(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機に供給する電流の指令値を生成する指令値生成部と、前記指令値生成部によって生成された前記指令値に基づいて前記電動機に三相交流電流を供給する供給部と、前記供給部によって各相に供給される電流のうちの二相の電流のみを検出する一対の検出部とを備え、前記検出部によって検出された電流を前記指令値生成部又は前記供給部にフィードバックさせつつ前記電動機を駆動する電動機の制御装置において、
前記検出部の何れか一方に異常が発生した場合には、異常が発生した前記検出部に対応する相に関しては、前記検出部によって検出される電流値に代えて、前記指令値に基づく指令電流値を前記指令値生成部又は前記供給部に対して与えるように構成されていることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
前記検出部が正常である場合には、前記検出部では二相の電流値を固定座標系で検出し、固定座標系から回転座標系に変換した後に前記指令値生成部又は前記供給部にフィードバックし、
前記検出部の何れかに異常が発生した場合には、異常が発生した前記検出部に対応する相に関しては、前記検出部によって検出される電流値に代えて、前記指令値生成部で生成された回転座標系の指令電流値を変換して得られる固定座標系の電流値を用い、検出部で正常に検出された相の固定座標系の電流値と共に回転座標系に変換した後に前記指令値生成部又は前記供給部にフィードバック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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機を制御する電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機の制御装置としては、特開平３−１５５３２２号公報に記載のものなどが知られている。これらの従来の制御装置は、電動機に供給される三相交流電流を検出して電動機を制御している。具体的には、電動機に供給されているＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三相電流をそれぞれセンサによって検出し、この三相電流の検出結果からセンサの異常を判定したり、フィードバック制御を行ったりしている。そして、何れか一つセンサに異常があったときには、残りのセンサの検出結果から異常があったセンサによって検出されるはずであった電流値を推定して電動機を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、三相交流電源は、各相の電流和が０となるので、少なくとも二相についてセンサを設けておけば残りの相の状態は演算によって算出でき、異常検出やフィードバック制御が可能となることも知られている。しかし、上述したように三相全てについてセンサを設けると、二相についてのみセンサを設ける場合よりもセンサの設置数が増えるので、コストも高く、異常発生確率も高くなる。
【０００４】
二相についてのみセンサを設けることによってこれらの問題を回避あるいは低減できるが、二つのうちの何れかのセンサについて異常が発生したときでも電動機を駆動させることができるようにしておきたい。即ち、二相についてのみセンサを設けた場合に何れか一方のセンサに異常が発生したときには実際に検出できる電流は三相のうちの一相のみとなるが、このような場合にも電動機を制御して駆動させたい。
【０００５】
従って、本発明の目的は、三相交流電源によって駆動する電動機において二相の電流のみを検出する際に、一方の検出機構に異常が発生した場合でも電動機を制御して駆動させることのできる電動機の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動機の制御装置は、電動機に供給する電流の指令値を生成する指令値生成部と、指令値生成部によって生成された指令値に基づいて電動機に三相交流電流を供給する供給部と、供給部によって各相に供給される電流のうちの二相の電流のみを検出する一対の検出部とを備え、検出部によって検出された電流を指令値生成部又は供給部にフィードバックさせつつ電動機を駆動するもので、検出部の何れか一方に異常が発生した場合には、異常が発生した検出部に対応する相に関しては、検出部によって検出される電流値に代えて、指令値に基づく指令電流値を指令値生成部又は供給部に対して与えるように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の電動機の制御装置によれば、検出部によって三相交流電源の二相についてのみ電流を検出するので、コストを低減することができると共に異常発生率を低減することができる。さらに、検出部によって検出する二相のうちの何れか一方に異常が発生した場合には、検出部によって検出される電流値に代えて、指令値生成部によって生成される指令値に基づく指令電流値を指令値生成部（又は供給部）に対して与えるので、上述した異常相が発生しても電動機を制御して駆動させることができる。なお、上述した指令電流値は、指令値生成部によって生成される指令値に基づいて算出される場合もあれば、指令値生成部によって生成される指令値自体が指令電流値である場合もある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の電動機の制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
本実施形態の電動機の制御装置は、内燃機関であるエンジンと電動機であるモータとを備えたハイブリッド車のモータ（電動機）を制御するものであり、ここでのモータは三相交流電源によって駆動される同期モータである。モータ１は、エンジン２に直結されたり、変速機３やベルトを介して接続されている。モータ１は、ハイブリッド車の車輪を駆動すると共に制動時の車輪の回転を利用して回生発電を行う発電機としても機能し、エンジン２のスタータモータの役目も負っている。以下、モータをＭ／Ｇ（モータ・ジェネレータ）とも言うこととする。
【００１０】
Ｍ／Ｇ１とエンジン２との配置は、図１（ａ）に示されるような、いわゆるパラレル方式の配置であってもよいし、図１（ｂ）に示されるような、いわゆるシリーズ方式の配置であってもよい。あるいは、図示しないが、パラレル方式とシリーズ方式とを混成させたような配置であってもよい。
【００１１】
