特許 7686987 モータ駆動装置、モータ駆動方法、およびモータ駆動プログラム

(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】2025-05-26

(45)【発行日】2025-06-03

(54)【発明の名称】モータ駆動装置、モータ駆動方法、およびモータ駆動プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20250527BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20250527BHJP

   H02M 1/08 20060101ALI20250527BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

H02P27/06

H02M1/08 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021010717

(22)【出願日】2021-01-27

(65)【公開番号】P2022114468

(43)【公開日】2022-08-08

【審査請求日】2023-12-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平形 政樹

【審査官】藤島 孝太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２０１４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０４５５３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１５２７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１３６８１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２２２８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７２５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５０７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７７０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００５９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２８６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５６２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１９８７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６０９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０３０４１８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

Ｈ０２Ｍ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを駆動するためのインバータが有する複数の上アーム側スイッチング素子および複数の下アーム側スイッチング素子を駆動するゲート駆動部と、
前記複数の上アーム側スイッチング素子の全オンまたは前記複数の下アーム側スイッチング素子の全オンのうちの少なくとも１つを含むフェイルセーフ制御を行うフェイルセーフ部と、
第１電源と、
前記第１電源よりも高い電源電圧を出力する第２電源と
を備え、
前記ゲート駆動部は、前記フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、全オンとする前記複数の上アーム側スイッチング素子または前記複数の下アーム側スイッチング素子のうち少なくとも１つのスイッチング素子のオン抵抗を、前記フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるオン抵抗よりも低下させ、
前記ゲート駆動部は、
前記フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、前記少なくとも１つのスイッチング素子のゲートに供給するゲート駆動電圧を、前記第２電源からの電源電圧を用いて供給し、
前記フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間において、前記少なくとも１つのスイッチング素子のゲートに供給するゲート駆動電圧を、前記第１電源からの電源電圧を用いて供給し、
前記フェイルセーフ部は、前記第１電源が出力する電源電圧が閾値電圧以下となったことに応じて、前記フェイルセーフ制御を行う
モータ駆動装置。

【請求項2】

前記複数の上アーム側スイッチング素子および前記複数の下アーム側スイッチング素子のそれぞれは、閾値電圧を超えるゲート駆動電圧がゲートに供給されたことに応じてオンとなり、
前記ゲート駆動部は、前記フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、前記少なくとも１つのスイッチング素子のゲートに供給するゲート駆動電圧を、前記フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるゲート駆動電圧よりも高くする
請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

前記第２電源は、前記インバータの直流母線に接続される請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項4】

前記ゲート駆動部は、前記フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、前記少なくとも１つのスイッチング素子のオン抵抗を、前記フェイルセーフ制御が行われない期間におけるオン抵抗よりも低下させる請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。

【請求項5】

前記ゲート駆動部は、前記フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、前記少なくとも１つのスイッチング素子に流れる電流が閾値電流を超えることを条件として、前記少なくとも１つのスイッチング素子のオン抵抗を、前記フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるオン抵抗よりも低下させる請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。

【請求項6】

前記フェイルセーフ部は、前記フェイルセーフ制御において、前記複数の上アーム側スイッチング素子および前記複数の下アーム側スイッチング素子を交互に全オンにする請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。

【請求項7】

前記ゲート駆動部は、前記フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、前記複数の上アーム側スイッチング素子および前記複数の下アーム側スイッチング素子のうち全オンとする各スイッチング素子のオン抵抗を、前記フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるオン抵抗よりも低下させる請求項６に記載のモータ駆動装置。

【請求項8】

前記ゲート駆動部は、前記フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、前記少なくとも１つのスイッチング素子のスイッチング速度を、前記フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるスイッチング速度よりも低下させる請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。

【請求項9】

前記ゲート駆動部は、前記フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、前記少なくとも１つのスイッチング素子のゲートに接続されるゲート抵抗を、前記フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるゲート抵抗よりも大きくする請求項８に記載のモータ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ駆動装置、モータ駆動方法、およびモータ駆動プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

モータ、およびモータを駆動するためのインバータを有する電機システムは、例えばハイブリッド自動車および電気自動車等の電動車両に用いられる。このような電機システムにおいて、異常発生時に、インバータ内の全ての上アーム側スイッチング素子または全ての下アーム側スイッチング素子をオンとしてモータを短絡させる技術が知られている（特許文献１～４）。例えば、特許文献３には、「界磁に永久磁石を用いて高回転まで動作するモータにおいては、高回転時にインバータの異常が発生した場合、モータの回転によって発生する誘起電圧が過大な電圧となる」（段落０００４）ことから、「通常時はモータをＰＷＭ駆動するが、インバータに何らかの異常が発生した場合に、三相のスイッチング素子をＰＷＭ駆動から三相短絡駆動に切替えることで、直流電源電圧を所定の電圧範囲に抑制する」（段落０００９）ことが記載されている。
また、特許文献５～７は、モータを短絡させる場合において、全ての上アーム側スイッチング素子と全ての下アーム側スイッチング素子とを交互にオンすることが記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０００－１４１８４号公報
［特許文献２］ 特開２０１７－１４７８０６号公報
［特許文献３］ 特開２０１５－１９８５０３号公報
［特許文献４］ 特開２００９－２８４７４７号公報
［特許文献５］ 国際公開第２０１６／１３６８１５号
［特許文献６］ 特開２０１２－６５４２５号公報
［特許文献７］ 特開２０１８－１５２９８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

モータが高負荷である状態において、上アーム側スイッチング素子または下アーム側スイッチング素子の全相短絡によるモータ巻線短絡を行うと、スイッチング素子に、通常のモータ駆動時に流れる電流を超える電流が過渡的に流れることがある。このような状態で上アームの全相短絡および下アームの全相短絡を切り替えると、大きなサージ電圧が発生する可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の第１の態様においては、モータ駆動装置を提供する。モータ駆動装置は、モータを駆動するためのインバータが有する複数の上アーム側スイッチング素子および複数の下アーム側スイッチング素子を駆動するゲート駆動部を備えてよい。モータ駆動装置は、複数の上アーム側スイッチング素子の全オンまたは複数の下アーム側スイッチング素子の全オンのうちの少なくとも１つを含むフェイルセーフ制御を行うフェイルセーフ部を備えてよい。ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、複数の上アーム側スイッチング素子および複数の下アーム側スイッチング素子のうちオンとする少なくとも１つのスイッチング素子のオン抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるオン抵抗よりも低下させてよい。

【0005】

複数の上アーム側スイッチング素子および複数の下アーム側スイッチング素子のそれぞれは、閾値電圧を超えるゲート駆動電圧がゲートに供給されたことに応じてオンとなってよい。ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、少なくとも１つのスイッチング素子のゲートに供給するゲート駆動電圧を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるゲート駆動電圧よりも高くしてよい。

【0006】

モータ駆動装置は、第１電源と、第１電源よりも高い電源電圧を出力する第２電源とを備えてよい。ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、少なくとも１つのスイッチング素子のゲートに供給するゲート駆動電圧を、第２電源からの電源電圧を用いて供給してよい。ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間において、少なくとも１つのスイッチング素子のゲートに供給するゲート駆動電圧を、第１電源からの電源電圧を用いて供給してよい。

【0007】

第２電源は、インバータの直流母線に接続されてよい。

【0008】

フェイルセーフ部は、第１電源が出力する電源電圧が閾値電圧以下となったことに応じて、フェイルセーフ制御を行ってよい。

【0009】

ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、少なくとも１つのスイッチング素子のオン抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるオン抵抗よりも低下させてよい。

【0010】

ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、少なくとも１つのスイッチング素子に流れる電流が閾値電流を超えることを条件として、少なくとも１つのスイッチング素子のオン抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるオン抵抗よりも低下させてよい。

【0011】

フェイルセーフ部は、フェイルセーフ制御において、複数の上アーム側スイッチング素子および複数の下アーム側スイッチング素子を交互に全オンにしてよい。

【0012】

ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、複数の上アーム側スイッチング素子および複数の下アーム側スイッチング素子のうち全オンとする各スイッチング素子のオン抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるオン抵抗よりも低下させてよい。

【0013】

ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、少なくとも１つのスイッチング素子のスイッチング速度を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるスイッチング速度よりも低下させてよい。

【0014】

ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、少なくとも１つのスイッチング素子のゲートに接続されるゲート抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるゲート抵抗よりも大きくしてよい。

