特許 7555251 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-12

(45)【発行日】2024-09-24

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/024 20160101AFI20240913BHJP

   H02P 27/04 20160101ALI20240913BHJP

   H02P 5/74 20060101ALI20240913BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

H02P29/024

H02P27/04

H02P5/74

H02M7/48 M

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020201949

(22)【出願日】2020-12-04

(65)【公開番号】P2022089509

(43)【公開日】2022-06-16

【審査請求日】2023-05-02

(73)【特許権者】

【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】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】中村 優太

(72)【発明者】

【氏名】後藤 勝敏

(72)【発明者】

【氏名】鷺谷 吉則

(72)【発明者】

【氏名】黒川 和成

(72)【発明者】

【氏名】植野 修吾

(72)【発明者】

【氏名】田井 慎太郎

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２２００４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８４０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２０７７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５１９０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００６０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２２１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０８６５５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／０２４

Ｈ０２Ｐ ２７／０４

Ｈ０２Ｐ ５／７４

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上アームと下アームとを構成する一対の半導体スイッチング素子を備えるスイッチングレグが負荷である電動機の相数に対応して複数設けられた制御装置であって、
前記半導体スイッチング素子の短絡故障を検出するスイッチ短絡検出部と、
該スイッチ短絡検出部の検出結果に基づいて前記短絡故障が前記上アーム或いは前記下アームの何れで発生したかを短絡極性として判定し、当該判定の結果に基づいて前記短絡故障が発生したアームを構成する全ての前記半導体スイッチング素子をＯＮ状態に設定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記半導体スイッチング素子が既に全てＯＮ状態に設定されている場合、全てＯＮ状態に設定してからの経過時間が所定の時間しきい値内か否かを判断し、当該時間しきい値内の場合には、全てＯＮ状態に設定されているアームが前記短絡極性と合致しているか否かを判断し、合致していない場合には全てＯＮ状態に設定するアームを切替えることを特徴とする制御装置。

【請求項2】

前記スイッチ短絡検出部は、前記半導体スイッチング素子毎に設けられ、自身に対応する前記半導体スイッチング素子と前記スイッチングレグを構成する他の前記半導体スイッチング素子の短絡故障を検出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記電動機の制御中において前記短絡極性を判定し、当該判定の結果に基づいて前記短絡故障が発生したアームを構成する全ての前記半導体スイッチング素子をＯＮ状態に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。

【請求項4】

各相における前記短絡故障の検出結果を上側アーム及び下側アームにて各々１つの信号に集約して前記制御部に供給することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項5】

前記半導体スイッチング素子は、出力電流のモニタ端子を備えており、
前記スイッチ短絡検出部は、前記モニタ端子から入力される前記出力電流に基づいて前記短絡故障を検出することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、電動機の制御装置が開示されている。この制御装置は、電動機を駆動すると共に複数のスイッチ部からなるインバータ回路について、電動機の運転中にスイッチ部の短絡故障を検知すると、短絡故障が発生したスイッチ部が正極側か負極側かを判断し、この判断に基づいて三相短絡制御を行うものである。

【0003】

すなわち、この制御装置では、正極側のスイッチ部及び負極側のスイッチ部のうち、短絡故障が発生した極側のスイッチ部を全てＯＮ状態に設定することにより、短絡故障したスイッチ部に電流が集中することを抑制し、短絡故障が発生した極側のスイッチ部に電流を分散させる。この電流の分散によって短絡故障したスイッチ部の異常発熱を防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４７５７８１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記背景技術では、各相の電流（相電流）をＥＣＵ（Electronic Control Unit）に取り込んで演算処理することによって、短絡故障が発生したスイッチ部が正極側（上アーム）か負極側（下アーム）かを判断している。このような短絡極性の判定処理は、ＥＣＵ（制御装置）における相電流の演算処理によって行われるので、三相短絡制御の実行までのタイムラグが大きくなる虞がある。

【0006】

すなわち、ＥＣＵ（制御装置）は、制御プログラムに基づくソフトウエア処理によって相電流の演算処理を行うので、他の演算処理の実行状況によっては相電流の演算処理を速やかに開始することができない場合がある。したがって、上記背景技術では、相電流の演算処理の開始タイミングを安定化させることができない。

【0007】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、相電流の演算処理を必要としない制御装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明では、制御装置に係る第１の解決手段として、上アームと下アームとを構成する一対の半導体スイッチング素子を備えるスイッチングレグが負荷である電動機の相数に対応して複数設けられた制御装置であって、前記半導体スイッチング素子の短絡故障を検出するスイッチ短絡検出部と、該スイッチ短絡検出部の検出結果に基づいて前記短絡故障が前記上アーム或いは前記下アームの何れで発生したかを短絡極性として判定し、当該判定の結果に基づいて前記短絡故障が発生したアームを構成する全ての前記半導体スイッチング素子をＯＮ状態に設定する制御部とを備える、という手段を採用する。

【0009】

本発明では、制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記スイッチ短絡検出部は、前記半導体スイッチング素子毎に設けられ、自身に対応する前記半導体スイッチング素子と前記スイッチングレグを構成する他の前記半導体スイッチング素子の短絡故障を検出する、という手段を採用する。

【0010】

本発明では、制御装置に係る第３の解決手段として、上記第1又は第２の解決手段において、前記制御部は、前記電動機の制御中において前記短絡極性を判定し、当該判定の結果に基づいて前記短絡故障が発生したアームを構成する全ての前記半導体スイッチング素子をＯＮ状態に設定する、という手段を採用する。

【0011】

本発明では、制御装置に係る第４の解決手段として、上記第１～第３の何れかの解決手段において、前記制御部は、前記半導体スイッチング素子が既に全てＯＮ状態に設定されている場合、全てＯＮ状態に設定してからの経過時間が所定の時間しきい値内か否かを判断し、当該時間しきい値内の場合には、全てＯＮ状態に設定されているアームが前記短絡極性と合致しているか否かを判断し、合致していない場合には全てＯＮ状態に設定するアームを切替える、という手段を採用する。

【0012】

本発明では、制御装置に係る第５の解決手段として、上記第１～第４の何れかの解決手段において、各相における前記短絡故障の検出結果を1つの信号に上側アーム及び下側アームにて各々集約して前記制御部に供給する、という手段を採用する。

【0013】

本発明では、制御装置に係る第６の解決手段として、上記第１～第５の何れかの解決手段において、前記半導体スイッチング素子は、出力電流のモニタ端子を備えており、前記スイッチ短絡検出部は、前記モニタ端子から入力される前記出力電流に基づいて前記短絡故障を検出する、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、相電流の演算処理を必要としない制御装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る制御装置Ａの全体構成を示す回路図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る制御装置Ａの要部構成を示す回路図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る制御装置Ａの動作を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態に係る制御装置Ａの動作を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る制御装置Ａは、図１に示すようにＰＣＵ１（Power Control Unit）、ゲートドライバ２及びＥＣＵ３（Electronic Control Unit）を備えている。また、ＰＣＵ１は、図示するように３つの電力変換回路、つまり昇降圧コンバータＤ１、第１インバータＤ２及び第２インバータＤ３を備えている。なお、制御装置Ａの構成要素であるゲートドライバ２及びＥＣＵ３は、本発明の制御部を構成している。

