(57)【要約】【課題】スイッチング素子異常の誤検出を抑制できるインバータの異常検出装置を提供する。【解決手段】電源２０と交流電動機５０との間に設けられるインバータ１０のスイッチング素子異常を検出するインバータ異常検出装置は、交流電動機５０に供給される各相の電流値を検出する電流値検出手段６１、６２と、検出された正電流値を交流電動機５０の位相軸基準で積分演算して各相の正側特徴量を算出し、検出された負電流値を交流電動機５０の位相軸基準で積分演算して各相の負側特徴量を算出する特徴量算出手段Ｓ２０１と、各相の正側特徴量及び負側特徴量に基づいてスイッチング素子異常を検出する異常検出手段Ｓ２０２〜Ｓ２０５と、を備える。【選択図】図２
2010268555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と交流電動機との間に設けられるインバータのスイッチング素子異常を検出するインバータ異常検出装置において、
前記交流電動機に供給される各相の電流値を検出する電流値検出手段と、
検出された正電流値を前記交流電動機の位相軸基準で積分演算して各相の正側特徴量を算出するとともに、検出された負電流値を前記交流電動機の位相軸基準で積分演算して各相の負側特徴量を算出する特徴量算出手段と、
各相の正側特徴量及び負側特徴量に基づいてスイッチング素子異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とするインバータ異常検出装置。
【請求項２】
前記特徴量算出手段は、検出された正電流値をローパスフィルタ演算して各相の正側特徴量を算出し、検出された負電流値をローパスフィルタ演算して各相の負側特徴量を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ異常検出装置。
【請求項３】
前記特徴量算出手段は、正側特徴量算出時に電流値が負電流値となった場合には正電流値をゼロとしてローパスフィルタ演算し、負側特徴量算出時に電流値が正電流値となった場合には負電流値をゼロとしてローパスフィルタ演算する、
ことを特徴とする請求項２に記載のインバータ異常検出装置。
【請求項４】
前記特徴量算出手段は、正側特徴量算出時に電流値が負電流値となった場合にはローパスフィルタ演算を停止し、負側特徴量算出時に電流値が正電流値となった場合にはローパスフィルタ演算を停止する、
ことを特徴とする請求項２に記載のインバータ異常検出装置。
【請求項５】
前記特徴量算出手段は、検出された正電流値を所定位相区間積分して各相の正側特徴量を算出し、検出された負電流値を所定位相区間積分して各相の負側特徴量を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ異常検出装置。
【請求項６】
前記特徴量算出手段は、前記所定位相区間を電気角で３６０［°］に設定する、
ことを特徴とする請求項５に記載のインバータ異常検出装置。
【請求項７】
前記異常検出手段は、トルク指令値が所定トルクよりも大きい場合であって、各相の正側特徴量又は負側特徴量の絶対値が異常判定値よりも小さい場合にスイッチング素子異常を検出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のインバータ異常検出装置。
【請求項８】
前記異常検出手段は、トルク指令値の変化量及び電動機回転速度の変化量がそれぞれ所定量よりも小さい場合であって、各相における正側特徴量の絶対値と負側特徴量の絶対値との特徴量差が大きい場合にスイッチング素子異常を検出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のインバータ異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータのスイッチング素子異常を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電動車両に搭載される駆動モータに供給される交流電流値を検出し、検出された交流電流値を時間積分して正積分値と負積分値を求め、これら積分値に基づいてインバータのスイッチング素子の異常を検出するインバータ異常検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１５３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、交流電流値を検出する電流センサは一般的にオフセット電圧を有しており、検出される交流電流値にはオフセット電圧に起因するオフセット電流値が含まれる。