JP7091815B2 - 電力変換器の制御回路 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の各相の巻線に電気的に接続された上下アームのスイッチを有する電力変換器の制御回路に関する。

この種の制御回路としては、電力変換器及び回転電機の少なくとも一方に異常が発生したことを判定した場合、上下アームのスイッチを強制的にオフに切り替えるものが知られている。例えば、特許文献１には、回転電機の巻線に流れる電流を検出する電流センサに異常が発生したと判定した場合、上下アームのスイッチを強制的にオフに切り替えるシャットダウン制御を行う制御回路が記載されている。

特開２０１６－１３０４０号公報

シャットダウン制御が行われる場合において、回転電機のロータの回転速度が高いことがある。このような状況下において、巻線に逆起電圧が発生する場合における巻線の線間電圧が、上下アームのスイッチの直列接続体に並列接続される直流電源の電圧よりも高くなっていることがある。この場合、スイッチがオフに切り替えられたとしても、スイッチに逆並列に接続されたダイオード、巻線及び直流電源を含む閉回路に巻線で発生した誘起電流が流れるいわゆる回生が実施されることとなる。その結果、電力変換器の直流電源側の直流電圧が大きく上昇し、直流電源、電力変換器（例えば、スイッチングデバイス、平滑コンデンサ）、及び直流電源に接続された電力変換器以外の機器のうち少なくとも１つの信頼性の低下や故障の懸念がある。

本発明は、電力変換器及び回転電機の少なくとも一方に異常が発生したと判定された場合において回生が実施されることを抑制できる電力変換器の制御回路を提供することを主たる目的とする。

本発明は、回転電機の各相の巻線に電気的に接続された上下アームのスイッチを有する電力変換器の制御回路において、上下アームの前記スイッチには、ダイオードが逆並列に接続され、前記電力変換器及び前記回転電機の少なくとも一方に異常が発生したことを判定する異常判定部と、前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧が、上下アームの前記スイッチの直列接続体に並列接続される直流電源の電圧よりも高くなっているか否かを判定する電圧判定部と、前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合において、前記電圧判定部により前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定されているときには、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオンし、他方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオフする全相短絡制御を行う異常時制御部と、を備える。

本発明では、電圧判定部により、巻線に逆起電圧が発生する場合における巻線の線間電圧が直流電源の電圧よりも高くなっているか否かが判定される。そして、異常判定部により異常が発生したと判定された場合において、電圧判定部により巻線の線間電圧が直流電源の電圧よりも高くなっていると判定されているときには、異常時制御部により上記全相短絡制御が行われる。これにより、ダイオード、巻線及び直流電源を含む閉回路が形成されなくなり、オンされたスイッチ及び巻線を含む閉回路が形成されることとなる。その結果、この閉回路に巻線で発生した誘起電流を流すことができ、回生が実施されることを抑制することができる。したがって、電力変換器の直流電源側の直流電圧が大きく上昇することを抑制することができる。

第１実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。 制御回路の構成を示す図。 複合ＩＣ及び第１絶縁伝達部等の構成を示す図。 安全状態判定部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 状態判定部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 電圧センサの特性を示す図。 電圧センサの電圧信号等の推移を示すタイムチャート。 第２実施形態に係る制御回路の構成を示す図。 複合ＩＣ及び第１絶縁伝達部等の構成を示す図。 第３実施形態に係る制御回路の構成を示す図。 安全状態判定部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 ロータの回転速度及びｄ，ｑ軸電流等の関係を示す図。 第４実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。 制御回路の構成を示す図。 安全状態判定部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 第５実施形態に係る制御回路の構成を示す図。 監視マイコンが実行する処理の手順を示すフローチャート。 第６実施形態に係る制御回路の構成を示す図。 安全状態判定部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 低圧電源回路の出力電圧及び電圧センサの電圧信号等の推移を示すタイムチャート。 その他の実施形態に係る制御回路の構成を示す図。 その他の実施形態に係る制御回路の構成を示す図。 その他の実施形態に係る制御回路の構成を示す図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る制御回路を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る制御回路は、電力変換器としての３相インバータに適用される。本実施形態において、制御回路及びインバータを備える制御システムは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。

図１に示すように、制御システムは、回転電機１０、インバータ２０及び制御回路３０を備えている。回転電機１０は、例えば、車載主機であり、そのロータが図示しない駆動輪と動力伝達可能とされている。本実施形態では、回転電機１０として、同期機が用いられており、より具体的には、永久磁石埋込型のものが用いられている。

回転電機１０の各相巻線１１には、インバータ２０を介して、直流電源としての蓄電池２１が接続されている。蓄電池２１の出力電圧は、例えば百Ｖ以上である。なお、インバータ２０の入力側には、インバータ２０の入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ２２が設けられている。

インバータ２０は、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとの直列接続体を３相分備えている。各相において、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、巻線１１の第１端が接続されている。各相巻線１１の第２端は、中性点で接続されている。各相巻線１１は、電気角で互いに１２０°ずれている。ちなみに、本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的には、ＩＧＢＴが用いられている。上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬには、フリーホイールダイオードである上，下アームダイオードＤＨ，ＤＬが逆並列に接続されている。

各上アームスイッチＳＷＨの高電位側端子であるコレクタには、蓄電池２１の正極端子が接続されている。各下アームスイッチＳＷＬの低電位側端子であるエミッタには、蓄電池２１の負極端子が接続されている。

図１及び図２に示すように、制御システムは、電圧センサ２３ａ、相電流センサ２３ｂ及び角度センサ２３ｃを備えている。電圧センサ２３ａは、平滑コンデンサ２２の端子電圧に応じた電圧信号Ｖｓを出力する。本実施形態において、電圧センサ２３ａは、制御回路３０に内蔵されている。相電流センサ２３ｂは、回転電機１０に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流に応じた電流信号を出力する。角度センサ２３ｃは、回転電機１０の電気角に応じた角度信号を出力する。角度センサ２３ｃとしては、例えば、レゾルバ、エンコーダ又は磁気抵抗効果素子を有するＭＲセンサが用いられる。なお、本実施形態では、相電流センサ２３ｂ及び角度センサ２３ｃは、制御回路３０の外部に備えられている。

制御回路３０は、回転電機１０の制御量をその目標値に制御すべく、インバータ２０の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対するスイッチング指令を生成する図２に示すマイコン５０を備えている。制御量は、例えばトルクである。マイコン５０は、指令生成部に相当し、各センサ２３ａ～２３ｃの出力信号に基づいて、スイッチング指令を生成する。なお、マイコン５０は、各相において、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとが交互にオンされるようなスイッチング指令を生成する。

マイコン５０は、電圧センサ２３ａから出力された電圧信号Ｖｓに基づいて、平滑コンデンサ２２の端子電圧を電源電圧ＶＤＣとして検出する。マイコン５０は、相電流センサ２３ｂから出力された電流信号に基づいて、各相電流のうち少なくとも２相分の電流を検出する。マイコン５０は、角度センサ２３ｃから出力された角度信号に基づいて、回転電機１０の電気角θｅを検出する。マイコン５０は、検出した電気角θｅに基づいて、回転電機１０の電気角速度ωｅを算出する。

図２を用いて、制御回路３０の構成について説明する。

制御回路３０は、マイコン５０に加え、電源部に相当する低圧電源回路４０と、複合ＩＣ６０とを備えている。複合ＩＣ６０は、電源制御部６１、電源監視部６２及び電源生成部６３を備えている。電源制御部６１は、低圧電源回路４０を制御する。電源監視部６２は、所定の条件が成立していると判定した場合、マイコン５０に対してその動作を停止させるリセット信号を出力する。リセット信号がマイコン５０に入力されると、マイコン５０の動作が停止され、スイッチング指令の生成及び出力等が停止される。電源生成部６３は、低圧直流電源２４から入力された電圧を複合ＩＣ６０内で使用する電圧レベルに変換して出力する。

