(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置が、
（ａ）インバータから電力ケーブルを介してモータに供給される各相別の電流及びモータの駆動速度を検出する段階と、
（ｂ）前記電流及び前記駆動速度が，電力ケーブル断線検査条件を満たしているか否かを判断し、前記インバータに入力される電流指令値が最大電流値の９０％を超過するか否かを判断する段階と、
（ｃ）前記電流及び前記駆動速度が、前記検査条件を満たし、前記電流指令値が前記最大電流値の９０％を超過すれば、前記電流が前記電流指令値の５０％未満であるか否かを判断する過程と、モータに供給される前記検出された３相電流の大きさの合計が前記電流指令値の５０％以上であるか否かを判断する過程と、前記電流が０であると判定された相を故障相とし、前記故障相以外の相電流の合計が前記電流指令値の５０％以上であるか否かを判断する過程と、を実施する電力ケーブル断線検査を実行する段階と、
（ｄ）前記電流が、前記検査を実行する段階の全ての過程の条件を満たしていれば、故障タイマーカウンタを始動して、前記検査を実行する段階の全ての過程の条件を満たしている状態が継続した時間をカウントする段階と、
（ｅ）前記故障タイマーカウンタが、前記状態が一定時間継続したことを検出した場合に、前記制御装置が、前記電力ケーブルが断線していると判定して前記モータの駆動を停止する過程と、
を含むことを特徴とするモータの電力ケーブル断線検出方法。
【請求項２】
前記電力ケーブル断線検査条件は、前記駆動速度が、設定された基準速度以上であるという条件であり、
前記基準速度はモータの周波数×６０／Ｐ（極数）であることを特徴とする請求項１に記載のモータの電力ケーブル断線検出方法。
【請求項３】
前記電力ケーブル断線検査を実行する段階の、何れか１つの過程の条件が満たされなければ、前記制御装置は、モータとインバータとを連結する電力ケーブルは正常であると判定することを特徴とする請求項１に記載のモータの電力ケーブル断線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの電力ケーブル断線検出方法に係り、より詳しくは、インバータから駆動モータに出力される電力ケーブルの断線の有無、及び断線の位置を早期に明確に検出する自動車用モータの電力ケーブル断線検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的エネルギーを駆動力とする電気自動車としては、純粋な電気自動車、ハイブリッド自動車、及び燃料電池自動車がある。
これらの自動車には、駆動手段として永久磁石型モータが適用される。これらのモータは、制御装置のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号によって直流電圧を３相電圧に変換させるインバータから電力ケーブルを介して伝達される電流によって駆動される。
インバータとモータを連結する電力ケーブルに断線や短絡が発生した場合、モータが円滑に駆動されないだけでなく、高圧・大電流がシステムに流れ、インバータやシステム全体を破損させるという致命的な故障が発生する可能性がある。
更に、モータと連結する電力ケーブルに断線や短絡が起きた時に発生する大きな脈動トルクは、モータと機械的に連結された機械部品の破損の原因ともなる。
【０００３】
従来に適用されたモータケーブルの断線検出方法は、モータ駆動前にインバータに連続的なスイッチングシーケンスを印加し、各相別（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に生成される電流を測定し、測定された各相別（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の電流値を分析することにより、断線が発生したケーブルを検出する方法が適用された（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
しかしながら、このようなモータ駆動前の初期検出方法は、モータが駆動されている状態で発生する断線エラーが検出することができないという問題点がある。
他の方法として、断線が発生した相電流はインバータのスイッチング状態とは関係なく０（ゼロ）電流値を有するため、残りの２相の電流値は、電流指令値に比べて相当な誤差が発生する。この、電流誤差を検出して断線エラーを判定する方法がある。
【０００５】
しかしながら、電流制御の誤差を用いる検査方法は、断線エラーが、インバータの電流制御不能や過電流エラーという現象によって検出され、故障原因に対する関連が不明確であり、またエラーが発生した場所の特定も不可能なので、故障に伴う対策が適切に行われないという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３３３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、本発明は、インバータから出力される駆動電力をモータに伝達する電力ケーブルの断線の有無、及び断線の位置を早期に明確に検出し、早期に適切に対処する運転を可能にして、致命的な損傷に至る事故を未然に防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明に係るモータの電力ケーブル断線検出方法は、制御装置が、
