JP7255147B2

JP7255147B2 - 電動車両

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Publication number: JP7255147B2
Application number: JP2018219954A
Authority: JP
Inventors: 貴史太田; 嵩大姫野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: JP2020089054A

Description

本発明は、電動車両に関し、詳しくは、モータおよびインバータに関する。

従来、この種の電動車両としては、走行用のモータと、モータを駆動するインバータとを備える電動車両において、インバータに過電流や過電圧が生じると、インバータをシャットダウンするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動車両では、インバータをシャットダウンした後に、インバータの三相全てにおいて上側または下側のスイッチング素子の全てにオン信号を出力し、何れかの相において半波交流が検知された場合に、半波交流が検知された相においてオン信号が入力されたスイッチング素子のオープン故障が生じていると判定する。

特開２０１７－６９９９７号公報

こうした電動車両では、モータの各相の電流を検出する複数の電流センサのうち何れかの電流センサに故障が生じたときや、インバータからモータまでの各相の結線のうち何れかの相の結線に断線故障が生じたとき、インバータの複数のスイッチング素子のうち何れかのスイッチング素子にオープン故障が生じたときに、インバータをシャットダウンすると、インバータによりモータを駆動できなくなり、走行が制限されてしまう。

本発明の電動車両は、モータの各相の電流を検出する複数の電流センサのうち何れかの電流センサに故障が生じたときや、インバータからモータまでの各相の結線のうち何れかの相の結線に断線故障が生じたとき、インバータの複数のスイッチング素子のうち何れかのスイッチング素子にオープン故障が生じたときでも、インバータによりモータを駆動して走行可能にすることを主目的とする。

本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動車両は、
走行用のモータと、
前記モータを駆動するインバータと、
前記モータの各相の電流を検出する複数の電流センサと、
前記モータのトルク指令に基づいてｄ軸およびｑ軸の電流指令を設定し、前記ｄ軸およびｑ軸の電流指令と検出される前記各相の電流に基づくｄ軸およびｑ軸の電流との差分に基づくフィードバック制御を用いてｄ軸およびｑ軸の電圧指令を設定して前記インバータを制御する制御装置と、
を備える電動車両であって、
前記制御装置は、
前記複数の電流センサのうち何れかの電流センサの故障、前記インバータから前記モータまでの各相の結線のうち何れかの相の結線の断線故障、前記インバータの複数のスイッチング素子のうち何れかのスイッチング素子のオープン故障、のうち何れかの故障が生じたときには、
前記モータの回転数と前記インバータの入力電圧および入力電流とに基づいて前記モータの推定トルクを演算し、
前記トルク指令と前記推定トルクとの差分に基づくフィードバック制御を用いて、または、前記ｄ軸およびｑ軸の電流指令と前記推定トルクに基づく前記ｄ軸およびｑ軸の推定電流との差分に基づくフィードバック制御を用いて、前記ｄ軸およびｑ軸の電圧指令を設定して前記インバータを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の電動車両では、複数の電流センサのうち何れかの電流センサの故障、インバータからモータまでの各相の結線のうち何れかの相の結線の断線故障、インバータの複数のスイッチング素子のうち何れかのスイッチング素子のオープン故障、のうち何れかの故障が生じたときには、モータの回転数とインバータの入力電圧および入力電流とに基づいてモータの推定トルクを演算する。続いて、トルク指令と推定トルクとの差分に基づくフィードバック制御を用いて、または、ｄ軸およびｑ軸の電流指令と推定トルクに基づくｄ軸およびｑ軸の推定電流との差分に基づくフィードバック制御を用いて、ｄ軸およびｑ軸の電圧指令を設定してインバータを制御する。こうした制御を行なうことにより、複数の電流センサのうち何れかの電流センサの故障や、インバータからモータまでの各相の結線のうち何れかの相の結線の断線故障、インバータの複数のスイッチング素子のうち何れかのスイッチング素子のオープン故障が生じたときでも、インバータによりモータを駆動して走行することができる。

本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。ＥＣＵ５０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。通常時制御の一例を示すフローチャートである。異常時制御の一例を示すフローチャートである。Ｕ相の結線に断線故障が生じて断線故障フラグＦ２が値１になって異常時制御を実行したときの各相の電流波形の一例を示す説明図である。トランジスタＴ１に異常が生じて素子オープン故障フラグＦ３が値１になって異常時制御を実行したときの各相の電流波形の一例を示す説明図である。変形例の通常時制御の一例を示すフローチャートである。変形例の異常時制御の一例を示すフローチャートである。変形例の異常時制御の一例を示すフローチャートである。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、蓄電装置としてのバッテリ３６と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５０とを備える。

モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ３２は、回転子が駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。

インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられる。このインバータ３４は、電力ライン３８を介してバッテリ３６に接続されており、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１～Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１～Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された６つのダイオードＤ１１～Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１～Ｔ１６は、それぞれ、電力ライン３８の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１～Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のコイル）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用しているときに、ＥＣＵ５０によって、対となるトランジスタＴ１１～Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ３２が回転駆動される。

バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン３８を介してインバータ３４に接続されている。電力ライン３８の正極側ラインと負極側ラインとには、コンデンサ３９が取り付けられている。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４や、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６、入出力ポート、通信ポートを備える。ＥＣＵ５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。ＥＣＵ５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍや、モータ３２のＵ相、Ｖ相の相電流を検出する電流センサ３２ｕ，３２ｖからのモータ３２のＵ相、Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからのバッテリ３６の電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。ＥＣＵ５０からは、インバータ３４のトランジスタＴ１１～Ｔ１６へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ＥＣＵ５０は、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算する。

こうして構成された実施例の電気自動車２０では、ＥＣＵ５０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸２６に要求される）要求トルクＴｄ＊を設定し、要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定する。そして、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１～Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。

次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、インバータ３４の制御について説明する。図２は、ＥＣＵ５０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。

図２の制御ルーチンが実行されると、ＥＣＵ５０は、最初に、電流センサ故障フラグＦ１や、断線故障フラグＦ２、素子オープン故障フラグＦ３などのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、電流センサ故障フラグＦ１は、ＥＣＵ５０により実行される電流センサ故障フラグ設定ルーチンにより、電流センサ３２ｕ，３２ｖの何れにも故障が生じていないときには値０が設定され、電流センサ３２ｕ，３２ｖのうち何れかの電流センサに故障が生じているときには値１が設定されるフラグである。断線故障フラグＦ２は、ＥＣＵ５０により実行される断線故障フラグ設定ルーチンにより、インバータ３４からモータ３２までの各相の結線の何れにも断線故障が生じていないときには値０が設定され、各相の結線のうち何れかの相の結線に断線故障が生じているときには値１が設定されるフラグである。素子オープン故障フラグＦ３は、ＥＣＵ５０により実行される素子オープン故障フラグ設定ルーチンにより、インバータ３４のトランジスタＴ１１～Ｔ１６の何れにもオープン故障が生じていないときには値０が設定され、トランジスタＴ１１～Ｔ１６のうち何れかのトランジスタにオープン故障が生じているときには値１が設定されるフラグである。なお、電流センサ３２ｕ，３２ｖのうち何れかの電流センサに故障が生じているか否かの判定方法や、インバータ３４からモータ３２までの各相の結線のうち何れかの相の結線に断線故障が生じているか否かの判定方法、トランジスタＴ１１～Ｔ１６のうち何れかのトランジスタにオープン故障が生じているか否かの判定方法については、周知であるから、詳細な説明を省略する。

こうしてデータを入力すると共に、電流センサ故障フラグＦ１や、断線故障フラグＦ２、素子オープン故障フラグＦ３の値を調べる（ステップＳ１１０～Ｓ１３０）。そして、電流センサ故障フラグＦ１や、断線故障フラグＦ２、素子オープン故障フラグＦ３の全てが値０のときには、図３の通常時制御を実行して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。一方、電流センサ故障フラグＦ１が値１のときや、断線故障フラグＦ２が値１のとき、素子オープン故障フラグＦ３が値１のときには、図４の異常時制御を実行して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。以下、図３の通常時制御、図４の異常時制御の順に説明する。

図３の通常時制御では、ＥＣＵ５０は、最初に、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や電気角θｅ、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖなどのデータを入力する（ステップＳ２００）。ここで、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊は、上述の制御により設定した値を入力するものとした。モータ３２の電気角θｅは、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいて演算した値を入力するものとした。Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖは、電流センサ３２ｕ，３２ｖにより検出された値を入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、モータ３２の電気角θｅを用いてモータ３２のＵ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに変換（三相－二相変換）すると共に（ステップＳ２１０）、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する（ステップＳ２２０）。ここで、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係を予め定めてトルク指令－電流指令マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が与えられると、このマップから対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を導出して設定するものとした。

