(57)【要約】【課題】インバータが故障したときでも二次故障が生じない範囲で電動機を駆動する。【解決手段】インバータが正常なときには比較的大きい所定値ｋｐ１，ｋｉ１をゲインｋｐ，ｋｉに設定してコンデンサ電圧ＶＨと目標電圧ＶＨ＊との偏差に基づくフィードバック制御により昇圧コンバータを駆動し（Ｓ１２０，Ｓ１４０，Ｓ１５０）、インバータのトランジスタのうちの一つにオープン故障が生じたときには、所定値ｋｐ１，ｋｉ１よりも小さな所定値ｋｐ２，ｋｉ２をゲインｋｐ，ｋｉに設定してコンデンサ電圧ＶＨと目標電圧ＶＨ＊との偏差に基づくフィードバック制御により昇圧コンバータを駆動する（Ｓ１３０〜Ｓ１５０）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流により駆動される電動機と、該電動機を駆動するインバータと、充放電するバッテリと、該バッテリの電圧を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータと、前記インバータの母線間に接続されたコンデンサと、該コンデンサの電圧と目標電圧との偏差が打ち消されるようフィードバック制御により前記昇圧コンバータを制御する昇圧制御手段と、前記インバータが有するスイッチング素子のいずれかがオープンするオープン故障を判定する故障判定手段と、を備える駆動装置において、
前記昇圧制御手段は、前記故障判定手段により前記インバータが有するスイッチング素子のオープン故障と判定されたときには、通常時よりもフィードバック制御のゲインを小さくして前記昇圧コンバータを制御する手段である
ことを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、搬送台車を駆動する三相交流モータの欠相が判定されたときには異常時処理を実行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、モータの欠相検知信号が入力されたときには、目標速度に拘わらずモータのトルクをゼロとするトルク指令信号を生成することにより、搬送台車の動作を停止するものとしている。また、目標速度ωｔｇｔとモータの現在速度ωとの差から電流目標値Ｉｑｔｇｔを設定し、この電流目標値Ｉｑｔｇｔに基づいてモータの各相に供給する駆動信号を制御するモータ駆動部において、モータを始動する際には、電流目標値Ｉｑｔｇｔの上限値Ｉｑｍａｘを設定して電流目標値Ｉｑｔｇｔの発散を抑制すると共に、モータの各相に供給された電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうち最小電流値に対する最大電流値の比率（電流比Ｘ）と欠相判別用基準値とを比較し電流比Ｘが基準値以上のときにはモータ線が欠相していると判定するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９２６９０号公報
【特許文献２】特開２００７−１１６７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした駆動装置では、インバータが有するスイッチング素子がオープンするオープン故障が生じると、対応するモータの相を流れる相電流に乱れが生じ、バッテリを流れる電流が大きく変動する。バッテリの電圧を昇圧してモータを駆動するインバータに供給する昇圧コンバータを備える駆動装置を考えると、昇圧コンバータをインバータの入力電圧が目標電圧に近づくようフィードバック制御する結果、昇圧コンバータの動作がバッテリの電流変動を助長し、バッテリが過大な電流により充放電されてしまう。インバータに故障が生じたときにはモータの駆動を停止すればよいが、退避走行の必要性を考えると、インバータに故障が生じたときでも二次故障が生じない範囲内で電動機を駆動することが望ましい。
【０００５】
本発明の駆動装置は、バッテリの電圧を昇圧して電動機を駆動するインバータに供給する昇圧コンバータを備えるものにおいて、インバータが故障したときでも二次故障が生じない範囲で昇圧コンバータを制御して電動機を駆動することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
三相交流により駆動される電動機と、該電動機を駆動するインバータと、充放電するバッテリと、該バッテリの電圧を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータと、前記インバータの母線間に接続されたコンデンサと、該コンデンサの電圧と目標電圧との偏差に基づくフィードバック制御により前記昇圧コンバータを制御する昇圧制御手段と、前記インバータが有するスイッチング素子のいずれかがオープンするオープン故障を判定する故障判定手段と、を備える駆動装置において、
前記昇圧制御手段は、前記故障判定手段により前記インバータが有するスイッチング素子のオープン故障と判定されたときには、通常時よりもフィードバック制御のゲインを小さくして前記昇圧コンバータを制御する手段である
