JP2018133835A

JP2018133835A - モータ制御装置

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Publication number: JP2018133835A
Application number: JP2017023783A
Authority: JP
Inventors: 寛之竹本; Hiroyuki Takemoto; 恒平明円; Kohei Myoen
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2037-02-13
Also published as: JP6663368B2

Abstract

【課題】モータ・インバータ回路間に設置されている通常の電流センサを用いて、通電量を制御しながらモータ・インバータ回路間の断線状態を診断できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置が、三相交流モータ１００を駆動するインバータ回路２００と、インバータ回路を制御する制御装置６００と、を備える。制御装置は、第２相および第３相における高電圧側および低電圧側の内の一方のアームをオンしながら、第１相における高電圧側および低電圧側の内の他方のアームを所定時間だけオンして、三相交流モータに流れる電流の第１の電流値を検出し、第１の電流値に基づいて、三相交流モータとインバータ回路との間における断線状態を診断する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ側における断線状態を診断する機能を備えるモータ制御装置に関する。

モータ制御装置が備えるインバータ回路と、インバータ回路によって駆動されるモータとの間における欠相、すなわち断線の状態を診断する技術として、特許文献１に記載されるような従来技術が知られている。

本従来技術では、三相モータの起動前に、ある一相に電流を供給し他の二相から電流を吸い込む動作を相毎に実行し、その動作毎にインバータ回路から直流／直流変換回路に直流電流が流れるか否かを判定することで異常の有無を判断する。さらに、起動後には、三相モータを回転させるためにインバータ回路から三相モータに駆動電流を供給しているときに、直流電流を連続的に検出し、欠相がない場合にモータの１回転周期中に六つ現れ、欠相時には二つに減少する鋸波状のピークの数を判定することで異常の有無を判断する。異常有りと判定されると一旦モータの駆動を停止し、起動前と同じ断線検知処理を実行して欠相が生じている相を確認して異常報知する。

特開２０１３−１３２０９９号公報

上記の従来技術では、インバータ回路から直流／直流変換回路に流れる直流電流を検出するために、新たに直流電流センサの搭載が必要となる。さらに、モータへの通電量を制御していないため、起動時（走行前）の診断にてモータが回り、振動、異音、意図しない走行を生じる恐れがある。
そこで、本発明は、モータ・インバータ回路間に設置されている通常の電流センサを用いて、通電量を制御しながらモータ・インバータ回路間の断線状態を診断できるモータ制御装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明によるモータ制御装置は、三相交流モータを駆動するインバータ回路と、インバータ回路を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、第２相および第３相における高電圧側および低電圧側の内の一方のアームをオンしながら、第１相における高電圧側および低電圧側の内の他方のアームを所定時間だけオンして、三相交流モータに流れる電流の第１の電流値を検出し、第１の電流値に基づいて、三相交流モータとインバータ回路との間における断線状態を診断する。

また、上記課題を解決するために、本発明によるモータ制御装置は、三相交流モータを駆動するインバータ回路と、インバータ回路を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、第２相および第３相における高電圧側および低電圧側の内の一方のアームをオンしながら、第１相における高電圧側および低電圧側の内の他方のアームを所定時間だけオンして、三相交流モータに流れる電流の第１の電流値を検出し、さらに、第１相および第３相における高電圧側および低電圧側の内の一方のアームをオンしながら、第２相における高電圧側および低電圧側の内の他方のアームを所定時間だけオンして、三相交流モータに流れる電流の第２の電流値を検出し、第１の電流値および第２の電流値に基づいて、三相交流モータと前記インバータ回路との間における断線状態を診断する。