特許文献１のインバータ異常検出装置のように所定周期分の異常検出区間において交流電流値を時間積分する構成では、駆動モータのモータ回転速度が低下して交流電流の周期が長くなると、正積分値及び負積分値にオフセット電流値が溜め込まれやすくなり、正積分値及び負積分値の算出精度が悪化する。積分値算出精度が悪化すると、インバータのスイッチング素子異常を誤検出するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、スイッチング素子異常の誤検出を抑制できるインバータ異常検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【０００７】
本発明は、電源と交流電動機との間に設けられるインバータのスイッチング素子異常を検出するインバータ異常検出装置である。インバータ異常検出装置は、交流電動機に供給される各相の電流値を検出する電流値検出手段と、検出された正電流値を交流電動機の位相軸基準で積分演算して各相の正側特徴量を算出し、検出された負電流値を交流電動機の位相軸基準で積分演算して各相の負側特徴量を算出する特徴量算出手段と、各相の正側特徴量及び負側特徴量に基づいてスイッチング素子異常を検出する異常検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各相電流の正電流値及び負電流値を位相軸基準で積分演算するので、低モータ回転速度になっても、異常検出区間での各相の正側特徴量及び負側特徴量にオフセット電流値が溜め込まれにくく、低モータ回転速度でのスイッチング素子異常の誤検出の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態のインバータ異常検出装置を適用可能な駆動モータ制御装置の回路図である。
【図２】スイッチング素子異常検出制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】Ｕ相スイッチング素子異常判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】Ｕ相電流とＵ相正側特徴量、Ｕ相負側特徴量との関係を示す図である。
【図５】Ｖ相スイッチング素子異常判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】Ｗ相スイッチング素子異常判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態の変形例における、Ｕ相電流とＵ相正側特徴量、Ｕ相負側特徴量との関係を示す図である。
【図８】第２実施形態のインバータ異常検出装置における、Ｕ相電流とＵ相正側特徴量、Ｕ相負側特徴量との関係を示す図である。
【図９】第２実施形態の変形例における、Ｕ相電流とＵ相正側特徴量、Ｕ相負側特徴量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のインバータ異常検出装置を適用可能な電動車両用駆動モータ制御装置の回路図である。ここで、電動車両とは、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車等の車両である。
【００１２】
インバータ１０は、バッテリ２０と永久磁石型三相交流モータ（以下「駆動モータ」という）５０との間に設けられる。インバータ１０は、バッテリ２０の直流電力を交流電力に変換し、電動車両の車軸に結合する駆動モータ５０に交流電力を供給する。インバータ１０は、正側電力線１１ｐと、負側電力線１１ｍと、Ｕ相電力線１２ｕと、Ｖ相電力線１２ｖと、Ｗ相電力線１２ｗと、を有する。
【００１３】
正側電力線１１ｐは、リレースイッチ３０を介してバッテリ２０の正極に接続される。負側電力線１１ｍは、バッテリ２０の負極に接続される。正側電力線１１ｐと負側電力線１１ｍとの間には、バッテリ２０とインバータ１０との間で授受される直流電力を平滑化する電力バッファとしてのコンデンサ４０が並列接続される。
【００１４】
インバータ１０は、６つのスイッチング素子１３ＵＰ、１３ＵＭ、１３ＶＰ、１３ＶＭ、１３ＷＰ、１３ＷＭを有している。スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と、ＩＧＢＴに逆方向に並列接続される整流ダイオードとから構成される。