低圧電源回路４０は、低圧直流電源２４の出力電圧を降圧する機能を有している。低圧直流電源２４の出力電圧ＶＢは、蓄電池２１の出力電圧よりも低い。なお、制御回路３０が提供する機能の少なくとも一部は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。

低圧電源回路４０は、低圧直流電源２４の出力電圧を降圧することにより、第１出力電圧Ｖ１ｒ、第２出力電圧Ｖ２ｒ及び第３出力電圧Ｖ３ｒを生成する。第１出力電圧Ｖ１ｒは、低圧直流電源２４の出力電圧よりも低く設定されている。また、第２出力電圧Ｖ２ｒ（例えば５Ｖ）は、第１出力電圧Ｖ１ｒよりも低く設定され、第３出力電圧Ｖ３ｒ（例えば１．２Ｖ）は、第２出力電圧Ｖ２ｒよりも低く設定されている。

第１出力電圧Ｖ１ｒ、第２出力電圧Ｖ２ｒ及び第３出力電圧Ｖ３ｒそれぞれの分圧値は、電源監視部６２に入力される。電源監視部６２は、分圧値に基づいて、第１出力電圧Ｖ１ｒ、第２出力電圧Ｖ２ｒ及び第３出力電圧Ｖ３ｒを検出する。

電圧センサ２３ａ、相電流センサ２３ｂ及び角度センサ２３ｃには、低圧電源回路４０の第２出力電圧Ｖ２ｒが供給される。これにより、各センサ２３ａ～２３ｃは、検出対象に応じた信号を出力できるようになっている。

マイコン５０は、ＣＰＵと、それ以外の周辺回路とを備えている。周辺回路には、例えば、外部と信号をやり取りするための入出力部と、ＡＤ変換部とが含まれている。マイコン５０のＣＰＵには、低圧電源回路４０の第３出力電圧Ｖ３ｒが供給される。マイコン５０の周辺回路には、低圧電源回路４０の第２出力電圧Ｖ２ｒが供給される。

制御回路３０は、第１絶縁伝達部８０、駆動回路部９０、絶縁電源９１、異常検知部９２及び第２絶縁伝達部９３を備えている。本実施形態において、第１絶縁伝達部８０及び第２絶縁伝達部９３は、フォトカプラにて構成されている。絶縁電源９１は、低圧直流電源２４を電力供給源として、駆動回路部９０を構成する駆動回路に電力を供給する。駆動回路は、インバータ２０の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対応して備えられ、絶縁電源９１から給電されて駆動する。本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対応した駆動回路が合わせて６つ設けられている。

複合ＩＣ６０は、スイッチ制御部７０、状態判定部６４及び過電圧検知部６５を備えている。スイッチ制御部７０は、マイコン５０から出力されたスイッチング指令を第１絶縁伝達部８０を介して駆動回路部９０に伝達させる。

過電圧検知部６５は、電圧センサ２３ａから出力された電圧信号Ｖｓに基づいて電源電圧ＶＤＣを検出する。過電圧検知部６５は、検出した電源電圧ＶＤＣが電源閾値よりも大きいと判定した場合、過電圧異常が発生している旨の情報をスイッチ制御部７０に通知する。なお、過電圧検知部６５は、電圧信号Ｖｓに基づいて自ら電源電圧ＶＤＣを検出することなく、マイコン５０が検出した電源電圧ＶＤＣを受信してもよい。

図３に、スイッチ制御部７０と、第１絶縁伝達部８０のうちフォトダイオード側の構成とを示す。スイッチ制御部７０は、３相分の上アームスイッチＳＷＨに対応する上アーム制御部７１Ｈ及びハイスイッチ７２Ｈと、３相分の下アームスイッチＳＷＬに対応する下アーム制御部７１Ｌ及びロースイッチ７２Ｌとを備えている。本実施形態において、ハイスイッチ７２Ｈ及びロースイッチ７２Ｌは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。第１絶縁伝達部８０は、３相分の上アームスイッチＳＷＨに対応する上アームフォトダイオード８２Ｈ及び上アーム抵抗体８１Ｈと、３相分の下アームスイッチＳＷＬに対応する下アームフォトダイオード８２Ｌ及び下アーム抵抗体８１Ｌとを備えている。

各上アーム抵抗体８１Ｈの第１端には、低圧電源回路４０の第１出力電圧Ｖ１ｒが印加される。上アーム抵抗体８１Ｈの第２端には、上アームフォトダイオード８２Ｈ及び複合ＩＣ６０の端子Ｔｒを介して、ハイスイッチ７２Ｈのドレインが接続されている。ハイスイッチ７２Ｈのソースには、グランドが接続されている。

各下アーム抵抗体８１Ｌの第１端には、低圧電源回路４０の第１出力電圧Ｖ１ｒが印加される。下アーム抵抗体８１Ｌの第２端には、下アームフォトダイオード８２Ｌ及び複合ＩＣ６０の端子Ｔｒを介して、ロースイッチ７２Ｌのドレインが接続されている。ロースイッチ７２Ｌのソースには、グランドが接続されている。

上アーム制御部７１Ｈには、自身に対応する上アームスイッチＳＷＨのスイッチング指令がマイコン５０から入力される。本実施形態において、上アーム制御部７１Ｈは、ハイスイッチ７２Ｈをオンすることにより、スイッチング指令としてのオン指令を、第１絶縁伝達部８０の上アームフォトダイオード８２Ｈ及び図示しない上アームフォトトランジスタを介して駆動回路部９０の対応する駆動回路に伝達する。また、上アーム制御部７１Ｈは、ハイスイッチ７２Ｈをオフすることにより、スイッチング指令としてのオフ指令を、第１絶縁伝達部８０の上アームフォトダイオード８２Ｈ及び図示しない上アームフォトトランジスタを介して駆動回路部９０の対応する駆動回路に伝達する。駆動回路は、伝達されたスイッチング指令がオン指令であると判定した場合、上アームスイッチＳＷＨをオンする。一方、駆動回路は、伝達されたスイッチング指令がオフ指令であると判定した場合、上アームスイッチＳＷＨをオフする。

上アーム制御部７１Ｈには、状態判定部６４から出力される強制スイッチ指令が入力される。上アーム制御部７１Ｈは、強制スイッチ指令が入力されていないと判定した場合、マイコン５０からのスイッチング指令に従ってハイスイッチ７２Ｈをオン又はオフにする。上アーム制御部７１Ｈは、強制スイッチ指令がシャットダウン指令又はＡＳＣ（Active Short Circuit）指令であると判定した場合、マイコン５０からのスイッチング指令が入力されているか否かにかかわらず、ハイスイッチ７２Ｈをオフに維持する。これにより、第１絶縁伝達部８０を介して駆動回路部９０には、オフ指令が伝達される。その結果、上アームスイッチＳＷＨがオフされる。

下アーム制御部７１Ｌには、自身に対応する下アームスイッチＳＷＬのスイッチング指令がマイコン５０から入力される。本実施形態において、下アーム制御部７１Ｌは、ロースイッチ７２Ｌをオンすることにより、スイッチング指令としてのオン指令を、第１絶縁伝達部８０の下アームフォトダイオード８２Ｌ及び図示しない下アームフォトトランジスタを介して駆動回路部９０の対応する駆動回路に伝達する。また、下アーム制御部７１Ｌは、ロースイッチ７２Ｌをオフすることにより、スイッチング指令としてのオフ指令を、第１絶縁伝達部８０の下アームフォトダイオード８２Ｌ及び図示しない下アームフォトトランジスタを介して駆動回路部９０の対応する駆動回路に伝達する。駆動回路は、伝達されたスイッチング指令がオン指令であると判定した場合、下アームスイッチＳＷＬをオンする。一方、駆動回路は、伝達されたスイッチング指令がオフ指令であると判定した場合、下アームスイッチＳＷＬをオフする。