（ａ）インバータから電力ケーブルを介してモータに供給される各相別の電流及びモー
タの駆動速度を検出する段階と、
（ｂ）前記電流及び前記駆動速度が，電力ケーブル断線検査条件を満たしているか否か
を判断し、前記インバータに入力される電流指令値が最大電流値の９０％を超過するか否
かを判断する段階と、
（ｃ）前記電流及び前記駆動速度が、前記検査条件を満たし、前記電流指令値が前記最
大電流値の９０％を超過すれば、前記電流が前記電流指令値の５０％未満であるか否かを
判断する過程と、モータに供給される前記検出された３相電流の大きさの合計が前記電流
指令値の５０％以上であるか否かを判断する過程と、前記電流が０であると判定された相
を故障相とし、前記故障相以外の相電流の合計が前記電流指令値の５０％以上であるか否
かを判断する過程と、を実施する電力ケーブル断線検査を実行する段階と、
（ｄ）前記電流が、前記検査を実行する段階の全ての過程の条件を満たしていれば、故
障タイマーカウンタを始動して、前記検査を実行する段階の全ての過程の条件を満たして
いる状態が継続した時間をカウントする段階と、
（ｅ）前記故障タイマーカウンタが、前記状態が一定時間継続したことを検出した場合
に、前記制御装置が、前記電力ケーブルが断線していると判定して前記モータの駆動を停
止する過程と、を含むことを特徴とする。  
【０００９】
また本発明は、前記電力ケーブル断線検査条件は、前記駆動速度が、設定された基準速度以上であるという条件であり、前記基準速度はモータの周波数×６０／Ｐ（極数）であることを特徴とする。
更に、本発明は、前記電力ケーブル断線検査を実行する段階の、何れか１つの過程の条件が満たされなければ、前記制御装置は、モータとインバータとを連結する電力ケーブルは正常であると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、電気自動車、ハイブリッド自動車、及び燃料電池自動車などに適用されるモータとインバータを連結する電力ケーブルの断線故障及び断線が発生した相を早期に正確に検出し、早期に適切に対処する運転を可能にし、致命的な損傷に至る事故を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】Ｕ相ケーブル断線時の、第１スイッチングによる電流導通経路を示すインバータシステムの構成図である。
【図２】Ｕ相ケーブル断線時の、第２スイッチングによる電流導通経路を示すインバータシステムの構成図である。
【図３】本発明の１実施形態に係るモータの電力ケーブル断線検出手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
なお、図面において、本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略した場合がある。
【００１３】
図１は、Ｕ相ケーブルが断線した時の、第１スイッチングによる電流導通経路を示すインバータシステムの構成図である。
図１に示すように、インバータとモータを連結するＵ相ケーブルが断線した状態で、インバータを構成するＩＧＢＴスイッチング素子のうちで断線していないＶ相上側アーム（Ｑ３）とＷ相下側アーム（Ｑ２）とがスイッチオンされれば、ＤＣリンク（Ｖｄｃ）→Ｖ相上側アーム（Ｑ３）→モータＶ相（ｅｖ）→モータＷ層（ｅｗ）→Ｗ相下側アーム（Ｑ２）→ＤＣリンク（Ｖｄｃ）で連結する閉ループが形成され、このように形成される閉ループの電流導通経路が形成される。
【００１４】
図２は、Ｕ相ケーブルが断線した時の、第２スイッチングによる電流導通経路を示すインバータシステムの構成図である。
図２に示すように、インバータとモータを連結するＵ相ケーブルが断線した状態で、インバータを構成するＩＧＢＴスイッチング素子のうちで断線していないＶ相上側アーム（Ｑ３）とＷ相上側アーム（Ｑ５）がスイッチオンされれば、モータＷ相（ｅｗ）→Ｗ相上側アーム（Ｑ５）→Ｖ相上側アーム（Ｑ３）→モータＶ相（ｅｖ）で連結する閉ループが形成され、このように形成される閉ループの電流導通経路が形成される。
図１および図２に示すように、インバータとモータを連結するＵ相ケーブルが断線した場合、３相Ｙ−結線モータの場合、インバータスイッチング状態とは関係なく、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電流値は下記数式１を満たす。
【００１５】
（数式１）
ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０
ｉｕ＝０
ｉｖ＝−ｉｗ
（但し、ｉｕはＵ相の電流値であり、ｉｖはＶ相の電流値であり、ｉｗはＷ相の電流値である。）
【００１６】
数式１に示すように、正常な３相電流の合計は０（ゼロ）であり、断線した相電流は０（ゼロ）であり、断線していない２つの相電流はその大きさは同じであって符号が反対である。
本発明は、数式１の関係に基づいてケーブル断線検出を実行する。
【００１７】
図３は本発明の一実施形態に係るモータの電力ケーブル断線検出手順を示すフローチャートである。
制御装置１００は、運転要求に応じてインバータの各相にＰＷＭ信号で電流指令を出力する。インバータの各相別のＩＧＢＴスイッチング素子は、制御装置１００の電流指令によってスイッチングされ、モータに各相別の電流を供給して、モータを駆動する。
