特開 2024-176743 電力変換装置および駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176743

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】電力変換装置および駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241212BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

H02P27/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095520

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲田 遼一

(72)【発明者】

【氏名】中野 洋

(72)【発明者】

【氏名】金川 信康

(72)【発明者】

【氏名】重田 哲

【テーマコード（参考）】

5H505

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505AA19

5H505BB06

5H505CC04

5H505DD03

5H505EE08

5H505EE49

5H505HA05

5H505HA09

5H505HA10

5H505HB02

5H505JJ03

5H505JJ17

5H505KK06

5H505LL22

5H505LL24

5H505LL55

5H505MM01

5H505MM12

5H770BA02

5H770CA06

5H770DA03

5H770DA10

5H770DA41

5H770EA01

5H770HA02Y

5H770HA03W

5H770HA07Z

5H770LA07X

5H770LB07

(57)【要約】

【課題】電流の周波数の高低によらずスイッチング素子のオープン故障を安定して診断できる電力変換装置の提供。
【解決手段】各相の出力電流に基づいて、パワー半導体のオープン故障を診断する診断部は、出力電流の値が｜電流｜＜閾値Ｔh2である場合に所定加算量を加算し、出力電流の値が｜電流｜≧閾値Ｔh2の場合に所定減算量を減算することで相毎の故障検知カウンタＣを演算し、故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3を超えた場合にオープン故障と診断する。そして、診断部は、出力電流の周波数が低いほど所定加算量および所定減算量をより小さい値に設定する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スイッチング素子を備える三相インバータ回路の各相の出力電流を検出する電流検出部と、
各相の前記出力電流に基づいて、前記スイッチング素子のオープン故障を診断する故障診断部と、を備え、
前記故障診断部は、
前記出力電流の値が所定範囲内である場合に所定加算量を加算し、前記出力電流の値が前記所定範囲内でない場合に所定減算量を減算することで相毎の故障検知カウンタを演算すると共に、前記故障検知カウンタが第１カウンタ閾値を超えた場合に前記オープン故障と診断し、
前記出力電流の周波数が低いほど、前記所定加算量および前記所定減算量をより小さい値に、または、前記第１カウンタ閾値をより大きい値に設定する、
電力変換装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記故障診断部は、
前記出力電流の周波数が低いほど、前記所定加算量および前記所定減算量をより小さい値に設定し、
前記故障検知カウンタが所定のセット閾値を上回る場合に故障フラグをセットし、前記故障検知カウンタが所定のリセット閾値を下回る場合に前記故障フラグをリセットし、
前記故障フラグがセットされた状態ではデバウンスカウンタを加算し、前記故障フラグがリセットされた状態ではデバウンスカウンタを減算し、
前記故障検知カウンタが前記第１カウンタ閾値を超えた場合に前記オープン故障と判定するのに代えて、前記デバウンスカウンタが第２カウンタ閾値を超えた場合に前記オープン故障と診断する、
電力変換装置。

【請求項3】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記故障診断部は、
前記出力電流の周波数が低いほど、前記所定加算量および前記所定減算量をより小さい値に設定し、
前記出力電流の周波数が高いほど前記所定範囲の幅をより広く設定する、
電力変換装置。

【請求項4】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記出力電流が入力される回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部をさらに備え、
前記故障診断部は、
前記回転速度が低いほど、前記所定加算量および前記所定減算量をより小さい値に設定し、
前記回転速度が高いほど前記所定範囲の幅をより広く設定する、
電力変換装置。

【請求項5】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記故障診断部は、
前記出力電流の周波数が低いほど、前記所定加算量および前記所定減算量をより小さい値に設定し、
前記電流検出部で検出された前記出力電流に基づいて、前記オープン故障が生じていない正常な場合の電流の正負を推定し、
前記故障診断部の推定結果が正の場合には、前記所定範囲の内の負値側の範囲を正値側の範囲よりも大きく設定し、
前記故障診断部の推定結果が負の場合には、前記所定範囲の内の正値側の範囲を負値側の範囲よりも大きく設定する、
電力変換装置。

【請求項6】

請求項１に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置の前記三相インバータ回路の前記出力電流が入力される回転電機と、を備える、駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置および駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電動車両等の駆動装置に設けられた電力変換装置は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換しモータ等を駆動させる。電力変換装置に設けられている電力変換用のスイッチング素子にオープン故障もしくはオフ固着故障が発生すると、正しい電流制御ができずにモータの出力トルクが変動する。そのため、スイッチング素子のオープン故障を診断する技術が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１に記載の故障診断装置では、平滑化後の交流電流の絶対値が所定値以上である場合に、スイッチング素子が故障していると判定している。また、特許文献２に記載の故障診断装置では、電流位相差と磁極位置の和が所定範囲内のときに、電流の絶対値が故障診断値より小さい場合にはスイッチング素子がオープン故障であると診断している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－２４６３２８号公報

【特許文献2】特開２０１０－２４６３２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の技術では、平滑化後の電流をもとに故障を判定するため、電流の周波数が低い場合には正常時であっても平滑化後の電流が大きくなり、スイッチング素子が故障していると誤診断する可能性がある。そのため、電流の周波数が低い状態では安定した診断が行えないという課題がある。さらに、特許文献２の技術では、電流位相と磁極位置の総和が所定の範囲内の時に診断をするため、診断により異常をカウントできる範囲が電流１周期内の一部に限られ、安定した診断を行うには電流数周期分の時間が必要である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様による電力変換装置は、スイッチング素子を備える三相インバータ回路の各相の出力電流を検出する電流検出部と、各相の前記出力電流に基づいて、前記スイッチング素子のオープン故障を診断する故障診断部と、を備え、前記故障診断部は、前記出力電流の値が所定範囲内である場合に所定加算量を加算し、前記出力電流の値が前記所定範囲内でない場合に所定減算量を減算することで相毎の故障検知カウンタを演算すると共に、前記故障検知カウンタが第１カウンタ閾値を超えた場合に前記オープン故障と診断し、前記出力電流の周波数が低いほど、前記所定加算量および前記所定減算量をより小さい値に、または、前記第１カウンタ閾値をより大きい値に設定する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電流の周波数の高低によらずスイッチング素子のオープン故障を安定して診断できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、車両の模式図である。

【図2】図２は、駆動装置の概略構成を示す図である。

【図3】図３は、電力変換回路の構成の一例を示す図である。

【図4】図４は、制御回路の機能の詳細を示す制御ブロック図である。

【図5】図５は、オープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、オープン故障診断処理におけるタイミングチャートの一例である。

【図7】図７は、第２の実施形態におけるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、第２の実施形態におけるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、第２の実施形態の場合のオープン故障診断処理におけるタイミングチャートの一例である。

【図10】図１０は、第３の実施形態におけるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、オープン故障が発生している場合の電流波形を示す図である。

