JP5354277B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング素子からなるスイッチング回路を備えた電力変換装置に関する。

従来、スイッチング素子からなるスイッチング回路を備えた電力変換装置として、例えば特許文献１に開示されているインバータ装置がある。このインバータ装置は、主回路逆変換部と、電流検出器と、制御装置とを備えている。主回路逆変換部は、直列接続された２つのスイッチング素子を３組並列接続して構成されている。制御装置は、電流検出器の検出結果に基づいて主回路逆変換部を構成するスイッチング素子をオン、オフさせ、入力された直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給する。ところで、このインバータ装置は、主回路逆変換部を構成するスイッチング素子の異常を検出するため、異常判定回路を備えている。異常判定回路から信号が出力されると、制御装置は、予め設定されている異常検出のための所定の導通パターンに基づいて主回路逆変換部を構成するスイッチング素子を順次オン、オフさせる。異常判定回路は、その導通パターンに対応した電流検出器の検出結果に基づいてスイッチング素子の異常の有無を判定する。これにより、素子を特定してスイッチング素子の異常を検出することができる。

特開平８−３０８２４４号公報

前述したインバータ装置では、スイッチング素子の異常を検出する場合、異常検出のための所定の導通パターンに基づいてスイッチング素子をオン、オフさせなければならない。そのため、入力された直流電力を交流電力に変換して出力する通常の動作状態において、スイッチング素子の異常を検出することができないという問題があった。これに対し、スイッチング素子の異常に伴って二次的に発生する別の異常を検出することで、間接的にスイッチング素子の異常を検出することが考えられる。しかし、この場合、スイッチング素子以外の部分を二次的に破損させてしまう可能性があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、通常の動作状態において、スイッチング素子のオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる電力変換装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、電流センス端子を有するスイッチング素子でスイッチング回路を構成し、電流センス端子の出力に基づいて判定することで、通常の動作状態において、スイッチング素子のオープン故障を、素子を特定して直接検出できることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の電力変換装置は、２つのスイッチング素子を直列接続して構成され、直列接続されたスイッチング素子の両端に入力端子が、直列接続点に出力端子がそれぞれ形成され、入力端子が電源に接続されるスイッチング回路と、スイッチング素子の制御端子にそれぞれ接続され、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子と電源の負極端子に接続されたスイッチング素子を相補的にオン、オフする制御回路と、を備えた電力変換装置において、スイッチング素子は、オンして電流が流れたときに、流れた電流に応じた電流を出力する電流センス端子を有し、制御回路は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子の電流センス端子の出力と目標振幅値とに基づいて、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子のオープン故障を検出し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子の電流センス端子の出力と目標振幅値とに基づいて、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする。

この構成によれば、制御回路は、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、直列接続された２つのスイッチング素子を相補的にオン、オフする。制御回路が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子に、いずれかのタイミングで目標振幅値の電流が流れることとなる。これに対し、制御回路が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子に、いずれかのタイミングで目標振幅値の電流が流れることとなる。しかし、スイッチング素子がオープン故障していると、前述した期間中であっても、そのスイッチング素子に目標振幅値の電流が流れることはない。ここで、スイッチング素子に流れる電流は、電流センス端子の出力に基づいて求められる。そのため、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子の電流センス端子の出力と目標振幅値とに基づいて、これに対し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子の電流センス端子の出力と目標振幅値とに基づいて、スイッチング素子が故障しているか否かを直接判定することができる。しかも、従来のように、異常検出のための所定の導通パターンでオン、オフする必要がないため、通常の動作状態において、素子を特定してオープン故障を検出することができる。従って、通常の動作状態において、スイッチング素子のオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

請求項２に記載の電力変換装置は、制御回路は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間中、電流センス端子の出力から求めた、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子に流れる電流が目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子がオープン故障していると判定し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間中、電流センス端子の出力から求めた、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子に流れる電流が目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子がオープン故障していると判定することを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子のオープン故障を確実に検出することができる。

請求項３に記載の電力変換装置は、複数のスイッチング素子を並列してなるスイッチング素子群を２組直列接続して構成され、直列接続されたスイッチング素子群の両端に入力端子が、直列接続点に出力端子がそれぞれ形成され、入力端子が電源に接続されるスイッチング回路と、スイッチング素子の制御端子にそれぞれ接続され、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子と電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子を相補的にオン、オフする制御回路と、を備えた電力変換装置において、スイッチング素子は、オンして電流が流れたときに、流れた電流に応じた電流を出力する電流センス端子を有し、制御回路は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力と目標振幅値とに基づいて、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子のオープン故障を検出し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力と目標振幅値とに基づいて、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする。

この構成によれば、制御回路は、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、直列接続された２組のスイッチング素子群を構成するスイッチング素子を相補的にオン、オフする。制御回路が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子に、いずれかのタイミングで目標振幅値をスイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの目標振幅値の電流が流れることとなる。これに対し、制御回路が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子に、いずれかのタイミングで１素子当たりの目標振幅値の電流が流れることとなる。しかし、スイッチング素子がオープン故障していると、前述した期間中であっても、そのスイッチング素子に１素子当たりの目標振幅値の電流が流れることはない。ここで、スイッチング素子に流れる電流は、電流センス端子の出力に基づいて求められる。そのため、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力と目標振幅値とに基づいて、これに対し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力と目標振幅値とに基づいて、スイッチング素子が故障しているか否かを直接判定することができる。しかも、従来のように、異常検出のための所定の導通パターンでオン、オフする必要がないため、通常の動作状態において、素子を特定してオープン故障を検出することができる。従って、通常の動作状態において、スイッチング素子のオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

請求項４に記載の電力変換装置は、制御回路は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間中、電流センス端子の出力から求めた、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子に流れる電流が、目標振幅値をスイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子がオープン故障していると判定し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間中、電流センス端子の出力から求めた、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子に流れる電流が、目標振幅値をスイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子がオープン故障していると判定することを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子のオープン故障を確実に検出することができる。

請求項５に記載の電力変換装置は、複数のスイッチング素子を並列してなるスイッチング素子群を２組直列接続して構成され、直列接続されたスイッチング素子群の両端に入力端子が、直列接続点に出力端子がそれぞれ形成され、入力端子が電源に接続されるスイッチング回路と、スイッチング回路の出力端子から出力される電流を検出する電流センサと、スイッチング素子の制御端子と電流センサの出力端子にそれぞれ接続され、電流センサの検出結果に基づいて、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子と電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子を相補的にオン、オフする制御回路と、を備えた電力変換装置において、スイッチング素子は、オンして電流が流れたときに、流れた電流に応じた電流を出力する電流センス端子を有し、制御回路は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力と電流センサの検出した出力電流とに基づいて、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子のオープン故障を検出し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力と電流センサの検出した出力電流とに基づいて、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする。