本発明によれば、交流の三相の内、二相における高電圧側および低電圧側の内の一方のアームをオンしながら、他の一相における高電圧側および低電圧側の内の他方のアームを所定時間だけオンして、この時、三相交流モータに流れる電流に基づいて断線状態を診断するので、通常の電流センサを用いて、通電量を制御しながらモータ・インバータ回路間の断線状態を診断できる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１であるモータ制御装置の構成図である。断線診断における制御装置の処理動作を示すフローチャートである。通電相のＯＮタイミングおよびＯＮ時間の例である。Ｕ相およびＶ相の上アームのＯＮ時間とインバータ回路における直流入力電圧の関係の一例を示す。Ｕ相およびＶ相通電時におけるＵＶＷ相上下アームの通電状態を示す。Ｕ相通電時およびＶ相通電時の電流ルートを示す回路図である。Ｕ相通電時およびＶ相通電時におけるＵＶＷ相電流の波形例を示す。断線状態の診断結果と、ＵＶ相通電時における各相の電流との関係を示す。実施例２における、断線診断時の通電相のＯＮタイミングおよびＯＮ時間の一例を示す。実施例２における、Ｕ相通電時の各相の電流を示す。

以下、本発明の実施形態について、実施例１および実施例２により、図面を用いて説明する。なお、各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

図１は、本発明の実施例１であるモータ制御装置の構成図である。

図１に示すように、本実施例では、インバータ回路２００とバッテリ４００が、互いに接続され、閉回路を構成している。インバータ回路２００は、いわゆる電圧形インバータの主回路を構成する。本実施例のモータ制御装置においては、バッテリ４００の直流電力がインバータ回路２００によって交流電力に変換され、インバータ回路２００が出力する交流電力によって、モータ１００が通電される。さらに、本実施例のモータ制御装置は、後述するように、インバータ回路２００によって、モータ１００の三相の内の二相、本実施例ではＵ相およびＶ相を通電し、モータ１００とインバータ回路２００の間のどの相が断線しているかを比較的短時間で判定する診断機能を備えている。

モータ１００は、ハイブリッド車両や電気自動車の動力源であり、三相交流電力によって駆動される三相交流同期モータである。なお、本実施例において、モータ１００は、永久磁石が設けられるロータと、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相分の巻線を有するステータとを有する永久磁石同期モータである。各巻線に交流電流が流れることによって発生する回転磁界と、永久磁石磁束との相互作用により、ロータに回転力が発生する。

なお、本実施例において、モータ１００のＵ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線は、Ｙ（あるいはスター）結線されている。

インバータ回路２００は、六個の半導体スイッチング素子（図１では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ））を備え、二個ずつ直列接続され、３相分（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の上下アームを構成する。三相分の、高電圧側および低電圧側のアームすなわち上下アームの各直列接続点は、交流給電用ケーブル３００を介して、それぞれ、モータ１００のＵ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線に電気的に接続される。上下アームの両端は、直流給電用ケーブル５００を介してバッテリ４００に電気的に接続される。また、インバータ回路２００において、直流入力側には、平滑コンデンサ８００が接続される。なお、各半導体スイッチング素子（図１中のＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間）には、電気的に逆並列にダイオードが接続される。このダイオードは、いわゆる環流（フリーホイーリング）ダイオードとして動作する。

インバータ回路２００においては、半導体スイッチング素子がスイッチング動作することにより、バッテリ４００から入力する直流電力が交流電力に変換され、この交流電力が上下アームの直列接続点からモータ１００へ出力される。なお、平滑コンデンサ８００は、スイッチング動作に伴う入力側電圧の変動を抑制して、インバータ回路２００の動作を安定化する。

バッテリ４００は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池である。本実施例において、バッテリ４００の端子電圧は、１００Ｖから４００Ｖ程度の比較的高い電圧である。

制御装置６００は、インバータ回路２００中の各半導体スイッチング素子の制御端子（図１中では、ＩＧＢＴのゲート端子）に制御信号（ＰＷＭ信号）を出力し、各半導体スイッチング素子を制御することにより、モータ１００へ供給する電流を制御して、モータ１００のトルクや速度を制御する。本実施例において、制御装置６００は、電流センサ７００によって検出される三相交流電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいて、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが所望のトルクあるいは速度を得るための電流指令値に近づくように、各半導体スイッチング素子を制御する。

