JP7090680B2 - 交流回転機の制御装置および車両の電動制動装置、交流回転機の制御方法 - Google Patents

Description

本願は、交流回転機の制御装置および車両の電動制動装置、交流回転機の制御方法に関するものである。

交流回転機の制御装置を車両の電動制動装置に用いる場合において、特定箇所に発生した異常を回避しながら継続して交流回転機の駆動を行うことを可能にすることにより、信頼性の向上を図ることが従来より提案されている。ここで「車両の電動制動装置」とは、車両の車輪に固定された回転部材に交流回転機を介して摩擦部材を押圧し、車輪に制動トルクを発生させる装置を指し、高い信頼性が求められるものである。特許文献１に記載の交流回転機の制御装置では、巻線および巻線に電圧を印加するインバータを複数系統備えて各系統を個別に駆動できる交流回転機において、インバータのスイッチング素子の短絡故障または開放故障などの異常を検出した場合に、異常が発生した系統のインバータについて各相の同電位側のスイッチング素子を故障と同じ状態に設定するとともに、異常が発生していない正常な系統のインバータについてはスイッチング素子のオンオフ制御を継続するように構成されている。特許文献１に記載の交流回転機の制御装置では、上記のように構成することにより、回転角度に関係なくブレーキトルクを一定としてトルク脈動を抑制するとされている。

国際公開第２０１３／１２５０５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の交流回転機の制御装置では、故障が発生していない正常な系統により交流回転機の駆動を継続しながら、異常が発生した系統のインバータについて各相の同電位側のスイッチング素子を故障と同じ状態に設定する構成であるため、交流回転機の巻線とインバータとの間に形成される電流経路を流れる還流電流についての対策がなされておらず、この還流電流により発生するモータブレーキトルクが正常な系統による制御を妨害する虞がある。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、複数系統の交流回転機を制御する交流回転機の制御装置において、ある系統に生じた異常により正常な系統による制御が妨げられることを防ぐことができる交流回転機の制御装置および車両の電動制動装置、交流回転機の制御方法を得ることを目的とする。

本願に開示される交流回転機の制御装置は、複数系統の巻線を備えた交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、各系統の巻線に印加する電圧をそれぞれ制御する複数のインバータと、各系統において、巻線とインバータとの間の回路の接続と遮断を切り替える複数の切替手段と、複数のインバータおよび複数の切替手段を制御する制御手段と、各系統における異常を検出し、結果を制御手段に出力する異常検出手段と、切替手段による巻線とインバータとの間の回路の遮断が可能か否かを判定し、結果を制御手段に出力する判定手段とを備え、異常検出手段は、各系統のインバータの、いずれかのスイッチング素子に異常が生じているかを検出することにより各系統における異常を検出する異常検出手段であって、制御手段は、異常検出手段が各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常を検出し、かつ、異常が検出された系統において、切替手段による巻線とインバータとの間の回路の遮断は可能と判定された場合に、異常が検出された系統において、切替手段に対して巻線とインバータとの間の回路を遮断させるとともに、異常が検出された系統以外の系統においては通常の制御を継続させ、異常検出手段が各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常を検出し、かつ、異常が検出された系統において、切替手段による巻線とインバータとの間の回路の遮断は不可と判定された場合に、異常が検出された系統における巻線とインバータとの間の回路を接続させたまま、異常が検出された系統のインバータの、正極側の全てのスイッチング素子をオンとして負極側の全てのスイッチング素子をオフとするか、正極側の全てのスイッチング素子をオフとして負極側の全てのスイッチング素子をオンとするものである。

また、本願に開示される交流回転機の制御方法は、複数系統の巻線を備えた交流回転機の制御方法であって、各系統における異常を検出するステップと、巻線と、巻線に印加する電圧を制御するインバータとの間の回路の遮断が可能か否かを判定するステップと、各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常が検出され、かつ、異常が検出された系統において、巻線とインバータとの間の回路の遮断は可能と判定された場合に、異常が検出された系統において、巻線と、巻線に印加する電圧を制御するインバータとの間の回路を遮断させるとともに、異常が検出された系統以外の系統においては通常の制御を継続させ、
各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常が検出され、かつ、異常が検出された系統において、巻線とインバータとの間の回路の遮断は不可と判定された場合に、異常が検出された系統における巻線とインバータとの間の回路を接続させたまま、異常が検出された系統のインバータの、正極側の全てのスイッチング素子をオンとして負極側の全てのスイッチング素子をオフとするか、正極側の全てのスイッチング素子をオフとして負極側の全てのスイッチング素子をオンとするステップとを備えたものである。

本願に開示される交流回転機の制御装置および車両の電動制動装置、交流回転機の制御方法によれば、複数系統の交流回転機を制御する交流回転機の制御装置において、ある系統に生じた異常により正常な系統による制御が妨げられることを防ぐことができる。

実施の形態１における交流回転機の制御装置を示す概略構成図である。 実施の形態１に係るスイッチング制御手段および異常検出手段のハードウェア構成の例を示す図である。 実施の形態１における交流回転機の制御装置の動作を示すフロー図である。 実施の形態２における交流回転機の制御装置を示す概略構成図である。 実施の形態２における交流回転機の制御装置の動作を示すフロー図である。 実施の形態３における交流回転機の制御装置を示す概略構成図である。 実施の形態３における交流回転機の制御装置の動作を示すフロー図である。 実施の形態４における車両の電動制動装置を示す概略構成図である。

以下、本願に開示される交流回転機の制御装置および車両の電動制動装置、および交流回転機の制御方法を図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
実施の形態１を図１から図３に基づいて説明する。図１は、実施の形態１における交流回転機の制御装置を示す概略構成図である。交流回転機の制御装置１０は、電源１０１と直流母線４ａ、４ｂにより接続され、駆動電力および回生電力を電源１０１と授受する。また、交流回転機の制御装置１０は、交流母線５ａ、５ｂにより交流回転機９５と接続され、駆動電力および回生電力を交流回転機９５と授受する。交流回転機９５は、図１に示すように、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１相の３相からなる第１巻線系統１４ａと、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２相の３相からなる第２巻線系統１４ｂを備えており、各巻線はそれぞれスター結線で相を結合している。図１中、各相の電流が流れる配線を配線Ｕ１、配線Ｖ１、・・・・配線Ｗ２としている。これら複数の巻線系統により図示しないステータが構成され、交流回転機９５は、このステータと、図示しないロータと、ロータに固定された回転軸により構成されている。なお、実施の形態１では、各巻線系統が３相で、ロータに永久磁石を配置した永久磁石型同期交流回転機に適用した場合を例に説明するが、３相以上の多相交流により回転駆動する交流回転機に対して使用することができるものであり、誘導機または界磁巻線型同期機に適用してもよい。なお、本例では巻線をスター結線としたが、デルタ結線にして構成しても同様の効果が得られる。また交流回転機９５は、交流回転機９５の回転角を検出する回転角度センサ９９を備えている。

また、交流回転機の制御装置１０は、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂと、第１巻線系統１４ａと第１系統のインバータ１３ａとの間に接続されたモータリレー１５ａおよび、第２巻線系統１４ｂと第２系統のインバータ１３ｂとの間に接続されたモータリレー１５ｂと、交流母線５ａ、５ｂに流れる交流回転機９５の電流値を検出するモータ電流検出手段１６ａ、１６ｂと、インバータ１３ａ、１３ｂのスイッチング素子への駆動指令を生成するスイッチング制御手段１１と、交流回転機の制御装置１０および交流回転機９５の異常を検出する異常検出手段１２と、を備えている。モータリレー１５ａ、１５ｂは、サーマル形、トランジスタ形のいずれでもよい。

回転角度センサ９９は、レゾルバまたはエンコーダなどにより交流回転機９５のロータ回転角を検出するものである。検出されたロータ回転角は、回転角度情報としてスイッチング制御手段１１に出力される。

第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂは、一般的によく知られている６つのスイッチング素子をフルブリッジ接続したインバータである。すなわち、図１に示すように、Ｕ相用のスイッチング素子、Ｖ相用のスイッチング素子、およびＷ相用のスイッチング素子は、それぞれ互いに直列に接続され、電源１０１に並列に接続されている。また、各相用のスイッチング素子の中点は、交流回転機９５の対応する各相と接続されている。

ここで、電源１０１の正極側（直流母線４ａ）に接続されるスイッチング素子を上段側スイッチング素子と称し、電源１０１の負極側（直流母線４ｂ）に接続されるスイッチング素子を下段側スイッチング素子と称す。

なお、各スイッチング素子には、直流電源の負極側から正極側へ向かう方向（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（ＦＷＤ）が備えられている。

また、各スイッチング素子は、例えば、図１に示すようなＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、あるいは、ＭＯＳＦＥＴ以外にも、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などが用いられる。