この構成によれば、制御回路は、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、直列接続された２組のスイッチング素子群を構成するスイッチング素子を相補的にオン、オフする。スイッチング回路の出力端子から出力される電流は、電流センサによって検出される。制御回路が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子に、いずれかのタイミングで出力電流の振幅、つまり出力振幅値をスイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの出力振幅値の電流が流れることとなる。これに対し、制御回路が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子に、いずれかのタイミングで１素子当たりの出力振幅値の電流が流れることとなる。しかし、スイッチング素子がオープン故障していると、前述した期間中であっても、そのスイッチング素子に１素子当たりの出力振幅値の電流が流れることはない。ここで、スイッチング素子に流れる電流は、電流センス端子の出力に基づいて求められる。そのため、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力と電流センサの検出した出力電流とに基づいて、これに対し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力と電流センサの検出した出力電流とに基づいて、スイッチング素子が故障しているか否かを直接判定することができる。しかも、従来のように、異常検出のための所定の導通パターンでオン、オフする必要がないため、通常の動作状態において、素子を特定してオープン故障を検出することができる。従って、通常の動作状態において、スイッチング素子のオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

請求項６に記載の電力変換装置は、制御回路は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間中、電流センス端子の出力から求めた、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子に流れる電流が、電流センサの検出した出力電流から求めた、出力振幅値をスイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子がオープン故障していると判定し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間中、電流センス端子の出力から求めた、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子に流れる電流が、電流センサの検出した出力電流から求めた、出力振幅値をスイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子がオープン故障していると判定することを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子のオープン故障を確実に検出することができる。

請求項７に記載の電力変換装置は、複数のスイッチング素子を並列してなるスイッチング素子群を２組直列接続して構成され、直列接続されたスイッチング素子群の両端に入力端子が、直列接続点に出力端子がそれぞれ形成され、入力端子が電源に接続されるスイッチング回路と、スイッチング回路の出力端子から出力される電流を検出する電流センサと、スイッチング素子の制御端子と電流センサの出力端子にそれぞれ接続され、電流センサの検出結果に基づいて、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子と電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子を相補的にオン、オフする制御回路と、を備えた電力変換装置において、スイッチング素子は、オンして電流が流れたときに、流れた電流に応じた電流を出力する電流センス端子を有し、制御回路は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力に基づいて、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子のオープン故障を検出し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力に基づいて、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする。

この構成によれば、制御回路は、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、直列接続された２組のスイッチング素子群を構成するスイッチング素子を相補的にオン、オフする。制御回路が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子にそれぞれ等しい電流が流れることとなる。これに対し、制御回路が、出力端子に電流が込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子にそれぞれ等しい電流が流れることとなる。しかし、スイッチング素子群を構成するスイッチング素子の１つがオープン故障していると、そのスイッチング素子には電流が流れなくなる一方、他のスイッチング素子にはより大きな電流が流れることとなる。つまり、スイッチング素子に流れる電流が正常時とオープン故障時で異なることとなる。ここで、スイッチング素子に流れる電流は、電流センス端子の出力に基づいて求めることができる。そのため、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力に基づいて、これに対し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成するスイッチング素子の電流センス端子の出力に基づいて、スイッチング素子がオープン故障しているか否かを直接判定することができる。しかも、従来のように、異常検出のための所定の導通パターンでオン、オフする必要がないため、通常の動作状態において、素子を特定してオープン故障を検出することができる。従って、通常の動作状態において、スイッチング素子のオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

請求項８に記載の電力変換装置は、制御回路は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、電流センス端子の出力から求めた、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成する一のスイッチング素子に流れる電流が、他の全てのスイッチング素子にそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、一のスイッチング素子に流れる電流と、他の全てのスイッチング素子にそれぞれ流れる電流の差が全て判定閾値以上であるとき、電源の正極端子に接続されたスイッチング素子群を構成する一のスイッチング素子がオープン故障していると判定し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、電流センス端子の出力から求めた、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成する一のスイッチング素子に流れる電流が、他の全てのスイッチング素子にそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、一のスイッチング素子に流れる電流と、他の全てのスイッチング素子にそれぞれ流れる電流の差が全て判定閾値以上であるとき、電源の負極端子に接続されたスイッチング素子群を構成する一のスイッチング素子がオープン故障していると判定することを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子のオープン故障を確実に検出することができる。

請求項９に記載の電力変換装置は、制御回路は、外部装置から入力される指令、及び、スイッチング回路の出力端子に接続される負荷装置から入力される負荷装置の状態を示す物理量に基づいて目標振幅値を決定し、外部装置から入力される指令、及び、負荷装置の状態を示す物理量の少なくともいずれかに基づいてスイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする。この構成によれば、外部から入力される指令や、負荷の状態を示す物理量に基づいてスイッチング素子のオープン故障を検出することができる。

請求項１０に記載の電力変換装置は、制御回路は、目標振幅値が所定値以下のとき、スイッチング素子のオープン故障の判定を行わないことを特徴とする。この構成によれば、オープン故障の誤判定を防止することができる。

請求項１１に記載の電力変換装置は、判定閾値は、電流センサの出力誤差の影響を受けないように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、電流センサの出力誤差に伴う誤判定を防止することができる。

請求項１２に記載の電力変換装置は、判定閾値は、電流センス端子の出力誤差の影響を受けないように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、電流センス端子の出力誤差に伴う誤判定を防止することができる。

請求項１３に記載の電力変換装置は、車両に搭載され、直流電力を交流電力に変換することを特徴とする。この構成によれば、車両に搭載され、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置において、通常の動作状態において、スイッチング素子のオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

請求項１４に記載の電力変換装置は、車両に搭載された交流モータに交流電力を供給することを特徴とする。この構成によれば、車両に搭載された交流モータに交流電力を供給する電力変換装置において、通常の動作状態において、スイッチング素子のオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

第１実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 図１のモータ制御装置におけるＩＧＢＴのオープン故障検出動作を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 図３のモータ制御装置におけるＩＧＢＴのオープン故障検出動作を説明するためのフローチャートである。 第３実施形態のモータ制御装置におけるＩＧＢＴのオープン故障検出動作を説明するためのフローチャートである。 第４実施形態のモータ制御装置におけるＩＧＢＴのオープン故障検出動作を説明するためのフローチャートである。

次に、実施形態を挙げ本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電力変換装置を、車両に搭載され、直流電力を交流電力に変換して、同じく車両に搭載された３相交流モータに供給するモータ制御装置に適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１を参照してモータ制御装置の構成について説明する。ここで、図１は、第１実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。

図１に示すモータ制御装置１（電力変換装置）は、バッテリＢ１（電源）の出力する直流電圧を３相交流電圧に変換して３相交流モータＭ１（負荷装置）に供給し、３相交流モータＭ１を駆動する装置である。つまり、直流電力を交流電力に変換して３相交流モータＭ１を駆動する装置である。モータ制御装置１は、平滑コンデンサ１０と、電力変換回路１１と、駆動回路１２と、電流センサ１３、１４と、制御回路１５とを備えている。

平滑コンデンサ１０は、バッテリＢ１の直流電圧を平滑するための素子である。平滑コンデンサ１０の正極端子及び負極端子は、バッテリＢ１の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。