【００１５】
正側電力線１１ｐと負側電力線１１ｍとの間において、Ｕ相正側素子１３ＵＰとＵ相負側素子１３ＵＭとが直列に設けられ、Ｖ相正側素子１３ＶＰとＶ相負側素子１３ＶＭとが直列に設けられ、Ｗ相正側素子１３ＷＰとＷ相負側素子１３ＷＭとが直列に設けられる。
【００１６】
Ｕ相電力線１２ｕは、Ｕ相正側素子１３ＵＰとＵ相負側素子１３ＵＭの接続点と、駆動モータ５０のＵ相とを接続する。Ｖ相電力線１２ｖは、Ｖ相正側素子１３ＶＰとＶ相負側素子１３ＶＭの接続点と、駆動モータ５０のＶ相とを接続する。そして、Ｗ相電力線１２ｗは、Ｗ相正側素子１３ＷＰとＷ相負側素子１３ＷＭの接続点と、駆動モータ５０のＷ相とを接続する。
【００１７】
上記した６つのスイッチング素子１３ＵＰ、１３ＵＭ、１３ＶＰ、１３ＶＭ、１３ＷＰ、１３ＷＭは、ゲート駆動回路１４を介してモータコントローラ６０によってオン制御又はオフ制御される。
【００１８】
モータコントローラ６０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。モータコントローラ６０には、Ｕ相電流Ｉｕを検出する電流センサ６１やＶ相電流Ｉｖを検出する電流センサ６２、駆動モータ５０の回転子位置である回転位相θを検出するレゾルバ等の回転子位置センサ６３からの検出データがそれぞれ信号として入力する。
【００１９】
モータコントローラ６０は、これら入力信号や車両コントローラからのトルク指令値Ｔに基づいて、パルス幅変調(Pulse Width Modulation；ＰＷＭ)信号を生成してスイッチング制御するとともに、スイッチング素子異常を検出する。ここで、スイッチング素子異常とは、オン指令があるにも関わらずスイッチング素子がオフ状態のままとなるオープン故障である。
【００２０】
従来手法のインバータ異常検出装置では、駆動モータに供給される交流電流値を検出し、交流電流値を時間積分して正積分値と負積分値を求め、これら積分値に基づいてインバータのスイッチング素子異常を検出する。しかしながら、交流電流値を検出する電流センサは一般的にオフセット電圧を有しており、検出される交流電流値にはオフセット電圧に起因するオフセット電流値が含まれる。従来手法のように所定周期分の異常検出区間において交流電流値を時間軸基準で積分する構成では、駆動モータのモータ回転速度が低下して交流電流の周期が長くなると、正積分値及び負積分値にオフセット電流値が溜め込まれやすくなり、正積分値及び負積分値の算出精度が悪化して、スイッチング素子異常を誤検出するおそれがある。
【００２１】
そこで、本実施形態では、駆動モータ５０の回転位相軸基準での積分演算により求めた電流積分値に基づいてスイッチング素子異常を検出することで、低モータ回転速度でのスイッチング素子異常の誤検出の発生を抑制する。
【００２２】
図２は、モータコントローラ６０が実行するスイッチング素子異常検出制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【００２３】
ステップＳ１０１では、モータコントローラ６０は、アクセルペダル踏込量とモータ回転速度とに基づいて算出されるトルク指令値Ｔｒｑが所定トルクＴｒｑ0よりも大きいか否かを判定する。所定トルクＴｒｑ0は、電流センサ６１、６２によってスイッチング素子異常検出に必要な電流値が検出されるように設定される。
【００２４】
トルク指令値Ｔｒｑが所定トルクＴｒｑ0よりも大きい場合には、モータコントローラ６０は、異常検出条件が成立したと判定してステップＳ１０２の処理を実行する。それ以外の場合には、モータコントローラ６０は、異常検出条件が成立していないとして処理を終了する。
【００２５】
ステップＳ１０２では、モータコントローラ６０はＵ相スイッチング素子異常判定を実行する。
【００２６】
ステップＳ１０３では、モータコントローラ６０はＶ相スイッチング素子異常判定を実行する。
【００２７】
ステップＳ１０４では、モータコントローラ６０はＷ相スイッチング素子異常判定を実行し、その後処理を終了する。
【００２８】
図３を参照して、モータコントローラ６０が実行するＵ相スイッチング素子異常判定について説明する。図３は、Ｕ相スイッチング素子異常判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【００２９】