【0017】

また、上記昇降圧コンバータＤ１は、第１コンデンサ４、トランス５、４つの変圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）６ａ～６ｄ及び第２コンデンサ７を備えている。また、第１インバータＤ２は、６つの駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆを備え、第２インバータＤ３は、６つの発電用ＩＧＢＴ９ａ～９ｆを備えている。

【0018】

この制御装置Ａには、図示するように電池Ｐ、三相モータＭ（電動機）及び発電機Ｇが接続されている。すなわち、この制御装置Ａは、外部接続用の端子として、電池Ｐが接続される一対の電池用端子Ｅ１、Ｅ２、三相モータＭが接続される３つのモータ用端子Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗ、また発電機Ｇが接続される３つの発電機用端子Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗを備えている。

【0019】

このような制御装置Ａは、ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に備えられる電気装置であり、回転電機である三相モータＭを制御すると共に、発電機Ｇで発生した交流電力の電池Ｐへの充電を制御する。すなわち、この制御装置Ａは、三相モータＭの駆動制御と電池Ｐの充電制御とを行う。

【0020】

ここで、上記電池Ｐは、図示するように、プラス電極がプラス極電池用端子Ｅ１に接続され、マイナス電極がマイナス極電池用端子Ｅ２に接続されている。この電池Ｐは、リチウムイオン電池等の二次電池であり、制御装置Ａに対する直流電力の放電と制御装置Ａを介した直流電力の充電とを行う。

【0021】

三相モータＭは、相数が「３」の三相電動機であり、第１インバータＤ２の負荷である。この三相モータＭは、Ｕ相入力端子がＵ相モータ用端子Ｆｕに接続され、Ｖ相入力端子がＶ相モータ用端子Ｆｖに接続され、またＷ相入力端子がＷ相モータ用端子Ｆｗに接続されている。このような三相モータＭは、回転軸（駆動軸）が電動車両の車輪に接続されており、当該車輪に回転動力を作用させることにより車輪を回転駆動する。

【0022】

発電機Ｇは、三相発電機であり、Ｕ相出力端子がＵ相発電機用端子Ｈｕに接続され、Ｖ相出力端子がＶ相発電機用端子Ｈｖに接続され、またＷ相出力端子がＷ相発電機用端子Ｈｗに接続されている。この発電機Ｇは、電動車両に搭載されたエンジン等の動力源の出力軸に接続されており、三相交流電力を制御装置Ａに出力する。

【0023】

上記昇降圧コンバータＤ１は、一対の電池用端子Ｅ１、Ｅ２を介して電池Ｐから入力された直流電力を昇圧して第１インバータＤ２に出力する昇圧動作と、第１インバータＤ２或いは第２インバータＤ３から入力された直流電力を降圧して一対の電池用端子Ｅ１、Ｅ２を介して電池Ｐに出力する降圧動作とを択一的に行う電力変換回路である。すなわち、昇降圧コンバータＤ１は、電池Ｐと第１インバータＤ２或いは第２インバータＤ３との間で直流電力を双方向に入出力する電力回路である。

【0024】

第１インバータＤ２は、三相モータＭ（電動機）の相数に対応して３つ（複数）設けられた３つ（複数）のスイッチングレグ（Ｕ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグ）を備える。この第１インバータＤ２は、力行動作と回生動作とを択一的に行う電力変換回路である。

【0025】

すなわち、第１インバータＤ２は、昇降圧コンバータＤ１から入力された直流電力を三相交流電力に変換し、３つのモータ用端子Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗを介して三相モータＭに出力する力行動作と、３つのモータ用端子Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗを介して三相モータＭから入力された三相交流電力を直流電力に変換して昇降圧コンバータＤ１に出力する回生動作とを択一的に行う。このような第１インバータＤ２は、昇降圧コンバータＤ１と三相モータＭとの間で直流電力と三相交流電力とを相互変換する電力回路である。

【0026】

第２インバータＤ３は、３つの発電機用端子Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗを介して発電機Ｇから入力される三相交流電力を直流電力に変換して昇降圧コンバータＤ１に出力する電力変換回路である。すなわち、この第２インバータＤ３は、発電機Ｇから昇降圧コンバータＤ１に向かって三相交流電力を直流電力に変換する電力回路である。

【0027】

このようなＰＣＵ１の構成についてさらに詳しく説明する。最初に昇降圧コンバータＤ１において、第１コンデンサ４は、一端が第１の直流入出力端子Ｅ１及びトランス５に接続され、他端が第２の直流入出力端子Ｅ２に接続されている。このような第１コンデンサ４の両端は、昇降圧コンバータＤ１における一次側入出力端子である。

【0028】

すなわち、この第１コンデンサ４は、電池Ｐに対して並列接続されており、当該電池Ｐから昇降圧コンバータＤ１に入力される直流電力（電池電力）に含まれ得る高周波ノイズを除去する。また、この第１コンデンサ４は、トランス５から入力される直流電力（充電電力）については、含まれ得るリップルを平滑化する。

【0029】

トランス５は、一次巻線５ａと二次巻線５ｂとを備えており、一次巻線５ａの一端及び二次巻線５ｂの一端が上記第１の直流入出力端子Ｅ１及び第１コンデンサ４の一端に接続されている。また、一次巻線５ａの他端は、第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのエミッタ端子及び第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂのコレクタ端子に接続され、二次巻線５ｂの他端は、第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのエミッタ端子及び第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのコレクタ端子に接続されている。

【0030】

このようなトランス５は、一次巻線５ａと二次巻線５ｂとが所定の結合係数ｋで電磁気的に結合している。すなわち、一次巻線５ａは、自身の巻き数等に応じた所定の第１自己インダクタンスＬａを有し、二次巻線５ｂは自身の巻き数等に応じた所定の第２自己インダクタンスＬｂを有している。また、一次巻線５ａと二次巻線５ｂとは、上述した第１自己インダクタンスＬａ、第２自己インダクタンスＬｂ及び結合係数ｋに基づく相互インダクタンスＭを有している。

【0031】

４つの変圧用ＩＧＢＴ６ａ～６ｄのうち、第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａ及び第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂは、昇降圧コンバータＤ１における第１変圧用スイッチングレグを構成している。これら第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａ及び第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂのうち、第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａは、第１変圧用スイッチングレグの上アームを構成している。

【0032】

この第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａは、コレクタ端子が第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのコレクタ端子及び第２コンデンサ７の一端に共通接続されており、エミッタ端子が一次巻線５ａの他端及び第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂのコレクタ端子に共通接続され、ゲート端子がゲートドライバ２における昇降圧コンバータＤ１用の第１出力端子に接続されている。このような第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａは、ゲートドライバ２から入力される第１変圧用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0033】