下アーム制御部７１Ｌには、状態判定部６４から出力される強制スイッチ指令が入力される。下アーム制御部７１Ｌは、強制スイッチ指令が入力されていないと判定した場合、マイコン５０からのスイッチング指令に従ってロースイッチ７２Ｌをオン又はオフにする。下アーム制御部７１Ｌは、強制スイッチ指令がシャットダウン指令であると判定した場合、スイッチング指令が入力されているか否かにかかわらず、ロースイッチ７２Ｌをオフに維持する。これにより、第１絶縁伝達部８０を介して駆動回路部９０には、オフ指令が伝達される。その結果、下アームスイッチＳＷＬがオフされる。下アーム制御部７１Ｌは、強制スイッチ指令がＡＳＣ指令であると判定した場合、スイッチング指令が入力されているか否かにかかわらず、ロースイッチ７２Ｌをオンに維持する。これにより、第１絶縁伝達部８０を介して駆動回路部９０には、オン指令が伝達される。その結果、下アームスイッチＳＷＬがオンされる。

ちなみに、オン指令を表す論理値とオフ指令を表す論理値とは、図３に示した構成で伝達される論理値と逆の論理値であってもよい。

先の図２の説明に戻り、異常検知部９２は、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬ及び駆動回路部９０の少なくとも１つに異常（以下、スイッチ側異常）が生じたと判定した場合、第２絶縁伝達部９３を介して状態判定部６４に異常信号を伝達する。なお、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの異常には、電流が過電流閾値を超える過電流異常、温度が温度閾値を超える過熱異常、及びスイッチのエミッタ及びコレクタ間電圧Ｖｃｅが所定範囲からはずれる異常の少なくとも一方が含まれる。また、駆動回路部９０の異常には、絶縁電源９１から駆動回路部９０へと電力が出力されない異常、絶縁電源９１から駆動回路部９０への出力電圧が規定電圧を低圧閾値を下回る異常、絶縁電源９１から駆動回路部９０への出力電圧が過電圧閾値を超える異常、及び絶縁電源９１から駆動回路部９０への出力電圧の変動量が規定値を超える異常のうち、少なくとも１つが含まれる。

マイコン５０は、各センサ２３ａ～２３ｃ及びマイコン５０の少なくとも１つに異常が生じたと判定した場合、スイッチング指令の生成及び出力を停止するとともに、状態判定部６４に対してスイッチ停止指令を出力する。センサの異常には、センサから信号が出力されない異常、センサの出力信号が第１所定量を下回る異常、センサの出力信号が第１所定量よりも大きい第２所定量を超える異常、及びセンサの出力特性異常のうち、少なくとも１つが含まれる。なお、マイコン５０に異常が生じたか否かは、例えば、マイコン５０自身又はマイコン５０の外部に備えられる診断部による診断結果に基づいて判定されればよい。

複合ＩＣ６０は、安全状態判定部６６を備えている。安全状態判定部６６は、電圧センサ２３ａの電圧信号Ｖｓに基づいて電源電圧ＶＤＣを検出し、検出した電源電圧ＶＤＣに基づいて安全状態を判定する。

図４に、安全状態判定部６６により実行される処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、電圧信号Ｖｓに基づいて電源電圧ＶＤＣを検出し、検出した電源電圧ＶＤＣが判定電圧Ｖｇｍｔｈを超えているか否かを判定する。この処理は、回生が実施されるか否かを判定するための処理である。ステップＳ１０の処理が、電源電圧検出部及び電圧判定部に相当する。本実施形態において、判定電圧Ｖｇｍｔｈは、正常な蓄電池２１の端子電圧が取り得る範囲の最小値、又はこの最小値よりも大きくてかつこの範囲の最大値未満の値に設定されている。

ステップＳ１０において否定判定した場合には、逆起電圧が発生した場合における巻線１１の線間電圧が蓄電池２１の端子電圧以下となって回生が実施されないと判定し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、後述する図５のステップＳ２０において異常が発生していると判定される場合において、状態判定部６４から出力される強制スイッチ指令をシャットダウン指令にすることが安全状態であると判定する。

一方、ステップＳ１０において肯定判定した場合には、逆起電圧が発生した場合における巻線１１の線間電圧が蓄電池２１の端子電圧よりも高くなって回生が実施されると判定し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、ステップＳ２０において異常が発生していると判定される場合において、状態判定部６４から出力される強制スイッチ指令をＡＳＣ指令にすることが安全状態であると判定する。ステップＳ１１，Ｓ１２における安全状態判定部６６による判定結果は、状態判定部６４に入力される。

続いて、図５を用いて、状態判定部６４により実行される処理について説明する。この処理は、例えば、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ２０では、異常検知部９２からのスイッチ側異常の通知、マイコン５０からのスイッチ停止指令の入力、及び過電圧検知部６５からの過電圧異常の通知のうち、少なくとも１つの事象が生じたか否かを判定する。なお、スイッチ側異常が生じたか否かは、第２絶縁伝達部９３を介して異常信号が入力されたか否かで判定されればよい。また、ステップＳ２０の処理が異常判定部に相当する。

ステップＳ２０において否定判定した場合には、ステップＳ２１に進み、強制スイッチ指令をスイッチ制御部７０に対して出力しない。これにより、マイコン５０から出力されたスイッチング指令に基づく上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング制御の継続が許可される。

ステップＳ２０において肯定判定した場合には、ステップＳ２２に進み、強制スイッチ指令をＡＳＣ指令にすることが安全状態であるとの判定結果が安全状態判定部６６から入力されているとの条件と、マイコン５０からＡＳＣ無効化指令が入力されていないとの条件とが成立しているか否かを判定する。ＡＳＣ無効化指令については、後に詳述する。

ステップＳ２２において否定判定、すなわち、シャットダウン指令にすることが安全状態であるとの判定結果が入力されているとの条件、及びＡＳＣ無効化指令が入力されているとの条件のうち、少なくとも一方の条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、強制スイッチ指令としてのシャットダウン指令を上，下アーム制御部７１Ｈ，７１Ｌに対して出力する。これにより、３相全ての上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬをオフするシャットダウン制御が実施される。

ステップＳ２２において肯定判定した場合には、ステップＳ２４に進み、強制スイッチ指令としてのＡＳＣ指令を上，下アーム制御部７１Ｈ，７１Ｌに対して出力する。これにより、３相分の上アームスイッチＳＷＨをオフし、３相分の下アームスイッチＳＷＬをオンする全相短絡制御（以下、ＡＳＣ制御）が実施される。ステップＳ２２～Ｓ２４の処理が異常時制御部に相当する。

続いて、ＡＳＣ無効化指令について説明する。

本実施形態では、図６に示すように、蓄電池２１の実際の端子電圧が高いほど小さくなる電圧信号Ｖｓが電圧センサ２３ａから出力される。ここで、低圧電源回路４０の起動時や低圧電源回路４０の故障時等において、低圧電源回路４０の第２出力電圧Ｖ２ｒが低くなり得る。第２出力電圧Ｖ２ｒが低くなると、蓄電池２１の実際の端子電圧が低いにもかかわらず、電圧センサ２３ａの電圧信号Ｖｓが小さくなり得る。この場合、検出される電源電圧ＶＤＣが高くなるため、蓄電池２１の実際の端子電圧が低いにもかかわらず、蓄電池２１の端子電圧が高いと誤判定されてしまう。その結果、シャットダウン制御を実行すべき状況であるにもかかわらず、ＡＳＣ制御が誤って実行されるおそれがある。