ステップＳ２０１では、モータコントローラ６０は、Ｕ相電流の所定周期分の異常検出区間において、Ｕ相電流Ｉｕの正電流値Ｉｕｐに基づいてＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆを算出し、Ｕ相電流Ｉｕの負電流値Ｉｕｍに基づいてＵ相負側特徴量Ｉｕｍｆを算出する。
【００３０】
Ｕ相正側特徴量Ｉｕｐｆは、（１）式で定義されるような位相関数のラプラス変換を用いて、（２）式のように正電流値Ｉｕｐをローパスフィルタ演算して算出される。
【００３１】
【数１】
2010268555.tif 000003
【００３２】
【数２】
2010268555.tif 000004
【００３３】
（２）式においては、Ｕ相電流Ｉｕが負電流値である場合には、正電流値ＩｕｐをゼロとしてＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆを算出する。
【００３４】
なお、（２）式のローパスフィルタ演算は位相軸基準の演算である。電流値検出のサンプリング時間が一定であったとしてもサンプリング位相間隔Ｔは一定とならないので、モータコントローラ６０では差分方程式の係数をサンプリング位相間隔Ｔ毎に演算する必要がある。したがって、（３）式のようにｚ変換を双一次近似とすると、直接形Ｉによる差分方程式化によって（２）式は（４）式のように表わされる。モータコントローラ６０は、（４）式においてサンプリング位相間隔Ｔを常時変更しながらＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆを演算する。
【００３５】
【数３】
2010268555.tif 000005
【００３６】
【数４】
2010268555.tif 000006
【００３７】
一方、Ｕ相負側特徴量Ｉｕｍｆは、（１）式で定義されるラプラス変換を用いて、（５）式のように負電流値Ｉｕｍをローパスフィルタ演算して算出される。（５）式においては、Ｕ相電流Ｉｕが正電流値である場合には、負電流値ＩｕｍをゼロとしてＵ相負側特徴量Ｉｕｍｆを算出する。
【００３８】
【数５】
2010268555.tif 000007
【００３９】
より具体的には、モータコントローラ６０は、Ｕ相電流の正電流値Ｉｕｐの代りに負電流値Ｉｕｍを（４）式に代入してＵ相負側特徴量Ｉｕｍｆを演算する。
【００４０】
ステップＳ２０２では、モータコントローラ６０は、Ｕ相正側特徴量Ｉｕｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さいか否かを判定する。
【００４１】
Ｕ相正側特徴量Ｉｕｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さい場合には、モータコントローラ６０はステップＳ２０３の処理を実行する。これに対して、Ｕ相正側特徴量Ｉｕｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも大きい場合には、モータコントローラ６０はステップＳ２０４の処理を実行する。
【００４２】
ステップＳ２０３では、モータコントローラ６０は、Ｕ相正側素子１３ＵＰがオープン故障していると判定して、処理を終了する。
【００４３】
ステップＳ２０４では、モータコントローラ６０は、Ｕ相負側特徴量Ｉｕｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さいか否かを判定する。
【００４４】
Ｕ相負側特徴量Ｉｕｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さい場合には、モータコントローラ６０はステップＳ２０５の処理を実行する。これに対して、Ｕ相負側特徴量Ｉｕｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも大きい場合には、モータコントローラ６０はＵ相側のスイッチング素子１３ＵＰ、１３ＵＭに異常はないと判定して処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ２０５では、モータコントローラ６０は、Ｕ相負側素子１３ＵＭがオープン故障していると判定して、処理を終了する。
【００４６】
図４を参照して、上記したＵ相スイッチング素子異常判定についてさらに説明する。図４は、駆動モータ５０の回転子位相θとＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆ及びＵ相負側特徴量Ｉｕｍｆとの関係を示す。