続いて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定する（ステップＳ２３０）。ここで、ｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆは、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆとの関係を予め定めてトルク指令－フィードフォワード項マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が与えられると、このマップから対応するｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを導出して設定するものとした。

また、ｄ軸の電流Ｉｄと電流指令Ｉｄ＊との差分が打ち消されるようにｄ軸の電圧指令Ｖｄ＊のフィードバック項Ｖｄｆｂを演算すると共にｑ軸の電流Ｉｑと電流指令Ｉｑ＊との差分が打ち消されるようにｑ軸の電圧指令Ｖｑ＊のフィードバック項Ｖｑｆｂを演算する（ステップＳ２４０）。

そして、ｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆとｄ軸，ｑ軸のフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂとの和をｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に設定し（ステップＳ２５０）、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換（二相－三相変換）する（ステップＳ２６０）。そして、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と搬送波（三角波電圧）とを用いてトランジスタＴ１１～Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１～Ｔ１６に出力して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。

次に、図４の異常時制御について説明する。異常時制御では、ＥＣＵ５０は、最初に、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や電気角θｅ、回転数Ｎｍ、バッテリ３６の電圧Ｖｂや電流Ｉｂなどのデータを入力する（ステップＳ３００）。モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や電気角θｅの入力方法については上述した。モータ３２の回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいて演算した値を入力するものとした。バッテリ３６の電圧Ｖｂは、電圧センサ３６ａにより検出された値を入力するものとした。バッテリ３６の電流Ｉｂは、電流センサ３６ｂにより検出された値を入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、バッテリ３６の電圧Ｖｂと電流Ｉｂとの積をモータ３２の推定パワーＰｍｅｓとして演算し（ステップＳ３１０）、モータ３２の推定パワーＰｍｅｓをモータ３２の回転数Ｎｍで除してモータ３２の推定トルクＴｍｅｓを演算する（ステップＳ３２０）。なお、ステップＳ３１０の処理に代えて、バッテリ３６の電圧Ｖｂと電流Ｉｂとの積から電力ライン３８に接続された電力機器（例えば、空調装置やＤＣ／ＤＣコンバータ）のパワーを減じた値をモータ３２の推定パワーＰｍｅｓとして演算するものとしてもよい。こうすれば、モータ３２の推定パワーＰｍｅｓをより精度よく演算することができる。

続いて、モータ３２の推定トルクＴｍｅｓとトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるようにモータ３２の補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊を演算し（ステップＳ３３０）、演算したモータ３２の補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定し（ステップＳ３４０）、設定したｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆをｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に設定する（ステップＳ３５０）。ここで、ｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆは、上述のトルク指令－フィードフォワード項マップにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に代えて補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊を適用して設定するものとした。

続いて、上述のステップＳ２６０，Ｓ２７０の処理と同様に、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換（二相－三相変換）し（ステップＳ３６０）、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と搬送波（三角波電圧）とを用いてトランジスタＴ１１～Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１～Ｔ１６に出力して（ステップＳ３７０）、本ルーチンを終了する。

図５は、Ｕ相の結線に断線故障が生じて断線故障フラグＦ２が値１になって異常時制御を実行したときの各相の電流波形の一例を示す説明図であり、図６は、トランジスタＴ１に異常が生じて素子オープン故障フラグＦ３が値１になって異常時制御を実行したときの各相の電流波形の一例を示す説明図である。

電流センサ故障フラグＦ１が値１のときには、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖのうちの何れかを検出することができないから、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑを演算することができない。また、断線故障フラグＦ２が値１のときには、断線故障が生じた相（図５では、Ｕ相）に電流を流すことができないから、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが異常値となる。さらに、素子オープン故障フラグＦ３が値１のときには、オープン故障が生じたトランジスタに対応する相（図６では、トランジスタＴ１１に対応するＵ相）の電流が半波になるから、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが異常値となる。これらのときには、ｄ軸，ｑ軸のフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂを適切に演算することができないから、このフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定するのは好ましくない。これに対して、単にｄ軸，ｑ軸のフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂを用いずにｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆだけを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定することも考えられるが、この場合、モータ３２に対するトルク指令Ｔｍ＊と実際のトルクとのずれを制御に反映することができない。

