JPH07177602A - 電気自動車用故障検出法及びそれを用いたフェールセイフ制御方法 - Google Patents
電気自動車用故障検出法及びそれを用いたフェールセイフ制御方法Info
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- JPH07177602A JPH07177602A JP4273983A JP27398392A JPH07177602A JP H07177602 A JPH07177602 A JP H07177602A JP 4273983 A JP4273983 A JP 4273983A JP 27398392 A JP27398392 A JP 27398392A JP H07177602 A JPH07177602 A JP H07177602A
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】センサの異常如何を問わずトルク制御を可能に
して電気自動車の安全走行を確保する。 【構成】電流センサの異常は、該電流センサから直接検
出される電動機の少なくとも二つ以上の相電流を使って
判定され、前記速度センサの異常は、前記三相交流電動
機の各相位相関係から判定される電気自動車故障検出方
法。
して電気自動車の安全走行を確保する。 【構成】電流センサの異常は、該電流センサから直接検
出される電動機の少なくとも二つ以上の相電流を使って
判定され、前記速度センサの異常は、前記三相交流電動
機の各相位相関係から判定される電気自動車故障検出方
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車用故障検出法
及びそれを用いたフェーセセイフ制御方法に係り、特に
交流電動機によって駆動される電気自動車に好適な電気
自動車用故障検出法及びそれを用いたフェーセセイフ制
御方法に関する。
及びそれを用いたフェーセセイフ制御方法に係り、特に
交流電動機によって駆動される電気自動車に好適な電気
自動車用故障検出法及びそれを用いたフェーセセイフ制
御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電気自動車では、アクセル開度
を通して運転者から発せられるトルク指令並びに電流セ
ンサから検出される電流、及び速度センサから検出され
る回転角速度に基づいてトルク制御系を構成しているた
め、特平開3−277101 号公報に開示されているようにセ
ンサを二重系にして、一方のセンサに故障が生じたら他
方のセンサに切り替え、この補助のセンサから得られる
情報を基に電動機を駆動するようにして走行の安全を確
保していた。
を通して運転者から発せられるトルク指令並びに電流セ
ンサから検出される電流、及び速度センサから検出され
る回転角速度に基づいてトルク制御系を構成しているた
め、特平開3−277101 号公報に開示されているようにセ
ンサを二重系にして、一方のセンサに故障が生じたら他
方のセンサに切り替え、この補助のセンサから得られる
情報を基に電動機を駆動するようにして走行の安全を確
保していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにセンサを
多重系していくとセンシング自体の信頼性は向上する
が、検出された信号を引き込むケーブルやコネクタの端
子が増えるため必ずしも制御系全体としての信頼度が上
がるとは限らない。
多重系していくとセンシング自体の信頼性は向上する
が、検出された信号を引き込むケーブルやコネクタの端
子が増えるため必ずしも制御系全体としての信頼度が上
がるとは限らない。
【０００４】また幾ら多重系にしたとしても、故障原因
によっては補助となるべき他のセンサに不具合が発生し
ている場合もある。この場合補助手段の切り替え方によ
っては危険を伴うこともあり得る等の問題があった。
によっては補助となるべき他のセンサに不具合が発生し
ている場合もある。この場合補助手段の切り替え方によ
っては危険を伴うこともあり得る等の問題があった。
【０００５】本発明の目的は、容易確実に行える電気自
動車用故障検出法を提供するにある。
動車用故障検出法を提供するにある。
【０００６】本発明の他の目的は、センサの故障の態様
に応じて運転を継続可能ならしめる電気自動車のフェー
ルセイフ制御方法を提供するにある。
に応じて運転を継続可能ならしめる電気自動車のフェー
ルセイフ制御方法を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる問題は
バッテリー，ＰＷＭインバータ，３相交流電動機から成
る駆動系を、電動機の回転角速度に応じて９０度の位相
差をもつ２相のパルスを発生する速度センサ（ロータリ
エンコーダ）、このセンサから発せられパルスを基に電
動機の回転角速度を検出する回転角速度検出手段，３相
の交流電流を検出する電流センサ、これらセンサの故障
態様を検出するセンサ故障検出手段，バッテリー電流を
検出するバッテリー電流検出手段，運転者から指令され
るアクセル開度に基づいて電動機に与えるトルク指令を
演算するトルク指令演算手段，トルク指令に基づいて３
相の交流電流指令を発生する交流電流発生手段，交流電
流指令に電流センサによって得られた交流電流を一致さ
せるような交流電圧指令を発生させる電流制御手段，前
記のトルク指令に基づいて前記交流電圧指令相当の交流
電圧指令を発生する交流電圧指令発生手段，運転者から
電気自動車の速度を設定された値に基づいて電動機の回
転角速度を決定する回転角速度設定手段，交流電圧指令
に基づいてインバータを構成するパワースイッチング素
子のゲートに印加するＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号
発生手段を備えて、センサの故障の態様に応じてトルク
制御系の構造を縮退運転できるように変えて行くように
することによって解決される。
バッテリー，ＰＷＭインバータ，３相交流電動機から成
る駆動系を、電動機の回転角速度に応じて９０度の位相
差をもつ２相のパルスを発生する速度センサ（ロータリ
エンコーダ）、このセンサから発せられパルスを基に電
動機の回転角速度を検出する回転角速度検出手段，３相
の交流電流を検出する電流センサ、これらセンサの故障
態様を検出するセンサ故障検出手段，バッテリー電流を
検出するバッテリー電流検出手段，運転者から指令され
るアクセル開度に基づいて電動機に与えるトルク指令を
演算するトルク指令演算手段，トルク指令に基づいて３
相の交流電流指令を発生する交流電流発生手段，交流電
流指令に電流センサによって得られた交流電流を一致さ
せるような交流電圧指令を発生させる電流制御手段，前
記のトルク指令に基づいて前記交流電圧指令相当の交流
電圧指令を発生する交流電圧指令発生手段，運転者から
電気自動車の速度を設定された値に基づいて電動機の回
転角速度を決定する回転角速度設定手段，交流電圧指令
に基づいてインバータを構成するパワースイッチング素
子のゲートに印加するＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号
発生手段を備えて、センサの故障の態様に応じてトルク
制御系の構造を縮退運転できるように変えて行くように
することによって解決される。
【０００８】ここで、『センサの故障態様を検出する』