【0015】

本発明の第２の態様においては、モータ駆動装置を提供する。モータ駆動装置は、モータを駆動するためのインバータが有する複数の上アーム側スイッチング素子および複数の下アーム側スイッチング素子を駆動するゲート駆動部を備えてよい。モータ駆動装置は、複数の上アーム側スイッチング素子の全オンまたは複数の下アーム側スイッチング素子の全オンのうちの少なくとも１つを含むフェイルセーフ制御を行うフェイルセーフ部を備えてよい。ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、複数の上アーム側スイッチング素子および複数の下アーム側スイッチング素子のうちオンとする少なくとも１つのスイッチング素子のスイッチング速度を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるスイッチング速度よりも低下させてよい。

【0016】

ゲート駆動部は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、少なくとも１つのスイッチング素子のゲートに接続されるゲート抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるゲート抵抗よりも大きくしてよい。

【0017】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る電機システム２００の構成を示す。

【図2】本実施形態に係る第２フェイルセーフ回路１４の構成の一例を示す。

【図3】本実施形態に係る下アームゲート駆動回路２１ａの構成の一例を示す。

【図4】本実施形態に係るゲート駆動信号波形の一例を示す。

【図5】スイッチング素子のゲート電圧に応じたドレイン－ソース電圧特性の一例を示す。

【図6】本実施形態の変形例に係る電機システム６００の構成を示す。

【図7】本実施形態の変形例に係る上アームゲート駆動回路１２ａの構成の一例を示す。

【図8】本実施形態の変形例に係るゲート駆動信号の波形の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0020】

図１は、本実施形態に係る電機システム２００の構成を示す。電機システム２００は、上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃまたは下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃの全相短絡時に、モータ駆動時に流れる電流を超える電流が過渡的に流れた場合においても、オンとするスイッチング素子の主端子間に発生するオン電圧を低減することにより、スイッチング素子による電力損失を低減する。これにより、電機システム２００は、オンとするスイッチング素子により大きな電流が流れた場合においても、電力損失を許容値の範囲内に抑えることができる。

【0021】

電機システム２００は、主バッテリ１と、スイッチ２と、直流母線コンデンサ３と、補機バッテリ６と、電源回路１３と、モータＰＭと、１または複数の電流センサ１００と、角度センサ１０１と、インバータ２１０と、モータ駆動装置２２０とを備える。主バッテリ１は、例えば４００Ｖの電源であり、インバータ２１０の直流母線における正側および負側の間に接続されて、モータＰＭに供給する電力を発生する。

【0022】

スイッチ２は、主バッテリ１と、直流母線コンデンサ３およびインバータ２１０との間に設けられ、主バッテリ１を直流母線コンデンサ３およびインバータ２１０と接続するか否かを切り換える。一例として、スイッチ２は、電機システム２００または電機システム２００を搭載する車両が始動されたこと等に応じてオン状態に切り換えられ、電機システム２００または電機システム２００を搭載する車両の故障または異常が発生したこと、またはモータＰＭ側からの回生に伴い直流母線間の電圧が上限電圧を超えたこと等に応じてオフ状態に切り換えられてよい。また、スイッチ２は、補機バッテリ６からの電力供給が遮断されたこと、すなわち例えば補機バッテリ６から供給される電圧が予め定められた下限電圧以下となったことに応じて、オフ状態に切り換えられてよい。

【0023】

直流母線コンデンサ３は、スイッチ２よりもインバータ２１０側において正側および負側の直流母線間に接続される。直流母線コンデンサ３は、直流母線電圧を安定化させると共に、インバータ２１０側へと供給する電流の変動を吸収する。

【0024】

補機バッテリ６は、例えば１２Ｖの電源であり、モータ駆動装置２２０に供給する電力を発生する。補機バッテリ６は、電機システム２００を搭載する車両等に設けられたその他の機器（セルモータおよび電装品等）に接続され、これらの機器に電力を供給してもよい。補機バッテリ６の負側であるグランドＧＮＤ＿Ｎ１は、車両のボディに接地されてよく、主バッテリ１および直流母線コンデンサ３とは絶縁される。

【0025】

電源回路１３は、インバータ２１０の直流母線に接続され、直流母線コンデンサ３からの電力供給を受けて、正側の直流母線の電圧を降下させた電源電圧ＶＨＶ＿２を出力する。電源回路１３は、第２電源の一例であり、モータ駆動装置２２０に含まれてもよい。ここで、電源電圧ＶＨＶ＿２は、負側の直流母線の電位（すなわち図中グランドＧＮＤ＿Ｎ２の電位）を基準電位とし、例えばグランドＧＮＤ＿Ｎ２の電位＋１６Ｖの電位を有してよい。電源回路１３は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等の直流電圧変換器であり、主バッテリ１および直流母線コンデンサ３とは非絶縁であってよい。

【0026】

モータＰＭは、一例として３相の永久磁石（ＰＭ：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータである。これに代えて、モータＰＭは、異なる相数を有してもよく、電力の供給を受けて回転する他の種類のモータであってもよい。本実施形態において、モータＰＭは、電機システム２００を搭載する車両の車輪を回転させる。

【0027】

１または複数の電流センサ１００は、モータＰＭに対して接続される１または複数の配線の一部または全てに設けられ、対応する配線に流れる電流を検出する。電流センサ１００は、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）方式等の、測定対象の配線とは非接触で電流を測定する電流センサであってよい。角度センサ１０１は、補機バッテリ６からの電力供給を受けて、モータＰＭの回転を検出する。角度センサ１０１は、モータＰＭの回転角度を検出するレゾルバ方式等の回転角センサであってよい。

【0028】

インバータ２１０は、直流母線間に接続され、直流母線電圧を、モータＰＭを駆動する交流電圧（本実施形態において３相交流電圧）に変換してモータＰＭに供給する。インバータ２１０は、モータＰＭの各相に対応して、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃ（以下、「上アーム側スイッチング素子４」とも示す。）のそれぞれと、複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃ（以下、「下アーム側スイッチング素子５」とも示す。）のそれぞれとを有する。各上アーム側スイッチング素子４および各下アーム側スイッチング素子５は、パワー半導体素子であってよく、一例として、主端子としてコレクタおよびエミッタを有し、制御端子としてゲートを有するＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。これに代えて、各上アーム側スイッチング素子４および各下アーム側スイッチング素子５は、主端子としてドレインおよびソースを有し、制御端子としてゲートを有するＭＯＳＦＥＴであってよい。本実施形態において、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのそれぞれは、閾値電圧を超えるゲート駆動電圧がゲートに供給されたことに応じてオンとなる。

【0029】

上アーム側スイッチング素子４ａおよび下アーム側スイッチング素子５ａは、正側の直流母線および負側の直流母線の間に直流母線コンデンサ３と並列にこの順に主端子間が接続され、上アーム側スイッチング素子４ａおよび下アーム側スイッチング素子５ａの間にモータＰＭの第１相端子（Ｕ相端子）が接続される。上アーム側スイッチング素子４ｂおよび下アーム側スイッチング素子５ｂと、上アーム側スイッチング素子４ｃおよび下アーム側スイッチング素子５ｃとは、上アーム側スイッチング素子４ａおよび下アーム側スイッチング素子５ａと同様に直流母線間に主端子間が接続され、上アーム側スイッチング素子４ｂおよび下アーム側スイッチング素子５ｂの間にモータＰＭの第２相端子（Ｖ相端子）、上アーム側スイッチング素子４ｃおよび下アーム側スイッチング素子５ｃの間にモータＰＭの第３相端子（Ｗ相端子）が接続される。

【0030】

各上アーム側スイッチング素子４および各下アーム側スイッチング素子５は、スイッチング素子本体に逆接続されたフリーホイールダイオードを有してよい。ここで、各上アーム側スイッチング素子４および各下アーム側スイッチング素子５がＭＯＳＦＥＴの場合、フリーホイールダイオードは、寄生ダイオードであってもよい。

【0031】

モータ駆動装置２２０は、インバータ２１０に接続され、電源回路１３および補機バッテリ６からの電力供給を受けてインバータ２１０を制御する。モータ駆動装置２２０は、制御回路７と、第１フェイルセーフ回路８と、故障検出回路１５と、複数の上アーム電源回路９ａ～ｃと、複数の上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃと、下アーム電源回路１０と、絶縁回路１７と、第２フェイルセーフ回路１４と、複数の下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃとを有する。なお、複数の上アーム電源回路９ａ～ｃ、複数の上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃ、および複数の下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃを含む回路構成を、「ゲート駆動部」とも示す。また、第１フェイルセーフ回路８および第２フェイルセーフ回路１４を含む回路構成を、「フェイルセーフ部」とも示す。