モータ電流検出手段１６ａ、１６ｂは、交流母線５ａ、５ｂを流れる交流回転機９５の電流値を検出すると、検出した電流値を電圧に変換し、相電流情報としてスイッチング制御手段１１および異常検出手段１２に出力する。実施の形態１では、シャント抵抗を各相の配線に接続することでモータ電流検出手段１６ａ、１６ｂを構成し、各相の配線を流れる電流の電流値を検出する例を示しているが、上記のシャント抵抗の代わりに、ホール素子などを用いた電流センサを用いてもよい。また、実施の形態１で全ての相の配線についてシャント抵抗を接続し、各相の電流値を検出する構成としているが、巻線の各系統毎に２つの相電流が分かれば残りの相電流は求めることができるため、Ｕ１相（Ｕ２相）、Ｖ１相（Ｖ２相）、Ｗ１相（Ｗ２相）のうちいずれか２つの相にシャント抵抗を設けてモータ電流検出手段１６ａ、（１６ｂ）構成としてもよい。全ての相にシャント抵抗を設ける場合は合計６個のシャント抵抗が必要だが、各系統いずれか２つの相のみにシャント抵抗を設ける構成とすれば、必要なシャント抵抗は合計４個で済む。また、実施の形態１では、交流母線５ａ、５ｂ上にモータ電流検出手段１６ａ、１６ｂを設ける構成としたが、各相の相電流を検出できる場所であればこの限りではなく、例えば、下段側スイッチング素子と電源１０１の負極側（直流母線４ｂ）との間に設ける構成としても良い。

スイッチング制御手段１１は、交流回転機の制御装置１０の全体の制御を司るものであり、図示しないマイクロコントローラ、およびインバータ１３ａ、１３ｂの各スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路を備える。一般的に、交流回転機の制御装置１０におけるスイッチング制御手段１１は、モータ電流検出手段１６ａ、１６ｂにより入力される相電流情報と、回転角度センサ９９により入力される回転角度情報に基づき、交流回転機９５の回転速度あるいは出力トルクが所望の値となる相電流を目標値とし、交流回転機９５の巻線の電流を制御する。スイッチング制御手段１１は、インバータ１３ａ、１３ｂの各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ駆動指令を演算し、ゲート駆動回路を通して各スイッチング素子に駆動指令信号を出力する。また、スイッチング制御手段１１は、モータリレー１５ａ、１５ｂのＯＮ／ＯＦＦ駆動指令信号も出力する。正常時の交流回転機９５の制御方法に関しては、一般的な公知の技術であり、詳細な記述は省略する。

異常検出手段１２は、各系統それぞれの異常を検出する。異常検出手段１２は、例えば、第１系統のインバータ１３ａ、第２系統のインバータ１３ｂのそれぞれについての、スイッチング素子をＯＮにする所定の組み合わせを示すテストパターンが予めメモリ（図１では省略）に記憶されている。異常検出手段１２は、上記テストパターンの応答としてモータ電流検出手段１６ａ、１６ｂで検出される各相の電流値と上記テストパターンとの比較に基づき、スイッチング素子の短絡故障および開放故障を検出する。異常検出手段１２は、異常の有無を示す情報をスイッチング制御手段１１に出力する。
なお、実施の形態１では、上述したように巻線を流れる電流値により異常を検出しているが、各系統の異常検出の方法は上記に限られるものではない。例えば、モータ電流検出手段である電流センサ自体の異常の検出する方法（電流センサの出力電圧の仕様の範囲からの逸脱などを検出）、ゲート駆動回路に搭載されているＩＣにより異常を検出する方法、インバータへの入力電圧の過電圧または低電圧等により異常を検出する方法も考えられる。

実施の形態１に係る交流回転機の制御装置１０の技術的特徴は、複数系統の巻線に対応する複数系統のインバータと、インバータと交流回転機との間に接続されたモータリレーを有し、異常検出手段により少なくとも１つの系統の異常が検出された場合に、異常が検出された系統のインバータにおいてモータリレーをＯＦＦするとともに、異常が検出された系統以外の正常な系統のインバータにおいては通常の制御を継続する点にある。

なお、スイッチング制御手段１１および異常検出手段１２は、例えば図２に示すハードウェア構成により実現される。スイッチング制御手段１１および異常検出手段１２には、それぞれ、主にプロセッサ８１と、主記憶装置としてのメモリ８２および補助記憶装置８３から構成される。プロセッサ８１は、例えばＣＰＵ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などで構成される。メモリ８２はランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置で構成され、補助記憶装置８３はフラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置またはハードディスクなどで構成される。補助記憶装置８３には、プロセッサ８１が実行する所定のプログラムが記憶されており、プロセッサ８１は、このプログラムを適宜読み出して実行し、各種演算処理を行う。この際、上記所定のプログラムが一時的に補助記憶装置８３からメモリ８２に保存され、プロセッサ８１はメモリ８２からプログラムを読み出す。スイッチング制御手段１１および異常検出手段１２による処理は、上記のようにプロセッサ８１が所定のプログラムを実行することで実現される。

次に、動作について説明する。図３は、実施の形態１における交流回転機の制御装置の動作を示すフロー図である。なお、図３のフロー図で示す処理は、ソフトウェアで実行されるところの１シーケンスの処理を記載したものである。実際には、ソフトウェアの演算周期に応じて、図３に示す処理が周期的に繰り返し実行される。

まず、第１系統が異常無しか否か、すなわち、例えば第１系統のインバータ１３ａに異常が無いか否かを異常検出手段１２の検出結果に基づいて判断する（ステップＳＴ１０１）。第１系統が異常無しである場合（ステップＳＴ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０２の処理に移行し、第２系統が異常無しか否か、すなわち、例えば第２系統のインバータ１３ｂに異常が無いか否かを異常検出手段１２の検出結果に基づいて判断する（ステップＳＴ１０２）。第２系統に異常が無い場合（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０３の処理に移行し、第２系統に異常がある場合（ステップＳＴ１０２：ＮＯ）、ステップＳＴ１０４の処理に移行する。

ステップＳＴ１０３に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂのいずれにも異常が無い状態であり、第１系統にも第２系統にも異常は無いので、第１系統および第２系統は通常制御を継続する。スイッチング制御手段１１は、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子および第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。

ステップＳＴ１０４に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａは異常が無い状態であり、第１系統には異常が無い。一方、第２系統のインバータ１３ｂは異常がある状態であり、第２系統には異常がある。このような場合、第１系統は通常の制御を継続する一方、第２系統はブレーキトルクが発生しないように停止させる。スイッチング制御手段１１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段１１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＦＦ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようにスイッチング駆動指令を出力する。ステップＳＴ１０４の処理により、異常が検出された第２系統のモータリレー１５ｂがＯＦＦになるので、第２系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。このため、第１系統により制御が継続され交流回転機９５が回転している場合においても、回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機９５の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるブレーキトルクの発生とが、第２系統において防止でき、第１系統による交流回転機９５の駆動を安定して継続することができる。

ステップＳＴ１０１において、第１系統に異常がある場合（ステップＳＴ１０１：ＮＯ）、ステップＳＴ１０５の処理に移行し、第２系統が異常無しか否か、すなわち、例えば第２系統のインバータ１３ｂに異常が無いか否かを異常検出手段１２の検出結果に基づいて判断する（ステップＳＴ１０５）。第２系統に異常が無い場合（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０６の処理に移行し、第２系統に異常がある場合（ステップＳＴ１０５：ＮＯ）、ステップＳＴ１０７の処理に移行する。

ステップＳＴ１０６に進んだ場合、第２系統のインバータ１３ｂは異常が無い状態であり、第２系統には異常は無い。一方、第１系統のインバータ１３ａは異常がある状態であり、第１系統には異常がある。このような場合、第２系統は通常の制御を継続する一方、第１系統はブレーキトルクが発生しないように停止させる。スイッチング制御手段１１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段１１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＦＦ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようにスイッチング駆動指令を出力する。ステップＳＴ１０６の処理により、異常が検出された第１系統のモータリレー１５ａがＯＦＦになるので、第１系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。このため、第２系統により制御が継続され交流回転機９５が回転している場合においても、回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるブレーキトルクの発生とが、第１系統において防止でき、第２系統による交流回転機の駆動を安定して継続することができる。

ステップＳＴ１０７に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂのいずれにも異常がある状態であり、第１系統にも第２系統にも異常があるので、第１系統および第２系統の両方とも交流回転機９５の制御を停止する。スイッチング制御手段１１は、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａおよび第１系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようにスイッチング駆動指令を出力する。

なお、ステップＳＴ１０７において、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力する動作としているのは、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路を確保するためである。この電流径路により、回生発電によって生じる電流が電源１０１に流れるので、第１系統および第２系統ともに異常があると判断された時に交流回転機９５が高速回転していても、回生発電による回生ブレーキトルクにより、交流回転機９５の回転が停止するまでの時間を短縮することができる。一方で、交流回転機９５の回転を直ちに停止させる必要がないシステムであれば、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂへＯＦＦ駆動指令を出力する動作としてもよい。

また、ステップＳＴ１０４において、第２系統のモータリレー１５ｂに対しＯＦＦ駆動指令を出力し、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようスイッチング駆動指令を出力する動作としたが、ステップＳＴ１０４の動作の主眼は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＦＦ駆動指令を出力することであり、必ずしも第２系統のインバータ１３ｂの全てのスイッチング素子をＯＦＦにする必要は無い。このため、例えば、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子への指令として、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子のうち、どちらか一方をＯＮとする駆動指令を出力する動作としてもよい。この場合においてもモータリレー１５ｂがＯＦＦとなっていることに変わりはないため、インバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間で還流電流が流れることはなく、インバータ１３ｂの全てのスイッチング素子をＯＦＦとした場合と同様の効果を得ることができる。

また、ステップＳＴ１０６における処理、すなわち第１系統のモータリレー１５ａに対しＯＦＦ駆動指令を出力し、第１系統のインバータ１３ａに対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦとするようにスイッチング駆動指令を出力する動作に関しても、上述のステップＳＴ１０４についての説明と同様であり、必ずしも第１系統のインバータ１３ａの全てのスイッチング素子をＯＦＦにする必要は無く、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子が同時にＯＮとならなければよい。このため、例えば、第１系統のインバータ１３ａへの指令として、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子のうち、どちらか一方をＯＮとする駆動指令を出力する動作としてもよい。この場合においてもモータリレー１５ａがＯＦＦとなっていることに変わりはないため、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａとの間で還流電流が流れることはなく、インバータ１３ａの全てのスイッチング素子をＯＦＦとした場合と同様の効果を得ることができる。

