JP2009131043A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流センサの異常診断が行え、かつ、コストを低減できるモータ制御装置を提供することにある。
【解決手段】モータコントロールユニット１００のセンサ異常判定部１５０は、インバータ５０から３相交流電動機２０に供給される３相交流電流のそれぞれを検出する３個の電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗからの出力に基づいて、３相のそれぞれの交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和が所定値よりも大きい時、３個の電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗのいずれかが異常である判定する。センサ異常判定部１５０は、３個の電流センサの内、異常である電流センサを特定するとともに、正常である他の２個の電流センサに基づいて、異常である電流センサが検出する相の電流を算出して出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置に係り、特に、電流センサを用いて交流モータを制御するに好適なモータ制御装置に関する。

最近、環境に配慮した自動車として、電動機（モータ）を駆動装置に組込んだハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部実用化されている。一般的に、ハイブリッド自動車では、インバータ装置によって駆動制御される車輪駆動用の交流モータが設けられる。交流モータには、運転者からの要求に応じて変化する所望のトルクを応答性良く発生することが求められ、インバータ装置による交流モータの制御には、モータに供給される交流電流を検出する電流センサが用いられる。

このため、ハイブリッド自動車に搭載された交流モータについては、基本的には電流センサでの電流実測値を用いてインバータ装置を制御する。電流センサは、少なくとも、２個必要となる。

しかしながら、電流センサが故障した場合を考慮して、電流センサを各相に２個，合計４個備え、各相毎の電流センサの出力を比較することで、電流センサの異常を診断するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１６０１３６号公報

しかしながら、特許文献１によれば、通常のインバータ制御のために電流センサが計４個必要であり、コストが増加するという問題があった。

本発明の目的は、電流センサの異常診断が行え、かつ、コストを低減できるモータ制御装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、３相交流電動機を駆動制御するモータ制御装置であって、インバータから前記３相交流電動機に供給される３相交流電流のそれぞれを検出する３個の電流センサからの出力に基づいて、３相のそれぞれの交流電流の総和が所定値よりも大きい時、前記３個の電流センサのいずれかが異常である判定するセンサ異常判定手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、電流センサの異常診断が行え、かつ、コストを低減できるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記センサ異常判定手段は、前記３個の電流センサの内、異常である電流センサを特定するとともに、正常である他の２個の電流センサに基づいて、異常である電流センサが検出する相の電流を算出して出力するようにしたものである。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記センサ異常判定手段により電流センサの異常が検出された際、前記インバータの直流側の電力から推定された推定トルクと、正常である他の２個の電流センサによって検出された電流と前記センサ異常判定手段によって算出された相の電流から求められる実トルクの差が所定値よりも小さい時、トルク指令値を制限されたトルク指令値に切替るトルク異常判定手段を備え、前記モータ制御装置は、この制限されたトルク指令値に基づいて、前記３相交流電動機の出力トルクを制御するようにしたものである。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記トルク異常判定手段は、前記インバータの直流側の電力から推定された推定トルクと、正常である他の２個の電流センサによって検出された電流と前記センサ異常判定手段によって算出された相の電流から求められる実トルクの差が所定値よりも大きい時、前記モータ制御装置による前記３相交流電動機の制御を停止するようにしたものである。

（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、３相交流電動機を駆動制御するモータ制御装置であって、インバータから前記３相交流電動機に供給される３相交流電流の内、２相の交流電流をそれぞれ検出する２個の電流センサからの出力に基づいて、他の１相の交流電流を算出する相電流算出部と、前記インバータの直流側の電力から推定された推定トルクと、前記２個の電流センサによって検出された電流と前記相電流算出手段によって算出された相の電流から求められる実トルクの差が所定値よりも大きい時、前記モータ制御装置による前記３相交流電動機の制御を停止する異常判定部を備えるようにしたものである。
かかる構成により、電流センサの異常診断が行え、かつ、コストを低減できるものとなる。

本発明によれば、電流センサの異常診断が行え、かつ、コストを低減できるものとなる。

以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるモータ制御装置を搭載したハイブリッド自動車の構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置を搭載したハイブリッド自動車の構成を示すシステムブロック図である。