【0032】

制御回路７は、補機バッテリ６の負側のグランドＧＮＤ＿Ｎ１の電位を基準電位とし、補機バッテリ６からの電力供給を受ける。制御回路７は、モータ制御用のマイクロコントローラ若しくはプロセッサ等のＣＰＵ、またはＣＰＵを含むコンピュータ等によりモータ駆動プログラムを実行させることによって実現されてよい。これに代えて、制御回路７は、ハードウェア回路によって実現されてもよい。制御回路７は、モータＰＭを駆動するトルクを指定するトルク指令τ＊を車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等のコンピュータ（不図示）から受け取り、トルク指令τ＊に応じたトルクを発生させるようにモータＰＭを駆動させるためのゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ１、Ｇｖ＿ＬＶ１、Ｇｗ＿ＬＶ１、Ｇｘ＿ＬＶ１、Ｇｙ＿ＬＶ１、およびＧｚ＿ＬＶ１を生成して出力する。Ｇｕ＿ＬＶ１、Ｇｖ＿ＬＶ１、Ｇｗ＿ＬＶ１、Ｇｘ＿ＬＶ１、Ｇｙ＿ＬＶ１、およびＧｚ＿ＬＶ１は、順に上アーム側スイッチング素子４ａ、上アーム側スイッチング素子４ｂ、上アーム側スイッチング素子４ｃ、下アーム側スイッチング素子５ａ、下アーム側スイッチング素子５ｂ、および下アーム側スイッチング素子５ｃに対応するゲート駆動指令である。本実施形態において、制御回路７は、トルク指令τ＊によって指定されたトルクでモータＰＭを回転させるための３相交流電流を発生させることをインバータ２１０に指示するゲート駆動指令を出力する。

【0033】

第１フェイルセーフ回路８は、グランドＧＮＤ＿Ｎ１の電位を基準電位とし、補機バッテリ６から電力供給を受ける。第１フェイルセーフ回路８は、制御回路７と同様に、コンピュータ等により実現されてもよく、ハードウェア回路によって実現されてもよい。第１フェイルセーフ回路８は、角度センサ１０１からの検出信号および故障検出回路１５からの信号の少なくとも１つを用いて、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃまたは下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃの少なくとも一方に対するフェイルセーフ制御を行う。第１フェイルセーフ回路８は、角度センサ１０１からの検出信号を時間微分することでモータＰＭの回転速度を得る。第１フェイルセーフ回路８は、このモータＰＭの回転速度が予め定められた上限速度を超えていることに応じてフェイルセーフ制御を行ってよい。また、第１フェイルセーフ回路８は、制御回路７の異常または故障を検出したことを示す信号を故障検出回路１５から受け取ったことに応じてフェイルセーフ制御を行ってよい。本実施形態において、第１フェイルセーフ回路８は、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃのフェイルセーフ制御および下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃのフェイルセーフ制御の両方を行う。

【0034】

具体的には、第１フェイルセーフ回路８は、制御回路７からのゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ１、Ｇｖ＿ＬＶ１、Ｇｗ＿ＬＶ１、Ｇｘ＿ＬＶ１、Ｇｙ＿ＬＶ１、およびＧｚ＿ＬＶ１を入力し、通常運転においてはゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ１、Ｇｖ＿ＬＶ１、Ｇｗ＿ＬＶ１、Ｇｘ＿ＬＶ１、Ｇｙ＿ＬＶ１、およびＧｚ＿ＬＶ１の値を変えずにゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、Ｇｗ＿ＬＶ２、Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２として出力する。これにより、インバータ２１０は、制御回路７の制御に応じてモータＰＭを駆動する。

【0035】

フェイルセーフ動作において、第１フェイルセーフ回路８は、ゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、およびＧｗ＿ＬＶ２を論理Ｌ（ロー）とすることにより、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃによって上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃを全てオフ状態とすること、および、ゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２、並びに下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＯＮを論理Ｈ（ハイ）とすることにより、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃによって下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃの全てをオン状態にすることを含むフェイルセーフ制御をインバータ２１０に対して行ってよい。

【0036】

故障検出回路１５は、制御回路７に接続され、補機バッテリ６からの電力供給を受ける。故障検出回路１５は、制御回路７を監視して制御回路７の故障または異常を検出し、故障または異常の種類に応じて制御回路７のリセットおよび再起動する。また、故障または異常の種類によっては、故障検出回路１５は、第１フェイルセーフ回路８に対してフェイルセーフ制御を行うことを指示する。

【0037】

上アーム電源回路９ａ～ｃのそれぞれは、補機バッテリ６からの電力供給を受けて、補機バッテリ６からの電源電圧を、上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃのそれぞれを制御するための電源電圧に変換する。ここで、上アーム電源回路９ａは、上アーム側スイッチング素子４ａにおける下アーム側スイッチング素子５ａ側の主端子（本実施形態における上アーム側スイッチング素子４ａのエミッタ端子）を基準電位（グランドＧＮＤ＿Ｕ）とする電圧を、上アーム側スイッチング素子４ａを制御するための電源電圧（例えばＧＮＤ＿Ｕの電位＋１２Ｖ）として出力する。同様に、上アーム電源回路９ｂは、グランドＧＮＤ＿Ｖを基準電位とする電圧を、上アーム側スイッチング素子４ｂを制御するための電源電圧として出力する。上アーム電源回路９ｃは、グランドＧＮＤ＿Ｗを基準電位とする電圧を、上アーム側スイッチング素子４ｃを制御するための電源電圧として出力する。上アーム電源回路９ａ～ｃのそれぞれは、一例として絶縁トランスを含む絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであってよい。

【0038】

上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃは、第１フェイルセーフ回路８に接続され、補機バッテリ６と、上アーム電源回路９ａ～ｃから電力供給を受ける。そして、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃは、第１フェイルセーフ回路８からのゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、およびＧｗ＿ＬＶ２に基づいて上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃのゲートを駆動する。より具体的には、上アームゲート駆動回路１２ａは、電気的に絶縁しつつ信号を伝送するフォトカプラ等の絶縁素子を含み、補機バッテリ６の基準電位（グランドＧＮＤ＿Ｎ１）を基準電位とするゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２を、グランドＧＮＤ＿Ｕを基準電位とするゲート駆動指令ＧｕＯ＿ＨＶに変換して上アーム側スイッチング素子４ａのゲートへと出力する。上アームゲート駆動回路１２ｂおよび上アームゲート駆動回路１２ｃも同様である。

【0039】

下アーム電源回路１０は、補機バッテリ６からの電力供給を受けて、グランドＧＮＤ＿Ｎ１を基準電位とする補機バッテリ６の電源電圧を、グランドＧＮＤ＿Ｎ２を基準電位とする電源電圧ＶＨＶ＿１（例えばグランドＧＮＤ＿Ｎ２の電位＋１２Ｖ）に変換する。下アーム電源回路１０は、第１電源の一例である。ここで、第２電源としての電源回路１３が出力する電源電圧ＶＨＶ＿２は、第１電源としての下アーム電源回路１０が出力する電源電圧ＶＨＶ＿１よりも高い。下アーム電源回路１０は、絶縁トランスを含む絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであってよい。なお、直流母線コンデンサ３からの電力をモータ駆動装置２２０に供給しない態様においては、下アーム電源回路１０は、補機バッテリ６からの電力供給を受けて、電源電圧ＶＨＶ＿１および電源電圧ＶＨＶ＿２の両方を生成してもよい。

【0040】

下アーム電源回路１０からの電源電圧ＶＨＶ＿１および電源回路１３からの電源電圧ＶＨＶ＿２は、例えば整流ダイオード等の整流素子をそれぞれ介して合流されて、電源電圧ＶＨＶとなる。ここで、電源回路１３からの電源電圧ＶＨＶ＿２は、例えばＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチＦＥＴ１を介して整流素子へと入力される。半導体スイッチＦＥＴ１は、第２フェイルセーフ回路１４からの昇圧信号ＶＨＶ＿２＿ＯＮが電源電圧ＶＨＶ＿２のオンを指示する場合（例えば論理Ｌ）にオンとなり、第２フェイルセーフ回路１４からの昇圧信号ＶＨＶ＿２＿ＯＮが電源電圧ＶＨＶ＿２のオフを指示する場合（例えば論理Ｈ）にオフとなる。