第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂは、第１スイッチングレグの下アームを構成しており、コレクタ端子が一次巻線５ａの他端及び第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのエミッタ端子に共通接続され、エミッタ端子が第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのエミッタ端子、第１コンデンサ４の他端及び第２コンデンサ７の他端に共通接続されている。

【0034】

また、この第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂは、ゲート端子がゲートドライバ２における昇降圧コンバータＤ１用の第２出力端子に接続されている。このような第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂは、ゲートドライバ２から入力される第２変圧用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0035】

４つの変圧用ＩＧＢＴ６ａ～６ｄのうち、第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃ及び第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄは、昇降圧コンバータＤ１における第２スイッチングレグを構成している。これら第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃ及び第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのうち、第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃは、第２スイッチングレグの上アームを構成している。

【0036】

この第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃは、コレクタ端子が第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのコレクタ端子及び第２コンデンサ７の一端に共通接続され、エミッタ端子が二次巻線５ｂの他端及び第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのコレクタ端子に共通接続され、ゲート端子がゲートドライバ２における昇降圧コンバータＤ１用の第３出力端子に接続されている。このような第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃは、ゲートドライバ２から入力される第３変圧用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0037】

第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄは、第２スイッチングレグの下アームを構成しており、コレクタ端子が二次巻線５ｂの他端及び第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのエミッタ端子に共通接続され、エミッタ端子が第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのエミッタ端子、第１コンデンサ４の他端及び第２コンデンサ７の他端に共通接続されている。

【0038】

また、この第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄは、ゲート端子がゲートドライバ２における昇降圧コンバータＤ１用の第４出力端子に接続されている。このような第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄは、ゲートドライバ２から入力される第４変圧用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0039】

また、第２コンデンサ７は、一端が第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのコレクタ端子及び第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのコレクタ端子に接続され、他端が第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂのエミッタ端子、第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのエミッタ端子、第１コンデンサ４の他端及び第２の直流入出力端子Ｅ２に共通接続されている。このような第２コンデンサ７の両端は、昇降圧コンバータＤ１における二次側入出力端子である。

【0040】

このような第２コンデンサ７は、第１、第２スイッチングレグから入力される直流電力（昇圧電力）に含まれ得るリップルを平滑化する。また、この第２コンデンサ７は、第１インバータＤ２から入力される直流電力（回生電力）及び第２インバータＤ３から入力される直流電力（充電電力）に含まれ得るリップルを平滑化する。

【0041】

続いて、第１インバータＤ２を構成する６つの駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆのうち、第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａ及び第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂはＵ相駆動用スイッチングレグを構成し、第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃ及び第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄはＶ相駆動用スイッチングレグを構成し、第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅ及び第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆはＷ相駆動用スイッチングレグを構成している。

【0042】

第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａ及び第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのうち、第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａは、コレクタ端子が第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのコレクタ端子及び第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのコレクタ端子に共通接続され、エミッタ端子が第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのコレクタ端子及びＵ相モータ用端子Ｆｕに共通接続されている。

【0043】

また、この第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａは、ゲート端子がゲートドライバ２における第１インバータＤ２用の第１出力端子に接続されている。このような第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａは、ゲートドライバ２から入力される第１駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0044】

第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂは、コレクタ端子が第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのエミッタ端子及びＵ相モータ用端子Ｆｕに共通接続され、エミッタ端子が第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのエミッタ端子及び第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのエミッタ端子に共通接続されている。

【0045】

また、この第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂは、ゲート端子がゲートドライバ２における第１インバータＤ２用の第２出力端子に接続されている。このような第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂは、ゲートドライバ２から入力される第２駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0046】

第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃは、コレクタ端子が第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのコレクタ端子及び第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのコレクタ端子に共通接続され、エミッタ端子が第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのコレクタ端子及びＶ相モータ用端子Ｆｖに共通接続されている。

【0047】

また、この第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃは、ゲート端子がゲートドライバ２における第１インバータＤ２用の第２出力端子に接続されている。このような第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃは、ゲートドライバ２から入力される第３駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0048】

第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄは、コレクタ端子が第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのエミッタ端子及びＶ相モータ用端子Ｆｖに共通接続され、エミッタ端子が第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのエミッタ端子及び第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのエミッタ端子に共通接続されている。

【0049】

また、この第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄは、ゲート端子がゲートドライバ２における第１インバータＤ２用の第４出力端子に接続されている。このような第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄは、ゲートドライバ２から入力される第４駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0050】

第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅは、コレクタ端子が第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのコレクタ端子及び第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのコレクタ端子に共通接続され、エミッタ端子が第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのコレクタ端子及びＷ相モータ用端子Ｆｗに共通接続されている。

【0051】

また、この第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅは、ゲート端子がゲートドライバ２における第１インバータＤ２用の第５出力端子に接続されている。このような第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅは、ゲートドライバ２から入力される第５駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0052】

第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆは、コレクタ端子が第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのエミッタ端子及びＷ相モータ用端子Ｆｗに共通接続され、エミッタ端子が第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのエミッタ端子及び第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのエミッタ端子に共通接続されている。

【0053】

また、この第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆは、ゲート端子がゲートドライバ２における第１インバータＤ２用の第６出力端子に接続されている。このような第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆは、ゲートドライバ２から入力される第６駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0054】

このような第１インバータＤ２において相互に共通接続された３つのスイッチングレグつまりＵ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグの両端は、第１インバータＤ２の一次側入出力端子である。

【0055】

また、これたＵ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグにおける３つの中点、つまり第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのエミッタ端子と第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのコレクタ端子との接続点、第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのエミッタ端子と第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのコレクタ端子との接続点及び第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのエミッタ端子と第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのコレクタ端子との接続点は、第１インバータＤ２の二次側入出力端子である。

【0056】

また、第１インバータＤ２の一次側入出力端子の一方つまり第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのコレクタ端子、第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのコレクタ端子及び第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのコレクタ端子は、昇降圧コンバータＤ１における二次側入出力端子の一方、つまり第２コンデンサ７の一端、第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのコレクタ端子及び第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのコレクタ端子に接続されている。

【0057】

さらに、第１インバータＤ２の一次側入出力端子の他方つまり第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのエミッタ端子、第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのエミッタ端子及び第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのエミッタ端子は、昇降圧コンバータＤ１における二次側入出力端子の他方、つまり第１、第２コンデンサ４、７の他端、第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂのエミッタ端子及び第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのエミッタ端子に接続されている。

【0058】

続いて、第２インバータＤ３を構成する６つの発電用ＩＧＢＴ９ａ～９ｆのうち、第１の発電用ＩＧＢＴ９ａ及び第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂはＵ相発電用スイッチングレグを構成し、第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃ及び第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄはＶ相発電用スイッチングレグを構成し、第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅ及び第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆはＷ相発電用スイッチングレグを構成している。

