JP7474045B2 - 回転電機システム - Google Patents

Description

本発明は、回転電機システムに関する。

従来、バッテリと、バッテリに接続されるインバータと、インバータに接続され、インバータを介してバッテリとの間で電力の入出力を行うモータと、を備えるシステムが知られている（例えば、特許文献１）。このシステムでは、モータの回転駆動時にインバータの故障等によりモータの制御失陥が生じると、インバータからモータに印加される電圧が低下することにより、インバータに印加されるモータの逆起電圧が増大する。この場合、この逆起電圧がバッテリの耐圧を超えると、バッテリが過電圧故障する。

上記システムでは、インバータを構成する上，下アームスイッチのうち少なくとも一方に、このアームスイッチに対して電流を流す方向が逆方向となる逆方向スイッチが設けられている。モータの制御失陥時に上，下アームスイッチ及び逆方向スイッチがオフされることで、モータの逆起電圧がバッテリに印加されることを抑制でき、この逆起電圧によりバッテリが過電圧故障することを抑制できる。

特許第５０１７５２９号公報

上述したシステムでは、モータなどの回転電機の制御失陥時に発生する回転電機の逆起電圧の増大を抑制できない。そのため、回転電機の逆起電圧が上，下アームスイッチに印加され、この逆起電圧が上，下アームスイッチの耐圧を超えると、インバータが過電圧故障してしまう。また、回転電機の制御失陥時にバッテリなどの蓄電装置と回転電機との電気的な接続が遮断されると、回転電機に蓄えられていた電磁エネルギの放出経路が失われる。そのため、上，下アームスイッチ及び逆方向スイッチをオフする際に過大なサージ電圧が発生し、このサージ電圧によりインバータが過電圧故障してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機の制御失陥時に、インバータ及び蓄電装置の過電圧故障を抑制できる回転電機システムを提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、蓄電装置の正極側に接続される第１電気経路と、前記蓄電装置の負極側に接続される第２電気経路と、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相ごとに有し、前記上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続されたインバータと、第１巻線及び第２巻線を含む電機子巻線を相ごとに有し、各相において、前記上アームスイッチの低電位側端子及び前記下アームスイッチの高電位側端子に前記電機子巻線の一端が接続された回転電機と、各相において、前記第１巻線と前記第２巻線との間を接続する開閉スイッチと、各相において、前記第１電気経路及び前記第２電気経路と、前記第１巻線及び前記第２巻線の少なくとも一方の前記開閉スイッチ側の一端との間、又は前記第１電気経路及び前記第２電気経路の一方と、前記第１巻線及び前記第２巻線の前記開閉スイッチ側の一端との間を接続する整流素子と、を備える。

第１の手段では、回転電機は第１巻線及び第２巻線を含む電機子巻線を相ごとに有し、各相の第１巻線と第２巻線との間に開閉スイッチが接続されている。そのため、回転電機の制御失陥時に開閉スイッチがオフされることで、各相の電機子巻線の巻数が減少する。各相の電機子巻線の巻数は、回転電機の制御失陥時に発生する回転電機の逆起電圧に比例する。そのため、各相の電機子巻線の巻数が減少することで、回転電機の制御失陥時に発生する回転電機の逆起電圧の増大を抑制でき、この逆起電圧によるインバータ及び蓄電装置の過電圧故障を抑制できる。

また、第１の手段では、各相の第１巻線及び第２巻線の少なくとも一方に接続された整流素子が設けられており、この整流素子を介して、開閉スイッチのオフ時に、電機子巻線に蓄えられていた電磁エネルギを蓄電装置側に放出できる。そのため、回転電機の制御失陥時に開閉スイッチをオフした場合でも過大なサージ電圧の発生を抑制でき、このサージ電圧によるインバータ及び蓄電装置の過電圧故障を抑制できる。

第２の手段では、各相において、前記第１巻線の第１端が前記上アームスイッチの低電位側端子及び前記下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が中性点に接続されており、前記整流素子は、各相において、前記第１電気経路と、前記第２巻線の第２端との間を接続する高電位側整流素子と、各相において、前記第２電気経路と、前記第２巻線の第２端との間を接続する低電位側整流素子と、を有し、前記高電位側整流素子は、前記第２巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、前記低電位側整流素子は、前記第２電気経路側から前記第２巻線側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する。

第２の手段では、星形結線された巻線を有する回転電機において、高電位側整流素子及び低電位側整流素子を用いて、開閉スイッチのオフ時に電機子巻線に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。第２の手段では、電磁エネルギの放出時にインバータに電流が流れないため、例えば上アームスイッチのオープン故障や下アームスイッチのクローズ故障など、インバータの故障による回転電機の制御失陥時でも、第１巻線及び第２巻線に蓄えられていた電磁エネルギを適正に放出することができる。

第３の手段では、各相において、前記第１巻線の第１端が前記上アームスイッチの低電位側端子及び前記下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が中性点に接続されており、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチにはダイオードが逆並列接続されており、前記整流素子は、各相において、前記第１電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する高電位側整流素子と、各相において、前記第２電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する低電位側整流素子と、を有し、前記高電位側整流素子は、前記第１巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、前記低電位側整流素子は、前記第１電気経路側から前記第２巻線側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する。

第３の手段では、星形結線された巻線を有する回転電機において、高電位側整流素子及び下アームスイッチに逆並列接続されたダイオード、又は上アームスイッチに逆並列接続されたダイオード及び低電位側整流素子を用いて、開閉スイッチのオフ時に電機子巻線に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。第３の手段では、電磁エネルギの放出時にインバータと回転電機との間の配線に電流が流れる。そのため、この配線のインダクタンスにより発生するサージ電圧の発生を抑制できる。

第４の手段では、前記インバータは、直列接続された第１上アームスイッチと第１下アームスイッチとを相ごとに有し、前記第１上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第１下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第１インバータと、直列接続された第２上アームスイッチと第２下アームスイッチとを相ごとに有し、前記第２上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第２下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第２インバータと、を有し、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチにはダイオードが逆並列接続されており、各相において、前記第１巻線の第１端が前記第１上アームスイッチの低電位側端子及び前記第１下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が前記第２上アームスイッチの低電位側端子及び前記第２下アームスイッチの高電位側端子に接続されており、前記整流素子は、各相において、前記第１電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する高電位側整流素子と、各相において、前記第２電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する低電位側整流素子と、を有し、前記高電位側整流素子は、前記第１巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、前記低電位側整流素子は、前記第２電気経路側から前記第１巻線側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する。

第４の手段では、オープン結線された巻線を有する回転電機において、高電位側整流素子及び下アームスイッチに逆並列接続されたダイオード、又は上アームスイッチに逆並列接続されたダイオード及び低電位側整流素子を用いて、開閉スイッチのオフ時に電機子巻線に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。第４の手段では、電磁エネルギの放出時に、第１インバータと第２インバータとのうち第１インバータのみに電流が流れる。そのため、電磁エネルギの放出時に第２インバータに熱ストレスが加わることを抑制できる。

第５の手段では、前記インバータは、直列接続された第１上アームスイッチと第１下アームスイッチとを相ごとに有し、前記第１上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第１下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第１インバータと、直列接続された第２上アームスイッチと第２下アームスイッチとを相ごとに有し、前記第２上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第２下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第２インバータと、を有し、前記第１上アームスイッチ及び前記第２上アームスイッチにはダイオードが逆並列接続されており、各相において、前記第１巻線の第１端が前記第１上アームスイッチの低電位側端子及び前記第１下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が前記第２上アームスイッチの低電位側端子及び前記第２下アームスイッチの高電位側端子に接続されており、前記整流素子は、各相において、前記第２電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する第１低電位側整流素子と、各相において、前記第２電気経路と、前記第２巻線の第２端との間を接続する第２低電位側整流素子と、を有し、前記第１低電位側整流素子は、前記第２電気経路側から前記第１巻線側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、前記第２低電位側整流素子は、前記第２電気経路側から前記第２巻線側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する。