図示のハイブリッド自動車は、駆動力源として、エンジン（ＥＮＧ）１０と、３相同期モータ（Ｍ）２０とを備えている。モータ２０は、３相交流モータである。エンジン１０と、モータ２０の間には、クラッチＣが備えられている。エンジン１０若しくはモータ２０の駆動力は、変速機（Ｔ／Ｍ）３０によって変速され、差動装置ＤＦによって２軸に分割され、車輪ＷＨに伝達され、車輪ＷＨを駆動する。

また、エンジン１０にはスタータ（ＳＴ）４０が取り付けられ、現行の車両と同様にリングギアＲＧを介してエンジン１０の始動が可能となっている。

モータ２０の動力源として、バッテリ（ＨＶ）６０が備えられている。バッテリ６０は、例えば、３００Ｖの高圧直流バッテリである。バッテリ６０の出力は、インバータ（ＩＮＶ）５０に入力し、インバータ５０によって、直流電力から交流電力に変換された上で、モータ２０に供給される。

モータ２０の駆動力は、モータコントロールユニット（ＭＣＵ）１００によって制御される。モータコントロールユニット１００は、インバータ５０の内部のスイッチング素子をＰＷＭ駆動して、モータ２０の電機子コイルに流す電流を可変することで、モータ２０の出力トルクを可変する。

エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７０は、エンジン１０に吸入される空気量，エンジン１０に供給される燃料量等を制御して、エンジン１０の駆動力を制御する。

ハイブリッド自動車コントロールユニット（ＨＥＶ ＣＵ）８０は、エンジンコントロールユニット７０及びモータコントロールユニット１００の上位の制御装置である。ハイブリッド自動車コントロールユニット８０は、運転者のアクセルペダルの踏込量（アクセル開度）等に応じて、必要なトルク（要求トルク）を算出する。そして、ハイブリッド自動車コントロールユニット８０は、そのときのハイブリッド自動車の運転状態に応じて、要求トルクを、エンジン１０とモータ２０に振り分け、エンジンコントロールユニット７０及びモータコントロールユニット１００に対して、それぞれエンジントルク指令Ｔｅ*及びモータトルク指令Ｔｍ*を出力する。エンジンコントロールユニット７０は、ハイブリッド自動車コントロールユニット８０からのトルク指令に基づいて、そのトルクが出力するように、吸入空気量や燃料噴射量を制御する。モータコントロールユニット１００は、ハイブリッド自動車コントロールユニット８０からのトルク指令に基づいて、そのトルクが出力するように、インバータ５０を制御して、モータ２０の電機子電流を制御し、また、必要に応じて、モータ５０の界磁コイルに供給する界磁電流を制御する。

次に、本例のハイブリッド自動車の動作の一例について説明する。

例えば、まず発進時には、スタータ４０でエンジン１０が始動され、アイドリング運転をする。クラッチＣは離れている。次に、トルク指令が入力されて、インバータ５０によってモータ２０の駆動力が制御され、車両は、モータ２０の駆動力で走行を開始する。

例えば、車速が４０ｋｍ／ｈになると、クラッチＣが締結され、モータ２０の駆動力と、エンジン１０の駆動力により、車両は走行する。さらに、車速が１００ｋｍ／ｈになると、車両はエンジン１０のみの駆動力で走行する。

車両の減速時には、車輪ＷＨの駆動力は、モータ２０に伝達され、モータ２０は発電機として動作し、発電力はインバータ５０によって直流電力に変換され、バッテリ６０に蓄積される。

なお、図１に示したハイブリッド自動車は、パラレル方式のハイブリッド自動車であるが、本実施形態は、シリーズ方式のハイブリッド自動車や、両者を併用したシリーズ／パラレル方式のハイブリッド自動車にも適用できるものである。また、本実施形態は、モータ制御装置に関するものであるので、モータのみを駆動力源とする電気自動車にも適用できるものである。

次に、図２を用いて、本実施形態によるモータ制御装置の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

バッテリ６０に蓄積された直流高電圧は、インバータ５０によって、３相交流に変換され、３相同期モータ２０に供給され、モータは駆動トルクを発生して回転する。

インバータ５０は、６個の半導体スイッチング素子，例えば、ＩＧＢＴを備えている。２個のＩＧＢＴが直列接続され、Ｕ相上アームとＵ相下アームを構成し、別の２個のＩＧＢＴが直列接続され、Ｖ相上アームとＶ相下アームを構成し、残りの２個のＩＧＢＴが直列接続され、Ｗ相上アームとＷ相下アームを構成する。なお、半導体スイッチング素子としては、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いることもできる。