とは、電流センサにあっては、３相交流電流をセンシン
グする電流センサの中でＵ相電流センサのみ故障してい
るのか、それともＵ，Ｖ相２相の電流センサが故障して
いるのか、或いは全てのセンサが故障しているのか否か
の状態を検出することをいう。また、速度センサの場合
においては、ロータリエンコーダのＡ相，Ｂ相の２相信
号の中何れの相の信号が故障しているのか、或いは２相
とも故障しているのか否かの状態を検出することをい
う。
とは、電流センサにあっては、３相交流電流をセンシン
グする電流センサの中でＵ相電流センサのみ故障してい
るのか、それともＵ，Ｖ相２相の電流センサが故障して
いるのか、或いは全てのセンサが故障しているのか否か
の状態を検出することをいう。また、速度センサの場合
においては、ロータリエンコーダのＡ相，Ｂ相の２相信
号の中何れの相の信号が故障しているのか、或いは２相
とも故障しているのか否かの状態を検出することをい
う。
【０００９】
【作用】この発明では、まず、センサ故障検出手段によ
って電流センサ，速度センサの故障態様が検出される。
この結果、何れも異常がないということになれば電流セ
ンサ及び速度センサから得られた３相交流電流、Ａ，Ｂ
２相のパルスを基に、回転角速度検出手段，トルク指令
演算手段，交流電流指令演算手段，電流制御手段、ＰＷ
Ｍ信号発生手段によって通常のトルク制御系が構成さ
れ、トルク指令に基づいた３相交流電流指令が発生され
電動機のトルクが制御される。
って電流センサ，速度センサの故障態様が検出される。
この結果、何れも異常がないということになれば電流セ
ンサ及び速度センサから得られた３相交流電流、Ａ，Ｂ
２相のパルスを基に、回転角速度検出手段，トルク指令
演算手段，交流電流指令演算手段，電流制御手段、ＰＷ
Ｍ信号発生手段によって通常のトルク制御系が構成さ
れ、トルク指令に基づいた３相交流電流指令が発生され
電動機のトルクが制御される。
【００１０】３個の電流センサの内何れか一つのみが故
障の場合は正常な２個の電流センサによって故障した電
流センサの電流を推定し、通常のトルク制御系によって
電動機のトルク制御をそのまま続行する。
障の場合は正常な２個の電流センサによって故障した電
流センサの電流を推定し、通常のトルク制御系によって
電動機のトルク制御をそのまま続行する。
【００１１】２個以上の電流センサが故障であることが
検出されると、交流電流指令演算手段，電流制御手段に
基づくトルク制御を止め、交流電流指令演算手段に基づ
くトルク制御系が構成され、交流電流指令に基づいて電
動機のトルクを制御する。なお、システムの構成として
バッテリー電流が取り込めるようになっている場合には
モータトルクを推定し、この推定トルクがトルク指令に
一致するように交流電圧指令の大きさと角周波数が決定
される。この際、速度センサが正常の場合には回転角速
度検出手段から得られる回転角速度も使用してこれら前
記の大きさ角周波数の二つの値が決定される。速度セン
サに異常が発生した場合には回転角速度設定手段から得
られる回転角速度を使って前記の二つの値が決定され
る。
検出されると、交流電流指令演算手段，電流制御手段に
基づくトルク制御を止め、交流電流指令演算手段に基づ
くトルク制御系が構成され、交流電流指令に基づいて電
動機のトルクを制御する。なお、システムの構成として
バッテリー電流が取り込めるようになっている場合には
モータトルクを推定し、この推定トルクがトルク指令に
一致するように交流電圧指令の大きさと角周波数が決定
される。この際、速度センサが正常の場合には回転角速
度検出手段から得られる回転角速度も使用してこれら前
記の大きさ角周波数の二つの値が決定される。速度セン
サに異常が発生した場合には回転角速度設定手段から得
られる回転角速度を使って前記の二つの値が決定され
る。
【００１２】センサ故障検出手段によって速度センサの
うち１相のみが故障であると判定されたときは、残り１
相を使って回転角速度検出手段によって電動機の回転角
速度が検出される。この回転角速度をもとに、トルク指
令演算手段，交流電流指令演算手段，電流制御手段，Ｐ
ＷＭ信号発生手段等によって上記の通常のトルク制御系
が構成され、電動機のトルクが制御される。全ての速度
センサが故障に至たり、電流センサが正常な場合には３
相の交流電流からモータトルクを推定し、この推定トル
クとトルク指令とからモータのすべり角周波数を決定
し、このすべり角周波数と回転角速度設定手段から得ら
れた回転角速度設定値とから交流電圧指令の角周波数及
び大きさ決定する。この結果得られた交流電圧指令に基
づいてPWM信号を発生し、モータのトルクを制御し、運
転を継続する。
うち１相のみが故障であると判定されたときは、残り１
相を使って回転角速度検出手段によって電動機の回転角
速度が検出される。この回転角速度をもとに、トルク指
令演算手段，交流電流指令演算手段，電流制御手段，Ｐ
ＷＭ信号発生手段等によって上記の通常のトルク制御系
が構成され、電動機のトルクが制御される。全ての速度
センサが故障に至たり、電流センサが正常な場合には３
相の交流電流からモータトルクを推定し、この推定トル
クとトルク指令とからモータのすべり角周波数を決定
し、このすべり角周波数と回転角速度設定手段から得ら
れた回転角速度設定値とから交流電圧指令の角周波数及
び大きさ決定する。この結果得られた交流電圧指令に基
づいてPWM信号を発生し、モータのトルクを制御し、運
転を継続する。
【００１３】センサ故障検出手段によって、電流セン
サ，速度センサ何れも故障したと判定されると、トルク
指令演算手段及び回転角速度設定手段から得られたそれ
ぞれトルク指令、回転角速度の設定値を基に交流電圧指
令の大きさ、角周波数が決定され、この結果得られた交
流電圧指令に基づいてＰＷＭ信号が発生され、モータの
トルクを制御して運転を継続する。
サ，速度センサ何れも故障したと判定されると、トルク
指令演算手段及び回転角速度設定手段から得られたそれ
ぞれトルク指令、回転角速度の設定値を基に交流電圧指
令の大きさ、角周波数が決定され、この結果得られた交
流電圧指令に基づいてＰＷＭ信号が発生され、モータの
トルクを制御して運転を継続する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面をもとに説明す
る。図１はセンサの故障態様に応じてどの様にトルク制
御を実行していくかを示している。電流センサ，速度セ
ンサいずれもが正常な場合は１Ａ，２Ａ，３Ａの各処理
による電流制御系を基本としたトルク制御系が実行され
ている。これがトルク制御を行う上で理想的な制御系に
なっている。即ち、トルク指令に基づいて誘導電動機の
ベクトル制御条件を満足するように電動機の回転角速
度，すべり角周波数（トルク電流），２次磁束（励磁電
流）全てが管理され効率の良いトルク制御が行われてい
る。
る。図１はセンサの故障態様に応じてどの様にトルク制
御を実行していくかを示している。電流センサ，速度セ
ンサいずれもが正常な場合は１Ａ，２Ａ，３Ａの各処理
による電流制御系を基本としたトルク制御系が実行され
ている。これがトルク制御を行う上で理想的な制御系に
なっている。即ち、トルク指令に基づいて誘導電動機の
ベクトル制御条件を満足するように電動機の回転角速
度，すべり角周波数（トルク電流），２次磁束（励磁電
流）全てが管理され効率の良いトルク制御が行われてい
る。
【００１５】即ち、電流センサの故障が発生すると、２