【図12】図１２は、第４の実施形態におけるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、オープン故障が発生している場合の電流波形を示す図である。

【図14】図１４は、第４の実施形態におけるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。

【図15】図１５は、第４の実施形態の場合のオープン故障診断処理におけるタイミングチャートの一例である。

【図16】図１６は、第１の実施形態と第５の実施形態とを比較するための信号波形を示したものである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。また、以下の説明では、同一または類似の要素および処理には同一の符号を付し、重複説明を省略する場合がある。なお、以下に記載する内容はあくまでも本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではなく、他の種々の形態でも実施する事が可能である。

【0010】

（第１の実施形態）
図１～６を参照して本発明に係る駆動装置の第１の実施形態を説明する。図１は、モータ（不図示）で走行する車両の模式図である。車両１は直流電源５から電力が供給される駆動装置２を備える。図示は省略するが、駆動装置２は電力変換装置とモータと減速器を有する。モータの駆動力は、減速器を介して車輪３ａが設けられた車軸４へと伝えられる。

【0011】

なお、図１に示す例では、前輪（車輪３ａ）の車軸４に駆動装置２を設置しているが、後輪（車輪３ｂ）の車軸に設置してもよい。また、前後輪の車軸４に駆動装置２をそれぞれ設置してもよいし、車軸ではなく左右の各車輪３ａ，３ｂにそれぞれ独立した駆動装置２を設置してもよい。また、車軸４に対して図１で記載した駆動装置２とは別に、内燃機関を用いた駆動装置を駆動装置２と並列に設置してもよい。

【0012】

図２は、駆動装置２の概略構成を示す図である。駆動装置２の周辺には、直流電源５、制御装置６、故障通知装置７が設けられている。制御装置６は、駆動装置２に対して目標トルクτsや動作モードＳｍなどを送信する。また、制御装置６は駆動装置２から出力される故障通知信号Ｓｆを受け取る。本実施形態では、制御装置６を１つのみ記載しているが、情報の送受信を複数の制御装置が実施してもよい。また、この制御装置６は、例えば、上述した内燃機関を用いた駆動装置の制御機能も備えている。

【0013】

直流電源５は駆動装置２内のモータ９を駆動させるための電源であり、例えばバッテリなどが該当する。故障通知装置７は、駆動装置２からの故障通知信号Ｓｆを受け付け、搭乗者に対して故障の発生を通知する。故障の通知方法としては、例えば、ランプを点灯させる、警告音を発生させる、音声で通知するなどの方法が挙げられる。

【0014】

駆動装置２は、電力変換装置８、モータ９および不図示の減速機を備えている。減速器はモータ９の駆動力を増幅し、車軸４（もしくは車輪３ａ，３ｂ）へ伝える役割を持つ。モータ９は内部に３個の巻き線を有した３相電動機であり、例えば永久磁石を用いた同期モータや永久磁石を用いない誘導モータが該当する。モータ９は、モータ角度センサ９１を備えている。モータ角度センサ９１は、モータロータの回転角度を測定し、測定した角度をモータ角度センサ値θｍとして電力変換装置８に出力する。

【0015】

電力変換装置８は、制御装置６から入力される目標トルクτs等に基づいて、直流電源５から供給される直流電力を交流電力に変換しモータ９に供給する。また、電力変換装置８は、モータ９の動力を直流電力に変換して直流電源５を充電する機能も有する。電力変換装置８は、制御回路８０、ドライバ回路８１、電力変換回路８２、直流電圧センサ８３および交流電流センサ８４を備えている。

【0016】

制御回路８０は、制御装置６からの目標トルクτsおよび動作モードＳｍに基づいて、電力変換装置８から出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の各相の電流を所定の値に制御するためのＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号ｐｗｍを生成する。なお、制御回路８０の詳細は後述する。ドライバ回路８１は、制御回路８０が出力するＰＷＭ信号ｐｗｍに基づいて、電力変換回路８２に設けられた複数のパワー半導体のオン/オフを切り替えるための駆動信号を出力する。

【0017】

直流電圧センサ８３は、直流電源５の出力電圧を測定するセンサであり、測定した電圧値を直流電圧センサ値Ｖdcとして制御回路８０に出力する。交流電流センサ８４は、モータ９の各相(Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相)に流れる交流電流を測定するセンサである。交流電流センサ８４が測定した各相の交流電流値は、交流電流センサ値Ｉu，Ｉv，Ｉw（以下では、単に電流Ｉu，Ｉv，Ｉwと呼ぶことにする）として制御回路８０に入力される。なお、図２に示す例では、交流電流センサ８４は各相に１つずつセンサを備えているが、２相分のみに設けても良い。「Ｕ相電流＋Ｖ相電流＋Ｗ相電流＝０」の関係が成り立つので、２相にセンサを設ける構成の場合には、制御回路８０において残り１相分の交流電流センサ値を計算によって算出する。

【0018】

電力変換回路８２は、ドライバ回路８１からの駆動信号を受けて内部のパワー半導体を駆動し、モータ９に流れる電流を制御する。図３は、電力変換回路８２の構成の一例を示す図である。電力変換回路８２は、内部に平滑コンデンサ８２１と６つのパワー半導体８２２を有する。相(Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相)ごとに、上アームおよび下アームを構成する２つのパワー半導体８２２がそれぞれ設けられている。各相の上下アームの出力端子は、モータ９の対応する相の巻き線に接続される。

【0019】

パワー半導体８２２はドライバ回路８１から入力される駆動信号に応じてオン/オフを切り替え、直流電力と交流電力の変換を行う。このパワー半導体８２２には、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)などが該当する。図３に示す例では、パワー半導体８２２としてＩＧＢＴを用いている。

【0020】

平滑コンデンサ８２１は、パワー半導体８２２のオン/オフによって生じる電流を平滑化し、直流電源５から電力変換回路８２へ供給される直流電流のリップルを抑制するためのコンデンサである。平滑コンデンサ８２１には、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサが使用される。

【0021】

なお、本実施形態では、モータ中性点は浮遊状態であるが、グラウンド(図示せず)と接続しても良い。モータ中性点をグラウンドと接続する際の方法には、直接接地方式、抵抗接地方式、補償リアクトル接地方式、消弧リアクトル接地方式がある。

【0022】

図４は、制御回路８０の機能の詳細を示す制御ブロック図である。制御回路８０は内部に不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、通信回路等を備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより後述する各部の機能を実現する。ＲＯＭは、電気的に書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable ROM)やフラッシュＲＯＭでも良い。