なお、実施の形態１では、モータリレーを用いたが、交流発電機の巻線とインバータとの間において還流電流が流れる電流径路の形成を防ぐことができればよいので、交流発電機の巻線とインバータとの間接続と遮断を切り替える切替手段であればよい。

以上のように、実施の形態１によれば、複数系統の巻線を備えた交流回転機を制御する交流回転機の制御装置において、少なくとも１つの系統のインバータに異常が検出された場合に、異常が検出された系統のインバータにおいて、モータリレーをＯＦＦにするとともに、異常が検出された系統以外の正常な系統のインバータにおいては通常の制御を継続する構成を備えている。

この構成により、異常が検出された系統において、交流回転機の回生発電によって生じる電流の経路およびインバータと交流回転機の巻線間で形成される還流電流の経路が遮断されることとなり、正常な系統により制御が継続され交流回転機が高速回転になった場合においても、回生発電による回生ブレーキトルクの発生およびインバータと交流回転機の巻線間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクの発生が防止でき、正常な系統による交流回転機の駆動を安定して継続することができる。

すなわち、実施の形態１における交流回転機の制御装置によれば、複数系統の巻線を備えた交流回転機を制御する制御装置において、異常が発生した系統によるモータブレーキトルクを極力抑制することで、ある系統に生じた異常により正常な系統による制御が妨げられることを防ぐことができる。また、これにより正常な系統での制御を安定して継続できる信頼性の高い制御装置を提供することができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２を図４および図５に基づいて説明する。図４は、実施の形態２における交流回転機の制御装置を示す概略構成図である。交流回転機の制御装置２０は、図４に示すように、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂと、第１巻線系統１４ａと第１系統のインバータ１３ａとの間に接続されたモータリレー１５ａおよび、第２巻線系統１４ｂと第２系統のインバータ１３ｂとの間に接続されたモータリレー１５ｂと、交流母線５ａ、５ｂに流れる交流回転機９５の電流値を検出するモータ電流検出手段１６ａ、１６ｂと、インバータ１３ａ、１３ｂのスイッチング素子への駆動指令を生成するスイッチング制御手段２１と、交流回転機の制御装置２０および交流回転機９５の異常を検出する異常検出手段１２と、モータリレー１５ａ、１５ｂをＯＦＦに切り替えることが可能か否かを判定するモータリレーＯＦＦ可否判定手段２２（図４では、ＯＦＦ可否判定手段２２と記載している）と、を備えている。このように、交流回転機の制御装置２０は、実施の形態１における交流回転機の制御装置１０と比較して、モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２が追加されている。また、これに関連し、スイッチング制御手段２１の処理は、実施の形態１におけるスイッチング制御手段１１の処理とは一部異なっている。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２は、モータ電流検出手段１６ａ、１６ｂにより検出された交流回転機９５の電流値、すなわち各相の相電流値が入力され、第１系統の全相（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）の相電流値が、予め定められた電流値よりも小さい場合に第１系統のモータリレー１５ａをＯＦＦに切替可能と判定し、第１系統の全相（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）のうち少なくとも１つ以上の相電流値が、予め定められた電流値以上である場合には第１系統のモータリレー１５ａをＯＦＦに切替不可と判定する。第２系統のモータリレー１５ｂに関しても、第２系統の全相（Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）の相電流値に基づき、同様の方法でモータリレー１５ｂをＯＦＦに切替可能か否かを判定する。
この構成により、モータリレーに大きな電流が流れている状態でのモータリレーＯＦＦ動作を防止し、モータリレーの破損を防止するとともに、確実にモータリレーＯＦＦ動作ができる状態においてのみモータリレーＯＦＦ動作をさせることができる。なお、実施の形態２におけるモータリレーＯＦＦ可否判定手段２２は、モータ電流検出手段１６ａ、１６ｂにより検出された電流値を用いることによりモータリレー１５ａ、１５ｂをＯＦＦに切り替え可能かの判定を行っている。すなわち、実施の形態２では各系統の異常検出のための電流検出手段とモータリレーＯＦＦ可否判定のための電流検出手段とは同じ電流検出手段であるが、各系統の異常検出のための電流検出手段とモータリレーＯＦＦ可否判定のための電流検出手段とを別々に設けることも考えられる。また、モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２を実現するハードウェア構成は、図２で示したスイッチング制御手段１１および異常検出手段１２のハードウェア構成の例と同様である。

スイッチング制御手段２１は、交流回転機の制御装置２０の全体の制御を司るものであり、図示しないマイクロコントローラ、およびインバータ１３ａ、１３ｂの各スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路を備える。正常時の交流回転機の制御方法に関しては、実施の形態１のスイッチング制御手段１１と同様である。実施の形態１のスイッチング制御手段１１と異なる点は、異常検出手段１２からの異常検出情報に加えて、モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２からのモータリレーＯＦＦ可否判定結果が入力され、これらの情報に基づいて、異常が検出された場合の各スイッチング素子への駆動指令信号およびモータリレー１５ａ、１５ｂへのＯＮ／ＯＦＦ駆動指令信号の生成する点である。詳細な動作については後述する。

異常検出手段１２は、実施の形態１と同様であり、各系統それぞれの異常を検出する。例えば、インバータ１３ａ、１３ｂのスイッチング素子の短絡故障および開放故障を検出する。

実施の形態２に係る交流回転機の制御装置２０の技術的特徴は、複数系統の巻線に対応する複数系統のインバータと、インバータと交流回転機との間に接続されるモータリレーに加えて、モータリレーをＯＦＦにすることが可能かを判定するモータリレーＯＦＦ可否判定手段をさらに有し、異常検出手段により少なくとも１つの系統の異常が検出された場合に、異常が検出された系統のインバータにおいて、モータリレーＯＦＦ可否判定手段によりモータリレーをＯＦＦに切替可能と判定された場合にモータリレーをＯＦＦとし、モータリレーをＯＦＦに切替不可と判定された場合にモータリレーＯＮのまま、かつ正極側の全相のスイッチング素子（上段側スイッチング素子全て）あるいは負極側の全相のスイッチング素子（下段側スイッチング素子全て）をＯＮとし、逆電位側の全相のスイッチング素子をＯＦＦするととともに、異常が検出された系統以外の正常な系統のインバータにおいては通常の制御を継続する点にある。

ここで、以下では、「正極側の全相のスイッチング素子（上段側スイッチング素子全て）あるいは負極側の全相のスイッチング素子（下段側スイッチング素子全て）をＯＮとし、全相のスイッチング素子をＯＮとした側と逆電位側の全相のスイッチング素子をＯＦＦする」動作を３相短絡処理と称す。また、より詳細な記載として、「上段側スイッチング素子全てをＯＮし、下段側スイッチング素子全てをＯＦＦする」動作を上段側３相短絡処理と称し、「下段側スイッチング素子全てをＯＮし、上段側スイッチング素子全てをＯＦＦする」動作を下段側３相短絡処理と称す。

次に、動作について説明する。図５は、実施の形態２における交流回転機の制御装置の動作を示すフロー図である。なお、図５のフロー図で示す処理は、ソフトウェアで実行されるところの１シーケンスの処理を記載したものである。実際には、ソフトウェアの演算周期に応じて、図５に示す処理が周期的に繰り返し実行される。
なお、以下では、各系統における異常の例として、インバータ１３ａ、１３ｂの上段側のスイッチング素子の短絡故障あるいは下段側のスイッチング素子の開放故障が異常検出手段１２により検出された場合について説明する。

まず、第１系統が異常無しか否か、すなわち、例えば第１系統のインバータ１３ａに異常が無いか否かを異常検出手段１２の検出結果に基づいて判断する（ステップＳＴ２０１）。第１系統が異常無しである場合（ステップＳＴ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳＴ２０２の処理に移行し、第２系統が異常無しか否か、すなわち、例えば第２系統のインバータ１３ｂに異常が無いか否かを異常検出手段１２の検出結果に基づいて判断する（ステップＳＴ２０２）。第２系統に異常が無い場合（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳＴ２０３の処理に移行し、第２系統に異常がある場合（ステップＳＴ２０２：ＮＯ）、ステップＳＴ２０４の処理に移行する。

ステップＳＴ２０３に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂのいずれにも異常が無い状態であり、第１系統にも第２系統にも異常は無いので、第１系統および第２系統は通常制御を継続する。スイッチング制御手段２１は、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子および第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。

ステップＳＴ２０４に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａは異常が無い状態であり、第１系統には異常が無い。一方、第２系統のインバータ１３ｂは異常がある状態であり、第２系統には異常がある。このような場合、第１系統は通常の制御を継続する一方、第２系統はモータリレー１５ｂの破損を防止しつつ、ブレーキトルクが発生しないように停止させる。具体的には、以下の動作を行う。