相以上のセンサが故障しているか否かを判定し（１Ａ，
１Ｂ）、１相のみの故障ではその故障した電流センサか
ら得られる電流を残りの２個の電流センサから得られる
電流を使って推定し、速度センサの故障如何を問わず電
流制御系を基本としたトルク制御を実行する（１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ，２Ａ〜２Ｅ，３Ａ）。
相以上のセンサが故障しているか否かを判定し（１Ａ，
１Ｂ）、１相のみの故障ではその故障した電流センサか
ら得られる電流を残りの２個の電流センサから得られる
電流を使って推定し、速度センサの故障如何を問わず電
流制御系を基本としたトルク制御を実行する（１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ，２Ａ〜２Ｅ，３Ａ）。
【００１６】電流センサが２相以上故障の時はトルク指
令を基に交流電圧指令を発生させ、トルク制御系を構成
し、運転を継続する（１Ａ，１Ｂ，４Ａ）。この場合、
速度センサの故障の態様、バッテリー電流利用できるか
否かによって交流電圧指令の形成法は異なる。これにつ
いては後ほど詳述する。
令を基に交流電圧指令を発生させ、トルク制御系を構成
し、運転を継続する（１Ａ，１Ｂ，４Ａ）。この場合、
速度センサの故障の態様、バッテリー電流利用できるか
否かによって交流電圧指令の形成法は異なる。これにつ
いては後ほど詳述する。
【００１７】以上説明したように、センサの故障態様に
応じてトルク指令によって形成されるトルク制御系を交
流電流指令に基づくトルク制御から交流電圧指令に基づ
くトルク制御に制御系の構造を変えていくことによって
トルク制御の性能は劣化するものの運転は継続できる。
即ち、センサの故障態様に応じた縮退運転が可能にな
る。
応じてトルク指令によって形成されるトルク制御系を交
流電流指令に基づくトルク制御から交流電圧指令に基づ
くトルク制御に制御系の構造を変えていくことによって
トルク制御の性能は劣化するものの運転は継続できる。
即ち、センサの故障態様に応じた縮退運転が可能にな
る。
【００１８】以上述べた縮退制御の原理を行う具体的構
成について説明する。図２は速度センサ，電流センサ検
出手段を有して交流電流指令を基本して縮退運転を行う
場合の例で、図１の１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２Ａ〜２Ｅ，３
Ａの各処理を行うためのブロック図を示したものであ
る。バッテリー１０の直流電圧をＰＷＭインバータ２０
によって可変周波数、可変電圧の３相交流電圧を形成
し、三相交流電動機４０のトルクを制御する。ここで、
交流電動機４０のトルクは交流電動機４０の１次巻線に
流れる３相交流の１次電流を検出する３個の電流センサ
３０，交流電動機４０のシャフトに取り付けられた速度
センサ５０，３個の電流センサの故障を検出して故障セ
ンサの補償する電流センサ故障検出手段６０，手段６０
を通して検出される前記の１次電流を所定の値に制御す
るための電流制御手段７０，制御手段７０に対する指令
を発生する交流電流指令発生手段８０，速度センサ５０
から出力される相互に９０度位相差をもつＡ相，Ｂ相パ
ルスから速度センサ（ロータリエンコーダ）の故障態様
を検出するエンコーダ故障検出手段９０，Ａ相，Ｂ相パ
ルスから交流電動機４０の回転角速度を検出する回転角
速度検出手段１００，アクセル１２０に基づいたトルク
指令を発生するトルク指令演算手段１１０，電流制御手
段７０の出力信号に基づいてＰＷＭ信号を形成するＰＷ
Ｍ信号発生手段１３０によって制御される。
成について説明する。図２は速度センサ，電流センサ検
出手段を有して交流電流指令を基本して縮退運転を行う
場合の例で、図１の１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２Ａ〜２Ｅ，３
Ａの各処理を行うためのブロック図を示したものであ
る。バッテリー１０の直流電圧をＰＷＭインバータ２０
によって可変周波数、可変電圧の３相交流電圧を形成
し、三相交流電動機４０のトルクを制御する。ここで、
交流電動機４０のトルクは交流電動機４０の１次巻線に
流れる３相交流の１次電流を検出する３個の電流センサ
３０，交流電動機４０のシャフトに取り付けられた速度
センサ５０，３個の電流センサの故障を検出して故障セ
ンサの補償する電流センサ故障検出手段６０，手段６０
を通して検出される前記の１次電流を所定の値に制御す
るための電流制御手段７０，制御手段７０に対する指令
を発生する交流電流指令発生手段８０，速度センサ５０
から出力される相互に９０度位相差をもつＡ相，Ｂ相パ
ルスから速度センサ（ロータリエンコーダ）の故障態様
を検出するエンコーダ故障検出手段９０，Ａ相，Ｂ相パ
ルスから交流電動機４０の回転角速度を検出する回転角
速度検出手段１００，アクセル１２０に基づいたトルク
指令を発生するトルク指令演算手段１１０，電流制御手
段７０の出力信号に基づいてＰＷＭ信号を形成するＰＷ
Ｍ信号発生手段１３０によって制御される。
【００１９】図３は上記の各手段の具体的な構成、特
に、図２の交流電流指令発生手段８０を詳細に示したも
のである。アクセル開度演算手段１２１によってアクセ
ルの踏み込んだ量に対応する量が演算され、この結果に
基づいて三相交流電動機４０に与えられるべきトルク指
令τM*がトルク演算手段１１０によって求められる。該
トルク指令τM* は電流センサ３１，３２，３３から検
出されたｉu，ｉv，ｉwを電流センサ検出手段６０を通
して得られた３相の交流電流ｉu´，ｉv´，ｉw´をｄ
−ｑ変換して得られたトルク電流Ｉt，励磁電流Ｉmを使
って数１より求めたモータトルクτM との偏差を加減算
器１１１で求め、
に、図２の交流電流指令発生手段８０を詳細に示したも
のである。アクセル開度演算手段１２１によってアクセ
ルの踏み込んだ量に対応する量が演算され、この結果に
基づいて三相交流電動機４０に与えられるべきトルク指
令τM*がトルク演算手段１１０によって求められる。該
トルク指令τM* は電流センサ３１，３２，３３から検
出されたｉu，ｉv，ｉwを電流センサ検出手段６０を通
して得られた３相の交流電流ｉu´，ｉv´，ｉw´をｄ
−ｑ変換して得られたトルク電流Ｉt，励磁電流Ｉmを使
って数１より求めたモータトルクτM との偏差を加減算
器１１１で求め、
【００２０】
【数１】 τM＝（３／２）・Ｐ・（Ｍ2／Ｍ＋１2）・Ｉm・Ｉt ただし、Ｐ：極数 Ｍ：励磁インダクタンス １2：２次漏れインダクタンス ＰＩ（比例＋積分）補償器で構成されるモータトルクレ
ギュレーター１１２，リミッター１１３を通してトルク
電流指令Ｉt*に変換される。励磁電流指令Ｉm*は次のよ
うして決定される。
ギュレーター１１２，リミッター１１３を通してトルク
電流指令Ｉt*に変換される。励磁電流指令Ｉm*は次のよ
うして決定される。
【００２１】速度センサ５０，エンコーダ故障検出手段
９０，回転角速度検出手段１００を経由して得られる回
転角速度ωM に対応してモータの２次回路に発生すべき
磁束φR*を磁束パターン発生器８２Ｇから発生する。磁
束パターン発生器８２Ｇでは、交流電動機４０の回転角
速度が基底速度以下では一定に、基底速度以上は回転角
速度に反比例した磁束パターンを発生する。乗算器８１
０によって該磁束φR*に数２より決まる負荷率αを乗じ
て２次磁束指令φ* が求められる。
