JP4727405B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機の制御装置に関する。

従来、例えば車両駆動用の電動機をパルス幅変調（ＰＷＭ）により制御するインバータに対して、インバータの動作を制御する制御信号であるＰＷＭ信号が出力されていないタイミングで電流センサにより検出された電動機の各相電流の値をオフセットとして設定し、このオフセットにより電流センサの検出値を補正する制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、例えば電流センサにより検出された電動機の各相電流を１周期に亘って積算して得た積算値、あるいは、電流センサにより検出された電動機の各相電流の１周期に亘る正負の時間比からオフセットを算出し、このオフセットにより電流センサの検出値を補正する制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２３４９０号公報 特開平５−２５２７８５号公報

ところで、上記従来技術に係る制御装置において、単に、ＰＷＭ信号が出力されていないタイミングのみで電流センサのオフセットを設定するだけでは、電動機の運転を継続する期間においてオフセットを検出することができず、例えば電動機に対する通電を継続する状態の温度変化に応じて電流センサのオフセットが変動する場合には、電流センサの検出値を適切に補正することが困難であるという問題が生じる。
また、電動機の各相電流を１周期に亘って積算、または、電流センサにより検出された各相電流の１周期に亘る正負の時間比を算出する場合には、演算負荷が増大してしまうと共に、各相電流の電流リップルや高調波成分によってオフセットの算出精度が低下してしまうという問題が生じる。
しかも、電流センサのオフセットを補正する処理の実行に先立って、電流センサが正常であるか否かを迅速かつ精度良く判定することが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電動機の運転状態に拘わらずに、電動機に通電される電流を検出する電流センサが正常であるか否かを迅速かつ精度良く判定し、電流センサの検出値に生じるオフセット誤差を適切に補正して、電動機を適切に制御することが可能な電動機の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置は、パルス幅変調信号（例えば、実施の形態でのＰＷＭ信号）により複数相の電動機への通電を順次転流させるインバータ（例えば、実施の形態でのＰＷＭインバータ１４Ａ）と、該インバータの直流側電流（例えば、実施の形態でのＤＣリンク電流ＩＤＣ）を検出する電流検出手段（例えば、実施の形態での直流側電流センサ１４ｂ）と、該電流検出手段により検出された前記直流側電流に基づいて前記電動機の相電流（例えば、実施の形態での各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を推定する相電流推定手段（例えば、実施の形態での相電流推定部２６）と、該相電流推定手段により推定された前記相電流に基づき前記インバータのスイッチング素子のオン／オフ状態を制御するスイッチング制御を実行する制御手段（例えば、実施の形態での制御部１５）とを備える電動機の制御装置であって、前記制御手段による前記スイッチング制御の実行時に、適宜のタイミングが、前記直流側電流がゼロとなる時間区間であるゼロ区間内のタイミングであるか否かを判定するゼロ判定手段（例えば、実施の形態での電流検知可否判定部３０）と、前記ゼロ判定手段により前記ゼロ区間内のタイミングであると判定されたタイミングで前記電流検出手段により所定値よりも大きな前記直流側電流が検出された場合に、異常状態であると判定する第１異常判定手段（例えば、実施の形態での異常判定部３３）と、前記適宜のタイミングが、前記直流側電流がゼロよりも大きくなる時間区間である非ゼロ区間内のタイミングであるか否かを判定する非ゼロ判定手段（例えば、実施の形態での電流検知可否判定部３０）と、前記非ゼロ判定手段により前記非ゼロ区間内のタイミングであると判定されたタイミングで前記電流検出手段によりゼロとなる前記直流側電流が検出され、かつ、前記非ゼロ区間に対応する前記相電流の指令値の絶対値が所定の下限値よりも大きい場合に、異常状態であると判定する第２異常判定手段（例えば、実施の形態での異常判定部３３）と、前記適宜のタイミングが、前記電動機の駆動状態および発電状態の何れの状態のタイミングであるかを判定する状態判定手段（例えば、実施の形態での駆動−発電判定部２９）と、前記状態判定手段により前記電動機の駆動状態であると判定されたタイミングで前記電流検出手段により前記直流側電流として発電電流が検出された場合、あるいは、前記状態判定手段により前記電動機の発電状態であると判定されたタイミングで前記電流検出手段により前記直流側電流として駆動電流が検出された場合に、異常状態であると判定する第３異常判定手段（例えば、実施の形態での異常判定部３３）と、前記第１異常判定手段と前記第２異常判定手段と前記第３異常判定手段とのうち少なくとも何れかひとつで異常状態であると判定された場合に、前記電流検出手段が異常状態であると判定する判定手段（例えば、実施の形態での異常判定部３３）と、前記判定手段により前記電流検出手段が異常状態ではないと判定された後に、前記ゼロ判定手段により前記ゼロ区間内であると判定されたタイミングで前記電流検出手段により前記所定値以下の前記直流側電流が検出された場合の該直流側電流を前記電流検出手段の検出結果に対するオフセット値として設定して該オフセット値に応じて前記電流検出手段の検出結果を補正する直流側電流補正手段（例えば、実施の形態でのオフセット補正部２５）とを備えることを特徴としている。