そこで、マイコン５０は、低圧電源回路４０の第２出力電圧Ｖ２ｒが所定電圧未満であると判定した場合、ＡＳＣ無効化指令を状態判定部６４に対して出力し、第２出力電圧Ｖ２ｒが所定電圧以上であると判定した場合、ＡＳＣ無効化指令を状態判定部６４に対して出力しない。状態判定部６４は、図５のステップＳ２２において、ＡＳＣ無効化指令が入力されていることをもって、第２出力電圧Ｖ２ｒが所定電圧未満であると判定し、ステップＳ２３の処理を行う。これにより、巻線１１の線間電圧が蓄電池２１の端子電圧よりも高くなっていると判定されている場合であっても、ＡＳＣ制御が行われない。その結果、ＡＳＣ制御が誤って実行される事態の発生を抑制できる。

なお、マイコン５０は、第２出力電圧Ｖ２ｒが所定電圧未満であると判定した場合、ＡＳＣ無効化指令として、連続するパルス信号を状態判定部６４に対して出力してもよい。状態判定部６４は、パルス信号が入力されていると判定した場合にＡＳＣ無効化指令が入力されていると判定し、パルス信号が入力されていないと判定した場合にＡＳＣ無効化指令が入力されていないと判定する。これにより、信号固着に起因してＡＳＣ無効化指令が誤って状態判定部６４に伝達されることを抑制できる。ちなみに、マイコン５０は、パルス信号に代えて、ＡＳＣ無効化指令として論理Ｈ又はＬのデジタル信号を出力してもよい。

図７に、安全状態判定部６６及び状態判定部６４による処理の一例を示す。図７（ａ）は、電源電圧ＶＤＣの推移を示し、図７（ｂ）は、マイコン５０からのＡＳＣ無効化指令の有無の推移を示し、図７（ｃ）は、安全状態の推移を示す。

時刻ｔ１において、安全状態判定部６６により、電源電圧ＶＤＣが判定電圧Ｖｇｍｔｈを超えたと判定され、強制スイッチ指令をＡＳＣ指令にすることが安全状態であると判定される。その後、時刻ｔ２において、電源電圧ＶＤＣが判定電圧Ｖｇｍｔｈ以下になったと判定され、安全状態判定部６６により、強制スイッチ指令をシャットダウン指令にすることが安全状態であると判定される。

その後、時刻ｔ３において、マイコン５０からのＡＳＣ無効化指令が状態判定部６４に入力される。このため、時刻ｔ４において、電源電圧ＶＤＣが判定電圧Ｖｇｍｔｈを超えたと判定されるものの、強制スイッチ指令をシャットダウン指令にすることが安全状態であるとされる。その後、時刻ｔ５において、マイコン５０からＡＳＣ無効化指令の出力が停止される。

以上説明したように、本実施形態では、スイッチ側異常、スイッチ停止指令の入力、及び過電圧異常のうち、少なくとも１つの事象が発生したと判定された場合において、巻線１１に逆起電圧が発生した場合における巻線１１の線間電圧が蓄電池２１の端子電圧よりも高くなっていると判定されたときには、シャットダウン制御に代えてＡＳＣ制御が行われる。これにより、上，下アームダイオードＤＨ，ＤＬ、巻線１１及び蓄電池２１を含む閉回路が形成されなくなり、オンされた下アームスイッチＳＷＬ及び巻線１１を含む閉回路が形成されることとなる。その結果、この閉回路に巻線１１で発生した誘起電流を流すことができ、回生が実施されることを抑制することができる。したがって、平滑コンデンサ２２の端子電圧が大きく上昇することを抑制したり、回転電機１０の発生トルクの急増を抑制したりすることができる。

また、本実施形態では、状態判定部６４、安全状態判定部６６及びスイッチ制御部７０が同一の複合ＩＣ６０として構成されている。このため、図５のステップＳ２０において肯定判定されてから、ＡＳＣ制御又はシャットダウン制御が実行されるまでの時間を短縮することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
図４に示した安全状態判定部６６の処理を変更してもよい。詳しくは、ステップＳ１１の判定とステップＳ１２の判定との切り替えにヒステリシスを設けてもよい。安全状態判定部６６は、電圧センサ２３ａの電圧信号Ｖｓが第１判定電圧ＡＳＣＨを下回ったと判定した場合、状態判定部６４から出力される強制スイッチ指令をＡＳＣ指令にすることが安全状態であると判定する。一方、安全状態判定部６６は、電圧信号Ｖｓが第２判定電圧ＡＳＣＬ（＞ＡＳＣＨ）を超えたと判定した場合、状態判定部６４から出力される強制スイッチ指令をシャットダウン指令にすることが安全状態であると判定する。この構成によれば、チャタリングを防止することができる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図８及び図９に示すように、マイコン５０のスイッチング指令を伝達するための構成を変更する。なお、図８及び図９において、先の図２及び図３に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

図９に示すように、スイッチ制御部７０は、アーム制御部７３、上アームＳＤ部７４、下アームＳＤ部７５及び下アームＡＳＣ部７６を備えている。アーム制御部７３、上アームＳＤ部７４、下アームＳＤ部７５及び下アームＡＳＣ部７６は、低圧電源回路４０の第２出力電圧Ｖ２ｒが供給されることにより駆動される。第１絶縁伝達部８０は、第１ロースイッチ７２Ｌａと、第１ロースイッチ７２Ｌａに並列接続された第２ロースイッチ７２Ｌｂとを備えている。本実施形態において、各ロースイッチ７２Ｌａ，７２Ｌｂは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、第１絶縁伝達部８０は、第１切替スイッチ８３Ｈ、上アーム駆動部８４Ｈ、第２切替スイッチ８３Ｌ及び下アーム駆動部８４Ｌを備えている。

アーム制御部７３は、状態判定部６４から強制スイッチ指令が入力されていないと判定した場合、上アームＳＤ部７４及び下アームＳＤ部７５に対してオン指令を出力し、下アームＡＳＣ部７６に対してオフ指令を出力する。上アームＳＤ部７４は、入力されたオン指令を端子Ｔｒを介して上アーム駆動部８４Ｈに出力する。下アームＳＤ部７５は、入力されたオン指令を端子Ｔｒを介して下アーム駆動部８４Ｌに出力する。下アームＡＳＣ部７６は、入力されたオフ指令を端子Ｔｒを介して第２ロースイッチ７２Ｌｂのゲートに出力する。第１ロースイッチ７２Ｌａのゲートには、マイコン５０のスイッチング指令が入力される。

上アーム駆動部８４Ｈは、オン指令が入力されていると判定した場合、第１切替スイッチ８３Ｈをオンする。これにより、上アームフォトダイオード８２Ｈに通電され、マイコン５０のスイッチング指令が第１絶縁伝達部８０を介して駆動回路部９０に伝達される。

下アーム駆動部８４Ｌは、下アームＳＤ部７５からオン指令が入力されていると判定した場合、第２切替スイッチ８３Ｌをオンする。これにより、下アームフォトダイオード８２Ｌに通電され、マイコン５０のスイッチング指令が第１絶縁伝達部８０を介して駆動回路部９０に伝達される。

一方、アーム制御部７３は、状態判定部６４からの強制スイッチ指令がシャットダウン指令であると判定した場合、上アームＳＤ部７４、下アームＳＤ部７５及び下アームＡＳＣ部７６に対してオフ指令を出力する。上アーム駆動部８４Ｈは、オフ指令が入力されていると判定した場合、第１切替スイッチ８３Ｈをオフする。これにより、上アームフォトダイオード８２Ｈへの通電が停止され、上アームスイッチＳＷＨがオフされる。下アーム駆動部８４Ｌは、オフ指令が入力されていると判定した場合、第２切替スイッチ８３Ｌをオフする。これにより、下アームフォトダイオード８２Ｌへの通電が停止され、下アームスイッチＳＷＬがオフされる。その結果、シャットダウン制御が行われる。

一方、アーム制御部７３は、状態判定部６４からの強制スイッチ指令がＡＳＣ指令であると判定した場合、上アームＳＤ部７４に対してオフ指令を出力し、下アームＳＤ部７５及び下アームＡＳＣ部７６に対してオン指令を出力する。その結果、第２ロースイッチ７２Ｌｂがオンされ、ＡＳＣ制御が行われる。