【0041】

絶縁回路１７は、第１フェイルセーフ回路８に接続され、第１フェイルセーフ回路８が出力する下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＯＮを受け取る。絶縁回路１７は、フォトカプラ等の絶縁素子を含み、補機バッテリ６の基準電位（グランドＧＮＤ＿Ｎ１）を基準電位とする下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＯＮを、グランドＧＮＤ＿Ｎ２を基準とする下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＨＶに変換する。

【0042】

第２フェイルセーフ回路１４は、絶縁回路１７に接続され、第１電源および第２電源から電源電圧の合流点から電力供給を受けるように冗長化されている。第２フェイルセーフ回路１４は、第１フェイルセーフ回路８と協調して、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃの全オンまたは複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃの全オンのうちの少なくとも１つを含むフェイルセーフ制御を行う。本実施形態においては、第１フェイルセーフ回路８および第２フェイルセーフ回路１４は、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃの全オフとし、複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃを全オンとするフェイルセーフ制御を行う。

【0043】

本実施形態において、第１フェイルセーフ回路８および第２フェイルセーフ回路１４は、補機バッテリ６からの電力供給が失われた場合、モータＰＭの回転速度が上限速度を超えた場合、および故障検出回路１５によって制御回路７の故障または異常が検出された場合に、フェイルセーフ制御を行う。第２フェイルセーフ回路１４は、下アーム電源回路１０からの電源電圧ＶＨＶ＿１および絶縁回路１７からの下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＨＶを用いて、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃに対するフェイルセーフ制御を行う。

【0044】

本実施形態において、第２フェイルセーフ回路１４は、下アーム電源回路１０からの電源電圧ＶＨＶ＿１が下限電圧以下となったことに応じて補機バッテリ６からの電力供給が失われたことを検出する。そして、第２フェイルセーフ回路１４は、補機バッテリ６からの電力供給が失われた場合に、電源回路１３を介して直流母線コンデンサ３からの電力供給を受ける下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃに対するフェイルセーフ制御を行う。本実施形態において、第２フェイルセーフ回路１４は、通常動作中はゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶを論理Ｌとする。第２フェイルセーフ回路１４は、補機バッテリ６からの電力供給が失われた場合のフェイルセーフ制御においては、ゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶを論理Ｈとして下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃの全てをオンとする。

【0045】

また、第２フェイルセーフ回路１４は、補機バッテリ６からの電力供給が失われ、または論理Ｈの下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＨＶを受け取ったことに応じてフェイルセーフ制御を行う場合に、電源電圧ＶＨＶ＿２のオンを指示する昇圧信号ＶＨＶ＿２＿ＯＮ（例えば論理Ｌ）を出力する。これにより、第２フェイルセーフ回路１４は、フェイルセーフ制御を行う場合には、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃに供給する電源電圧ＶＨＶを、電源電圧ＶＨＶ＿１から電源電圧ＶＨＶ＿２に変更する。

【0046】

下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、第１フェイルセーフ回路８および第２フェイルセーフ回路１４に接続され、補機バッテリ６および電源電圧ＶＨＶからの電力供給を受ける。そして、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、第１フェイルセーフ回路８および第２フェイルセーフ回路１４からのゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２に基づいて下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲートを駆動する。下アームゲート駆動回路２１ａは、第２フェイルセーフ回路１４からのゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶが論理Ｌの場合に第１フェイルセーフ回路８からのゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２に基づいて下アーム側スイッチング素子５ａをオンまたはオフにスイッチングさせ、ゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶが論理Ｈの場合に下アーム側スイッチング素子５ａをオンとするゲート駆動指令ＧｘＯ＿ＨＶを下アーム側スイッチング素子５ａへと出力する。ここで、ゲート駆動指令ＧｘＯ＿ＨＶは、主バッテリ１および直流母線コンデンサ３の基準電位（グランドＧＮＤ＿Ｎ２）を基準電位とする信号である。なお、下アームゲート駆動回路２１ａは、下アーム側スイッチング素子５ａをオンとする場合にゲートに供給するゲート駆動指令ＧｘＯ＿ＨＶのゲート駆動電圧を、電源電圧ＶＨＶを用いて発生する。下アームゲート駆動回路２１ｂおよび下アームゲート駆動回路２１ｃも同様の機能を有する。

【0047】

図２は、本実施形態に係る第２フェイルセーフ回路１４の構成の一例を示す。第２フェイルセーフ回路１４は、基準電圧源２５０と、コンパレータ２６０と、論理素子２７０とを含む。基準電圧源２５０は、基準電圧を発生する。本実施形態において、基準電圧源２５０は、補機バッテリ６が正常であるか否かの基準となる閾値電圧Ｖｒｅｆを発生する。コンパレータ２６０は、負入力端子（反転入力端子）が下アーム電源回路１０からの電源電圧ＶＨＶ＿１を入力し、正入力端子（非反転入力端子）が基準電圧源２５０の閾値電圧Ｖｒｅｆを入力する。これにより、コンパレータ２６０は、電源電圧ＶＨＶ＿１が閾値電圧Ｖｒｅｆよりも高いことに応じて論理Ｌ、電源電圧ＶＨＶ＿１が閾値電圧Ｖｒｅｆ以下となったことに応じて（すなわち補機バッテリ６が喪失したと判断したことに応じて）論理Ｈをゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶとして出力する。これにより、第２フェイルセーフ回路１４は、下アーム電源回路１０が出力する電源電圧ＶＨＶ＿１が閾値電圧Ｖｒｅｆ以下となったことに応じて、フェイルセーフ制御を行うことができる。なお、コンパレータ２６０は、ヒステリシスを有してもよい。

【0048】

論理素子２７０は、一例として否定論理和素子である。論理素子２７０は、コンパレータ２６０が出力するゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶが論理Ｌであり、かつ絶縁回路１７からの下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＨＶが論理Ｌである場合に論理Ｈを出力する。論理素子２７０は、コンパレータ２６０が出力するゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶが論理Ｈとなり、または絶縁回路１７からの下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＨＶが論理Ｈとなった場合は、論理Ｌを出力する。これにより、論理素子２７０は、補機バッテリ６からの電力供給が失われた場合、または故障検出回路１５により制御回路７の故障または異常が検出された場合にＦＥＴ１をオンとして、電源電圧ＶＨＶを下アーム電源回路１０が出力する電源電圧ＶＨＶ＿１から電源回路１３が出力する電源電圧ＶＨＶ＿２へと上昇させる。

【0049】

これにより、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる期間において、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲートに供給するゲート駆動電圧を、電源回路１３からの電源電圧ＶＨＶ＿２を用いて供給することができる。また、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われない期間において、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲートに供給するゲート駆動電圧を、下アーム電源回路１０からの電源電圧ＶＨＶ＿１を用いて供給することができる。

【0050】

図３は、本実施形態に係る下アームゲート駆動回路２１ａの構成の一例を示す。下アームゲート駆動回路２１ａは、絶縁回路３００と、論理和素子３１０と、抵抗Ｒ３１～Ｒ３２と、トランジスタ３２０ａ～ｂと、抵抗Ｒ３３とを含む。絶縁回路３００は、グランドＧＮＤ＿Ｎ１を基準とするゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２を、グランドＧＮＤ＿Ｎ２を基準とするゲート駆動指令Ｇｘ＿ＨＶに変換する。論理和素子３１０は、絶縁回路３００からのゲート駆動指令Ｇｘ＿ＨＶおよび第２フェイルセーフ回路１４からのゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶの論理和を出力する。抵抗Ｒ３１～Ｒ３２は、論理和素子３１０の出力端子とトランジスタ３２０ａ～ｂのゲートとの間に接続され、トランジスタ３２０ａ～ｂのゲート抵抗として機能する。

【0051】

トランジスタ３２０ａ～ｂは、電源回路１３からの電源電圧ＶＨＶ＿２および下アーム電源回路１０からの電源電圧ＶＨＶ＿１を合流するノードと、グランドＧＮＤ＿Ｎ２との間に主端子間がこの順に直列に接続される。トランジスタ３２０ａの制御端子は、抵抗Ｒ３１における論理和素子３１０とは反対側の端子に接続され、トランジスタ３２０ｂの制御端子は、抵抗Ｒ３２における論理和素子３１０とは反対側の端子に接続される。