なお、図１中では、簡単のために、三相交流電流を検出するセンサを一つの電流センサ７００で表している。

さらに、制御装置６００は、後述するように、電流センサ７００によって検出される三相交流電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいて、モータ１００とインバータ回路２００との間における断線状態を診断する。

なお、制御装置６００は、マイクロコンピュータなどの演算処理装置を備え、演算処理装置が所定のプログラムに従って処理動作することにより、モータ１００のトルクや速度を制御したり、モータ１００とインバータ回路２００との間における断線状態を診断したりする。

次に、制御装置６００による、モータ起動前（すなわちハイブリッド車両や電気自動車の走行開始前）の、モータ１００とインバータ回路２００間の断線診断について説明する。

図２は、本実施例の断線診断における制御装置６００の処理動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１０００において、インバータ回路２００の起動によって処理動作がスタートする。

次に、ステップＳ１００１において、インバータ回路２００にバッテリ４００から、高電圧（直流電圧）が入力されているかが判定される。本判定においては、直流電圧が所定の閾値を超えているかが判定されたり、高圧リレーのＯＮ・ＯＦＦ信号に基づいて高圧リレー（図示せず）がＯＮしているかが判定されたりする。ここで、高圧リレーは、インバータ回路２００とバッテリ４００の間に接続される。なお、直流電圧は、例えば、平滑コンデンサ８００の両端において検出されて、制御装置６００に入力される。

さらに、本ステップＳ１００１においては、モータ１００を通電する前に、モータ１００の回転数が所定の閾値より小さいかが判定される。すなわち、モータ起動前すなわち走行開始前であるかが判定される。なお、モータ１００の回転数は、ロータリエンコーダやレゾルバなどの公知の手段によって検出される。

本ステップＳ１００１において、インバータ回路２００に高電圧（直流電圧）が入力されていると判定され、かつモータ起動前であると判定されると（Ｓ１００１のＹＥＳ）、次にステップＳ１００２が実行され、そうでなければ（Ｓ１００１のＮＯ）、ステップＳ１００１の判定処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１００２では、Ｕ相およびＶ相のＤｕｔｙ、すなわちＯＮタイミングと直流電圧に応じたＯＮ時間が設定される。そして、一つの断線診断期間における、断線診断のための各電流検知タイミングにおいて、Ｄｕｔｙに従って、Ｕ相通電あるいはＶ相通電が設定される。これにより、一つの断線診断期間において、Ｕ相およびＶ相が順次通電される。Ｕ相通電の場合、三相分の上アームの内、Ｕ相の上アームのみがオンして、三相分の下アームの内、Ｖ相およびＷ相のみがオンする。Ｖ相通電の場合、三相分の上アームの内、Ｖ相の上アームのみがオンして、三相分の下アームの内、Ｕ相およびＷ相のみがオンする。なお、Ｄｕｔｙは、モータへの通電量が、モータ１００の起動前の状態が保持されるような通電量となるように設定される。これにより、断線診断時に、モータの回転を抑え、振動、異音、意図しない走行などが防止される。

次に、ステップＳ１００３において、断線の有無を検知するため、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの絶対値が所定の閾値を超えているかが判定される。電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗのいずれかの絶対値が所定の閾値をいずれかの超えていると判定される場合（Ｓ１００３のＹＥＳ）すなわち断線が無いと推定される場合、次にステップＳ１００４が実行される。また、全ての電流値の絶対値が閾値を超えていないと判定される場合（Ｓ１００３のＮＯ）すなわち断線が有ると推定される場合、次にステップＳ１００５が実行される。

ステップＳ１００４では、各相のＯＫフラグ用のカウンタｖＣｎｔ＿ｉｕ，ｖＣｎｔ＿ｉｖ，ｖＣｎｔ＿ｉｗの内、ステップＳ１００３において、電流値の絶対値が所定の閾値を超えていると判定された相のカウンタをインクリメントする。すなわち、本ステップＳ１００４では、相毎に、一つの断線診断期間において、通電されていること、すなわち断線無と推定された回数がカウントされる。ステップＳ１００４が実行されたら、次に、ステップＳ１００５が実行される。