本実施形態の制御装置は、いわゆるベクトル制御によってＭ／Ｇ１を制御している。図２に、本実施形態の制御装置の構成図を示す。図２に示されるように、本実施形態の制御装置は、Ｍ／Ｇ１に供給する電流の指令値を生成する指令値生成部１０と、この指令値生成部１０によって生成された指令値に基づいてＭ／Ｇ１に三相交流電流を供給する供給部１１と、Ｍ／Ｇ１に供給される三相交流電流のうちの二相の電流のみを検出する検出部１２とを備えている。また、指令値生成部１０の一部は、上述した指令値を指令電流値から指令電圧値に変換し、さらに、ｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）からＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）に変換する第一変換部１３とされている。
【００１２】
また、検出部１２によって検出された電流値を指令値生成部１０にフィードバックさせる際にＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）からｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）に変換する第二変換部１４も備えている。さらに、検出部１２に異常があったときに指令値をｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）からＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）に変換する第三変換部１５も備えている。本実施形態においては、フィードバック制御においてＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）のうち、Ｕ相及びＶ相の電流値を検出部１２において検出している。
【００１３】
上述したｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）からＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）への変換時、あるいは、この逆方向への変換時には、ｄ軸位置（磁極位置）が必要となるので、これを検出する位置センサ１６がＭ／Ｇ１に取り付けられている。上述した指令値生成部１０（第一変換部１３）と、供給部１１の一部とは、Ｍ／Ｇ１を総合的に制御するＭ／ＧコントロールＥＣＵ１７によって実現されている。また、供給部１１は、上述したＭ／ＧコントロールＥＣＵ１７と、これに接続されたインバータ１８とによって実現されている。
【００１４】
指令値生成部１０→供給部１１→検出部１２→Ｍ／Ｇ１にかけての、制御指令及びこれに基づく電力供給について簡単に説明する。指令値生成部１０では、エンジンＥＣＵ（図示せず）からのトルク指令に基づいて、ｄ−ｑ軸座標系からなる二相の指令値（指令電流値）Ｉｄ＊，Ｉｑ＊が生成される。生成された指令電流値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、第一変換部１３において、指令電圧値Ｖｄ，Ｖｑに変換される。その後、指令電圧値Ｖｄ，Ｖｑは、位置センサ１６の検出結果（回転角θ）を用いて、ｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）からＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）に変換され、指令電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが生成される。
【００１５】
ｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）からＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）への変換は、よく知られている以下の関係式（Ｉ）によって変換する。
【数１】
0003610844.tif 000002
生成された指令電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、さらに、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御用の信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに変換された後、供給部１１に送出される。
【００１６】
供給部１１では、ＰＷＭ信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに基づいてパルス幅変調制御によって、インバータ１８を介してＭ／Ｇ１に電力を供給する。そして、供給部１１とＭ／Ｇ１との間に配された検出部１２では、Ｕ相及びＶ相の電力供給路上に配置された電流センサ１２ａによって、Ｕ相及びＶ相に供給されている電流を検出している。上述したように、三相交流電源を用いているので、Ｕ相及びＶ相を検出すれば、Ｗ相については算出によって求めることができる。
【００１７】
ここで、Ｍ／Ｇ１に供給している電流を検出するのは、電力供給系の異常検出のみならず、Ｍ／Ｇ１の制御に高信頼性と高応答性が求められるからであり、検出した電流によってフィードバック制御を行うためである。このため、図３に示されるように、正常時には、電流センサ１２ａによって検出された電流値Ｉｕ，Ｉｖは第二変換部１４に送出され、Ｕ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）からｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）に変換されて電流値Ｉｄ，Ｉｑとされる。このときも、位置センサ１６の検出結果（回転角θ）が用いられており、変換後の電流値Ｉｄ，Ｉｑは、指令値生成部１０にフィードバックされる。即ち、上述した指令値生成部１０での処理には、この電流値Ｉｄ，Ｉｑがフィードバックされている。
【００１８】
ここでのＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）からｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）への変換は、よく知られている以下の関係式（ＩＩ）によって変換する。
【数２】
0003610844.tif 000003
ただし、ここでは、Ｉｗ＝−Ｉｖ−Ｉｕであるから、上式（ＩＩ）は以下の式（ＩＩＩ）となる。
【数３】
0003610844.tif 000004
【００１９】