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、インバータの母線間に接続されたコンデンサの電圧と目標電圧との偏差に基づくフィードバック制御により昇圧コンバータを制御し、インバータが有するスイッチング素子のオープン故障と判定されたときには通常時よりもフィードバック制御のゲインを小さくして昇圧コンバータを制御する。これにより、インバータが故障している状態で昇圧コンバータを制御してもバッテリを流れる電流が大きく変動するのを抑制することができる。この結果、インバータが故障したときでも二次故障が生じない範囲で昇圧コンバータを制御して電動機を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電子制御ユニット５０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】相電流Ｉｕとバッテリ電流Ｉｂとゲインｋｐ，ｋｉの時間変化の様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置２０は、永久磁石が貼り付けられた回転子と３相コイルが巻回された固定子とからなる同期発電電動機として構成されたモータ３０と、複数のスイッチング素子のオンオフによりモータ３０を駆動するインバータ３２と、バッテリ３４と、バッテリ３４が接続された低圧側とインバータ３２が接続された高圧側との間で電圧を変換して電力のやり取りが可能な昇圧コンバータ３６と、バッテリ３４と昇圧コンバータ３６との接続を切り離し可能なシステムメインリレー３８と、モータ３０の回転子の回転位置を検出するレゾルバ４０からの回転位置θやモータ３０の３相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相を流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ，バッテリ３４を流れる電流を検出する電流センサ４４からのバッテリ電流Ｉｂ，昇圧コンバータ３６の出力側のインバータ３２の正極母線と負極母線とに接続されたコンデンサ３９の電圧を検出する電圧センサ４６からのコンデンサ電圧ＶＨを入力すると共にインバータ３２や昇圧コンバータ３６，システムメインリレー３８を制御するための制御信号を出力する電子制御ユニット５０と、を備える。なお、インバータ３２は、スイッチング素子として正極母線と負極母線とに対して２個ずつペアで接続された６つのトランジスタＴ１〜Ｔ６（ＩＧＢＴ）と、このトランジスタＴ１〜Ｔ６の各々に逆並列接続された６つのダイオードＤ１〜Ｄ６とを備え、６つのトランジスタＴ１〜Ｔ６のうち対をなすトランジスタの接続点にモータ３０の各相コイルが接続されている。また、昇圧コンバータ３６は、インバータ３２の正極母線に接続されたトランジスタＴ２１および負極母線に接続されたトランジスタＴ２２と、このトランジスタＴ２１，Ｔ２２の各々に逆並列接続されたダイオードＤ２１，Ｄ２２と、トランジスタＴ２１，Ｔ２２の接続点に接続されると共にバッテリ３４の正極側に接続されたリアクトルＬとからなる周知のコンバータとして構成されている。
【００１２】
実施例の駆動装置２０では、コンデンサ３９の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊に近づくようにフィードバック制御により昇圧コンバータ３６を駆動制御している。具体的には、電圧センサ４６からのコンデンサ電圧ＶＨを入力すると共にモータ３０から出力すべきトルクとしてのトルク指令などに基づいてコンデンサ３９の目標電圧ＶＨ＊を設定し、入力したコンデンサ電圧ＶＨと目標電圧ＶＨ＊との偏差に基づいてコンデンサ電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊に近づくように次式（１）を用いてデューティＤｓを設定し、設定したデューティＤｓに応じたオン時間割合をもってトランジスタＴ２１，Ｔ２２をスイッチング制御することにより行なわれる。ここで、式（１）は、フィードバック制御における関係式であり、「ｋｐ」は比例項におけるゲインを示し、「ｋｉ」は積分項におけるゲインを示す。
【００１３】
Ds=kp(VH*-VH)+ki・∫(VH*-VH)dt  (1)
【００１４】
次に、実施例の駆動装置２０の動作、特に、インバータ３０のトランジスタＴ１〜Ｔ６の一つにオープン故障が生じた際の昇圧コンバータ３６の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０によって実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。昇圧制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、バッテリ電流Ｉｂやコンデンサ電圧ＶＨを入力し（ステップＳ１００）、インバータ３２のトランジスタＴ１〜Ｔ６のいずれかがオープン故障しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この判定は、例えば、モータ３０の各相を流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを三相二相変換することによりｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを求めｄ軸電流Ｉｄの絶対値｜Ｉｄ｜とｑ軸電流Ｉｑの絶対値｜Ｉｑ｜との比率と欠相を判定するための判定用閾値とを比較したり、モータ３０の各相に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうち最大電流値Ｉｍａｘを最小電流値Ｉｍｉｎで割ったもの（Ｉｍａｘ／Ｉｍｉｎ）と欠相を判定するための判定用閾値とを比較するなどの周知の手法を用いて行なうことができる。