モータ２０の３相の電流を測定すべく、各々にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗが設けられている。

モータコントロールユニット（ＭＣＵ）１００は、電流指令発生部１１０，電圧指令発生部１２０，３相電圧指令発生部１３０，ＰＷＭ信号発生部１３５，３／２変換部１４０，回転数計算部１４５に加えて、異常判定部１５０と、トルク算出部１６０と、トルク推定部１７０と、トルク異常判定部１８０と、トルク指令切替部１９０とを備えている。

最初に、電流指令発生部１１０，電圧指令発生部１２０，３相電圧指令発生部１３０，ＰＷＭ信号発生部１３５，３／２変換部１４０による基本的なモータ制御方法について説明する。ここの説明においては、トルク指令切替部１９０は、図１に示したハイブリッド自動車コントロールユニット８０が出力するモータトルク指令Ｔｍ*を選択して、電流指令発生部１１０に出力するものとする。また、異常判定部１５０が異常を検出してない場合には、電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗによって検出された各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをそのまま出力している。

電流指令発生部１１０は、入力したモータトルク指令Ｔｍ*に基づいて、ｄ軸電流指令Ｉｄ*及びｑ軸電流指令Ｉｑ*を出力する。電圧指令発生部１２０は、電流指令発生部１１０から入力したｄ軸電流指令Ｉｄ*及びｑ軸電流指令Ｉｑ*と、３／２変換部１４０が出力する、実際に流れているｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに基づいて、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑを出力する。３相電圧指令発生部１３０は、電圧指令発生部１２０から入力したｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑから、モータ角度センサＳ−ＭＰによって検出されるモータ角度（磁極位置）θmに基づいて、３相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して、出力する。ＰＷＭ信号発生部１３５は、３相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを制御信号（ＰＷＭ信号）として、インバータ５０の中の６個のＩＧＢＴのゲート端子に入力し、各ＩＧＢＴをオンオフ制御することで、モータ２０の３相電機子コイルに供給する電機子電流を制御する。

３／２変換部１４０は、電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗによって検出された各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、モータ角度センサＳ−ＭＰによって検出されるモータ角度（磁極位置）θmに基づいて、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換して出力する。モータ角度センサＳ−ＭＰは、例えば、レゾルバセンサが用いられる。

なお、回転数計算部１４５は、モータ角度センサＳ−ＭＰが出力するモータ角度（磁極位置）θmを用いて、一定時間の変化量から、モータ回転数Ｎを算出する。

以上のようにして、モータコントロールユニット１００は、ｄ軸電流指令Ｉｄ*及びｑ軸電流指令Ｉｑ*に対して、実際に流れているｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑが一致するように制御することで、モータ２０の駆動トルクがモータトルク指令に一致するように、モータ２０に流れる電機子電流を制御する。

異常判定部１５０は、電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗによって検出された各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗから、３個の電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの内、いずれか１個の電流センサの異常を判定する。また、異常判定部１５０は、１個の電流センサの異常が見つかると、その異常な電流センサの配置された相の電流を算出する。そして、正常な２相の電流と、算出された相の電流を、３／２変換部１４０に出力する。異常判定部１５０は、３個の電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの全てが正常と判定した場合には、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをそのまま３／２変換部１４０に出力する。なお、異常判定部１５０の詳細については、図３を用いて後述する。

トルク算出部１６０は、異常判定部１５０が出力する３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、モータ角度センサＳ−ＭＰによって検出されるモータ角度（磁極位置）θmに基づいて、モータ２０が出力している推定トルクＴ１を算出し、トルク異常判定部１８０に出力する。

トルク推定部１７０には、バッテリ６０からインバータ５０に供給される直流電圧を検出する電圧検出手段Ｓｖｂによって検出されたバッテリ電圧Ｖｂと、直流電流を検出する電流検出手段Ｓｉｂによって検出されたバッテリ電流Ｉｂとが入力する。トルク推定部１７０は、入力したバッテリ電圧Ｖｂと、バッテリ電流Ｉｂに基づいて、インバータの入力電力を算出できるので、モータ２０が出力するトルクを推定し、推定トルクＴ２として、トルク異常判定部１８０に出力する。

