制御の状態遷移について説明する。図中の通常制御は、コンタクタ９がオフ状態とされておらず、また、車両、回転電機８０、変速装置９０、インバータ１０等にも故障が生じておらず、通常の制御が実行されている状態を示している。この通常制御中に、回転電機駆動装置１に何らかの故障が生じた場合、故障が発生したという情報“ｆａｉｌ”がインバータ制御装置２０に伝達される（＃１）。インバータ制御装置２０は、この情報“ｆａｉｌ”に応答して、インバータ１０の変調制御方式に基づき、フェールセーフ制御の制御方式を判定する。インバータ１０の変調制御方式が矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）であった場合には、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が選択される（＃２ａ）。一方、変調制御方式がパルス幅変調制御（ＰＷＭ）であった場合には、シャットダウン制御（ＳＤ）が選択される（＃２ｓ）。
【００７７】
フェールセーフ制御の実行が開始された後は、回転速度ωに応じてフェールセーフ制御の制御方式が遷移される。アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に、回転速度ωがＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃを下回ると（回転速度ωが低回転速度領域まで低下すると）、制御方式がシャットダウン制御（ＳＤ）に遷移される（＃３）。一方、シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に、回転速度ωがＳＤ最大回転速度ωｓｄよりも高くなると（回転速度ωが高回転速度領域まで上昇すると）、制御方式がアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）に遷移される（＃４）。尚、フェールセーフ制御を実行中に、回転速度ωが高くなるケースとしては、坂道や段差を下ることによって車輪Ｗの回転速度が上昇し、その回転速度の上昇が回転電機８０に伝達された場合などが想定される。
【００７８】
フェールセーフ制御の実行を続けていると、基本的には次第に回転電機８０の回転速度が低下してくる。従って、制御方式はシャットダウン制御（ＳＤ）に収束していく。シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に回転速度ωがゼロとなると、インバータ制御装置２０は、回転電機８０が安全に停止したことを上位の制御装置である車両ＥＣＵ１００に伝達する。車両ＥＣＵ１００は、車両のイグニッションキー（ＩＧキー）をオフ状態とする（＃５：ＩＧ−ＯＦＦ）。或いは、車両ＥＣＵ１００は、乗員に対してイグニッションキーの操作を促す報知を行い、乗員によってイグニッションキーがオフ状態に操作される。
【００７９】
ところで、インバータ制御装置２０は、変調制御方式に応じて選択されたフェールセーフ制御の実行中に、回転電機８０の回転速度だけではなく、直流リンク電圧Ｖｄｃにも基づいて、実行中の制御方式から他の制御方式へフェールセーフ制御の制御方式を遷移させてもよい。図１２に示すように、直流リンク電圧Ｖｄｃの値が異なると、変調制御方式を変更する境界Ｂも異なる。図１２に示すように、ＳＤ最大回転速度ωｓｄ及びＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃは、この境界Ｂに連動して設定されている。従って、図１３に示した状態遷移図における判定基準（ＳＤ最大回転速度ωｓｄ及びＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ）は、直流リンク電圧Ｖｄｃに対応した値が用いられているといえる。つまり、ＳＤ最大回転速度ωｓｄ及びＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃは、直流リンク電圧Ｖｄｃに応じて設定されるものであり、ＳＤ最大回転速度ωｓｄ及びＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃは、直流リンク電圧Ｖｄｃが小さいほど小さい値に設定される。尚、ＳＤ最大回転速度ωｓｄ、及び、ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃの設定のための考え方については、上記第一の実施形態において説明したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
【００８０】
３．第三の実施形態
次に、第三の実施形態として、上述した第一の実施形態又は第二の実施形態に係るインバータ制御装置を備えた車両用制御装置の実施形態について説明する。図１４に示すように、この車両用制御装置５０は、少なくとも回転電機（ＭＧ：Motor/Generator）８０と変速装置９０とを備えた車両用駆動装置６０と、上述したインバータ１０を備えた回転電機駆動装置１（ＩＮＶ）とを制御対象とする。このため、回転電機駆動装置１を制御するための上記インバータ制御装置２０を含んで構成されている。本実施形態では、車両用駆動装置６０は、いわゆるパラレル方式のハイブリッド駆動装置であり、車輪Ｗの駆動力源として内燃機関７０及び回転電機８０を備えている。即ち、本実施形態では、車両用駆動装置６０は、内燃機関７０と回転電機８０と変速装置９０とを備えている。そして、内燃機関７０と回転電機８０とは、内燃機関分離クラッチ７５を介して駆動連結されている。図１４に示すように、車両用駆動装置６０には、内燃機関７０と車輪Ｗとを結ぶ動力伝達経路に、内燃機関７０の側から順に、内燃機関分離クラッチ７５、回転電機８０、変速装置９０が設けられている。そして、この車両用制御装置５０は、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（ＡＳＣ）が実行された場合に、変速比が小さくなる方向へ変速装置９０を制御するフェールセーフ変速制御を実行する。以下では、本実施形態に係る車両用制御装置５０について、上記第一の実施形態及び第二の実施形態において説明しなかった点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態又は第二の実施形態と同様とすることができる。
【００８１】
上記のとおり、本実施形態では、変速装置９０は、遊星歯車機構等の歯車機構及び複数の係合装置を備えた有段変速機構を有するものであるが、変速装置９０の構成はこれに限らない。つまり、変速装置９０は、複数の摩擦係合要素の係合状態（係合又は解放）に応じて複数の変速段が形成され、入力軸の回転速度を各変速段の変速比で変速して出力軸に伝達する変速機構（有段変速機構）には限らない。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変速機構（無段変速機構（CVT：Continuously Variable Transmission））を有するものでもよい。即ち、変速装置９０は、入力軸の回転を変速して出力軸に伝達すると共にその変速比が変更可能に構成された変速機構を有していれば、その方式はどのようなものであってもよい。
【００８２】
図１４に示すように、車両用駆動装置６０は、車両の最も上位の制御装置の１つである車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００による統合制御（走行制御）により、内燃機関制御装置４０、インバータ制御装置２０、変速制御装置４１を介して制御される。内燃機関制御装置４０は、不図示の燃料供給装置、給気排気機構、点火装置などの制御を含めて、内燃機関７０を駆動制御する。回転電機８０は、直流電源（後述する高圧バッテリ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変換を行うインバータ１０を備えた回転電機駆動装置１を介して駆動される。インバータ制御装置２０は、この回転電機駆動装置１を制御する回転電機制御装置として機能する。具体的には、インバータ制御装置２０は、図１等を参照して既に説明したインバータ１０を構成するスイッチング素子３をスイッチング制御して、回転電機８０を駆動制御する。変速制御装置４１は、例えば油圧制御装置８５を介して変速装置９０の有する不図示の変速機構を制御する。尚、本実施形態では、変速制御装置４１は、油圧制御装置８５を介して内燃機関分離クラッチ７５も制御する。
【００８３】
このように、車両用制御装置５０は、車両用駆動装置６０及び回転電機駆動装置１を制御対象とする制御装置である。本実施形態においては、少なくとも、インバータ制御装置２０及び変速制御装置４１により、車両用制御装置（車両用駆動装置の制御装置）５０が構成されている。当然ながら、車両用制御装置５０は、内燃機関制御装置４０、インバータ制御装置２０、及び変速制御装置４１により構成されていてもよい。
【００８４】
図１４においても、符号１７は回転電機８０の温度を検出する温度センサ、符号１８はインバータ１０の温度（スイッチング素子３の温度）を検出する温度センサを例示している。温度センサ１７、１８の検出結果は、車両用制御装置５０（インバータ制御装置２０や変速制御装置４１）に伝達される。また、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）を検出する回転センサ、符号９３は変速装置９０の出力軸の回転を検出する回転センサである。温度センサ１７、１８と同様に、回転センサ１３，９３の検出結果は、車両用制御装置５０（インバータ制御装置２０や変速制御装置４１）に伝達される。尚、図１４では、内燃機関７０を始動するためのスタータ装置や、各種オイルポンプ（電動式及び機械式）は、省略している。