ステップＳＴ２０４において、モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２は、第２系統のモータリレー１５ｂをＯＦＦに切替可能か否かを判定する。具体的には、上述したように、第２系統の全相（Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）の相電流値が、予め定められた電流値よりも小さいか否かを判定する。全相（Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）の相電流値が予め定められた電流値よりも小さい場合、第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能と判定し、第２系統の全相（Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）のうち少なくとも１つ以上の相電流値が予め定められた電流値以上である場合には、第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替不可と判定する。第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能と判定された場合（ステップＳＴ２０４：ＹＥＳ）、ステップＳＴ２０５の処理に移行し、第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替不可と判定された場合（ステップＳＴ２０４：ＮＯ）、ステップＳＴ２０６の処理に移行する。

ステップＳＴ２０５に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａは異常が無い状態であり、第１系統には異常が無い。一方、第２系統のインバータ１３ｂは異常がある状態であり、第２系統には異常がある。さらに、第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能な状態である。このような場合、第１系統は通常の制御を継続する一方、第２系統はブレーキトルクが発生しないように停止させる。スイッチング制御手段２１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段２１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＦＦ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようにスイッチング駆動指令を出力する。ステップＳＴ２０５の処理により、異常が検出された第２系統のモータリレー１５ｂがＯＦＦになるので、第２系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。

ステップＳＴ２０６に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａは異常が無い状態であり、第１系統には異常が無い。一方、第２系統のインバータ１３ｂは異常がある状態であり、第２系統には異常がある。さらに、第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替不可な状態である。このような場合、第１系統は通常の制御を継続する一方、第２系統はブレーキトルクの抑制を図りながら停止させる。スイッチング制御手段２１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａ各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段２１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、上述した３相短絡処理を実施する。ここで、インバータ１３ｂの異常として、上段側のスイッチング素子の短絡故障あるいは下段側のスイッチング素子の開放故障を考えているので、スイッチング制御手段２１は上段側３相短絡処理を実施するようにスイッチング駆動指令を出力する。すなわち、スイッチング制御手段２１は、インバータ１３ｂの上段側スイッチング素子全てに対してはＯＮ指令を、下段側スイッチング素子全てに対してはＯＦＦ指令を出力する。

なお、上述したように、図５に示した処理は周期的に繰り返し実行されるものであり、ステップＳＴ２０６の処理実施後の各周期では、基本的にはステップＳＴ２０１でＮＯもしくはステップＳＴ２０２でＹＥＳとなるように異常検出の結果が変化しない限り、ステップＳＴ２０４に再度移行することとなる。また、この動作は繰り返し実行される。すなわち、第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能とステップＳＴ２０４において判定され、最終的にモータリレー１５ｂがＯＦＦとなるまで、ステップＳＴ２０６における第２系統の上段側３相短絡処理を継続する動作となる。

異常が検出された第２系統においてモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能と判定されると、異常が検出された第２系統のモータリレー１５ｂがＯＦＦになるので、第２系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。このため、第１系統により制御が継続され交流回転機９５が回転している場合においても、回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機９５の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるブレーキトルクの発生とが、第２系統において防止でき、第１系統による交流回転機９５の駆動を安定して継続することができる。一方、異常が検出された第２系統において、モータリレーＯＦＦ不可と判定されている間は、モータリレー１５ｂのＯＮを継続しつつ上段側３相短絡処理を継続するので、モータリレー１５ｂの破損を防止できる。モータリレー１５ｂをＯＮにしている間は、インバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間に形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクは発生するが、第２系統において上段側３相短絡状態としていることから、交流回転機９５の回生発電による回生ブレーキトルクは防止できる。すなわち、第１系統による通常制御によって生じる第２系統におけるブレーキトルクの影響は、インバータと巻線間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクのみとなり、比較的影響は小さくできる。さらに、第２系統においてモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能と判定された段階でモータリレー１５ｂはＯＦＦに切り替わり、還流電流によるモータブレーキトルクも無くなるので、最終的には回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機９５の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクの発生とが、第２系統において防止でき、第１系統による交流回転機９５の駆動を安定して継続することができる。

なお、第２系統においてモータリレー１５ｂをＯＦＦした後は、還流電流の経路が遮断され電流が流れない状態となり、第２系統におけるモータ電流検出手段１６ｂによる電流検出値は０となるため、モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２により第２系統のモータリレー１５ｂは常にＯＦＦ可能と判定される。すなわち、モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２によりモータリレーＯＦＦ可能と一度判定されモータリレー１５ｂをＯＦＦにした以降は、モータリレー１５ｂはＯＦＦの状態が継続される。

ステップＳＴ２０１において、第１系統に異常がある場合（ステップＳＴ２０１：ＮＯ）、ステップＳＴ２０７の処理に移行し、第２系統が異常無しか否か、すなわち、例えば第２系統のインバータ１３ｂに異常が無いか否かを異常検出手段１２の検出結果に基づいて判断する（ステップＳＴ２０７）。第２系統に異常が無い場合（ステップＳＴ２０７：ＹＥＳ）、ステップＳＴ２０８の処理に移行し、第２系統に異常がある場合（ステップＳＴ２０７：ＮＯ）、ステップＳＴ２０９の処理に移行する。

ステップＳＴ２０８に進んだ場合、第２系統のインバータ１３ｂは異常が無い状態であり、第２系統には異常が無い。一方、第１系統のインバータ１３ａは異常がある状態であり、第１系統には異常がある。このような場合、第２系統は通常の制御を継続する一方、第１系統はモータリレー１５ａの破損を防止しつつ、ブレーキトルクが発生しないように停止させる。具体的には、以下の動作を行う。なお、後述するステップＳＴ２０８、ステップＳＴ２１０、ステップＳＴ２１１の動作は、上述したステップＳＴ２０４、ステップＳＴ２０５、ステップＳＴ２０６の動作の第１系統と第２系統の動作を入れ替えた動作を実施していることに他ならない。

ステップＳＴ２０８において、モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２は、第１系統のモータリレー１５ａをＯＦＦに切替可能か否かを判定する。具体的には、上述したように、第１系統の全相（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）の相電流値が、予め定められた電流値よりも小さいか否かを判定する。全相（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）の相電流値が、予め定められた電流値よりも小さい場合、第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦに切替可能と判定し、第１系統の全相（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）のうち少なくとも１つ以上の相電流値が予め定められた電流値以上である場合には、第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦ不可と判定する。第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦに切替可能と判定された場合（ステップＳＴ２０８：ＹＥＳ）、ステップＳＴ２１０の処理に移行し、第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦに切替不可と判定された場合（ステップＳＴ２０８：ＮＯ）、ステップＳＴ２１１の処理に移行する。

ステップＳＴ２１０に進んだ場合、第２系統のインバータ１３ｂは異常が無い状態であり、第２系統には異常が無い。一方、第１系統のインバータ１３ａは異常がある状態であり、第１系統には異常がある。さらに、第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦに切替可能な状態である。このような場合、第２系統は通常の制御を継続する一方、第１系統はブレーキトルクが発生しないように停止させる。スイッチング制御手段２１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段２１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＦＦ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようにスイッチング駆動指令を出力する。ステップＳＴ２１０の処理により、異常が検出された第１系統のモータリレー１５ａがＯＦＦになるので、第１系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。

ステップＳＴ２１１に進んだ場合、第２系統のインバータ１３ｂは異常が無い状態であり、第２系統には異常が無い。一方、第１系統のインバータ１３ａは異常がある状態であり、第１系統には異常がある。さらに、第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦに切替不可な状態である。このような場合、第２系統は通常の制御を継続する一方、第１系統はブレーキトルクの抑制を図りながら停止させる。スイッチング制御手段２１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段２１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子に対し、上述した３相短絡処理を実施する。ここで、インバータ１３ａの異常として、上段側のスイッチング素子の短絡故障あるいは下段側のスイッチング素子の開放故障を考えているので、スイッチング制御手段２１は上段側３相短絡処理を実施するようにスイッチング駆動指令を出力する。すなわち、スイッチング制御手段２１は、インバータ１３ａの上段側スイッチング素子全てに対してはＯＮ指令を、下段側スイッチング素子全てに対してはＯＦＦ指令を出力する。

なお、上述したように、図５に示した処理は周期的に繰り返し実行されるものであり、ステップＳＴ２１１の処理実施後の次の周期での処理では、基本的にはステップＳＴ２０１でＹＥＳもしくはステップＳＴ２０７でＮＯとなるように異常検出の結果が変化しない限り、ステップＳＴ２０８に再度移行することとなる。また、この動作は繰り返し実行される。すなわち、第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦに切替可能とステップＳＴ２０８において判定され、最終的にモータリレー１５ａがＯＦＦとなるまで、ステップＳＴ２１１における第１系統の上段側３相短絡処理を継続する動作となる。

異常が検出された第１系統においてモータリレー１５ａはＯＦＦに切替可能と判定されると、異常が検出された第１系統のモータリレー１５ａがＯＦＦになるので、第１系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。このため、第２系統により制御が継続され交流回転機９５が回転している場合においても、回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機９５の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるブレーキトルクの発生とが、第１系統において防止でき、第２系統による交流回転機９５の駆動を安定して継続することができる。一方、異常が検出された第１系統において、モータリレーＯＦＦ不可と判定された場合は、モータリレーＯＮを継続しつつ上段側３相短絡処理を継続するので、モータリレー１５ａの破損を防止できる。モータリレー１５ａをＯＮにしている間は、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａとの間に形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクは発生するが、第１系統において上段側３相短絡状態としていることから、交流回転機９５の回生発電による回生ブレーキトルクは防止できる。すなわち、第２系統による通常制御によって生じる第１系統におけるブレーキトルクの影響は、インバータと巻線間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクのみとなり、比較的影響は小さくできる。さらに、第１系統においてモータリレーはＯＦＦに切替可能と判定された段階でモータリレー１５ａはＯＦＦに切り替わり、還流電流によるモータブレーキトルクも無くなるので、最終的には回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機９５の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクの発生とが、第１系統において防止でき、第２系統による交流回転機９５の駆動を安定して継続することができる。