これらを踏まえて、実施例では、電流センサ故障フラグＦ１や断線故障フラグＦ２、素子オープン故障フラグＦ３が値１のときには、バッテリ３６の電圧Ｖｂと電流Ｉｂとに基づくモータ３２の推定パワーＰｍｅｓをモータ３２の回転数Ｎｍで除してモータ３２の推定トルクＴｍｅｓを演算し、モータ３２の推定トルクＴｍｅｓとトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるようにモータ３２の補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊を演算する。そして、演算したモータ３２の補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊に基づくｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆをｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に設定してインバータ３４を制御するものとした。これにより、インバータ３４によりモータ３２をある程度の精度で駆動して走行することができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０では、電流センサ故障フラグＦ１や断線故障フラグＦ２、素子オープン故障フラグＦ３が値１のときには、バッテリ３６の電圧Ｖｂと電流Ｉｂとに基づくモータ３２の推定パワーＰｍｅｓをモータ３２の回転数Ｎｍで除してモータ３２の推定トルクＴｍｅｓを演算する。続いて、モータ３２の推定トルクＴｍｅｓとトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるようにモータ３２の補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊を演算する。そして、演算したモータ３２の補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊に基づくｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆをｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に設定してインバータ３４を制御する。これにより、インバータ３４によりモータ３２をある程度の精度で駆動して走行することができる。

実施例の電気自動車２０では、電流センサ故障フラグＦ１や断線故障フラグＦ２、素子オープン故障フラグＦ３が値１のときには、電圧センサ３６ａにより検出されるバッテリ３６の電圧Ｖｂと電流センサ３６ｂにより検出されるバッテリ３６の電流Ｉｂとの積をモータ３２の推定パワーＰｍｅｓとして演算するものとした。しかし、これらのときには、通常時制御に比してモータ３２の制御性が低下することから、モータ３２の実際の出力（トルク、パワー）が電気Ｎ次（例えば、６次など）で振動し、この振動により電圧センサ３６ａにより検出されるバッテリ３６の電圧Ｖｂや電流センサ３６ｂにより検出されるバッテリ３６の電流Ｉｂが振動することがある。このため、電圧センサ３６ａにより検出されるバッテリ３６の電圧Ｖｂや電流センサ３６ｂにより検出されるバッテリ３６の電流Ｉｂに、電気Ｎ次成分を除去するローパスフィルタや平均化処理を施して処理後電圧Ｖｂａｄや処理後電流Ｉｂａｄを演算し、処理後電圧Ｖｂａｄと処理後電流Ｉｂａｄとに基づいてモータ３２の推定パワーＰｍｅｓを演算するものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０では、ＥＣＵ５０は、図２の制御ルーチンのステップＳ１４０，Ｓ１５０の処理として、図３の通常時制御および図４の異常時制御を実行するものとしたが、これに代えて、図７の通常時制御および図８の異常時制御を実行するものとしてもよい。図７の通常時制御は、ステップＳ２１０の処理に代えてステップＳ２３０ｂの処理を実行する点を除いて、図３の通常時制御と同一であり、図８の異常時制御は、ステップＳ３４０の処理に代えてステップＳ３４０ｂ，Ｓ３４２ｂの処理を実行する点を除いて、図４の異常時制御と同一である。したがって、図７の通常時制御および図８の異常時制御のうち図３の通常時制御および図４の異常時制御と同一の処理については、同一のステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。以下、図７の通常時制御、図８の異常時制御の順に説明する。

図７の通常時制御では、ステップＳ２２０でｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定すると、設定したｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定する（ステップＳ２３０ｂ）。ここで、ｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆは、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆとの関係を予め定めて電流指令－フィードフォワード項マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊が与えられると、このマップから対応するｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを導出して設定するものとした。

図８の異常時制御では、ステップＳ３３０でモータ３２の補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊を設定すると、設定したモータ３２の補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する（ステップＳ３４０ｂ）。この場合、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、上述のトルク指令－電流指令マップにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に代えて補正トルク指令Ｔｍｃｏ＊を適用して設定するものとした。

続いて、図７の通常時制御のステップＳ２３０ｂの処理と同様に、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定し（ステップＳ３４２ｂ）、ステップＳ３５０以降の処理を実行する。

この変形例では、実施例と同様に、電流センサ故障フラグＦ１や断線故障フラグＦ２、素子オープン故障フラグＦ３が値１のときでも、インバータ３４によりモータ３２をある程度の精度で駆動して走行することができる。