【0059】

第１の発電用ＩＧＢＴ９ａ及び第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのうち、第１の発電用ＩＧＢＴ９ａは、コレクタ端子が第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのコレクタ端子及び第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのコレクタ端子に共通接続され、エミッタ端子が第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのコレクタ端子及びＵ相発電機用端子Ｈｕに共通接続されている。

【0060】

また、この第１の発電用ＩＧＢＴ９ａは、ゲート端子がゲートドライバ２における第２インバータＤ３用の第１出力端子に接続されている。このような第１の発電用ＩＧＢＴ９ａは、ゲートドライバ２から入力される第１発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0061】

第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂは、コレクタ端子が第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのエミッタ端子及びＵ相発電機用端子Ｈｕに共通接続され、エミッタ端子が第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのエミッタ端子及び第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのエミッタ端子に共通接続されている。

【0062】

また、この第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂは、ゲート端子がゲートドライバ２における第２インバータＤ３用の第２出力端子に接続されている。このような第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂは、ゲートドライバ２から入力される第２発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0063】

第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃは、コレクタ端子が第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのコレクタ端子及び第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのコレクタ端子に共通接続され、エミッタ端子が第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのコレクタ端子及びＶ相発電機用端子Ｈｖに共通接続されている。

【0064】

また、この第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃは、ゲート端子がゲートドライバ２における第２インバータＤ３用の第２出力端子に接続されている。このような第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃは、ゲートドライバ２から入力される第３発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0065】

第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄは、コレクタ端子が第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのエミッタ端子及びＶ相発電機用端子Ｈｖに共通接続され、エミッタ端子が第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのエミッタ端子及び第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのエミッタ端子に共通接続されている。

【0066】

また、この第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄは、ゲート端子がゲートドライバ２における第２インバータＤ３用の第４出力端子に接続されている。このような第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄは、ゲートドライバ２から入力される第４発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0067】

第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅは、コレクタ端子が第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのコレクタ端子及び第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのコレクタ端子に共通接続され、エミッタ端子が第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのコレクタ端子及びＷ相発電機用端子Ｈｗに共通接続されている。

【0068】

また、この第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅは、ゲート端子がゲートドライバ２における第２インバータＤ３用の第５出力端子に接続されている。このような第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅは、ゲートドライバ２から入力される第５発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0069】

第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆは、コレクタ端子が第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのエミッタ端子及びＷ相発電機用端子Ｈｗに共通接続され、エミッタ端子が第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのエミッタ端子及び第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのエミッタ端子に共通接続されている。

【0070】

また、この第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆは、ゲート端子がゲートドライバ２における第２インバータＤ３用の第６出力端子に接続されている。このような第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆは、ゲートドライバ２から入力される第６発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される半導体スイッチング素子である。

【0071】

このような第２インバータＤ３において、Ｕ相発電用スイッチングレグ、Ｖ相発電用スイッチングレグ及びＷ相発電用スイッチングレグにおける３つの中点、つまり第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのエミッタ端子と第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのコレクタ端子との接続点、第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのエミッタ端子と第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのコレクタ端子との接続点及び第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのエミッタ端子と第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのコレクタ端子との接続点は、第２インバータＤ３の一次側入出力端子である。

【0072】

このような第２インバータＤ３における３つの一次側入出力端子のうち、Ｕ相発電用スイッチングレグの中点はＵ相発電機用端子Ｈｕに接続され、Ｖ相発電機用端子Ｈｖの中点はＶ相発電機用端子Ｈｖに接続され、またＷ相発電機用端子Ｈｗの中点はＷ相発電機用端子Ｈｖに接続されている。

【0073】

また、第２インバータＤ３において相互に共通接続されたＵ相発電用スイッチングレグ、Ｖ相発電用スイッチングレグ及びＷ相発電用スイッチングレグの両端、つまり第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのコレクタ端子、第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのコレクタ端子及び第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのコレクタ端子と第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのエミッタ端子、第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのエミッタ端子及び第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのエミッタ端子とは、第２インバータＤ３における二次側入出力端子である。

【0074】

このような第２インバータＤ３の二次側入出力端子は、図示するように、昇降圧コンバータＤ１の二次側入出力端子及び第１インバータＤ２の一次側入出力端子に共通接続されている。すなわち、昇降圧コンバータＤ１は、電池Ｐとの間において第１インバータＤ２及び／或いは第２インバータＤ３と直流電力の入出力を相互に行う。

【0075】

ここで、上述した変圧用ＩＧＢＴ６ａ～６ｄ、駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆ及び発電用ＩＧＢＴ９ａ～９ｆは、図示するように各々に還流ダイオードを備えている。すなわち、この還流ダイオードは、各々のＩＧＢＴについて、カソード端子がコレクタ端子に接続され、またアノード端子がエミッタ端子に接続されている。このような還流ダイオードは、ＩＧＢＴがＯＦＦ状態の時にアノード端子からカソード端子に還流電流を流すことができる。

【0076】

続いて、ゲートドライバ２は、ＥＣＵ３から入力される電圧制御指令値に基づいて第１～第４変圧用ゲート信号、第１～第６駆動用ゲート信号及び第１～第６発電用ゲート信号を生成するパルス回路である。このゲートドライバ２は、例えば所定周期の搬送波（三角波）と上記電圧制御指令値とを比較することにより、電圧制御指令値に応じたデューティ比を有するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を第１～第４変圧用ゲート信号、第１～第６駆動用ゲート信号及び第１～第６発電用ゲート信号として生成する。

【0077】

ＥＣＵ３は、ＰＣＵ１及びゲートドライバ２を介して三相モータＭの駆動制御及び電池Ｐの充電制御を行う。すなわち、このＥＣＵ３は、昇降圧コンバータＤ１、第１インバータＤ２及び第２インバータＤ３に付帯的に設けられる電圧センサの検出値（電圧検出値）及び電流センサの検出値（電流検出値）並びに電動車両の操作情報等に基づいて昇降圧コンバータＤ１、第１インバータＤ２及び第２インバータＤ３を制御するために必要な複数の電圧制御指令値を生成する。

【0078】

このＥＣＵ３は、上記各電圧制御指令値をゲートドライバ２に供給することにより第１～第４変圧用ゲート信号、第１～第６駆動用ゲート信号及び第１～第６発電用ゲート信号を生成させる。第１～第４変圧用ゲート信号によって昇降圧コンバータＤ１が制御され、第１～第６駆動用ゲート信号によって第１インバータＤ２が制御され、また第１～第６発電用ゲート信号によって第２インバータＤ３が制御される。

【0079】

以上、図１を参照して本実施形態に係る制御装置Ａの全体構成について説明したが、この制御装置Ａは、図２に示す特徴的な構成を備えている。

【0080】

ここで、図２は、第１インバータＤ２を構成する３つのスイッチングレグ、つまりＵ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグのうち、１つのスイッチングレグに関するゲートドライバ２及びＥＣＵ３の詳細構成を一例として示している。本実施形態に係る制御装置Ａは、３つのスイッチングレグの全てについて、図２に示す詳細構成を備えている。