【0023】

制御回路８０は、状態制御部８０１、目標電流計算部８０２、電流制御部８０３、ＰＷＭ信号生成部８０４、モータ速度計算部８０５および診断部８０６を有する。制御回路８０は、外部の制御装置６と通信を行い、上述した動作モードＳｍや目標トルクτsを制御装置６から受け取る。また、制御回路８０は、動作モードＳｍおよび目標トルクτsに基づいてＰＷＭ信号ｐｗｍを制御し、図２に示したドライバ回路８１を介して電力変換回路８２を駆動させる。また、制御回路８０は、内部に故障が発生したと判断した場合、図２に示した外部の制御装置６および故障通知装置７に対して故障通知信号Ｓｆを出力する。

【0024】

モータ速度計算部８０５は、モータ角度センサ値θｍに基づいてモータ角速度ω0を計算する。計算したモータ角速度ω0は、目標電流計算部８０２および診断部８０６に入力される。

【0025】

状態制御部８０１は、動作モードＳｍと診断部８０６が出力する故障通知信号Ｓｆとを用いて電力変換装置８の動作状態を遷移させ、現在の動作状態をＰＷＭ信号生成部８０４に出力する。動作状態の例としては、例えばＰＷＭ状態、３相短絡状態、３相開放状態などが挙げられる。

【0026】

目標電流計算部８０２は、目標トルクτs、直流電圧センサ値Ｖdcおよびモータ角速度ω0を用いて、モータ９が目標トルクτsと同じトルクを出力するために必要な目標電流値を計算する。目標電流値は電流制御部８０３に出力される。目標電流値は、例えば、ｄ軸目標電流値とｑ軸目標電流値の形で表される。

【0027】

電流制御部８０３は、目標電流値、電流Ｉu，Ｉv，Ｉw、モータ角度センサ値θｍ、直流電圧センサ値Ｖdcを用いて、モータ９を流れる交流電流が目標電流値に追従するようにフィードバック制御を行い、ＰＷＭ制御における３相分のデューティ値Ｄu，Ｄv，Ｄwを計算する。そして、デューティ値Ｄu，Ｄv，Ｄwは、ＰＷＭ信号生成部８０４に入力される。

【0028】

ＰＷＭ信号生成部８０４は、状態制御部８０１から出力される動作状態に応じて、ドライバ回路８１に出力する信号を切り替える。ＰＷＭ信号生成部８０４は内部にタイマ(図示せず)を有しており、動作状態がＰＷＭ状態である場合には、このタイマ値と電流制御部８０３が出力する各相のデューティ値Ｄu，Ｄv，Ｄwを用いてＰＷＭ信号ｐｗｍを生成する。そして、ＰＷＭ信号生成部８０４は、生成したＰＷＭ信号ｐｗｍを図２に示すドライバ回路８１へ出力する。

【0029】

一方、動作状態が３相開放状態である場合は、電力変換回路８２内の６個のパワー半導体８２２（図３参照）をすべてオフにするＰＷＭ信号ｐｗｍを生成する。また、動作状態が３相短絡状態である場合は、電力変換回路８２内の６個のパワー半導体８２２の内、上アームのパワー半導体８２２をすべてオフにし、下アームのパワー半導体８２２をすべてオンにするＰＷＭ信号ｐｗｍ、あるいは、上アームのパワー半導体８２２をすべてオンにし下アームのパワー半導体８２２をすべてオフにするＰＷＭ信号ｐｗｍを生成する。生成されたＰＷＭ信号ｐｗｍはドライバ回路８１へ出力される。

【0030】

診断部８０６は、電流Ｉu，Ｉv，Ｉw、モータ速度計算部８０５で算出されたモータ角速度ω0および目標電流計算部８０２で算出された目標電流値に基づいて、電力変換装置８内部の故障を診断する。診断の結果、故障を検知した場合には、診断部８０６は、故障箇所の内容を故障通知信号Ｓｆとして状態制御部８０１や外部の制御装置６および故障通知装置７に出力する。

【0031】

（オープン故障診断の処理）
図５は、診断部８０６により実行されるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。診断部８０６は、図５に示す一連の処理を一定の時間周期で繰り返し実行する。

【0032】

ステップＳ１００では、診断部８０６は、目標電流計算部８０２から入力された目標電流値が閾値Ｔh1より大きいか否かを判定する。ステップＳ１００において、目標電流値が閾値Ｔh1より大きいと判定されるとステップＳ１０１へ進み、目標電流値が閾値Ｔh1以下であると判定されると図５の診断処理を終了する。

【0033】

ステップＳ１０１では、相毎のループ処理を開始する。図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１からステップＳ１１３までのループ処理は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相毎にそれぞれ行われる。以下では、Ｕ相に関して説明し、Ｖ相およびＷ相に関する説明は省略する。

【0034】

ステップＳ１０２では、診断部８０６は、Ｕ相の電流Ｉuの絶対値（図５では｜電流｜と表す）が閾値Ｔh2よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１０２において電流Ｉuの絶対値が閾値Ｔh2よりも小さいと判定されると、ステップＳ１０４へ進む。一方、電流Ｉuの絶対値が閾値Ｔh2以上であると判定されると、ステップＳ１０６へ進む。

【0035】

電流Ｉuが｜Ｉu｜＜Ｔh2であってステップＳ１０４へ進んだ場合には、診断部８０６は、ステップＳ１０４においてＵ相の故障検知カウンタＣに、電流の周波数に応じた所定加算量を加算する。一方、電流Ｉuが｜Ｉu｜≧Ｔh2であってステップＳ１０６へ進んだ場合には、診断部８０６は、ステップＳ１０６においてＵ相の故障検知カウンタＣから、電流の周波数に応じた所定減算量を減算する。

【0036】

ここで、ステップＳ１０４の所定加算量およびステップＳ１０６の所定減算量は、電流の周波数に比例した値とする。すなわち、電流の周波数が高いほど、所定加算量および所定減算量を大きく設定する。電流の周波数はモータ速度に比例するので、モータ速度計算部８０５で算出されたモータ角速度ω0に基づいて所定加算量および所定減算量を設定する。その場合、モータ角速度ω0から電流周波数を算出しても良いし、所定加算量および所定減算量をモータ角速度ω0自体に比例した値としても良い。もちろん、入力された電流Ｉu，Ｉv，Ｉwから電流の周波数を算出するようにしても良い。

【0037】

ステップＳ１０４およびステップＳ１０６の処理が終了すると、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、診断部８０６は、Ｕ相の故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3を超えているか否かを判定する。故障検知カウンタが閾値Ｔh3を超えている場合には、ステップＳ１１０へ進んでＵ相のパワー半導体８２２がオープン故障していると診断する。一方、故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3を超えていない場合には、ステップＳ１１２へ進んでＵ相のパワー半導体８２２は正常であると診断する。