上記構成の電動機の制御装置によれば、例えばスイッチング制御における各種の指令値等に応じて直流側電流がゼロとなると判定されたタイミングで所定値よりも大きな直流側電流が検出された場合には、電流検出手段が異常状態であると判定されることから、例えば、単に、電流検出手段により検出された直流側電流が所定の判定閾値を超えたか否かの判定結果に応じて電流検出手段が異常状態であるか否かを判定する場合に比べて、迅速かつ精度良く電流検出手段が異常状態であるか否かを判定することができる。

上記構成の電動機の制御装置によれば、例えばスイッチング制御における各種の指令値等に応じて直流側電流がゼロ以外の値となるタイミングであると判定されたタイミングでゼロとなる直流側電流が検出された場合には、電流検出手段が異常状態であると判定されることから、電流検出手段により直流側電流が検出されない場合であっても、迅速かつ精度良く電流検出手段が異常状態であるか否かを判定することができる。

上記構成の電動機の制御装置によれば、例えばスイッチング制御における各種の指令値等に応じて電動機が駆動状態または発電状態であると判定された際に、電動機の状態に対応しない直流側電流が検出された場合には、電流検出手段が異常状態であると判定されることから、例えば、単に、電流検出手段により検出された直流側電流が所定の判定閾値を超えたか否かの判定結果に応じて電流検出手段が異常状態であるか否かを判定する場合に比べて、迅速かつ精度良く電流検出手段が異常状態であるか否かを判定することができる。

上記構成の電動機の制御装置によれば、例えばスイッチング制御における各種の指令値等に応じて直流側電流がゼロとなるタイミングであると判定されたタイミングで所定値以下の直流側電流が検出された場合には、電流検出手段の検出結果に対してオフセット誤差が生じていると判断して、この直流側電流をオフセット値として設定することにより、迅速かつ適切に電流検出手段の検出結果に対する信頼性を向上させることができる。

請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、例えばスイッチング制御における各種の指令値等に応じて直流側電流がゼロとなると判定されたタイミングで所定値よりも大きな直流側電流が検出された場合には、電流検出手段が異常状態であると判定されることから、例えば、単に、電流検出手段により検出された直流側電流が所定の判定閾値を超えたか否かの判定結果に応じて電流検出手段が異常状態であるか否かを判定する場合に比べて、迅速かつ精度良く電流検出手段が異常状態であるか否かを判定することができる。
さらに、電流検出手段により直流側電流が検出されない場合であっても、迅速かつ精度良く電流検出手段が異常状態であるか否かを判定することができる。

さらに、迅速かつ精度良く電流検出手段が異常状態であるか否かを判定することができ、電流検出手段の検出結果に対する信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の電動機の制御装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態による電動機の制御装置１０（以下、単に、モータ制御装置１０と呼ぶ）は、例えばハイブリッド車両に内燃機関１１と共に駆動源として搭載されるブラシレスＤＣモータ１２（以下、単に、モータ１２と呼ぶ）を駆動制御するものであって、このモータ１２は、内燃機関１１と直列に直結され、界磁に利用する永久磁石を有する回転子（図示略）と、この回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子（図示略）とを備えて構成されている。
そして、モータ制御装置１０は、例えば図１に示すように、バッテリ１３を直流電源とするパワードライブユニット（ＰＤＵ）１４と、制御部１５とを備えて構成されている。