【００４７】
Ｕ相電流Ｉは、図４（Ａ）に示すように、正負を繰り返す交流電流である。Ｕ相正側特徴量Ｉｕｐｆは、正電流値Ｉｕｐに基づいて、図４（Ｂ）の実線に示すように算出される。Ｕ相正側特徴量ＩｕｐｆがＩ0を下回った時、つまりＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さくなった時に、Ｕ相正側素子１３ＵＰはオン状態にならないスイッチング素子異常であると判定される。
【００４８】
また、Ｕ相負側特徴量Ｉｕｐｆは、負電流値Ｉｕｍに基づいて、図４（Ｃ）の実線に示すように算出される。Ｕ相負側特徴量Ｉｕｍｆが−Ｉ0を上回った時、つまりＵ相負側特徴量Ｉｕｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さくなった時に、Ｕ相負側素子１３ＵＭはオン状態にならないスイッチング素子異常であると判定される。
【００４９】
次に、図５を参照して、モータコントローラ６０が実行するＶ相スイッチング素子異常判定について説明する。図５は、Ｖ相スイッチング素子異常判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【００５０】
ステップＳ３０１では、モータコントローラ６０は、Ｖ相電流の所定周期分の異常検出区間において、Ｖ相電流Ｉｖの正電流値Ｉｖｐに基づいてＶ相正側特徴量Ｉｖｐｆを算出し、Ｖ相電流Ｉｖの負電流値Ｉｖｍに基づいてＶ相負側特徴量Ｉｖｍｆを算出する。
【００５１】
Ｖ相正側特徴量Ｉｖｐｆは、（１）式で定義されるラプラス変換を用いて、（６）式のように正電流値Ｉｖｐをローパスフィルタ演算して算出される。（６）式においては、Ｖ相電流Ｉｖが負電流値である場合には、正電流値Ｉｖｐをゼロとして正側特徴量Ｉｖｐｆを算出する。
【００５２】
【数６】
2010268555.tif 000008
【００５３】
より具体的には、モータコントローラ６０は、Ｕ相電流Ｉｕの正電流値Ｉｕｐの代りにＶ相電流Ｉｖの正電流値Ｉｖｐを（４）式に代入してＶ相正側特徴量Ｉｖｐｆを演算する。
【００５４】
一方、Ｖ相負側特徴量Ｉｖｍｆは、（１）式で定義されるラプラス変換を用いて、（７）式のように負電流値Ｉｖｍをローパスフィルタ演算して算出される。（７）式においては、Ｖ相電流Ｉｖが正電流値である場合には、負電流値Ｉｖｍをゼロとして負側特徴量Ｉｖｍｆを算出する。
【００５５】
【数７】
2010268555.tif 000009
【００５６】
より具体的には、モータコントローラ６０は、Ｕ相電流Ｉｕの正電流値Ｉｕｐの代りにＶ相電流Ｉｖの負電流値Ｉｖｍを（４）式に代入してＶ相負側特徴量Ｉｖｍｆを演算する。
【００５７】
ステップＳ３０２では、モータコントローラ６０は、Ｖ相正側特徴量Ｉｖｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さいか否かを判定する。
【００５８】
Ｖ相正側特徴量Ｉｖｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さい場合には、モータコントローラ６０はステップＳ３０３の処理を実行する。これに対して、Ｖ相正側特徴量Ｉｖｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも大きい場合には、モータコントローラ６０はステップＳ３０４の処理を実行する。
【００５９】
ステップＳ３０３では、モータコントローラ６０は、Ｖ相正側素子１３ＶＰがオープン故障していると判定して、処理を終了する。
【００６０】
ステップＳ３０４では、モータコントローラ６０は、Ｖ相負側特徴量Ｉｖｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さいか否かを判定する。
【００６１】
Ｖ相負側特徴量Ｉｖｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さい場合には、モータコントローラ６０はステップＳ３０５の処理を実行する。これに対して、Ｖ相正側特徴量Ｉｖｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも大きい場合には、モータコントローラ６０はＶ相側のスイッチング素子に異常はないと判定して処理を終了する。