トルク異常判定部１８０は、異常判定部１５０によって電流センサの異常が検出された場合に、トルク算出部１６０によって算出された推定トルクＴ１と、トルク推定部１７０によって推定された推定トルクＴ２に基づいて、トルク異常を判定する。トルク異常が検出されると、アラームを外部に出力するとともに、モータコントロールユニット１００の制御動作を停止する。また、トルク異常が検出されない場合でも、異常判定部１５０によって電流センサの異常が検出されているので、トルク指令切替部１９０に対して切替指令を出力する。トルク指令切替部１９０は、この切替指令に基づいて、制限トルク指令Ｔｍ−ｌｍｔ*が電流指令発生部１１０に入力するように切り替える。

制限トルク指令Ｔｍ−ｌｍｔ*が、電流指令発生部１１０に入力した場合、モータ２０が出力するトルクの最大値は、制限トルク指令Ｔｍ−ｌｍｔ*で指定された制限値に限定される。したがって、モータ２０の出力するトルクは、通常の走行時に比べると小さくなる。モータ２０の出力が制限された場合、モータ２０単独で車両を走行可能な最高速度は、例えば、２０ｋｍ／ｈ程度に制限されるが、モータ２０による車両走行は可能であるので、もよりの修理工場等までの走行するリンプホーム走行は可能である。

次に、図３及び図４を用いて、本実施形態によるモータ制御装置に用いる異常判定部１５０における判定処理内容について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置に用いる異常判定部における判定処理内容を示すフローチャートである。図４は、本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置に用いる異常判定部における電流算出処理内容を示すフローチャートである。

図３のステップＳ１００において、異常判定部１５０は、インバータ５０を構成するＩＧＢＴのスイッチング周波数に同期した周期で各３個の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをサンプリングして測定する。あるいは、異常時のトルク異常発生時間などの影響を考慮して前記スイッチングに同期していなくても良い。

次に、ステップＳ１１０において、３個の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和が、所定値ΔＩｕｖｗより大きいか否かを判定する。３個の電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの全てが正常であれば、各電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの総和は常にゼロとなり、判定値Δｉｕｖｗ以下となる。もし、１個のセンサに異常が発生して、電流を正しく示さない場合は、前記の総和はゼロにならない。

３個の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和が、所定値ΔＩｕｖｗより小さい場合は、３個の電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの全てが正常であるので、ステップＳ１３０に進み、通常のインバータ処理を継続する。

３個の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和が、所定値ΔＩｕｖｗより大きい場合は、３個の電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗのいずれかが異常であるので、ステップＳ１４０の異常電流センサ特定ルーチンに進む。

次に、図４により、図３のステップＳ１４０（異常電流センサ特定ルーチン）の内容について説明する。

異常電流センサ特定ルーチンでは、異常センサと特定し、さらに、異常センサが検出すべき相の電流を算出して、モータ制御を継続する。たとえば、Ｕ相電流センサが異常な場合、Ｕ相電流Ｉｕは、Ｖ相電流Ｉｖと、Ｗ相電流Ｉｗとから、
Ｉｕ＝−Ｉｖ−Ｉｗ
として、算出することができる。正常な電流センサによって検出されたＶ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗ、及び、算出されたＵ相電流Ｉｕは、図２の３／２変換部１４０に出力する。３個の電流センサの内、１個が異常となった場合には、この値を使って制御を実行するリンプホーム運転となる。

通常は、電流センサの出力Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和がセロであるので、前述のようにたとえばＩｕ＝０のときは、Ｉｖ＝−Ｉｗの関係が成立する。この関係を利用して、ステップＳ１４０（異常電流センサ特定ルーチン）では、異常電流センサを特定する。

図４のステップＳ１４１において、異常判定部１５０は、Ｕ相電流Ｉｕが０か否かを判定する。Ｕ相電流Ｉｕが０の場合には、ステップＳ１４２において、他の相の電流において、Ｉｖ＝−Ｉｗが成立するか否かを判定する。Ｉｖ＝−Ｉｗが成立する場合には、Ｕ相電流Ｉｕが異常と判定できるので、ステップＳ１４３において、Ｖ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗとから、Ｕ相電流Ｉｕ＝−Ｉｖ−Ｉｗとして算出する。