第５の手段では、オープン結線された巻線を有する回転電機において、上アームスイッチに逆並列接続されたダイオード及び第１低電位側整流素子又は第２低電位側整流素子を用いて、開閉スイッチのオフ時に電機子巻線に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。第５の手段では、整流素子が、第１巻線と開閉スイッチとの間、及び開閉スイッチと第２巻線との間に分散して設けられ、電磁エネルギの放出時に、第１インバータと第２インバータとの両方に電流が流れる。そのため、電磁エネルギの放出時に第１インバータ及び第２インバータに加わる熱ストレスを分散することができ、この熱ストレスによる第１インバータ及び第２インバータの故障を抑制できる。

第６の手段では、前記インバータは、直列接続された第１上アームスイッチと第１下アームスイッチとを相ごとに有し、前記第１上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第１下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第１インバータと、直列接続された第２上アームスイッチと第２下アームスイッチとを相ごとに有し、前記第２上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第２下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第２インバータと、を有し、前記第１下アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチにはダイオードが逆並列接続されており、各相において、前記第１巻線の第１端が前記第１上アームスイッチの低電位側端子及び前記第１下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が前記第２上アームスイッチの低電位側端子及び前記第２下アームスイッチの高電位側端子に接続されており、前記整流素子は、各相において、前記第１電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する第１高電位側整流素子と、各相において、前記第１電気経路と、前記第２巻線の第２端との間を接続する第２高電位側整流素子と、を有し、前記第１高電位側整流素子は、前記第１巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、前記第２高電位側整流素子は、前記第２巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する。

第６の手段では、オープン結線された巻線を有する回転電機において、第１低電位側整流素子又は第２低電位側整流素子及び下アームスイッチに逆並列接続されたダイオードを用いて、開閉スイッチのオフ時に電機子巻線に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。第６の手段では、整流素子が、第１巻線と開閉スイッチとの間、及び開閉スイッチと第２巻線との間に分散して設けられ、電磁エネルギの放出時に、第１インバータと第２インバータとの両方に電流が流れる。そのため、電磁エネルギの放出時に第１インバータ及び第２インバータに加わる熱ストレスを分散することができ、この熱ストレスによる第１インバータ及び第２インバータの故障を抑制できる。

第７の手段では、前記整流素子はダイオードである。そのため、ダイオードの整流機能により、規定方向の電流の流通を許可し、その規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止することができる。

第８の手段では、前記第１巻線及び前記第２巻線は、互いに磁気結合されている。そのため、例えば第１巻線に接続された整流素子が設けられ、第２巻線に接続された整流素子が設けられていない場合でも、開閉スイッチのオフ時に第２巻線に蓄えられていた電磁エネルギを、磁気結合された第１巻線を介して放出できる。これにより、回転電機システムの構成を簡略化しつつ、過大なサージ電圧の発生を抑制できる。

第９の手段では、前記回転電機の制御失陥が発生したと判定した場合、前記開閉スイッチをオフに切り替える制御装置を備える。そのため、回転電機の制御失陥が発生していない場合には、開閉スイッチがオンされることで、各相の電機子巻線の巻数を多くすることができる。そして、回転電機の制御失陥が発生した場合には、開閉スイッチがオフされることで、回転電機の逆起電圧の増大を抑制できる。

第１０の手段では、前記制御装置は、前記第１電気経路及び前記第２電気経路の間の電位差が閾値電圧よりも高いか否かを判定し、前記閾値電圧よりも高いと判定した場合に、前記制御失陥が発生したと判定する。

各相の上アームスイッチと下アームスイッチのうちのいずれか１つにオープン故障が発生すると、インバータから回転電機に印加される電圧が低下することによりインバータに印加される回転電機の逆起電圧が増大し、第１電気経路及び第２電気経路の間の電位差が増加する。第１０の手段では、この電位差が閾値電圧よりも高いと判定した場合に、開閉スイッチをオフする。そのため、１つのスイッチのオープン故障により、他の正常なスイッチが過電圧故障することを抑制できる。

第１１の手段では、前記第１電気経路及び前記第２電気経路のうちの少なくとも一方において、前記蓄電装置との接続点よりも前記インバータ側に設けられた電源スイッチと、前記電源スイッチよりも前記インバータ側において、前記第１電気経路と前記第２電気経路との間を接続するコンデンサと、を備える。

電源スイッチは、回転電機の駆動中においてオンされており、この電源スイッチにオープン故障が発生すると、インバータから回転電機に印加される電圧が低下することによりインバータに印加される回転電機の逆起電圧が増大し、第１電気経路及び第２電気経路の間の電位差が増加する。第１１の手段では、この電位差が閾値電圧よりも高いと判定した場合に、開閉スイッチをオフする。そのため、電源スイッチのオープン故障により、インバータに含まれるスイッチが過電圧故障することを抑制できる。

第１２の手段では、前記制御装置は、前記電機子巻線に流れる電流が閾値電流よりも大きいか否かを判定し、前記閾値電流よりも大きいと判定した場合に、前記制御失陥が発生したと判定する。

直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを有するインバータでは、一方のスイッチにクローズ故障が発生すると、上アームスイッチと下アームスイッチとの双方が同時にオンされる上下アーム短絡により、電機子巻線に過大な電流が流れる。第１２の手段では、電機子巻線に流れる電流が閾値電流よりも大きいと判定した場合に、開閉スイッチをオフする。そのため、一方のスイッチのクローズ故障による回転電機の制御失陥時に、他方の正常なスイッチが過電圧故障することを抑制できる。

第１３の手段では、前記制御装置は、前記回転電機の弱め界磁制御を行っている場合に前記制御失陥が発生したと判定すると、前記開閉スイッチをオフに切り替える。

回転電機の弱め界磁制御を行っている場合に回転電機に制御失陥が発生すると、弱め界磁制御が停止されることにより回転電機に過剰な逆起電圧が発生する。第１３の手段では、回転電機の弱め界磁制御を行っている場合に制御失陥が発生したと判定すると、開閉スイッチをオフする。そのため、弱め界磁制御の停止による回転電機の過剰な逆起電圧を抑制でき、この逆起電圧によるインバータ及び蓄電装置の過電圧故障を抑制できる。

第１４の手段では、前記開閉スイッチは、双方向の電流遮断が可能なノーマリオープン式のスイッチング素子である。

第１４の手段では、開閉スイッチが双方向の電流遮断が可能なスイッチング素子である。そのため、回転電機の制御失陥時に開閉スイッチをオフすることで、第１巻線と第２巻線とを確実に分離することができ、各相の電機子巻線の巻数を減少させることができる。また、第１４の手段では、開閉スイッチがノーマリオープン式のスイッチング素子である。そのため、制御装置の電力喪失時において、開閉スイッチをオフすることができる。これにより、制御装置の電力喪失時に回転電機の逆起電圧を抑制でき、この逆起電圧によるインバータ及び蓄電装置の過電圧故障を抑制できる。

第１実施形態の回転電機システムの全体構成図。 第１実施形態の遮断処理の手順を示すフローチャート。 回転電機の制御失陥時における回転電機の逆起電圧の推移を示す図。 比較例における回転電機の逆起電圧の推移を示す図。 第２実施形態の回転電機システムの全体構成図。 第３実施形態の回転電機システムの全体構成図。 第３実施形態の遮断処理の手順を示すフローチャート。 第４実施形態の回転電機システムの全体構成図。 第５実施形態の回転電機システムの全体構成図。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る回転電機システムを、車載の回転電機システム１００として具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る回転電機システム１００は、回転電機１０と、インバータ２０と、蓄電装置としてのバッテリ４０と、回転電機１０を制御対象とする制御装置５０と、を備えている。

回転電機１０は、力行駆動及び回生駆動の機能を有し、具体的には、ＭＧ（Motor Generator）である。回転電機１０は、バッテリ４０との間で電力の入出力を行うものである。具体的には、力行駆動時には、バッテリ４０から入力される電力により駆動し、車両に推進力を付与し、回生駆動時には、車両の減速エネルギを用いて発電を行い、バッテリ４０に電力を出力する。

回転電機１０は、ロータ１１とステータ１３とを備えている。ロータ１１には、界磁を行う永久磁石１２が設けられている。つまり、回転電機１０は、永久磁石界磁型回転電機である。永久磁石１２は、例えばネオジム磁石やフェライト磁石である。