【００６２】
ステップＳ３０５では、モータコントローラ６０は、Ｖ相負側素子１３ＶＭがオープン故障していると判定して、処理を終了する。
【００６３】
図６は、Ｗ相スイッチング素子異常判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【００６４】
ステップＳ４０１では、モータコントローラ６０は、Ｗ相電流の所定周期分の異常検出区間において、Ｗ相電流Ｉｗの正電流値Ｉｗｐに基づいてＷ相正側特徴量Ｉｗｐｆを算出し、Ｗ相電流Ｉｗの負電流値Ｉｗｍに基づいてＷ相負側特徴量Ｉｗｍｆを算出する。
【００６５】
なお、Ｗ相電流Ｉｗは、電流センサ６１によって検出されるＵ相電流Ｉｕと電流センサ６２によって検出されるＶ相電流Ｉｖとに基づいて、下記（８）式から算出される。
【００６６】
【数８】
2010268555.tif 000010
【００６７】
Ｗ相正側特徴量Ｉｗｐｆは、（１）式で定義されるラプラス変換を用いて、（９）式のように正電流値Ｉｗｐをローパスフィルタ演算して算出される。（９）式においては、Ｗ相電流Ｉｗが負電流値である場合には、正電流値Ｉｗｐをゼロとして正側特徴量Ｉｗｐｆを算出する。
【００６８】
【数９】
2010268555.tif 000011
【００６９】
より具体的には、モータコントローラ６０は、Ｕ相電流Ｉｕの正電流値Ｉｕｐの代りにＷ相電流Ｉｗの正電流値Ｉｗｐを（４）式に代入してＷ相正側特徴量Ｉｗｐｆを演算する。
【００７０】
一方、Ｗ相負側特徴量Ｉｗｍｆは、（１）式で定義されるラプラス変換を用いて、（１０）式のように負電流値Ｉｗｍをローパスフィルタ演算して算出される。（１０）式においては、Ｗ相電流Ｉｗが正電流値である場合には、負電流値Ｉｗｍをゼロとして負側特徴量Ｉｗｍｆを算出する。
【００７１】
【数１０】
2010268555.tif 000012
【００７２】
より具体的には、モータコントローラ６０は、Ｕ相電流Ｉｕの正電流値Ｉｕｐの代りにＷ相電流Ｉｗの負電流値Ｉｗｍを（４）式に代入してＷ相負側特徴量Ｉｗｍｆを演算する。
【００７３】
ステップＳ４０２では、モータコントローラ６０は、Ｗ相正側特徴量Ｉｗｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さいか否かを判定する。
【００７４】
Ｗ相正側特徴量Ｉｗｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さい場合には、モータコントローラ６０はステップＳ４０３の処理を実行する。これに対して、Ｗ相正側特徴量Ｉｗｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも大きい場合には、モータコントローラ６０はステップＳ４０４の処理を実行する。
【００７５】
ステップＳ４０３では、モータコントローラ６０は、Ｗ相正側素子１３ＷＰがオープン故障していると判定して、処理を終了する。
【００７６】
ステップＳ４０４では、モータコントローラ６０は、Ｗ相負側特徴量Ｉｗｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さいか否かを判定する。
【００７７】
Ｗ相負側特徴量Ｉｗｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さい場合には、モータコントローラ６０はステップＳ４０５の処理を実行する。これに対して、Ｗ相正側特徴量Ｉｗｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも大きい場合には、モータコントローラ６０はＷ相側のスイッチング素子に異常はないと判定して処理を終了する。
【００７８】
ステップＳ４０５では、モータコントローラ６０は、Ｗ相負側素子１３ＷＭがオープン故障していると判定して、処理を終了する。
【００７９】
以上により、第１実施形態のインバータ異常検出装置では、下記の効果を得ることができる。
【００８０】
本実施形態では、駆動モータ５０の各相電流の正電流値及び負電流値を位相軸基準でローパスフィルタ演算して、各相の正側特徴量及び負側特徴量を算出し、それら正側特徴量及び負側特徴量に基づいてスイッチング素子異常を検出する。従来手法のように異常検出区間において交流電流値を時間軸基準で積分する構成では低モータ回転速度になるほど正積分値及び負積分値にオフセット電流値が溜め込まれやすくなる。本実施形態では、異常検出区間において各相電流の正電流値及び負電流値を位相軸基準でローパスフィルタ演算するので、低モータ回転速度になっても、各相の正側特徴量及び負側特徴量にオフセット電流値が溜め込まれにくく、低モータ回転速度でのスイッチング素子異常の誤検出の発生を抑制することができる。