電力変換回路１１は、平滑コンデンサ１０によって平滑されたバッテリＢ１の直流電圧を３相交流電圧に変換し、３相交流モータＭ１に供給する回路である。つまり、直流電力を交流電力に変換して３相交流モータＭ１に供給する回路である。電力変換回路１１は、スイッチング回路１１０〜１１２を備えている。

スイッチング回路１１０は、２つのＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ（スイッチング素子）によって構成されている。ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂは、オンして電流が流れたときに、流れた電流に比例した、流れた電流よりも小さい電流を出力する電流センス端子Ｓを備えている。ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂは直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａのエミッタ端子Ｅが、ＩＧＢＴ１１０ｂのコレクタ端子Ｃに接続されている。直列接続されたＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂの両端には入力端子が形成され、直列接続点には出力端子が形成されている。一方の入力端子であるＩＧＢＴ１１０ａのコレクタ端子Ｃは、バッテリＢ１の正極端子に接続されている。他方の入力端子であるＩＧＢＴ１１０ｂのエミッタ端子Ｅは、バッテリＢ１の負極端子に接続されている。出力端子は、３相交流モータＭ１のＵ相端子に接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂのゲート端子Ｇ（制御端子）は、駆動回路１２にそれぞれ接続されている。さらに、電流センス端子Ｓは、制御回路１５にそれぞれ接続されている。

スイッチング回路１１１は、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂを備えている。また、スイッチング回路１１２は、ＩＧＢＴ１１２ａ、１１２ｂを備えている。スイッチング回路１１１、１１２もスイッチング回路１１０と同様の構成である。

駆動回路１２は、制御回路１５から入力される駆動指令信号に基づいて駆動信号を出力し、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂを駆動する回路である。駆動回路１２は、制御回路１５に接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂのゲート端子Ｇにそれぞれ接続されている。

電流センサ１３、１４は、電力変換回路１１から３相交流モータＭ１に供給される
Ｕ相電流及びＷ相電流をそれぞれ検出する素子である。電流センサ１３、１４は、Ｕ相電流及びＷ相電流に応じた信号をそれぞれ出力する。電流センサ１３は、スイッチング回路１１０の出力端子と３相交流モータＭ１のＵ相端子の間に設けられている。また、電流センサ１４は、スイッチング回路１１２の出力端子と３相交流モータＭ１のＷ相端子の間に設けられている。

制御回路１５は、コントローラＣ１（外部装置）から入力される指令信号、回転角センサＲ１の検出した３相交流モータＭ１の回転角度（負荷装置の状態を示す物理量）、電流センサ１３、１４の検出した３相交流モータＭ１のＵ相電流及びＷ相電流に基づいてスイッチング回路１１０〜１１２を制御する回路である。また、電流センス端子Ｓの出力、及び、目標振幅値に基づいて、スイッチング回路１１０〜１１２を構成するＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂのオープン故障を検出する回路でもある。ここで、目標振幅値は、スイッチング回路１１０〜１１２から出力されるべき交流電流の振幅を指示するものである。制御回路１５が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路１１０〜１１２を制御している期間には、バッテリＢ１の正極端子に接続されたＩＧＢＴ１１０ａ、１１１ａ、１１２ａに、いずれかのタイミングで目標振幅値の電流が流れることとなる。これに対し、制御回路１５が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路１１０〜１１２を制御している期間には、バッテリＢ１の負極端子に接続されたＩＧＢＴ１１０ｂ、１１１ｂ、１１２ｂに、いずれかのタイミングで目標振幅値の電流が流れることとなる。目標振幅値は、指令信号、回転角度、Ｕ相電流及びＷ相電流に基づいて決定される。

制御回路１５は、コントローラＣ１から入力される指令信号、回転角センサＲ１の検出結果である回転角度、電流センサ１３、１４の検出結果であるＵ相電流及びＷ相電流に基づいて、スイッチング回路１１０〜１１２に対する目標振幅値を決定する。そして、スイッチング回路１１０〜１１２の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂをオン、オフするための駆動指令信号を出力する。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、ＩＧＢＴ１１１ａ、１１１ｂ及びＩＧＢＴ１１２ａ、１１２ｂをそれぞれ相補的にオン、オフするための駆動指令信号を出力する。また、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路１１０〜１１２を制御している期間には、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１１ａ、１１２ａの電流センス端子Ｓの出力と目標振幅値とに基づいて、これらのＩＧＢＴのオープン故障を検出する。これに対し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路１１０〜１１２を制御している期間には、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１１ｂ、１１２ｂの電流センス端子Ｓの出力と目標振幅値とに基づいて、これらのＩＧＢＴのオープン故障を検出する。

制御回路１５は、コントローラＣ１に接続されている。また、回転角センサＲ１及び電流センサ１３、１４にそれぞれ接続されている。さらに、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂの電流センス端子Ｓにそれぞれ接続されている。

次に、図１を参照してモータ制御装置の動作について説明する。図１において、制御回路１５は、コントローラＣ１から入力される指令信号、回転角センサＲ１の検出した３相交流モータＭ１の回転角度、電流センサ１３、１４の検出した３相交流モータＭ１のＵ相電流及びＷ相電流に基づいて、スイッチング回路１１０〜１１２がそれぞれ出力すべき目標振幅値を決定する。そして、スイッチング回路１１０〜１１２の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂをオン、オフするための駆動指令信号を出力する。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、ＩＧＢＴ１１１ａ、１１１ｂ及びＩＧＢＴ１１２ａ、１１２ｂをそれぞれ相補的にオン、オフするための駆動指令信号を出力する。駆動回路１２は、制御回路１５から入力される駆動指令信号に基づいて駆動信号を出力し、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂを駆動する。これにより、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂがオン、オフし、平滑コンデンサ１０によって平滑されたバッテリＢ１の直流電圧が３相交流電圧に変換され、３相交流モータＭ１に供給される。つまり、直流電力が交流電力に変換され、３相交流モータＭ１に供給される。

次に、図１及び図２を参照してＩＧＢＴのオープン故障検出動作について詳細に説明する。ここで、図２は、図１のモータ制御装置におけるＩＧＢＴのオープン故障検出動作を説明するためのフローチャートである。

図１に示す制御回路１５は、図２に示すように、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間であるか否かを判断する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００において、当該期間であるとき、バッテリＢ１の正極端子に接続されたＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力から当該ＩＧＢＴに流れる電流を求める（ステップＳ１０１）。その後、制御回路１５は、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、判定閾値は、電流センス端子Ｓの出力から求めたＩＧＢＴに流れる電流が、目標振幅値であるか否かを、それらの電流の差に基づいて判定するための閾値である。判定閾値は、電流センス端子Ｓの出力誤差の影響によって誤判定することがないよう、電流センス端子Ｓの出力誤差の影響を受けないような値に設定されている。

ステップＳ１０２において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、目標振幅値の電流が流れていないと考えられることから、当該ＩＧＢＴがオープン故障していると判定する（ステップＳ１０３）。これに対し、ステップＳ１０２において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上でないとき、当該期間中のいずれかのタイミングで、目標振幅値の電流が流れたと考えられることから、当該ＩＧＢＴはオープン故障していないと判定する（ステップＳ１０４）。