このモータ制御装置１０において、複数相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のモータ１２の駆動および回生作動は制御部１５から出力される制御指令を受けてパワードライブユニット（ＰＤＵ）１４により行われる。
ＰＤＵ１４は、例えば図２に示すように、トランジスタのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路１４ａと平滑コンデンサＣとを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータ１４Ａを備え、モータ１２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ１３が接続されている。

ＰＤＵ１４に具備されるＰＷＭインバータ１４Ａは、各相毎に対をなすハイ側，ロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬおよびハイ側，ロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬおよびハイ側，ロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬをブリッジ接続してなるブリッジ回路１４ａと、平滑コンデンサＣとを備えて構成され、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨはバッテリ１３の正極側端子に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬはバッテリ１３の負極側端子に接続されローサイドアームを構成しており、各相毎に対をなす各トランジスタＵＨ，ＵＬおよびＶＨ，ＶＬおよびＷＨ，ＷＬはバッテリ１３に対して直列に接続され、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各ダイオードＤＵＨ，ＤＵＬ，ＤＶＨ，ＤＶＬ，ＤＷＨ，ＤＷＬが接続されている。
そして、ブリッジ回路１４ａと、バッテリ１３の負極側端子との間には、ＰＷＭインバータ１４Ａの直流側電流（ＤＣリンク電流）ＩＤＣを検出する直流側電流センサ１４ｂが備えられている。

そして、ＰＤＵ１４は、例えばモータ１２の駆動時等において制御部１５から入力されるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号）に基づき、ＰＷＭインバータ１４Ａにおいて各相毎に対をなす各トランジスタＵＨ，ＵＬおよびＶＨ，ＶＬおよびＷＨ，ＷＬのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、バッテリ１３から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ１２の固定子巻線への通電を順次転流させることで、各相の固定子巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。

制御部１５からＰＤＵ１４に入力されるゲート信号は、各相毎に対をなす各トランジスタＵＨ，ＵＬおよびＶＨ，ＶＬおよびＷＨ，ＷＬのオン／オフ状態の組み合わせに応じて、例えば下記表１および図３（ａ）〜（ｈ）に示すように、８通りの各スイッチング状態Ｓ１〜Ｓ８に応じたＰＷＭ（パルス幅変調）信号となる。
そして、ＰＷＭインバータ１４Ａの直流側には各スイッチング状態Ｓ１〜Ｓ８に応じて断続的に各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが発生し、直流側電流センサ１４ｂにより検出される直流側電流（ＤＣリンク電流）ＩＤＣは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れかひとつ、あるいは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れかひとつの符号が反転したもの、あるいは、ゼロとなる。

例えば、図４に示す各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに対する単一の三角波からなるキャリア信号の１周期（キャリア周期ｆｃ）での各時刻ｔ１〜時刻ｔ８において、このキャリア周期ｆｃの開始タイミングである時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間、および、時刻ｔ７からキャリア周期ｆｃの終了タイミングである時刻ｔ８までの期間では、ブリッジ回路１４ａのハイサイドアームがオン状態かつローサイドアームがオフ状態となる第１スイッチング状態Ｓ１となり、ＤＣリンク電流ＩＤＣはゼロとなる。
そして、ハイ側Ｕ相およびＶ相トランジスタＵＨ，ＶＨとロー側Ｗ相トランジスタＷＬとがオン状態となる第２スイッチング状態Ｓ２である時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間および時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間では、ＤＣリンク電流ＩＤＣはＷ相電流Ｉｗの符号が反転した電流（−Ｉｗ）となる。
そして、ハイ側Ｕ相トランジスタＵＨとロー側Ｖ相およびＷ相トランジスタＵＬ，ＷＬとがオン状態となる第７スイッチング状態Ｓ７である時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間および時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間では、ＤＣリンク電流ＩＤＣはＵ相電流Ｉｕとなる。
そして、ハイサイドアームがオフ状態かつローサイドアームがオン状態となる第８スイッチング状態Ｓ８である時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間では、ＤＣリンク電流ＩＤＣはゼロとなる。