また、ステップＳ１４１若しくはステップＳ１４２にＮｏの場合には、異常判定部１５０は、ステップＳ１４４において、Ｖ相電流Ｉｖが０か否かを判定する。Ｖ相電流Ｉｖが０の場合には、ステップＳ１４５において、他の相の電流において、Ｉｕ＝−Ｉｗが成立するか否かを判定する。Ｉｕ＝−Ｉｗが成立する場合には、Ｖ相電流Ｉｖが異常と判定できるので、ステップＳ１４６において、Ｕ相電流ＩｕとＷ相電流Ｉｗとから、Ｖ相電流Ｉｖ＝−Ｉｕ−Ｉｗとして算出する。

さらに、ステップＳ１４４若しくはステップＳ１４５にＮｏの場合には、異常判定部１５０は、ステップＳ１４７において、Ｗ相電流Ｉｗが０か否かを判定する。Ｗ相電流Ｉｗが０の場合には、ステップＳ１４８において、他の相の電流において、Ｉｕ＝−Ｉｖが成立するか否かを判定する。Ｉｕ＝−Ｉｖが成立する場合には、Ｗ相電流Ｉｗが異常と判定できるので、ステップＳ１４９において、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流Ｉｖとから、Ｗ相電流Ｉｗ＝−Ｉｕ−Ｉｖとして算出する。

図３のステップＳ１４０において、異常センサの特定及び異常センサの相の電流値の算出が終了すると、図３のステップＳ１５０のリンプホーム運転ルーチンに進む。

次に、図５を用いて、本実施形態によるモータ制御装置に用いるトルク算出部１６０，トルク推定部１７０，トルク異常判定部１８０における処理内容について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置に用いるトルク算出部，トルク推定部，トルク異常判定部における処理内容を示すフローチャートである。

１個のモータ電流センサの異常が検出された場合でも、他の正常な電流センサを用いて制御を継続できるが、万一さらに別のセンサの故障が発生した場合に、正しくモータを制御できない可能性がある。そこで、１個の電流センサが異常となった場合には、リンプホーム運転に制御モードを切り替える。また、さらに別の電流センサの異常となった場合には、制御を停止する必要がある。

図５のステップＳ１５１において、図２のトルク推定部１７０は、インバータの入力電圧（Ｖｂ）と電流（Ｉｂ）からインバータの入力側,すなわち、直流の情報に基づいて、推定トルクＴ２を算出する。推定トルクＴ２は、

Ｔｍ−ｐｒ＝Ｖｂ×Ｉｂ×ηＩ×ηＭ／Ｎ

として算出できる。ここで、ηＩはインバータ効率であり、ηＭはモータ効率であり、Ｎはモータ回転数である。なお、インバータの入力電圧（Ｖｂ）と電流（Ｉｂ）から、入力電力（Ｐｂ）が算出される。

入力電圧（Ｖｂ）は、バッテリ電圧センサＳｖｂによって検出され、入力電流（Ｉｂ）は、バッテリ電流センサＳｉｂによって検出される。インバータ効率ηＩ、モータ効率ηＭは、あらかじめインバータとモータの定数として記憶してあるものである。

次に、ステップＳ１５２において、トルク算出部１６０は、推定トルクＴ１を以下の式から算出する。

Ｔｍ−ｒｌ＝３×Ｐ×（Φ×Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ）

ここで、Ｐはモータ極数であり、Φは磁束であり、Ｉｑはｑ軸電流であり、Ｉｄはｄ軸電流であり、Ｌｄはｄ軸インダクタンスであり、Ｌｑはｑ軸インダクタンスである。

上式のｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、モータ角度センサＳ−ＭＰの位相θmから算出することができる。その他は、あらかじめモータ定数で決められた数値であるので、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑを検出して、推定トルクＴ１を得ることができる。

次に、ステップＳ１５３において、トルク異常判定部１８０は、推定トルクＴ１と推定トルクＴ２を比較し、差分が異常検出値Δｔｅｒｒより大きいか否かを判定する。

大きくない場合には、センサ異常は１個のみと判定できるため、ステップＳ１５４において、リンプホーム運転によるインバータ制御を実行する。すなわち、図２に示したように、トルク異常判定部１８０は、トルク指令切替部１９０に対して切替指令を出力する。トルク指令切替部１９０は、この切替指令に基づいて、制限トルク指令Ｔｍ−ｌｍｔ*が電流指令発生部１１０に入力するように切り替える。