一方、ステップＳ１００において、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間でないとき、制御回路１５は、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、当該期間であるとき、バッテリＢ１の負極端子に接続されたＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力から当該ＩＧＢＴに流れる電流を求める（ステップＳ１０６）。その後、制御回路１５は、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。ここで、判定閾値は、ステップＳ１０２の判定閾値と同一である。

ステップＳ１０７において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、目標振幅値の電流が流れていないと考えられることから、当該ＩＧＢＴがオープン故障していると判定する（ステップＳ１０３）。これに対し、ステップＳ１０７において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上でないとき、当該期間中のいずれかのタイミングで、目標振幅値の電流が流れていると考えられることから、当該ＩＧＢＴはオープン故障していないと判定する（ステップＳ１０４）。

なお、ステップＳ１０５において、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間でないときには、ステップＳ１００に戻る。

例えば、制御回路１５が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路１１０を制御している期間には、バッテリＢ１の正極端子に接続されたＩＧＢＴ１１０ａの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴ１１０ａに流れる電流を求める。その後、当該期間中、ＩＧＢＴ１１０ａに流れる電流が、目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する。そして、当該期間中、ＩＧＢＴ１１０ａに流れる電流が、目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上のときには、ＩＧＢＴ１１０ａがオープン故障していると判定し、それ以外のときには、ＩＧＢＴ１１０ａはオープン故障していないと判定する。

一方、制御回路１５が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路１１０を制御している期間には、バッテリＢ１の負極端子に接続されたＩＧＢＴ１１０ｂの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴ１１０ｂに流れる電流を求める。その後、当該期間中、ＩＧＢＴ１１０ｂに流れる電流が、目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する。そして、当該期間中、ＩＧＢＴ１１０ｂに流れる電流が、目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上のときには、ＩＧＢＴ１１０ｂがオープン故障していると判定し、それ以外のときには、ＩＧＢＴ１１０ｂはオープン故障していないと判定する。

図１に示す制御回路１５は、同様の処理を繰り返し、通常の動作状態において、全てのＩＧＢＴに対してオープン故障の有無を判定する。

最後に、効果について説明する。第１実施形態によれば、制御回路１５は、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、直列接続された２つのＩＧＢＴを相補的にオン、オフする。制御回路１５が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ１の正極端子に接続されたＩＧＢＴに、いずれかのタイミングで目標振幅値の電流が流れることとなる。これに対し、制御回路１５が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ１の負極端子に接続されたＩＧＢＴに、いずれかのタイミングで目標振幅値の電流が流れることとなる。しかし、ＩＧＢＴがオープン故障していると、前述した期間中であっても、そのＩＧＢＴに目標振幅値の電流が流れることはない。ここで、ＩＧＢＴに流れる電流は、電流センス端子Ｓの出力に基づいて求められる。そのため、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ１の正極端子に接続されたＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力と目標振幅値とに基づいて、これに対し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ１の負極端子に接続されたＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力と目標振幅値とに基づいて、ＩＧＢＴが故障しているか否かを直接判定することができる。しかも、従来のように、異常検出のための所定の導通パターンでオン、オフする必要がないため、通常の動作状態において、素子を特定してオープン故障を検出することができる。従って、車両に搭載され、車両に搭載された３相交流モータＭ１に直流電力を交流電力に変換するモータ制御装置１において、通常の動作状態において、ＩＧＢＴのオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

また、第１実施形態によれば、制御回路１５は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間中、バッテリＢ１の正極端子に接続されたＩＧＢＴに流れる電流が目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、そのＩＧＢＴがオープン故障していると判定し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間中、バッテリＢ１の負極端子に接続されたＩＧＢＴに流れる電流が目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、そのＩＧＢＴがオープン故障していると判定する。そのため、ＩＧＢＴのオープン故障を確実に検出することができる。

さらに、第１実施形態によれば、判定閾値は、電流センス端子Ｓの出力誤差の影響によって誤判定することがないよう、電流センス端子の出力誤差の影響を受けないような値に設定されている。そのため、電流センス端子の出力誤差に伴う誤判定を防止することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータ制御装置について説明する。第２実施形態のモータ制御装置は、第１実施形態のモータ制御装置が、２つのＩＧＢＴを直列接続してスイッチング回路を構成していたのに対して、２つのＩＧＢＴを並列接続してなるＩＧＢＴ群を２組直列接続してスイッチング回路を構成するようにしたものである。

まず、図３を参照してモータ制御装置の構成について説明する。ここで、図３は、第２実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。ここでは、第１実施形態のモータ制御装置との相違部分であるスイッチング回路の構成のみについて説明し、共通する部分につては説明を省略する。

図３に示すように、モータ制御装置２は、平滑コンデンサ２０と、電力変換回路２１と、駆動回路２２と、電流センサ２３、２４と、制御回路２５とを備えている。

電力変換回路２１は、スイッチング回路２１０〜２１２を備えている。スイッチング回路２１０は、２組のＩＧＢＴ群２１００、２１０１（スイッチング素子群）によって構成されている。ＩＧＢＴ群２１００は、並列接続された２つのＩＧＢＴ２１００ａ、２１００ｂによって構成されている。ＩＧＢＴ群２１０１は、並列接続された２つのＩＧＢＴ２１０１ａ、２１０１ｂによって構成されている。ＩＧＢＴ２１００ａ、２１００ｂ、２１０１ａ、２１０１ｂは、オンして電流が流れたときに、流れた電流に比例した、流れた電流よりも小さい電流を出力する電流センス端子Ｓを備えている。ＩＧＢＴ群２１００、２１０１は直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ２１００ａ、２１００ｂのエミッタ端子Ｅが、ＩＧＢＴ２１０１ａ、２１０１ｂのコレクタ端子Ｃに接続されている。直列接続されたＩＧＢＴ群２１００、２１０１の両端には入力端子が形成され、直列接続点には出力端子が形成されている。一方の入力端子であるＩＧＢＴ２１００ａ、２１００ｂのコレクタ端子Ｃは、バッテリＢ２の正極端子に接続されている。他方の入力端子であるＩＧＢＴ２１０１ａ、２１０１ｂのエミッタ端子Ｅは、バッテリＢ２の負極端子に接続されている。出力端子は、３相交流モータＭ２のＵ相端子に接続されている。また、ＩＧＢＴ２１００ａ、２１００ｂ、２１０１ａ，２１０１ｂのゲート端子Ｇは、駆動回路２２にそれぞれ接続されている。さらに、電流センス端子Ｓは、制御回路１５にそれぞれ接続されている。

スイッチング回路２１１は、ＩＧＢＴ２１１０ａ、２１１０ｂからなるＩＧＢＴ群２１１０と、ＩＧＢＴ２１１１ａ、２１１１ｂからなるＩＧＢＴ群２１１１とを備えている。スイッチング回路２１２は、ＩＧＢＴ２１２０ａ、２１２０ｂからなるＩＧＢＴ群２１２０と、ＩＧＢＴ２１２１ａ、２１２１ｂからなるＩＧＢＴ群２１２１とを備えている。スイッチング回路２１１、２１２もスイッチング回路２１０と同様の構成である。