【0052】

トランジスタ３２０ａ～ｂは、論理和素子３１０の出力が論理Ｈである場合にトランジスタ３２０ａ～ｂの間の中間ノードを電源電圧ＶＨＶに駆動し、論理和素子３１０の出力が論理Ｌである場合に中間ノードをグランドＧＮＤ＿Ｎ２の電圧に駆動する。抵抗Ｒ３３は、トランジスタ３２０ａ～ｂの間の中間ノードと下アーム側スイッチング素子５ａのゲートとの間に設けられ、トランジスタ３２０ａ～ｂによって駆動される中間ノードの電圧を、下アーム側スイッチング素子５ａのゲート駆動電圧として出力する。

【0053】

これにより、下アームゲート駆動回路２１ａは、第１フェイルセーフ回路８からのゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２および第２フェイルセーフ回路１４からのゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶが論理Ｌである場合に下アーム側スイッチング素子５ａのゲート駆動電圧をグランドＧＮＤ＿Ｎ２の電圧とし、ゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２またはゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶの少なくとも一方が論理Ｈとなったことに応じて下アーム側スイッチング素子５ａのゲート駆動電圧を電源電圧ＶＨＶまで立ち上げることができる。なお、下アームゲート駆動回路２１ｂ～ｃは、下アームゲート駆動回路２１ａと同様の構成を有してよい。

【0054】

図４は、本実施形態に係るゲート駆動信号（ゲート駆動指令）波形の一例を示す。より具体的には、本図は、複数の上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃが出力する上アームゲート駆動指令ＧｕＯ＿ＨＶ、ＧｖＯ＿ＨＶ、およびＧｗＯ＿ＨＶと、複数の下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃが出力する下アームゲート駆動指令ＧｘＯ＿ＨＶ、ＧｙＯ＿ＨＶ、およびＧｚＯ＿ＨＶとの、時間の経過に応じた変化を示す。

【0055】

制御回路７は、正常に動作している間、ＰＷＭ制御によってモータＰＭを回転駆動させるためのゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ１、Ｇｖ＿ＬＶ１、Ｇｗ＿ＬＶ１、Ｇｘ＿ＬＶ１、Ｇｙ＿ＬＶ１、およびＧｚ＿ＬＶ１を出力する。第１フェイルセーフ回路８は、制御回路７が正常に動作していることを故障検出回路１５が検出している間、ゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ１、Ｇｖ＿ＬＶ１、Ｇｗ＿ＬＶ１、Ｇｘ＿ＬＶ１、Ｇｙ＿ＬＶ１、およびＧｚ＿ＬＶ１の値を変えずにゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、Ｇｗ＿ＬＶ２、Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２として出力し、下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＯＮを論理Ｌとする。

【0056】

上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、ゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、Ｇｗ＿ＬＶ２、Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２に応じて、モータＰＭに３相交流電流を供給してモータＰＭを回転駆動させる。ここで、正常動作中は補機バッテリ６の電源電圧ＶＨＶ＿１は基準電圧源２５０の閾値電圧Ｖｒｅｆを超え、下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＨＶは論理Ｌとなるので、第２フェイルセーフ回路１４は、昇圧信号ＶＨＶ＿２＿ＯＮを論理Ｈとし、ＦＥＴ１をオフとする。これにより、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御が行われない期間の間、電源電圧ＶＨＶを下アーム電源回路１０からの電源電圧ＶＨＶ＿１とする。したがって、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃをオンとする場合に、フェイルセーフ制御が行われない期間における下アームゲート駆動指令ＧｘＯ＿ＨＶ、ＧｙＯ＿ＨＶ、およびＧｚＯ＿ＨＶのゲート駆動電圧ＶＨＶを、電源電圧ＶＨＶ＿１とする。

【0057】

モータＰＭの回転速度が上限速度を超えた場合、または、故障検出回路１５が制御回路７の異常または故障を検出した場合、第１フェイルセーフ回路８は、モータＰＭの巻き線を短絡するフェイルセーフ制御を行う。第１フェイルセーフ回路８は、フェイルセーフ制御において、上アームゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、およびＧｗ＿ＬＶ２を論理Ｌ（ロー）とする。これに応じて、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃは、上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃを全てオフ状態とする。

【0058】

また、第１フェイルセーフ回路８は、フェイルセーフ制御において、下アームゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２を論理Ｈとする。これに応じて、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃを全てオン状態とする。ここで、第１フェイルセーフ回路８は、このようなフェイルセーフ制御において、下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＯＮを論理Ｈとする。第２フェイルセーフ回路１４は、これに応じて論理Ｈの下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿ＨＶを受け、昇圧信号ＶＨＶ＿２＿ＯＮを論理ＬとしてＦＥＴ１をオンとする。したがって、電源電圧ＶＨＶは、電源電圧ＶＨＶ＿１から電源電圧ＶＨＶ＿２へと昇圧される。この結果、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる期間において、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲートに供給するゲート駆動電圧ＶＨＶを、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるゲート駆動電圧ＶＨＶ＿１よりも高いゲート駆動電圧ＶＨＶ＿２とする。

【0059】

ここで、補機バッテリ６からの電力供給が失われた場合、制御回路７および第１フェイルセーフ回路８に供給される電源電圧ＶＬＶが失われて制御回路７および第１フェイルセーフ回路８は動作しなくなる。この場合、第２フェイルセーフ回路１４は、電源電圧ＶＨＶ＿１が閾値電圧Ｖｒｅｆ以下となったことを検出して、ゲート駆動指令Ｇｘｙｚ＿ＨＶを論理Ｈとすると共に、昇圧信号ＶＨＶ＿２＿ＯＮを論理ＬとしてＦＥＴ１をオンとする。これに伴い、電源電圧ＶＨＶは、電源電圧ＶＨＶ＿１から電源電圧ＶＨＶ＿２へと昇圧される。この結果、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、補機バッテリ６からの電力供給が失われた場合においても、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃを全てオン状態とする。そして、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる期間において、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲートに供給するゲート駆動電圧ＶＨＶを、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるゲート駆動電圧ＶＨＶ＿１よりも高いゲート駆動電圧ＶＨＶ＿２とする。

【0060】

図５は、スイッチング素子のゲート電圧に応じたドレイン－ソース電圧特性の一例を示す。本図は、あるＭＯＳＦＥＴにおいて、ゲート電圧（ゲート－ソース電圧）を１０Ｖ、１２Ｖ、…、２０Ｖと変化させた場合における、ＭＯＳＦＥＴに流れる電流（ドレイン電流）とＭＯＳＦＦＥＴの主端子間に生じる電圧（ドレイン－ソース電圧）との関係を示す。

【0061】

ゲート電圧が閾値を超えたことに応じてオンとなるｎ型のＩＧＢＴおよびＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子は、ゲート電圧が大きいほど、同じ電流を流したときに主端子間に生じる電圧が小さくなる。スイッチング素子が消費する電力は、スイッチング素子に流れる電流と主端子間の電圧の積であるから、ｎ型のスイッチング素子の場合には、ゲート電圧を大きくするほど消費電力が小さくなり（すなわち損失が小さくなり）、発熱量が小さくなる。

【0062】

ｎ型のスイッチング素子は、特性の１つとして、印加してよいゲート－ソース電圧（またはゲート－エミッタ電圧）の最大値が仕様で定められている（例えばゲート－ソース電圧の最大定格）。一般に、スイッチング素子の駆動回路は、スイッチング素子の故障低減および長寿命化を図るために、スイッチング素子を最大定格のゲート－ソース電圧で駆動するのではなく、ある程度十分なマージンを持たせる。

【0063】

例えば、本図の特性を有するスイッチング素子は、ゲート－ソース電圧の最大定格が２０Ｖであるとする。駆動回路がこのスイッチング素子をオンとするためにゲート－ソース電圧を１２Ｖで駆動すると、スイッチング素子に５０Ａの電流が流れたときに主端子間に約４．７～４．８Ｖ程度の電位差が発生する。この場合、スイッチング素子のオン抵抗は４．７～４．８Ｖ／５０Ａ＝０．０９４～０．０９６Ω、スイッチング素子の消費電力は５０Ａ×４．７～４．８Ｖ＝２３５～２４０Ｗとなる。