ステータ１３には、３相の巻線１４が設けられている。各巻線１４は、例えば波巻にて構成され、第１巻線１５と第２巻線１６とを含む。第１巻線１５と第２巻線１６とは、開閉部６２を介して接続されており、図示しないステータコアを介して互いに磁気結合されている。開閉部６２の構成については、後述する。なお、本実施形態において、巻線１４が「電機子巻線」に相当する。

各相の第１巻線１５の第１端は、インバータ２０を介してバッテリ４０に接続されている。バッテリ４０は、充放電可能な蓄電池であり、例えば複数のリチウムイオン蓄電池が直列接続された組電池である。なお、バッテリ４０は、他の種類の蓄電池であってもよい。

各相の第２巻線１６の第１端は、中性点ＰＮに接続されている。つまり、ステータ１３の３相の巻線１４は、星形結線されている。各相の第１巻線１５の第２端は、開閉部６２を介して第２巻線１６の第２端に接続されている。

インバータ２０は、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。なお、本実施形態では、スイッチ２２，２３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。各相において、上アームスイッチ２２のエミッタ端子及び下アームスイッチ２３のコレクタ端子には、第１巻線１５の第１端が接続されている。上アームスイッチ２２には、フリーホイールダイオードである上アームダイオード２４が逆並列接続されており、下アームスイッチ２３には、フリーホイールダイオードである下アームダイオード２５が逆並列接続されている。なお、本実施形態において、コレクタ端子が「高電位側端子」に相当し、エミッタ端子が「低電位側端子」に相当する。

バッテリ４０の正極側と上アームスイッチ２２のコレクタ端子とは、第１電気経路としての電源線ＬＥにより接続されており、バッテリ４０の負極側と下アームスイッチ２３のエミッタ端子とは、第２電気経路としての接地線ＬＧにより接続されている。つまり、インバータ２０は、電源線ＬＥ及び接地線ＬＧを介してバッテリ４０に接続されている。電源線ＬＥにおいて、バッテリ４０との接続点よりもインバータ２０側には、電源スイッチ６０が設けられている。電源スイッチ６０は、回転電機１０の駆動時において通常オンされている。また、電源線ＬＥと接地線ＬＧとは、コンデンサ２６により接続されている。コンデンサ２６は、電源スイッチ６０よりもインバータ２０側において、電源線ＬＥと接地線ＬＧとの間を接続する。

制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びフラッシュメモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えている。制御装置５０は、各種信号を取得し、取得した情報に基づき、各種制御を実施する。

具体的には、制御装置５０は、回転電機１０の駆動時に、コンデンサ２６の電圧ＶＢを検出する電圧センサ５１、回転電機１０の各相の巻線１４に流れる電流ＩＭを検出する相電流センサ５３、及び回転電機１０の電気角θを検出する回転角センサ５４等から検出値を取得する。制御装置５０は、取得した検出値に基づき、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、インバータ２０を制御する。本実施形態において、制御量は出力トルクＴＥである。

具体的には、制御装置５０は、インバータ２０の制御において、デッドタイムを挟みつつスイッチ２２，２３を交互にオンとすべく、スイッチ２２，２３それぞれに対応する駆動信号ＳＧを、スイッチ２２，２３に出力する。駆動信号ＳＧは、スイッチ２２，２３をオンとするオン指令と、オフとするオフ指令とのいずれかをとる。

また、制御装置５０は、取得した検出値に基づいて、電源スイッチ６０のオンオフを切り替えるべく、切替信号ＳＣを生成し、生成した切替信号ＳＣを電源スイッチ６０に出力する。

ところで、回転電機システム１００では、回転電機１０の回転駆動時に、インバータ２０を構成するスイッチ２２，２３の故障等により回転電機１０の制御失陥が生じることがある。この場合、ロータ１１の回転速度、具体的には回転電機１０の電気角θの時間微分値としての電気角速度ωに応じて、インバータ２０に印加される回転電機１０の逆起電圧ＶＲが発生する。特に、回転電機１０の高回転駆動時において回転電機１０の弱め界磁制御を実施している場合には、回転電機１０の制御失陥によりバッテリ４０からの電力供給が断たれて弱め界磁制御が停止され、回転電機１０に過大な逆起電圧ＶＲが発生する。ここで弱め界磁制御は、回転電機１０のｄｑ座標系におけるｄ軸電流Ｉｄを所定の負の値にして、回転電機１０の巻線１４に生じる逆起電圧ＶＲを減少させる制御である。

回転電機１０の逆起電圧ＶＲがバッテリ４０やインバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３に印加され、この逆起電圧ＶＲがバッテリ４０やスイッチ２２，２３の耐圧ＶＬ（図４参照）を超えると、バッテリ４０やスイッチ２２，２３が過電圧故障する。

そこで、本実施形態では、回転電機システム１００に開閉部６２及びダイオード整流回路７０が設けられている。開閉部６２は、開閉スイッチ６４（６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ）を備えている。各相において、開閉スイッチ６４は、第１巻線１５と第２巻線１６との間を接続する。具体的には、開閉スイッチ６４の両端子のうち、第１端子Ｘ（ＸＡ，ＸＢ，ＸＣ）は、第１巻線１５の第２端に接続されており、第２端子Ｚ（ＺＡ，ＺＢ，ＺＣ）は、第２巻線１６の第２端に接続されている。開閉スイッチ６４は、双方向の電流遮断が可能なスイッチング素子であり、例えば２つＩＧＢＴが、電流を流す方向が互いに逆方向となるように直列接続された素子である。ここで双方向の電流遮断が可能とは、開閉スイッチ６４に寄生ダイオード等が形成されておらず、この寄生ダイオードによる意図しない流通がないことを意味する。また、開閉スイッチ６４は、ノーマリオープン式のスイッチング素子である。

制御装置５０は、コンデンサ２６の電圧ＶＢや回転電機１０に流れる電流ＩＭに基づいて、開閉スイッチ６４のオンオフを切り替えるべく、制御信号ＳＡを生成し、生成した制御信号ＳＡを開閉スイッチ６４に出力する。

また、ダイオード整流回路７０は、高電位側整流素子としての高電位側ダイオード７２（７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ）、及び低電位側整流素子としての低電位側ダイオード７３（７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。各相において、ダイオード整流回路７０は、開閉スイッチ６４と第２巻線１６との間に接続されている。

各相において、高電位側ダイオード７２は、電源線ＬＥと第２巻線１６の第２端、つまり第２巻線１６の開閉スイッチ６４側の端部とを接続する。高電位側ダイオード７２は、第２巻線１６側から電源線ＬＥ側に向かう方向が順方向となるように接続されている。また、低電位側ダイオード７３は、接地線ＬＧと第２巻線１６の第２端とを接続する。低電位側ダイオード７３は、接地線ＬＧ側から第２巻線１６側に向かう方向が順方向となるように接続されている。

本実施形態では、制御装置５０は、回転電機１０の制御失陥時に、開閉スイッチ６４をオフに切り替える遮断処理を実施する。これにより、各相の巻線１４の巻数は、第１巻線１５の第１巻数ＮＡ１と第２巻線１６の第２巻数ＮＡ２とを加算した巻数（＝ＮＡ１＋ＮＡ２）から、各巻線１５，１６の巻数ＮＡ１，ＮＡ２へと減少する。各相の巻線１４の巻数は、回転電機１０の制御失陥時に発生する回転電機１０の逆起電圧ＶＲに比例する。そのため、各相の巻線１４の巻数が減少することで、回転電機１０の制御失陥時に発生する回転電機１０の逆起電圧ＶＲを抑制でき、この逆起電圧ＶＲによるインバータ２０及びバッテリ４０の過電圧故障を抑制できる。なお、本実施形態では、第１巻数ＮＡ１と第２巻数ＮＡ２とが等しくなるように設定されている。