【００８５】
インバータ制御装置２０は、図１に示すように、インバータ１０を備えた回転電機駆動装置１を制御対象とし、回転電機駆動装置１を介して回転電機８０を駆動制御する。そして、上記のとおり、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をスイッチング制御すると共に、回転電機駆動装置１に故障が生じた場合に後述するフェールセーフ制御を実行する。
【００８６】
上述したように、インバータ制御装置２０は、車両の車輪Ｗの駆動力源となる回転電機８０と車輪Ｗとを結ぶ動力伝達経路に変速装置９０を備えた車両用駆動装置６０と、高圧バッテリ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変換を行うインバータ１０を備えた回転電機駆動装置１と、を制御対象とする。そして、インバータ制御装置２０は、変速装置９０の出力軸の回転速度に対する変速装置９０の入力軸の回転速度の比である変速比を設定して変速装置９０を制御する変速制御、及び、インバータ１０を構成するスイッチング素子３をスイッチング制御するインバータ制御を実行すると共に、回転電機駆動装置１に故障が生じた場合に、上記のフェールセーフ制御を実行する。
【００８７】
車両用制御装置５０は、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た場合には、変速比が小さくなる方向へ変速装置９０を制御して、回転電機８０の回転速度を低回転速度領域まで低下させるフェールセーフ変速制御を実行する。図１５は、フェールセーフ制御とフェールセーフ変速制御との関係を示している。回転電機８０が回転速度“ωｆ”で回転する時刻ｔ１において回転電機駆動装置１に故障が生じた場合、車両用制御装置５０（インバータ制御装置２０）は、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を実行する。アクティブショートサーキット制御の開始に伴い、回転電機８０の回転速度は低下し始める。車両用制御装置５０（変速制御装置４１）は、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の実行が開始されたので、変速比が小さくなる方向へ変速装置９０を制御するフェールセーフ変速制御を実行する（時刻ｔ２）。ここでは、回転電機８０の回転速度を低回転速度領域まで低下させるために（回転電機８０の回転速度がＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ未満となるように）、変速比が設定され、当該変速比に対応する変速段が形成される。図１５では、第３速段（３ｒｄ）から第６速段（６ｔｈ）に変速段が変更される例を示している。時刻ｔ３において、回転電機８０の回転速度がＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ未満となると、フェールセーフ制御の制御方式がシャットダウン制御に遷移する。
【００８８】
上述したように、インバータ制御装置２０は、フェールセーフ制御の実行中（変速中）或いは実行後（変速後）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遷移させる。例えば、シャットダウン制御の実行中に、回転電機８０の回転速度が高回転速度領域まで上昇すると、制御方式はアクティブショートサーキット制御に遷移する。フェールセーフ制御を実行中に、回転電機８０の回転速度が高くなるケースとしては、坂道や段差を下ることによって車輪Ｗの回転速度が上昇し、その回転速度の上昇が回転電機８０に伝達された場合が想定される。また、内燃機関分離クラッチ７５が解放されていない場合には、内燃機関７０による駆動力の伝達によって、回転電機８０の回転速度が上昇することがある。つまり、乗員によってアクセルペダルが操作されたようなケースがこれに相当する。車両になんらかの故障が生じている場合には、そのことが乗員にも報知されている。しかし、例えば車両が高速道路を走行中であれば、乗員が、路肩ではなく、最寄りのサービスエリアで車両を停止させようとしてアクセルペダルを操作する可能性がある。
【００８９】
このように、回転電機８０の回転速度が上昇し、シャットダウン制御からアクティブショートサーキット制御に遷移した場合（或いは、遷移すると判定された場合）には、変速段が最高段に達していなければ、さらに変速比が小さくなる方向へ変速装置９０が制御されると好適である。図１６は、フェールセーフ変速制御の実行後に回転速度が上昇する場合の一例を示している。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの変化については、図１５を参照して上述した通りであるから説明を省略する。時刻ｔ３を過ぎた後、即ち、制御方式がシャットダウン制御に遷移した後、再び回転電機８０の回転速度が上昇に転じている。時刻ｔ５には、回転電機８０の回転速度は、制御方式がアクティブショートサーキット制御に遷移するＳＤ最大回転速度ωｓｄに達し、高回転速度領域まで上昇する。車両用制御装置５０は、回転電機８０の回転速度が高回転速度領域まで上昇すると判定した場合には、フェールセーフ変速制御を実行して、さらに変速比が小さくなる方向へ変速装置９０を制御する。図１６に示す例では、６速段（６ｔｈ）から７速段（７ｔｈ）へと変速段が変更されている。
【００９０】
変速段が６速段（６ｔｈ）から７速段（７ｔｈ）になると、再び回転電機８０の回転速度は低下する。従って、回転電機８０の回転速度は低回転速度領域に留まり、フェールセーフ制御の制御方式は、アクティブショートサーキット制御に遷移することなく、シャットダウン制御が維持される。その後、再び回転電機８０の回転速度が高回転速度領域まで上昇すると判定された場合には、再びフェールセーフ変速制御が実行され、さらに変速比が小さくなる方向へ変速装置９０が制御される（時刻ｔ７）。図１６に示す例では、７速段（７ｔｈ）から８速段（８ｔｈ）へと変速段が変更されている。図１６に示すように、変速段が７速段（７ｔｈ）から８速段（８ｔｈ）になると、再び回転電機８０の回転速度は低下して低回転速度領域に留まり、シャットダウン制御が維持される。
【００９１】
尚、図１６に示した例では、図４を参照して説明したように、低回転速度領域と高回転速度領域との間に設けられたヒステリシス区間（遷移区間Ｔｓｗ）を適用して、フェールセーフ変速制御が実行される形態を示した。しかし、フェールセーフ変速制御の実行に際しては、ヒステリシスを考慮せずに変速比を低下させてもよい。図１７は、そのようなヒステリシスを考慮しない形態を例示している。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの変化については、図１５及び図１６と同様である。そして、図１６と同様に、時刻ｔ３を過ぎた後、即ち、制御方式がシャットダウン制御に遷移した後、再び回転電機８０の回転速度が上昇に転じている。ヒステリシスを考慮する図１６の形態では、時刻ｔ５にて回転電機８０の回転速度がＳＤ最大回転速度ωｓｄに達して高回転速度領域まで上昇することを、フェールセーフ変速制御実行の判定基準としていた。しかし、ヒステリシスを考慮しない図１７の形態では、回転電機８０の回転速度がＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃまで上昇することを、フェールセーフ変速制御実行の判定基準としている。
【００９２】
同じ時刻から同じ上昇率で回転電機８０の回転速度が上昇を始めた場合、回転速度がＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃに達する時刻ｔ４は、回転速度がＳＤ最大回転速度ωｓｄに達する時刻ｔ５よりも早い。回転速度がＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃに達しても、高回転速度領域には達していないので、直ちに制御方式がアクティブショートサーキット制御に遷移することもない。従って、図１７の形態では、余裕を持ってフェールセーフ変速制御を実行して、変速比を低下させることができる。詳細な説明は省略するが、図１７の形態では、時刻ｔ４において変速段が６速段（６ｔｈ）から７速段（７ｔｈ）に変更され、時刻ｔ６において変速段が７速段（７ｔｈ）から８速段（８ｔｈ）に変更されている。
【００９３】
ここで、図１８の状態遷移図も参照して、本実施形態におけるフェールセーフ制御の状態遷移について説明する。図中の通常制御は、コンタクタ９がオフ状態とされておらず、また、車両、回転電機８０、変速装置９０、インバータ１０等にも故障が生じておらず、通常の制御が実行されている状態を示している。この通常制御中に、回転電機駆動装置１に何らかの故障が生じた場合、故障が発生したという情報“ｆａｉｌ”がインバータ制御装置２０に伝達される（＃１）。インバータ制御装置２０は、この情報“ｆａｉｌ”に応答して、回転電機８０の回転速度に基づき、フェールセーフ制御の制御方式を判定する。回転速度ωが、ＳＤ最大回転速度ωｓｄよりも高い場合には、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が選択される（＃２ａ）。一方、回転速度ωが、ＳＤ最大回転速度ωｓｄよりも低い場合には、シャットダウン制御（ＳＤ）が選択される（＃２ｓ）。つまり、フェールセーフ制御の開始に際しては、ＳＤ最大回転速度ωｓｄを基準として、高回転速度側が高回転速度領域、低回転速度側が低回転速度領域である。回転速度ωが遷移区間Ｔｓｗに含まれる場合には、本実施形態ではシャットダウン制御（ＳＤ）が選択される。
【００９４】