【0038】

ステップＳ１１０およびステップＳ１１２の処理が終了すると、ステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３ではＵ相のループ処理を完了し、その後、ステップＳ１０１へ戻ってＶ相に関するループ処理を実行する。そして、Ｖ相に関するループ処理が完了したならば、再びステップＳ１０１へ戻ってＷ相に関するループ処理を実行する。説明は省略するが、Ｖ相およびＷ相に関しても、Ｕ相の場合と同様の処理がステップＳ１０２～Ｓ１１２において実行される。

【0039】

図６は、オープン故障診断処理におけるタイミングチャートの一例であり、Ｕ相を例に示した。信号波形（ａ），（ｂ）は、電流Ｉuの周波数が低い場合の例を示したものである。信号波形（ａ）の実線は電流Ｉuの変化を示す。信号波形（ｂ）の実線は故障検知カウンタＣの変化を示す。一方、信号波形（ｃ），（ｄ）は電流Ｉuの周波数が高い場合の例を示したものである。信号波形（ｃ）の実線は電流Ｉuの変化を示す。信号波形（ｄ）の実線は故障検知カウンタＣの変化を示す。いずれの信号波形の場合も、横軸は時間ｔである。

【0040】

図６に示す例では時刻ｔ１にオープン故障が発生している。時刻ｔ１より以前の正常時には、モータ９には正弦波状の電流が流れる。しかし、時刻ｔ１にＵ相のパワー半導体８２２にオープン故障が発生すると、Ｕ相においては正負いずれかの方向に電流が流れなくなる。図６はＵ相の上アームのパワー半導体８２２がオープン故障である場合を示したもので、正方向に電流が流れなくなっている。

【0041】

正常時であっても、信号波形（ａ），（ｃ）に示すように、電流Ｉuの絶対値が閾値Ｔh2未満である時間帯は存在する。しかし、閾値Ｔh2未満となる時間帯は電流Ｉuの１周期に比べて短いので、故障検知カウンタＣは閾値Ｔh3を超えることがない。一方、パワー半導体８２２のオープン故障が発生すると電流Ｉuが正方向に流れなくなり、その状態が続く約1/2周期の間は、電流Ｉuの値はほぼ０［Ａ］になる。電流Ｉuの値がほぼ０［Ａ］となる状態においては、電流Ｉuの絶対値は閾値Ｔh2未満であるため、常にステップＳ１０２からステップＳ１０４へと進み、故障検知カウンタＣの加算が繰り返される。そして、故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3を超えた（Ｃ＞Ｔh3）時点（時刻ｔ２）で、診断部８０６はパワー半導体８２２がオープン故障していると診断する。

【0042】

本実施形態では、図５のステップＳ１０４およびＳ１０６で説明したように、電流の周波数が高いほど故障検知カウンタＣの加減算量を大きく設定するようにしている。ここで、比較例として、故障検知カウンタＣの加減算量を電流の周波数によらず一定とした場合を考える。図６の信号波形（ｂ），（ｄ）に示す一点鎖線のラインＬ１，Ｌ２は比較例の場合を示している。

【0043】

信号波形（ａ），（ｃ）に示すように、正常時に閾値Ｔh2未満となる時間帯は電流Ｉuの周波数が低いほど長い。診断処理は電流Ｉuの周波数によらず一定周期で実施される。そのため、信号波形（ｃ）のように電流Ｉuの周波数が高い場合であっても、時刻ｔ１に故障が発生してほぼ1/2周期が経過するまでに故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3を超えるように、故障検知カウンタＣの加減算量を設定する必要がある。このように、加減算量を設定した場合、比較例の場合の加減算量は周波数によらず一定なので、信号波形（ａ）のように電流Ｉuの周波数が低い場合には、正常時における故障検知カウンタＣはラインＬ１で示すようになる。その結果、比較例の加減算量設定方法の場合には、正常時においても、パワー半導体８２２がオープン故障していると誤診断されてしまうことになる。

【0044】

逆に、電流Ｉuの周波数が低い場合において、オープン故障発生時に1/2周期以内に故障が検知され、正常時にオープン故障の誤診断が発生しないように故障検知カウンタＣの加減算量を設定した場合を考える。すなわち、電流Ｉuの周波数によらず、図６の信号波形（ｂ）の実線で示すように故障検知カウンタＣの加減算量に設定する。そのように設定すると、信号波形（ｃ）のように電流Ｉuの周波数が高い場合には、オープン故障発生後の故障検知カウンタＣは信号波形（ｄ）のラインＬ２で示すようになる。その結果、故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3に到達できず、パワー半導体８２２のオープン故障を検知できない可能性がある。

【0045】

一方、第１の実施形態では、電流の周波数が高いほど故障検知カウンタＣの加減算量を大きく設定するようにしている。そのため、図６の信号波形（ｂ），（ｄ）の実線で示すように、オープン故障発生時において電流変化の1/2周期内で故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3に到達し、かつ、正常時において故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3に到達しないように、故障検知カウンタＣの加減算量を設定することが可能となる。その結果、電流の周波数の高低によらず安定したオープン故障診断を行うことができる。

【0046】

また、ステップＳ１００の処理を行うことにより、目標電流値が閾値Ｔh1以下である場合には、オープン故障診断の処理を実施しないようにしている。例えば、ステップＳ１００の処理を設けない場合には、オープン故障が発生していない場合であっても、モータ９を流れる電流の絶対値が閾値Ｔh2よりも小さい場合には、故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3を超えてオープン故障と誤診断されるおそれがある。そのため、本実施形態では、ステップＳ１００の処理を行うことにより、そのような誤診断を回避することができる。

【0047】

なお、モータ９に電流をどの程度流すかは、目標トルクτsとモータ速度（すなわち、モータ角速度ω0）によって決まる。そのため、ステップＳ１００の判定処理において、目標電流値を使用する代わりに、目標トルクτsとモータ角速度ω0を使用して判定を行っても良い。

【0048】

上述したように、第１の実施形態では、電流の周波数が高いほど故障検知カウンタＣの加減算量を大きく設定することにより、モータ回転速度（すなわち、電流の周波数）の高低によらず、パワー半導体８２２のオープン故障を検知することができる。さらに、第１の実施形態では、モータ回転速度の高低によらず電流Ｉuの約1/2周期の期間内でオープン故障が検知されるので、素早い故障検知を行うことができる。

【0049】

（第２の実施形態）
図７～９を参照して、本発明の駆動装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においても、図１に示す車両１に搭載される駆動装置２を例に説明する。なお、駆動装置２の概略構成、駆動装置２の電力変換装置８に設けられた電力変換回路８２の構成、および、電力変換装置８に設けられた制御回路８０の構成は、上述した第１の実施形態の図２，３，４に示す構成と同様である。

【0050】

図７，８は、制御回路８０の診断部８０６（図４参照）により実行されるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。診断部８０６は、図７に示す処理および図８に示す処理を、それぞれ一定の時間周期で繰り返し実行する。なお、図７，８の処理の実行周期は同一でも良いし、異なっていても良い。