また、回転電機システム１００にはダイオード整流回路７０が設けられており、第２巻線１６に接続されたダイオード７２，７３が設けられている。そのため、このダイオード７２，７３を介して、開閉スイッチ６４のオフ時に、第１巻線１５に蓄えられていた電磁エネルギをコンデンサ２６に放出することができる。また、第２巻線１６は、第１巻線１５と磁気結合されているため、開閉スイッチ６４のオフ時に第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギを、第１巻線１５を介してコンデンサ２６に放出することができる。そのため、回転電機１０の制御失陥時に開閉スイッチ６４をオフした場合でも過大なサージ電圧の発生を抑制でき、このサージ電圧によるインバータ２０及びバッテリ４０の過電圧故障を抑制できる。

図２に、本実施形態の遮断処理のフローチャートを示す。制御装置５０は、回転電機１０の駆動時に、所定の制御周期ごとに遮断処理を繰り返し実施する。

遮断処理を開始すると、まずステップＳ１０において、電圧センサ５１を用いてコンデンサ２６の電圧ＶＢを取得する。続くステップＳ１２において、ステップＳ１０で取得した電圧ＶＢが閾値電圧Ｖｔｈよりも高いか否かを判定する。

回転電機１０では、電源スイッチ６０にオープン故障が発生したり、インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のいずれか１つにオープン故障が発生したりすると、インバータ２０から回転電機１０に印加される電圧が低下する。これにより、インバータ２０に印加される回転電機１０の逆起電圧ＶＲが増大し、コンデンサ２６の電圧ＶＢが閾値電圧Ｖｔｈよりも増加する。

電源スイッチ６０にオープン故障が発生しているか、又はインバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のいずれか１つにオープン故障が発生している場合、ステップＳ１２で肯定判定する。この場合、ステップＳ２０に進む。一方、電源スイッチ６０及びインバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のいずれにもオープン故障が発生していない場合、ステップＳ１２で否定判定する。この場合、ステップＳ１４において、相電流センサ５３を用いて回転電機１０に流れる電流ＩＭを取得する。続くステップＳ１６において、ステップＳ１４で取得された電流ＩＭが閾値電流Ｉｔｈよりも大きいか否かを判定する。

回転電機１０では、インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のいずれか１つにクローズ故障が発生すると、上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３との双方が同時にオンされる上下アーム短絡により、回転電機１０に過大な電流ＩＭが流れる。これにより、回転電機１０に流れる電流ＩＭが閾値電流Ｉｔｈよりも増加する。

インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のいずれか１つにクローズ故障が発生している場合、ステップＳ１６で肯定判定する。この場合、ステップＳ２０に進む。一方、インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のいずれにもクローズ故障が発生していない場合、ステップＳ１６で否定判定する。この場合、続くステップＳ１８において、開閉スイッチ６４をオンに維持し、遮断処理を終了する。

ステップＳ１２又はステップＳ１４で肯定判定すると、ステップＳ２０に進む。つまり、電源スイッチ６０やインバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３に故障が発生し、回転電機１０の制御失陥が生じると、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、インバータ２０を停止させる。具体的には、電源スイッチ６０をオフするための切替信号ＳＣを電源スイッチ６０に出力する。また、インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のすべてをオフするための駆動信号ＳＧを、スイッチ２２，２３に出力する。続くステップＳ２２において、開閉スイッチ６４をオフに切り替え、遮断処理を終了する。具体的には、開閉スイッチ６４をオフするための制御信号ＳＡを開閉スイッチ６４に出力する。

続いて、図３に、本実施形態の遮断処理の一例を示す。図３は、インバータ２０に含まれる各スイッチ２２，２３に印加される素子電圧ＶＡとその波高値の推移を示す。ここでスイッチ２２，２３は、デッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。そのため、素子電圧ＶＡの波高値は、コンデンサ２６の電圧ＶＢに等しい。

また、図４には、開閉部６２及びダイオード整流回路７０が設けられていない構成（以下、比較例）における素子電圧ＶＡとその波高値ＶＢの推移を示す。ここで、図３，図４において、（Ａ）は、素子電圧ＶＡとその波高値ＶＢとの推移を示し、（Ｂ）は、回転電機１０の第１巻線１５に流れる第１電流ＩＭ１の推移を示し、（Ｃ）は、回転電機１０の第２巻線１６に流れる第２電流ＩＭ２の推移を示す。また、図３（Ｄ）は、ダイオード整流回路７０に含まれるダイオード７２，７３に流れる放出電流ＩＤの推移を示す。

図３の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間に示すように、電源スイッチ６０及びインバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のいずれにも故障が発生していない場合、電源スイッチ６０及び開閉スイッチ６４はオンされている。そして、回転電機１０は、例えばＰＷＭ制御されている。ＰＷＭ制御では、回転電機１０への電圧指令値と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づいて、インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３の状態が制御される。

具体的には、図３（Ａ）に示すように、インバータ２０の各スイッチ２２，２３には、バッテリ４０の電圧ＶＤを振幅とする素子電圧ＶＡが印加される。なお、閾値電圧Ｖｔｈは、バッテリ４０の電圧ＶＤよりも大きい値に設定されている。また、図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、回転電機１０の第１巻線１５及び第２巻線１６には、位相が互いに１２０°ずれた正弦波信号となる各相の電流ＩＭ１，ＩＭ２が流れる。なお、図３（Ｄ）に示すように、電源スイッチ６０及びインバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のいずれにも故障が発生していない場合、放出電流ＩＤは流れない。

時刻ｔ２に、電源スイッチ６０にオープン故障が発生し、回転電機１０の制御失陥が生じると、インバータ２０から回転電機１０に印加される電圧が低下し、回転電機１０の第１巻線１５及び第２巻線１６に流れる電流ＩＭ１，ＩＭ２が減少する。また、インバータ２０に印加される回転電機１０の逆起電圧ＶＲが増大し、これにより波高値ＶＢがバッテリ４０の電圧ＶＤよりも増加する。

そして、時刻ｔ３に波高値ＶＢ、つまり電源線ＬＥ及び接地線ＬＧの間の電位差が閾値電圧Ｖｔｈよりも高くなると、インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３をオフする。また、開閉スイッチ６４をオフする。本実施形態では、第２巻線１６は、ダイオード整流回路７０に含まれるダイオード７２，７３を介してコンデンサ２６に接続されている。そのため、開閉スイッチ６４のオフ時に、第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギをコンデンサ２６に放出することができる。また、第１巻線１５は第２巻線１６に磁気結合されており、開閉スイッチ６４のオフ時に、第１巻線１５に蓄えられていた電磁エネルギを第２巻線１６を介してコンデンサ２６に放出することができる。そのため、開閉スイッチ６４のオフ時に、過大なサージ電圧の発生が抑制される。

時刻ｔ３に、インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３及び開閉スイッチ６４をオフすることで、回転電機１０の第１巻線１５に流れる第１電流ＩＭ１が停止する。一方、回転電機１０の第２巻線１６に流れる第２電流ＩＭ２は、ダイオード整流回路７０に含まれるダイオード７２，７３を介して流れ続ける。これにより、第１巻線１５及び第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギがコンデンサ２６に放出され、この際に放出電流ＩＤが流れる。そして、時刻ｔ５に波高値ＶＢ、つまりコンデンサ２６の電圧ＶＢが回転電機１０の逆起電圧ＶＲの最大値ＶＸまで増加すると、コンデンサ２６の電圧ＶＢと回転電機１０の逆起電圧ＶＲとが釣り合うことにより、第２電流ＩＭ２及び放出電流ＩＤが停止する。

図４に示すように、開閉部６２が設けられていない比較例では、回転電機１０の逆起電圧ＶＲの最大値ＶＸは、第１巻線１５の第１巻数ＮＡ１と第２巻線１６の第２巻数ＮＡ２とを加算した巻数（＝ＮＡ１＋ＮＡ２）に比例した値となる。そのため、波高値ＶＢが回転電機１０の逆起電圧ＶＲの最大値ＶＸまで増加する時刻ｔ５よりも前の時刻ｔ４において、回転電機１０の逆起電圧ＶＲが、バッテリ４０及びインバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３の耐圧ＶＬを超えて増大し、インバータ２０及びバッテリ４０が過電圧故障してしまう。