【００８１】
各相電流の正電流値及び負電流値の積分演算をローパスフィルタ演算によって実現するので、平均区間を区切ることなく連続的な正側特徴量及び負側特徴量を算出することができ、モータコントローラ６０での演算負荷を軽減できる。
【００８２】
なお、第１実施形態では、（２）式や（６）式、（９）式に示す正側特徴量算出時に、電流値が負である場合には正電流値をゼロとして正側特徴量を算出するようにしたが、電流値が負である場合に正側特徴量の算出を停止するようにしてもよい。また、（３）式や（７）式、（１０）式に示す負側特徴量算出時も同様に、電流値が正である場合に負側特徴量の算出を停止するようにしてもよい。このような変形例におけるＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆ及びＵ相負側特徴量Ｉｕｍｆについて、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）を参照して説明する。Ｕ相正側特徴量ＩｕｐｆはＵ相電流Ｉｕが負の場合には演算が停止され、Ｕ相負側特徴量ＩｕｍｆはＵ相電流Ｉｕが正の場合に演算が停止されるので、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）の実線に示すように、Ｕ相正側特徴量Ｉｕｐｆ及びＵ相負側特徴量Ｉｕｍｆは、第１実施形態の図４の場合よりも大きな値として算出することができる。上記した変形例によれば、各相の正側特徴量及び負側特徴量を第１実施形態の場合よりも大きな値として算出できるので、検出される電流値が小電流であってもスイッチング素子異常を検出することができる。
【００８３】
（第２実施形態）
第２実施形態のインバータ異常検出装置は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、各相の正側特徴量及び負側特徴量の算出の仕方において相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００８４】
第１実施形態ではＵ相スイッチング素子異常判定のステップＳ２０１において、（２）式からＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆを算出し、（５）式から負側特徴量Ｉｕｍｆを算出した。これに対して、第２実施形態では、（１１）式に基づいてＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆを算出し、（１２）式に基づいて負側特徴量Ｉｕｍｆを算出する。なお、Ｕ相スイッチング素子異常判定のステップＳ２０２以降の処理については、第１実施形態と同様である。
【００８５】
Ｕ相正側特徴量Ｉｕｐｆは、異常検出区間において、（１１）式に示すように所定位相区間Δθにおける正電流値Ｉｕｐを位相軸で積分演算して算出される。所定位相区間Δθは、異常検出精度を考慮して電気角３６０°に設定するのが望ましい。
【００８６】
【数１１】
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【００８７】
（１１）式では、Ｕ相電流Ｉｕが負電流値である場合には、正電流値ＩｕｐをゼロとしてＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆを算出する。第２実施形態では、図８（Ｂ）の実線のように算出されたＵ相正側特徴量ＩｕｐｆがＩ0を下回った時、つまりＵ相正側特徴量Ｉｕｐｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さくなった時に、Ｕ相正側素子１３ＵＰがスイッチング素子異常であると判定される。
【００８８】
一方、Ｕ相負側特徴量Ｉｕｐｆは、異常検出区間において、（１２）式に示すように所定位相区間Δθにおける負電流値Ｉｕｍを位相軸で積分演算して算出される。所定位相区間Δθは、異常検出精度を考慮して電気角３６０°に設定するのが望ましい。
【００８９】
【数１２】
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【００９０】