９０，回転角速度検出手段１００を経由して得られる回
転角速度ωM に対応してモータの２次回路に発生すべき
磁束φR*を磁束パターン発生器８２Ｇから発生する。磁
束パターン発生器８２Ｇでは、交流電動機４０の回転角
速度が基底速度以下では一定に、基底速度以上は回転角
速度に反比例した磁束パターンを発生する。乗算器８１
０によって該磁束φR*に数２より決まる負荷率αを乗じ
て２次磁束指令φ* が求められる。
【００２２】
【数２】α＝Ｉt*／Ｉt0 ただし、Ｉt0：定格のトルク電流 次に該２次磁束指令φ* と交流電動機４０の２次回路に
発生している２次磁束を数３より推定したφ2 との偏差
を加減算器８２０によりもとめ、ＰＩ補償器
発生している２次磁束を数３より推定したφ2 との偏差
を加減算器８２０によりもとめ、ＰＩ補償器
【００２３】
【数３】φ2＝（Ｍ・Ｉm*）／（１＋Ｔ2・ｓ） ただし、Ｔ2（＝（Ｍ＋１2）／ｒ2）：２次時定数 ｒ2：２次抵抗 ８３０の出力から励磁電流指令Ｉm*を発生する。以上の
ようにして得られたトルク電流指令Ｉt*及び励磁電流指
令Ｉm*を使って、数４，数５を実行する演算器８０Ｂ及
び演算器８０Ｃよりそれぞれすべり角周波数ωs，位相
θ1が求められる。
ようにして得られたトルク電流指令Ｉt*及び励磁電流指
令Ｉm*を使って、数４，数５を実行する演算器８０Ｂ及
び演算器８０Ｃよりそれぞれすべり角周波数ωs，位相
θ1が求められる。
【００２４】
【数４】ωs＝ｋs・（Ｉt*／Ｉm*） ただし、ｋs＝ｒ2／（Ｍ＋１2）
【００２５】
【数５】θ1＝tan-1（Ｉt*／Ｉm*） 交流電流指令の角周波数（１次角周波数）ω1*はすべり
角周波数ωs と回転角速度ωM との加算を加算器８２に
より実行してもとめられる。交流電流指令の瞬時位相は
１次角周波数ω1*の積分を積分器８２Ｄで実行すること
によりもとめられる。
角周波数ωs と回転角速度ωM との加算を加算器８２に
より実行してもとめられる。交流電流指令の瞬時位相は
１次角周波数ω1*の積分を積分器８２Ｄで実行すること
によりもとめられる。
【００２６】交流電流指令の位相は上記の瞬時位相と位
相θ1 と加算を加算器８０Ｄで行いもとめ、該交流電流
指令の大きさは演算器８０Ａの演算によりもとめられ
る。電流指令発生器ではこれらの値に基づいて三相の交
流電流指令ｉu*，ｉv*，ｉw*を発生し、これらの指令に
３相の交流電流ｉu´，ｉv´，ｉw´ に追従するように
加減算器７４０，７５０，７６０及びＰＩ補償器７１
０，７２０，７３０からなる電流制御手段によってＰＷ
Ｍ信号発生するため基準信号Ｅu*，Ｅv*，Ｅw*を発生す
る。
相θ1 と加算を加算器８０Ｄで行いもとめ、該交流電流
指令の大きさは演算器８０Ａの演算によりもとめられ
る。電流指令発生器ではこれらの値に基づいて三相の交
流電流指令ｉu*，ｉv*，ｉw*を発生し、これらの指令に
３相の交流電流ｉu´，ｉv´，ｉw´ に追従するように
加減算器７４０，７５０，７６０及びＰＩ補償器７１
０，７２０，７３０からなる電流制御手段によってＰＷ
Ｍ信号発生するため基準信号Ｅu*，Ｅv*，Ｅw*を発生す
る。
【００２７】ＰＷＭ信号発生手段１３０では該基準信号
と三角波を比較してＰＷＭ信号をもとめ、この結果得ら
れたＰＷＭ信号を基にＰＷＭインバータのアームを構成
する６個パワー素子のゲート信号を形成する。これら一
連の公知技術を使って可能であるので詳細は省略する。
と三角波を比較してＰＷＭ信号をもとめ、この結果得ら
れたＰＷＭ信号を基にＰＷＭインバータのアームを構成
する６個パワー素子のゲート信号を形成する。これら一
連の公知技術を使って可能であるので詳細は省略する。
【００２８】以上がセンサが正常状態で交流電流指令を
発生してトルク制御を行う構成である。
発生してトルク制御を行う構成である。
【００２９】次に電流センサが故障した場合、図４の手
続きによってトルク制御が実行される。左の部分の処理
（６０Ａ,６０Ｂ,６０Ｃ,６０Ｄ,６０Ｅ,６０Ｆ,６０
Ｒ）が上述したようにセンサが正常な場合の処理であ
る。センサで故障あることが検出されると、運転者に警
告され（６０Ｈ）、センサが１個以上故障しているか否
かがチェックされる（６０Ｊ）。この結果、１個のみ故
障したことが分かると故障したセンサの電流を正常な残
りの２個センサによって検出し（６０Ｉ）、左の部分の
処理（６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ，６０
Ｆ，６０Ｒ）実行してトルク制御の性能の劣化を抑制す
る。
続きによってトルク制御が実行される。左の部分の処理
（６０Ａ,６０Ｂ,６０Ｃ,６０Ｄ,６０Ｅ,６０Ｆ,６０
Ｒ）が上述したようにセンサが正常な場合の処理であ
る。センサで故障あることが検出されると、運転者に警
告され（６０Ｈ）、センサが１個以上故障しているか否
かがチェックされる（６０Ｊ）。この結果、１個のみ故
障したことが分かると故障したセンサの電流を正常な残
りの２個センサによって検出し（６０Ｉ）、左の部分の
処理（６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ，６０
Ｆ，６０Ｒ）実行してトルク制御の性能の劣化を抑制す
る。
【００３０】２個以上故障と判定されると、制御モード
切り替え信号を発生して交流電圧指令によるトルク制御
に切り替えられる。図５にその場合のブロック構成図を
示す。この場合できるだけトルク制御の性能を劣化させ
ないようにするために直流電流（バッテリー電流）利用
可能か否かをチェックする（６０Ｋ）。可能な場合に
は、６０Ｌ，６０Ｍ，６０Ｎ，６００，６０Ｆ，６０Ｒ
の各処理を実行してトルク制御を行う。不可能な場合に
は、６０Ｐ，６０Ｑ，６０Ｎ，６００，６０Ｆ，６０Ｒ
の各処理を実行してトルク制御を行う。両者の差は実際
のすべり角周波数に如何に近い物を得るかにある。後に
詳述するように前者の場合はモータのトルク相当の値を
推定できるため、実際に近いすべり角周波数が得られ
る。
切り替え信号を発生して交流電圧指令によるトルク制御
に切り替えられる。図５にその場合のブロック構成図を
示す。この場合できるだけトルク制御の性能を劣化させ
ないようにするために直流電流（バッテリー電流）利用
可能か否かをチェックする（６０Ｋ）。可能な場合に
は、６０Ｌ，６０Ｍ，６０Ｎ，６００，６０Ｆ，６０Ｒ
の各処理を実行してトルク制御を行う。不可能な場合に
は、６０Ｐ，６０Ｑ，６０Ｎ，６００，６０Ｆ，６０Ｒ
の各処理を実行してトルク制御を行う。両者の差は実際
のすべり角周波数に如何に近い物を得るかにある。後に
詳述するように前者の場合はモータのトルク相当の値を
推定できるため、実際に近いすべり角周波数が得られ
る。
【００３１】次に図６を使って相別電流センサ故障検出
法の原理を説明する。先ず、停止中の場合、初期の電流
投入処理によってＤＣレベルのチェックを行う（６３０
Ａ）。正常な場合は、三相電流の総和が零か否かを調
べ、零の場合は正常と判定する。この値が所定の値を越
えている場合は電流制御系の入力偏差過大乃至出力異常
が見られるかを各相の電流制御系でチェックし、異常が
認められる相の電流センサが故障していると判定する
（６３０Ｇ）。この結果、１相のみ異常がみられる場合
は故障相の電流を残り２個のセンサから推定して、該推
定電流に切り替えて電流制御系を構成して運転を継続す
る（６３０Ｉ，６３０Ｊ）。