制御部１５は、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うと共に直流側電流センサ１４ｂの異常（例えば、故障等）を検知するものであり、例えば電流のフィードバック制御では、運転者のアクセル操作に係るアクセル開度等に応じて設定されるトルク指令ＴｒからＩｄ指令＊Ｉｄ及びＩｑ指令＊Ｉｑを演算し、Ｉｄ指令＊Ｉｄ及びＩｑ指令＊Ｉｑに基づいて各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗを算出し、各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに応じてＰＤＵ１４へゲート信号であるＰＷＭ信号を入力すると共に、実際にＰＤＵ１４からモータ１２に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対する各推定値である各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，ＩｗｓをＤＣリンク電流ＩＤＣから推定し、各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓをｄｑ座標上に変換して得たｄ軸電流Ｉｄｓ及びｑ軸電流Ｉｑｓと、Ｉｄ指令＊Ｉｄ及びＩｑ指令＊Ｉｑとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。

この制御部１５は、例えば、電流指令演算部２１と、電流制御部２２と、第１ｄｑ−３相変換部２３と、ＰＷＭ信号生成部２４と、オフセット補正部２５と、相電流推定部２６と、３相−ｄｑ変換部２７と、回転数演算部２８と、駆動−発電判定部２９と、電流検知可否判定部３０と、第２ｄｑ−３相変換部３１と、電流大小判定部３２と、異常判定部３３とを備えて構成されている。
そして、この制御部１５には、直流側電流センサ１４ｂにより検出される直流側電流（ＤＣリンク電流）ＩＤＣと、バッテリ１３の端子電圧（電源電圧）ＶＢを検出する電圧センサ１３ａから出力される検出値と、モータ１２の回転子の回転角（つまり、所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度）θを検出する回転センサ１２ａから出力される検出信号と、外部の制御装置（図示略）から出力されるトルク指令Ｔｒとが入力されている。

電流指令演算部２１は、例えば外部の制御装置（図示略）から入力されるトルク指令Ｔｒ（例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量およびモータ１２の回転数ω等に応じて必要とされるトルクをモータ１２に発生させるための指令値）と、回転数演算部２８から入力されるモータ１２の回転数ωとに基づき、ＰＤＵ１４からモータ１２に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのＩｄ指令＊Ｉｄ及び＊Ｉｑ指令＊Ｉｑとして電流制御部２２へ出力されている。

この回転直交座標をなすｄｑ座標は、例えば回転子の永久磁石による界磁極の磁束方向をｄ軸（界磁軸）とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸（トルク軸）としており、モータ１２の回転子の回転位相に同期して回転している。これにより、ＰＤＵ１４からモータ１２の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるＩｄ指令＊ＩｄおよびＩｑ指令＊Ｉｑを与えるようになっている。

電流制御部２２は、Ｉｄ指令＊Ｉｄとｄ軸電流Ｉｄｓとの偏差ΔＩｄ、および、Ｉｑ指令＊Ｉｑとｑ軸電流Ｉｑｓとの偏差ΔＩｑを算出し、例えば回転数演算部２８から入力されるモータ回転数ωに応じたＰＩ（比例積分）動作により、偏差ΔＩｄを制御増幅してｄ軸電圧指令値＊Ｖｄを算出し、偏差ΔＩｑを制御増幅してｑ軸電圧指令値＊Ｖｑを算出する。
第１ｄｑ−３相変換部２３は、回転センサ１２ａから入力される回転子の回転角θを用いて、ｄｑ座標上でのｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを、静止座標である３相交流座標上での電圧指令値であるＵ相出力電圧＊ＶｕおよびＶ相出力電圧＊ＶｖおよびＷ相出力電圧＊Ｖｗに変換する。

ＰＷＭ信号生成部２４は、例えば、正弦波状の各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗと、単一の三角波からなるキャリア信号とに基づくパルス幅変調により、ＰＤＵ１４のＰＷＭインバータ１４Ａの各スイッチング素子をオン／オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を生成する。