【0051】

まず、図７のフローチャートについて説明する。図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１００，Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６およびＳ１１３の処理は、図５に示したフローチャートの同一符号を付したステップと同一の処理を行う。以下では、上述した第１の実施形態と異なる部分を主に説明し、第１の実施形態と同一の部分については説明を省略する。また、ステップＳ１０１で開始される相単位のループ処理の内、Ｕ相に関する処理について説明する。

【0052】

図７のステップＳ１０４またはステップＳ１０６の処理が終了すると、ステップＳ２００へ進む。ステップＳ２００では、診断部８０６は、Ｕ相の故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3Aを超えているか否かを判定する。ステップＳ２００でＣ＞Ｔh3Aと判定されると、ステップＳ２０２へ進んでＵ相の異常フラグをセットする。一方、ステップＳ２００でＣ≦Ｔh3Aと判定されると、ステップＳ２０４へ進んでＵ相の故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3Bを下回っているか否かを判定する。ステップＳ２０４でＣ＜Ｔh3Bと判定されると、ステップＳ２０６へ進んでＵ相の異常フラグをリセットする。一方、ステップＳ２０４でＣ≧Ｔh3Bと判定されるとステップＳ１１３へ進む。なお、閾値Ｔh3BはＴh3B＜Ｔh3Aのように設定される。

【0053】

ステップＳ１１３ではＵ相のループ処理を完了し、その後、ステップＳ１０１へ戻ってＶ相に関するループ処理を実行する。そして、Ｖ相に関するループ処理が完了したならば、再びステップＳ１０１へ戻ってＷ相に関するループ処理を実行する。説明は省略するが、Ｖ相およびＷ相に関しても、上述したＵ相の場合と同様の処理が実行される。

【0054】

次に、図８のフローチャートについて説明する。ステップＳ３００では、診断部８０６は、各相の内のいずれかの相の異常フラグがセットされているか否かを判定する。ステップＳ３００でセットされていると判定されると（ｙｅｓ）、ステップＳ３０２へ進みデバウンスカウンタＣｄを加算する。一方、全ての相の異常フラグがリセット状態の場合には、ステップＳ３００でｎｏと判定されてステップＳ３０４へ進み、デバウンスカウンタＣｄを減算する。

【0055】

ステップＳ３０６では、診断部８０６は、デバウンスカウンタＣｄが閾値Ｔh4を超えているか否かを判定する。ステップＳ３０６でＣｄ＞Ｔh4と判定されると、ステップS３０８へ進んでパワー半導体８２２がオープン故障していると診断する。一方、ステップＳ３０６でＣｄ≦Ｔh4と判定されると、パワー半導体８２２は正常であると診断する。

【0056】

図９は、第２の実施形態におけるオープン故障診断処理のタイミングチャートの一例を示したものであり、Ｕ相を例に示した。信号波形（ａ）の実線は電流Ｉuの変化を示し、信号波形（ｂ）の実線は故障検知カウンタＣの変化し、信号波形（ｃ）の実線は異常フラグの変化を示し、信号波形（ｄ）の実線はデバウンスカウンタＣｄの変化を示す。いずれの信号波形の場合も、横軸は時間ｔである。

【0057】

図９の場合も、図６の場合と同様に時刻ｔ１においてオープン故障が発生している。時刻ｔ１にＵ相の上アームのパワー半導体８２２にオープン故障が発生し、それ以降、正方向に電流が流れなくなっている。時刻ｔ１以降は電流Ｉuがゼロの状態がしばらく続くので、故障検知カウンタＣは加算されて増加する。そして、時刻ｔ２に故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3Aを超えると、異常フラグがセットされる。その後、電流ＩuがＩu≦－Ｔh2となると故障検知カウンタＣが減算され、Ｔh2＞Ｉu＞－Ｔh2となると故障検知カウンタＣが加算される。その結果、故障検知カウンタＣは、信号波形（ｂ）に示すように増加、減少を繰り返す。

【0058】

図９では、区間（Ｔh2＞Ｉu＞－Ｔh2）における故障検知カウンタＣの増加量が区間（Ｉu≦－Ｔh2）における減少量よりも大きくなるように、ステップＳ１０４における加算量およびステップＳ１０６における減算量が設定されている。その結果、故障検知カウンタＣの増加→減少、減少→増加の折り返し点は徐々に図示上方に移動し、故障検知カウンタＣはＣ≧Ｔh3の状態が維持されて異常フラグのセット状態が維持される。

【0059】

異常フラグがセット状態（時刻ｔ２）となった後の時刻ｔ３に、図８のステップＳ３００が実行されると、ステップＳ３０２の処理が行われ、信号波形（ｄ）に示すようにデバウンスカウンタＣｄが加算される。その後、一定の時間周期で図８の処理が繰り返される度に、デバウンスカウンタＣｄが加算される。そして、時刻ｔ４にデバウンスカウンタＣｄが閾値Ｔh4を超えると、図８のステップ３０８が実行されてオープン故障と診断される。

【0060】

上述したように、第２の実施形態では、故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3Aを超えた場合に異常フラグをセットし、この異常フラグのセット状態は故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3Bを下回るまで継続する。そして、デバウンスカウンタＣｄの加減算を異常フラグの状態に基づいて実行することで、デバウンスカウンタＣｄの処理タイミングによらず安定して故障か正常かの診断を行うことができる。

【0061】

前述した第１の実施形態の場合には、電流Ｉuの約1/2周期のあいだ電流が流れない状態が発生すると、故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3を超えてオープン故障が検知されるので、素早くオープン故障を検知することができる。一方、第２の実施形態では、上述のような異常フラグに基づくデバウンスカウンタＣｄを導入することにより、ノイズなどの偶発的影響による誤検知の発生を回避して、オープン故障診断の安定性向上を図っている。図９に示す例では、電流Ｉuが流れない状態の発生がほぼ３周期続いた場合に、Ｃｄ＞Ｔh4となりオープン故障と診断される。このオープン故障と判定されるまでの時間は図８の処理の実行周期に依存するので、実行周期をより短くすることで診断処理時間をより短くすることができる。

【0062】

なお、信号波形（ｂ）からも分かるように、パワー半導体８２２のオープン故障発生時は、電流Ｉuの１周期の内の約1/2周期は電流が流れなくなり、約1/2周期は電流が流れる。そのため、故障検知カウンタＣの値（すなわち加算量および減算量の積算値）は、加算の後の減算によって０に近い値となる場合がある。そのため、閾値Ｔh3Bの設定によっては、パワー半導体８２２のオープン故障が発生しているにもかかわらず故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3Bを下回って、異常フラグがリセットされてしまうことがある。