本実施形態では、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（ＡＳＣ）が実行された場合、変速比が小さくなる方向へ変速装置９０を制御して、回転電機８０の回転速度を低回転速度領域まで低下させるフェールセーフ変速制御（ｕｐｓｈｉｆｔ）が実行される。アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に、回転速度ωがＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃを下回ると、制御方式がシャットダウン制御（ＳＤ）に遷移される（＃３）。図４を参照して上述したように、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行されると、ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃを基準として、高回転速度側が高回転速度領域、低回転速度側が低回転速度領域となる。図１５〜図１７を参照して上述したように、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）と共にフェールセーフ変速制御（ｕｐｓｈｉｆｔ）が実行された場合には（ＡＳＣ＋ｕｐｓｈｉｆｔ）、回転電機８０の回転速度が低下し、制御方式がシャットダウン制御（ＳＤ）に遷移される。
【００９５】
一方、シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に、回転速度ωがＳＤ最大回転速度ωｓｄよりも高くなると、制御方式がアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）に遷移される（＃４）。この場合には、ＳＤ最大回転速度ωｓｄを基準として、高回転速度側が高回転速度領域、低回転速度側が低回転速度領域である。上述したように、フェールセーフ制御の実行中に、回転速度ωが高くなるケースとしては、坂道や段差を下ることによって車輪Ｗの回転速度が上昇し、その回転速度の上昇が回転電機８０に伝達された場合などが想定される。また、内燃機関分離クラッチ７５が解放されていない場合には、内燃機関７０による駆動力の伝達によって、回転電機８０の回転速度が上昇することがある。
【００９６】
フェールセーフ制御の実行を続けていると、基本的には次第に回転電機８０の回転速度が低下してくる。従って、制御方式はシャットダウン制御（ＳＤ）に収束していく。シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に回転速度ωがゼロとなると、インバータ制御装置２０は、回転電機８０が安全に停止したことを上位の制御装置である車両ＥＣＵ１００に伝達する。車両ＥＣＵ１００は、車両のイグニッションキー（ＩＧキー）をオフ状態とする（＃５：ＩＧ−ＯＦＦ）。或いは、車両ＥＣＵ１００は、乗員に対してイグニッションキーの操作を促す報知を行い、乗員によってイグニッションキーがオフ状態に操作される。
【００９７】
ところで、フェールセーフ制御が実行されるような場合、車両になんらかの故障が生じていることは、乗員にも報知されている。そして、フェールセーフ制御が実行されると、図１８を参照して上述したように、車両の速度は次第に低下していく。但し、乗員は、高速道路のサービスエリアなど、所望の場所まで車両を移動させた上で、車両を停車させて故障の確認をしたり、救援を待ったりしたい場合がある。その場合には、単純に車輪Ｗの回転速度が低下して車両が停止してしまうと好ましくはない。例えば、故障が生じていない内燃機関７０の駆動力を用いてある程度車両を進行させられることが望まれる。フェールセーフ変速制御が実行されることによって、回転電機８０の回転速度を低速に留めた状態で、車輪Ｗの回転速度をある程度高い値に保つことができる。その結果、乗員が、所望の場所まで車両を移動できる可能性が高くなる。尚、車両の停止は、制動装置を利用して行うことが可能である。
【００９８】
ところで、回転電機駆動装置１に故障が生じた場合に実行されるフェールセーフ制御の制御方式の決定は、回転電機８０の回転速度に基づく形態に限定されるものではない。例えば、インバータ１０の変調制御方式に応じてフェールセーフ制御の制御方式が決定されてもよい。例えば、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、少なくともパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御と矩形波制御（１パルス制御（１Ｐ））との２つの制御形態（変調方式）を有している。また、インバータ制御装置２０は、回転電機８０のステータの界磁制御の形態として、ステータコイル８を流れる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、界磁電流（弱め界磁電流）を流して界磁磁束を弱める弱め界磁制御（自動界磁調整制御（ＡＦＲ：Automatic Field Regulate））を有している。
【００９９】
本実施形態では、インバータ制御装置２０は、少なくとも、通常界磁制御と共に実行されるパルス幅変調制御と、弱め界磁制御と共に実行される矩形波制御（１パルス制御（１Ｐ））との２つの制御形態により、インバータ１０をスイッチング制御する。１つの態様として、インバータ制御装置２０は、回転電機駆動装置１に故障が生じた際に実行されているスイッチング制御の制御方式に応じて、フェールセーフ制御の制御方式を決定することができる。例えば、インバータ制御装置２０は、図１２に示すように、弱め界磁制御と共に矩形波制御の実行中に回転電機駆動装置１に故障が生じた場合にはアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を実行し、パルス幅変調制御の実行中に回転電機駆動装置１に故障が生じた場合にはシャットダウン制御（ＳＤ）を実行する。上記第二の実施形態において既に詳細な説明は行ったが、一般的には、通常界磁制御と共に実行されるパルス幅変調制御は回転電機８０の回転速度が相対的に低速の場合に適用され、弱め界磁制御と共に実行される矩形波制御は回転速度が相対的に高速の場合に適用される。従って、インバータ１０の変調制御方式に基づいてフェールセーフ制御の制御方式を決定する構成も、広義では、回転電機８０の回転速度に基づいてフェールセーフ制御の制御方式を決定するものであるということができる。尚、パルス幅変調制御及び矩形波制御については、上記第二の実施形態において既に説明したのでここでは説明を省略する。
【０１００】
図１２は、この場合における回転電機の回転速度とトルクとの関係を示すトルクマップを例示している。トルクマップにおける符号Ｂは、変調制御方式の境界を示している。境界としてＢ１及びＢ２が例示されているが、これは直流リンク電圧Ｖｄｃの違いによるものである。相対的に、境界Ｂ１は、境界Ｂ２に対して、直流リンク電圧Ｖｄｃが高い場合の境界を示している。本実施形態において、境界Ｂ１は、直流リンク電圧Ｖｄｃが定格範囲内の最大値ＶＨの場合を例示しており、境界Ｂ２は、直流リンク電圧Ｖｄｃが定格範囲内の最小値ＶＬの場合を例示している。直流リンク電圧Ｖｄｃが高い場合には、より高い逆起電圧に対して耐性を有しているため、より高い回転速度領域まで、パルス幅変調制御（ＰＷＭ）を実行することができる。尚、直流リンク電圧Ｖｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を有している場合には、昇圧後の直流電圧であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を有していない場合には、高圧バッテリ１１の電圧に相当する。
【０１０１】
インバータ制御装置２０は、インバータ１０の変調制御方式に応じてフェールセーフ制御の制御方式を選択した場合にも、そのフェールセーフ制御の実行中には、回転電機８０の回転速度に基づいて、実行中の制御方式から他の制御方式へフェールセーフ制御の制御方式を遷移させる。その遷移の形態については、図４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。即ち、インバータ制御装置２０は、シャットダウン制御の実行中に、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遷移させる。具体的には、インバータ制御装置２０は、シャットダウン制御の実行中に、回転電機８０の回転速度がＳＤ最大回転速度ωｓｄ以上に上昇した場合（高回転速度領域まで上昇した場合）には、制御方式をアクティブショートサーキット制御に遷移させる。一方、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の実行中に、回転電機８０の回転速度がＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ以下まで低下した場合（低回転速度領域まで低下した場合）には、制御方式をシャットダウン制御に遷移させる。
【０１０２】
尚、境界Ｂ１及び境界Ｂ２よりも高回転速度側を高回転速度領域、低回転速度側を低回転速度領域と称することもできる。即ち、回転電機駆動装置１に故障が生じた際には、境界Ｂ１及び境界Ｂ２に基づいて設定される高回転速度領域及び低回転速度領域に応じて、フェールセーフ制御の制御方式が決定されるということができる。そして、フェールセーフ制御の実行中には、ＳＤ最大回転速度ωｓｄ及びＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃに基づいて設定される高回転速度領域及び低回転速度領域に応じて、フェールセーフ制御の制御方式が遷移されるということができる。