オフセット補正部２５は、直流側電流センサ１４ｂから入力される直流側電流（ＤＣリンク電流）ＩＤＣと、後述する異常判定部３３から入力されるオフセット補正値とに基づき、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣからオフセット値を減算することによってＤＣリンク電流ＩＤＣを補正する。

相電流推定部２６は、オフセット補正部２５から入力されるオフセット補正後のＤＣリンク電流ＩＤＣと、ＰＷＭ信号生成部２４から入力されるゲート信号とに基づき、モータ１２の各相の固定子巻線に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対する推定値である各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓを推定する。
つまり、直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れかひとつ、あるいは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れかひとつの符号が反転したもの、あるいは、ゼロとなることから、例えば上記表１に基づき、ＰＷＭインバータ１４Ａの各スイッチング状態Ｓ２〜Ｓ７において直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓとして設定する。

例えば、図４に示す各時刻ｔ１〜時刻ｔ８に対し、第２スイッチング状態Ｓ２となる時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間および時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間で直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを、負号のＷ相推定電流Ｉｗｓ（つまり、−Ｉｗｓ）として設定する。また、第７スイッチング状態Ｓ７である時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間および時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間で直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを、正号のＵ相推定電流Ｉｕｓとして設定する。

３相−ｄｑ変換部２７は、回転センサ１２ａから入力される回転子の回転角θを用いて、相電流推定部２６により推定された静止座標上における電流である各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓを、モータ１２の回転位相による回転座標すなわちｄｑ座標上でのｄ軸電流Ｉｄｓおよびｑ軸電流Ｉｑｓに変換する。

回転数演算部２８は、回転センサ１２ａから出力される検出信号、つまりモータ１２の回転子の回転角度に基づきモータ１２の回転数ωを算出する。

駆動−発電判定部２９は、電流指令演算部２１から出力されるＩｑ指令＊Ｉｑに基づき、例えばＩｑ指令＊Ｉｑの符号が正であるか負であるかに応じて、電動機１２が駆動状態であるか発電状態であるかを判定し、この判定結果を異常判定部３３に出力する。
電流検知可否判定部３０は、ＰＷＭ信号生成部２４から入力されるゲート信号に基づき、ＰＷＭインバータ１４Ａのスイッチング状態（つまり、ハイサイドアームがオン状態かつローサイドアームがオフ状態となる第１スイッチング状態Ｓ１またはＰＷＭインバータ１４Ａのハイサイドアームがオフ状態かつローサイドアームがオン状態となる第８スイッチング状態Ｓ８）に応じてＤＣリンク電流ＩＤＣがゼロとなる時間区間であるゼロ区間であるか、あるいは、ＰＷＭインバータ１４Ａのスイッチング状態（つまり、第２スイッチング状態Ｓ１から第７スイッチング状態Ｓ７）に応じてＤＣリンク電流ＩＤＣがゼロよりも大きな値となる時間区間である非ゼロ区間であるかを判定し、この判定結果を異常判定部３３に出力する。

第２ｄｑ−３相変換部３１は、回転センサ１２ａから入力される回転子の回転角θを用いて、ｄｑ座標上でのＩｄ指令＊ＩｄおよびＩｑ指令＊Ｉｑを、静止座標である３相交流座標上での電流指令値であるＵ相電流指令＊ＩｕおよびＶ相電流指令＊ＩｖおよびＷ相電流指令＊Ｉｗに変換し、電流大小判定部３２に出力する。
電流大小判定部３２は、各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗが所定の下限値よりも大きいか否かを判定し、この判定結果を、各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗと共に異常判定部３３に出力する。

異常判定部３３は、駆動−発電判定部２９および電流検知可否判定部３０および電流大小判定部３２による各判定結果に加えて、電流大小判定部３２から入力される各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗを実電流とし、直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを検出値として、実電流と検出値との大小および符号を比較した比較結果に応じて、直流側電流センサ１４ｂが異常（例えば、故障等）であるか、あるいは、正常であるかを判定する。そして、直流側電流センサ１４ｂが正常であると判定した場合には、直流側電流センサ１４ｂの検出値に対するオフセットを補正するためのオフセット補正値を算出する。