【0081】

また、この図２では、１つのスイッチングレグにおいて上アームを構成するＩＧＢＴ（上アーム用ＩＧＢＴ）に符号１０を付し、下アームを構成するＩＧＢＴ（下アーム用ＩＧＢＴ）に符号２０を付している。上アーム用ＩＧＢＴ１０は、上述した第１インバータＤ２の第１、第３、第５の駆動用ＩＧＢＴ８ａ、８ｃ、８ｅの何れかに相当し、また下アーム用ＩＧＢＴ２０は、第１インバータＤ２の第２、第４、第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｂ、８ｄ、８ｆの何れかに相当する。

【0082】

さらに、上アーム用ＩＧＢＴ１０及び下アーム用ＩＧＢＴ２０は、図示するように出力電流（エミッタ電流）をモニタするためのモニタ端子（センスエミッタ端子）が設けられている。すなわち、図１では説明しなかったが、第１～第６の駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆは、何れもセンスエミッタ端子を備えるタイプのＩＧＢＴである。

【0083】

ゲートドライバ２は、図示するように一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂ、一対の絶縁電源回路２ｃ、２ｄ及びプルダウン抵抗器２ｅを備えている。また、ＥＣＵ３は、マイコン３ａ、ＡＮＤゲート回路３ｂ、ＯＲゲート回路３ｃ及び４つのプルダウン抵抗器３ｄ～３ｇを備えている。

【0084】

一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂは、上アーム用ＩＧＢＴ１０及び下アーム用ＩＧＢＴ２０に対応して設けられている。一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂのうち、第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａは、上アーム用ＩＧＢＴ１０に対応するゲートドライブ回路であり、ＥＣＵ３に接続する一次側回路と上アーム用ＩＧＢＴ１０に接続する二次側回路とを備える。この第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａは、一次側回路で受信したＥＣＵ３の電圧制御指令値に基づいて上アーム用ゲート信号Ｌ１を生成し、当該上アーム用ゲート信号Ｌ１を二次側回路から上アーム用ＩＧＢＴ１０のゲート端子に出力する。

【0085】

また、この第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａは、上アーム用ＩＧＢＴ１０のセンスエミッタ端子に接続されるモニタ端子、ＥＣＵ３のゲート遮断信号Ｊを受け付ける入力端子及び第１の検出信号Ｋ１をＥＣＵ３に出力する出力端子を備えている。すなわち、第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａは、モニタ端子に入力される第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａのエミッタ電流（モニタ電流）を所定の電流しきい値Ｒｉと比較する比較回路を備え、当該比較回路の出力信号として第１の検出信号Ｋ１を出力する。

【0086】

上記第１の検出信号Ｋ１は、上アーム用ＩＧＢＴ１０の過電流状態を検出できる信号であり、つまり下アーム用ＩＧＢＴ２０の短絡故障の有無に関係するパルス信号である。この第１の検出信号Ｋ１は、例えば下アーム用ＩＧＢＴ２０の正常時にはＨｉ（ハイ）電位であり、下アーム用ＩＧＢＴ２０の過電流（短絡故障）時にＬｏ（ロー）電位となる。

【0087】

すなわち、上アーム用ＩＧＢＴ１０に対応する第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａは、上アーム用ＩＧＢＴ１０の短絡故障を検出するものではなく、自身に対応する上アーム用ＩＧＢＴ１０とスイッチングレグを構成する下アーム用ＩＧＢＴ２０（他の半導体スイッチング素子）の短絡故障を検出するスイッチ短絡検出部である。

【0088】

また、この第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａは、上記ゲート遮断信号ＪがＥＣＵ３から入力されると、上アーム用ＩＧＢＴ１０を強制的にＯＦＦ状態に設定する上アーム用ゲート信号Ｌ１を生成する。すなわち、第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａは、ＥＣＵ３からゲート遮断信号Ｊが入力されると、電圧制御指令値の如何に関わらず上アーム用ＩＧＢＴ１０をＯＦＦ状態に強制設定する。

【0089】

第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂは、下アーム用ＩＧＢＴ２０に対応するゲートドライブ回路であり、ＥＣＵ３に接続する一次側回路と下アーム用ＩＧＢＴ２０に接続する二次側回路とを備える。この第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂは、一次側回路で受信したＥＣＵ３の電圧制御指令値に基づいて下アーム用ゲート信号Ｌ２を生成し、当該下アーム用ゲート信号Ｌ２を二次側回路から下アーム用ＩＧＢＴ２０のベース端子に出力する。

【0090】

また、この第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂは、下アーム用ＩＧＢＴ２０のセンスエミッタ端子に接続されるモニタ端子、ＥＣＵ３のゲート遮断信号Ｊを受け付ける入力端子及び第２の検出信号Ｋ２をＥＣＵ３に出力する出力端子を備えている。すなわち、第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂは、モニタ端子に入力される第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂのエミッタ電流を所定の電流しきい値Ｒｉと比較する比較回路を備え、当該比較回路の出力信号として第２の検出信号Ｋ２を出力する。

【0091】

上記第２の検出信号Ｋ２は、下アーム用ＩＧＢＴ２０の過電流状態を検出できる信号であり、つまり上アーム用ＩＧＢＴ１０の短絡故障の有無に関係するパルス信号である。この第２の検出信号Ｋ２は、例えば上アーム用ＩＧＢＴ１０の正常時にはＨｉ（ハイ）電位であり、上アーム用ＩＧＢＴ１０の過電流（短絡故障）時にＬｏ（ロー）電位となる。

【0092】

すなわち、下アーム用ＩＧＢＴ２０に対応する第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂは、下アーム用ＩＧＢＴ２０の短絡故障を検出するものではなく、自身に対応する下アーム用ＩＧＢＴ２０とスイッチングレグを構成する上アーム用ＩＧＢＴ１０（他の半導体スイッチング素子）の短絡故障を検出するスイッチ短絡検出部である。

【0093】

また、この第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂは、上記ゲート遮断信号ＪがＥＣＵ３から入力されると、下アーム用ＩＧＢＴ２０を強制的にＯＦＦ状態に設定する下アーム用ゲート信号Ｌ２を生成する。すなわち、第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂは、ＥＣＵ３からゲート遮断信号Ｊが入力されると、電圧制御指令値の如何に関わらず下アーム用ＩＧＢＴ２０をＯＦＦ状態に強制設定する。

【0094】

このような一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂは、半導体スイッチング素子である上アーム用ＩＧＢＴ１０及び下アーム用ＩＧＢＴ２０のセンスエミッタ端子から入力されるエミッタ電流（モニタ電流）に基づいて、下アーム用ＩＧＢＴ２０及び上アーム用ＩＧＢＴ１０の短絡故障を検出するスイッチ短絡検出部である。また、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂは、上記短絡故障を第１の検出信号Ｋ１及び第２の検出信号Ｋ２としてＥＣＵ３のマイコン３ａに出力する。