【0063】

そこで、故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3Aを上回って異常フラグがセットされた際（図９の時刻ｔ２）に、故障検知カウンタＣをさらに一定数ΔＣだけ加算する。そうすることで、時刻ｔ２以降の故障検知カウンタＣのラインが一定数ΔＣだけ図示上方にシフトする。その結果、オープン故障発生時における異常フラグのリセットが防止され、オープン故障を見逃す可能性を低減できる。

【0064】

（第３の実施形態）
図１０，１１を参照して、本発明の駆動装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態においても、図１に示す車両１に搭載される駆動装置２を例に説明する。なお、駆動装置２の概略構成、駆動装置２の電力変換装置８に設けられた電力変換回路８２の構成、および、電力変換装置８に設けられた制御回路８０の構成は、上述した図２，３，４に示す構成と同様である。

【0065】

図１０は、診断部８０６により実行されるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。診断部８０６は、図１０に示す一連の処理を一定の時間周期で繰り返し実行する。図１０のフローチャートは、図５に示したフローチャートにステップＳ４００を追加したものである。以下では、上述した第１の実施形態と異なる部分を主に説明し、第１の実施形態と同一の部分については説明を省略する。また、ステップＳ１０１で開始される相単位のループ処理の内、Ｕ相に関する処理について説明する。

【0066】

図１０のステップＳ４００では、診断部８０６は、閾値Ｔh2を電流Ｉuの周波数に応じた値に設定する。具体的には、電流Ｉuの周波数が高いほど、閾値Ｔh2を大きく設定する。なお、電流の周波数はモータ速度に比例するので、ここでは、モータ速度計算部８０５で算出されたモータ角速度ω0に基づいて閾値Ｔh2を設定する。その場合、モータ角速度ω0から電流周波数を算出しても良いし、閾値Ｔh2をモータ角速度ω0自体に比例した値としても良い。もちろん、入力された電流Ｉu，Ｉv，Ｉwから電流の周波数を算出するようにしても良い。

【0067】

ステップＳ１０２では、ステップＳ４００で設定した閾値Ｔh2を用いて、電流Ｉuの絶対値が閾値Ｔh2を超えているか否かを判定する。ステップＳ１０２以降の処理は図５に示したフローチャートの場合と同様であり、説明を省略する。また、Ｖ相およびＷ相に関する処理も、Ｕ相の場合と同様に行われる。

【0068】

図１１は、パワー半導体８２２のオープン故障が発生している場合の電流波形を示したものであり、電流波形（ａ）はモータ速度が低い場合の波形を示し、電流波形（ｂ）はモータ速度が高い場合の波形を示す。いずれ場合も、横軸は時間である。パワー半導体８２２のオープン故障が発生すると、電流の約1/2周期の区間においては故障した相に電流が流れなくなる。

【0069】

ところが、モータ速度が高い場合には、モータ９が発生する逆起電力の影響により電流（リプル電流）が流れることがある。そのため、オープン故障診断において電流の大小を判定する閾値Ｔh2が常に一定であると、モータ速度が高い場合にオープン故障を正しく診断できないおそれがある。第３の実施形態では、図１１の電流波形（ａ），（ｂ）に示すように、モータ速度が高いほど閾値Ｔh2を大きく設定することで誤診断を回避し、モータ速度の高低によらず安定したオープン故障診断を行うことができる。

【0070】

（第４の実施形態）
図１２，１３を参照して、本発明の駆動装置の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態においても、図１に示す車両１に搭載される駆動装置２を例に説明する。なお、駆動装置２の概略構成、駆動装置２の電力変換装置８に設けられた電力変換回路８２の構成、および、電力変換装置８に設けられた制御回路８０の構成は、上述した図２，３，４に示す構成と同様である。

【0071】

図１２は、診断部８０６により実行されるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。診断部８０６は、図１２に示す一連の処理を一定の時間周期で繰り返し実行する。図１２のフローチャートは、第１の実施形態の図５に示したフローチャートのステップＳ１０２に代えてステップＳ５００，Ｓ５０２を追加したものである。以下では、上述した第１の実施形態と異なる部分を主に説明し、第１の実施形態と同一の部分については説明を省略する。また、ステップＳ１０１で開始される相単位のループ処理の内、Ｕ相に関する処理について説明する。

【0072】

ステップＳ５００では、診断部８０６は、正常時の電流が流れる向きすなわち電流方向が正方向か負方向かに応じて、図１３に示すように上限側の閾値Ｔh2Aおよび下限側の閾値Ｔh2Bを設定する。図１３は、オープン故障が発生している場合の電流Ｉuの波形を示す図であり、破線で閾値Ｔh2Aのラインを示し、一点鎖線で閾値Ｔh2Bのラインを示した。なお、図１３では、図１１の電流波形（ｂ）に示すモータ速度が高い場合の電流波形を示した。正常時に正の電流が流れる期間Ｒ１において、０［Ａ］付近の電流もしくは負の電流が流れている。

【0073】

図１３の図示右側に示した実線ラインが、第１の実施の形態における閾値Ｔh2、-Ｔh2である。正常時に正方向の電流が流れる期間Ｒ１では、閾値Ｔh2AはＴh2A＝Ｔh2と設定され、閾値Ｔh2Bは-Ｔh2よりもマイナス方向に大きな値（Ｔh2B＜-Ｔh2＜０）に設定される。一方、正常時に負方向の電流が流れる期間Ｒ２では、閾値Ｔh2AはＴh2よりもプラス方向に大きな値（Ｔh2A＞Ｔh2＞０）に設定され、閾値Ｔh2BはＴh2A＝-Ｔh2と設定される。

【0074】

正常時の各相の電流値(Ｉu、Ｉv、Ｉw)は、電流目標値(Id、Iq)と電気角(θ)から式（１）を用いて計算することができる。式（１）において、Idはd軸目標電流値、Iqはq軸目標電流値、θは電気角、ＩuはＵ相電流、ＩvはＶ相電流、ＩwはＷ相電流を示す。電気角θはモータ角度センサ値θｍにモータ９の極対数を掛けることで計算できる。ここで計算した各相の電流値(Ｉu、Ｉv、Ｉw)の正負から、各相の電流の方向を判断する。

【数1】

【0075】

ステップＳ５０２では、診断部８０６は、電流Ｉuが「閾値Ｔh2A＞電流Ｉu＞閾値Ｔh2B」を満たしているか否かを判定する。ステップＳ５０２で「閾値Ｔh2A＞電流Ｉu＞閾値Ｔh2B」であると判定されると、ステップＳ１０４に進んでＵ相の故障検知カウンタＣを所定加算量だけ加算する。一方、ステップＳ５０２で「閾値Ｔh2A＞電流Ｉu＞閾値Ｔh2B」でないと判定されると、ステップＳ１０６に進んで故障検知カウンタＣから所定減算量だけ減算する。なお、ステップＳ１０８以降の処理は図５に示したフローチャートの場合と同様であり、説明を省略する。また、Ｖ相およびＷ相に関する処理も、Ｕ相の場合と同様に行われる。