例えば図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、適宜の時間区間において、駆動−発電判定部２９により電動機１２が駆動状態であると判定され、かつ、電流大小判定部３２により非ゼロ区間に対応する各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗが、例えばゼロ近傍の所定の下限値よりも大きいと判定された状態において、例えば図５（ａ）に示すように、ゼロ区間と非ゼロ区間とに対応して各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗが、略ゼロ等の所定の下限値以下の最小値と、所定の下限値よりも大きい最大値との間をステップ状に変化する状態に対して、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣが所定値よりも大きな値を維持する場合、つまりゼロ区間においてＤＣリンク電流ＩＤＣの検出値が略ゼロとはならない場合には、直流側電流センサ１４ｂが異常であると判定される。

また、例えば図５（ｂ）に示すように、ゼロ区間と非ゼロ区間とに対応して各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗが、略ゼロ等の所定の下限値以下の最小値と、所定の下限値よりも大きい最大値との間をステップ状に変化する状態に対して、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣが、略ゼロ等の所定値以下の値を維持する場合、つまり非ゼロ区間においてＤＣリンク電流ＩＤＣの検出値が、略ゼロ等の所定値よりも大きな値とはならない場合には、直流側電流センサ１４ｂが異常であると判定される。

また、例えば図５（ｃ）に示すように、ゼロ区間と非ゼロ区間とに対応して各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗが、略ゼロ等の所定の下限値以下の最小値と、所定の下限値よりも大きい最大値との間をステップ状に変化する状態に対して、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの符号が負となる場合、つまり検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣが電動機１２の発電状態に対応する場合、あるいは、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの絶対値が所定値よりも大きな値を維持する場合、つまりゼロ区間においてＤＣリンク電流ＩＤＣの検出値が略ゼロとはならない場合には、直流側電流センサ１４ｂが異常であると判定される。

例えば図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、適宜の時間区間において、駆動−発電判定部２９により電動機１２が発電状態であると判定され、かつ、電流大小判定部３２により非ゼロ区間に対応する各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗの絶対値が、例えばゼロ近傍の所定の下限値よりも大きいと判定された状態において、例えば図６（ａ）に示すように、ゼロ区間と非ゼロ区間とに対応して各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗの絶対値が、略ゼロ等の所定の下限値以下の最小値と、所定の下限値よりも大きい最大値との間をステップ状に変化する状態に対して、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの符号が正となる場合、つまり検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣが電動機１２の駆動状態に対応する場合、あるいは、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの絶対値が所定値よりも大きな値を維持する場合、つまりゼロ区間においてＤＣリンク電流ＩＤＣの検出値が略ゼロとはならない場合には、直流側電流センサ１４ｂが異常であると判定される。

また、例えば図６（ｂ）に示すように、ゼロ区間と非ゼロ区間とに対応して各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗの絶対値が、略ゼロ等の所定の下限値以下の最小値と、所定の下限値よりも大きい最大値との間をステップ状に変化する状態に対して、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの絶対値が、略ゼロ等の所定値以下の値を維持する場合、つまり非ゼロ区間においてＤＣリンク電流ＩＤＣの検出値の絶対値が、略ゼロ等の所定値よりも大きな値とはならない場合には、直流側電流センサ１４ｂが異常であると判定される。

また、例えば図６（ｃ）に示すように、ゼロ区間と非ゼロ区間とに対応して各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗの絶対値が、略ゼロ等の所定の下限値以下の最小値と、所定の下限値よりも大きい最大値との間をステップ状に変化する状態に対して、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの絶対値が所定値よりも大きな値を維持する場合、つまりゼロ区間においてＤＣリンク電流ＩＤＣの検出値の絶対値が略ゼロとはならない場合には、直流側電流センサ１４ｂが異常であると判定される。