ステップＳ１００５では、通電時間用カウンタｖＣｎｔ＿Ｒｉｐｏｆｆがインクリメントされる。通電時間用カウンタの計数値によって、電流検知すなわち断線診断の経過時間が監視される。ステップＳ１００５が実行されたら、次に、ステップＳ１００６が実行される。

ステップＳ１００６において、通電時間用カウンタｖＣｎｔ＿Ｒｉｐｏｆｆが所定の閾値を超えているかが判定される。すなわち、一つの断線診断期間が終了したかが判定される。通電時間用カウンタｖＣｎｔ＿Ｒｉｐｏｆｆが所定の閾値を超えていると判定される場合（ステップＳ１００６のＹＥＳ）、次にステップＳ１００７が実行される。また、超えていないと判定される場合（ステップＳ１００６のＮＯ）、すなわちまだ断線診断期間中であると判定される場合、ステップＳ１００２に戻って、ステップＳ１００２以降の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１００７においては、各相のＯＫフラグ用カウンタの計数値に基づいて、断線状態、すなわち異常の有無や断線している相などが判定される。まず、ＯＫフラグ用カウンタｖＣｎｔ＿ｉｕ，ｖＣｎｔ＿ｉｖ，ｖＣｎｔ＿ｉｗのすべてが所定の閾値以上である場合、３相とも通電されているとして、異常なし（全相断線無）と判定される。次に、ｖＣｎｔ＿ｉｕのみ閾値より小である場合、Ｕ相のみ通電されていないとして、Ｕ相オープン（Ｕ相断線）と判定する。同様に、ｖＣｎｔ＿ｉｖのみ閾値より小である場合、Ｖ相のみ通電されていないとして、Ｖ相オープン（Ｖ相断線）と判定される。また、ｖＣｎｔ＿ｉｗのみ閾値より小である場合、Ｗ相のみ通電されていないとして、Ｗ相オープン（Ｗ相断線）と判定される。ステップＳ１００７において、ＯＫフラグ用カウンタの計数値が、前述のいずれの場合でもない場合、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の内、２相あるいは３相（全相）が通電されていないとして、２相あるいは３相オープン（２相あるいは３相断線）と判定される。

図３は、図２のステップＳ１００２において設定される、通電相のＯＮタイミングおよびＯＮ時間の例である。

図３の例において、Ｕ相は、Ｔｉｍｉｎｇ＝０［ｍｓ］においてＯＮし、ＯＮ時間０．１ｍｓ（１００μｓ）にてＯＮし続けた後、ＯＦＦする。Ｖ相は、Ｕ相がＯＮした５ｍｓ後（図３中のＴｉｍｉｎｇ＝５［ｍｓ］）に、ＯＮし、ＯＮ時間０．１ｍｓ（１００μｓ）にてＯＮし続けた後、ＯＦＦする。なお、Ｕ相のＯＮ期間は、Ｕ相上アームの半導体スイッチング素子のＯＮ期間、すなわちこの半導体スイッチング素子の制御端子（本実施例では、ＩＧＢＴのゲート端子）にＯＮ信号が与えられる期間である。また、Ｖ相のＯＮ期間は、Ｖ相上アームの半導体スイッチング素子のＯＮ期間、すなわちこの半導体スイッチング素子の制御端子（本実施例では、ＩＧＢＴのゲート端子）にＯＮ信号が与えられる期間である。また、図３に示すように、Ｗ相はＯＮされない。

なお、Ｕ，Ｖ相上アームがＯＦＦした後も、環流電流が流れ得る。そこで、本実施例においては、上アームのＯＮ期間とＯＦＦ後の環流電流が流れる期間とを併せて通電時とする。本実施例においては、図３に示すように、Ｕ相通電時およびＶ相通電時が５ｍｓ程度である。従って、Ｕ相およびＶ相のＯＮ時間は、それぞれＵ相通電時およびＶ相通電時よりも短い。