【0064】

これに対し、駆動回路がこのスイッチング素子をオンとするためにゲート－ソース電圧を１６Ｖで駆動すると、スイッチング素子に５０Ａの電流が流れたときに主端子間に約１．４～１．５Ｖ程度の電位差が発生する。この場合、スイッチング素子のオン抵抗は１．４～１．５Ｖ／５０Ａ＝０．０２８～０．０３Ω、スイッチング素子の消費電力は５０Ａ×１．４～１．５Ｖ＝７０～７５Ｗとなる。

【0065】

図４に関連して説明したように、本実施形態に係る下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる期間において、オンとする下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲートに供給するゲート駆動電圧を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるゲート駆動電圧よりも高くする。これにより、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる期間において、オンとする複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオン抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるオン抵抗よりも低下させ、消費電力（オン損失）を低減させて下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃを発熱による故障等から保護することができる。

【0066】

なお、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御を行う一部の期間のみにおいて、オンとする下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲートに供給するゲート駆動電圧を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるゲート駆動電圧よりも高くするようにしてオン抵抗をより低下させてもよい。例えば、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御の開始から予め定められた期間の間は電源電圧ＶＨＶを電源電圧ＶＨＶ＿２に昇圧し、予め定められた期間の経過後はフェイルセーフ制御中であっても電源電圧ＶＨＶ＿１に戻してもよい。この方式によれば、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御を開始した直後でモータＰＭの回転数が高い間に下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオン抵抗を低下させることができ、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃを発熱による故障等から保護することができる。

【0067】

逆に、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御の開始から予め定められた期間の間は電源電圧ＶＨＶを電源電圧ＶＨＶ＿１のまま維持し、予め定められた期間の経過後にまだフェイルセーフ制御中であれば電源電圧ＶＨＶ＿２に昇圧してもよい。この方式によれば、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御を開始した後に予め定められた期間を超えてフェイルセーフ制御が継続する場合には、その時点で下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオン抵抗を低下させることができ、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃの更なる発熱をある程度抑えることができる。

【0068】

また、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御を行う少なくとも一部の期間において、少なくとも１つの下アーム側スイッチング素子５に流れる電流が閾値電流を超えること、またはモータＰＭの回転数が閾値を超えること等を条件として、電源電圧ＶＨＶを電源電圧ＶＨＶ＿２に上昇させてもよい。これにより、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、このような条件が満たされたことに応じて、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオン抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるオン抵抗よりも低下させる。このような方式によれば、モータ駆動装置２２０は、モータＰＭの回転数が高い等により下アーム側スイッチング素子５に流れる電流が過大であることを必要条件として、ゲート駆動電圧を上昇させ、下アーム側スイッチング素子５の発熱を抑えることができる。

【0069】

また、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる上記のような少なくとも一部の期間において、オンとする下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオン抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるオン抵抗よりも低下させてよい。例えば、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御を行わない期間の一部においても下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのうちオンとするスイッチング素子のオン抵抗を低下させる機能を更に有してもよい。このような構成においては、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御を行わない期間の一部においてオンとする下アーム側スイッチング素子５のオン抵抗の抵抗値は、フェイルセーフ制御を行う期間における下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオン抵抗の抵抗値以下となってもよい。

【0070】

また、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御が行われる期間において、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃの全てのオン抵抗を低下させなくてもよく、少なくとも１つの下アーム側スイッチング素子５のオン抵抗を低下させてもよい。例えば、モータ駆動装置２２０は、各下アーム側スイッチング素子５の温度を測定し、温度が閾値を超えた下アーム側スイッチング素子５のみのオン抵抗を低下させてもよい。

【0071】

なお、電機システム２００は、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃとして、閾値電圧未満のゲート駆動電圧がゲートに供給されたことに応じてオンとなるｐ型のＭＯＳＦＥＴ等を用いてもよい。この場合には、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、オンとする下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲートに供給するゲート駆動電圧を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるゲート駆動電圧よりも低くすることによって、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオン抵抗を低下させてよい。

【0072】

図６は、本実施形態の変形例に係る電機システム６００の構成を示す。電機システム６００は、主バッテリ１と、スイッチ２と、直流母線コンデンサ３と、補機バッテリ６と、モータＰＭと、１または複数の電流センサ１００と、角度センサ１０１と、インバータ２１０と、モータ駆動装置２２０とを備える。ここで、モータ駆動装置２２０以外の各構成要素については、図１に示した電機システム２００における同一の符号を付した構成要素と同様の機能および構成をとるので、相違点を除いて説明を省略する。

【0073】

モータ駆動装置２２０は、制御回路７と、第１フェイルセーフ回路８と、故障検出回路１５と、複数の上アーム電源回路９ａ～ｃと、複数の上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃと、ゲート駆動電源回路６１７と、複数の下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃとを有する。これらの各構成要素は、図１に示した電機システム２００における同一の符号を付した構成要素と同一または類似の機能および構成をとるので、以下相違点を除いて説明を省略する。

【0074】

第１フェイルセーフ回路８は、角度センサ１０１からの検出信号および故障検出回路１５からの信号の少なくとも１つを用いて、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃに対するフェイルセーフ制御を行う。第１フェイルセーフ回路８は、フェイルセーフ制御において、ゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、およびＧｗ＿ＬＶ２を論理Ｈとしゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２を論理Ｌとして複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃを全オンとする動作と、ゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、およびＧｗ＿ＬＶ２を論理Ｌとしゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２を論理Ｈとして複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃを全オンとする動作とを交互に行う。また、第１フェイルセーフ回路８は、フェイルセーフ制御を行わない場合には上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕおよび下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌを論理Ｌとし、フェイルセーフ制御においては上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕおよび下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌを論理Ｈとする。

【0075】

上アーム電源回路９ａ～ｃのそれぞれは、補機バッテリ６からの電力供給を受けて、補機バッテリ６からの電源電圧を、上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃのそれぞれを制御するための電源電圧（ＶＨＶ＿ｕ、ＶＨＶ＿ｖ、およびＶＨＶ＿ｗ）に変換する。本変形例において、上アーム電源回路９ａ～ｃのそれぞれは、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｌである場合には、上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃのそれぞれを制御するための電源電圧として電源電圧ＶＨＶ＿１を出力し、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｈである場合には、電源電圧ＶＨＶ＿２を出力する。

【0076】

上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃは、第１フェイルセーフ回路８に接続され、補機バッテリ６と、上アーム電源回路９ａ～ｃから電力供給を受ける。そして、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃは、第１フェイルセーフ回路８からのゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、およびＧｗ＿ＬＶ２と、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕとに基づいて上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃのゲートを駆動する。本変形例において、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃは、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕに基づいて、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃのスイッチング速度を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるスイッチング速度よりも低下させる。

【0077】

ゲート駆動電源回路６１７は、補機バッテリ６からの電力供給を受けて、グランドＧＮＤ＿Ｎ１を基準電位とする補機バッテリ６の電源電圧を、グランドＧＮＤ＿Ｎ２を基準電位とする電源電圧ＶＨＶ＿ｘｙｚに変換する。ここで、ゲート駆動電源回路６１７は、第１フェイルセーフ回路８からの上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｌである場合に電源電圧ＶＨＶ＿ｘｙｚを電源電圧ＶＨＶ＿１とし、第１フェイルセーフ回路８からの上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｈである場合に電源電圧ＶＨＶ＿ｘｙｚを電源電圧ＶＨＶ＿２とする。

【0078】

下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、第１フェイルセーフ回路８に接続され、補機バッテリ６およびゲート駆動電源回路６１７からの電力供給を受ける。そして、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、第１フェイルセーフ回路８からのゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、およびＧｗ＿ＬＶ２に基づいて下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲートを駆動する。本変形例において、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌに基づいて、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのスイッチング速度を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるスイッチング速度よりも低下させる。

【0079】

図７は、本実施形態の変形例に係る上アームゲート駆動回路１２ａの構成の一例を示す。上アームゲート駆動回路１２ａは、ゲートドライバ７００と、絶縁素子７１０と、論理否定素子７２０と、複数のスイッチ７３０ａ～ｂと、複数の抵抗７４０ａ～ｂとを含む。

