JP2008011683A - モータ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】U相15の上アームが短絡故障したときには、その対向アームであるV相16およびW相17の下アームをスイッチング動作させる。V相16の下アームのみをオンしたとき、V相コイルからIGBT素子Q6を通過するモータ電流Iuの経路が形成されるため、短絡故障した相に帰還するモータ電流Iuが低減する。また、短絡故障アームの対向アームをスイッチング動作させることにより、モータジェネレータMG2には交流電流が誘起される。したがって、新たな装置構成を追加することなく、短絡故障した相の通過電流の増大を抑えながら、モータジェネレータMG2を継続して駆動することが可能となる。この結果、車両の退避走行が確保される。
【選択図】図7
Description
るための中性点接続スイッチ回路が配置される。
の各々は、三相交流モータの各相コイルとの接続点を介して直列接続された第1および第2のスイッチング素子を有する。制御装置は、第1から第3の回路の中から短絡故障したスイッチング素子を検出する短絡検出部と、短絡検出部で短絡故障したスイッチング素子が検出されたことに応じて、短絡故障したスイッチング素子と接続点を介して対向して配置される少なくとも1つ以上のスイッチング素子のスイッチング動作により、三相交流モータの各相コイルを流れる電流を制御するモータ駆動制御部とを含む。
上記のモータ駆動装置によれば、駆動回路を構成するスイッチング素子に短絡故障が生じたときでも、既存の装置構成のみで三相交流モータの駆動を継続して車両の退避走行を確保することができる。この結果、簡易かつ低廉に信頼性の高い車両を実現することができる。
図1は、この発明の実施の形態1に係る車両のモータジェネレータ制御に関する構成を示すブロック図である。
備えており、動力分割機構PSDと、減速機RDと、ディファレンシャルギヤ(DG)53と、モータジェネレータMG1と、モータジェネレータMG2と、クラッチ51とを有する。
図2を参照して、モータ駆動装置100は、バッテリBと、電圧センサ10,13と、システムリレーSR1,SR2と、コンデンサC1,C2と、昇圧コンバータ12と、インバータ14,31と、電流センサ24,28と、制御装置30とを備える。図2において、モータジェネレータMG1,MG2にそれぞれ対応して設けられるインバータ14,31と、インバータ14,31に共通して設けられる昇圧コンバータ12とは、図1におけるパワー制御ユニット20を構成する。
は繰返さない。電流センサ28は、モータジェネレータMG1に流れる電流MCRT1を検出して制御装置30へ出力する。
イバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速(または加速を中止)させることを含む。
図3を参照して、制御装置30は、インバータ14の制御手段として、モータ制御用相電圧演算部32と、インバータ用駆動信号変換部34と、インバータ異常検出部36と、短絡箇所検出部38と、動力伝達制御部42とを含む。なお、図示は省略するが、制御装置30は、インバータ31および昇圧コンバータ12の制御手段をさらに含む。
たアームが属する相以外の相をスイッチング制御することにより、モータジェネレータMG2を継続して駆動させることを第2の特徴とする。
|Iu|=|Iv|+|Iw| (1)
これによれば、短絡故障したU相15には、図5に示すように、定常運転時の略2倍の電流値に相当する過大な短絡電流が流れることになる。
図5から明らかなように、モータ電流Iuは、定常運転時には、一定の振幅(振幅A)からなる交流波形を示す。なお、図示しないモータ電流Iv,Iwについても同様に振幅Aの交流波形を示し、各々がモータ電流Iuに対して+120°または−120°の位相差を有している。
上アームとVおよびW相16,17のダイオードD5,D7との間で形成される閉回路において、ダイオードD7を通過したモータ電流Iwのみが帰還されることになる。この結果、モータ電流Iuが低減する。
ームが短絡故障することにより生じるオフセットは、対向アームをスイッチング制御することにより、その絶対値が減少することが分かる。これによれば、短絡故障した相の通過電流の増大を抑えながら、モータジェネレータMG2を駆動することが可能となる。
キャリア信号に基づいて、短絡故障アームの対向アームをスイッチング制御するための信号DRV2を生成し、その生成した信号DRV2をインバータ14へ出力する(ステップS10)。
この発明の第1の特徴であるインバータ14の短絡故障アームを特定する方法については、上述したインバータ14のモータ電流Iu,Iv,Iwに基づいた特定方法以外に、以下に述べるように、モータジェネレータMGの各相間電圧に基づいた特定も行なうことができる。