図９に示す構成によれば、複合ＩＣ６０と第１絶縁伝達部８０との間の信号数を３つに減らすことができ、複合ＩＣ６０の端子Ｔｒを３つに減らすことができる。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１０に示すように、複合ＩＣ６０は、線間電圧推定部６７を備えている。図１０において、先の図２に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

線間電圧推定部６７には、角度センサ２３ｃから出力された角度信号が入力される。線間電圧推定部６７は、角度信号に基づいてロータの回転速度Ｎｍを算出し、算出した回転速度Ｎｍに基づいて、「Ｖｃ＝Ｋ×Ｎｍ」を用いて巻線１１に逆起電圧が発生する場合における線間電圧Ｖｃを推定する。Ｋは、定数であり、ロータの磁極の磁束量φから定まる値である。推定された線間電圧Ｖｃは、安全状態判定部６６に入力される。安全状態判定部６６は、線間電圧Ｖｃ及び電源電圧ＶＤＣに基づいて、安全状態を判定する。

なお、線間電圧推定部６７は、ロータの回転速度Ｎｍに代えて、電気角速度ωｅに基づいて線間電圧Ｖｃを推定してもよい。

図１１に、安全状態判定部６６により実行される処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図１１において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１３では、推定した線間電圧Ｖｃが、検出した電源電圧ＶＤＣを超えているか否かを判定する。この処理は、回生が実施されるか否かを判定するための処理である。

ステップＳ１３において否定判定した場合には、回生が実施されないと判定し、ステップＳ１１に進む。一方、ステップＳ１３において肯定判定した場合には、回生が実施されると判定し、ステップＳ１２に進む。

このように本実施形態では、推定された線間電圧Ｖｃと比較される値として、検出された電源電圧ＶＤＣが用いられる。これにより、巻線１１に逆起電圧が発生した場合における線間電圧が蓄電池２１の端子電圧よりも高くなっていることを的確に判定することができる。したがって、巻線１１に電流が流れることを抑制し、回転電機１０の温度の上昇を抑制できる。

本実施形態では、ロータの回転速度Ｎｍから推定された線間電圧Ｖｃが電源電圧ＶＤＣよりも高いと判定された場合、巻線１１に逆起電圧が発生する場合における線間電圧が蓄電池２１の端子電圧よりも高くなっていると判定される。そして、線間電圧が蓄電池２１の端子電圧よりも高くなっていると判定されている場合には、状態判定部６４から出力される強制スイッチ指令をＡＳＣ指令にすることが安全状態であると判定され、線間電圧が蓄電池２１の端子電圧以下であると判定されている場合には、強制スイッチ指令をシャットダウン指令にすることが安全状態であると判定される。ここで、線間電圧Ｖｃの推定に回転速度Ｎｍが用いられるのは、異常発生時に回転電機１０の発生トルク（制動トルク）が大きくなるのを防止するためである。

ＡＳＣ制御が行われる場合、巻線１１及びインバータ２０内で電流が還流し、蓄電池２１側に電流が流れる回生が実施されない。この場合であっても、巻線１１には電流が流れるため、回転電機１０のトルクが発生する。発生トルクは、ｑ軸電流Ｉｑの絶対値が大きいほど大きくなり、ｑ軸電流Ｉｑは、下式（ｅｑ１）に示すように、電気角速度ωｅ（ロータの回転速度）が低いほど、その絶対値が大きくなる。これは、回転速度が低くなると、相対的に抵抗成分が大きくなるためである。下式（ｅｑ１）には、ｄ軸電流Ｉｄも合わせて示す。下式（ｅｑ１）は、周知の電圧方程式において、ｄ，ｑ軸電圧Ｖｄ，Ｖｑを０とすることにより導くことができる。Ｖｄ，Ｖｑ＝０とするのは、３相分の下アームスイッチＳＷＬがオフされているためである。

図１２に、ＡＳＣ制御が行われている場合の各パラメータを示す。図１２（ａ）は、回転速度Ｎｍ及びｄ，ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑの関係を示し、図１２（ｂ）は、回転速度Ｎｍ及び相電流の振幅の関係を示す。図１２（ｃ）は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの関係を示し、図１２（ｄ）は、回転速度Ｎｍ及び回転電機１０の発生トルクの関係を示す。図１２（ａ）に示すように、回転速度Ｎｍが低くなるほど、ｑ軸電流Ｉｑの絶対値が小さくなるものも、回転速度Ｎｍが所定回転速度を下回ると、ｑ軸電流Ｉｑの絶対値が減少から増加に転じる。これにより、図１２（ｄ）に示すように、回転速度Ｎｍが所定回転速度を下回る低回転領域において、発生トルクが減少から増加に転じる。このことは、低回転領域において、回転電機１０の制動トルクが増大することを示している。制動トルクが増大すると、車両が急減速する懸念がある。このため、低回転領域では、ＡＳＣ制御ではなく、シャットダウン制御が行われることが望ましい。

ここで、先の図４のステップＳ１０に示したように、回転速度Ｎｍを用いずに電源電圧ＶＤＣと判定電圧Ｖｇｍｔｈとの比較に基づいて回生が実施されるか否かを判定する構成では、低回転領域において回生が実施されると誤判定され得る。例えば、平滑コンデンサ２２の端子電圧が高い状態において、その後ロータの回転速度Ｎｍが低回転領域まで低下する場合を考える。この際、回転速度Ｎｍは低下したものの、平滑コンデンサ２２に蓄積された電荷量の変化が小さいと、低回転領域であるにもかかわらず、電源電圧ＶＤＣが判定電圧Ｖｇｍｔｈを超えていると安全状態判定部６６により判定される。その結果、低回転領域において、強制スイッチ指令をＡＳＣ指令とすることが安全状態と判定される。このような状況下、先の図５のステップＳ２２において肯定判定されると、低回転領域においてＡＳＣ制御が行われる。その結果、回転電機１０の制動トルクが増大し、車両が急減速する懸念がある。

これに対し、本実施形態では、回転速度Ｎｍに基づいて線間電圧Ｖｃが推定される。回転速度Ｎｍが高いほど、線間電圧の振幅が高くなる傾向にある。このため、推定された線間電圧Ｖｃが電源電圧ＶＤＣを超えると判定される場合の回転速度Ｎｍは、上記所定回転速度以上となっており、回転速度Ｎｍが低回転領域を脱している。これは、本実施形態では、低回転領域において推定される線間電圧Ｖｃが、蓄電池２１が正常な場合において電源電圧ＶＤＣが取り得る範囲の最小値以下とされているためである。したがって、本実施形態によれば、低回転領域においてＡＳＣ制御が行われることを防止でき、車両の急減速を防止することができる。なお、この場合、シャットダウン制御が行われるが、線間電圧が蓄電池２１の端子電圧以下であるときは回生が実施されないので不都合は生じない。

＜第３実施形態の変形例＞
・図１１のステップＳ１３において、検出された電源電圧ＶＤＣに代えて、図４のステップＳ１０の判定電圧Ｖｇｍｔｈが用いられてもよい。この場合であっても、低回転領域においてＡＳＣ制御が実行されることを抑制する効果を得ることはできる。

・ロータの温度を検出する温度センサの検出値又はロータの温度を推定する温度推定部の推定値と、回転速度Ｎｍとに基づいて、逆起電圧Ｖｃが推定されてもよい。

・角度センサ２３ｃから出力された角度信号を角度情報に変換する角度情報変換装置が必要な場合、その装置がマイコン５０又は複合ＩＣ６０に内蔵されたり、その装置として専用のＩＣが配置されたりしてもよい。