【００１５】
スイッチング素子がオープン故障していないときには、比例項のゲインｋｐに比較的大きな所定値ｋｐ１を設定すると共に積分項のゲインｋｉに比較的大きな所定値ｋｉ１を設定し（ステップＳ１２０）、スイッチング素子がオープン故障しているときには、比例項のゲインｋｐに所定値ｋｐ１よりも小さい所定値ｋｐ２を設定すると共に積分項のゲインｋｉに所定値ｋｉ１よりも小さい所定値ｋｉ２を設定し（ステップＳ１３０）、設定した各ゲインｋｐ，ｋｉと入力したコンデンサ電圧ＶＨ＊と目標電圧ＶＨ＊とに基づいて前述した式（１）を用いてデューティＤｓを設定し（ステップＳ１４０）、設定したデューティＤｓをもって昇圧コンバータ３６を駆動制御して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。
【００１６】
図３は、モータ３０のＵ相を流れる相電流Ｉｕとバッテリ電流Ｉｂとゲインｋｐ，ｋｉの時間変化の様子を示す説明図である。インバータ３２のトランジスタＴ１がオープン故障すると（時刻ｔ１）、モータ３０のＵ相に流れる相電流Ｉｕに乱れが生じ、コンデンサ電圧ＶＨが大きく変動する。コンデンサ電圧ＶＨの変動が大きくなると、昇圧コンバータ３０はフィードバック制御によりコンデンサ電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊に近づけようとするから、バッテリ電流Ｉｂが大きく変動する（時刻ｔ２）。トランジスタＴ１〜Ｔ６のうちの一つにオープン故障が判定されたときには（時刻ｔ３）、比例項のゲインｋｐと積分項のゲインｋｉを通常時に比して小さな所定値ｋｐ２，ｋｉ２に設定して昇圧コンバータ３０が制御されるため、以降のバッテリ電流Ｉｂに過大な変動は生じない。通常時に比例項のゲインｋｐに比較的大きな所定値ｋｐ１を設定すると共に積分項のゲインｋｉに比較的大きな所定値ｋｉ１を設定しスイッチング素子がオープン故障しているときには比例項のゲインｋｐに所定値ｋｐ１よりも小さい所定値ｋｐ２を設定すると共に積分項のゲインｋｉに所定値ｋｉ１よりも小さい所定値ｋｉ２を設定するのは、こうした理由に基づいている。
【００１７】
以上説明した実施例の駆動装置２０によれば、インバータ３２が正常なときには比較的大きい所定値ｋｐ１，ｋｉ１をゲインｋｐ，ｋｉに設定してコンデンサ電圧ＶＨと目標電圧ＶＨ＊との偏差に基づくフィードバック制御により昇圧コンバータ３６を駆動し、インバータ３２のトランジスタＴ１〜Ｔ６のうちの一つにオープン故障が生じたときには、所定値ｋｐ１，ｋｉ１よりも小さな所定値ｋｐ２，ｋｉ２をゲインｋｐ，ｋｉに設定してコンデンサ電圧ＶＨと目標電圧ＶＨ＊との偏差に基づくフィードバック制御により昇圧コンバータ３６を駆動するから、トランジスタＴ１〜Ｔ６のうちの一つのオープン故障により対応する相を流れる電流に乱れが生じている状態で昇圧コンバータ３６を駆動するものとしてもバッテリ３４に過大な電流変動が生じるのを抑制することができる。この結果、インバータ３２が故障したときでも二次故障が生じない範囲でモータ３０を駆動することができる。
【００１８】
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３０が「電動機」に相当し、インバータ３２が「インバータ」に相当し、昇圧コンバータ３６が「昇圧コンバータ」に相当し、コンデンサ３９が「コンデンサ」に相当し、インバータ３２のトランジスタＴ１〜Ｔ６のオープン故障を判定する電子制御ユニット５０が「故障判定手段」に相当し、インバータ３２が正常なときには比例項のゲインｋｐと積分項のゲインｋｉをそれぞれ所定値ｋｐ１と所定値ｋｐ２としてフィードバック制御により昇圧コンバータ３６を制御し、インバータ３２のトランジスタＴ１〜Ｔ６のうちの一つがオープン故障したときには比例項のゲインｋｐを所定値ｋｐ１よりも小さい所定値ｋｐ２とし積分項のゲインｋｉを所定値ｋｉ１よりも小さい所定値ｋｉ２として昇圧コンバータ３６を制御する電子制御ユニット５０が「昇圧制御手段」に相当する。
【００１９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２１】
２０  駆動装置、３０  モータ、３２  インバータ、３４  バッテリ、３６  昇圧コンバータ、３８  システムメインリレー、３９  コンデンサ、４０  レゾルバ、４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ  電流センサ、４４  電流センサ、４６  電圧センサ、５０  電子制御ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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