本実施形態では、開閉部６２が設けられており、回転電機１０の第１巻線１５と第２巻線１６との間に開閉スイッチ６４が接続されている。そのため、回転電機１０の制御失陥時に開閉スイッチ６４をオフすることで、回転電機１０の逆起電圧ＶＲの最大値ＶＸが、各巻線１５，１６の巻数ＮＡ１，ＮＡ２に比例する値へと減少する。そのため、回転電機１０の制御失陥時に回転電機１０に発生する逆起電圧ＶＲが、バッテリ４０やスイッチ２２，２３の耐圧ＶＬを超えて増大することが抑制される。これにより、インバータ２０及びバッテリ４０の過電圧故障を抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

・本実施形態では、回転電機１０は第１巻線１５と第２巻線１６とを含む巻線１４を相ごとに有し、各相の第１巻線１５と第２巻線１６との間に開閉スイッチ６４が接続されている。そのため、回転電機１０の制御失陥時に開閉スイッチ６４がオフされることで、各相の巻線１４の巻数が減少する。各相の巻線１４の巻数は、回転電機１０の制御失陥時に発生する回転電機１０の逆起電圧ＶＲに比例する。そのため、各相の巻線１４の巻数が減少することで、回転電機１０の制御失陥時に発生する回転電機１０の逆起電圧ＶＲの増大を抑制でき、この逆起電圧ＶＲによるインバータ２０及びバッテリ４０の過電圧故障を抑制できる。

・本実施形態では、第２巻線１６に接続されたダイオード７２，７３が設けられており、このダイオード７２，７３を介して、開閉スイッチ６４のオフ時に、巻線１４に蓄えられていた電磁エネルギをコンデンサ２６に放出できる。そのため、回転電機１０の制御失陥時に開閉スイッチ６４をオフした場合でも過大なサージ電圧の発生を抑制でき、このサージ電圧によるインバータ２０及びバッテリ４０の過電圧故障を抑制できる。

・具体的には、ダイオード７２，７３は、第２巻線１６に接続されている。そのため、開閉スイッチ６４のオフ時に第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギを、ダイオード７２，７３を介してコンデンサ２６に放出することができる。一方、第１巻線１５に接続されたダイオードは設けられていない。本実施形態では、第１巻線１５及び第２巻線１６は、互いに磁気結合されている。そのため、開閉スイッチ６４のオフ時に第１巻線１５に蓄えられていた電磁エネルギを、第２巻線１６を介して放出できる。これにより、回転電機システム１００の構成を簡略化しつつ、過大なサージ電圧の発生を抑制できる。

・本実施形態では、星形結線された巻線１４を有する回転電機１０において、ダイオード整流回路７０に含まれるダイオード７２，７３を用いて、開閉スイッチ６４のオフ時に第１巻線１５及び第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。この構成では、電磁エネルギの放出時にインバータ２０に電流ＩＭが流れない。そのため、例えば上アームスイッチ２２のオープン故障や下アームスイッチ２３のクローズ故障など、インバータ２０の故障による回転電機１０の制御失陥時でも、第１巻線１５及び第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギを適正に放出することができる。

・本実施形態では、遮断処理において、回転電機１０の制御失陥が発生したか否かを判定し、制御失陥が発生したと判定した場合、開閉スイッチ６４がオフに切り替えられる。そのため、回転電機１０の制御失陥が発生していない場合には、開閉スイッチ６４がオンされることで、各相の巻線１４の巻数を多くすることができる。そして、回転電機１０の制御失陥が発生した場合には、開閉スイッチ６４がオフされることで、回転電機１０の逆起電圧ＶＲの増大を抑制できる。

・具体的には、インバータ２０に含まれる複数のスイッチ２２，２３のうちのいずれか１つ、又は電源スイッチ６０にオープン故障が発生すると、回転電機１０に発生する逆起電圧ＶＲが増大し、コンデンサ２６の電圧ＶＢが増加する。本実施形態では、コンデンサ２６の電圧ＶＢが閾値電圧Ｖｔｈよりも高いと判定した場合に、開閉スイッチ６４をオフする。そのため、インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３、又は電源スイッチ６０のオープン故障による回転電機１０の制御失陥時に、他の正常なスイッチ２２，２３が過電圧故障することを抑制できる。

・また、直列接続された上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３とを有するインバータ２０では、一方のスイッチ２２，２３にクローズ故障が発生すると、上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３との双方が同時にオンされる上下アーム短絡により、巻線１４に過大な電流ＩＭが流れる。本実施形態では、巻線１４に流れる電流ＩＭが閾値電流Ｉｔｈよりも大きいと判定した場合に、開閉スイッチ６４をオフする。そのため、一方のスイッチ２２，２３のクローズ故障による回転電機１０の制御失陥時に、他方の正常なスイッチ２２，２３が過電圧故障することを抑制できる。

・本実施形態では、開閉スイッチ６４が双方向の電流遮断が可能なスイッチング素子である。そのため、回転電機１０の制御失陥時に開閉スイッチ６４をオフすることで、第１巻線１５と第２巻線１６とを確実に分離することができ、各相の巻線１４の巻数を減少させることができる。また、この構成では、開閉スイッチ６４がノーマリオープン式のスイッチング素子であるため、制御装置５０の電力喪失時において、開閉スイッチ６４をオフすることができる。これにより、制御装置５０の電力喪失時に回転電機１０の逆起電圧ＶＲを抑制でき、この逆起電圧ＶＲによるインバータ２０及びバッテリ４０の過電圧故障を抑制できる。

（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５を参照しつつ説明する。図５において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、ダイオード整流回路７０が、第１巻線１５と開閉スイッチ６４との間に設けられており、開閉スイッチ６４と第２巻線１６との間に設けられていない点で、第１実施形態と異なる。

各相において、高電位側ダイオード７２は、電源線ＬＥと第１巻線１５の第２端、つまり第１巻線１５の開閉スイッチ６４側の端部とを接続する。高電位側ダイオード７２は、第１巻線１５側から電源線ＬＥ側に向かう方向が順方向となるように接続されている。また、低電位側ダイオード７３は、接地線ＬＧと第１巻線１５の第２端とを接続する。低電位側ダイオード７３は、接地線ＬＧ側から第１巻線１５側に向かう方向が順方向となるように接続されている。

本実施形態では、遮断処理において、インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３及び開閉スイッチ６４をオフすることで、回転電機１０の第２巻線１６に流れる第２電流ＩＭ２が停止する。一方、回転電機１０の第１巻線１５に流れる第１電流ＩＭ１は、ダイオード整流回路７０に含まれるダイオード７２，７３、及びインバータ２０に含まれるダイオード２４，２５を介して流れ続ける。

具体的には、図５に矢印ＹＡで示すように、第１電流ＩＭ１がインバータ２０からダイオード整流回路７０に向かって流れている場合には、第１電流ＩＭ１は高電位側ダイオード７２及び下アームダイオード２５を介して流れる。また、図５に矢印ＹＢで示すように、第１電流ＩＭ１がダイオード整流回路７０からインバータ２０に向かって流れている場合には、第１電流ＩＭ１は上アームダイオード２４及び低電位側ダイオード７３を介して流れる。

そのため、本実施形態では、各スイッチ２２，２３，６４をオフした後でも、インバータ２０と回転電機１０とを接続する配線ＬＳ（ＬＳＡ，ＬＳＢ，ＬＳＣ）に第１電流ＩＭ１が流れ続ける。

以上詳述した本実施形態によれば、星形結線された巻線１４を有する回転電機１０において、高電位側ダイオード７２及び下アームダイオード２５、又は上アームダイオード２４及び低電位側ダイオード７３を用いて、開閉スイッチ６４のオフ時に第１巻線１５及び第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。この構成では、電磁エネルギの放出時にインバータ２０と回転電機１０との間の配線ＬＳに第１電流ＩＭ１が流れ続ける。そのため、この配線ＬＳのインダクタンスにより発生するサージ電圧の発生を抑制できる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に図６，図７を参照しつつ説明する。図６において、先の図５に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、回転電機システム１００がインバータ２０に加えてインバータ３０を備えている点で、第２実施形態と異なる。以下では、区別のために、インバータ２０を第１インバータ２０と呼び、インバータ３０を第２インバータ３０と呼ぶ。また、第１インバータ２０の上アームスイッチ２２を第１上アームスイッチ２２と呼び、第１インバータ２０の下アームスイッチ２３を第１下アームスイッチ２３と呼ぶ。