（１２）式では、Ｕ相電流Ｉｕが正電流値である場合には、負電流値ＩｕｍをゼロとしてＵ相負側特徴量Ｉｕｍｆを算出する。第２実施形態では、図８（Ｃ）の実線のように算出されたＵ相負側特徴量ＩｕｍｆがＩ0を上回った時、つまりＵ相負側特徴量Ｉｕｍｆの絶対値が異常判定値Ｉ0よりも小さくなった時に、Ｕ相負側素子１３ＵＭがスイッチング素子異常であると判定される。
【００９１】
Ｖ相正側特徴量Ｉｖｐｆ及びＶ相負側特徴量Ｉｖｍｆ、Ｗ相正側特徴量Ｉｗｐｆ及びＷ相負側特徴量Ｉｗｍｆについても、Ｕ相の場合と同様であり、次式（１３）〜（１６）のように算出される。なお、Ｖ相スイッチング素子異常判定のステップＳ３０２以降の処理、及びＷ相スイッチング素子異常判定のステップＳ４０２以降の処理については、第１実施形態と同様である。
【００９２】
【数１３】
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【００９３】
【数１４】
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【００９４】
【数１５】
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【００９５】
【数１６】
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【００９６】
上記の通り、第２実施形態では、駆動モータ５０の各相電流の正電流値及び負電流値を所定位相区間Δθにおいて位相軸で積分演算して、各相の正側特徴量及び負側特徴量を算出し、それら正側特徴量及び負側特徴量に基づいてスイッチング素子異常を検出する。このようにしても、第１実施形態と同様に、低モータ回転速度でのスイッチング素子異常の誤検出の発生を抑制することができる。
【００９７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００９８】
第１実施形態及び第２実施形態では、図２のＳ１０１に示したようにトルク指令値に基づいて異常検出条件を判定するようにしたが、駆動モータ５０が定常状態にあるか否かを異常検出条件としてもよい。この場合には、モータコントローラ６０は、車両コントローラからのトルク指令値の変化量と、回転子位置センサ６３の検出値から算出されるモータ回転速度の変化量とが、それぞれ所定量よりも小さい時に、駆動モータ５０が定常状態にあって異常検出条件が成立したと判定する。この異常検出条件成立後には、第１実施形態及び第２実施形態のように各相の正側特徴量及び負側特徴量の絶対値と異常判定値とを比較してスイッチング素子異常検出してもよいし、各相における正側特徴量の絶対値と負側特徴量の絶対値との特徴量差に基づき、特徴量差が小さい場合にはその相におけるスイッチング素子は正常である判定し、特徴量差が大きい場合にはその相におけるスイッチング素子に異常があると判定するようにしてもよい。
【００９９】
第２実施形態では、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示したように位相変化に応じて正側特徴量及び負側特徴量を連続的に出力するように構成したが、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）に示すように所定位相間隔Δθ毎に正側特徴量及び負側特徴量を更新するように構成してもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１０    インバータ
１３ＵＭ  Ｕ相負側素子
１３ＵＰ    Ｕ相正側素子
１３ＶＭ  Ｖ相負側素子
１３ＶＰ  Ｖ相正側素子
１３ＷＭ  Ｗ相負側素子
１３ＷＰ  Ｗ相正側素子
２０  バッテリ（電源）
３０  リレースイッチ
４０  コンデンサ
５０  駆動モータ（交流電動機）
６０  モータコントローラ
６１  電流センサ（電流値検出手段）
６２  電流センサ（電流値検出手段）
６３  回転子位置センサ
Ｓ２０１、Ｓ３０１、Ｓ４０１  特徴量算出手段
Ｓ２０２〜Ｓ２０５、Ｓ３０２〜Ｓ３０５、Ｓ４０２〜Ｓ４０５  異常検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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