図４は、本実施例における、Ｕ相およびＶ相の上アームのＯＮ時間とインバータ回路における直流入力電圧（ＤＣ電圧）の関係の一例を示す。

図４に示すように、本実施例においては、Ｕ，Ｖ相への通電量を、所定量、例えば２０Ａｒｍｓ程度に抑えるために、ＤＣ電圧が高くなるに応じてＯＮ時間が短くなるように、ＯＮ時間が設定される。これにより、Ｕ，Ｖ相への通電量が、モータ１００が回転しないように、すなわちモータ１００の起動前の状態が保持されるような通電量となるように設定され、断線診断時に、モータの回転を抑え、振動、異音、意図しない走行などが防止される。

図５は、Ｕ相およびＶ相通電時におけるＵＶＷ相上下アームの通電状態を示す。

図５に示すように、Ｕ相通電時において、Ｕ相上アームはＯＮしてからＯＦＦするが（図３参照）、ＶＷ相上アームはＯＦＦ状態が保持される。また、Ｕ相通電時において、ＵＶＷ相下アームは、それぞれ、ＯＦＦ状態、ＯＮ状態、ＯＮ状態が保持される（前述の図３において、下アームのＯＮ／ＯＦＦ状態は省略されている）。

また、図５に示すように、Ｖ相通電時において、Ｖ相上アームはＯＮしてからＯＦＦするが（図３参照）、Ｕ相上アームはＯＦＦ状態が保持される。また、Ｖ相通電時において、ＵＶＷ相下アームは、それぞれ、ＯＮ状態、ＯＦＦ状態、ＯＮ状態が保持される。

図６は、図５に示したＵ相通電時（但し、Ｕ相上アームＵＨのＯＮ時）およびＶ相通電時（但し、Ｖ相上アームＶＨのＯＮ時）の電流ルートを示す回路図である。

図６に示すように、Ｕ相通電時において、Ｕ相上アームＵＨがＯＮされると、Ｖ相下アームＶＬおよびＷ相下アームＷＬがＯＮであるから、Ｕ相上アームＵＨ、Ｕ相給電用ケーブル、Ｕ相巻線（抵抗、インダクタンス）、Ｖ相巻線、Ｖ相給電用ケーブル、Ｖ相下アームＶＬを順にたどる経路、並びに、Ｕ相上アームＵＨ、Ｕ相給電用ケーブル、Ｕ相巻線、Ｗ相巻線、Ｗ相給電用ケーブル、Ｗ相下アームＷＬを順にたどる経路で電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）が流れる。Ｕ相上アームＵＨがＯＦＦされると、電流は、Ｕ相上アームＵＨからＵ相下アームＵＬ（環流ダイオード）に転流して、巻線のインダクタンスに蓄積されたエネルギーによって、減衰しながらも流れ続ける。

また、図６に示すように、Ｖ相通電時において、Ｖ相上アームＶＨがＯＮされると、Ｕ相下アームＵＬおよびＷ相下アームＷＬがＯＮであるから、Ｖ相上アームＶＨ、Ｖ相給電用ケーブル、Ｖ相巻線、Ｕ相巻線、Ｕ相給電用ケーブル、Ｕ相下アームＵＬを順にたどる経路、並びに、Ｖ相上アームＶＨ、Ｖ相給電用ケーブル、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線、Ｗ相給電用ケーブル、Ｗ相下アームＷＬを順にたどる経路で電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）が流れる。Ｖ相上アームＵＨがＯＦＦされると、電流は、Ｖ相上アームＶＨからＶ相下アームＶＬ（環流ダイオード）に転流して、巻線のインダクタンスに蓄積されたエネルギーによって、減衰しながらも流れ続ける。

ここで、インバータ回路とモータの間において、ＵＶＷ相の内のいずれかの相あるいは複数の相に断線が生じてオープン状態となると、上記したような電流経路のいずれかあるいは複数が断たれるため、電流の流れない相が発生する。後述するように、また、図６からも判るように、電流が流れる相と流れない相は、断線状態によって、およびＵ相通電であるかＶ相通電であるかによって異なる。このため、図２（ステップＳ１００４）におけるＯＫフラグ用カウンタの計数値が各相で異なるので、図２のステップＳ１００７のように断線状態を診断できる。