【０１０３】
図１９は、変調制御に基づいてフェールセーフ制御の制御方式を決定する場合の状態遷移図を示している。ステップ＃１において、インバータ制御装置２０が、回転電機駆動装置１に何らかの故障が発生したという情報“ｆａｉｌ”を受け取ると、インバータ制御装置２０は、インバータ１０の変調制御方式に基づき、フェールセーフ制御の制御方式を判定する。変調制御方式が矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）であった場合には、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が選択される（＃２ａ）。一方、変調制御方式がパルス幅変調制御（ＰＷＭ）であった場合には、シャットダウン制御（ＳＤ）が選択される（＃２ｓ）。ステップ＃２ａ及びステップ＃２ｓにおいて、制御方式を決定する条件以外は、図１８を参照して上述した内容と重複するので、詳細な説明は省略する。また、ＳＤ最大回転速度ωｓｄ、及び、ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃの設定のための考え方については、上記第一の実施形態において説明したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
【０１０４】
上記のとおり、アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度（ＡＳＣ最小回転速度ωａｓｃ）は、アクティブショートサーキット制御の実行中に流れる相電流が、回転電機８０の運転が可能な最大の温度において回転電機８０の永久磁石の磁力を保持可能な電流の範囲の最大値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。この条件に鑑みれば、フェールセーフ変速制御の実行条件に、回転電機８０の温度条件を加えることができる。即ち、アクティブショートサーキット制御の実行による回転電機８０の温度上昇が許容可能であれば、アクティブショートサーキット制御を継続しても問題はない。従って、フェールセーフ制御の制御方式を急いでシャットダウン制御に遷移させる必要もなく、フェールセーフ変速制御を実行しなくてもよい。従って、フェールセーフ変速制御の実行条件を以下のようにすることも好適である。即ち、フェールセーフ変速制御は、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、且つ、回転電機８０の温度が予め規定された規制温度以上の場合に実行されるようにすることができる。尚、規制温度は、上述したように、実験やシミュレーションによって得られる各種の値、具体的には、永久磁石の磁力が劣化する温度に達するまでの時間、単位時間当たりの温度上昇率、温度センサの誤差範囲、電流値等に基づいて設定される。
【０１０５】
４．上記実施形態の概要
以下、上記において説明したインバータ制御装置（２０）及び車両用制御装置（５０）の概要について説明する。
【０１０６】
このインバータ制御装置（２０）は、インバータ（１０）を備えた回転電機駆動装置（１）を制御対象として、前記インバータ（１０）を構成するスイッチング素子（３）をスイッチング制御すると共に、前記回転電機駆動装置に故障が生じた場合にフェールセーフ制御を実行する装置であって、
前記インバータ（１０）は、直流電源（１１）に接続されると共に、車両の車輪（Ｗ）に駆動連結された交流の回転電機（８０）に接続されて直流と複数相交流との間で電力変換を行うものであって、上段側スイッチング素子（３１）と下段側スイッチング素子（３２）との直列回路により交流１相分のアームが構成されていると共に、下段側から上段側へ向かう方向を順方向として各スイッチング素子（３）に並列に接続されたフリーホイールダイオード（５）を備えるものであり、
前記フェールセーフ制御は、複数相全ての前記アームの前記上段側スイッチング素子（３１）をオン状態とする上段側アクティブショートサーキット制御、及び、複数相全ての前記アームの前記下段側スイッチング素子（３２）をオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御の何れかのアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）と、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（ＳＤ）と、を選択的に実行するものであり、
少なくとも前記回転電機（８０）の回転速度に応じて、高回転速度領域では前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を実行し、前記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前記シャットダウン制御（ＳＤ）を実行する点にある。
【０１０７】
回転電機（８０）の逆起電力は、回転電機（８０）の回転速度に応じて大きくなる。このため、シャットダウン制御（ＳＤ）が実行された場合には、回転速度に応じて、充電のために直流電源（１１）に流れる直流電源電流（Ｉｂ）や、インバータ（１０）の直流側の電圧である直流リンク電圧（Ｖｄｃ）が増加する傾向がある。一方、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）では、低い回転速度で実行した場合に回転電機（８０）が大きな負トルクを発生させることがある点や、長時間実行した場合に回転電機（８０）の発熱量が大きくなる点で制約がある。しかし、回転電機（８０）のステータコイル（８）が持つエネルギーが充電のための電流として直流電源（１１）に流れ込まずに、ステータコイル（８）とインバータ（１０）との間で還流する。このため、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）では、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）も上昇しない。
【０１０８】
本構成によれば、相対的に回転電機（８０）の回転速度が高い高回転速度領域では、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（ＡＳＣ）が選択される。従って、直流電源（１１）に流れる直流電源電流（Ｉｂ）の増加や、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の上昇が抑制される。一方、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行されると、回転電機（８０）に負トルクを生じさせるため、高回転速度領域で回転する回転電機（８０）を減速させることができる。また、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）による還流電流は、回転電機（８０）のステータコイルの温度を上昇させ、到達する温度によっては永久磁石を減磁させる可能性がある。発明者らの実験やシミュレーションによれば、相対的に回転速度が高い領域では、回転速度が低い領域に比べて、定常電流及び過渡電流の最大ピーク電流（絶対値）は小さい（例えば図１１参照）。従って、高回転速度領域においてアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行されると、還流電流による温度上昇が生じても、回転電機（８０）の永久磁石の磁力を保持することができる。一方、相対的に回転電機（８０）の回転速度が低い低回転速度領域では、フェールセーフ制御としてシャットダウン制御（ＳＤ）が選択される。従って、回転電機（８０）が大きな負トルクを発生させることを抑制できると共にアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を実行する期間も短縮できる。また、低回転速度領域では、シャットダウン制御（ＳＤ）による直流電源電流（Ｉｂ）や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の増分は、適切な範囲内に抑制される。このように、本構成によれば、インバータ（１０）を備えた回転電機駆動装置（１）に故障が生じた場合に、直流電源を充電する直流電源電流（Ｉｂ）や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の過大な増加を抑制しつつ、適切にフェールセーフ制御を実行することができる。
【０１０９】
ところで、フェールセーフ制御の実行中に回転電機（８０）の回転速度が変化する場合がある。例えば、車両が坂道を下っているような場合には車輪（Ｗ）に駆動連結された回転電機（８０）の回転速度が上昇する場合がある。直流電源（１１）を充電する直流電源電流（Ｉｂ）や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の増分が適切な範囲内に抑制されると判断して、シャットダウン制御（ＳＤ）を実行していた場合に、回転電機（８０）の回転速度が上昇すると、直流電源電流（Ｉｂ）や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）が適切な範囲内を超えて上昇する可能性がある。そこで、１つの態様として、インバータ制御装置（２０）は、前記シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に、前記回転電機（８０）の回転速度が前記高回転速度領域まで上昇した場合には、制御方式を前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）に遷移させると好適である。