第２インバータ３０は、高電位側のスイッチング素子である第２上アームスイッチ３２（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である第２下アームスイッチ３３（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。なお、本実施形態では、スイッチ３２，３３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。各相において、第２上アームスイッチ３２のエミッタ端子及び第２下アームスイッチ３３のコレクタ端子には、第２巻線１６の第２端、つまり第２巻線１６の開閉スイッチ６４とは反対側の端部が接続されている。つまり、ステータ１３の３相の巻線１４は、オープン結線されている。第２上アームスイッチ３２には、フリーホイールダイオードである上アームダイオード３４が逆並列接続されており、第２下アームスイッチ３３には、フリーホイールダイオードである下アームダイオード３５が逆並列接続されている。

バッテリ４０の正極側、第１上アームスイッチ２２のコレクタ端子、及び第２上アームスイッチ３２のコレクタ端子とは、電源線ＬＥにより接続されている。また、バッテリ４０の負極側、第１下アームスイッチ２３のエミッタ端子、及び第２下アームスイッチ３３のエミッタ端子とは、接地線ＬＧにより接続されている。

制御装置５０は、第２インバータ３０の制御において、デッドタイムを挟みつつスイッチ３２，３３を交互にオンとすべく、スイッチ３２，３３それぞれに対応する駆動信号ＳＧを、スイッチ３２，３３に出力する。以下では、区別のために、第１インバータ２０の駆動信号ＳＧを第１駆動信号ＳＧ１と呼び、第２インバータ３０の駆動信号ＳＧを第２駆動信号ＳＧ２と呼ぶ。

続いて、図７に、本実施形態の遮断処理のフローチャートを示す。図７において、先の図２に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

本実施形態の遮断処理では、ステップＳ１２，Ｓ１６で肯定判定すると、つまり回転電機１０の制御失陥時に、ステップＳ３０において、インバータ２０，３０を停止させる。具体的には、電源スイッチ６０をオフするための切替信号ＳＣを電源スイッチ６０に出力する。また、第１インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３のすべてをオフするための第１駆動信号ＳＧ１を、スイッチ２２，２３に出力し、第２インバータ３０に含まれるスイッチ３２，３３のすべてをオフするための第２駆動信号ＳＧ２を、スイッチ３２，３３に出力する。

続くステップＳ３２において、ステップＳ４６において、回転電機１０の弱め界磁制御が実施されているか否かを判定する。制御装置５０は、インバータ２０，３０を用いて回転電機１０の弱め界磁制御を実施するものであり、特に回転電機１０の高回転駆動時に回転電機１０の弱め界磁制御を実施する。

ステップＳ３２で否定判定すると、ステップＳ１８に進み、開閉スイッチ６４をオンに維持する。一方、ステップＳ３２で肯定判定すると、つまり回転電機１０の弱め界磁制御を実施している場合に制御失陥が発生したと判定すると、ステップＳ２２に進み、開閉スイッチ６４をオフする。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

・本実施形態では、オープン結線された巻線１４を有する回転電機１０において、高電位側ダイオード７２及び下アームダイオード２５、又は上アームダイオード２４及び低電位側ダイオード７３を用いて、開閉スイッチ６４のオフ時に第１巻線１５及び第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。この構成では、電磁エネルギの放出時に、第１インバータ２０と第２インバータ３０とのうち第１インバータ２０のみに電流ＩＭが流れる。そのため、電磁エネルギの放出時に第２インバータ３０に熱ストレスが加わることを抑制できる。

・回転電機１０の弱め界磁制御を実施している場合に回転電機１０に制御失陥が発生すると、バッテリ４０からの電力供給が断たれ、弱め界磁制御が停止されることにより回転電機１０に過剰な逆起電圧ＶＲが発生する。本実施形態では、回転電機１０の弱め界磁制御を実施している場合に制御失陥が発生したと判定すると、開閉スイッチ６４をオフする。そのため、弱め界磁制御の停止による回転電機１０の過剰な逆起電圧ＶＲを抑制でき、この逆起電圧ＶＲによるインバータ２０，３０及びバッテリ４０の過電圧故障を抑制できる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に図８を参照しつつ説明する。図８において、先の図６に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、ダイオード整流回路７０が、第１巻線１５と開閉スイッチ６４との間、及び開閉スイッチ６４と第２巻線１６との間にそれぞれ設けられている点で、第３実施形態と異なる。ダイオード整流回路７０は、第１巻線１５と開閉スイッチ６４との間に設けられた第１整流回路７１と、開閉スイッチ６４と第２巻線１６との間に設けられた第２整流回路７４とを備えている。

第１整流回路７１は、第１低電位側整流素子としての第１低電位側ダイオード７３を備えている。第１低電位側ダイオード７３は、接地線ＬＧと第１巻線１５の第２端、つまり第１巻線１５の開閉スイッチ６４側の端部とを接続する。第１低電位側ダイオード７３は、接地線ＬＧ側から第１巻線１５側に向かう方向が順方向となるように接続されている。

第２整流回路７４は、第２低電位側整流素子としての第２低電位側ダイオード７５（７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ）を備えている。第２低電位側ダイオード７５は、接地線ＬＧと第２巻線１６の第２端、つまり第２巻線１６の開閉スイッチ６４側の端部とを接続する。第２低電位側ダイオード７５は、接地線ＬＧ側から第２巻線１６側に向かう方向が順方向となるように接続されている。

一方、第１整流回路７１及び第２整流回路７４には、高電位側ダイオードが設けられていない。つまり、本実施形態では、回転電機１０の巻線１４は、ダイオード整流回路７０を介して電源線ＬＥに接続されていない。

本実施形態では、遮断処理において、第１インバータ２０に含まれるスイッチ２２，２３、第２インバータ３０に含まれるスイッチ３２，３３、及び開閉スイッチ６４をオフすることで、各相において、第１電流ＩＭ１と第２電流ＩＭ２との一方が停止し、他方が流れ続ける。

具体的には、図８に矢印ＹＣで示すように、第１電流ＩＭ１が第１インバータ２０から第１整流回路７１に向かって流れており、第２電流ＩＭ２が第２整流回路７４から第２インバータ３０に向かって流れている場合には、第１電流ＩＭ１が停止し、第２電流ＩＭ２が流れ続ける。この場合、第２電流ＩＭ２は、第２インバータ３０の上アームダイオード３４、及び第２整流回路７４の第２低電位側ダイオード７５を介して流れ続ける。

また、図８に矢印ＹＤで示すように、第１電流ＩＭ１が第１整流回路７１から第１インバータ２０に向かって流れており、第２電流ＩＭ２が第２インバータ３０から第２整流回路７４に向かって流れている場合には、第２電流ＩＭ２が停止し、第１電流ＩＭ１が流れ続ける。この場合、第１電流ＩＭ１は、第１インバータ２０の上アームダイオード２４、及び第１整流回路７１の第１低電位側ダイオード７３を介して流れ続ける。

回転電機１０では、矢印ＹＣに示す向きに電流ＩＭ１，ＩＭ２が流れる相と、矢印ＹＤに示す向きに電流ＩＭ１，ＩＭ２が流れる相とが混在している。そのため、各スイッチ２２，２３，３２，３３，６４をオフした後において、第１インバータ２０と第２インバータ３０との両方に電流ＩＭ１，ＩＭ２が流れる。

以上詳述した本実施形態によれば、オープン結線された巻線１４を有する回転電機１０において、第１インバータ２０の上アームダイオード２４及び第１低電位側ダイオード７３、又は第２インバータ３０の上アームダイオード３４及び第２低電位側ダイオード７５を用いて、開閉スイッチ６４のオフ時に第１巻線１５及び第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。この構成では、ダイオード整流回路７０が、第１巻線１５と開閉スイッチ６４との間、及び開閉スイッチ６４と第２巻線１６との間に分散して設けられ、電磁エネルギの放出時に、第１インバータ２０と第２インバータ３０との両方に電流ＩＭが流れる。そのため、電磁エネルギの放出時に第１インバータ２０及び第２インバータ３０に加わる熱ストレスを分散することができ、この熱ストレスによる第１インバータ２０及び第２インバータ３０の故障を抑制できる。