なお、第１系統においてモータリレー１５ａをＯＦＦにした後は、還流電流の経路が遮断され電流が流れない状態となり、第１系統におけるモータ電流検出手段１６ａによる電流検出値は０となるため、モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２により第１系統のモータリレー１５ａは常にＯＦＦ可能と判定される。すなわち、モータリレーＯＦＦ可否判定手段２２によりモータリレーはＯＦＦに切替可能と一度判定されモータリレー１５ａをＯＦＦにした以降は、モータリレー１５ａはＯＦＦの状態が継続される。

ステップＳＴ２０９に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂのいずれにも異常がある状態であり、第１系統にも第２系統にも異常があるので、第１系統および第２系統の両方とも交流回転機９５の制御を停止する。スイッチング制御手段２１は、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａおよび第１系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようにスイッチング駆動指令を出力する。

なお、ステップＳＴ２０９において、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力する動作としているのは、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路を確保するためである。この電流径路により、回生発電によって生じる電流が電源１０１に流れるので、第１系統および第２系統ともに異常があると判断された時に交流回転機９５が高速回転していても、回生発電による回生ブレーキトルクにより、交流回転機９５の回転が停止するまでの時間を短縮することができる。一方で、交流回転機９５の回転を直ちに停止させる必要がないシステムであれば、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂへＯＦＦ駆動指令を出力する動作としてもよい。

また、ステップＳＴ２０５において、第２系統のモータリレー１５ｂに対しＯＦＦ駆動指令を出力し、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようスイッチング駆動指令を出力する動作としたが、ステップＳＴ２０５の動作の主眼は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＦＦ駆動指令を出力することであり、必ずしも第２系統のインバータ１３ｂの全てのスイッチング素子をＯＦＦにする必要は無く、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子が同時にＯＮとならなければよい。このため、例えば、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子への指令として、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子のうち、どちらか一方をＯＮとする駆動指令を出力する動作としてもよい。この場合においてもモータリレー１５ｂがＯＦＦとなっていることに変わりはないため、インバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間で還流電流が流れることはなく、インバータ１３ｂの全てのスイッチング素子をＯＦＦとした場合と同様の効果を得ることができる。

また、ステップＳＴ２１０における処理、すなわち第１系統のモータリレー１５ａに対しＯＦＦ駆動指令を出力し、第１系統のインバータ１３ａに対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦとするようにスイッチング駆動指令を出力する動作に関しても、上述のステップＳＴ２０５についての説明と同様であり、必ずしも第１系統のインバータ１３ａの全てのスイッチング素子をＯＦＦにする必要は無く、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子が同時にＯＮとならなければよい。このため、例えば、第１系統のインバータ１３ａへの指令として、上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子のうち、どちらか一方をＯＮとする駆動指令を出力する動作としてもよい。この場合においてもモータリレー１５ａがＯＦＦとなっていることに変わりはないため、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａとの間で還流電流が流れることはなく、インバータ１３ａの全てのスイッチング素子をＯＦＦとした場合と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２では、ステップＳＴ２０６およびステップＳＴ２１１において、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子および第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子について上段側３相短絡処理を実施している。これは、異常検出手段１２により上段側のスイッチング素子の短絡故障あるいは下段側のスイッチング素子の開放故障が検出された場合を例として、動作の説明を記載しているためである。異常検出手段１２により下段側のスイッチング素子の短絡故障あるいは上段側スイッチング素子の開放故障が検出された場合であれば、ステップＳＴ２０６およびステップＳＴ２１１において下段側３相短絡処理が実施される。すなわち、異常がある系統においてモータリレーをＯＦＦにできない場合の３相短絡処理は、短絡故障が発生しているスイッチング素子がある側、あるいは、開放故障が発生しているスイッチング素子がある側と反対側のスイッチング素子に対して実施されることとなる。

以上のように、実施の形態２における交流回転機の制御装置によれば、複数系統の巻線を備えた交流回転機を制御する交流回転機の制御装置において、少なくとも１つの系統のインバータに異常が検出された場合に、異常が検出された系統のインバータにおいて、モータリレーＯＦＦ可否判定手段によりモータリレーをＯＦＦに切替可能と判定された場合にモータリレーをＯＦＦにし、モータリレーをＯＦＦに切替不可と判定された場合にモータリレーをＯＮのままインバータのスイッチング素子は３相短絡処理するととともに、異常が検出された系統以外の正常な系統のインバータにおいては通常の制御を継続する構成を備えている。

この構成により、異常が検出された系統において、モータリレーをＯＦＦに切替可能と判定された場合は、交流回転機の回生発電によって生じる電流の経路およびインバータ回路と交流回転機の巻線間で形成される還流電流の経路が遮断されることとなり、正常な系統により制御が継続され交流回転機が高速回転になった場合においても、回生発電による回生ブレーキトルクの発生およびインバータ回路と交流回転機の巻線間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクの発生が防止でき、正常な系統による交流回転機の駆動を安定して継続することができる。また一方、異常が検出された系統において、モータリレーをＯＦＦに切替不可と判定された場合は、モータリレーＯＮを継続しつつ３相短絡処理を継続するので、モータリレーの破損を防止できる。この場合においても、異常な系統において３相短絡状態としているので、交流回転機の回生発電による発電ブレーキトルクを防止できる。このため、正常な系統による通常制御への異常な系統によるブレーキトルクの影響は、インバータ回路と巻線間で形成される電流経路に流れる還流電流によるブレーキトルクのみとなり、比較的影響は小さくできる。また、正常な系統による制御が継続される中で、交流回転機の回転が小さく制御された場合、より典型的には回転を停止するように制御された場合に異常な系統の還流電流は小さくなるため、モータリレーをＯＦＦに切替可能と判定されて異常な系統のモータリレーをＯＦＦにするので、最終的には回生発電による回生ブレーキトルクの発生およびインバータ回路と交流回転機の巻線間で形成される電流経路に流れる還流電流によるブレーキトルクの発生が防止でき、正常な系統による交流回転機の駆動を安定して継続することができる。

すなわち、実施の形態２に係る交流回転機の制御装置によれば、複数系統の巻線を備えた交流回転機を制御する制御装置において、異常が発生した系統におけるブレーキトルクを極力抑制することで、正常な系統での制御を安定して継続できる信頼性の高い制御装置を提供することができる。

また、本願に開示される交流回転機の制御装置が適用される車両の電動制動装置においては、基本的に制動操作（ブレーキ操作）は永続的に行われるものではなく、ドライバーがブレーキを踏まない状況がごく自然に発生する。そのような状況では、交流回転機の回転がしばしば停止され、交流回転機の巻線を流れる電流がゼロに近づく機会も多い。実施の形態２では、交流回転機の巻線を流れる電流によってはモータリレーをあえてＯＮとし、還流電流によるモータブレーキトルクを許容する構成となっているが、ソフトウェアの演算周期に応じて処理が繰り返されること、および、上述のように交流回転機の巻線を流れる電流がゼロに近づく機会も多いことから、異常が検出された系統においてモータリレーをＯＮにする時間は短時間で済むことが多い。上記のような観点から、実施の形態２ではモータリレーＯＦＦ可否判定手段を設け、異常が検出された系統のモータリレーをＯＦＦに切替可能と判定された場合にはモータリレーをＯＦＦとし、ＯＦＦ不可と判定された場合には、一時的な処理として、モータリレーをＯＮにしつつ３相短絡処理を実施することにより、異常発生時におけるブレーキトルクの抑制による効率の向上とモータリレーの破損防止による信頼性向上との両立を図っているのである。

実施の形態３．
次に、実施の形態３を図６および図７に基づいて説明する。図６は、実施の形態３における交流回転機の制御装置を示す概略構成図である。交流回転機の制御装置３０は、図６に示すように、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂと、第１巻線系統１４ａと第１系統のインバータ１３ａとの間に接続されたモータリレー１５ａおよび、第２巻線系統１４ｂと第２系統のインバータ１３ｂとの間に接続されたモータリレー１５ｂと、交流母線５ａ、５ｂに流れる交流回転機９５の電流値を検出するモータ電流検出手段１６ａ、１６ｂと、インバータ１３ａ、１３ｂのスイッチング素子への駆動指令を生成するスイッチング制御手段３１と、交流回転機の制御装置３０および交流回転機９５の異常を検出する異常検出手段１２と、モータリレー１５ａ、１５ｂをＯＦＦに切り替えることが可能か否かを判定するモータリレーＯＦＦ可否判定手段３２（図６では、ＯＦＦ可否判定手段３２と記載している）と、を備えている。交流回転機の制御装置３０は、実施の形態２における交流回転機の制御装置２０と比較して、モータリレーＯＦＦ可否判定手段３２に入力される情報が異なる。また、これに関連し、スイッチング制御手段３１の処理は、実施の形態２におけるスイッチング制御手段２１の処理とは一部異なっている。以下では、実施の形態２との相違点を中心に説明する。