図15を参照して、モータジェネレータMG2のU相とV相との間の相間電圧Vvuは、V相がU相よりも高電位となるときを正とし、かつ、U相がV相よりも高電位となるときを負とする。モータジェネレータMG2のV相とW相との間の相間電圧Vwvは、W相がV相よりも高電位となるときを正とし、かつ、V相がW相よりも高電位となるときを負とする。モータジェネレータMG2のW相とU相との間の相間電圧Vuwは、W相がU相よりも高電位となるときを正とし、U相がW相よりも高電位となるときを負とする。
2の各相間電圧Vvu,Vwv,Vuwの波形パターンと短絡故障相および短絡故障アームとの関係を予め記憶領域に格納しており、電圧センサ18〜20からの各相間電圧Vvu,Vwv,Vuwの振幅と上限閾値および下限閾値とを比較した結果と図17の関係とを照合することにより短絡故障相と短絡故障アームとを特定する。
図21は、本実施の形態の変更例による短絡箇所の特定方法を説明するための図である。
先の実施の形態2に係る短絡箇所の特定方法によれば、単相のみならず、複数相についても、各相に含まれる短絡故障アームを特定することが可能となる。これによれば、3相のうちのいずれか2相が短絡故障した場合であっても、以下に述べるように、残された正常な1相をスイッチング動作させることにより、インバータ14を過熱から保護しながら、モータジェネレータMG2を継続して駆動することが可能となる。
VL 電源ライン、SL 接地ライン。
Claims (10)
- 三相交流モータと、
第1および第2電源線へ直流電力を供給可能に設けられた電源と、
前記第1および第2電源線と前記三相交流モータとの間で電力変換を行なう電力変換装置と、
前記三相交流モータの出力が目標出力に一致するように前記電力変換装置を制御する制御装置とを備え、
前記電力変換装置は、前記三相交流モータの第1相から第3相のコイルにそれぞれ接続される第1から第3の回路を含み、
前記第1から第3の回路の各々は、前記三相交流モータの各相コイルとの接続点を介して直列接続された第1および第2のスイッチング素子を有し、
前記制御装置は、
前記第1から第3の回路の中から短絡故障したスイッチング素子を検出する短絡検出部と、
前記短絡検出部で短絡故障したスイッチング素子が検出されたことに応じて、前記短絡故障したスイッチング素子と前記接続点を介して対向して配置される少なくとも1つ以上のスイッチング素子のスイッチング動作により、前記三相交流モータの各相コイルを流れる電流を制御するモータ駆動制御部とを含む、モータ駆動装置。 - 前記モータ駆動制御部は、前記第1の回路の前記第1のスイッチング素子に短絡故障が検出されたことに応じて、前記第2および第3の回路の前記第2のスイッチング素子のスイッチング動作により前記三相交流モータの各相コイルを流れる電流を制御する、請求項1に記載のモータ駆動装置。
- 前記短絡検出部は、前記三相交流モータの各相コイルを流れる電流の振幅に基づいて、前記短絡故障したスイッチング素子を検出する、請求項2に記載のモータ駆動装置。
- 前記短絡検出部は、前記三相交流モータの前記第1相のコイルを流れる電流が、第1極性の方向に前記三相交流モータの定常運転時の振幅を超えてオフセットされたことに応じて、前記第1の回路の前記第1のスイッチング素子が短絡故障したと判定する、請求項3に記載のモータ駆動装置。
- 前記モータ駆動制御部は、各前記第1および前記第2の回路の前記第1のスイッチング素子に短絡故障が検出されたことに応じて、前記第3の回路の前記第2のスイッチング素子のスイッチング動作により前記三相交流モータの各相コイルを流れる電流を制御する、請求項1に記載のモータ駆動装置。
- 前記モータ駆動制御部は、前記第1の回路の前記第1のスイッチング素子と前記第2の回路の前記第2のスイッチング素子とに短絡故障が検出されたことに応じて、前記第3の回路の前記第1および第2のスイッチング素子のスイッチング動作により前記三相交流モータの各相コイルを流れる電流を制御する、請求項1に記載のモータ駆動装置。
- 前記短絡検出部は、前記三相交流モータの相間電圧の振幅に基づいて、前記短絡故障したスイッチング素子を検出する、請求項2、請求項5および請求項6のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。
- 前記短絡検出部は、前記定常運転時の前記三相交流モータの相間電圧の振幅に基づいて予め設定された所定の上限閾値および下限閾値を有し、各前記三相交流モータの相間電圧の振幅と前記上限閾値および下限閾値との大小関係に基づいて、前記短絡故障したスイッ
チング素子を検出する、請求項7に記載のモータ駆動装置。 - 前記短絡検出部は、各前記第1から第3の回路を構成する前記第1および第2のスイッチング素子の端子間電圧に基づいて、前記短絡故障したスイッチング素子を検出する、請求項2、請求項5および請求項6のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。
- 前記三相交流モータは、車両の駆動軸に連結される、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。
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