法の原理を説明する。先ず、停止中の場合、初期の電流
投入処理によってＤＣレベルのチェックを行う（６３０
Ａ）。正常な場合は、三相電流の総和が零か否かを調
べ、零の場合は正常と判定する。この値が所定の値を越
えている場合は電流制御系の入力偏差過大乃至出力異常
が見られるかを各相の電流制御系でチェックし、異常が
認められる相の電流センサが故障していると判定する
（６３０Ｇ）。この結果、１相のみ異常がみられる場合
は故障相の電流を残り２個のセンサから推定して、該推
定電流に切り替えて電流制御系を構成して運転を継続す
る（６３０Ｉ，６３０Ｊ）。
【００３２】２相以上故障の場合には、制御モード切り
替え信号を発生して電圧指令によるトルク制御系に切り
替える。図７にその具体的構成を示す。
替え信号を発生して電圧指令によるトルク制御系に切り
替える。図７にその具体的構成を示す。
【００３３】加算器６１０，比較器６２０によって電流
の総和のチェックが行われ、異常があると、電流センサ
故障検出信号を発生し、相別電流センサ故障検出器６３
０によって各相センサの異常を対応する電流制御手段７
０の入出力信号異常から判定する。１相のみの場合、故
障相の電流を各相センサ故障補償器６４０，６５０，６
６０によって補償して手段７０の電流制御系に入力して
電流制御によるトルク制御を実行する。相別電流センサ
故障検出器６３０によって２相以上センサが故障してい
ると判定されると、制御モードきりかえ信号を発生して
交流電圧指令によるトルク制御系に切り替える。
の総和のチェックが行われ、異常があると、電流センサ
故障検出信号を発生し、相別電流センサ故障検出器６３
０によって各相センサの異常を対応する電流制御手段７
０の入出力信号異常から判定する。１相のみの場合、故
障相の電流を各相センサ故障補償器６４０，６５０，６
６０によって補償して手段７０の電流制御系に入力して
電流制御によるトルク制御を実行する。相別電流センサ
故障検出器６３０によって２相以上センサが故障してい
ると判定されると、制御モードきりかえ信号を発生して
交流電圧指令によるトルク制御系に切り替える。
【００３４】次に、交流電圧指令によるトルク制御を図
８及び図９を使って説明する。図８はバッテリー１０か
らＰＷＭインバータ２０に流れ込む直流電流（バッテリ
ー電流）電流が利用できる場合の交流電圧指令を発生す
るまで構成を表わしている。トルク指令演算手段１１０
によりトルク指令τM*を求め、該τM*と数６に基づいて
モータトルク検出手段８２Ａにより求られたモータトル
クτM との偏差を加減算器８２Ｂによりもとめ、該偏差
ＰＩ補償器で構成されるトルク制御手段８２Ｃによりす
べり角周波数ωs を演算する。
８及び図９を使って説明する。図８はバッテリー１０か
らＰＷＭインバータ２０に流れ込む直流電流（バッテリ
ー電流）電流が利用できる場合の交流電圧指令を発生す
るまで構成を表わしている。トルク指令演算手段１１０
によりトルク指令τM*を求め、該τM*と数６に基づいて
モータトルク検出手段８２Ａにより求られたモータトル
クτM との偏差を加減算器８２Ｂによりもとめ、該偏差
ＰＩ補償器で構成されるトルク制御手段８２Ｃによりす
べり角周波数ωs を演算する。
【００３５】
【数６】τM＝ＥD・ＩD／ωM ただし、ＥD：バッテリー電圧 ＩD：バッテリー電流（直流電流） 交流電圧指令の角周波数（１次角周波数）ω1*はすべり
角周波数ωs と回転角速度ωM との加算を加算器８２Ｄ
により実行してもとめられる。交流電圧指令の瞬時位相
は１次角周波数ω1*の積分を積分器８２Ｄで実行するこ
とによりもとめられる。交流電圧指令の大きさＶ1*は回
転角速度ωM に対応して磁束指令パータン発生手段８２
Ｇから得られた磁束φR*と１次角周波数ω1*との積を乗
算手段８２Ｅにより求める。該Ｖ1*と上記の瞬時位相と
から３相の交流電圧指令Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を交流電圧発
生手段８２Ｈにより発生する。該交流電圧指令はＰＷＭ
信号発生手段１３０に導かれＰＷＭ信号を発生し、これ
に基づいてトルクが制御される。
角周波数ωs と回転角速度ωM との加算を加算器８２Ｄ
により実行してもとめられる。交流電圧指令の瞬時位相
は１次角周波数ω1*の積分を積分器８２Ｄで実行するこ
とによりもとめられる。交流電圧指令の大きさＶ1*は回
転角速度ωM に対応して磁束指令パータン発生手段８２
Ｇから得られた磁束φR*と１次角周波数ω1*との積を乗
算手段８２Ｅにより求める。該Ｖ1*と上記の瞬時位相と
から３相の交流電圧指令Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を交流電圧発
生手段８２Ｈにより発生する。該交流電圧指令はＰＷＭ
信号発生手段１３０に導かれＰＷＭ信号を発生し、これ
に基づいてトルクが制御される。
【００３６】図９はバッテリー電流が利用できない場合
のトルク制御の構成を示したものである。図８のトルク
制御法とはすべり角周波数ωs を求める手法が異なる以
外は同様である。すべり角周波数ωs は数７によって磁
束指令パータン発生手段82Ｇから得られた磁束φR*とト
ルク指令演算手段１１０から得られたトルク指令τM*を
使って求める。
のトルク制御の構成を示したものである。図８のトルク
制御法とはすべり角周波数ωs を求める手法が異なる以
外は同様である。すべり角周波数ωs は数７によって磁
束指令パータン発生手段82Ｇから得られた磁束φR*とト
ルク指令演算手段１１０から得られたトルク指令τM*を
使って求める。
【００３７】
【数７】ωs＝ｋ・τM*／φR* 2 ただし、ｋ＝２ｒ2／３Ｐ このようにして求められたすべり角周波数ωs にはモー
タ（負荷）側の情報が反映されてないため図８のトルク
制御に比べて性能は落ちるが、トルク指令に基づいた一
応の制御が可能になるため運転は継続できることにな
る。
タ（負荷）側の情報が反映されてないため図８のトルク
制御に比べて性能は落ちるが、トルク指令に基づいた一
応の制御が可能になるため運転は継続できることにな
る。
【００３８】次に速度センサが故障した場合のトルク制
御について述べる。まず、速度センサの故障検出法につ
いて述べる。図１０はエンコーダのＡ，Ｂの２相のうち
何れか１相が故障した場合の検出法、図１１はその構成
を示したものである。
御について述べる。まず、速度センサの故障検出法につ
いて述べる。図１０はエンコーダのＡ，Ｂの２相のうち
何れか１相が故障した場合の検出法、図１１はその構成
を示したものである。
【００３９】Ａ相信号故障検出手段は２つのＤタイプの
フリップフロップＤ−Ｆ.Ｆ１(91A)，Ｄ−Ｆ．Ｆ２（９
１Ｂ）、２つのＲＳフリップフロップＲＳ１（９１
Ｃ），ＲＳ２（９１Ｄ）及びデコーダ９２で構成され
る。９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，９２が‘０’レベル、９
１Ｂ，９１Ｄ，９２が‘１’レベルの各異常を検出す
る。
フリップフロップＤ−Ｆ.Ｆ１(91A)，Ｄ−Ｆ．Ｆ２（９
１Ｂ）、２つのＲＳフリップフロップＲＳ１（９１
Ｃ），ＲＳ２（９１Ｄ）及びデコーダ９２で構成され
る。９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，９２が‘０’レベル、９
１Ｂ，９１Ｄ，９２が‘１’レベルの各異常を検出す