モータリレーＯＦＦ可否判定手段３２は、回転角度センサ９９より交流回転機９５の回転角情報が入力され、入力された回転角情報より交流回転機９５の回転速度を演算する。モータリレーＯＦＦ可否判定手段３２は、交流回転機９５の回転速度が予め定められた回転速度以下である場合に、モータリレー１５ａ、１５ｂをＯＦＦに切替可能と判定し、交流回転機９５の回転速度が予め定められた回転速度よりも大きい場合に、モータリレー１５ａ、１５ｂをＯＦＦに切替不可と判定する。この構成により、交流回転機９５が高速回転している状態でのモータリレーＯＦＦ動作を防止できる。より詳細には、インバータ１３ａ、１３ｂのスイッチング素子が３相短絡状態あるいは全スイッチＯＦＦ状態である場合において交流回転機９５の回転速度が速い状態では、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａ、あるいはインバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間に形成される電流経路に流れる還流電流および交流回転機９５の回生発電による回生電流が大きい状態である。すなわち、交流回転機９５の回転速度が予め定められた回転速度よりも大きい状態とは、モータリレー１５ａ、１５ｂを流れる電流が大きい状態でもある。モータリレーＯＦＦ可否判定手段３２を設けることで、そのような状態でのモータリレーＯＦＦ動作を防止できることとなり、モータリレーの破損を防止するとともに、確実にモータリレーＯＦＦ動作ができる状態においてのみモータリレーＯＦＦ動作をさせることができるのである。

スイッチング制御手段３１は、ソフトウェアの毎回の演算周期の処理でモータリレー１５ａ、１５ｂに出力したＯＮ／ＯＦＦ駆動指令信号をＲＡＭ等に記録、更新する。モータリレーＯＦＦ可否判定手段３２は、前回のＯＮ／ＯＦＦ駆動指令信号が記録されているＲＡＭ等を参照することにより、前回の演算処理でモータリレー１５ａ、１５ｂに出力されたＯＮ／ＯＦＦ駆動指令信号がＯＦＦ駆動指令信号であったか否かを判定し、モータリレー１５ａ、１５ｂが既にＯＦＦになっているかを判定する。

スイッチング制御手段３１は、交流回転機の制御装置３０の全体の制御を司るものであり、図示しないマイクロコントローラ、およびインバータ１３ａ、１３ｂの各スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路を備える。正常時の交流回転機の制御方法に関しては、実施の形態２のスイッチング制御手段２１と同様である。実施の形態２のスイッチング制御手段２１と異なる点は、モータリレーＯＦＦ可否の判定方法の違いに係る処理と、異常が検出された場合の各スイッチング素子への駆動指令信号およびモータリレー１５ａ、１５ｂへのＯＮ／ＯＦＦ駆動指令信号の生成する点である。詳細な動作については後述する。

実施の形態３に係る交流回転機の制御装置３０の技術的特徴は、複数系統の巻線に対応する複数系統のインバータと、インバータと交流回転機との間に接続されるモータリレーに加えて、モータリレーをＯＦＦすることが可能かを判定するモータリレーＯＦＦ可否判定手段をさらに有し、異常検出手段により少なくとも１つの系統の異常が検出された場合に、異常が検出された系統のインバータにおいて、モータリレーＯＦＦ可否判定手段によりモータリレーＯＦＦ可能と判定された場合にモータリレーをＯＦＦし、モータリレーＯＦＦ不可と判定された場合にモータリレーＯＮのまま、かつインバータの全スイッチング素子をＯＦＦするととともに、異常が検出された系統以外の正常な系統のインバータにおいては通常の制御を継続する点にある。

次に、動作について説明する。図７は、実施の形態３における交流回転機の制御装置の動作を示すフロー図である。なお、図７のフロー図で示す処理は、ソフトウェアで実行されるところの１シーケンスの処理を記載したものである。実際には、ソフトウェアの演算周期に応じて、図７に示す処理が周期的に繰り返し実行される。
なお、以下では、各系統における異常の例として、インバータ１３ａ、１３ｂのスイッチング素子を駆動するゲート駆動回路の異常（スイッチング素子をＯＮすることができない状態に陥る異常）が異常検出手段１２により検出された場合を例として説明する。

まず、第１系統が異常無しか否か、すなわち、例えば第１系統のインバータ１３ａに異常が無いか否かを異常検出手段１２の検出結果に基づいて判断する（ステップＳＴ３０１）。第１系統が異常無しである場合（ステップＳＴ３０１：ＹＥＳ）、ステップＳＴ３０２の処理に移行し、第２系統が異常無しか否か、すなわち、例えば第２系統のインバータ１３ｂに異常が無いか否かを異常検出手段１２の検出結果に基づいて判断する（ステップＳＴ３０２）。第２系統に異常が無い場合（ステップＳＴ３０２：ＹＥＳ）、ステップＳＴ３０３の処理に移行し、第２系統に異常がある場合（ステップＳＴ３０２：ＮＯ）、ステップＳＴ３０４の処理に移行する。

ステップＳＴ３０３に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂのいずれにも異常が無い状態であり、第１系統にも第２系統にも異常は無いので、第１系統および第２系統は通常制御を継続する。スイッチング制御手段３１は、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子および第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。

ステップＳＴ３０４に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａは異常が無い状態であり、第１系統には異常が無い。一方、第２系統のインバータ１３ｂは異常がある状態であり、第２系統には異常がある。このような場合、第１系統は通常の制御を継続する一方、第２系統はモータリレー１５ｂの破損を防止しつつ、ブレーキトルクが発生しないように停止させる。具体的には、以下の動作を行う。

ステップＳＴ３０４において、モータリレーＯＦＦ可否判定手段３２は、第２系統のモータリレー１５ｂが既にＯＦＦか否かを判定し、ＯＦＦでない場合は、モータリレー１５ｂをＯＦＦに切替可能か否かを判定する。具体的には、上述したように、回転角度センサ９９から入力された交流回転機９５の回転角情報から交流回転機９５の回転速度を演算し、交流回転機９５の回転速度が予め定められた回転速度以下であるか否かを判定する。交流回転機９５の回転速度が予め定められた回転速度以下である場合、モータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能と判定し、交流回転機９５の回転速度が予め定められた回転速度よりも大きい場合、モータリレー１５ｂはＯＦＦに切替不可と判定する。第２系統のモータリレー１５ｂは既にＯＦＦ、あるいはＯＦＦに切替可能と判定された場合（ステップＳＴ３０４：ＹＥＳ）、ステップＳＴ３０５の処理に移行し、第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替不可と判定された場合（ステップＳＴ３０４：ＮＯ）、ステップＳＴ３０６の処理に移行する。

ステップＳＴ３０５に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａは異常が無い状態であり、第１系統には異常が無い。一方、第２系統のインバータ１３ｂは異常がある状態であり、第２系統には異常がある。さらに、第２系統のモータリレー１５ｂは既にＯＦＦであるかＯＦＦに切替可能な状態である。このような場合、第１系統は通常の制御を継続する一方、第２系統はブレーキトルクが発生しないように停止させる。スイッチング制御手段３１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段３１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＦＦ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようにスイッチング駆動指令を出力する。ステップＳＴ３０５の処理により、異常が検出された第２系統のモータリレー１５ｂがＯＦＦになるので、第２系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。

ステップＳＴ３０６に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａは異常が無い状態であり、第１系統には異常が無い。一方、第２系統のインバータ１３ｂは異常がある状態であり、第２系統には異常がある。さらに、第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替不可な状態である。また上述したように、インバータ１３ｂは、スイッチング素子をＯＮすることができない状態に陥る異常が発生しており、実施の形態２のような３相短絡処理を実施することはできない。このような場合、スイッチング制御手段３１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段３１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの全てのスイッチング素子に対しＯＦＦ指令を出力する。

なお、上述したように、図７に示した処理は周期的に繰り返し実行されるものであり、ステップＳＴ３０６の処理実施後の各周期では、基本的にはステップＳＴ３０１でＮＯもしくはステップＳＴ３０２でＹＥＳとなるように異常検出の結果が変化しない限り、ステップＳＴ３０４に再度移行することとなる。また、この動作は繰り返し実行される。すなわち、第２系統のモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能とステップＳＴ３０４において判定され、最終的にモータリレー１５ｂがＯＦＦとなるまで、ステップＳＴ３０６における、第２系統のインバータ１３ｂの全てのスイッチング素子をＯＦＦにする処理を継続させることとなる。

異常が検出された第２系統においてモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能と判定されるとモータリレー１５ｂがＯＦＦになるので、第２系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。このため、第１系統により制御が継続され交流回転機９５が回転している場合においても、回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機９５の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるブレーキトルクの発生とが第２系統において防止でき、第１系統による交流回転機９５の駆動を安定して継続することができる。一方、異常が検出された第２系統において、モータリレー１５ｂはＯＦＦに切替不可と判定された場合は、モータリレー１５ｂはＯＮを継続しつつインバータ１３ｂの全てのスイッチング素子をＯＦＦにする処理を継続するので、モータリレー１５ｂの破損を防止できる。モータリレー１５ｂをＯＮにしている間は、インバータ１３ｂと第２巻線系統１４ｂとの間に形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクおよび交流回転機９５の回生発電による回生ブレーキトルクが発生するが、第２系統においてモータリレー１５ｂはＯＦＦに切替可能と一度判定された段階でモータリレー１５ｂはＯＦＦに切り替わり、回生ブレーキトルクおよびモータブレーキトルクは無くなり、その状態が維持される。このため、最終的には回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機９５の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクの発生とが、第２系統において防止でき、第１系統による交流回転機９５の駆動を安定して継続することができる。