【0076】

前述した第３の実施形態では、図１１の電流波形（ａ），（ｂ）に示すように、モータ速度が高いほど閾値Ｔh2を大きく設定することで誤診断を回避した。一方、第４の実施の形態では、図１３に示すように期間Ｒ１でマイナス方向のリプル電流が生じていても、この期間Ｒ１（正常時に正方向の電流が流れる期間）において、閾値Ｔh2Bがマイナス方向に大きく設定されているので誤診断を回避することができる。その結果、モータ速度の高低によらず安定したオープン故障診断を行うことができる。

【0077】

（第５の実施形態）
図１４，１５を参照して、本発明の駆動装置の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態においても、図１に示す車両１に搭載される駆動装置２を例に説明する。なお、駆動装置２の概略構成、駆動装置２の電力変換装置８に設けられた電力変換回路８２の構成、および、電力変換装置８に設けられた制御回路８０の構成は、上述した図２，３，４に示す構成と同様である。

【0078】

図１４は、診断部８０６により実行されるオープン故障診断処理の一例を示すフローチャートである。診断部８０６は、図１４に示す一連の処理を一定の時間周期で繰り返し実行する。図１４のフローチャートは、第１の実施形態の図５に示したフローチャートのステップＳ１０４，Ｓ１０６に代えてステップＳ６００，Ｓ６０２を追加し、さらに、ステップＳ６０４を新たに加えたものである。以下では、上述した第１の実施形態と異なる部分を主に説明し、第１の実施形態と同一の部分については説明を省略する。また、ステップＳ１０１で開始される相単位のループ処理の内、Ｕ相に関する処理について説明する。

【0079】

ステップＳ１０２において電流Ｉuの絶対値が閾値Ｔh2よりも小さいと判定されると、ステップＳ６００へ進んでＵ相の故障検知カウンタＣに一定値の加算量を加算する。一方、ステップＳ１０２において電流Ｉuの絶対値が閾値Ｔh2以上であると判定されると、ステップＳ６０２へ進んでＵ相の故障検知カウンタＣから一定値の減算量を減算する。

【0080】

ステップＳ６０４では、電流の周波数に応じた閾値Ｔh3を設定する。詳細は後述するが、電流の周波数が高いほど閾値Ｔh3を小さく設定する。前述した第１の実施形態で記載したように、電流の周波数はモータ速度に比例するので、モータ速度計算部８０５で算出されたモータ角速度ω0に基づいて閾値Ｔh3を設定する。その場合、モータ角速度ω0から電流周波数を算出しても良いし、閾値Ｔh3をモータ角速度ω0自体に比例した値としても良い。もちろん、入力された電流Ｉu，Ｉv，Ｉwから電流の周波数を算出するようにしても良い。

【0081】

なお、ステップＳ１０８以降の処理は図５に示したフローチャートの場合と同様であり、説明を省略する。また、Ｖ相およびＷ相に関する処理も、Ｕ相の場合と同様に行われる。

【0082】

図１５は、第１の実施形態の図６に相当するタイミングチャートである。信号波形（ａ），（ｂ），（ｃ）は図６に示した信号波形（ａ），（ｂ），（ｃ）と同一のものであり、信号波形（ｄ）は図６の信号波形（ｄ）と異なる。信号波形（ａ），（ｂ）は電流Ｉuの周波数が低い場合の例を示したもので、信号波形（ａ）の実線は電流Ｉuの変化を示し、信号波形（ｂ）の実線は故障検知カウンタＣの変化を示す。一方、信号波形（ｃ），（ｄ）は電流Ｉuの周波数が高い場合の例を示したもので、信号波形（ｃ）の実線は電流Ｉuの変化を示し、信号波形（ｄ）の実線は故障検知カウンタＣの変化を示す。

【0083】

第５の実施形態では、故障検知カウンタＣの加算量および減算量を一定値に設定しているので、信号波形（ｂ）における故障検知カウンタＣのラインの傾きも、信号波形（ｄ）における故障検知カウンタＣのラインの傾きも同じになっている。一方、信号波形（ａ）と信号波形（ｃ）とを比較すると、電流周波数が高い信号波形（ｃ）の方が１周期当たりの故障検知カウンタＣの加算期間および減算期間が短いので、その間の故障検知カウンタＣの増加量および減少量も小さい。

【0084】

そこで、電流周波数が低い場合は、正常時でも電流Ｉuの絶対値が閾値Ｔh2の範囲内に入っている時間が長くなるので、誤診断を防止するために閾値Ｔh3の値を大きく設定する。一方、電流周波数が高い場合では、オープン故障時に電流Ｉuが流れなくなる期間が短くなる。その場合でも故障検知が可能なように、閾値Ｔh3の値を電流Ｉuの周波数が高い場合よりも小さく設定する。その際、加算量とオープン故障時における約1/2周期の期間内における加算回数とを考慮して、約1/2周期の期間内において故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3に到達するように、閾値Ｔh3の大きさを設定する。

【0085】

このように、加算量および減算量を一定値に設定する第５の実施形態では、閾値Ｔh3の大きさを電流周波数に応じて変化させることで、モータ速度の大小（電流周波数の高低）に関わらずパワー半導体８２２のオープン故障を検知することができるとともに、正常時における誤検知を防止することができる。

【0086】

前述した第１の実施形態では、電流周波数に応じて故障検知カウンタＣの加算量・減算量を変化させることで、電流周波数の高低によらずオープン故障を検知することを可能とした。一方、第５の実施形態では、電流周波数に応じて閾値Ｔh3の大きさを変化させることで、電流周波数の高低によらずオープン故障を検知することを可能とした。

【0087】

図１６は、第１の実施形態と第５の実施形態とを比較するための信号波形を示したものである。図１６において、信号波形（ａ）はモータ速度の変化を表し、信号波形（ｂ）は正常時の電流波形を表し、信号波形（ｃ）は第５の実施形態における故障検知カウンタＣの変化を表し、信号波形（ｄ）は第１の実施形態における故障検知カウンタＣの変化を表す。信号波形（ｃ），（ｄ）においては、各実施形態における閾値Ｔh3も示した。なお、図１６に示す例では、モータ速度が低い状態で電流の絶対値が閾値Ｔh2未満の状態が長時間継続し、その後、モータ速度が高くなり電流値が閾値Ｔh2以上になった場合を示している。

【0088】

第１の実施形態の場合には、モータ速度が低い状態で電流値が閾値Ｔh2未満の状態が継続しても、信号波形（ｄ）に示すように故障検知カウンタＣは少しずつしか加算されない。一方、モータ速度が高くなると、閾値Ｔh2以上になる期間は電流値が閾値Ｔh2未満となる期間よりも長くなり、故障検知カウンタＣが大きく減算される。そのため、故障検知カウンタは閾値Ｔh3に到達せず、オープン故障と誤診断することは無い。