この変形例では、ＥＣＵ５０は、図２の制御ルーチンのステップＳ１４０，Ｓ１５０の処理として、図７の通常時制御および図８の異常時制御を実行するものとしたが、図８の異常時制御に代えて、図９の異常時制御を実行するものとしてもよい。図９の異常時制御は、ステップＳ３３０～Ｓ３５０の処理に代えてステップＳ４００～Ｓ４２０の処理を実行する点を除いて、図８の異常時制御と同一である。したがって、図９の異常時制御のうち図８の異常時制御と同一の処理については、同一のステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。

図９の異常時制御では、ＥＣＵ５０は、ステップＳ３２０でモータ３２の推定トルクＴｍｅｓを演算すると、演算したモータ３２の推定トルクＴｍｅｓに基づいてｄ軸，ｑ軸の推定電流Ｉｄｅｓ，Ｉｑｅｓを求める（ステップＳ４００）。ここで、ｄ軸，ｑ軸の推定電流Ｉｄｅｓ，Ｉｑｅｓは、モータ３２の推定トルクＴｍｅｓとｄ軸，ｑ軸の推定電流Ｉｄｅｓ，Ｉｑｅｓとの関係を予め定めて推定トルク－推定電流マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、ｄ軸，ｑ軸の推定電流Ｉｄｅｓ，Ｉｑｅｓが与えられると、このマップから対応するｄ軸，ｑ軸の推定電流Ｉｄｅｓ，Ｉｑｅｓを導出して求めるものとした。

また、図２の通常時制御のステップＳ２２０の処理と同様に、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する（ステップＳ４１０）。続いて、ｄ軸の推定電流Ｉｄｅｓと電流指令Ｉｄ＊との差分が打ち消されるようにｄ軸の電圧指令Ｖｄ＊を演算すると共にｑ軸の電流Ｉｑと電流指令Ｉｑ＊との差分が打ち消されるようにｑ軸の電圧指令Ｖｑ＊を演算し（ステップＳ４２０）、ステップＳ３６０以降の処理を実行する。図９の異常時制御を実行するときでも、インバータ３４によりモータ３２をある程度の精度で駆動して走行することができる。

実施例では、駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６に接続されたモータ３２と、モータ３２を駆動するインバータ３４と、インバータ３４と電力をやりとりするバッテリ３６とを備える電気自動車２０の構成について説明した。しかし、図１０に示すように、電気自動車２０と同様のモータ３２やインバータ３４、バッテリ３６に加えて、駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６とモータ３２とに接続される変速機１３０と、モータ３２にクラッチ１２９を介して接続されたエンジン１２２と、を更に備えるハイブリッド自動車１２０の構成としてもよい。このハイブリッド自動車１２０では、図示しないが、低電圧側電力ラインに接続されると共にＥＣＵ５０などに電力を供給する低電圧バッテリと、インバータ３４とバッテリ３６とを接続する高電圧側電力ラインの電力を降圧して低電圧側電力ラインに供給するＤＣ／ＤＣコンバータとも備える。また、ＥＣＵ５０は、インバータ３４に加えて、エンジン１２２やクラッチ１２９、変速機１３０、ＤＣ／ＤＣコンバータも制御する。

ハイブリッド自動車１２０では、電流センサ故障フラグＦ１や断線故障フラグＦ２、素子オープン故障フラグＦ３が値１のときに、図４の異常時制御と同様の制御を行なうことにより、エンジン１２２からの動力を用いてモータ３２により発電を行なってバッテリ３６を充電することができる。これにより、バッテリ３６の電圧低下を抑制し、ＤＣ／ＤＣコンバータにより高電圧側電力ラインの電力を降圧して低電圧バッテリに供給できなくなるのを抑制し、低電圧バッテリの電圧低下を抑制し、ＥＣＵ５０に電力を供給できなくなるのを抑制することができる。

実施例では、駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６に接続されたモータ３２と、モータ３２を駆動するインバータ３４と、インバータ３４と電力をやりとりするバッテリ３６とを備える電気自動車２０の構成について説明した。しかし、図１１に示すように、電気自動車２０と同様のモータ３２やインバータ３４、バッテリ３６に加えて、駆動輪２２ａ，２２ｂとは異なる駆動輪２２ｃ，２２ｄに連結された駆動軸２２６に接続されたモータ２３２と、モータ２３２を駆動すると共にバッテリ３６と電力をやりとりするインバータ２３４と、を更に備える電気自動車２２０の構成としてもよい。