大きい場合は、２個以上のセンサ異常と判断して、ステップＳ１５５において、アラームを出力するとともに、モータ制御を停止する。

このようにすることで、１個のセンサ異常で運転を継続するリンプホーム運転中に、万一さらなるセンサ故障が発生した場合でも、その異常を検出でき、信頼性の高い制御装置を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態では、３個の電流センサを用いて電流センサの異常を検出できるので、電流センサにかかるコストを低減できる。

また、１個のモータ電流センサの異常が発生しても、残りの２個の電流センサの出力で異常の発生した相の電流を算出して、リンプホーム運転を継続することができる。

さらに、リンプホーム運転中でも、２個以上の電流せんさが故障した場合でも、それを検出して、直ちに制御を停止できるので、信頼性の高い制御装置を得ることができる。

次に、図６及び図７を用いて、本発明の第２の実施形態によるモータ制御装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態によるモータ制御装置を搭載したハイブリッド自動車の構成は、図１に示したものと同様である。

最初に、図６を用いて、本実施形態によるモータ制御装置の構成について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。

図２に示した例では、モータ２０の３相の電流を測定すべく、各々にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗが備えていたが、本実施形態では、２個のＵ相、Ｖ相の電流センサＳｕ，Ｓｖが備えられている。

また、モータコントロールユニット（ＭＣＵ）１００Ａは、図２のモータコントロールユニット（ＭＣＵ）１００とは、次の点で相違している。すなわち、図２における異常判定部１５０とトルク指令切替部１９０とは備えていないものである。その代わりに、Ｗ相電流算出部１５５を備えている。また、トルク異常判定部１８０Ａは、図２のトルク異常判定部１８０とはその処理内容が少し異なるものである。なお、図２に示したＰＷＭ信号発生部１３５，３／２変換部１４０，回転数計算部１４５をも備えているが、図示は省略している。

Ｗ相電流算出部１５５は、Ｕ相、Ｖ相の電流センサＳｕ，Ｓｖによって検出されたＵ相電流ＩｕとＶ相電流Ｉｖとから、Ｗ相電流Ｉｗを、Ｉｗ＝−Ｉｕ−Ｉｖとして算出する。

次に、図７を用いて、本実施形態によるモータ制御装置に用いるトルク算出部１６０，トルク推定部１７０，トルク異常判定部１８０Ａにおける処理内容について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態によるモータ制御装置に用いるトルク算出部，トルク推定部，トルク異常判定部における処理内容を示すフローチャートである。

図７のステップＳ２１０において、図５のステップＳ１５１と同様に、図７のトルク推定部１７０は、インバータの入力電圧（Ｖｂ）と電流（Ｉｂ）からインバータの入力側,すなわち、直流の情報に基づいて、推定トルクＴ２を算出する。推定トルクＴ２は、

Ｔｍ−ｐｒ＝Ｖｂ×Ｉｂ×ηＩ×ηＭ／Ｎ

として算出できる。ここで、ηＩはインバータ効率であり、ηＭはモータ効率であり、Ｎはモータ回転数である。なお、インバータの入力電圧（Ｖｂ）と電流（Ｉｂ）から、入力電力（Ｐｂ）が算出される。

入力電圧（Ｖｂ）は、バッテリ電圧センサＳｖｂによって検出され、入力電流（Ｉｂ）は、バッテリ電流センサＳｉｂによって検出される。インバータ効率ηＩ、モータ効率ηＭは、あらかじめインバータとモータの定数として記憶してあるものである。モータ回転数Ｎは、モータ角度センサＳ−ＭＰの信号を用いて、一定時間の変化量から容易に求めることができる。

次に、ステップＳ２２０において、図５のステップＳ１５２と同様に、トルク算出部１６０は、推定トルクＴ１を以下の式から算出する。

Ｔｍ−ｒｌ＝３×Ｐ×（Φ×Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ）

ここで、Ｐはモータ極数であり、Φは磁束であり、Ｉｑはｑ軸電流であり、Ｉｄはｄ軸電流であり、Ｌｄはｄ軸インダクタンスであり、Ｌｑはｑ軸インダクタンスである。

上式のｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、モータ角度センサＳ−ＭＰの位相θmから算出することができる。その他は、あらかじめモータ定数で決められた数値であるので、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑを検出して、推定トルクＴ１を得ることができる。