（第５実施形態）
以下、第５実施形態について、第４実施形態との相違点を中心に図９を参照しつつ説明する。図９において、先の図８に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、第１整流回路７１が、第１高電位側整流素子としての第１高電位側ダイオード７２を備えている点で、第４実施形態と異なる。第１高電位側ダイオード７２は、電源線ＬＥと第１巻線１５の第２端とを接続する。第１高電位側ダイオード７２は、第１巻線１５側から電源線ＬＥ側からに向かう方向が順方向となるように接続されている。

また、本実施形態では、第２整流回路７４が、第２高電位側整流素子としての第２高電位側ダイオード７６（７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ）を備えている点で、第４実施形態と異なる。第２高電位側ダイオード７６は、電源線ＬＥと第２巻線１６の第２端とを接続する。第２高電位側ダイオード７６は、第２巻線１６側から電源線ＬＥ側からに向かう方向が順方向となるように接続されている。

一方、第１整流回路７１及び第２整流回路７４には、低電位側ダイオードが設けられていない。つまり、本実施形態では、回転電機１０の巻線１４は、ダイオード整流回路７０を介して接地線ＬＧに接続されていない。

本実施形態では、図９に矢印ＹＣで示すように、第１電流ＩＭ１が第１インバータ２０から第１整流回路７１に向かって流れており、第２電流ＩＭ２が第２整流回路７４から第２インバータ３０に向かって流れている場合には、第２電流ＩＭ２が停止し、第１電流ＩＭ１が流れ続ける。この場合、第１電流ＩＭ１は、第１インバータ２０の下アームダイオード２５、及び第１整流回路７１の第１高電位側ダイオード７２を介して流れ続ける。

また、図９に矢印ＹＤで示すように、第１電流ＩＭ１が第１整流回路７１から第１インバータ２０に向かって流れており、第２電流ＩＭ２が第２インバータ３０から第２整流回路７４に向かって流れている場合には、第１電流ＩＭ１が停止し、第２電流ＩＭ２が流れ続ける。この場合、第２電流ＩＭ２は、第２インバータ３０の下アームダイオード３５、及び第２整流回路７４の第２高電位側ダイオード７６を介して流れ続ける。

以上詳述した本実施形態によれば、オープン結線された巻線１４を有する回転電機１０において、第１インバータ２０の下アームダイオード２５及び第１高電位側ダイオード７２、又は第２インバータ３０の下アームダイオード３５及び第２高電位側ダイオード７６を用いて、開閉スイッチ６４のオフ時に第１巻線１５及び第２巻線１６に蓄えられていた電磁エネルギが放出される。この構成では、ダイオード整流回路７０が、第１巻線１５と開閉スイッチ６４との間、及び開閉スイッチ６４と第２巻線１６との間に分散して設けられ、電磁エネルギの放出時に、第１インバータ２０と第２インバータ３０との両方に電流ＩＭが流れる。そのため、電磁エネルギの放出時に第１インバータ２０及び第２インバータ３０に加わる熱ストレスを分散することができ、この熱ストレスによる第１インバータ２０及び第２インバータ３０の故障を抑制できる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・蓄電装置は、バッテリに限られず、キャパシタであってもよい。

・回転電機１０としては、３相のものに限らず、２相のものまたは４相以上のものであってもよい。

・巻線１４は、第１巻線１５と第２巻線１６との他に第３巻線や第４巻線を有していてもよい。つまり、開閉スイッチ６４をオフすることにより、オンしている場合に比べて巻線１４の巻数が減少する構成であればよい。

・ダイオード整流回路７０は、第１巻線１５及び第２巻線１６に蓄えられた電磁エネルギをコンデンサ２６に放出する構成に限らず、例えばグランドに接続された接地線ＬＧに放出してもよい。

・ダイオード整流回路７０を構成する素子は、ダイオード７２，７３，７５，７６に限られず、サイリスタやリレー等のスイッチにより構成されていてもよい。この場合、制御装置５０は、回転電機１０の駆動時においてスイッチを通常オフしておき、遮断処理のステップＳ２２において、開閉スイッチ６４をオフに切り替えるのと同時に、又は開閉スイッチ６４をオフに切り替えるタイミングよりも所定期間前にスイッチをオンすればよい。ここで、このスイッチは、オフされることにより双方向の電流を遮断可能なものとしてもよい。

・なお、ダイオード整流回路７０を構成する素子としてダイオード７２，７３，７５，７６を用いることが好ましい。ダイオード７２，７３，７５，７６を用いることで、このダイオード７２，７３，７５，７６の整流機能により、制御装置５０により制御を実施することなく、第１規定方向，第２規定方向としての順方向の電流ＩＭの流通を許可し、順方向とは逆方向の電流ＩＭの流通を阻止することができる。

・第３実施形態において、ダイオード整流回路７０が、開閉スイッチ６４と第２巻線１６との間に設けられていてもよい。

１０…回転電機、１４…巻線、１５…第１巻線、１６…第２巻線、２０，３０…インバータ、２２，３２…上アームスイッチ、２３，３３…下アームスイッチ、４０…バッテリ、６４…開閉スイッチ、７２，７３，７５，７６…ダイオード、ＬＥ…電源線、ＬＧ…接地線。

Claims (15)