図７は、図３に示したタイミングによるＵ相通電時およびＶ相通電時におけるＵＶＷ相電流の波形例を示す。

図７に示すように、Ｕ相上アームＵＨがＯＮしてからＯＦＦするまでに、すなわちＵ相上アームＵＨのＯＮ時間（例えば、１００μｓ）において、ＵＶＷ相の各電流（Ｕ相電流は正、ＶＷ相電流は負）の絶対値は、急峻に立ち上がり、ピーク値まで増加する。Ｕ相上アームＵＨがＯＦＦしてからは、ＵＶＷ相の各電流は、減衰しながら流れ続ける。

ここで、正の電流とは、インバータ回路からモータへ向かって流れる電流である。また、負の電流とは、モータからインバータ回路へ向かって流れる電流である。

さらに、図７に示すように、Ｕ相上アームＵＨがＯＮしてから５ｍｓ後に、Ｕ相通電から、Ｖ相通電に切り替わる。この時、Ｖ相上アームＶＨがＯＮしてからＯＦＦするまでに、すなわちＶ相上アームＶＨのＯＮ時間（例えば、１００μｓ）において、ＵＶＷ相の各電流（Ｖ相電流は正、ＵＷ相電流は負）の絶対値は、急峻に立ち上がり、ピーク値まで増加する。Ｕ相上アームＵＨがＯＦＦしてからは、ＵＶＷ相の各電流は、減衰しながら流れ続ける。

図７に示すようにＵ相通電およびＷ相通電、並びに各通電時における電流検出は、時間的に連続して実行されるので、断線診断に要する時間を短縮できる。例えば、本発明者の検討によれば、総通電時間は２０ｍｓ以内とすることができるので、断線診断時間は２０ｍｓ以内とすることができる。このように、本実施例によれば、短時間で断線診断を行うことができるので、車両起動後の走行開始前に、運転者に遅延を感じさせることなく、断線診断を実施することができる。

図８は、図２（ステップＳ１００７）に示した断線状態の診断結果と、ＵＶ相通電時における各相の電流との関係を示す。図中の表記「Ｘ」および「Ｙ」は、電流が流れていることを示す。また、表記「０」は、電流が流れていないことを示す。なお、「Ｘ」は、図２（ステップＳ１００２）および図４に示したＯＮ時間の設定に応じた電流値（例えば、２０Ａｒｍｓ程度）を示す。また、「Ｙ」は、Ｘ以下の所定の電流値を示す。

図８に示すように、七つの断線状態（「断線なし」（No Open）を含むCase 1-7）が、図２（ステップＳ１００７）に示した断線状態の診断結果、すなわち「異常無し」、「Ｕ相オープン」（Ｕ相のみ断線）、「Ｖ相オープン」（Ｖ相のみ断線）、「Ｗ相オープン」（Ｗ相のみ断線）、「２，３相オープン」（ＵＶＷ相の内の２相あるいは３相（全相）が断線）に対応する。

例えば、図８において、Ｕ相が断線している場合（Case 2,5,6）、Ｕ相通電（Ｕ相Ｈ側）だけであると、いずれのCaseもＵＶＷ相の各電流は「０」であり、「Ｕ相のみ断線」（Case 2）と「２相あるいは３相断線」（Case 5,6）とが識別できない。これに対し、さらにＶ相通電（Ｖ相Ｈ側）を実行すれば、図８から判るように、「Ｕ相のみ断線」（Case 2）と「２相あるいは３相断線」（Case 5,6）では、ＵＶＷ相の各電流の流れ方が異なる。これにより、Ｕ相通電およびＶ相通電を共に実行することにより、「Ｕ相のみ断線」と「２相あるいは３相断線」とが識別できる。なお、「Ｖ相のみ断線」、並びに「Ｗ相のみ断線」の場合も、同様に、「２相あるいは３相断線」と識別できる。