る。
【００４０】図１０のタイムチャートを使って上記の構
成の動作を説明する。
成の動作を説明する。
【００４１】ここで用いているＤタイプのフリップフロ
ップはクロック端子ＣＫに入る信号の立ち上がりのタイ
ミングでデータ端子Ｄに入力されたデータを取り込む。
従って、図に示すように正常にＡ相，Ｂ相の信号が変化
していると、フリップフロップＤ−Ｆ．Ｆ１の出力信号
Ｑは‘１’レベルのままになっている。Ａ相の信号があ
る時点で信号Ａ′で示すように‘０’レベルになったま
まの状態、即ち、‘０’レベル異常が生じると、フリッ
プフロップＤ−Ｆ．Ｆ１の出力信号Ｑはｔ２で‘０’レ
ベルになるため、ＲＳフリップフロップＲＳ１の出力信
号Ｑは‘１’レベルになってＡ相信号の‘０’レベル異
常が検出され、この検出信号はデーコダ９２の出力端子
１を通して得られる。なお、この部分ではＡ相信号の
‘１’レベル異常はＤ−Ｆ．Ｆ１の出力信号の正常な場
合と同じなるので検出はできない。これは９１Ｂ，９１
Ｄ，９２で構成される部分で検出される。
ップはクロック端子ＣＫに入る信号の立ち上がりのタイ
ミングでデータ端子Ｄに入力されたデータを取り込む。
従って、図に示すように正常にＡ相，Ｂ相の信号が変化
していると、フリップフロップＤ−Ｆ．Ｆ１の出力信号
Ｑは‘１’レベルのままになっている。Ａ相の信号があ
る時点で信号Ａ′で示すように‘０’レベルになったま
まの状態、即ち、‘０’レベル異常が生じると、フリッ
プフロップＤ−Ｆ．Ｆ１の出力信号Ｑはｔ２で‘０’レ
ベルになるため、ＲＳフリップフロップＲＳ１の出力信
号Ｑは‘１’レベルになってＡ相信号の‘０’レベル異
常が検出され、この検出信号はデーコダ９２の出力端子
１を通して得られる。なお、この部分ではＡ相信号の
‘１’レベル異常はＤ−Ｆ．Ｆ１の出力信号の正常な場
合と同じなるので検出はできない。これは９１Ｂ，９１
Ｄ，９２で構成される部分で検出される。
【００４２】Ａ相信号が信号Ａ″のように、ある時点で
‘１’レベルのままになると、ＲＳフリップフロップＲ
Ｓ２の出力信号Ｑは‘１’レベルになってＡ相信号の
‘１’レベル異常が検出される。この検出信号はデーコ
ダ９２の出力端子２を通して得られる。
‘１’レベルのままになると、ＲＳフリップフロップＲ
Ｓ２の出力信号Ｑは‘１’レベルになってＡ相信号の
‘１’レベル異常が検出される。この検出信号はデーコ
ダ９２の出力端子２を通して得られる。
【００４３】Ｂ相信号故障検出手段も、Ａ相信号故障検
出手段と全く同様な構成即ち、２つのＤタイプのフリプ
フロップＤ−Ｆ．Ｆ１（９３Ａ），Ｄ−Ｆ．Ｆ２（９３
Ｂ）、２つのＲＳフリプフロップＲＳ１（９３Ｃ），Ｒ
Ｓ２（９３Ｄ）及びデコーダ９２からなり、‘０’及び
‘１’レベル異常の検出についても同様である。
出手段と全く同様な構成即ち、２つのＤタイプのフリプ
フロップＤ−Ｆ．Ｆ１（９３Ａ），Ｄ−Ｆ．Ｆ２（９３
Ｂ）、２つのＲＳフリプフロップＲＳ１（９３Ｃ），Ｒ
Ｓ２（９３Ｄ）及びデコーダ９２からなり、‘０’及び
‘１’レベル異常の検出についても同様である。
【００４４】次にＡ相，Ｂ相信号の何れもが故障した場
合でも検出できる必要がある。その構成は図１１の下段
のＤタイプのフリプフロップＤ−Ｆ．Ｆ５（９４Ａ），
タイマー１（９４Ｂ）で示されるＡ相故障検出信号ＩＲ
Ｑ１を形成する部分と、最下段のＤタイプのフリプフロ
ップＤ−Ｆ．Ｆ６（９５Ａ），タイマー２（９５Ｂ）構
成されるＢ相故障検出信号ＩＲＱ２を形成する部分から
なる。Ｄ−Ｆ．Ｆ５，Ｄ−Ｆ．Ｆ６は分周器でＡ相，Ｂ
相の信号を１／２に分周する。分周された信号の立ち上
がり時点から次の立ち上がり時点まで時間をクロックパ
ルスによってタイマー１及びタイマー２で計測する。こ
の間隔が所定の値を越えると、速度センサから信号が発
生していないと判断して故障検出信号ＩＲＱ１，ＩＲＱ
２を発生する。
合でも検出できる必要がある。その構成は図１１の下段
のＤタイプのフリプフロップＤ−Ｆ．Ｆ５（９４Ａ），
タイマー１（９４Ｂ）で示されるＡ相故障検出信号ＩＲ
Ｑ１を形成する部分と、最下段のＤタイプのフリプフロ
ップＤ−Ｆ．Ｆ６（９５Ａ），タイマー２（９５Ｂ）構
成されるＢ相故障検出信号ＩＲＱ２を形成する部分から
なる。Ｄ−Ｆ．Ｆ５，Ｄ−Ｆ．Ｆ６は分周器でＡ相，Ｂ
相の信号を１／２に分周する。分周された信号の立ち上
がり時点から次の立ち上がり時点まで時間をクロックパ
ルスによってタイマー１及びタイマー２で計測する。こ
の間隔が所定の値を越えると、速度センサから信号が発
生していないと判断して故障検出信号ＩＲＱ１，ＩＲＱ
２を発生する。
【００４５】次に速度センサが故障したと判定されたと
きのトルク制御についてのべる。Ａ相，Ｂ相何れか１つ
が故障した場合は回転角速度検出手段から得られた回転
角速度の２倍の値を実際に電動機が回転している角速度
ωM として、電流センサが正常の場合には電流制御系を
基本としたトルク制御を行い、異常の場合には電圧制御
を基本としたトルク制御が行う。
きのトルク制御についてのべる。Ａ相，Ｂ相何れか１つ
が故障した場合は回転角速度検出手段から得られた回転
角速度の２倍の値を実際に電動機が回転している角速度
ωM として、電流センサが正常の場合には電流制御系を
基本としたトルク制御を行い、異常の場合には電圧制御
を基本としたトルク制御が行う。
【００４６】速度センサから全ての信号がでなくなった
場合は予め用意された回転角速度設定手段から基準とな
る回転角速度を取り込み、この基にトルク制御を実行す
る。この場合２通りのトルク制御が考えられる。電流セ
ンサから電流を取り込める場合には、前述したトルク制
御系を基本に、すべり角周波数，トルク電流指令及び回
転角速度設定値から回転角速度を推定するベクトル制御
を実行する。このベクトル制御としては一般に速度セン
サレスベクトル制御として知られている公知技術を使え
ばよく、ここではその詳細は省略する。
場合は予め用意された回転角速度設定手段から基準とな
る回転角速度を取り込み、この基にトルク制御を実行す
る。この場合２通りのトルク制御が考えられる。電流セ
ンサから電流を取り込める場合には、前述したトルク制
御系を基本に、すべり角周波数，トルク電流指令及び回
転角速度設定値から回転角速度を推定するベクトル制御
を実行する。このベクトル制御としては一般に速度セン
サレスベクトル制御として知られている公知技術を使え
ばよく、ここではその詳細は省略する。
【００４７】次に、速度センサ，電流センサ何れもが故
障しているのトルク制御について図１２を使って説明す
る。このトルク制御はトルク指令演算手段１１０から得
られるトルク指令τM*と回転角速度設定手段８２Ｊから
得られる回転角速度設定値ωR に基づいて行われるオー
プンループ制御である。構成としは該ωR を使用する以
外は電圧指令を得る演算方法は図９に示した方法と同じ
である。
障しているのトルク制御について図１２を使って説明す
る。このトルク制御はトルク指令演算手段１１０から得
られるトルク指令τM*と回転角速度設定手段８２Ｊから
得られる回転角速度設定値ωR に基づいて行われるオー
プンループ制御である。構成としは該ωR を使用する以
外は電圧指令を得る演算方法は図９に示した方法と同じ
である。
【００４８】
【発明の効果】以上説明した手法によりトルク制御を実
行する上で重要な役目をしている速度センサ，電流セン
サに異常が生じても運転を継続できるようになるため、