1. 蓄電装置（４０）の正極側に接続される第１電気経路（ＬＥ）と、
   前記蓄電装置の負極側に接続される第２電気経路（ＬＧ）と、
   上アームダイオード（２４）が逆並列接続された上アームスイッチ（２２Ａ～２２Ｃ）と下アームダイオード（２５）が逆並列接続された下アームスイッチ（２３Ａ～２３Ｃ）との直列接続体を相ごとに有し、前記上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続されたインバータ（２０，３０）と、
   第１巻線（１５）及び第２巻線（１６）を含む電機子巻線（１４）を相ごとに有する回転電機（１０）と、
   を備え、
   各相において、前記第１巻線の第１端が前記上アームスイッチの低電位側端子及び前記下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が中性点（ＰＮ）に接続されており、
   各相において、前記第１巻線の第２端と前記第２巻線の第２端との間を接続する開閉スイッチ（６４Ａ～６４Ｃ）と、
   各相において、前記第１巻線の第２端及び前記第２巻線の第２端のうち、前記第２巻線の第２端のみと、前記第１電気経路との間を接続する高電位側整流素子（７２Ａ～７２Ｃ）と、
   各相において、前記第１巻線の第２端及び前記第２巻線の第２端のうち、前記第２巻線の第２端のみと、前記第２電気経路との間を接続する低電位側整流素子（７３Ａ～７３Ｃ）と、
   前記回転電機の制御失陥が発生したと判定した場合、前記開閉スイッチをオフに切り替える制御装置（５０）と、
   を備え、
   前記高電位側整流素子は、前記第２巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、
   前記低電位側整流素子は、前記第２電気経路側から前記第２巻線側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する、回転電機システム。
2. 蓄電装置（４０）の正極側に接続される第１電気経路（ＬＥ）と、
   前記蓄電装置の負極側に接続される第２電気経路（ＬＧ）と、
   直列接続された上アームスイッチ（２２Ａ～２２Ｃ，３２Ａ～３２Ｃ）と下アームスイッチ（２３Ａ～２３Ｃ，３３Ａ～３３Ｃ）とを相ごとに有し、前記上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続されたインバータ（２０，３０）と、
   第１巻線（１５）及び第２巻線（１６）を含む電機子巻線（１４）を相ごとに有する回転電機（１０）と、
   を備え、
   前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチにはダイオード（２４，２５）が逆並列接続されており、
   各相において、前記第１巻線の第１端が前記上アームスイッチの低電位側端子及び前記下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が中性点（ＰＮ）に接続されており、
   各相において、前記第１巻線の第２端と前記第２巻線の第２端との間を接続する開閉スイッチ（６４Ａ～６４Ｃ）と、
   各相において、前記第１巻線の第２端及び前記第２巻線の第２端のうち、前記第１巻線の第２端のみと、前記第１電気経路との間を接続する高電位側整流素子（７２Ａ～７２Ｃ）と、
   各相において、前記第１巻線の第２端及び前記第２巻線の第２端のうち、前記第１巻線の第２端のみと、前記第２電気経路との間を接続する低電位側整流素子（７３Ａ～７３Ｃ）と、
   前記回転電機の制御失陥が発生したと判定した場合、前記開閉スイッチをオフに切り替える制御装置（５０）と、
   を備え、
   前記高電位側整流素子は、前記第１巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、
   前記低電位側整流素子は、前記第２電気経路側から前記第１巻線側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する、回転電機システム。
3. 蓄電装置（４０）の正極側に接続される第１電気経路（ＬＥ）と、
   前記蓄電装置の負極側に接続される第２電気経路（ＬＧ）と、
   直列接続された第１上アームスイッチ（２２Ａ～２２Ｃ）と第１下アームスイッチ（２３Ａ～２３Ｃ）とを相ごとに有し、前記第１上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第１下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第１インバータ（２０）と、
   直列接続された第２上アームスイッチ（３２Ａ～３２Ｃ）と第２下アームスイッチ（３３Ａ～３３Ｃ）とを相ごとに有し、前記第２上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第２下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第２インバータ（３０）と、
   第１巻線（１５）及び第２巻線（１６）を含む電機子巻線（１４）を相ごとに有する回転電機（１０）と、
   を備え、
   前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチにはダイオード（２４，２５）が逆並列接続されており、
   各相において、前記第１巻線の第１端が前記第１上アームスイッチの低電位側端子及び前記第１下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が前記第２上アームスイッチの低電位側端子及び前記第２下アームスイッチの高電位側端子に接続されており、
   各相において、前記第１巻線の第２端と前記第２巻線の第２端との間を接続する開閉スイッチ（６４Ａ～６４Ｃ）と、
   各相において、前記第１電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する高電位側整流素子（７２Ａ～７２Ｃ）と、
   各相において、前記第２電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する低電位側整流素子（７３Ａ～７３Ｃ）と、
   を備え、
   前記高電位側整流素子は、前記第１巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、
   前記低電位側整流素子は、前記第２電気経路側から前記第１巻線側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する、回転電機システム。
4. 蓄電装置（４０）の正極側に接続される第１電気経路（ＬＥ）と、
   前記蓄電装置の負極側に接続される第２電気経路（ＬＧ）と、
   直列接続された第１上アームスイッチ（２２Ａ～２２Ｃ）と第１下アームスイッチ（２３Ａ～２３Ｃ）とを相ごとに有し、前記第１上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第１下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第１インバータ（２０）と、
   直列接続された第２上アームスイッチ（３２Ａ～３２Ｃ）と第２下アームスイッチ（３３Ａ～３３Ｃ）とを相ごとに有し、前記第２上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第２下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第２インバータ（３０）と、
   第１巻線（１５）及び第２巻線（１６）を含む電機子巻線（１４）を相ごとに有する回転電機（１０）と、
   を備え、
   前記第１上アームスイッチ及び前記第２上アームスイッチにはダイオード（２４，３４）が逆並列接続されており、
   各相において、前記第１巻線の第１端が前記第１上アームスイッチの低電位側端子及び前記第１下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が前記第２上アームスイッチの低電位側端子及び前記第２下アームスイッチの高電位側端子に接続されており、
   各相において、前記第１巻線の第２端と前記第２巻線の第２端との間を接続する開閉スイッチ（６４Ａ～６４Ｃ）と、
   各相において、前記第２電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する第１低電位側整流素子（７３Ａ～７３Ｃ）と、
   各相において、前記第２電気経路と、前記第２巻線の第２端との間を接続する第２低電位側整流素子（７５Ａ～７５Ｃ）と、
   を備え、
   前記第１低電位側整流素子は、前記第２電気経路側から前記第１巻線側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、
   前記第２低電位側整流素子は、前記第２電気経路側から前記第２巻線側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する、回転電機システム。
5. 蓄電装置（４０）の正極側に接続される第１電気経路（ＬＥ）と、
   前記蓄電装置の負極側に接続される第２電気経路（ＬＧ）と、
   直列接続された第１上アームスイッチ（２２Ａ～２２Ｃ）と第１下アームスイッチ（２３Ａ～２３Ｃ）とを相ごとに有し、前記第１上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第１下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第１インバータ（２０）と、
   直列接続された第２上アームスイッチ（３２Ａ～３２Ｃ）と第２下アームスイッチ（３３Ａ～３３Ｃ）とを相ごとに有し、前記第２上アームスイッチの高電位側端子が前記第１電気経路に接続され、前記第２下アームスイッチの低電位側端子が前記第２電気経路に接続された第２インバータ（３０）と、
   第１巻線（１５）及び第２巻線（１６）を含む電機子巻線（１４）を相ごとに有する回転電機（１０）と、
   を備え、
   前記第１下アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチにはダイオード（２５，３５）が逆並列接続されており、
   各相において、前記第１巻線の第１端が前記第１上アームスイッチの低電位側端子及び前記第１下アームスイッチの高電位側端子に接続され、前記第２巻線の第１端が前記第２上アームスイッチの低電位側端子及び前記第２下アームスイッチの高電位側端子に接続されており、
   各相において、前記第１巻線の第２端と前記第２巻線の第２端との間を接続する開閉スイッチ（６４Ａ～６４Ｃ）と、
   各相において、前記第１電気経路と、前記第１巻線の第２端との間を接続する第１高電位側整流素子（７２Ａ～７２Ｃ）と、
   各相において、前記第１電気経路と、前記第２巻線の第２端との間を接続する第２高電位側整流素子（７６Ａ～７６Ｃ）と、
   を備え、
   前記第１高電位側整流素子は、前記第１巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第１規定方向の電流の流通を許可し、該第１規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止し、
   前記第２高電位側整流素子は、前記第２巻線側から前記第１電気経路側へと向かう第２規定方向の電流の流通を許可し、該第２規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する、回転電機システム。
6. 前記回転電機の制御失陥が発生したと判定した場合、前記開閉スイッチをオフに切り替える制御装置（５０）を備える請求項３から５までのいずれか一項に記載の回転電機システム。
7. 前記制御装置は、前記第１電気経路及び前記第２電気経路の間の電位差が閾値電圧（Ｖｔｈ）よりも高いか否かを判定し、前記閾値電圧よりも高いと判定した場合に、前記制御失陥が発生したと判定する請求項６に記載の回転電機システム。
8. 前記第１電気経路及び前記第２電気経路のうちの少なくとも一方において、前記蓄電装置との接続点よりも前記インバータ側に設けられた電源スイッチ（６０）と、
   前記電源スイッチよりも前記インバータ側において、前記第１電気経路と前記第２電気経路との間を接続するコンデンサ（２６）と、を備え、
   前記制御装置は、前記コンデンサの電圧が前記閾値電圧よりも高いか否かを判定する請求項７に記載の回転電機システム。
9. 前記制御装置は、前記電機子巻線に流れる電流が閾値電流（Ｉｔｈ）よりも大きいか否かを判定し、前記閾値電流よりも大きいと判定した場合に、前記制御失陥が発生したと判定する請求項６から８までのいずれか一項に記載の回転電機システム。
10. 前記制御装置は、前記回転電機の弱め界磁制御を行っている場合に前記制御失陥が発生したと判定すると、前記開閉スイッチをオフに切り替える請求項６から９までのいずれか一項に記載の回転電機システム。
11. 前記高電位側整流素子及び前記低電位側整流素子はダイオードである請求項１から３までのいずれか一項に記載の回転電機システム。
12. 前記第１低電位側整流素子及び前記第２低電位側整流素子はダイオードである請求項４に記載の回転電機システム。
13. 前記第１高電位側整流素子及び前記第２高電位側整流素子はダイオードである請求項５に記載の回転電機システム。
14. 前記第１巻線及び前記第２巻線は、互いに磁気結合されている請求項１から１３までのいずれか一項に記載の回転電機システム。
15. 前記開閉スイッチは、双方向の電流遮断が可能なノーマリオープン式のスイッチである請求項１から１４までのいずれか一項に記載の回転電機システム。

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