電気自動車２２０では、モータ３２について、電流センサ故障フラグＦ１や断線故障フラグＦ２、素子オープン故障フラグＦ３が値１のときに、図４のステップＳ３１０の処理に代えて、電圧センサ３６ａにより検出されるバッテリ３６の電圧Ｖｂと電流センサ３６ｂにより検出されるバッテリ３６の電流Ｉｂとの積からモータ２３２のパワーＰｍ２を減じてモータ３２の推定パワーＰｍｅｓを演算すればよい。モータ２３２のパワーＰｍ２は、例えば、モータ２３２のＵ相、Ｖ相に取り付けられた電流センサにより検出されるモータ２３２のＵ相、Ｖ相の相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２に基づいて推定したモータ２３２の推定トルクＴｍ２と、回転位置検出センサにより検出されるモータ２３２の回転子の回転位置に基づいて演算したモータ２３２の回転数Ｎｍ２と、を乗じて演算することができる。

この変形例では、２つのモータ３２，２３２を備えるハイブリッド自動車２２０の構成について説明したが、２つのモータ３２，２３２を備える自動車の構成としては、ハイブリッド自動車２２０の構成に限定されるものではなく、例えば、駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６にモータ３２を接続するのに加えて、駆動軸２６にプラネタリギヤを介してエンジンおよび発電機を接続した構成としてもよい。

実施例の電気自動車２０では、インバータ３４とバッテリ３６とが電力ライン３８を介して互いに接続されるものとしたが、電力ライン３８におけるインバータ３４とバッテリ３６との間に昇圧コンバータを設けるものとしてもよい。ここで、昇圧コンバータは、２つのトランジスタと２つのダイオードとリアクトルとを有する周知の昇圧コンバータとして構成される。この場合、モータ３２の推定トルクＴｍｅｓを演算する際に、バッテリ３６の電圧Ｖｂと電流Ｉｂとを用いるのに代えて、昇圧コンバータとバッテリとを接続する低電圧側電力ラインの電圧と、リアクトルに流れる電流と、を用いるものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ３６を用いるものとしたが、コンデンサを用いるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、電流センサ３２ｕ，３２ｖが「複数の電流センサ」に相当し、ＥＣＵ５０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動車両の製造産業などに利用可能である。

２０電気自動車、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ駆動輪、２４デファレンシャルギヤ、２６，２２６駆動軸、３２，２３２モータ、３２ａ回転位置検出センサ、３２ｕ，３２ｖ電流センサ、３４，２３４インバータ、３６バッテリ、３６ａ電圧センサ、３６ｂ電流センサ、３８電力ライン、３９コンデンサ、５０電子制御ユニット（ＥＣＵ）、５２ＣＰＵ、５４ＲＯＭ、５６ＲＡＭ、６０イグニッションスイッチ、６１シフトレバー、６２シフトポジションセンサ、６３アクセルペダル、６４アクセルペダルポジションセンサ、６５ブレーキペダル、６６ブレーキペダルポジションセンサ、６８車速センサ、１２０，２２０ハイブリッド自動車、１２９クラッチ、１３０変速機、Ｄ１１～Ｄ１６ダイオード、Ｔ１１～Ｔ１６トランジスタ。

Claims

走行用のモータと、
前記モータを駆動するインバータと、
前記モータの各相の電流を検出する複数の電流センサと、
前記モータのトルク指令に基づいてｄ軸およびｑ軸の電流指令を設定し、前記ｄ軸およびｑ軸の電流指令と検出される前記各相の電流に基づくｄ軸およびｑ軸の電流との差分に基づくフィードバック制御を用いてｄ軸およびｑ軸の電圧指令を設定して前記インバータを制御する制御装置と、
を備える電動車両であって、
前記制御装置は、
前記インバータから前記モータまでの各相の結線のうち何れかの相の結線の断線故障、前記インバータの複数のスイッチング素子のうち何れかのスイッチング素子のオープン故障、のうち何れかの故障が生じたときには、
前記モータの回転数と前記インバータの入力電圧および入力電流とに基づいて前記モータの推定トルクを演算し、
前記トルク指令と前記推定トルクとの差分に基づくフィードバック制御を用いて前記ｄ軸およびｑ軸の電圧指令を設定して前記インバータを制御する、
電動車両。