電気自動車の安全性を一層向上させることができる。こ
のような縮退運転機能を電気自動車に付加することによ
って一般大衆車として電気自動車を普及させることがで
きる。更に、センサの故障態様も明かにできるため、保
守点検も用意になるという効果もある。
行する上で重要な役目をしている速度センサ，電流セン
サに異常が生じても運転を継続できるようになるため、
電気自動車の安全性を一層向上させることができる。こ
のような縮退運転機能を電気自動車に付加することによ
って一般大衆車として電気自動車を普及させることがで
きる。更に、センサの故障態様も明かにできるため、保
守点検も用意になるという効果もある。
【図１】本発明の原理を説明するフローチャート。
【図２】本発明のトルク制御を行う基本構成図。
【図３】電流制御系を基本としたトルク制御を行うため
のブロック図。
のブロック図。
【図４】電流センサ故障態様に応じたトルク制御を行う
手法を説明するフローチャート。
手法を説明するフローチャート。
【図５】電流センサ故障時の縮退運転を可能ならしめる
トルク制御の基本構成図。
トルク制御の基本構成図。
【図６】相別電流センサ故障を検出する手法を説明する
図。
図。
【図７】図６の手法を実現する制御ブロック図。
【図８】バッテリー電流を用いた電流センサ異常時の交
流電圧指令を発生するブロック図。
流電圧指令を発生するブロック図。
【図９】バッテリー電流を用いないで電流センサ異常時
の交流電圧指令を発生するブロック図。
の交流電圧指令を発生するブロック図。
【図１０】速度センサの１相故障の態様を検出する方法
を説明するタイムチャート。
を説明するタイムチャート。
【図１１】速度センサの１相故障及び全相故障を検出す
る回路構成図。
る回路構成図。
【図１２】速度センサ，電流センサ何れも故障した場合
のトルク制御を行うための交流電圧発生回路構成図。
のトルク制御を行うための交流電圧発生回路構成図。
１０…バッテリー、２０…ＰＷＭインバータ、３０…電
流センサ、４０…３相交流電動機、５０…速度センサ、
６０…電流センサ故障検出手段、７０…電流制御手段、
８０…交流電流指令発生手段、９０…エンコーダ故障検
出手段、１００…回転角速度検出手段、１１０…トルク
指令演算手段、１２０…アクセル、121…アクセル開度
演算手段、１１１，７３０，７４０，７５０，７６０，
８２０，６４１，６５１，６６１，７４０，７５０，７
６０…加減算器、１１２，８２Ｃ…トルク制御器（ＰＩ
補償器）、１１３，７７０，７８０，７９０…リッミッ
タ、８０Ａ…電流指令の大きさ（振幅）演算器、１１
３，８２Ａ…モータトルク演算手段、７１０，７２０，
７３０…電流制御器（ＰＩ補償器）、８００…負荷率演
算器、８１０…２次磁束指令演算器、８３０…磁束制御
器（ＰＩ補償器）、８４０…２次磁束推定器、８３Ｂ，
８２Ｉ…すべり周波数演算器、８２Ｄ…瞬時位相演算
器、８０Ｃ…電流位相演算器、８２Ｆ，６１０…加算
器、８２Ｇ…磁束指令パターン発生器、８１，６４２,
６５２,６６２…切り替え器、８２，８２Ｈ…交流電圧
指令発生器、１２２…故障表示手段、６２０…比較器、
６３０…相別電流センサ故障検出器、６４０…Ｕ相セン
サ故障補償相器、６５０…Ｖ相センサ故障補償器、６６
０…Ｗ相センサ故障補償相器、６７０…２相以上の電流
センサ故障判定手段、８２Ｅ…交流電圧指令の大きさ
(振幅)演算器、９１Ａ，９１Ｂ，９３Ａ,９３Ｂ,９４
Ａ，９５Ａ…Ｄタイプのフリップフロップ、９１Ｃ，９
１Ｄ，９３Ｃ，９４Ｄ…ＲＳフリップフロップ、９４
Ｂ，９５Ｂ…タイマー，８２Ｊ…回転角速度設定手段。
流センサ、４０…３相交流電動機、５０…速度センサ、
６０…電流センサ故障検出手段、７０…電流制御手段、
８０…交流電流指令発生手段、９０…エンコーダ故障検
出手段、１００…回転角速度検出手段、１１０…トルク
指令演算手段、１２０…アクセル、121…アクセル開度
演算手段、１１１，７３０，７４０，７５０，７６０，
８２０，６４１，６５１，６６１，７４０，７５０，７
６０…加減算器、１１２，８２Ｃ…トルク制御器（ＰＩ
補償器）、１１３，７７０，７８０，７９０…リッミッ
タ、８０Ａ…電流指令の大きさ（振幅）演算器、１１
３，８２Ａ…モータトルク演算手段、７１０，７２０，
７３０…電流制御器（ＰＩ補償器）、８００…負荷率演
算器、８１０…２次磁束指令演算器、８３０…磁束制御
器（ＰＩ補償器）、８４０…２次磁束推定器、８３Ｂ，
８２Ｉ…すべり周波数演算器、８２Ｄ…瞬時位相演算
器、８０Ｃ…電流位相演算器、８２Ｆ，６１０…加算
器、８２Ｇ…磁束指令パターン発生器、８１，６４２,
６５２,６６２…切り替え器、８２，８２Ｈ…交流電圧
指令発生器、１２２…故障表示手段、６２０…比較器、
６３０…相別電流センサ故障検出器、６４０…Ｕ相セン
サ故障補償相器、６５０…Ｖ相センサ故障補償器、６６
０…Ｗ相センサ故障補償相器、６７０…２相以上の電流
センサ故障判定手段、８２Ｅ…交流電圧指令の大きさ
(振幅)演算器、９１Ａ，９１Ｂ，９３Ａ,９３Ｂ,９４
Ａ，９５Ａ…Ｄタイプのフリップフロップ、９１Ｃ，９
１Ｄ，９３Ｃ，９４Ｄ…ＲＳフリップフロップ、９４
Ｂ，９５Ｂ…タイマー，８２Ｊ…回転角速度設定手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 三四郎 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 内藤 祥太郎 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内
Claims (16)
- 【請求項１】電力を供給するバッテリーと、該バッテリ
ーの直流電源を可変電圧、可変周波数の交流電源に変換
するインバータと、車両を駆動する三相交流電動機と、
該三相交流電動機の回転速度を検出する速度センサと、
該三相交流電動機に流れる電流を検出する電流センサ
と、該三相交流電動機の巻線に流れる相電流を制御する
ための三相交流電流指令を発生する三相交流電流指令発
生手段と、前記三相交流電流指令と前記三相交流電動機
の巻線に流れる相電流とに基づいて前記インバータのゲ
ートに印加する信号を発生する信号発生手段を有する電
気自動車において、 前記電流センサの異常は、該電流センサから直接検出さ
れる少なくとも二つ以上の相電流を使って判定され、前
記速度センサの異常は、前記三相交流電動機の各相位相
関係から判定されることを特徴とする電気自動車故障検
出方法。 - 【請求項２】請求項１において、電流センサの故障判定
は直接検出される各相電流の総和が零という条件を満足
しなくなったとき、前記三相交流電流指令と前記電流セ
ンサから検出される三つの相電流との偏差を相互に比較
することによって前記三つの電流センサの何れが故障し
ているか否かを判定するようにしたことを特徴とする電
気自動車故障検出方法。 - 【請求項３】請求項１において、電流センサの故障は前
記電流センサから直接検出される各相巻線の相電流と、
該相以外の他の二つの電流センサから検出された電流か
ら求めた該相に流れる相電流とが一致するか否かの判断
を行って判定することを特徴とする電気自動車故障検出
方法。 - 【請求項４】電力を供給するバッテリーと、該バッテリ
ーの直流電源を可変電圧，可変周波数の交流電源に変換
するＰＷＭインバータと、三相交流電動機と、該三相交
流電動機のシャフトに対応して設けられた速度センサ