【0095】

ここで、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂは、上述したようにＵ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグ毎に設けられている。すなわち、第１の検出信号Ｋ１及び第２の検出信号Ｋ２は、各々についてＵ相、Ｖ相及びＷ相の三相分つまり３つ存在する。

【0096】

図２では示していないが、ゲートドライバ２は、このように各々３つある第１の検出信号Ｋ１及び第２の検出信号Ｋ２つまり各相における短絡故障の検出結果を1つの信号に集約してＥＣＵ３に出力（供給）する。すなわち、ゲートドライバ２は、３つの第１の検出信号Ｋ１を１つの検出信号としてＥＣＵ３に出力し、また３つの第２の検出信号Ｋ２を１つの検出信号としてＥＣＵ３に出力する。

【0097】

また、図示していないが、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂには、上記電圧制御指令値を受け付ける制御入力端子が各々設けられている。ＥＣＵ３は、第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａ用の第１電圧制御指令値と第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂ用の第２電圧制御指令値を個別に生成し、第１電圧制御指令値を第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａの上記制御入力端子に出力し、第２電圧制御指令値を第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂの上記制御入力端子に出力する。

【0098】

一対の絶縁電源回路２ｃ、２ｄのうち、第１の絶縁電源回路２ｃは、第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａに対応して設けられた電源回路であり、第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａの一次側回路と二次側回路とに個別に電源を供給する。すなわち、第１の絶縁電源回路２ｃは、互いに絶縁された一次用電源と二次用電源とを生成し、一次用電源を第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａの一次側回路に供給し、二次用電源を第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａの二次用電源に供給する。

【0099】

第２の絶縁電源回路２ｄは、第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂに対応して設けられた電源回路であり、第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂの一次側回路と二次側回路とに個別に電源を供給する。すなわち、第２の絶縁電源回路２ｄは、互いに絶縁された一次用電源と二次用電源とを生成し、一次用電源を第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂの一次側回路に供給し、二次用電源を第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂの二次用電源に供給する。

【0100】

プルダウン抵抗器２ｅは、所定の抵抗値を有し、第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａ及び第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂにおいてゲート遮断信号Ｊを受け付ける入力端子に一端が接続され、他端が接地ライン（ＧＮＤ）に接続された抵抗器である。このプルダウン抵抗器２ｅには、ＥＣＵ３のＯＲゲート回路３ｃの出力端子から接地ラインに所定のプルダウン電流が流れる。

【0101】

続いて、マイコン３ａは、ＥＣＵ３の中心部を構成する電子部品である。このマイコン３ａは、予め記憶した制御プロブラム、上述した電圧センサや電流センサの各検出値及び外部から入力される操作情報等に基づいて第１電圧制御指令値及び第２電圧制御指令値を生成する。また、このマイコン３ａは、第１電圧制御指令値を第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａに出力し、第２電圧制御指令値を第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂに出力する。

【0102】

さらに、マイコン３ａには第１の検出信号Ｋ１を受け付ける入力端子ＩＮ１、第２の検出信号Ｋ２を受け付ける入力端子ＩＮ２及び遮断制御信号Ｎを出力する出力端子ＤＩＳが少なくとも備えられている。この遮断制御信号Ｎは、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂの動作を制御するパルス信号であり、遮断無効時にはＨｉ（ハイ）電位となり、遮断有効時にはＬｏ（ロー）電位となる。

【0103】

詳細については後述するが、マイコン３ａは、第１、第２の検出信号Ｋ１、Ｋ２つまり一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂにおける短絡故障の検出結果に基づいて、短絡故障が上アーム或いは下アームの何れで発生したかを短絡極性として判定する。また、このマイコン３ａは、上記判定の結果つまり短絡極性に基づいて短絡故障が発生したアームを構成する全ての半導体スイッチング素子をＯＮ状態に設定する。

【0104】

すなわち、マイコン３ａは、自身で短絡故障が発生したアームを特定するのではなく、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂから入力される第１、第２の検出信号Ｋ１、Ｋ２に基づいて短絡極性を判定する。また、このマイコン３ａは、上記短絡極性に基づいて、短絡故障が発生したアームを構成する全ての半導体スイッチング素子をＯＮ状態に設定する制御つまり三相短絡制御を実行する。

【0105】

ＡＮＤゲート回路３ｂは、図示するように一方の入力端子が第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａの出力端子及びマイコン３ａの入力端子ＩＮ１に接続され、他方の入力端子が第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂの出力端子及びマイコン３ａの入力端子ＩＮ２に接続されている。また、ＡＮＤゲート回路３ｂは、出力端子がＯＲゲート回路３ｃにおける他方の入力端子に接続されている。

【0106】

このようなＡＮＤゲート回路３ｂは、第１の検出信号Ｋ１と第２の検出信号Ｋ２との論理積を取り、当該論理積を示す出力信号をＯＲゲート回路３ｃにおける他方の入力端子に出力する。すなわち、ＡＮＤゲート回路３ｂは、第１、第２の検出信号Ｋ１、Ｋ２の何れもが正常を示す場合に出力がＨｉ（ハイ）電位となり、これ以外では出力がＬｏ（ロー）電位となる。

【0107】

ＯＲゲート回路３ｃは、一方の入力端子がマイコン３ａの出力端子ＤＩＳに接続され、他方の入力端子がＯＲゲート回路３ｃの出力端子に接続されている。また、このＯＲゲート回路３ｃは、出力端子が第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａの入力端子及び第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂの入力端子に共通接続されている。

【0108】

このようなＯＲゲート回路３ｃは、マイコン３ａの遮断制御信号ＮとＡＮＤゲート回路３ｂの出力信号との論理和を取り、当該論理和を示すゲート遮断信号Ｊを第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａ及び第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂに出力する。詳細については後述するが、上記ゲート遮断信号Ｊは、第１、第２のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂにおける第１、第２の検出信号Ｋ１、Ｋ２による相互の遮断論理を制御するパルス信号である。

【0109】

４つのプルダウン抵抗器３ｄ～３ｇのうち、第１のプルダウン抵抗器３ｄは、所定の抵抗値を有し、一端が第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａの出力端子、マイコン３ａの入力端子ＩＮ１及びＡＮＤゲート回路３ｂにおける一方の入力端子に接続され、他端が接地ライン（ＧＮＤ）に接続された抵抗器である。第１のプルダウン抵抗器３ｄには、第１のゲートドライブ用ＩＣ２ａの出力端子から接地ラインに所定のプルダウン電流が流れる。