また、本実施形態においては、図４に示されるように、一対の電流センサ１２ａのうちの何れか一方に異常が発生した場合でも、上述したフィードバック制御を補完してＭ／Ｇ１を運転することができるように第三変換部１５を含む制御系が構築されている。図４には、Ｖ相の電流センサ１２ａに異常が発生した場合を例にして示してある。
【００２０】
Ｍ／Ｇ１には三相交流電源から電力が供給されるので、電流センサ１２ａからの出力は常に変動しているはずであるが、これが一定の値となって変動していない場合や出力自体が全くないというような場合は、電流センサ１２ａ、即ち、検出部１２に異常が発生したと考えられる。このような場合は、異常のあった何れかの相についての電流の検出が行えないのであるから、第二変換部１４に対して電流値を送出することはできない。
【００２１】
このようなときには、上述した指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を、第三変換部１５によってｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）からＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）に変換して指令電流値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊を算出する。そして、検出できなかった電流値Ｉｕ，Ｉｖの何れかに代えて、算出した指令電流値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊のうちの何れか対応する方を第二変換部に１４に送出し、フィードバック制御を補完する。このようにすることによって、検出部１２に異常があった場合でもＭ／Ｇ１を運転することができる。
【００２２】
ここでのｄ−ｑ二軸座標系（回転座標系）からＵ，Ｖ，Ｗ三相座標系（固定座標系）への変換は、上述した式（ＩＩＩ）の逆変換と同様に、以下の関係式（ＩＶ）によって変換する。
【数４】
0003610844.tif 000005
【００２３】
本実施形態のＭ／Ｇ１は車輌の駆動源として用いられており、このようにしておけば、万が一、検出部１２に異常があったとしても、Ｍ／Ｇ１を停止させることなく、その運転を継続することができるので、サービスステーションなどまでは自走することが可能となる。
【００２４】
上述したＭ／Ｇ１の制御ルーチンを図５に示す。まず、電流センサ１２ａに異常が発生しているか否か（電流センサ１２ａがフェイルしているか否か）を検出する検出処理を行う（ステップ１００）。次いで、電流センサ１２ａに異常があるか否かを判定する（ステップ１１０）。異常がある場合は、異常相がＵ相であるかＶ相であるかも判別される。二つの電流センサ１２ａの双方に異常がない時は、図３に示されるように、通常時のベクトル制御が行われる（ステップ１２０）。
【００２５】
即ち、一対の電流センサ１２ａによって検出された電流値Ｉｕ，Ｉｖを、第二変換部１４で電流値Ｉｄ，Ｉｑに座標変換した後、指令値生成部１０に対してフィードバックする。一方、二つの電流センサ１２ａのうちの何れか一方に異常がある場合（ここでは、Ｖ相に異常がある場合で説明する）は、まず運転者に対して警告を表示する（ステップ１３０）。警告は、インストルメントパネルのメーター内にインジケータを設置しておき、これを点灯又は点滅させることによって運転者に知らせれるなどすればよい。次いで、図４に示されるように、異常時のベクトル制御が行われる（ステップ１４０）。
【００２６】
即ち、正常な電流センサ１２ａによって検出された電流値Ｉｕはそのまま第二変換部１４に入力され、異常相（ここではＶ相）についての電流値は、指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を第三変換部１５で変換した後の指令電流値Ｉｖ＊を第二変換部１４に対して入力する。第二変換部１４においては、入力された電流値Ｉｕ、Ｉｖ＊に基づいて座標変換を行い、変換後の指令電流値Ｉｄ，Ｉｑを指令値生成部１０に対してフィードバックする。このようにすることによって、フィードバック制御を補完してＭ／Ｇ１の運転を維持することができ、車輌の運転者は、インジケータによって異常が生じていることを確認しつつ、サービスステーションなどの修理拠点まで車輌を走行させることができる。
【００２７】
なお、本発明の電動機の制御装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態例は、同期モータの制御装置として構成されたが、本発明の制御装置は、誘導モータに対しても適用が可能である。また、上述した実施形態の制御装置はハイブリッド車のモータを制御するものであったが、本発明の制御装置は、車輌駆動用電動機の制御装置にその用途を限定されるものではなく、三相交流電動機を用いたシステム全般に適用可能である。また、上述した実施形態においては、指令値生成部１０に対してフィードバックが行われたが、供給部１１に対してフィードバックが行われてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、二つの検出部の何れか一方に異常が発生した場合には、異常が発生した検出部に対応する相に関しては、検出部によって検出される電流値に代えて、指令値に基づく指令電流値を指令値生成部又は供給部に対して与えるように構成されているので、二つの検出部の何れか一方の検出部に異常が発生した場合でも電動機を制御して駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド車におけるモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ：電動機）とエンジンとの配置例を示す説明図である。
【図２】本発明の電動機の制御装置の実施形態の構成を示す構成図である。
【図３】通常のベクトル制御時の図２相当図である。
【図４】検出部に異常が発生した時のベクトル制御時の図２相当図である。
【図５】本実施形態における制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…モータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ：電動機）、１０…指令値生成部、１１…供給部、１２…検出部、１２ａ…電流センサ、１３…第一変換部、１４…第二変換部、１５…第三変換部、１６…位置センサ、１７…Ｍ／ＧコントロールＥＣＵ、１８…インバータ。
【図１】
0003610844.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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