と、該三相交流電動機の巻線に具備される複数個の電流
センサとからなる駆動系と、アクセル開度に応じて前記
三相交流電動機のトルク指令を決定するトルク指令演算
手段と、該トルク指令及び前記回転角速度に基づいて前
記三相交流電動機の巻線に流れる電流の大きさ、位相を
決定する交流電流指令演算手段と、該交流電流指令に前
記三相の交流電流が追従するように交流電圧指令を決定
する電流制御手段と、該交流電圧指令に基づいて前記Ｐ
ＷＭインバータに印加するゲート信号を決定するＰＷＭ
信号発生手段とで駆動系を制御する手段を構成してなる
三相交流電動機を可変速駆動する電気自動車において、 前記何れかの電流センサの故障であることが判明した後
は前記交流電流指令演算手段及び電流制御手段を前記ト
ルク指令演算手段から得られるトルク指令と前記速度セ
ンサから得られる前記三相交流電動機の回転角速度によ
り前記交流電圧指令を求める交流電圧指令演算手段に切
り替え、該交流電圧指令演算手段からえられた交流電圧
指令に基づいて前記ＰＷＭインバータに印加するゲート
信号を決定するようにしたことを特徴とするフェールセ
イフ制御方法。 - 【請求項５】請求項４において、何れかの一つの電流セ
ンサの故障であることが判明したらその旨を運転者に警
告すると同時に、前記三相の交流電流としては該故障し
た電流センサに流れている正常な電流を他の二つの電流
センサから得られる二つの電流から推定して得られる交
流電流を利用することを特徴とするフェールセイフ制御
方法。 - 【請求項６】請求項４において、二つ以上の電流センサ
の故障であることが判明したらその旨を運転者に警告す
ると同時に、前記ＰＷＭインバータに入力される直流電
流から前記三相交流電動機で発生しているトルクを推定
し、該トルクを使って前記三相交流電動機のすべり角周
波数を求め、該すべり角周波数に基づいて前記交流電圧
指令を決定することを特徴とするフェールセイフ制御方
法。 - 【請求項７】請求項４において、二つ以上の電流センサ
の故障であることが判明したらその旨を運転者に警告す
ると同時に、所定の前記三相交流電動機の回転角速度を
設定し、該設定回転角速度と前記速度センサから検出さ
れる実際回転角速度との偏差から前記三相交流電動機の
すべり角周波数を求め、該すべり角周波数に基づいて前
記交流電圧指令を決定することを特徴とするフェールセ
イフ制御方法。 - 【請求項８】請求項４において、交流電圧指令手段は、
前記回転角速度に基づいて前記交流電動機の二次回路に
発生する二次磁束を決定する二次磁束指令演算手段、該
二次磁束指令演算手段から得られた二次磁束指令と前記
トルク指令とからすべり角周波数を決定するすべり角周
波数演算手段、該すべり角周波数演算手段から得られた
すべり角周波数と前記回転角速度とからインバータの一
次角周波数指令を決定する一次角周波数演算手段、該一
次角周波数指令と前記二次磁束指令とから交流電圧指令
の大きさを決定する一次電圧演算手段及び前記一次角周
波数指令から交流電圧指令の位相を決定する位相演算手
段を有して前記トルク指令に対応した交流電圧指令を発
生することを特徴とするフェールセイフ制御方法。 - 【請求項９】請求項４において、交流電圧指令手段は、
手動で前記回転角速度を決定する回転角速度演算手段、
該回転角速度に基づいて前記交流電動機の二次回路に発
生する二次磁束を決定する二次磁束指令演算手段、該二
次磁束指令演算手段から得られた二次磁束指令と前記ト
ルク指令とからすべり角周波数を決定するすべり角周波
数演算手段、該すべり角周波数演算手段から得られたす
べり角周波数と前記回転角速度とからインバータの一次
角周波数指令を決定する一次角周波数演算手段、該一次
角周波数指令と前記二次磁束指令とから交流電圧指令の
大きさを決定する一次電圧演算手段及び前記一次角周波
数指令から交流電圧指令の位相を決定する位相演算手段
を有して前記トルク指令に対応した交流電圧指令を発生
することを特徴とするフェールセイフ制御方法。 - 【請求項１０】請求項４において、一つの相の巻線を流
れる相電流を検出する電流センサが故障していると判断
された時、該相電流を残りの二つ正常な電流センサから
得られる他の二つの相電流から推定された交流電流を前
記電流制御手段に導入し、該交流電流が前記交流電流指
令に追従するように前記ＰＷＭインバータに印加するゲ
ート信号を決定するようにしたことを特徴とするフェー
ルセイフ制御方法。 - 【請求項１１】請求項４において、二つ以上の電流セン
サが故障していると判断された後は前記交流電流指令演
算手段を交流電圧指令演算手段に切り替え、該交流電圧
指令手段からえられた交流電圧指令に基づいて前記ＰＷ
Ｍインバータに印加するゲート信号を決定するようにし
たフェールセイフ制御方法。 - 【請求項１２】請求項１１において、交流電圧指令手段
は、前記回転角速度に基づいて前記交流電動機の二次回
路に発生する二次磁束を決定する二次磁束指令演算手
段、該二次磁束指令演算手段から得られた二次磁束指令
と前記トルク指令とからすべり角周波数を決定するすべ
り角周波数演算手段、該すべり角周波数演算手段から得
られたすべり角周波数と前記回転角速度とからインバー
タの一次角周波数指令を決定する一次角周波数演算手
段、該一次角周波数指令と前記二次磁束指令とから前記
交流電圧指令の大きさを決定する一次電圧演算手段及び
前記一次角周波数指令から前記交流電圧指令の位相を決
定する位相演算手段を有して前記トルク指令に対応した
交流電圧指令を発生することを特徴とするフェールセイ
フ制御方法。 - 【請求項１３】請求項４において、手動で前記回転角速
度を決定する回転角速度演算手段、該回転角速度に基づ
いて前記交流電動機の二次回路に発生する二次磁束を決
定する二次磁束指令演算手段、該二次磁束指令演算手段
から得られた二次磁束指令と前記トルク指令とからすべ
り角周波数を決定するすべり角周波数演算手段、該すべ
り角周波数演算手段から得られたすべり角周波数と前記
回転角速度とからインバータの一次角周波数指令を決定
する一次角周波数演算手段、該一次角周波数指令と前記
二次磁束指令とから前記交流電圧指令の大きさを決定す
る一次電圧演算手段及び前記一次角周波数指令から前記
交流電圧指令の位相を決定する位相演算手段を有して前
記トルク指令に対応した交流電圧指令を発生することを
特徴とするフェールセイフ制御方法。 - 【請求項１４】請求項４において、速度センサの異常は
エンコーダから出力される信号の異常を検出し、異常が
検出されたら、前記三相交流電動機のトルク指令に比例
する量と該三相交流電動機のトルクに比例する量から該
三相交流電動機の回転角速度を推定することを特徴とす
るフェールセイフ制御方法。 - 【請求項１５】請求項１４において、トルク指令に比例
する量及びトルクに比例する量としてそれぞれトルク電
流指令及びトルク電流としたことを特徴とするフェール
セイフ制御方法。 - 【請求項１６】請求項１４において、エンコーダが異常
であると判定され、前記三相交流電動機の回転角速度が
推定されると、該回転角速度から前記三相交流電動機の
二次磁束指令を決定し、該二次磁束指令と前記トルク指
令とからすべり角周波数を決定し、該すべり角周波数と
前記回転角速度から前記ＰＷＭインバータの一次角周波
数を決めて運転を継続することを特徴とするフェールセ
イフ制御方法。
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