・角度センサ２３ｃに代えて、ロータの回転速度（すなわち機械角速度）を検出する回転速度センサが用いられてもよい。

・巻線１１の線間電圧を検出するセンサを制御システムに備える。そして、ステップＳ１３において、推定された線間電圧Ｖｃに代えて、このセンサの検出値が用いられてもよい。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１３に示すように、制御システムは、インバータ２０から蓄電池２１側に流れる電流に応じた電流信号を出力する入力電流センサ２３ｄを備えている。図１３において、先の図１に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

図１４に、制御回路３０の構成を示す。図１４において、先の図２に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

入力電流センサ２３ｄには、低圧電源回路４０の第２出力電圧Ｖ２ｒが供給される。入力電流センサ２３ｄの電流信号は、マイコン５０に入力される。マイコン５０は、入力電流センサ２３ｄから出力された電流信号に基づいて、インバータ２０から蓄電池２１側に流れる電流を検出する。

安全状態判定部６６には、電圧センサ２３ａの電圧信号Ｖｓに代えて、入力電流センサ２３ｄの電流信号が入力される。また、安全状態判定部６６には、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング状態の情報が状態判定部６４から入力される。安全状態判定部６６は、入力電流センサ２３ｄの電流信号に基づいて、安全状態を判定する。

図１５に、安全状態判定部６６により実行される処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図１５において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１４では、ＡＳＣ制御が行われているか否かを判定する。

ステップＳ１４において否定判定した場合には、シャットダウン制御が行われていると判定し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、シャットダウン制御が行われている状況下において、入力電流センサ２３ｄの電流信号に基づいて、インバータ２０から蓄電池２１へと向かう方向に電流が流れているか否かを判定する。シャットダウン制御が行われている場合において、実際の逆起電圧が蓄電池２１の端子電圧を超えると、インバータ２０から蓄電池２１へと向かう方向に回生電流が流れる。

ステップＳ１５において否定判定した場合には、回生が実施されていないと判定し、ステップＳ１１に進む。一方、ステップＳ１５において肯定判定した場合には、回生が実施されていると判定し、ステップＳ１２に進む。

以上説明した本実施形態によれば、回生が実施される状況を的確に把握できる。このため、異常発生時にＡＳＣ制御が実施される機会を減らすことができる。これにより、低回転領域において回転電機１０の制動トルクが増大することを抑制できる。

＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１６に示すように、制御回路３０は、監視部に相当する監視マイコン１００を備えている。図１６において、先の図８に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。本実施形態では、マイコン５０を制御マイコン５０と称すこととする。また、制御マイコン５０から出力されるスイッチ停止指令を第１スイッチ停止指令と称すこととする。

監視マイコン１００は、制御マイコン５０に異常が生じているか否かを監視する機能を有している。なお、この監視手法は、例えば、ウォッチドックタイマを用いる方法等、周知の方法が用いられればよい。

監視マイコン１００には、低圧電源回路４０の第２出力電圧Ｖ２ｒが供給されている。また、監視マイコン１００には、角度センサ２３ｃの角度信号及び電圧センサ２３ａの電圧信号Ｖｓが入力される。

図１７に、監視マイコン１００により実行される処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ３０では、制御マイコン５０に異常が生じているか否かを判定する。

ステップＳ３０において異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ３１に進み、ＡＳＣ制御の実行が必要な状況であるか否かを判定する。具体的には例えば、電圧センサ２３ａの電圧信号に基づく図４のステップＳ１０の手法、又は電圧信号及び角度センサ２３ｃの角度信号に基づく図１１のステップＳ１３の手法を用いて、巻線１１に逆起電圧が発生する場合における巻線１１の線間電圧が蓄電池２１の端子電圧よりも高くなっているか否かを判定する。

なお、制御システムに入力電流センサ２３ｄが備えられる場合、図１５のステップＳ１５の手法を用いてもよい。また、上述したいくつかの手法のうち、少なくとも２つの手法を組み合わせた手法を用いてもよい。

ステップＳ３１においてＡＳＣ制御の実行が必要な状況でないと判定した場合には、ステップＳ３３に進み、状態判定部６４に対して第２スイッチ停止指令を出力する。第２スイッチ停止指令は、第１スイッチ停止指令と同じ目的で出力される信号である。

ステップＳ３１においてＡＳＣ制御の実行が必要な状況であると判定した場合には、ステップＳ３２に進み、安全状態判定部６６に対してＡＳＣ指令を出力する。安全状態判定部６６は、入力されたＡＳＣ指令を状態判定部６４に対して出力する。ここで、ＡＳＣ指令は、信号固着の問題に対処すべく、連続するパルス信号であってもよい。

以上説明した本実施形態によれば、制御マイコン５０に異常が発生した場合、監視マイコン１００から安全状態判定部６６及び状態判定部６４を介してＡＳＣ制御の実行を指示することができる。

＜第５実施形態の変形例＞
・監視マイコン１００に代えて、制御マイコン５０の監視機能等を有するＩＣが備えられていてもよい。

・複合ＩＣ６０に安全状態判定部６６が備えられなくてもよい。この場合、監視マイコン１００は、図１７のステップＳ３１において肯定判定した場合、状態判定部６４に対してＡＳＣ指令を出力すればよい。

・監視マイコン１００は、制御マイコンの異常に関係なくステップＳ３１の処理を行ってもよい。すなわち、ステップＳ３０の処理が削除されてもよい。

＜第６実施形態＞
以下、第６実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１８に示すように、安全状態判定部６６に電源監視部６２の監視結果が入力される。図１８において、先の図８に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

低圧電源回路４０は、低圧直流電源２４の出力電圧を降圧することにより、さらに第４出力電圧Ｖ４ｒを生成する。本実施形態において、第４出力電圧Ｖ４ｒは、第２出力電圧Ｖ２ｒと同じ値である。第４出力電圧Ｖ４ｒの分圧値は、電源監視部６２に入力される。電源監視部６２は、分圧値に基づいて、第４出力電圧Ｖ４ｒを検出する。

本実施形態において、電圧センサ２３ａ、相電流センサ２３ｂ及び角度センサ２３ｃには、低圧電源回路４０の第２出力電圧Ｖ２ｒではなく、第４出力電圧Ｖ４ｒが供給される。また、マイコン５０には、低圧電源回路４０の第２出力電圧Ｖ２ｒ及び第４出力電圧Ｖ４ｒが供給される。

電源監視部６２は、電源制御部６１及び低圧電源回路４０を監視する機能を有している。電源監視部６２は、電源制御部６１及び低圧電源回路４０のうち少なくとも一方に異常が生じたと判定した場合、異常が生じた旨を安全状態判定部６６に対して出力する。電源監視部６２は、検出した各出力電圧Ｖ１ｒ～Ｖ４ｒに基づいて、低圧電源回路４０の異常を監視する。

本実施形態において、安全状態判定部６６は、センサの出力信号に関わる異常が発生していないと判定されていることを条件として、安全状態を判定する。本実施形態において、センサの出力信号に関わる異常とは、センサの出力信号に基づいて算出される物理量と、センサの検出対象とする実際の物理量とのずれ量が所定以上となり、物理量の検出精度が低下する異常のことである。例えば電圧センサ２３ａの電圧信号Ｖｓを例に説明すると、電圧信号Ｖｓに基づいて算出された電源電圧ＶＤＣと、平滑コンデンサ２２の実際の端子電圧とのずれ量が所定以上となり、電源電圧ＶＤＣの検出精度が低下する異常のことである。本実施形態において、センサの出力信号に関わる異常には、低圧電源回路４０、各センサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、各センサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃとマイコン５０とをつなぐインターフェース、及びマイコン５０の異常に加えて、低圧電源回路４０と各センサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃとを接続する経路、各センサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃとインターフェースとを接続する経路、及びインターフェースとマイコン５０とを接続する経路上の異常も含まれる。また、本実施形態において、センサの出力信号に関わる異常には、低圧電源回路４０が起動時及び停止時であることが含まれる。これは、低圧電源回路４０の起動時及び停止時においては、低圧電源回路４０の出力電圧が不安定となり、センサの出力信号に基づく物理量の検出精度が低下する懸念があるためである。