【０１１０】
重力等の外力を含め、車輪（Ｗ）に対して新たな駆動力が提供されない場合、フェールセーフ制御の実行中に回転電機（８０）の回転速度は低下していく。アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）は、ステータコイル（８）とインバータ（２０）との間で電流を還流させるため、そのエネルギーの多くは、ステータコイル（８）及びインバータ（２０）において熱となって消費されることになる。この熱によって、ステータコイル（８）やスイッチング素子（３）が消耗する可能性がある。また、ステータコイル（８）が加熱され、ステータの温度が上昇して永久磁石を減磁させる可能性もある。また、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を低い回転速度で実行した場合には、回転電機（８０）が大きな負トルクを発生させることがある。そして、この負トルクは、減速度となって車両の乗員に挙動変化を感じさせる可能性がある。このため、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）による電流の還流は、適切な時期に終了されることが好ましい。そこで、１つの態様として、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に、前記回転電機（８０）の回転速度が前記低回転速度領域まで低下した場合には、制御方式を前記シャットダウン制御（ＳＤ）に遷移させると好適である。
【０１１１】
インバータ（８０）は、オフ状態で電力の供給を遮断する電源スイッチ（９）を介して直流電源（１１）に接続されている場合、回生電力は、電源スイッチ（９）がオン状態において直流電源（１１）を充電する。一方、電源スイッチ（９）がオフ状態においては、直流電源（１１）との接続が遮断されているため、回生電力は、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）を上昇させる。このため、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）及びシャットダウン制御（ＳＤ）のいずれかの制御方式を選択するための基準となる回転電機（８０）の回転速度は、電源スイッチ（９）のオンオフの状態に応じて設定されていると好適である。即ち、１つの態様として、前記インバータ（８０）は、オフ状態で電力の供給を遮断する電源スイッチ（９）を介して前記直流電源（１１）に接続され、前記シャットダウン制御（ＳＤ）の実行を許容する最大回転速度（ωｓｄ）は、前記電源スイッチ（９）がオン状態の場合には直流電源電圧に応じて、前記回転電機（８０）の回転速度に応じた直流電源電流（Ｉｂ）及び回生電力が、許容される最大定格値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。また、前記最大回転速度（ωｓｄ）は、前記電源スイッチ（９）がオフ状態の場合には、３相の線間における逆起電力のピーク値が、前記回転電機駆動装置（１）において許容される最大定格電圧よりも小さくなる回転速度に、最大回転速度（ωｓｄ）が設定されていると好適である。
【０１１２】
尚、直流電源（１１）の電圧である直流電源電圧が定格範囲内の下限値である場合には、回転電機（８０）によって発電される電圧との電位差が大きくなり、直流電源電流（Ｉｂ）及び回生電力も大きくなる傾向がある。従って、上述したように、電源スイッチ（９）がオン状態の場合には、直流電源電圧が定格範囲内の下限値である場合の、回転電機（８０）の回転速度に対する直流電源電流（Ｉｂ）及び回生電力の特性に基づいて、最大回転速度（ωｓｄ）が設定されると好適である。
【０１１３】
また、前記電源スイッチ（９）がオフ状態の場合には、さらに、前記最大回転速度（ωｓｄ）は、前記インバータ（１０）の直流側の電圧である直流リンク電圧（Ｖｄｃ）を平滑化する平滑コンデンサ（４）の容量に応じて、前記シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に前記回転電機（８０）から供給される電荷により上昇する前記平滑コンデンサ（４）の電圧が、許容される最大値よりも小さくなるように設定されていると好適である。一般的に、インバータ（１０）の直流側には、平滑コンデンサ（４）が備えられていることが多い。電源スイッチ（９）がオフ状態の場合には、直流電源（１１）を充電するための電流が遮断されるために、当該電流が平滑コンデンサ（４）を充電し、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）を上昇させる。回転電機駆動装置（１）を構成する電子部品の内、平滑コンデンサ（４）の耐圧は最も低いことが多い。また、回転電機駆動装置（１）の小型化等のために、平滑コンデンサ（４）の容量の低下を進めると、平滑コンデンサ（４）の端子間電圧（即ち、直流リンク電圧（Ｖｄｃ））の上昇速度も速くなる傾向がある。従って、上述したように平滑コンデンサ（４）の許容値に応じて最大回転速度（ωｓｄ）が設定されていると好適である。
【０１１４】
アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行された場合、回転電機（８０）には負トルクが発生し、回転電機（８０）に駆動連結された車輪（Ｗ）にも当該負トルクが伝達される。この負トルクは制動力として働き、車両の乗員に負の加速度を感じさせる。このような加速度は、乗員に不快感を生じさせない程度に抑制されることが好ましい。従って、１つの態様として、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行を許容する最小回転速度（ωａｓｃ）は、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に前記車輪（Ｗ）に伝達される負トルクの絶対値が、予め規定された最大許容負トルクの絶対値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。
【０１１５】
上述したように、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）では、ステータコイル（８）とインバータ（２０）との間で電流を還流させるため、そのエネルギーの多くは、ステータコイル（８）及びインバータ（２０）において熱となって消費されることになる。この熱によって回転電機（８０）の温度が上昇すると、回転電機（８０）に備えられた永久磁石を減磁させる可能性がある。このため、回転電機（８０）の温度は、永久磁石が磁力を保持可能な範囲内に抑制する必要がある。そして、この温度の上昇は還流する電流に起因するものであるから、その電流は適切な範囲内に抑制される必要がある。アクティブショートサーキットの際に流れる相電流には、定常電流と過渡電流とがあるが、抑制対象となる電流は定常電流と過渡電流とを含めた瞬時ピーク電流（絶対値）である。１つの態様として、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行を許容する最小回転速度（ωａｓｃ）は、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に流れる相電流が、前記回転電機（８０）の運転が可能な最大の温度において前記回転電機（８０）の永久磁石の磁力を保持可能な電流の範囲の最大値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。
【０１１６】
このインバータ制御装置（２０）は、インバータ（１０）を備えた回転電機駆動装置（１）を制御対象として、前記インバータ（１０）を構成するスイッチング素子（３）をスイッチング制御すると共に、前記回転電機駆動装置に故障が生じた場合にフェールセーフ制御を実行する装置であって、
前記インバータ（１０）は、直流電源（１１）に接続されると共に、車両の車輪（Ｗ）に駆動連結された交流の回転電機（８０）に接続されて直流と複数相交流との間で電力変換を行うものであって、上段側スイッチング素子（３１）と下段側スイッチング素子（３２）との直列回路により交流１相分のアームが構成されていると共に、下段側から上段側へ向かう方向を順方向として各スイッチング素子（３）に並列に接続されたフリーホイールダイオード（５）を備えるものであり、
電気角の一周期においてデューティーの異なる複数のパルスが出力される制御方式であるパルス幅変調制御（ＰＷＭ）と、前記回転電機（８０）の界磁を弱める方向に調整する弱め界磁制御と共に実施され、電気角の一周期において１つのパルスが出力される制御方式である矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）との少なくとも２つの変調制御方式を選択的に実行すると共に、
前記フェールセーフ制御は、複数相全ての前記アームの前記上段側スイッチング素子（３１）をオン状態とする上段側アクティブショートサーキット制御、及び、複数相全ての前記アームの前記下段側スイッチング素子（３２）をオン状態とする下段側アクティブショートサーキット制御の何れかのアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）と、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（ＳＤ）と、を選択的に実行するものであり、