ステップＳＴ３０１において、第１系統に異常がある場合（ステップＳＴ３０１：ＮＯ）、ステップＳＴ３０７の処理に移行し、第２系統が異常無しか否か、すなわち、例えば第２系統のインバータ１３ｂに異常が無いか否かを異常検出手段１２の検出結果に基づいて判断する（ステップＳＴ３０７）。第２系統に異常が無い場合（ステップＳＴ３０７：ＹＥＳ）、ステップＳＴ３０８の処理に移行し、第２系統に異常がある場合（ステップＳＴ３０７：ＮＯ）、ステップＳＴ３０９の処理に移行する。

ステップＳＴ３０８に進んだ場合、第２系統のインバータ１３ｂは異常が無い状態であり、第２系統には異常が無い。一方、第１系統のインバータ１３ａは異常がある状態であり、第１系統には異常がある。このような場合、第２系統は通常の制御を継続する一方、第１系統はモータリレー１５ａの破損を防止しつつ、ブレーキトルクが発生しないように停止させる。具体的には、以下の動作を行う。なお、後述するステップＳＴ３０８、ステップＳＴ３１０、ステップＳＴ３１１の動作は、上述したステップＳＴ３０４、ステップＳＴ３０５、ステップＳＴ３０６の動作の第１系統と第２系統の動作を入れ替えた動作を実施していることに他ならない。

ステップＳＴ３０８において、モータリレーＯＦＦ可否判定手段３２は、第１系統のモータリレー１５ａが既にＯＦＦか否かを判定し、ＯＦＦでない場合は、モータリレー１５ａをＯＦＦに切替可能か否かを判定する。具体的には、上述したように、回転角度センサ９９から入力された交流回転機９５の回転角情報から交流回転機９５の回転速度を演算し、交流回転機９５の回転速度が予め定められた回転速度以下であるか否かを判定する。交流回転機９５の回転速度が予め定められた回転速度以下である場合、モータリレー１５ａはＯＦＦに切替可能と判定し、交流回転機９５の回転速度が予め定められた回転速度よりも大きい場合、モータリレー１５ａはＯＦＦに切替不可と判定する。第１系統のモータリレー１５ａは既にＯＦＦ、あるいはＯＦＦに切替可能と判定された場合（ステップＳＴ３０８：ＹＥＳ）、ステップＳＴ３１０の処理に移行し、第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦに切替不可と判定された場合（ステップＳＴ３０８：ＮＯ）、ステップＳＴ３１１の処理に移行する。

ステップＳＴ３１０に進んだ場合、第２系統のインバータ１３ｂは異常が無い状態であり、第２系統には異常が無い。一方、第１系統のインバータ１３ａは異常がある状態であり、第１系統には異常がある。さらに、第１系統のモータリレー１５ａは既にＯＦＦであるかＯＦＦに切替可能な状態である。このような場合、第２系統は通常の制御を継続する一方、第１系統はブレーキトルクが発生しないように停止させる。スイッチング制御手段３１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段３１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＦＦ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようにスイッチング駆動指令を出力する。ステップＳＴ３１０の処理により、異常が検出された第１系統のモータリレー１５ａがＯＦＦになるので、第１系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。

ステップＳＴ３１１に進んだ場合、第２系統のインバータ１３ｂは異常が無い状態であり、第２系統には異常が無い。一方、第１系統のインバータ１３ａは異常がある状態であり、第１系統には異常がある。さらに、第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦに切替不可な状態である。また上述したように、インバータ１３ａは、スイッチング素子をＯＮすることができない状態に陥る異常が発生しており、実施の形態２のような３相短絡処理を実施することはできない。このような場合、スイッチング制御手段３１は、第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、相電流情報及び回転角度情報に基づいて通常通り演算されたスイッチング駆動指令を出力する。またスイッチング制御手段３１は、第１系統のモータリレー１５ａにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａの全てのスイッチング素子に対しＯＦＦ指令を出力する。

なお、上述したように、図７に示した処理は周期的に繰り返し実行されるものであり、ステップＳＴ３１１の処理実施後の各周期では、基本的にはステップＳＴ３０１でＹＥＳもしくはステップＳＴ３０７でＮＯとなるように異常検出の結果が変化しない限り、ステップＳＴ３０８に再度移行することとなる。また、この動作は繰り返し実行される。すなわち、第１系統のモータリレー１５ａはＯＦＦに切替可能とステップＳＴ３０８において判定され、最終的にモータリレー１５ａがＯＦＦとなるまで、ステップＳＴ３１１における、第１系統のインバータ１３ａの全てのスイッチング素子をＯＦＦにする処理を継続させることとなる。

異常が検出された第１系統においてモータリレー１５ａはＯＦＦに切替可能と判定されるとモータリレー１５ａがＯＦＦになるので、第１系統においては、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路と、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａとの間で形成される還流電流の経路が遮断される。このため、第２系統により制御が継続され交流回転機９５が回転している場合においても、回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機９５の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるブレーキトルクの発生とが第１系統において防止でき、第２系統による交流回転機９５の駆動を安定して継続することができる。一方、異常が検出された第１系統において、モータリレー１５ａはＯＦＦに切替不可と判定された場合は、モータリレー１５ａはＯＮを継続しつつインバータ１３ａの全てのスイッチング素子をＯＦＦにする処理を継続するので、モータリレー１５ａの破損を防止できる。モータリレー１５ａをＯＮにしている間は、インバータ１３ａと第１巻線系統１４ａとの間に形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクおよび交流回転機９５の回生発電による回生ブレーキトルクが発生するが、第１系統においてモータリレー１５ａはＯＦＦに切替可能と一度判定された段階でモータリレー１５ａはＯＦＦに切り替わり、回生ブレーキトルクおよびモータブレーキトルクは無くなり、その状態が維持される。このため、最終的には回生発電による回生ブレーキトルクの発生と、インバータと交流回転機９５の巻線との間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクの発生とが第１系統において防止でき、第２系統による交流回転機９５の駆動を安定して継続することができる。

ステップＳＴ３０９に進んだ場合、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂのいずれにも異常がある状態であり、第１系統にも第２系統にも異常があるので、第１系統および第２系統の両方とも交流回転機９５の制御を停止する。スイッチング制御手段３１は、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力するとともに、第１系統のインバータ１３ａおよび第２系統のインバータ１３ｂの各スイッチング素子に対し、全てのスイッチング素子をＯＦＦにするようにスイッチング駆動指令を出力する。

なお、ステップＳＴ３０９において、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂにＯＮ駆動指令を出力する動作としているのは、交流回転機９５の回生発電によって生じる電流の電流経路を確保するためである。この電流径路により、回生発電によって生じる電流が電源１０１に流れるので、第１系統および第２系統ともに異常があると判断された時に交流回転機９５が高速回転していても、回生発電による回生ブレーキトルクにより、交流回転機９５の回転が停止するまでの時間を短縮することができる。一方で、交流回転機９５の回転を直ちに停止させる必要がないシステムであれば、第１系統のモータリレー１５ａおよび第２系統のモータリレー１５ｂへＯＦＦ駆動指令を出力する動作としてもよい。

以上のように、実施の形態３における交流回転機の制御装置によれば、複数系統の巻線を備えた交流回転機を制御する交流回転機の制御装置において、少なくとも１つの系統のインバータに異常が検出された場合に、異常が検出された系統のインバータにおいて、モータリレーＯＦＦ可否判定手段によりモータリレーをＯＦＦに切替可能と判定された場合にモータリレーをＯＦＦにし、モータリレーをＯＦＦに切替不可と判定された場合にモータリレーをＯＮのままインバータの全スイッチング素子をＯＦＦするととともに、異常が検出された系統以外の正常な系統のインバータにおいては通常の制御を継続する構成を備えている。

この構成により、異常が検出された系統において、モータリレーをＯＦＦに切替可能と判定された場合は、交流回転機による回生発電によって生じる電流の経路およびインバータ回路と交流回転機の巻線間で形成される還流電流の経路が遮断されることとなり、正常な系統により制御が継続され交流回転機が高速回転になった場合においても、異常が検出された系統において回生発電による回生ブレーキトルクの発生およびインバータ回路と交流回転機の巻線間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクの発生が防止でき、正常な系統による交流回転機の駆動を安定して継続することができる。また一方、異常が検出された系統において、モータリレーをＯＦＦに切替不可と判定された場合は、モータリレーＯＮを継続しつつ全スイッチＯＦＦ処理を継続するので、モータリレーの破損を防止できる。この場合においては、異常な系統において全スイッチＯＦＦ状態としているので、交流回転機の回生発電による回生ブレーキトルクが発生するが、正常な系統による制御が継続される中で、交流回転機の回転が小さく制御された場合、より典型的には回転を停止するように制御された場合に、モータリレーをＯＦＦに切替可能と判定されて異常な系統のモータリレーをＯＦＦにする。また、異常が検出された系統において一度モータリレーがＯＦＦにされた以降はモータリレーのＯＦＦを継続する動作となるので、最終的には回生発電による回生ブレーキトルクの発生およびインバータ回路と交流回転機の巻線間で形成される電流経路に流れる還流電流によるモータブレーキトルクの発生を防止でき、正常な系統による交流回転機の駆動を安定して継続することができる。

すなわち、実施の形態３に係る交流回転機の制御装置によれば、複数系統の巻線を備えた交流回転機を制御する制御装置において、異常が発生した系統におけるブレーキトルクを極力抑制することで、正常な系統での制御を安定して継続できる信頼性の高い制御装置を提供することができる