次に、図３及び図４を参照してモータ制御装置の動作について説明する。第２実施形態のモータ制御装置の動作は、ＩＧＢＴのオープン故障検出動作を除いて第１実施形態のモータ制御装置の動作と同一である。そのため、モータ制御装置におけるＩＧＢＴのオープン故障検出動作について説明する。ここで、図４は、図３のモータ制御装置におけるＩＧＢＴのオープン故障検出動作を説明するためのフローチャートである。

図３に示す制御回路２５は、図４に示すように、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間であるか否かを判断する（ステップＳ２００）。ステップＳ２００において、当該期間であるとき、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力から当該ＩＧＢＴに流れる電流を求める（ステップＳ２０１）。その後、制御回路２５は、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、目標振幅値を、ＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの並列接続数で割った、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここで、判定閾値は、電流センス端子Ｓの出力から求めたＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値であるか否かを、それらの電流の差に基づいて判定するための閾値である。判定閾値は、電流センス端子Ｓの出力誤差の影響によって誤判定することがないよう、電流センス端子Ｓの出力誤差の影響を受けないような値に設定されている。

ステップＳ２０２において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値の電流が流れていないと考えられることから、当該ＩＧＢＴがオープン故障していると判定する（ステップＳ２０３）。これに対し、ステップＳ２０２において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上でないとき、当該期間中のいずれかのタイミングで、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値の電流が流れたと考えられることから、当該ＩＧＢＴはオープン故障していないと判定する（ステップＳ２０４）。

一方、ステップＳ２００において、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間でないとき、制御回路２５は、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５において、当該期間であるとき、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力から当該ＩＧＢＴに流れる電流を求める（ステップＳ２０６）。その後、制御回路２５は、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が目標振幅値を、ＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの並列接続数で割った、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。ここで、判定閾値は、ステップＳ２０２の判定閾値と同一である。

ステップＳ２０７において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、目標振幅値の電流が流れていないと考えられることから、当該ＩＧＢＴがオープン故障していると判定する（ステップＳ２０３）。これに対し、ステップＳ２０７において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上でないとき、当該期間中のいずれかのタイミングで、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値の電流が流れていると考えられることから、当該ＩＧＢＴはオープン故障していないと判定する（ステップＳ２０４）。

なお、ステップＳ２０５において、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間でないときには、ステップＳ２００に戻る。

例えば、制御回路２５が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路２１０を制御している期間には、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群２１００を構成するＩＧＢＴ２１００ａの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴ２１００ａに流れる電流を求める。その後、当該期間中、ＩＧＢＴ２１００ａに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する。ここで、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値は、目標振幅値を、ＩＧＢＴ群２１００を構成するＩＧＢＴの並列接続数２で割った値である。そして、当該期間中、ＩＧＢＴ２１００ａに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上のときには、ＩＧＢＴ２１００ａがオープン故障していると判定し、それ以外のときには、ＩＧＢＴ２１００ａはオープン故障していないと判定する。

一方、制御回路２５が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路２１０を制御している期間には、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群２１０１を構成するＩＧＢＴ２１０１ａの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴ２１０１ａに流れる電流を求める。その後、当該期間中、ＩＧＢＴ２１０１ａに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する。ここで、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値は、目標振幅値を、ＩＧＢＴ群２１０１を構成するＩＧＢＴの並列接続数２で割った値である。そして、当該期間中、ＩＧＢＴ２１０１ａに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上のときには、ＩＧＢＴ２１０１ａがオープン故障していると判定し、それ以外のときには、ＩＧＢＴ２１０１ａはオープン故障していないと判定する。

図３に示す制御回路２５は、同様の処理を繰り返し、通常の動作状態において、全てのＩＧＢＴに対してオープン故障の有無を判定する。

最後に、効果について説明する。第２実施形態によれば、制御回路２５は、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、直列接続された２組のＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴを相補的にオン、オフする。制御回路２５が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴに、いずれかのタイミングで、目標振幅値をＩＧＢＴの並列接続数で割った、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値の電流が流れることとなる。これに対し、制御回路２５が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴに、いずれかのタイミングでＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値の電流が流れることとなる。しかし、ＩＧＢＴがオープン故障していると、前述した期間中であっても、そのＩＧＢＴにＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値の電流が流れることはない。ここで、ＩＧＢＴに流れる電流は、電流センス端子Ｓの出力に基づいて求められる。そのため、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力と目標振幅値とに基づいて、これに対し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力と目標振幅値とに基づいて、ＩＧＢＴが故障しているか否かを直接判定することができる。しかも、従来のように、異常検出のための所定の導通パターンでオン、オフする必要がないため、通常の動作状態において、素子を特定してオープン故障を検出することができる。従って、車両に搭載され、車両に搭載された３相交流モータＭ２に直流電力を交流電力に変換するモータ制御装置２において、通常の動作状態において、ＩＧＢＴのオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

また、第２実施形態によれば、 制御回路２５は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間中、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、そのＩＧＢＴがオープン故障していると判定し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間中、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴに流れ電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、そのＩＧＢＴがオープン故障していると判定する。そのため、ＩＧＢＴのオープン故障を確実に検出することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のモータ制御装置について説明する。第３実施形態のモータ制御装置は、第２実施形態のモータ制御装置が、電流センス端子の出力と目標電流とに基づいてオープン故障を検出していたのに対して、電流センス端子の出力と電流センサの検出した出力電流とに基づいてオープン故障を検出するようにしたものである。

ここで、第３実施形態のモータ制御装置の構成は、第２実施形態のモータ制御装置の構成と同一であるため説明を省略する。

まず、図３及び図５を参照してモータ制御装置の動作について説明する。第３実施形態のモータ制御装置の動作は、ＩＧＢＴのオープン故障検出動作を除いて第２実施形態のモータ制御装置の動作と同一である。そのため、ＩＧＢＴのオープン故障検出動作について説明する。ここで、図５は、第３実施形態のモータ制御装置におけるＩＧＢＴのオープン故障検出動作を説明するためのフローチャートである。

図３に示す制御回路２５は、図５に示すように、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間であるか否かを判断する（ステップＳ３００）。ステップＳ３００において、当該期間であるとき、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力から当該ＩＧＢＴに流れる電流を求める（ステップＳ３０１）。その後、電流センサの検出した出力電流から、当該ＩＧＢＴを含むスイッチング回路の出力振幅値を求める（ステップＳ３０２）。なお、スイッチング回路２１１の出力電流を直接検出する電流センサが設けられていないが、他の電流センサ２３、２４から求めることができる。そして、制御回路２５は、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、出力振幅値を、ＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの並列接続数で割った、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ここで、判定閾値は、電流センス端子Ｓの出力から求めたＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力電流であるか否かを、それらの電流の差に基づいて判定するための閾値である。判定閾値は、電流センス端子Ｓ及び電流センサ２３、２４の出力誤差の影響によって誤判定することがないよう、電流センス端子Ｓ及び電流センサ２３、２４の出力誤差の影響を受けないような値に設定されている。