また、例えば図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、適宜の時間区間において、電流大小判定部３２により非ゼロ区間に対応する各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗが、例えば略ゼロ等の所定値以下であると判定された状態において、例えば図７（ａ）に示すように、ゼロ区間と非ゼロ区間とに対応して各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗが、略ゼロ等の所定値以下の最小値および最大値間をステップ状に変化する状態に対して、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣが所定値よりも大きな値を維持する場合、つまりゼロ区間においてＤＣリンク電流ＩＤＣの検出値が略ゼロとはならない場合には、直流側電流センサ１４ｂが異常であると判定される。

また、例えば図７（ｂ）に示すように、ゼロ区間と非ゼロ区間とに対応して各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗが、略ゼロ等の所定値以下の最小値および最大値間をステップ状に変化する状態に対して、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの符号が負となる場合、つまり検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣが電動機１２の発電状態に対応する場合、あるいは、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの絶対値が所定値よりも大きな値を維持する場合、つまりゼロ区間においてＤＣリンク電流ＩＤＣの検出値が略ゼロとはならない場合には、直流側電流センサ１４ｂが異常であると判定される。

なお、例えば図７（ｃ）に示すように、ゼロ区間と非ゼロ区間とに対応して各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗが、略ゼロ等の所定値以下の最小値および最大値間をステップ状に変化する状態に対して、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの絶対値が、略ゼロ等の所定値以下の値を維持する場合には、直流側電流センサ１４ｂが異常であるか、あるいは、正常であるかを判定することは不可能であると判断される。

また、異常判定部３３は、直流側電流センサ１４ｂが正常であると判定した際に、ゼロ区間において検出された所定値以下の値のＤＣリンク電流ＩＤＣの検出値を、オフセット補正値として設定する。

本実施形態によるモータ制御装置１０は上記構成を備えており、次に、このモータ制御装置１０の動作、特に、直流側電流センサ１４ｂが異常であるか、あるいは、正常であるかを判定する処理について添付図面を参照しながら説明する。

先ず、例えば図６に示すステップＳ０１においては、例えば図５（ｃ），図７（ｂ）に示すように、駆動−発電判定部２９により電動機１２が駆動状態であると判定された状態で直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの符号が負となり電動機１２の発電状態に対応する場合であるか否か、または、例えば図６（ａ）に示すように、駆動−発電判定部２９により電動機１２が発電状態であると判定された状態で直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの符号が正となり電動機１２の駆動状態に対応する場合であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進み、このステップＳ０２においては、直流側電流センサ１４ｂが異常であると判定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進む。

そして、ステップＳ０３においては、例えば図５（ａ），図６（ｃ）に示すように、ゼロ区間において直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの絶対値が所定値よりも大きな値であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ０２に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０４に進む。

そして、ステップＳ０４においては、例えば図５（ｂ），図６（ｂ）に示すように、非ゼロ区間において直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣの絶対値が略ゼロ等の所定値以下であって、かつ、非ゼロ区間に対応する各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗの絶対値が、例えばゼロ近傍の所定の下限値よりも大きい場合であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ０２に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０５に進む。

そして、ステップＳ０５においては、直流側電流センサ１４ｂが正常であると判定する。
そして、非ゼロ区間において直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣをオフセット補正値として設定し、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施形態による電動機の制御装置１０によれば、例えば、単に、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣが所定の判定閾値を超えたか否かの判定結果に応じて直流側電流センサ１４ｂが異常状態であるか否かを判定する場合に比べて、迅速かつ精度良く直流側電流センサ１４ｂが異常状態であるか否かを判定することができる。

なお、上述した実施の形態において、異常判定部３３は、駆動−発電判定部２９および電流検知可否判定部３０および電流大小判定部３２による各判定結果に基づき、直流側電流センサ１４ｂが異常であるか、あるいは、正常であるかを判定するとしたが、これに限定されず、例えば駆動−発電判定部２９による判定結果を考慮せずに、つまり上述したステップＳ０１の処理を省略して、直流側電流センサ１４ｂが異常であるか、あるいは、正常であるかを判定してもよい。