前記矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）の実行中に前記回転電機駆動装置（１）に故障が生じた場合には前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を実行し、前記パルス幅変調制御（ＰＷＭ）の実行中に前記回転電機駆動装置（１）に故障が生じた場合には前記シャットダウン制御（ＳＤ）を実行する点にある。
【０１１７】
矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）は、相対的に回転電機（８０）の回転速度が高い領域において実行され、パルス幅変調制御（ＰＷＭ）は、矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）に比べて相対的に回転電機（８０）の回転速度が低い領域において実行される。本構成によれば、矩形波制御（ＡＦＲ＋１Ｐ）の実行中に前記回転電機駆動装置（１）に故障が生じた場合には、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（ＡＳＣ）が選択される。従って、直流電源（１１）に流れる直流電源電流（Ｉｂ）の増加や、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の上昇が抑制される。また、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行されると、回転電機（８０）に負トルクを生じさせるため、相対的に回転速度が高い領域で回転する回転電機（８０）を減速させることができる。一方、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）による還流電流は、回転電機（８０）のステータコイルの温度を上昇させ、到達する温度によっては永久磁石を減磁させる可能性がある。発明者らの実験やシミュレーションによれば、相対的に回転速度が高い領域では、回転速度が低い領域に比べて、定常電流及び過渡電流の最大ピーク電流（絶対値）は小さい（例えば図１１参照）。従って、相対的に回転速度が高い領域においてアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行されると、還流電流による温度上昇が生じても、回転電機（８０）の永久磁石の磁力を保持することができる。一方、直流電源電流（Ｉｂ）の増加や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の上昇が懸念されるシャットダウン制御（ＳＤ）は、パルス幅変調制御（ＰＷＭ）の実行中に前記回転電機駆動装置（１）に故障が生じた場合に選択される。従って、回転電機（８０）が大きな負トルクを発生させることを抑制できると共にアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を実行する期間も短縮できる。また、パルス幅変調制御（ＰＷＭ）の実行中は、相対的に回転電機（８０）の回転速度が低いため、シャットダウン制御（ＳＤ）による直流電源電流（Ｉｂ）や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の増分は、適切な範囲内に抑制される。このように、本構成によれば、インバータ（１０）を備えた回転電機駆動装置（１）に故障が生じた場合に、直流電源電流（Ｉｂ）や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の過大な増加を抑制しつつ、適切にフェールセーフ制御を実行することができる。
【０１１８】
ここで、インバータ制御装置（２０）は、前記変調制御方式に応じて選択された前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）及び前記シャットダウン制御（ＳＤ）のいずれか一方の実行中に、前記回転電機（８０）の回転速度に基づいて、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）及び前記シャットダウン制御（ＳＤ）のいずれか他方へ前記フェールセーフ制御の制御方式を遷移させると好適である。フェールセーフ制御の実行中にも回転電機（８０）の回転速度は変化する。回転速度に応じて、逆起電力の大きさも異なるから、一度選択した制御方式の制御が実行されていても、回転電機（８０）の回転状態に応じて適切な制御方式に遷移させることが好適である。但し、フェールセーフ制御が開始された後は、通常の変調制御は実行されていない。従って、変調制御方式に基づいてフェールセーフ制御の制御方式を再選択することはできない。一方、回転電機（８０）の逆起電力は、回転電機（８０）の回転速度に依存する。従って、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）及びシャットダウン制御（ＳＤ）のいずれか一方の制御が開始された後は、回転電機（８０）の回転速度に基づいて、フェールセーフ制御の制御方式が選択されると好適である。
【０１１９】
上述したように、フェールセーフ制御の実行中に回転電機（８０）の回転速度が変化する場合がある。例えば、車両が坂道を下っているような場合には車輪（Ｗ）に駆動連結された回転電機（８０）の回転速度が上昇する場合がある。直流電源電流（Ｉｂ）や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の増分が適切な範囲内に抑制されると判断して、シャットダウン制御（ＳＤ）を実行していた場合に、回転電機（８０）の回転速度が上昇すると、直流電源電流（Ｉｂ）や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）が適切な範囲内を超えて上昇する可能性がある。そこで、１つの態様として、前記インバータ（１０）は、オフ状態で電力の供給を遮断する電源スイッチ（９）を介して前記直流電源（１１）に接続され、インバータ制御装置（２０）は、前記シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に、前記回転電機（８０）の回転速度が、前記シャットダウン制御（ＳＤ）の実行を許容する最大回転速度（ωｓｄ）以上に上昇した場合には、制御方式を前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）に遷移させると好適である。そして、前記最大回転速度（ωｓｄ）は、前記電源スイッチ（９）がオン状態の場合には、直流電源電圧に応じて、前記回転電機（８０）の回転速度に応じた直流電源電流（Ｉｂ）及び回生電力が、許容される最大定格値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。また、前記最大回転速度（ωｓｄ）は、前記電源スイッチ（９）がオフ状態の場合には、３相の線間における逆起電力のピーク値が、前記回転電機駆動装置（１）において許容される最大定格電圧よりも小さくなる回転速度に、最大回転速度（ωｓｄ）が設定されていると好適である。
【０１２０】
インバータ（８０）は、電源スイッチ（９）を介して直流電源（１１）に接続されているため、回生電力は、電源スイッチ（９）がオン状態において直流電源（１１）を充電する。電源スイッチ（９）がオフ状態においては、直流電源（１１）との接続が遮断されているため、回生電力は、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）を上昇させる。このため、フェールセーフ制御の制御方式を選択するための基準となる回転電機（８０）の回転速度は、電源スイッチ（９）のオンオフの状態に応じて設定されていると好適である。尚、直流電源（１１）の電圧である直流電源電圧が定格範囲内の下限値である場合には、回転電機（８０）によって発電される電圧との電位差が大きくなり、直流電源電流（Ｉｂ）及び回生電力も大きくなる傾向がある。従って、上述したように、電源スイッチ（９）がオン状態の場合には、直流電源電圧が定格範囲内の下限値である場合の、回転電機（８０）の回転速度に対する直流電源電流（Ｉｂ）及び回生電力の特性に基づいて、最大回転速度（ωｓｄ）が設定されると好適である。
【０１２１】
また、前記電源スイッチ（９）がオフ状態の場合には、さらに、前記最大回転速度（ωｓｄ）は、前記インバータ（１０）の直流側の電圧である直流リンク電圧（Ｖｄｃ）を平滑化する平滑コンデンサ（４）の容量に応じて、前記シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に前記回転電機（８０）から供給される電荷により上昇する前記平滑コンデンサ（４）の電圧が、許容される最大値よりも小さくなるように設定されていると好適である。一般的に、インバータ（１０）の直流側には、平滑コンデンサ（４）が備えられていることが多い。電源スイッチ（９）がオフ状態の場合には、直流電源（１１）を充電するための電流が遮断されるために、当該電流が平滑コンデンサ（４）を充電し、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）を上昇させる。回転電機駆動装置（１）を構成する電子部品の内、平滑コンデンサ（４）の耐圧は最も低いことが多い。また、回転電機駆動装置（１）の小型化等のために、平滑コンデンサ（４）の容量の低下を進めると、平滑コンデンサ（４）の端子間電圧（即ち、直流リンク電圧（Ｖｄｃ））の上昇速度も速くなる傾向がある。従って、上述したように平滑コンデンサ（４）の許容値に応じて最大回転速度（ωｓｄ）が設定されていると好適である。
【０１２２】