ステップＳ３０３において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値の電流が流れていないと考えられることから、
当該ＩＧＢＴがオープン故障していると判定する（ステップＳ３０４）。これに対し、ステップＳ３０３において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上でないとき、当該期間中のいずれかのタイミングで、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値の電流が流れたと考えられることから、当該ＩＧＢＴはオープン故障していないと判定する（ステップＳ３０５）。

一方、ステップＳ３００において、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間でないとき、制御回路２５は、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間であるか否かを判断する（ステップＳ３０６）。ステップＳ３０６において、当該期間であるとき、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力から当該ＩＧＢＴに流れる電流を求める（ステップＳ３０７）。その後、電流センサの検出した出力電流から当該ＩＧＢＴを含む、スイッチング回路の出力振幅値を求める（ステップＳ３０８）。そして、制御回路２５は、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が出力振幅値を、ＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの並列接続数で割った、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０９）。

ステップＳ３０９において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値の電流が流れていないと考えられることから、当該ＩＧＢＴがオープン故障していると判定する（ステップＳ３０４）。これに対し、ステップＳ３０９において、当該期間中、当該ＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上でないとき、当該期間中のいずれかのタイミングで、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値の電流が流れたと考えられることから、当該ＩＧＢＴはオープン故障していないと判定する（ステップＳ３０５）。

なお、ステップＳ３０６において、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間でないときには、ステップＳ３００に戻る。

例えば、制御回路２５が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路２１０を制御している期間には、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群２１００を構成するＩＧＢＴ２１００ａの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴ２１００ａに流れる電流を求める。その後、電流センサ２３の検出した出力電流からＩＧＢＴ２１００ａを含むスイッチング回路２１０の出力振幅値を求める。そして、当該期間中、ＩＧＢＴ２１００ａに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する。ここで、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値は、出力振幅値を、ＩＧＢＴ群２１００を構成するＩＧＢＴの並列接続数２で割った値である。そして、当該期間中、ＩＧＢＴ２１００ａに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上のときには、ＩＧＢＴ２１００ａがオープン故障していると判定し、それ以外のときには、ＩＧＢＴ２１００ａはオープン故障していないと判定する。

一方、制御回路２５が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路２１０を制御している期間には、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群２１０１を構成するＩＧＢＴ２１０１ａの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴ２１０１ａに流れる電流を求める。その後、電流センサ２３の検出した出力電流からＩＧＢＴ２１０１ａを含むスイッチング回路２１０の出力振幅値を求める。そして、当該期間中、ＩＧＢＴ２１０１ａに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する。ここで、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値は、出力振幅値を、ＩＧＢＴ群２１０１を構成するＩＧＢＴの並列接続数２で割った値である。そして、当該期間中、ＩＧＢＴ２１０１ａに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上のときには、ＩＧＢＴ２１０１ａがオープン故障していると判定し、それ以外のときには、ＩＧＢＴ２１０１ａはオープン故障していないと判定する。

図３に示す制御回路２５は、同様の処理を繰り返し、通常の動作状態において、全てのＩＧＢＴに対してオープン故障の有無を判定する。

最後に、効果について説明する。第３実施形態によれば、制御回路は、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、直列接続された２組のＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴを相補的にオン、オフする。スイッチング回路の出力端子から出力される電流は、電流センサによって検出される。制御回路２５が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴに、いずれかのタイミングで、出力振幅値をＩＧＢＴの並列接続数で割った、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値の電流が流れることとなる。これに対し、制御回路２５が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴに、いずれかのタイミングでＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値の電流が流れることとなる。しかし、ＩＧＢＴがオープン故障していると、前述した期間中であっても、そのＩＧＢＴにＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値の電流が流れることはない。ここで、ＩＧＢＴに流れる電流は、電流センス端子Ｓの出力に基づいて求められる。そのため、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力と電流センサの検出した出力電流とに基づいて、これに対し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力と電流センサの検出した出力電流とに基づいて、ＩＧＢＴが故障しているか否かを直接判定することができる。しかも、従来のように、異常検出のための所定の導通パターンでオン、オフする必要がないため、通常の動作状態において、素子を特定してオープン故障を検出することができる。従って、車両に搭載され、車両に搭載された３相交流モータＭ２に直流電力を交流電力に変換するモータ制御装置２において、通常の動作状態において、ＩＧＢＴのオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

また、第３実施形態によれば、 制御回路２５は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間中、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴに流れる電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、そのＩＧＢＴがオープン故障していると判定し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間中、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴに流れ電流が、ＩＧＢＴの１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、そのＩＧＢＴがオープン故障していると判定する。そのため、ＩＧＢＴのオープン故障を確実に検出することができる。

さらに、第３実施形態によれば、判定閾値は、電流センサ２３、２４の出力誤差の影響によって誤判定することがないよう、電流センサ２３、２４の出力誤差の影響を受けないような値に設定されている。そのため、電流センサ２３、２４の出力誤差に伴う誤判定を防止することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態のモータ制御装置について説明する。第４実施形態のモータ制御装置は、第２実施形態のモータ制御装置が、電流センス端子の出力と目標電流とに基づいて、第３実施形態のモータ制御装置が、電流センス端子の出力と電流センサの検出した出力電流とに基づいて、それぞれオープン故障を検出していたのに対して、ＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子の出力に基づいて、オープン故障を検出するようにしたものである。

ここで、第４実施形態のモータ制御装置の構成は、第２実施形態のモータ制御装置の構成と同一であるため説明を省略する。

まず、図３及び図６を参照してモータ制御装置の動作について説明する。第４実施形態のモータ制御装置の動作は、ＩＧＢＴのオープン故障検出動作を除いて第２実施形態のモータ制御装置の動作と同一である。そのため、ＩＧＢＴのオープン故障検出動作について説明する。ここで、図６は、第４実施形態のモータ制御装置におけるＩＧＢＴのオープン故障検出動作を説明するためのフローチャートである。

図３に示す制御回路２５は、図６に示すように、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間であるか否かを判断する（ステップＳ４００）。ステップＳ４００において、当該期間であるとき、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流を求める（ステップＳ４０１）。その後、制御回路２５は、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成する一のＩＧＢＴに流れる電流が、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、当該一のＩＧＢＴに流れる電流と他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流の差が、全て判定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。ここで、判定閾値は、電流センス端子Ｓの出力から求めた当該一のＩＧＢＴに流れる電流と、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流とを、それらの電流の差に基づいて判定するための閾値である。判定閾値は、電流センス端子Ｓの出力誤差の影響によって誤判定することがないよう、電流センス端子Ｓの出力誤差の影響を受けないような値に設定されている。

ステップＳ４０２において、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成する一のＩＧＢＴに流れる電流が、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、当該一のＩＧＢＴに流れる電流と他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流の差が、全て判定閾値以上であるとき、当該一のＩＧＢＴがオープン故障していると判定する（ステップＳ４０３）。これに対し、ステップＳ４０２において、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成する一のＩＧＢＴに流れる電流が、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、当該一のＩＧＢＴに流れる電流と他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流の差が、全て判定閾値以上でないとき、当該一のＩＧＢＴはオープン故障していないと判定する（ステップＳ４０４）。