ここで、センサの出力信号に関わる異常のうち、低圧電源回路４０の異常の判定手法について説明すると、電源監視部６２は、第４出力電圧Ｖ４ｒが第１閾値ＶｔＬＳを下回ったと判定した場合、低圧電源回路４０の低電圧異常が発生したと判定する。電源監視部６２は、その後、第４出力電圧Ｖ４ｒが第２閾値ＶｔＬＨ（＞ＶｔＬＳ）を超えたと判定した場合、低圧電源回路４０の低電圧異常が発生していないと判定する（図２０（ａ）参照）。

図１９に、安全状態判定部６６により実行される処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図１９において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１６に進み、センサの出力信号に関わる異常が発生しているか否かを判定する。ステップＳ１６において異常が発生していないと判定した場合には、ステップＳ１２に進む。一方、ステップＳ１６において異常が発生していると判定した場合には、ステップＳ１１に進む。この場合、回生が実施されると判定しているものの、状態判定部６４から出力される強制スイッチ指令をシャットダウン指令とすることが安全状態であると判定する。

なお、センサの出力信号に関わる異常が発生した場合、インバータ２０の動作を継続できないときには、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬを停止（オフ）させてもよい。

図２０を用いて、低圧電源回路４０の低電圧異常が発生した場合の処理について説明する。図２０（ａ）は、第４出力電圧Ｖ４ｒの推移を示し、図２０（ｂ）～図２０（ｄ）は、先の図７（ａ）～図７（ｃ）に対応している。また、図２０の時刻ｔ１～ｔ５は、先の図７の時刻ｔ１～ｔ５に対応している。図２０に示す例では、時刻ｔｂにおいて、第４出力電圧Ｖ４ｒが第１閾値ＶｔＬＳを下回ったと判定され、低圧電源回路４０の低電圧異常が発生したと判定される。このため、時刻ｔｂ以降において、強制スイッチ指令をシャットダウン指令とすることが安全状態とされ、ＡＳＣ制御が実行されない。

また、時刻ｔａにおいて第４出力電圧Ｖ４ｒが第２閾値ＶｔＬＨを超えたと判定され、低圧電源回路４０の低電圧異常が発生していないと判定される。したがって、時刻ｔａ～ｔｂの期間においては、図１９のステップＳ１０での判定結果及びＡＳＣ無効化指令の有無に応じて、安全状態が、シャットダウン指令とされることであるのか、又はＡＳＣ指令とされることであるのかが決定される。なお、時刻ｔａよりも前の期間においては、強制スイッチ指令をシャットダウン指令とすることが安全状態とされる。

以上説明した本実施形態によれば、センサの出力信号に関わる異常が発生していると判定された場合、巻線１１の線間電圧が蓄電池２１の端子電圧よりも高くなっていると判定されているときであっても、状態判定部６４から出力される強制スイッチ指令をシャットダウン指令とすることが安全状態と判定される。このため、先の図５のステップＳ２０において肯定判定された場合であっても、ＡＳＣ制御が実行されない。これにより、ＡＳＣ制御を行うべきでない状況においてＡＳＣ制御が誤って行われる事態の発生を抑制できる。

また本実施形態では、低圧電源回路４０から各センサ２３ａ～２３ｃに給電する系統と、低圧電源回路４０からマイコン５０に給電する系統とを分けている。この構成によれば、第４出力電圧Ｖ４ｒが異常な値になったとしても、例えばマイコン５０の動作を継続させることができる。

＜第６実施形態の変形例＞
低圧電源回路４０から各センサ２３ａ～２３ｃに給電する系統と、低圧電源回路４０からマイコン５０に給電する系統とが、先の図２に示した構成のように、共通の１系統であってもよい。すなわち、図２に示す構成において、電源監視部６２の監視結果が安全状態判定部６６に入力され、センサの出力信号に関わる異常が発生している場合にＡＳＣ制御が実行されなくなる本実施形態の構成を適用できる。また、図８に示す構成においても、電源監視部６２の監視結果が安全状態判定部６６に入力され、センサの出力信号に関わる異常が発生している場合にＡＳＣ制御が実行されなくなる本実施形態の構成を適用できる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・図１０に示した構成に、電源監視部６２の監視結果が安全状態判定部６６に入力され、低圧電源回路４０の出力電圧が２系統とされる図１８に示した構成を適用してもよい。この構成を図２１に示す。図２１において、先の図１０，図１８に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

・図１４に示した構成に、電源監視部６２の監視結果が安全状態判定部６６に入力され、低圧電源回路４０の出力電圧が２系統とされる図１８に示した構成を適用してもよい。この構成を図２２に示す。図２２において、先の図１４，図１８に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

・図１６に示した構成に、電源監視部６２の監視結果が安全状態判定部６６に入力され、低圧電源回路４０の出力電圧が２系統とされる図１８に示した構成を適用してもよい。この構成を図２３に示す。図２３において、先の図１６，図１８に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

・ＡＳＣ制御としては、全相の下アームスイッチＳＷＬに代えて全相の上アームスイッチＳＷＨをオンし、全相の下アームスイッチＳＷＬをオフする制御であってもよい。

・上，下アームのうち、一方のアームの少なくとも１つのスイッチがオン固着する異常が発生した場合、ＡＳＣ制御を、上，下アームのうち、オン固着が発生したアームの全相のスイッチをオンする制御とすればよい。

また、上，下アームのうち、一方のアームの少なくとも１つのスイッチがオフ固着する異常が発生した場合、ＡＳＣ制御を、上，下アームのうち、オフ固着が発生したアームとは別のアームの全相のスイッチをオンする制御とすればよい。

・電圧センサ２３ａは、蓄電池２１の端子電圧が高いほど大きくなる電圧信号Ｖｓを出力する特性を有していてもよい。

・ＡＳＣ制御を無効化する構成が備えられなくてもよい。この場合、例えば、図５のステップＳ２２の処理において、ＡＳＣ無効化指令が入力されているとの条件を削除すればよい。

・インバータのスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えば、ボディダイオードを内蔵するＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。

・インバータの各相各アームのスイッチとしては、互いに並列接続された２つ以上のスイッチであってもよい。この場合、互いに並列接続されたスイッチの組み合わせとしては、例えば、ＳｉＣのスイッチング素子及びＳｉのスイッチング素子の組み合わせ、又はＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴの組み合わせであってもよい。

・指令生成部としては、マイコンに限らず、例えば、制御ＩＣ、又はモータ制御等の専用の機能を有するＩＣであってもよい。

・電源制御部６１、電源監視部６２、状態判定部６４及びスイッチ制御部７０等が実装されるＩＣとしては、複合ＩＣに限らない。

・電圧センサ２３ａは、制御回路３０の外部に備えられていてもよい。また、相電流センサ２３ｂ、角度センサ２３ｃ及び入力電流センサ２３ｄが制御回路３０に内蔵されていてもよい。

・第１絶縁伝達部８０及び第２絶縁伝達部９３としては、光絶縁素子としてのフォトカプラに限らず、例えば、磁気絶縁素子としての磁気カプラであってもよい。この場合において、ＡＳＣ制御を実行しようとするとき、例えば、複合ＩＣ６０は、磁気カプラに対して、マイコン５０により生成されたスイッチング指令の出力の停止指令を出力する。また、複合ＩＣ６０は、駆動回路部９０に対して、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうち一方のオフ指令と他方のオン指令とを出力する。

・回転電機の制御量としては、トルクに限らず、例えば、回転電機のロータの回転速度であってもよい。

・回転電機としては、永久磁石同期機に限らず、例えば巻線界磁型同期機であってもよい。また、回転電機としては、同期機に限らず、例えば誘導機であってもよい。さらに、回転電機としては、車載主機として用いられるものに限らず、電動パワーステアリング装置や空調用電動コンプレッサを構成する電動機等、他の用途に用いられるものであってもよい。