本発明の実施形態に係る電動機の制御装置の構成図である。 図１に示すＰＤＵのＰＷＭインバータの構成図である。 図２に示すＰＷＭインバータの各スイッチング状態Ｓ１〜Ｓ８を示す図である。 各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに対する単一の三角波からなるキャリア信号の１周期（キャリア周期ｆｃ）でのＰＷＭ信号および各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗおよびＤＣリンク電流ＩＤＣの変化の一例を示すグラフ図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、電流大小判定部３２から入力される各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗを実電流とし、直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを検出値として、実電流と検出値との時間変化の例を示す図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、電流大小判定部３２から入力される各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗを実電流とし、直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを検出値として、実電流と検出値との時間変化の例を示す図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、電流大小判定部３２から入力される各相電流指令＊Ｉｕ，＊Ｉｖ，＊Ｉｗを実電流とし、直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを検出値として、実電流と検出値との時間変化の例を示す図である。 直流側電流センサが異常であるか、あるいは、正常であるかを判定する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 電動機の制御装置
１２ モータ
１４ ＰＷＭインバータ（インバータ）
１４ｂ 直流側電流センサ（電流検出手段）
１５ 制御部（制御手段）
２５ オフセット補正部（直流側電流補正手段）
２６ 相電流推定部（相電流推定手段）
２９ 駆動−発電判定部（状態判定手段）
３０ 電流検知可否判定部（ゼロ判定手段、非ゼロ判定手段）
３３ 異常判定部（第１異常判定手段、第２異常判定手段、第３異常判定手段、判定手段）

Claims (2)

1. パルス幅変調信号により複数相の電動機への通電を順次転流させるインバータと、該インバータの直流側電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出された前記直流側電流に基づいて前記電動機の相電流を推定する相電流推定手段と、該相電流推定手段により推定された前記相電流に基づき前記インバータのスイッチング素子のオン／オフ状態を制御するスイッチング制御を実行する制御手段とを備える電動機の制御装置であって、
   前記制御手段による前記スイッチング制御の実行時に、適宜のタイミングが、前記直流側電流がゼロとなる時間区間であるゼロ区間内のタイミングであるか否かを判定するゼロ判定手段と、
   前記ゼロ判定手段により前記ゼロ区間内のタイミングであると判定されたタイミングで前記電流検出手段により所定値よりも大きな前記直流側電流が検出された場合に、異常状態であると判定する第１異常判定手段と、
   前記適宜のタイミングが、前記直流側電流がゼロよりも大きくなる時間区間である非ゼロ区間内のタイミングであるか否かを判定する非ゼロ判定手段と、
   前記非ゼロ判定手段により前記非ゼロ区間内のタイミングであると判定されたタイミングで前記電流検出手段によりゼロとなる前記直流側電流が検出され、かつ、前記非ゼロ区間に対応する前記相電流の指令値の絶対値が所定の下限値よりも大きい場合に、異常状態であると判定する第２異常判定手段と、
   前記適宜のタイミングが、前記電動機の駆動状態および発電状態の何れの状態のタイミングであるかを判定する状態判定手段と、
   前記状態判定手段により前記電動機の駆動状態であると判定されたタイミングで前記電流検出手段により前記直流側電流として発電電流が検出された場合、あるいは、前記状態判定手段により前記電動機の発電状態であると判定されたタイミングで前記電流検出手段により前記直流側電流として駆動電流が検出された場合に、異常状態であると判定する第３異常判定手段と、
   前記第１異常判定手段と前記第２異常判定手段と前記第３異常判定手段とのうち少なくとも何れかひとつで異常状態であると判定された場合に、前記電流検出手段が異常状態であると判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記電流検出手段が異常状態ではないと判定された後に、前記ゼロ判定手段により前記ゼロ区間内であると判定されたタイミングで前記電流検出手段により前記所定値以下の前記直流側電流が検出された場合の該直流側電流を前記電流検出手段の検出結果に対するオフセット値として設定して該オフセット値に応じて前記電流検出手段の検出結果を補正する直流側電流補正手段と
   を備えることを特徴とする電動機の制御装置。
2. 前記判定手段は、前記第１異常判定手段と前記第２異常判定手段と前記第３異常判定手段との全てにおいて異常状態ではないと判定された場合に、前記電流検出手段が異常状態ではないと判定することを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。

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