重力等の外力を含め、車輪（Ｗ）に対して新たな駆動力が提供されない場合、フェールセーフ制御の実行中に回転電機（８０）の回転速度は低下していく。アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）は、ステータコイル（８）とインバータ（２０）との間で電流を還流させるため、そのエネルギーの多くは、ステータコイル（８）及びインバータ（２０）において熱となって消費されることになる。この熱によって、ステータコイル（８）やスイッチング素子（３）が消耗する可能性がある。また、ステータコイル（８）が加熱され、ステータの温度が上昇して永久磁石を減磁させる可能性もある。また、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を低い回転速度で実行した場合には、回転電機（８０）が大きな負トルクを発生させることがある。そして、この負トルクは、減速度となって車両の乗員に挙動変化を感じさせる可能性がある。このため、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）による電流の還流は、適切な時期に終了されることが好ましい。そこで、１つの態様として、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に、前記回転電機（８０）の回転速度が、前記アクティブショートサーキット制御の実行を許容する最小回転速度（ωａｓｃ）以下まで低下した場合には、制御方式を前記シャットダウン制御（ＳＤ）に遷移させると好適である。
【０１２３】
直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の値が異なると、変調制御方式を変更する境界（Ｂ）も異なることになる。そして、最大回転速度（ωｓｄ）及び最小回転速度（ωａｓｃ）は、この境界（Ｂ）に連動して設定される。従って、フェールセーフ制御が開始された後、フェールセーフ制御の制御方式を変更する際の判定基準（最大回転速度（ωｓｄ）及び最小回転速度（ωａｓｃ））も、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）に対応した値が用いられていると好適である。つまり、１つの態様として、前記シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に、前記回転電機（８０）の回転速度が、前記シャットダウン制御（ＳＤ）の実行を許容する最大回転速度（ωｓｄ）以上に上昇した場合には、制御方式を前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）に遷移させ、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に、前記回転電機（８０）の回転速度が、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行を許容する最小回転速度（ωａｓｃ）以下まで低下した場合には、制御方式を前記シャットダウン制御（ＳＤ）に遷移させるものであり、前記最大回転速度（ωｓｄ）及び前記最小回転速度（ωａｓｃ）は、前記インバータ（１０）の直流側の電圧である直流リンク電圧（Ｖｄｃ）に応じて設定され、前記直流リンク電圧（Ｖｄｃ）が小さいほど、小さい値に設定されると好適である。
【０１２４】
アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行された場合、回転電機（８０）には負トルクが発生し、回転電機（８０）に駆動連結された車輪（Ｗ）にも当該負トルクが伝達される。この負トルクは制動力として働き、車両の乗員に負の加速度を感じさせる。このような加速度は、乗員に不快感を生じさせない程度に抑制されることが好ましい。従って、１つの態様として、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行を許容する最小回転速度（ωａｓｃ）は、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に前記車輪（Ｗ）に伝達される負トルクの絶対値が、予め規定された最大許容負トルクの絶対値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。
【０１２５】
上述したように、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）では、ステータコイル（８）とインバータ（２０）との間で電流を還流させるため、そのエネルギーの多くは、ステータコイル（８）及びインバータ（２０）において熱となって消費されることになる。この熱によって回転電機（８０）の温度が上昇すると、回転電機（８０）に備えられた永久磁石を減磁させる可能性がある。このため、回転電機（８０）の温度は、永久磁石が磁力を保持可能な範囲内に抑制する必要がある。そして、この温度の上昇は還流する電流に起因するものであるから、その電流は適切な範囲内に抑制される必要がある。アクティブショートサーキットの際に流れる相電流には、定常電流と過渡電流とがあるが、抑制対象となる電流は定常電流と過渡電流とを含めた瞬時ピーク電流（絶対値）である。１つの態様として、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行を許容する最小回転速度（ωａｓｃ）は、前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行中に流れる相電流が、前記回転電機（８０）の運転が可能な最大の温度において前記回転電機（８０）の永久磁石の磁力を保持可能な電流の範囲の最大値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。
【０１２６】
以上で説明したインバータ制御装置（２０）は、車両用制御装置（５０）にも適用できる。この場合、車両用制御装置（５０）は、車両の車輪（Ｗ）の駆動力源となる回転電機（８０）と前記車輪（Ｗ）とを結ぶ動力伝達経路に変速装置（９０）を備えた車両用駆動装置（６０）と、前記インバータ（１０）を備えた回転電機駆動装置（１）と、を制御対象とし、上記インバータ制御装置（２０）を備えた装置であって、
前記変速装置（９０）の出力軸の回転速度に対する前記変速装置（９０）の入力軸の回転速度の比である変速比を設定して前記変速装置（９０）を制御する変速制御、及び、
前記インバータ（１０）を構成するスイッチング素子（３）をスイッチング制御するインバータ制御を実行すると共に、
前記フェールセーフ制御として前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行された場合に、前記変速比が小さくなる方向へ前記変速装置（９０）を制御するフェールセーフ変速制御（ｕｐｓｈｉｆｔ）を実行する点にある。
【０１２７】
この構成によれば、回転電機駆動装置（１）に故障が生じた場合に、相対的に回転電機（８０）の回転速度が高い高回転速度領域であった場合又は矩形波制御の実行中であった場合には、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（ＡＳＣ）が選択される。従って、直流電源（１１）に流れる直流電源電流（Ｉｂ）の増加や、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の上昇が抑制される。尚、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行されると、回転電機（８０）に負トルクを生じさせるため、高回転速度領域で回転する回転電機（８０）を減速させる。一方、回転電機駆動装置（１）に故障が生じた場合に、相対的に回転電機（８０）の回転速度が低い低回転速度領域であった場合又はパルス幅変調制御の実行中であった場合には、フェールセーフ制御としてシャットダウン制御（ＳＤ）が選択される。さらにアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行された場合には、フェールセーフ変速制御（ｕｐｓｈｉｆｔ）が実行される。これにより、回転電機（８０）の回転速度を低下させつつ、車輪（Ｗ）の速度低下を抑制することが可能となる。従って、回転電機（８０）を駆動源として利用できなくなった状況でも、乗員は例えばサービスエリアなど、所望の場所まで車両を進行させて停車させることができる可能性が高くなる。また、フェールセーフ変速制御（ｕｐｓｈｉｆｔ）を実行して変速比を低下させることにより、回転電機（８０）の回転速度を低下させるので、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）による環流電流の長時間の継続を抑制しつつ、回転電機（８０）に生じる逆起電力を適切に放電することができる。このように、本構成によれば、インバータ（１０）を備えた回転電機駆動装置（１）に故障が生じた場合に、直流電源（１１）に回生される直流電源電流（Ｉｂ）や直流リンク電圧（Ｖｄｃ）の過大な増加、並びに環流電流の長時間の継続を抑制しつつ、適切にフェールセーフ制御を実行することができる。
【０１２８】
ここで、車両用制御装置（５０）は、前記フェールセーフ変速制御（ｕｐｓｈｉｆｔ）により、前記変速比が小さくなる方向へ前記変速装置（９０）を制御して、前記回転電機（８０）の回転速度を前記低回転速度領域まで低下させると好適である。このような低回転速度領域までの回転速度の低下によって、フェールセーフ制御の制御方式をアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）からシャットダウン制御（ＳＤ）へ移行させることになる。従って、回転電機（８０）が大きな負トルクを発生させることを抑制できると共にアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を実行する期間も短縮できる。また、環流電流の長時間の継続による回転電機（８０）の加熱も抑制される。その結果、過熱によって回転電機（８０）の永久磁石が減磁する可能性も抑制される。