【0080】

ゲートドライバ７００は、補機バッテリ６から電源電圧ＶＬＶおよび上アーム電源回路９ａからの電源電圧ＶＨＶ＿ｕの供給を受ける。ゲートドライバ７００は、第１フェイルセーフ回路８に接続され、第１フェイルセーフ回路８が出力するゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２を受け取る。ゲートドライバ７００は、一例として図３に示した絶縁回路３００のような絶縁回路を含み、補機バッテリ６の基準電位（グランドＧＮＤ＿Ｎ１）を基準電位とするゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２を、グランドＧＮＤ＿Ｕを基準とするゲート駆動指令に変換する。また、ゲートドライバ７００は、一例として図３に示したトランジスタ３２０ａ～ｂのような駆動回路を含み、グランドＧＮＤ＿Ｕ基準に変換したゲート駆動指令に基づいて上アーム側スイッチング素子４ａのゲートを駆動するためのゲート駆動指令ＧｕＯ＿ＨＶを出力する。

【0081】

絶縁素子７１０は、第１フェイルセーフ回路８に接続され、第１フェイルセーフ回路８が出力する上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕを受け取る。絶縁素子７１０は、フォトカプラ等の絶縁素子を含み、補機バッテリ６の基準電位（グランドＧＮＤ＿Ｎ１）を基準電位とする上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕを、グランドＧＮＤ＿Ｕを基準とする上アーム短絡指令に変換する。論理否定素子７２０は、絶縁素子７１０により変換された上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕの論理値を反転する。

【0082】

スイッチ７３０ａは、ゲートドライバ７００および抵抗７４０ａの間に接続され、ゲートドライバ７００が出力するゲート駆動指令ＧｕＯ＿ＨＶを抵抗７４０ａを介して上アーム側スイッチング素子４ａへと出力するか否かを切り換える。ここで、スイッチ７３０ａは、論理否定素子７２０の出力が論理Ｈである場合、すなわち上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｌである場合にオンとなり、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｈである場合にオフとなる。

【0083】

スイッチ７３０ｂは、ゲートドライバ７００および抵抗７４０ｂの間に接続され、ゲートドライバ７００が出力するゲート駆動指令ＧｕＯ＿ＨＶを抵抗７４０ｂを介して上アーム側スイッチング素子４ａへと出力するか否かを切り換える。ここで、スイッチ７３０ｂは、絶縁素子７１０の出力が論理Ｈである場合、すなわち上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｈである場合にオンとなり、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｌである場合にオフとなる。

【0084】

複数の抵抗７４０ａ～ｂのそれぞれは、複数のスイッチ７３０ａ～ｂのうちの対応するスイッチ７３０と上アーム側スイッチング素子４ａとの間に接続される。複数の抵抗７４０ａ～ｂのそれぞれは、対応するスイッチ７３０がオンとなったことに応じてゲートドライバ７００および上アーム側スイッチング素子４ａの間に接続され、上アーム側スイッチング素子４ａのゲート抵抗として機能する。

【0085】

抵抗７４０ａは、フェイルセーフ制御が行われない期間（上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｌの期間）にスイッチ７３０ａがオンとなることに伴って、上アーム側スイッチング素子４ａのゲート抵抗として機能する。抵抗７４０ｂは、フェイルセーフ制御が行われる期間（上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｈの期間）にスイッチ７３０ｂがオンとなることに伴って、上アーム側スイッチング素子４ａのゲート抵抗として機能する。

【0086】

フェイルセーフ制御が行われる期間に使用される抵抗７４０ｂは、フェイルセーフ制御が行われない期間に使用される抵抗７４０ａよりも大きい抵抗値を有する。したがって、上アームゲート駆動回路１２ａは、フェイルセーフ制御が行われる期間において、上アーム側スイッチング素子４ａのゲートに接続されるゲート抵抗（すなわち抵抗７４０ｂ）を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるゲート抵抗（すなわち抵抗７４０ａ）よりも大きくすることができる。

【0087】

ここで、ゲート抵抗が大きくなるほどゲート電流が小さくなり上アーム側スイッチング素子４ａのゲート電圧の立ち上がりおよび立ち下がり速度が低くなる。したがって、上アームゲート駆動回路１２ａは、フェイルセーフ制御が行われる期間における上アーム側スイッチング素子４ａのスイッチング速度を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるスイッチング速度よりも低下させることができる。

【0088】

本変形例において、上アームゲート駆動回路１２ｂ～ｃは、上アームゲート駆動回路１２ａと同様の機能および構成を有してよい。また、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃもまた、上アームゲート駆動回路１２ａと同様にして、フェイルセーフ制御が行われる期間における下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのスイッチング速度を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるスイッチング速度よりも低下させるようにしてよい。

【0089】

以上に示したように、本変形例に係るモータ駆動装置２２０によれば、フェイルセーフ制御において、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオン抵抗を、フェイルセーフ制御を行わない場合のオン抵抗と比較して低下させる。これにより、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御中における複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃの発熱を抑えることができる。

【0090】

また、本変形例に係るモータ駆動装置２２０によれば、フェイルセーフ制御において複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃを交互に全オンにする場合に、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのそれぞれに接続されるゲート抵抗を、フェイルセーフ制御を行わない場合のゲート抵抗と比較して大きくする。これにより、モータ駆動装置２２０は、モータＰＭに通常のモータ駆動時に流れる電流を超える電流が流れている場合においても、上下アームの全相短絡の切り換えるときの複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのスイッチング速度を低下させ、大きなサージ電圧が発生するのを防ぐことができる。

【0091】

図８は、本実施形態の変形例に係るゲート駆動信号の波形の一例を示す。より具体的には、本図は、電機システム６００における、複数の上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃが出力する上アームゲート駆動指令ＧｕＯ＿ＨＶ、ＧｖＯ＿ＨＶ、およびＧｗＯ＿ＨＶと、複数の下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃが出力する下アームゲート駆動指令ＧｘＯ＿ＨＶ、ＧｙＯ＿ＨＶ、およびＧｚＯ＿ＨＶとの、時間の経過に応じた変化を示す。

【0092】

制御回路７は、正常に動作している間、ＰＷＭ制御によってモータＰＭを回転駆動させるためのゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ１、Ｇｖ＿ＬＶ１、Ｇｗ＿ＬＶ１、Ｇｘ＿ＬＶ１、Ｇｙ＿ＬＶ１、およびＧｚ＿ＬＶ１を出力する。第１フェイルセーフ回路８は、制御回路７が正常に動作していることを故障検出回路１５が検出している間、ゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ１、Ｇｖ＿ＬＶ１、Ｇｗ＿ＬＶ１、Ｇｘ＿ＬＶ１、Ｇｙ＿ＬＶ１、およびＧｚ＿ＬＶ１の値を変えずにゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、Ｇｗ＿ＬＶ２、Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２として出力し、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕおよび下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌを論理Ｌとする。

【0093】

上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、ゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、Ｇｗ＿ＬＶ２、Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２に応じて、モータＰＭに３相交流電流を供給してモータＰＭを回転駆動させる。ここで、正常動作中は、上アーム電源回路９ａ～ｃは、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｌであることに応じて、相毎の基準電位ＧＮＤ＿Ｕ、ＧＮＤ＿Ｖ、およびＧＮＤ＿Ｗを基準とする電源電圧ＶＨＶ＿１を上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃに供給する。また、正常動作中は、ゲート駆動電源回路６１７は、下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌが論理Ｌであることに応じて、基準電位ＧＮＤ＿Ｎ２を基準とする電源電圧ＶＨＶ＿１を下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃに供給する。したがって、複数の上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび複数の下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃをオンとする場合に、フェイルセーフ制御が行われない期間における上アームゲート駆動指令ＧｕＯ＿ＨＶ、ＧｖＯ＿ＨＶ、およびＧｗＯ＿ＨＶのゲート駆動電圧と、下アームゲート駆動指令ＧｘＯ＿ＨＶ、ＧｙＯ＿ＨＶ、およびＧｚＯ＿ＨＶのゲート駆動電圧とを、電源電圧ＶＨＶ＿１とする。

【0094】

ここで、上アームゲート駆動回路１２ａは、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｌであることに応じて、複数の抵抗７４０ａ～ｂのうちより抵抗値が小さい抵抗７４０ａを上アーム側スイッチング素子４ａのゲート抵抗として選択する。同様に、上アームゲート駆動回路１２ｂ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃも、複数の抵抗のうちより抵抗値が小さいものを上アーム側スイッチング素子４ｂ～ｃおよび下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲート抵抗として選択する。