【0089】

第５の実施形態の場合には、モータ速度が低い状態（電流周波数が低い状態）では閾値Ｔh3が大きく設定され、モータ速度の増加に従って急激に減少している。また、電流値が閾値Ｔh2未満の状態における故障検知カウンタＣの増加は、加算量を低周波数では大きく設定する第１の実施形態に比べて大きい。電流振幅が閾値Ｔh2を超える状態になると、故障検知カウンタＣの減算期間は加算期間よりも長いので、大局的には故障検知カウンタＣは減少傾向となる。

【0090】

その場合、信号波形（ｃ）に示すように、故障検知カウンタＣは減少量よりも閾値Ｔh3の減少量の方が大きい。そのため、モータ速度が増加すると故障検知カウンタＣが閾値Ｔh3よりも大きい状態となり、オープン故障と誤診断されてしまう。このように、第１の実施形態の診断方法の方が、第５の実施形態の診断方法と比べて、モータ速度が変化した場合の誤診断の発生を低く抑えることができる。

【0091】

以上説明した本発明の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

【0092】

（Ｃ１）図２～６，１４，１５等に示すように、スイッチング素子（パワー半導体８２２）を備える三相インバータ回路（電力変換回路８２）の各相の出力電流を検出する電流検出部（交流電流センサ８４）と、各相の出力電流に基づいて、パワー半導体８２２のオープン故障を診断する故障診断部（診断部８０６）と、を備え、診断部８０６は、出力電流の値が所定範囲内（｜電流｜＜閾値Ｔh2）である場合に所定加算量を加算し、出力電流の値が所定範囲内でない場合に所定減算量を減算することで相毎の故障検知カウンタＣを演算し、故障検知カウンタＣが第１カウンタ閾値（閾値Ｔh3）を超えた場合にオープン故障と診断する。そして、診断部８０６は、出力電流の周波数が低いほど所定加算量および所定減算量をより小さい値に設定、または、出力電流の周波数が低いほど第１カウンタ閾値（閾値Ｔh3）をより大きい値に設定する。

【0093】

上述した第１の実施形態のように、出力電流の周波数が低いほど所定加算量および所定減算量をより小さい値に設定することで、周波数の高低によらずオープン故障を検知することができる。また、第５の実施形態のように、出力電流の周波数が低いほど第１カウンタ閾値（閾値Ｔh3）をより大きい値に設定することで、周波数の高低によらずオープン故障を検知することができる。さらに、出力電流の周波数（モータ回転速度）の高低によらず電流の約1/2周期の期間内でオープン故障の検知が可能となるので、素早い故障検知を行うことができる。

【0094】

（Ｃ２）上記（Ｃ１）において、図７～９等に示すように、診断部８０６は、出力電流の周波数が低いほど、所定加算量および所定減算量をより小さい値に設定し、故障検知カウンタＣが所定のセット閾値（閾値Ｔh3A）を上回る場合に故障フラグをセットし、前記故障検知カウンタが所定のリセット閾値（閾値Ｔh3B）を下回る場合に故障フラグをリセットする。そして、診断部８０６は、故障フラグがセットされた状態ではデバウンスカウンタＣｄを加算し、故障フラグがリセットされた状態ではデバウンスカウンタＣｄを減算し、デバウンスカウンタＣｄが第２カウンタ閾値（閾値Ｔh4）を超えた場合にオープン故障と診断する。

【0095】

上述のような異常フラグに基づくデバウンスカウンタＣｄを導入することにより、ノイズなどの偶発的影響による誤検知の発生を回避して、オープン故障診断の安定性向上を図ることができる。

【0096】

（Ｃ３）上記（Ｃ１）において、図１０，１１等に示すように、診断部８０６は、出力電流の周波数が低いほど所定加算量および所定減算量をより小さい値に設定し、出力電流の周波数が高いほど所定範囲を、すなわち、図１１のＴh2から－Ｔh2までの幅を、より広く設定する。

【0097】

出力電流の周波数（すなわち、モータ速度）が高い場合には、モータ９が発生する逆起電力の影響によりリプル電流が発生しやすい。そのため、モータ速度が高いほど閾値Ｔh2を大きく設定することで誤診断を回避し、モータ速度の高低によらず安定したオープン故障診断を行うことができる。

【0098】

（Ｃ４）なお、上記（Ｃ１）において、出力電流が入力される回転電機（モータ９）の回転速度（モータ速度）を検出する回転速度検出部（モータ角度センサ９１）をさらに備え、回転速度が低いほど、所定加算量および所定減算量をより小さい値に設定し、回転速度が高いほど所定範囲の幅をより広く設定するようにしても良い。上述した（Ｃ３）の場合と同様の作用効果を奏することができる。

【0099】

（５）上記（Ｃ１）において、図１２，１３等に示すように、診断部８０６は、出力電流の周波数が低いほど、所定加算量および所定減算量をより小さい値に設定し、交流電流センサ８４で検出された出力電流に基づいて、オープン故障が生じていない正常な場合の電流の正負を推定する。そして、診断部８０６の推定結果が正の場合には、所定範囲（Ｔh2B＜所定範囲＜Ｔh2A）の内の負値側の範囲（Ｔh2A～０）を正値側の範囲（０～Ｔh2B）よりも大きく設定し、診断部８０６の推定結果が負の場合には、所定範囲（Ｔh2B＜所定範囲＜Ｔh2A）の内の正値側の範囲（０～Ｔh2B）を負値側の範囲（Ｔh2A～０）よりも大きく設定する。

【0100】

その結果、図１３に示すように期間Ｒ１でマイナス方向のリプル電流が生じていても、この期間Ｒ１においては閾値Ｔh2Bがマイナス方向に大きく設定されているので誤診断を回避することができる。その結果、モータ速度の高低（すなわち、出力電流の周波数の高低）によらず安定したオープン故障診断を行うことができる。

【0101】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

【0102】

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。

【符号の説明】

【0103】

１…車両、２…駆動装置、５…直流電源、６…制御装置、７…故障通知装置、８…電力変換装置、９…モータ、８０…制御回路、８１…ドライバ回路、８２…電力変換回路、８３…直流電圧センサ、８４…交流電流センサ、９１…モータ角度センサ、８０１…状態制御部、８０２…目標電流計算部、８０３…電流制御部、８０４…ＰＷＭ信号生成部、８０５…モータ速度計算部、８０６…診断部、８２２…パワー半導体、Ｓｆ…故障通知信号、Ｓｍ…動作モード、θｍ…モータ角度センサ値、τs…目標トルク、ω0…モータ角速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】