このように、ＵＶＷ相の一相のみ断線の場合と、２ or ３相断線の場合とでは、ＵＶＷ相の各電流の流れ方が異なる。従って、図２（ステップＳ１００４）におけるＯＫフラグ用カウンタの計数値が各相で異なるので、図２の処理によって断線診断ができる。

図８において、「ＵＷ相断線」（Case 6）でＶ相通電（Ｖ相Ｈ側）の場合、並びに「ＶＷ相断線」（Case 7）でＵ相通電（Ｕ相Ｈ側）の場合、通電相には電流（Ｘ）が流れ、他の２相には電流が流れない。これは、モータ１００の巻線と、図示しない仮想接地点（仮想中性点）との間に、モータ内の浮遊容量などを介して、電流が流れるためである（後述する図１０（Case 7）についても同様）。従って、本実施例では、Ｕ相通電およびＶ相通電を実行することにより、図８におけるCase 1, 2, 3, 4, 5, 6および7を識別できる。

なお、本実施例では、Ｕ相通電時およびＶ相通電時の電流を検知しているが、これに限らず、Ｕ相通電時およびＷ相通電時、もしくは、Ｖ相通電時およびＷ相通電時の電流を検知しても良い。なお、各相の電流は、相毎に設けられる電流センサによって検知しても良いし、ＵＶＷ相の内の二相に電流センサを設け、この二相の電流検出値から、演算によって残りの一相の電流値を算出しても良い。

また、本実施例では、図５に示すように、Ｕ相通電時およびＶ相通電時に、それぞれＵ相上アームおよびＶ相上アームをＯＮ／ＯＦＦするが、これ限らず、Ｕ相下アームおよびＶ相下アームをＯＮ／ＯＦＦしても良い。但し、図５のＯＮ・ＯＦＦ状態に準じて、Ｕ相下アームＯＮ／ＯＦＦの場合、ＶＷ相上アームＯＮとなり、Ｖ相下アームＯＮ／ＯＦＦの場合、ＵＷ相上アームＯＮとなる。このような点は、ＵＶ相通電に限らず、ＵＷ相通電およびＶＷ相通電についても同様である。

上述のように、本実施例１のモータ制御装置によれば、モータ・インバータ回路間に設置され、モータ制御に用いられる電流センサを用いて、通電量を抑制しながらモータ・インバータ回路間の断線を検知できる。

また、三相の内の二相のみ通電し、さらに時間的に連続して通電されるので、断線診断に要する時間を短縮できる。

また、図２に示したように、一つの断線診断期間において、複数回電流を検知し、電流値が所定の閾値を超えた回数を計数し、この回数に基づいて断線状態を診断するので、ノイズなどによる誤検知に起因する誤診断が防止される。従って、診断の精度が向上する。

図９は、本発明の実施例２であるモータ制御装置における、断線診断時の通電相のＯＮタイミングおよびＯＮ時間の一例を示す。

本実施例２は、図９に示すように、インバータ回路による通電が、実施例１（図３）とは異なり、Ｕ相通電のみである。

なお、本実施例２については、モータ制御装置の構成、断線検知における制御装置の処理動作、Ｕ相通電時におけるＵ相の上アームのＯＮ時間とインバータ回路における直流入力電圧の関係、Ｕ相通電時におけるＵＶＷ相上下アームの通電状態、Ｕ相通電時の電流ルート、並びに、Ｕ相通電時におけるＵＶＷ相電流の波形は、それぞれ、実施例１における、図１、図２、図４、図５、図６、並びに、図７とほぼ同様である。

以下、実施例１と異なる点について説明する。

図９に示すように、Ｕ相は、Ｔｉｍｉｎｇ＝０［ｍｓ］においてＯＮし、ＯＮ時間０．１ｍｓ（１００μｓ）にてＯＮし続けた後、ＯＦＦする。なお、Ｕ相のＯＮ期間は、Ｕ相上アームの半導体スイッチング素子のＯＮ期間、すなわちこの半導体スイッチング素子の制御端子（本実施例では、ＩＧＢＴのゲート端子）にＯＮ信号が与えられる期間である。