【0095】

モータＰＭの回転速度が上限速度を超えた場合、または、故障検出回路１５が制御回路７の異常または故障を検出した場合、第１フェイルセーフ回路８は、モータＰＭの巻き線を短絡するフェイルセーフ制御を行う。第１フェイルセーフ回路８は、フェイルセーフ制御において、ゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、およびＧｗ＿ＬＶ２を論理Ｈとしゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２を論理Ｌとして複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃを全オンとする動作と、ゲート駆動指令Ｇｕ＿ＬＶ２、Ｇｖ＿ＬＶ２、およびＧｗ＿ＬＶ２を論理Ｌとしゲート駆動指令Ｇｘ＿ＬＶ２、Ｇｙ＿ＬＶ２、およびＧｚ＿ＬＶ２を論理Ｈとして複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃを全オンとする動作とを交互に行う。

【0096】

第１フェイルセーフ回路８は、フェイルセーフ制御において、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕおよび下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌを論理Ｈとする。上アーム電源回路９ａ～ｃは、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｈであることに応じて、相毎の基準電位ＧＮＤ＿Ｕ、ＧＮＤ＿Ｖ、およびＧＮＤ＿Ｗを基準とする電源電圧ＶＨＶ＿２を上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃに供給する。また、ゲート駆動電源回路６１７は、下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌが論理Ｈであることに応じて、基準電位ＧＮＤ＿Ｎ２を基準とする電源電圧ＶＨＶ＿２を下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃに供給する。したがって、複数の上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび複数の下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる期間において、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃを全オンとする場合、および複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃを全オンとする場合に、上アームゲート駆動指令ＧｕＯ＿ＨＶ、ＧｖＯ＿ＨＶ、およびＧｗＯ＿ＨＶのゲート駆動電圧と、下アームゲート駆動指令ＧｘＯ＿ＨＶ、ＧｙＯ＿ＨＶ、およびＧｚＯ＿ＨＶのゲート駆動電圧とを、電源電圧ＶＨＶ＿２に昇圧する。

【0097】

また、上アームゲート駆動回路１２ａは、上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕが論理Ｈであることに応じて、複数の抵抗７４０ａ～ｂのうちより抵抗値が大きい抵抗７４０ｂを上アーム側スイッチング素子４ａのゲート抵抗として選択する。同様に、上アームゲート駆動回路１２ｂ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃも、複数の抵抗のうちより抵抗値が大きいものを上アーム側スイッチング素子４ｂ～ｃおよび下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲート抵抗として選択する。

【0098】

このようにして、本変形例に係るモータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御において、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオン抵抗を、フェイルセーフ制御を行わない場合のオン抵抗と比較して低下させることができる。また、モータ駆動装置２２０は、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのそれぞれに接続されるゲート抵抗を、フェイルセーフ制御を行わない場合のゲート抵抗と比較して大きくすることができる。

【0099】

なお、本変形例においては、第１フェイルセーフ回路８は、フェイルセーフ制御中は上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕおよび下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌを論理Ｈとする。これに代えて、第１フェイルセーフ回路８は、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃのターンオン開始からターンオフ終了までの間は上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕを論理Ｈとし、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃのターンオフ終了から次のターンオン開始までの間は上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕを論理Ｌとしてもよい。同様に、第１フェイルセーフ回路８は、複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのターンオン開始からターンオフ終了までの間は下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌを論理Ｈとし、複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのターンオフ終了から次のターンオン開始までの間は上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌを論理Ｌとしてもよい。

【0100】

また、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御においてスイッチング素子のオン抵抗をより低下させる機能と、フェイルセーフ制御においてスイッチング素子のゲート抵抗をより大きくする機能とのいずれか一方のみを有してもよい。例えば、モータ駆動装置２２０は、これらの機能のうち、フェイルセーフ制御においてスイッチング素子のゲート抵抗をより大きくする機能のみを有してもよい。

【0101】

また、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御においてスイッチング素子のオン抵抗をより低下させる機能に関して、図４に関連して説明した様々な代替案を採用してもよい。また、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御においてスイッチング素子のゲート抵抗をより大きくする機能に関しても、図４に関連して説明した様々な代替案と同様の、または類似する代替案を採用してもよい。

【0102】

例えば、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのうちオンとするスイッチング素子のスイッチング速度を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるスイッチング速度よりも低下させてもよい。例えば、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御の開始から予め定められた期間の間は上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕおよび下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌを論理Ｈとして複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲート抵抗を、例えばスイッチ７３０ｂを用いる等により大きくし、予め定められた期間の経過後はフェイルセーフ制御中であっても上アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｕおよび下アーム短絡指令Ｓｈｏｒｔ＿Ｌを論理Ｌとして、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲート抵抗を例えばスイッチ７３０ａ等に戻してもよい。この方式によれば、下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御を開始した直後でモータＰＭの回転数が高く大きなサージ電圧が発生する可能性がある間に複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのスイッチング速度を低下させることができ、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃに過電圧がかかるのを抑止することができる。

【0103】

また、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御が行われる期間のうち、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオンオフを切り換えるターンオン期間またはターンオフ期間の間は複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲート抵抗をより大きくし、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのオンオフを切り換えない定常期間はフェイルセーフ制御中であっても複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲート抵抗を元に戻してもよい。

【0104】

また、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御を行う少なくとも一部の期間において、少なくとも１つの下アーム側スイッチング素子５に流れる電流が閾値電流を超えること、またはモータＰＭの回転数が閾値を超えること等を条件として、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲート抵抗をより大きくしてもよい。これにより、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる少なくとも一部の期間において、このような条件が満たされたことに応じて、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのスイッチング速度を、フェイルセーフ制御が行われない期間におけるスイッチング速度よりも低下させる。このような方式によれば、モータ駆動装置２２０は、モータＰＭの回転数が高い等により下アーム側スイッチング素子５に流れる電流が過大であることを必要条件として、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのスイッチング速度を低下させ、サージ電圧を抑えることができる。

【0105】

また、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御が行われる上記のような少なくとも一部の期間において、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃのゲート抵抗を、フェイルセーフ制御が行われない少なくとも一部の期間におけるゲート抵抗よりも大きくしてよい。例えば、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御を行わない期間の他の一部においてもスイッチング素子のゲート抵抗を大きくする機能を更に有してもよい。このような構成においては、上アームゲート駆動回路１２ａ～ｃおよび下アームゲート駆動回路２１ａ～ｃは、フェイルセーフ制御を行わない期間の他の一部におけるスイッチング素子のゲート抵抗の抵抗値は、フェイルセーフ制御を行う期間において大きくした、スイッチング素子のゲート抵抗の抵抗値以上となってもよい。

【0106】

また、モータ駆動装置２２０は、フェイルセーフ制御が行われる期間において、複数の上アーム側スイッチング素子４ａ～ｃおよび複数の下アーム側スイッチング素子５ａ～ｃの全てのゲート抵抗を大きくしなくてもよく、少なくとも１つのスイッチング素子のゲート抵抗のみを大きくしてもよい。例えば、モータ駆動装置２２０は、各スイッチング素子に流れる電流を測定し、閾値を超えた電流が流れているスイッチング素子のみゲート抵抗を大きくしてからターンオフさせてもよい。

【0107】

本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

【0108】

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

【0109】

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

【0110】

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のコンピュータ等のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

【0111】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0112】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0113】

１ 主バッテリ
２ スイッチ
３ 直流母線コンデンサ
４ａ～ｃ 上アーム側スイッチング素子
５ａ～ｃ 下アーム側スイッチング素子
６ 補機バッテリ
７ 制御回路
８ 第１フェイルセーフ回路
９ａ～ｃ 上アーム電源回路
１０ 下アーム電源回路
１２ａ～ｃ 上アームゲート駆動回路
１３ 電源回路
１４ 第２フェイルセーフ回路
１５ 故障検出回路
１７ 絶縁回路
２１ａ～ｃ 下アームゲート駆動回路
１００ 電流センサ
１０１ 角度センサ
２００ 電機システム
２１０ インバータ
２２０ モータ駆動装置
２５０ 基準電圧源
２６０ コンパレータ
２７０ 論理素子
３００ 絶縁回路
３１０ 論理和素子
３２０ａ～ｂ トランジスタ
６００ 電機システム
６１７ ゲート駆動電源回路
７００ ゲートドライバ
７１０ 絶縁素子
７２０ 論理否定素子
７３０ａ～ｂ スイッチ
７４０ａ～ｂ 抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】