次に、ステップＳ２３０において、図５のステップＳ１５３と同様に、トルク異常判定部１８０Ａは、推定トルクＴ１と推定トルクＴ２を比較し、差分が異常検出値Δｔｅｒｒより大きいか否かを判定する。

大きくない場合には、２個のセンサＳｕ，Ｓｖやインバータ５０に異常はないと判定できるため、ステップＳ２４０において、通常のインバータ制御を実行する。

大きい場合は、２個のセンサＳｕ，Ｓｖのいずれかか、インバータ５０が異常と判断して、ステップＳ２５０において、アラームを出力するとともに、モータ制御を停止する。

なお、ステップＳ２３０において、トルク異常判定部１８０Ａは、推定トルクＴ１と推定トルクＴ２を比較して、差分が異常検出値Δｔｅｒｒより大きい場合としては、２個のセンサＳｕ，Ｓｖのいずれかか、インバータ５０の異常か、若しくは、バッテリ電圧センサＳｖｂやバッテリ電流センサＳｉｂの異常が考えられるが、どの部分が異常かまでは判定できないものである。ただし、一般に、バッテリ電圧センサＳｖｂやバッテリ電流センサＳｉｂは、直流の電圧電流を検出するものであるため、比較的異常が発生しにくいものであるため、２個の交流電流センサＳｕ，Ｓｖのいずれかか、インバータ５０の半導体スイッチング素子等の異常が考えられる。いずれにしても、これらの異常が検出された場合には、通常のインバータ処理を実行できないため、処理を停止する。

このようにすることで、２個のモータ電流センサで運転し、かつその異常を検出できるので、コストを低減できる。

次に、図８を用いて、本発明の各実施形態によるモータ制御装置を搭載した電動４輪駆動車の構成について説明する。
図８は、本発明の各実施形態によるモータ制御装置を搭載した電動４輪駆動車の構成を示すシステムブロック図である。

電動４輪駆動車は、エンジン１０と、交流モータ２０Ｂと、後輪駆動用の交流モータ１０Ａと、高圧バッテリ６０とを備えている。エンジン１０と交流モータ２０Ｂの駆動力は、トランスミッション３０を介して前輪ＦＷＨに伝達され、前輪ＦＷＨを駆動する。エンジン１０の出力は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７０からの指令により制御される。エンジン１０の出力は、前輪ＦＷＨを駆動するだけでなく、交流モータ２０Ｂを駆動する場合もある。交流モータ２０Ｂは、前輪ＦＷＨを駆動する場合には、高圧バッテリ６０に蓄えられた電力を用いてモータ駆動される。また、前輪ＦＷＨによって回生制動をおこなう場合には、交流モータ２０Ｂによって得られる回生電力を、高圧バッテリ６０に供給する。交流モータ２０Ｂは、発電する場合には、エンジン１０の動力を用いて発電機として交流電力を出力する。

インバータ５０Ｂは、交流モータ２０Ｂにおいて所要の動力を任意に制御するために設けられており、高圧バッテリ６０に蓄えられた直流電力を交流電力に変換し、交流モータ２０Ｂに供給する。回生制動時や発電時には、交流電力を、インバータ５０Ｂによって直流電力に変換し、高圧バッテリ６０に供給する。

交流モータ２０Ａは、駆動及び回生をおこなうことができる。交流モータ２０Ａの駆動力は、それぞれ、クラッチＣ１、ディファレンシャルギアＤＦを介して、後輪ＲＷＨに伝達され、後輪ＲＷＨを駆動する。クラッチＣ１が連結されると、交流モータ２０Ａの回転力により、後輪ＲＷＨを駆動する。クラッチＣ１が開放されると、交流モータ２０Ａは、後輪ＲＷＨから機械的に切り離され、後輪ＲＷＨは駆動力を路面に伝えない。

制動時には、後輪ＲＷＨから回生トルクにより、を交流モータ２０Ａが回生され、回生エネルギーを得ることができる。

また、交流モータ２０Ａにおいて所要の動力を任意に制御できるようにインバータ５０Ａが設けられており、高圧バッテリ６０に蓄えられた直流電力を交流電力に変換し、交流モータ２０Ａに供給する。