【０１２９】
シャットダウン制御（ＳＤ）の実行中に、例えば、車両が坂道や段差を下ることによって車輪（Ｗ）の回転速度が上昇し、その回転速度の上昇が回転電機（８０）に伝達されて、回転電機（８０）の回転速度が上昇する場合がある。回転速度が高回転速度領域まで上昇すると、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（ＡＳＣ）が実行される。ここで、フェールセーフ変速制御を実行すると、回転電機（８０）の回転速度を低下させることができ、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行を抑制することができる。１つの態様として、車両用制御装置（５０）は、前記フェールセーフ変速制御の実行中又は実行後に、前記回転電機（８０）の回転速度が前記高回転速度領域まで上昇すると判定した場合には、さらに前記変速比が小さくなる方向へ前記変速装置（９０）を制御すると好適である。
【０１３０】
尚、車両用駆動装置（６０）が駆動力源としてさらに内燃機関（７０）を備えており、内燃機関（７０）と車輪（Ｗ）との動力伝達が維持されている場合には、回転電機（８０）による駆動力が失われている状態でも、内燃機関（７０）の駆動力によって車輪（Ｗ）を回転させることが可能である。フェールセーフ制御が実行されるような場合には、車両或いは車両用駆動装置（６０）になんらかの故障が生じていることは、乗員にも報知されている。しかし、乗員は、例えばサービスエリアなど、所望の場所まで車両を進行させて停車させることを望む場合がある。このような場合に、内燃機関（７０）の駆動力を用いると、車輪（Ｗ）或いは内燃機関（７０）に駆動連結された回転電機（８０）の回転速度を上昇させる可能性がある。この際、上述したように、さらに変速比が小さくなる方向へ変速装置（９０）が制御されると、例えばシャットダウン制御（ＳＤ）を維持した状態で、車両を進行させることが可能となる。その結果、乗員が、所望の場所まで車両を移動できる可能性が高くなる。
【０１３１】
アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）では、ステータコイル（８）とインバータ（２０）との間で電流を還流させるため、そのエネルギーの多くは、ステータコイル（８）及びインバータ（２０）において熱となって消費されることになる。この熱によって回転電機（８０）が加熱されると、回転電機（８０）に備えられた永久磁石を過熱によって減磁させる可能性がある。このため、回転電機（８０）の温度は、永久磁石が磁力を保持可能な範囲内に抑制する必要がある。そして、この温度の上昇は還流する電流に起因するものであるから、その電流は適切な範囲内に抑制される必要がある。逆に、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）の実行による回転電機（８０）の温度上昇が許容可能であれば、アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）を継続しても問題はない。この点に鑑みれば、フェールセーフ変速制御の実行条件に、回転電機（８０）の温度条件を加えることができる。１つの態様として、前記フェールセーフ変速制御（ｕｐｓｈｉｆｔ）は、前記フェールセーフ制御として前記アクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ）が実行され、且つ、前記回転電機（８０）の温度が予め規定された規制温度以上の場合に実行されると好適である。尚、規制温度は、上述したように、実験やシミュレーションによって得られる各種の値、具体的には、永久磁石の磁力が劣化する温度に達するまでの時間、単位時間当たりの温度上昇率、温度センサの誤差範囲、電流値等に基づいて設定されると好適である。
【０１３２】
インバータ（８０）は、オフ状態で電力の供給を遮断する電源スイッチ（９）を介して直流電源（１１）に接続されている場合、回生電力は、電源スイッチ（９）がオン状態において直流電源（１１）を充電する。電源スイッチ（９）がオフ状態においては、直流電源（１１）との接続が遮断されているため、回生電力は、直流リンク電圧（Ｖｄｃ）を上昇させる。このため、フェールセーフ制御の制御方式を選択するための基準となる回転電機（８０）の回転速度は、電源スイッチ（９）のオンオフの状態に応じて設定されていると好適である。即ち、１つの態様として、前記インバータ（１０）は、オフ状態で電力の供給を遮断する電源スイッチ（９）を介して前記直流電源（１１）に接続され、前記シャットダウン制御（ＳＤ）の実行を許容する最大回転速度（ωｓｄ）は、前記電源スイッチ（９）がオン状態の場合には直流電源電圧に応じて、前記回転電機（８０）の回転速度に応じた直流電源電流（Ｉｂ）及び回生電力が、許容される最大定格値よりも小さくなる回転速度に設定されていると好適である。また、前記最大回転速度（ωｓｄ）は、前記電源スイッチ（９）がオフ状態の場合には、３相の線間における逆起電力のピーク値が、前記回転電機駆動装置（１）において許容される最大定格電圧よりも小さくなる回転速度に、最大回転速度（ωｓｄ）が設定されていると好適である。
【０１３３】
尚、直流電源（１１）の電圧である直流電源電圧が定格範囲内の下限値である場合には、回転電機（８０）によって発電される電圧との電位差が大きくなり、直流電源電流（Ｉｂ）及び回生電力も大きくなる傾向がある。従って、上述したように、電源スイッチ（９）がオン状態の場合には、直流電源電圧が定格範囲内の下限値である場合の、回転電機（８０）の回転速度に対する直流電源電流（Ｉｂ）及び回生電力の特性に基づいて、最大回転速度（ωｓｄ）が設定されると好適である。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本開示に係る技術は、インバータを備えた回転電機駆動装置を制御対象とするインバータ制御装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１        ：回転電機駆動装置
３        ：スイッチング素子
４        ：平滑コンデンサ
５        ：ダイオード（フリーホイールダイオード）
９        ：コンタクタ（電源スイッチ）
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
３１      ：上段側スイッチング素子
３２      ：下段側スイッチング素子
５０      ：車両用制御装置
６０      ：車両用駆動装置
８０      ：回転電機
９０      ：変速装置
１００    ：車両ＥＣＵ
Ｉｂ      ：バッテリ電流（直流電源電流）
ＴＲＱ    ：負トルク
Ｖｂｅｍｆ：モータ線間逆起電圧
Ｖｄｃ    ：直流リンク電圧
Ｖｍａｘ  ：最大定格電圧
Ｗ        ：車輪
ωａｓｃ  ：ＡＳＣ最小回転速度（最小回転速度）
ωｓｄ    ：ＳＤ最大回転速度（最大回転速度）
【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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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月7日(2017.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
前記インバータは、オフ状態で電力の供給を遮断する電源スイッチを介して前記直流電源に接続され、
前記シャットダウン制御の実行中に、前記回転電機の回転速度が、前記シャットダウン制御の実行を許容する最大回転速度以上に上昇した場合には、制御方式を前記アクティブショートサーキット制御に遷移させるものであり、
前記最大回転速度は、
前記電源スイッチがオン状態の場合には、直流電源電圧に応じて、前記回転電機の回転速度に応じた直流電源電流及び回生電力が、許容される最大定格値よりも小さくなる回転速度に設定され、
前記電源スイッチがオフ状態の場合には、３相の線間における逆起電力のピーク値が、前記回転電機駆動装置において許容される最大定格電圧よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項９に記載のインバータ制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
前記最小回転速度は、前記アクティブショートサーキット制御の実行中に前記車輪に伝達される負トルクの絶対値が、予め規定された最大許容負トルクの絶対値よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項１２又は１３に記載のインバータ制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
前記最小回転速度は、前記アクティブショートサーキット制御の実行中に流れる相電流が、前記回転電機の運転が可能な最大の温度において前記回転電機の永久磁石の磁力を保持可能な電流の範囲の最大値よりも小さくなる回転速度に設定されている請求項１２から１４の何れか一項に記載のインバータ制御装置。
【国際調査報告】
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2016076429.tif 000024
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