【0110】

第２のプルダウン抵抗器３ｅは、所定の抵抗値を有し、一端が第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂの出力端子、マイコン３ａの入力端子ＩＮ２及びＡＮＤゲート回路３ｂにおける他方の入力端子に接続され、他端が接地ライン（ＧＮＤ）に接続された抵抗器である。第２のプルダウン抵抗器３ｅには、第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂの出力端子から接地ラインに所定のプルダウン電流が流れる。

【0111】

第３のプルダウン抵抗器３ｆは、所定の抵抗値を有し、一端がマイコン３ａの出力端子ＤＩＳ及びＡＮＤゲート回路３ｂにおける一方の入力端子に接続され、他端が接地ライン（ＧＮＤ）に接続された抵抗器である。第３のプルダウン抵抗器３ｅには、マイコン３ａの出力端子ＤＩＳから接地ラインに所定のプルダウン電流が流れる。

【0112】

第４のプルダウン抵抗器３ｇは、所定の抵抗値を有し、一端がＯＲゲート回路３ｃの出力端子及びＡＮＤゲート回路３ｂにおける他方の入力端子に接続され、他端が接地ライン（ＧＮＤ）に接続された抵抗器である。第４のプルダウン抵抗器３ｇには、ＯＲゲート回路３ｃの出力端子から接地ラインに所定のプルダウン電流が流れる。

【0113】

次に、本実施形態に係る制御装置Ａの要部動作について、図３のフローチャート及び図４のタイミングチャートを参照して詳しく説明する。

【0114】

ＥＣＵ３のマイコン３ａは、所定のタイムインターバルで行う通常の第１～第６駆動用ゲート信号の生成処理の間つまり三相モータＭの制御中において、図３のフローチャートに示す第１～第６の駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆの短絡故障確認処理を行う。すなわち、マイコン３ａは、自身に記憶された制御プログラムに基づいて、最初に第１～第６の駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆの三相短絡制御を既に実行中であるか否かを判断する（ステップＳ１）。

【0115】

マイコン３ａは、このステップＳ１の判断が「Ｎｏ」の場合つまり第１～第６の駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆの三相短絡制御の実行中でない場合、第１、第２の検出信号Ｋ１、Ｋ２に基づく故障フラグが設定されているか否かを判断する（ステップＳ２）。この故障フラグは、マイコン３ａの内部に設定された制御データ設定領域であり、第１の検出信号Ｋ１に対応する第１故障フラグと第２の検出信号Ｋ２に対応する第２故障フラグとからなる。

【0116】

このような故障フラグには、第１～第６の駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆの正常状態つまり第１、第２の検出信号Ｋ１、Ｋ２がＨｉ電位のままであれば、制御データとして「０」が設定されている。また、この故障フラグには、第１、第２の検出信号Ｋ１、Ｋ２がＬｏ電位になると、つまり第１～第６の駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆに短絡故障が発生すると「１」が設定される。

【0117】

すなわち、第１の検出信号Ｋ１がＬｏ電位になると第１故障フラグに「１」が設定され、第２の検出信号Ｋ２がＬｏ電位になると第２故障フラグに「１」が設定される。マイコン３ａは、上記ステップＳ２において、第１故障フラグ或いは第２故障フラグに「１」が設定されているか否かを確認することにより、故障フラグが設定されているか否かを判断する。

【0118】

そして、マイコン３ａは、上記ステップＳ２の判断が「Ｙｅｓ」の場合、第１故障フラグ及び第２故障フラグの何れに「１」が設定されているかを確認することにより、第１インバータＤ２において上アームを構成する第１、第３、第５の駆動用ＩＧＢＴ８ａ、８ｃ、８ｅと、下アームを構成する第２、第４、第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｂ、８ｄ、８ｆとの何れに短絡故障が発生したかを判定する（ステップＳ３）。

【0119】

そして、マイコン３ａは、短絡故障が発生したアームを構成する３つの駆動用ＩＧＢＴについて三相短絡制御を行う。すなわち、マイコン３ａは、ステップＳ３の判断が「上アーム」の場合、つまり上アームを構成する第１、第３、第５の駆動用ＩＧＢＴ８ａ、８ｃ、８ｅの何れかが短絡故障したと判定した場合、第１、第３、第５の駆動用ＩＧＢＴ８ａ、８ｃ、８ｅを全てＯＮ状態に設定する（ステップＳ４）。

【0120】

一方、マイコン３ａは、ステップＳ３の判断が「下アーム」の場合、つまり下アームを構成する第２、第４、第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｂ、８ｄ、８ｆの何れかが短絡故障したと判定した場合、下アームを構成する第２、第４、第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｂ、８ｄ、８ｆを全てＯＮ状態に設定する（ステップＳ５）。

【0121】

ここで、図４のタイミングチャートを参照して図２に示した回路の時系列的な動作つまり三相短絡制御の実行までの動作について説明する。なお、この図４ではＵ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグのうち、1つのスイッチングレグの時系列的な動作を示しているが、他の２つのスイッチングレグの動作は図４と同様である。

【0122】

本実施形態に係る制御装置Ａが搭載された電動車両は、ゲートドライバ２が第１インバータＤ２に第１～第6のゲート信号を供給することによって車輪を回転駆動して走行する。すなわち、この電動車両は、Ｕ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグが第１～第6のゲート信号によって制御されることによって走行動力を発生させる。

【0123】

Ｕ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグのうち、1つのスイッチングレグに着目すると、電動車両は、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂによって上アーム用ゲート信号Ｌ１及び下アーム用ゲート信号Ｌ２が生成されることによって、図４に示すように走行状態が停止状態から発進・加速状態に移行する。

【0124】

上アーム用ゲート信号Ｌ１と下アーム用ゲート信号Ｌ２とは、図４に示すように互いに逆位相関係のＰＷＭ信号であり、そのデューティ比がマイコン３ａから適宜入力される電圧指令値に応じて可変設定される。また、図４では明示していないが、上アーム用ゲート信号Ｌ１及び下アーム用ゲート信号Ｌ２には、スイッチングレグの貫通電流を防止するためのデッドタイムが設定されている。

【0125】

このような上アーム用ゲート信号Ｌ１及び下アーム用ゲート信号Ｌ２が順次生成されて電動車両が走行している状態において、例えば第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂが下アーム用ＩＧＢＴ２０のモニタ電流が電流しきい値Ｒｉを超すように増加したことを検知すると、第２の検出信号Ｋ２がＨｉ（ハイ）電位からＬｏ（ロー）電位に遷位する。

【0126】

そして、マイコン３ａは、このような第２の検出信号Ｋ２が入力されると、タイマを起動して経過時間を計時し、所定の時間しきい値Ｔが経過すると、遮断制御信号ＮをＬｏ（ロー）電位からＨｉ（ハイ）電位に遷位させる。この遮断制御信号ＮがＯＲゲート回路３ｃに入力されることにより、図４に示すゲート遮断信号Ｊは、Ｈｉ（ハイ）電位となり、第１、第２の検出信号Ｋ１、Ｋ２の状態によらず、マイコン３aより指示される出力論理に従い上アーム用ゲート信号Ｌ１及び下アーム用ゲート信号Ｌ２を制御することが可能となる。