一方、ステップＳ４００において、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間でないとき、制御回路２５は、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間であるか否かを判断する（ステップＳ４０５）。ステップＳ４０５において、当該期間であるとき、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流を求める（ステップＳ４０６）。その後、制御回路２５は、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成する一のＩＧＢＴに流れる電流が、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、当該一のＩＧＢＴに流れる電流と、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流の差が、全て判定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。ここで、判定閾値は、ステップＳ４０２の判定閾値と同一である。

ステップＳ４０４において、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成する一のＩＧＢＴに流れる電流が、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、当該一のＩＧＢＴに流れる電流と他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流の差が、全て判定閾値以上であるとき、当該一のＩＧＢＴがオープン故障していると判定する（ステップＳ４０３）。これに対し、ステップＳ４０７において、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成する一のＩＧＢＴに流れる電流が、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、当該一のＩＧＢＴに流れる電流と他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流の差が、全て判定閾値以上でないとき、当該一のＩＧＢＴはオープン故障していないと判定する（ステップＳ４０４）。

なお、ステップＳ４０５において、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間でないときには、ステップＳ４００に戻る。

例えば、制御回路２５が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路２１０を制御している期間には、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群２１００を構成するＩＧＢＴ２１００ａ、２１００ｂの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴ２１００ａ、２１００ｂに流れる電流を求める。その後、ＩＧＢＴ２１００ａに流れる電流が、ＩＧＢＴ２１００ｂに流れる電流より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する。そして、ＩＧＢＴ２１００ａに流れる電流が、ＩＧＢＴ２１００ｂに流れる電流より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上のときには、ＩＧＢＴ２１００ａがオープン故障していると判定し、それ以外のときには、ＩＧＢＴ２１００ａはオープン故障していないと判定する。

一方、制御回路２５が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路２１０を制御している期間には、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群２１０１を構成するＩＧＢＴ２１０１ａ、２１０１ｂの電流センス端子Ｓの出力からＩＧＢＴ２１０１ａ、２１０１ｂに流れる電流を求める。その後、ＩＧＢＴ２１０１ａに流れる電流が、ＩＧＢＴ２１０１ｂに流れる電流より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるか否かを判断する。そして、ＩＧＢＴ２１０１ａに流れる電流が、ＩＧＢＴ２１０１ｂに流れる電流より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上のときには、ＩＧＢＴ２１０１ａがオープン故障していると判定し、それ以外のときには、ＩＧＢＴ２１０１ａはオープン故障していないと判定する。

図３に示す制御回路２５は、同様の処理を繰り返し、通常の動作状態において、全てのＩＧＢＴに対してオープン故障の有無を判定する。

最後に、効果について説明する。第４実施形態によれば、制御回路２５は、スイッチング回路の出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、直列接続された２組のＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴを相補的にオン、オフする。制御回路２５が、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴにそれぞれ等しい電流が流れることとなる。これに対し、制御回路２５が、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴにそれぞれ等しい電流が流れることとなる。しかし、ＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの１つががオープン故障していると、そのＩＧＢＴには電流が流れなく一方、他のＩＧＢＴにはより大きな電流が流れることとなる。つまり、ＩＧＢＴに流れる電流が正常時とオープン故障時で異なることとなる。ここで、ＩＧＢＴに流れる電流は、電流センス端子の出力に基づいて求められる。そのため、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子の出力に基づいて、これに対し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間には、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成するＩＧＢＴの電流センス端子の出力に基づいて、ＩＧＢＴがオープン故障しているか否かを直接判定することができる。しかも、従来のように、異常検出のための所定の導通パターンでオン、オフする必要がないため、通常の動作状態において、素子を特定してオープン故障を検出することができる。従って、車両に搭載され、車両に搭載された３相交流モータＭ２に直流電力を交流電力に変換するモータ制御装置２において、通常の動作状態において、ＩＧＢＴのオープン故障を、素子を特定して直接検出することができる。

また、第４実施形態によれば、制御回路２５は、出力端子から電流が流れ出すようにスイッチング回路を制御している期間に、バッテリＢ２の正極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成する一のＩＧＢＴに流れる電流が、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、それらの電流の差が全て判定閾値以上であるとき、そのＩＧＢＴがオープン故障していると判定し、出力端子に電流が流れ込むようにスイッチング回路を制御している期間に、バッテリＢ２の負極端子に接続されたＩＧＢＴ群を構成する一のＩＧＢＴに流れ電流が、他の全てのＩＧＢＴにそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、それらの電流の差が全て判定閾値以上であるとき、そのＩＧＢＴがオープン故障していると判定する。そのため、ＩＧＢＴのオープン故障を確実に検出することができる。

なお、第１実施形態及び第２実施形態では、目標振幅値に基づいてＩＧＢＴのオープン故障を判定する例を挙げているが、これに限られるものではない。目標振幅値が、指令信号及び回転角度に基づいて決定されることから、少なくともこれらのいずれかに基づいてＩＧＢＴのオープン故障を判定するようにしてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。

また、第１実施形態〜第４実施形態では、通常の動作状態において、常にオープン故障を判定する例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、目標振幅値が、誤判定のおそれがある所定値以下のとき、ＩＧＢＴのオープン故障の判定を行わないようにしてもよい。この場合、オープン故障の誤判定を防止することができる。

さらに、第２実施形態〜第４実施形態では、スイッチング回路２１０〜２１２を構成するＩＧＢＴ群２１００、２１０１、２１１０、２１１１、２１２０、２１２１が、２つのＩＧＢＴを並列接続して構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。ＩＧＢＴ群は、３つ以上のＩＧＢＴを並列接続して構成してもよい。複数のＩＧＢＴを並列接続して構成されていればよい。

１、２・・・モータ制御装置（電力変換装置）、１０、２０・・・平滑コンデンサ、１１、２１・・・電力変換回路、１１０、１１１、１１２、２１０、２１１、２１２・・・スイッチング回路、１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ・・・ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、２１００、２１０１、２１１０、２１１１、２１２０、２１２１・・・ＩＧＢＴ群（スイッチング素子群）、２１００ａ、２１００ｂ、２１０１ａ、２１０１ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ、２１１１ａ、２１１１ｂ、２１２０ａ、２１２０ｂ、２１２１ａ、２１２１ｂ・・・ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１２、２２・・・駆動回路、１３、１４、２３、２４・・・電流センサ、１５、２５・・・制御回路、Ｂ１、Ｂ２・・・バッテリ（電源）、Ｍ１、Ｍ２・・・３相交流モータ（負荷装置）、Ｒ１、Ｒ２・・・回転角センサ、Ｃ１、Ｃ２・・・コントローラ（外部装置）

Claims (14)