・回転電機としては、３相のものに限らず、例えば、６相又は９相のものであってもよい。例えば、６相の回転電機が用いられる場合、インバータは、例えば１２個のスイッチを備えていればよい。

・先の図１に示す構成において、蓄電池２１とインバータ２０との間に昇圧コンバータが備えられていてもよい。

・低圧電源回路４０を構成する電源回路としては、降圧回路に限らず、例えば、昇圧回路又は昇降圧回路であってもよい。

・制御システムに備えられる回転電機及びインバータは、１組に限らず、２組又は３組等の複数組であってもよい。例えば、回転電機及びインバータが２組備えられる場合、各インバータは、合わせて１２個のスイッチを備えていればよい。

２０…インバータ、３０…制御回路、ＳＷＨ，ＳＷＬ…上，下アームスイッチ。

Claims (6)

1. 回転電機（１０）の各相の巻線（１１）に電気的に接続された上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を有する電力変換器（２０）の制御回路（３０）において、
   上下アームの前記スイッチには、ダイオード（ＤＨ，ＤＬ）が逆並列に接続され、
   前記電力変換器及び前記回転電機の少なくとも一方に異常が発生したことを判定する異常判定部と、
   前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧が、上下アームの前記スイッチの直列接続体に並列接続される直流電源（２１）の電圧よりも高くなっているか否かを判定する電圧判定部と、
   前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合において、前記電圧判定部により前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定されているときには、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオンし、他方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオフする全相短絡制御を行う異常時制御部と、を備え、
   上下アームの前記スイッチの直列接続体に印加される電圧を検出対象とし、該電圧に応じた電圧信号（Ｖｓ）を出力する電圧センサ（２３ａ）を備える制御システムに前記制御回路は適用され、
   前記電圧判定部は、前記電圧センサから出力された電圧信号に基づいて算出した電圧（ＶＤＣ）が、判定電圧（Ｖｇｍｔｈ）よりも高いと判定した場合、前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定し、
   前記判定電圧は、正常な前記直流電源の電圧が取り得る範囲の最小値以上の値に設定されている電力変換器の制御回路。
2. 回転電機（１０）の各相の巻線（１１）に電気的に接続された上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を有する電力変換器（２０）の制御回路（３０）において、
   上下アームの前記スイッチには、ダイオード（ＤＨ，ＤＬ）が逆並列に接続され、
   前記電力変換器及び前記回転電機の少なくとも一方に異常が発生したことを判定する異常判定部と、
   前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧が、上下アームの前記スイッチの直列接続体に並列接続される直流電源（２１）の電圧よりも高くなっているか否かを判定する電圧判定部と、
   前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合において、前記電圧判定部により前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定されているときには、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオンし、他方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオフする全相短絡制御を行う異常時制御部と、を備え、
   上下アームの前記スイッチの直列接続体に印加される電圧を検出対象とし、該電圧に応じた電圧信号（Ｖｓ）を出力する電圧センサ（２３ａ）を備える制御システムに前記制御回路は適用され、
   前記電圧判定部は、
   前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧の推定値又は検出値が判定電圧（ＶＤＣ）よりも高いと判定した場合、前記巻線に発生する逆起電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定し、
   前記電圧センサから出力された電圧信号に基づいて算出した電圧（ＶＤＣ）を、前記判定電圧として用いる電力変換器の制御回路。
3. 前記回転電機のロータの回転速度に基づいて、前記線間電圧の推定値を算出する線間電圧推定部を備え、
   前記電圧判定部は、前記線間電圧推定部により算出された前記線間電圧の推定値が前記判定電圧よりも高いと判定した場合、前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定し、
   前記異常時制御部は、前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合において、前記電圧判定部により前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定されているときには、前記全相短絡制御を行い、前記電圧判定部により前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていないと判定されているときには、上下アームのそれぞれにおける全ての相の前記スイッチをオフするシャットダウン制御を行う請求項２に記載の電力変換器の制御回路。
4. 回転電機（１０）の各相の巻線（１１）に電気的に接続された上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を有する電力変換器（２０）の制御回路（３０）において、
   上下アームの前記スイッチには、ダイオード（ＤＨ，ＤＬ）が逆並列に接続され、
   前記電力変換器及び前記回転電機の少なくとも一方に異常が発生したことを判定する異常判定部と、
   前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧が、上下アームの前記スイッチの直列接続体に並列接続される直流電源（２１）の電圧よりも高くなっているか否かを判定する電圧判定部と、
   前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合において、前記電圧判定部により前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定されているときには、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオンし、他方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオフする全相短絡制御を行う異常時制御部と、を備え、
   前記電力変換器から前記直流電源側に流れる電流に応じた電流信号を出力する電流センサ（２３ｄ）を備える制御システムに前記制御回路は適用され、
   前記電圧判定部は、上下アームのそれぞれにおける全ての相の前記スイッチがオフされている状況下において、前記電流センサから出力された電流信号に基づいて前記電力変換器から前記直流電源へと向かう方向に電流が流れていると判定した場合、前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定する電力変換器の制御回路。
5. 回転電機（１０）の各相の巻線（１１）に電気的に接続された上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を有する電力変換器（２０）の制御回路（３０）において、
   上下アームの前記スイッチには、ダイオード（ＤＨ，ＤＬ）が逆並列に接続され、
   前記電力変換器及び前記回転電機の少なくとも一方に異常が発生したことを判定する異常判定部と、
   前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧が、上下アームの前記スイッチの直列接続体に並列接続される直流電源（２１）の電圧よりも高くなっているか否かを判定する電圧判定部と、
   前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合において、前記電圧判定部により前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定されているときには、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオンし、他方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオフする全相短絡制御を行う異常時制御部と、を備え、
   前記電圧判定部の判定に用いられるセンサ（２３ａ，２３ｃ，２３ｄ）と、前記センサの電源となる電源部（４０）と、を備える制御システムに前記制御回路は適用され、
   前記異常時制御部は、前記センサの出力信号に関わる異常が生じていると判定した場合、前記電圧判定部により前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定されているときであっても、前記全相短絡制御を行わず、
   前記センサには、上下アームの前記スイッチの直列接続体に印加される電圧を検出対象とし、該電圧が高いほど小さくなる電圧信号（Ｖｓ）を出力する電圧センサ（２３ａ）が含まれ、
   前記異常時制御部は、前記電源部の出力電圧が所定電圧未満であると判定した場合、前記センサの出力信号に関わる異常が生じていると判定する電力変換器の制御回路。
6. 回転電機（１０）の各相の巻線（１１）に電気的に接続された上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を有する電力変換器（２０）の制御回路（３０）において、
   上下アームの前記スイッチには、ダイオード（ＤＨ，ＤＬ）が逆並列に接続され、
   前記電力変換器及び前記回転電機の少なくとも一方に異常が発生したことを判定する異常判定部と、
   前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧が、上下アームの前記スイッチの直列接続体に並列接続される直流電源（２１）の電圧よりも高くなっているか否かを判定する電圧判定部と、
   前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合において、前記電圧判定部により前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定されているときには、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオンし、他方のアームにおける全ての相の前記スイッチをオフする全相短絡制御を行う異常時制御部と、
   前記スイッチをスイッチング制御するためのスイッチング指令を生成して出力する指令生成部（５０）と、
   前記指令生成部に異常が生じているか否かを監視する監視部（１００）と、を備え、
   前記監視部は、前記巻線に逆起電圧が発生する場合における前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっているか否かを判定する機能を有し、前記指令生成部に異常が生じて、かつ、前記巻線の線間電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなっていると判定した場合、前記異常時制御部に対して前記全相短絡制御の実行を指示する電力変換器の制御回路。

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