【0127】

なお、遮断制御信号ＮがＬｏ（ロー）電位の間は、第１、第２の検出信号Ｋ１、Ｋ２の何れかがＬｏ（ロー）電位の場合には、ゲート遮断信号JはＬｏ（ロー）電位となり、上アーム用ゲート信号Ｌ１及び下アーム用ゲート信号Ｌ２は、強制的にＬｏ（ロー）電位となる。

【0128】

そして、マイコン３ａは、第２の検出信号Ｋ２のＨｉ（ハイ）電位からＬｏ（ロー）電位への遷位が３回発生すると、つまり第２のゲートドライブ用ＩＣ２ｂが下アーム用ＩＧＢＴ２０のモニタ電流に基づいて電流しきい値Ｒｉを超すような過電流を３回検出すると、三相短絡制御を実行する。

【0129】

このような三相短絡制御の実行までの時系列的な動作において、マイコン３ａにおける短絡故障ステータスは、図４の最下段に示すように、第２の検出信号Ｋ２が最初にＨｉ（ハイ）電位からＬｏ（ロー）電位に遷位した時刻ｔ１において「正常」から「故障判定中」に移行する。そして、第２の検出信号Ｋ２が２回目にＨｉ（ハイ）電位からＬｏ（ロー）電位に遷位した時刻ｔ２を経過し、第２の検出信号Ｋ２が３回目にＨｉ（ハイ）電位からＬｏ（ロー）電位に遷位した時刻ｔ３を経過すると、「故障確定」に移行する。

【0130】

一方、マイコン３ａは、上記ステップＳ１の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり三相短絡制御中の場合には、三相切替時間内であるか否かを判定する（ステップＳ６）。すなわち、三相短絡制御を開始してからの経過時間が所定の時間しきい値を越えていない場合は、ステップＳ６の判断を「Ｎｏ」とし、経過時間が所定の時間しきい値を越えている場合には、ステップＳ６の判断を「Ｙｅｓ」とする。

【0131】

そして、マイコン３ａは、上記ステップＳ６の判断が「Ｎｏ」の場合、実行中の三相短絡制御がステップＳ３の判断と整合しているか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、マイコン３ａは、このステップＳ７の判断が「Ｎｏ」の場合、つまり実行中の三相短絡制御がステップＳ３の判断と食い違っている場合には、三相短絡切替を行う（ステップＳ８）。

【0132】

すなわち、マイコン３ａは、実行中の三相短絡制御が下アームを構成する第２、第４、第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｂ、８ｄ、８ｆであり、またステップＳ３の判断が「上アーム」の場合、下アームを構成する第２、第４、第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｂ、８ｄ、８ｆに代えて上アームを構成する第１、第３、第５の駆動用ＩＧＢＴ８ａ、８ｃ、８ｅを三相短絡制御する。

【0133】

一方、マイコン３ａは、実行中の三相短絡制御が上アームを構成する第１、第３、第５の駆動用ＩＧＢＴ８ａ、８ｃ、８ｅであり、またステップＳ３の判断が「下アーム」の場合、上アームを構成する第１、第３、第５の駆動用ＩＧＢＴ８ａ、８ｃ、８ｅに代えて下アームを構成する第２、第４、第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｂ、８ｄ、８ｆを三相短絡制御する。

【0134】

このような本実施形態によれば、マイコン３ａは、第１故障フラグ及び第２故障フラグの設定値を確認することのみによって短絡故障が発生したアーム（上アーム或いは下アーム）を判定することが可能である。したがって、本実施形態によれば、相電流の演算処理を必要としない制御装置Ａを提供することが可能である。

【0135】

また、本実施形態によれば、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂ（スイッチ短絡検出部）が三相モータＭ（電動機）の制御中（動作中）に短絡故障を検出するので、短絡故障が発生した場合に速やかに三相短絡制御を実行することが可能になる。したがって、本実施形態によれば、三相短絡制御の実行タイミングを早期化することが可能である。

【0136】

また、本実施形態によれば、ＥＣＵ３のマイコン３ａは、三相短絡制御が既に実行されている場合、三相短絡制御の実行からの経過時間が所定の時間しきい値内か否かを判断し、当該時間しきい値内の場合には、三相短絡制御が実行されているアームが短絡極性と合致しているか否かを判断し、合致していない場合には三相短絡制御の対象アームを切替える。このような本実施形態によれば、より的確な三相短絡制御を実現することが可能である。

【0137】

また、本実施形態によれば、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂ（スイッチ短絡検出部）の第１、第２の検出信号を上アーム毎及び下アーム毎に集約してＥＣＵ３のマイコン３ａに供給するので、マイコン３ａにおける入力ポートの個数を削減することが可能である。すなわち、集約しない場合には合計で６個の入力ポートが必要になるが、上アーム毎及び下アーム毎に集約することによって合計２個の入力ポートで済む。

【0138】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、第１インバータＤ２を構成するＵ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグにおける短絡極性の判定について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、三相電動機つまり相数が３の電動機にのみ適用されるものではなく、相数が３以外の電動機にも適用可能である。また、本発明における電動機は、車輪を駆動するものに限定されない。

【0139】

（２）上記実施形態では、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂ内で短絡極性の判定処理を行ったが、本発明はこれに限定されない。すなわち、一対のゲートドライブ用ＩＣ２ａ、２ｂとは個別に設けられた電子回路において短絡極性の判定処理を行ってもよい。

【符号の説明】

【0140】

Ａ 制御装置
Ｄ１ 双方向昇降圧コンバータ
Ｄ２ 第１インバータ
Ｄ３ 第２インバータ
Ｅ１、Ｅ２ 電池用端子
Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗ モータ用端子
Ｇ 発電機
Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ 発電機用端子
Ｊ ゲート遮断信号
Ｋ１、Ｋ２ 検出信号
Ｌ１、Ｌ２ ゲート信号
Ｍ 三相モータ（電動機）
Ｎ 遮断制御信号
Ｐ 電池
１ ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）
２ ゲートドライバ（制御部）
２ａ、２ｂ ゲートドライブ用ＩＣ（スイッチ短絡検出部）
２ｃ、２ｄ 絶縁電源回路
２ｅ プルダウン抵抗器
３ ＥＣＵ（制御部）
３ａ マイコン
３ｂ ＡＮＤゲート回路
３ｃ ＯＲゲート回路
３ｄ～３ｇ プルダウン抵抗器
４ 第１コンデンサ
５ トランス
５ａ 一次巻線
５ｂ 二次巻線
６ａ～６ｄ 変圧用ＩＧＢＴ
８ａ～８ｆ 駆動用ＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）
９ａ～９ｆ 発電用ＩＧＢＴ
１０ 上アーム用ＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）
２０ 下アーム用ＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】