1. ２つのスイッチング素子を直列接続して構成され、直列接続された前記スイッチング素子の両端に入力端子が、直列接続点に出力端子がそれぞれ形成され、前記入力端子が電源に接続されるスイッチング回路と、
   前記スイッチング素子の制御端子にそれぞれ接続され、前記スイッチング回路の前記出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、前記電源の正極端子に接続された前記スイッチング素子と前記電源の負極端子に前記接続されたスイッチング素子を相補的にオン、オフする制御回路と、
   を備えた電力変換装置において、
   前記スイッチング素子は、オンして電流が流れたときに、流れた電流に応じた電流を出力する電流センス端子を有し、
   前記制御回路は、前記出力端子から電流が流れ出すように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子の前記電流センス端子の出力と目標振幅とに基づいて、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子のオープン故障を検出し、前記出力端子に電流が流れ込むように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子の前記電流センス端子の出力と目標振幅とに基づいて、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする電力変換装置。
2. 前記制御回路は、前記出力端子から電流が流れ出すように前記スイッチング回路を制御している期間中、前記電流センス端子の出力から求めた、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子に流れる電流が目標振幅より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子がオープン故障していると判定し、前記出力端子に電流が流れ込むように前記スイッチング回路を制御している期間中、前記電流センス端子の出力から求めた、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子に流れる電流が目標振幅より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子がオープン故障していると判定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 複数のスイッチング素子を並列してなるスイッチング素子群を２組直列接続して構成され、直列接続された前記スイッチング素子群の両端に入力端子が、直列接続点に出力端子がそれぞれ形成され、前記入力端子が電源に接続されるスイッチング回路と、
   前記スイッチング素子の制御端子にそれぞれ接続され、前記スイッチング回路の前記出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、前記電源の正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子と前記電源の負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子を相補的にオン、オフする制御回路と、
   を備えた電力変換装置において、
   前記スイッチング素子は、オンして電流が流れたときに、流れた電流に応じた電流を出力する電流センス端子を有し、
   前記制御回路は、前記出力端子から電流が流れ出すように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子の前記電流センス端子の出力と目標振幅とに基づいて、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子のオープン故障を検出し、前記出力端子に電流が流れ込むように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子の前記電流センス端子の出力と目標振幅とに基づいて、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする電力変換装置。
4. 前記制御回路は、前記出力端子から電流が流れ出すように前記スイッチング回路を制御している期間中、前記電流センス端子の出力から求めた、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子に流れる電流が、目標振幅をスイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子がオープン故障していると判定し、前記出力端子に電流が流れ込むように前記スイッチング回路を制御している期間中、前記電流センス端子の出力から求めた、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子に流れる電流が、目標振幅をスイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの目標振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子がオープン故障していると判定することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 複数のスイッチング素子を並列してなるスイッチング素子群を２組直列接続して構成され、直列接続された前記スイッチング素子群の両端に入力端子が、直列接続点に出力端子がそれぞれ形成され、入力端子が電源に接続されるスイッチング回路と、
   前記スイッチング回路の前記出力端子から出力される電流を検出する電流センサと、
   前記スイッチング素子の制御端子と前記電流センサの出力端子にそれぞれ接続され、前記電流センサの検出結果に基づいて、前記スイッチング回路の前記出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、前記電源の正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子と前記電源の負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子を相補的にオン、オフする制御回路と、
   を備えた電力変換装置において、
   前記スイッチング素子は、オンして電流が流れたときに、流れた電流に応じた電流を出力する電流センス端子を有し、
   前記制御回路は、前記出力端子から電流が流れ出すように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子の前記電流センス端子の出力と前記電流センサの検出した出力電流とに基づいて、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子のオープン故障を検出し、前記出力端子に電流が流れ込むように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子の前記電流センス端子の出力と前記電流センサの検出した出力電流とに基づいて、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする電力変換装置。
6. 前記制御回路は、前記出力端子から電流が流れ出すように前記スイッチング回路を制御している期間中、前記電流センス端子の出力から求めた、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子に流れる電流が、前記電流センサの検出した出力電流から求めた、出力振幅値を前記スイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子がオープン故障していると判定し、前記出力端子に電流が流れ込むように前記スイッチング回路を制御している期間中、前記電流センス端子の出力から求めた、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子に流れる電流が、前記電流センサの検出した出力電流から求めた、出力振幅値をスイッチング素子の並列接続数で割った、１素子当たりの出力振幅値より小さく、かつ、それらの電流の差が判定閾値以上であるとき、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子がオープン故障していると判定することを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
7. 複数のスイッチング素子を並列してなるスイッチング素子群を２組直列接続して構成され、直列接続された前記スイッチング素子群の両端に入力端子が、直列接続点に出力端子がそれぞれ形成され、前記入力端子が電源に接続されるスイッチング回路と、
   前記スイッチング回路の前記出力端子から出力される電流を検出する電流センサと、
   前記スイッチング素子の制御端子と前記電流センサの出力端子にそれぞれ接続され、前記電流センサの検出結果に基づいて、前記スイッチング回路の前記出力端子から目標振幅値の交流電流が出力されるように、前記電源の正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子と前記電源の負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子を相補的にオン、オフする制御回路と、
   を備えた電力変換装置において、
   前記スイッチング素子は、オンして電流が流れたときに、流れた電流に応じた電流を出力する電流センス端子を有し、
   前記制御回路は、前記出力端子から電流が流れ出すように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子の前記電流センス端子の出力に基づいて、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子のオープン故障を検出し、前記出力端子に電流が流れ込むように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子の前記電流センス端子の出力に基づいて、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する前記スイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする電力変換装置。
8. 前記制御回路は、前記出力端子から電流が流れ出すように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電流センス端子の出力から求めた、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する一の前記スイッチング素子に流れる電流が、他の全ての前記スイッチング素子にそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、一の前記スイッチング素子に流れる電流と、他の全ての前記スイッチング素子にそれぞれ流れる電流の差が全て判定閾値以上であるとき、前記電源の前記正極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する一の前記スイッチング素子がオープン故障していると判定し、前記出力端子に電流が流れ込むように前記スイッチング回路を制御している期間には、前記電流センス端子の出力から求めた、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する一の前記スイッチング素子に流れる電流が、他の全ての前記スイッチング素子にそれぞれ流れる電流より小さく、かつ、一の前記スイッチング素子に流れる電流と、他の全ての前記スイッチング素子にそれぞれ流れる電流の差が全て判定閾値以上であるとき、前記電源の前記負極端子に接続された前記スイッチング素子群を構成する一の前記スイッチング素子がオープン故障していると判定することを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
9. 前記制御回路は、外部装置から入力される指令、及び、前記スイッチング回路の前記出力端子に接続される負荷装置から入力される前記負荷装置の状態を示す物理量に基づいて目標振幅値を決定し、前記外部装置から入力される指令、及び、前記負荷装置の状態を示す物理量の少なくともいずれかに基づいて前記スイッチング素子のオープン故障を検出することを特徴とする請求項１又は３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
10. 前記制御回路は、目標振幅値が所定値以下のとき、前記スイッチング素子のオープン故障の判定を行わないことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
11. 前記判定閾値は、前記電流センサの出力誤差の影響を受けないように設定されていることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
12. 前記判定閾値は、前記電流センス端子の出力誤差の影響を受けないように設定されていることを特徴とする請求項２、４、６、８、１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
13. 車両に搭載され、直流電力を交流電力に変換することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
14. 前記車両に搭載された交流モータに交流電力を供給することを特徴とする請求項１３に記載の電力変換装置。

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