なお、Ｖ相およびＷ相はＯＮされない。すなわち、Ｖ相およびＷ相の上アームの半導体スイッチング素子はＯＮされない（下アームについては、図５参照）。

図１０は、本実施例２における、Ｕ相通電時の各相の電流を示す。

図１０に示すように、本実施例２においても、実施例１と同様に、断線状態を診断することができる。断線状態の診断については、「異常無し」（Case 1）、「Ｖ相のみ断線」（Case 3）、「Ｗ相のみ断線」（Case 4）、「Ｕ相のみ断線、もしくは、２ or ３相断線」（Case 2,5-7）を識別できる。

なお、Ｕ相のみの通電に替えて、Ｖ相のみの通電、あるいはＷ相のみの通電とすることもできる。

また、本実施例２においては、Ｕ相のみの通電時に、Ｕ相の上アームを所定のＯＮ時間だけＯＮしているが（下アームは、ＶＷ相をＯＮ）、これに限らず、Ｕ相の下アームを所定のＯＮ時間だけＯＮしてもよい（上アームは、ＶＷ相をＯＮ）。Ｖ相のみの通電、あるいはＷ相のみの通電についても同様である。

上述のように、本実施例２のモータ制御装置によれば、実施例１と同様に、モータ制御に用いられる電流センサを用いて、通電量を抑制しながらモータ・インバータ回路間の断線を検知できる。また、三相の内の一相のみ通電されるので、断線診断に要する時間を短縮できる。また、実施例１と同様に、一つの断線診断期間において、複数回電流を検知し、電流値が所定の閾値を超えた回数を計数し、この回数に基づいて断線状態を診断するので、ノイズなどによる誤検知に起因する誤診断が防止される。従って、診断の精度が向上する。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。

例えば、図中の制御線や信号線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や信号線を示しているとは限らない。

１００：モータ
２００：インバータ回路
３００：交流給電用ケーブル
４００：バッテリ
５００：直流給電用ケーブル
６００：制御装置
７００：電流センサ
８００：平滑コンデンサ

Claims

三相交流モータを駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御する制御装置と、
を備えるモータ制御装置において、
前記制御装置は、
第２相および第３相における高電圧側および低電圧側の内の一方のアームをオンしながら、
第１相における前記高電圧側および前記低電圧側の内の他方のアームを所定時間だけオンして、
前記三相交流モータに流れる電流の第１の電流値を検出し、
前記第１の電流値に基づいて、前記三相交流モータと前記インバータ回路との間における断線状態を診断することを特徴とするモータ制御装置。
三相交流モータを駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御する制御装置と、
を備えるモータ制御装置において、
前記制御装置は、
第２相および第３相における高電圧側および低電圧側の内の一方のアームをオンしながら、第１相における前記高電圧側および前記低電圧側の内の他方のアームを所定時間だけオンして、前記三相交流モータに流れる電流の第１の電流値を検出し、
さらに、
前記第１相および前記第３相における前記高電圧側および前記低電圧側の内の前記一方のアームをオンしながら、前記第２相における前記高電圧側および前記低電圧側の内の前記他方のアームを前記所定時間だけオンして、前記三相交流モータに流れる電流の第２の電流値を検出し、
前記第１の電流値および前記第２の電流値に基づいて、前記三相交流モータと前記インバータ回路との間における断線状態を診断することを特徴とするモータ制御装置。
請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置において、
前記所定時間は、前記三相交流モータが回転しないように、前記インバータ回路の直流入力電圧に応じて設定されることを特徴とするモータ制御装置。
請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置において、
前記制御装置は、前記三相交流モータの起動前に、前記断線状態を診断することを特徴とするモータ制御装置。
請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置において、
前記制御装置は、
前記第１の電流値の絶対値が所定の閾値を超えた回数を計数し、計数された前記回数に基づいて、前記断線状態を診断することを特徴とするモータ制御装置。