なお、実施の形態１から３では交流回転機の系統を２系統とした例で説明したが、特にこれに限定されるものではなく、３系統以上の複数系統としてもよい。

実施の形態４．
実施の形態４を図８に基づいて説明する。実施の形態４は実施の形態１から３における交流回転機の制御装置を用いた車両の電動制動装置に係るものである。図８は、実施の形態４における車両の電動制動装置を示す概略構成図である。なお、図８では実施の形態１における交流回転機の制御装置１０を用いる場合を示しているが、図８の交流回転機の制御装置１０は、実施の形態２における交流回転機の制御装置２０または実施の形態３における交流回転機の制御装置３０に置き換えてもよい。車両の電動制動装置１００は、交流回転機の制御装置１０とブレーキ機構９０を備える。ブレーキ機構９０は、電源１０１から供給される電力により駆動され、交流回転機の制御装置１０により制御される交流回転機９５と、車両の車輪（図示なし）に固定されて車輪とともに回転するディスクロータ９１、すなわち回転部材と、キャリパ９３に組み込まれたブレーキパッド９２、すなわち摩擦部材とを備える。このブレーキ機構９０においては、ディスクロータ９１がブレーキパッド９２により両側から押圧されて車輪に対する制動トルクが発生する。ブレーキパッド９２には、押し付け構造としてのピストン９４が固定されており、ピストン９４には、交流回転機９５の駆動軸９６が設けられている。これにより、ブレーキパッド９２には、駆動軸９６およびピストン９４を介して交流回転機９５のトルク（制動トルク）が伝達される。なお、ピストン９４には荷重センサ９８が設けられている。

上記の構成の下、車両の電動制動装置１００は、車両の制動のＯＮ／ＯＦＦに応じて交流回転機９５の回転と停止を頻繁に繰り返すことにより、交流回転機９５を介して、ブレーキ機構９０を制御する。すなわち、車両の電動制動装置１００において、交流回転機の制御装置１０のモータリレーをＯＦＦに切替可能なタイミングは頻繁に存在する。このことから、交流回転機の制御装置１０および交流回転機９５のいずれかの系統に異常が検出された瞬間において、たとえモータリレーをＯＦＦにすることができない場合であっても、比較的短時間でモータリレーをＯＦＦに切替可能な状態になる。実施の形態４における車両の電動制動装置１００は、実施の形態１から３におけるそれぞれの交流回転機の制御装置の効果を特に享受できる装置の１つであり、異常が発生した系統におけるブレーキトルクを極力抑制することで、正常な系統での制御を安定して継続でき、高い信頼性を実現可能である。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
例えば、実施の形態２のような電流値に基づくモータリレーのＯＦＦ可否判定を実施の形態３に適用してもよいし、実施の形態３のような交流回転機の回転速度に基づくモータリレーのＯＦＦ可否判定を実施の形態２に適用してもよい

１０、２０、３０ 交流回転機の制御装置、１１、２１、３１ スイッチング制御手段、１３ａ、１３ｂ インバータ、１４ａ 第１巻線系統、１４ｂ 第２巻線系統、１５ａ、１５ｂ モータリレー、１６ａ、１６ｂ モータ電流検出手段、２２、３２ モータリレーＯＦＦ可否判定手段、９１ ディスクロータ、９２ ブレーキパッド、９５ 交流回転機、９９ 回転角度センサ、１００ 車両の電動制動装置

Claims (9)

1. 複数系統の巻線を備えた交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
   各系統の前記巻線に印加する電圧をそれぞれ制御する複数のインバータと、
   前記各系統において、前記巻線と前記インバータとの間の回路の接続と遮断を切り替える複数の切替手段と、
   前記複数のインバータおよび前記複数の切替手段を制御する制御手段と、
   前記各系統における異常を検出し、結果を前記制御手段に出力する異常検出手段と、
   前記切替手段による前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断が可能か否かを判定し、結果を前記制御手段に出力する判定手段と
   を備え、
   前記異常検出手段は、前記各系統のインバータの、いずれかのスイッチング素子に異常が生じているかを検出することにより前記各系統における異常を検出する異常検出手段であって、
   前記制御手段は、
   前記異常検出手段が前記各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常を検出し、かつ、異常が検出された系統において、前記切替手段による前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は可能と判定された場合に、前記異常が検出された系統において、前記切替手段に対して前記巻線と前記インバータとの間の回路を遮断させるとともに、前記異常が検出された系統以外の系統においては通常の制御を継続させ、
   前記異常検出手段が前記各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常を検出し、かつ、前記異常が検出された系統において、前記切替手段による前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は不可と判定された場合に、前記異常が検出された系統における前記巻線と前記インバータとの間の回路を接続させたまま、前記異常が検出された系統の前記インバータの、正極側の全てのスイッチング素子をオンとして負極側の全てのスイッチング素子をオフとするか、正極側の全てのスイッチング素子をオフとして負極側の全てのスイッチング素子をオンとすることを特徴とする交流回転機の制御装置。
2. 複数系統の巻線を備えた交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
   各系統の前記巻線に印加する電圧をそれぞれ制御する複数のインバータと、
   前記各系統において、前記巻線と前記インバータとの間の回路の接続と遮断を切り替える複数の切替手段と、
   前記複数のインバータおよび前記複数の切替手段を制御する制御手段と、
   前記各系統における異常を検出し、結果を前記制御手段に出力する異常検出手段と、
   前記切替手段による前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断が可能か否かを判定し、結果を前記制御手段に出力する判定手段と
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記異常検出手段が前記各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常を検出し、かつ、異常が検出された系統において、前記切替手段による前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は可能と判定された場合に、前記異常が検出された系統において、前記切替手段に対して前記巻線と前記インバータとの間の回路を遮断させるとともに、前記異常が検出された系統以外の系統においては通常の制御を継続させ、
   前記異常検出手段が前記各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常を検出し、かつ、前記異常が検出された系統において、前記切替手段による前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は不可と判定された場合に、前記異常が検出された系統における前記巻線と前記インバータとの間の回路を接続させたまま、前記異常が検出された系統の前記インバータの全てのスイッチング素子をオフとすることを特徴とする交流回転機の制御装置。
3. 前記各系統において、前記巻線を流れる電流の電流値を検出する複数の電流検出手段をさらに備え、前記判定手段は、前記巻線を流れる電流の電流値が予め定められた電流値よりも小さい場合に前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は可能と判定し、前記巻線を流れる電流の電流値が前記予め定められた電流値以上である場合に前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は不可と判定する請求項１または２に記載の交流回転機の制御装置。
4. 前記交流回転機の回転角を検出する回転角度センサをさらに備え、
   前記判定手段は、前記交流回転機の回転角より回転速度を演算し、前記回転速度が予め定められた回転速度以下である場合に前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は可能と判定し、前記回転速度が前記予め定められた回転速度よりも大きい場合に前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は不可と判定する請求項１または２に記載の交流回転機の制御装置。
5. 前記制御手段は、前記異常が検出された系統において前記切替手段による前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断が可能と判定されて前記遮断を実施した後は、前記異常が検出された系統における前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断を維持する請求項１から４のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
6. 前記各系統において、前記巻線を流れる電流の電流値を検出する複数の第２の電流検出手段をさらに備え、前記異常検出手段は、前記複数の第２の電流検出手段で検出される電流値により、前記各系統における異常を検出し、結果を前記制御手段に出力する請求項１から５のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置と、
   該交流回転機の制御装置によって制御される交流回転機と、
   車両の車輪に固定された回転部材と、
   前記交流回転機の駆動軸に接続されて前記交流回転機のトルクが伝達されるとともに前記回転部材に押圧され、前記回転部材に対して制動トルクを発生させる摩擦部材と
   を備えたことを特徴とする車両の電動制動装置。
8. 複数系統の巻線を備えた交流回転機の制御方法であって、
   各系統における異常を検出するステップと、
   前記巻線と、前記巻線に印加する電圧を制御するインバータとの間の回路の遮断が可能か否かを判定するステップと、
   前記各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常が検出され、かつ、異常が検出された系統において、前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は可能と判定された場合に、前記異常が検出された系統において、前記巻線と、前記巻線に印加する電圧を制御するインバータとの間の回路を遮断させるとともに、前記異常が検出された系統以外の系統においては通常の制御を継続させ、
   前記各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常が検出され、かつ、異常が検出された系統において、前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は不可と判定された場合に、前記異常が検出された系統における前記巻線と前記インバータとの間の回路を接続させたまま、前記異常が検出された系統の前記インバータの、正極側の全てのスイッチング素子をオンとして負極側の全てのスイッチング素子をオフとするか、正極側の全てのスイッチング素子をオフとして負極側の全てのスイッチング素子をオンとするステップと
   を備えたこと特徴とする交流回転機の制御方法。
9. 複数系統の巻線を備えた交流回転機の制御方法であって、
   各系統における異常を検出するステップと、
   前記巻線と、前記巻線に印加する電圧を制御するインバータとの間の回路の遮断が可能か否かを判定するステップと、
   前記各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常が検出され、かつ、異常が検出された系統において、前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は可能と判定された場合に、前記異常が検出された系統において、前記巻線と、前記巻線に印加する電圧を制御するインバータとの間の回路を遮断させるとともに、前記異常が検出された系統以外の系統においては通常の制御を継続させ、
   前記各系統のうちの少なくとも１つの系統で異常が検出され、かつ、異常が検出された系統において、前記巻線と前記インバータとの間の回路の遮断は不可と判定された場合に、前記異常が検出された系統における前記巻線と前記インバータとの間の回路を接続させたまま、前記異常が検出された系統の前記インバータの全てのスイッチング素子をオフとするステップと
   を備えたこと特徴とする交流回転機の制御方法。

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