ＨＥＶコントローラ８０は、ＥＣＵ７０やモータコントローラ１００Ｂ、モータコントローラ１００ＡとＣＡＮなどの通信手段で繋がっており、前輪用の交流モータ２０Ｂや後輪用の交流モータ２０Ａへの指令値を計算するような、駆動システム全体の制御をおこなうコントローラである。

モータコントローラ１００Ｂは、ＨＥＶコントローラ８０から得られるエンジン回転数やトルク指令に基づき、交流モータ２０Ｂとインバータ５０Ｂを制御する。モータコントローラ１００Ａは、ＨＥＶコントローラ８０から得られるエンジン回転数やトルク指令に基づき、交流モータ２０Ａとインバータ５０Ａを制御する。

モータコントローラ１００Ａ，１００Ｂは、図２〜図５、若しくは図６及び図７にて説明した実施形態のようにして、電流センサ等の異常を検出する。

本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置を搭載したハイブリッド自動車の構成を示すシステムブロック図である。 本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置に用いる異常判定部における判定処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置に用いる異常判定部における電流算出処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態によるモータ制御装置に用いるトルク算出部，トルク推定部，トルク異常判定部における処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態によるモータ制御装置に用いるトルク算出部，トルク推定部，トルク異常判定部における処理内容を示すフローチャートである。 本発明の各実施形態によるモータ制御装置を搭載した電動４輪駆動車の構成を示すシステムブロック図である。

符号の説明

１０…エンジン（ＥＮＧ）
２０…３相同期モータ（Ｍ）
５０…インバータ
６０…高圧バッテリ
７０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
８０…ハイブリッド自動車コントロールユニット（ＨＥＶ ＣＵ）
１００…モータコントロールユニット（ＭＣＵ）
１１０…電流指令発生部
１２０…電圧指令発生部
１３０…３相電圧指令発生部
１４０…３／２変換部
１５０…異常判定部
１５５…Ｗ相電流算出部
１６０…トルク算出部
１７０…トルク推定部
１８０，１８０Ａ…トルク異常判定部
１９０…トルク指令切替部

Claims (5)

1. ３相交流電動機を駆動制御するモータ制御装置であって、
   インバータから前記３相交流電動機に供給される３相交流電流のそれぞれを検出する３個の電流センサからの出力に基づいて、３相のそれぞれの交流電流の総和が所定値よりも大きい時、前記３個の電流センサのいずれかが異常である判定するセンサ異常判定手段を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１記載のモータ制御装置において、
   前記センサ異常判定手段は、前記３個の電流センサの内、異常である電流センサを特定するとともに、正常である他の２個の電流センサに基づいて、異常である電流センサが検出する相の電流を算出して出力することを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項２記載のモータ制御装置において、
   前記センサ異常判定手段により電流センサの異常が検出された際、前記インバータの直流側の電力から推定された推定トルクと、正常である他の２個の電流センサによって検出された電流と前記センサ異常判定手段によって算出された相の電流から求められる実トルクの差が所定値よりも小さい時、トルク指令値を制限されたトルク指令値に切替るトルク異常判定手段を備え、
   前記モータ制御装置は、この制限されたトルク指令値に基づいて、前記３相交流電動機の出力トルクを制御することを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項３記載のモータ制御装置において、
   前記トルク異常判定手段は、前記インバータの直流側の電力から推定された推定トルクと、正常である他の２個の電流センサによって検出された電流と前記センサ異常判定手段によって算出された相の電流から求められる実トルクの差が所定値よりも大きい時、前記モータ制御装置による前記３相交流電動機の制御を停止することを特徴とするモータ制御装置。
5. ３相交流電動機を駆動制御するモータ制御装置であって、
   インバータから前記３相交流電動機に供給される３相交流電流の内、２相の交流電流をそれぞれ検出する２個の電流センサからの出力に基づいて、他の１相の交流電流を算出する相電流算出部と、
   前記インバータの直流側の電力から推定された推定トルクと、前記２個の電流センサによって検出された電流と前記相電流算出手段によって算出された相の電流から求められる実トルクの差が所定値よりも大きい時、前記モータ制御装置による前記３相交流電動機の制御を停止する異常判定部を備えることを特徴とするモータ制御装置。

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