このとき、制御装置１００は、インバータのスイッチングによってモータの各相に供給される電流を検出する（Ｓ１０１）。
【００１８】
モータの速度は供給される電流の周波数によって決定されるため、モータの周波数が０（ゼロ）または低速である場合は、回転子の位置によっては１相の電流が０（ゼロ）電流近辺に停滞する場合が発生する。
したがって、インバータとモータとを連結する電力ケーブルの断線検出における誤検出を防ぐために、断線検査条件としてモータの駆動速度の基準速度を設定する。
したがって、制御装置１００はモータの駆動速度を検出する（Ｓ１０２）。
次いで、モータの駆動速度が設定された基準速度を超過したか否かを判断する（Ｓ１０３）。基準速度はモータの周波数×６０／Ｐ（極数）に設定される。
Ｓ１０３の判断で、モータの駆動速度が基準速度未満であれば、Ｓ１０１の段階に戻る。
【００１９】
Ｓ１０３の判断で、モータの駆動速度が設定された基準速度以上であれば、モータ駆動のための電流指令が検出電流指令値を超過したか否かを判断する（Ｓ１０４）。
検出電流指令値は、モータの定流制御の程度およびノイズの影響を考慮して設定されてもよく、例えば最大電流値のＡ％（最大電流の９０％）に設定される。
【００２０】
Ｓ１０４でモータ駆動のための電流指令が検出電流指令値、例えば最大電流値のＡ％（最大電流値の９０％）を超過した場合に、インバータとモータを連結する電力ケーブル断線検査を実行する（Ｓ１０５）。
【００２１】
電力ケーブル断線検査実行段階では、モータに供給される相電流が電流指令値の故障センシング基準値未満であるか否かを判断する（Ｓ１０６）。ここで、電流指令の故障センシング基準値は、ノイズおよび制御異常を考慮して誤検出を防ぐことができる値に設定されてもよく、例えば電流指令値の５０％に設定される。
Ｓ１０６でモータに供給される相電流が電流指令の故障センシング基準値、例えば電流指令値のＢ％（５０％）以上であると判定されれば、インバータとモータを連結する電力ケーブルは正常であると判定する（Ｓ１１３）。
【００２２】
しかしながら、Ｓ１０６でモータに供給される相電流が電流指令の故障センシング基準
値、例えば電流指令値のＢ％（５０％）未満であると判定されれば、３相電流の大きさの合計が電流指令の故障センシング基準値、例えば電流指令値のＢ％（電流指令値の５０％）以上で
あるか否かを判断する（Ｓ１０７）。
Ｓ１０７で３相電流値の大きさの合計が電流指令の故障センシング基準値、例えば電流指令値のＢ％（５０％）未満であると判定されれば、インバータとモータを連結する電力ケーブル
は正常であると判定する（Ｓ１１３）。
【００２３】
しかしながら、Ｓ１０７で３相電流の大きさの合計が電流指令の故障センシング基準値、例えば電流指令値のＢ％（電流指令値の５０％）以上であると判定されれば、故障している相以
外の相電流値の大きさの合計が電流指令の故障センシング基準値、例えば電流指令値のＢ％（電流指令値の５０％）以上であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。
Ｓ１０８で故障している相以外の相電流の大きさの合計が電流指令の故障センシング基準値、例えばＢ％（５０％）未満であると判定されれば、インバータとモータを連結する電力ケーブルは正常であると判定する（Ｓ１１３）。
【００２４】
しかしながら、Ｓ１０８で故障している相以外の相電流の合計が電流指令の故障センシング基準値以上であると判断されれば、故障タイマーカウンタを開始する（Ｓ１０９）。
この後、故障タイマーの経過時間が設定された一定時間を経過したか否かを判断し（Ｓ１１０）、設定された一定時間を経過すれば、インバータとモータを連結する電力ケーブルに断線が発生したと判定する（Ｓ１１１）。
また、電力ケーブルの断線に伴うインバータシステムの破損を防ぐために、モータの駆動を中止する（Ｓ１１２）。
【００２５】
例えば、インバータからモータに伝達される駆動電力で２相電流のみを検出するとき、電流を検出する相の電力ケーブルが断線した場合、次のような関係を用いて検出してもよい。
断線した相電流は０（ゼロ）で検出され、正常な相電流は電流センサによって決定されるが、３相電流の合計が０（ゼロ）である関係を用い、検出された電流と検出されない電流は大きさが同じであって符号が反対である電流として決定される。
したがって、このような電流関係が故障タイマーカウンタの３〜４回続けば、０（ゼロ）で検出される相電力ケーブルは断線したものと判定してもよい。
【００２６】
また、インバータからモータに伝達される駆動電力で２相電流を検出するとき、電流を検出しない相の電力ケーブルが断線した場合、次のような関係を用いて検出してもよい。
電流が検出される２相の電流は大きさが同じであって符号が反対である電流で検出され、電流を検出しない相電流は３相電流の合計が０（ゼロ）である関係から決定される。
したがって、このような電流関係が故障タイマーカウンタの３〜４回続けば、電流を検出しない相の電力ケーブルは断線したものと判定してもよい。
【００２７】
また、インバータからモータに伝達される３相電流をすべて検出するとき、電流を検出する相の電力ケーブルが断線した場合、次のような関係を用いて検出してもよい。
検出される３相電流のうち、電力ケーブルが断線した相電流は０（ゼロ）で検出され、残りの２相電流は大きさは同じであって符号が反対で検出される。
したがって、このような電流関係が故障タイマーカウンタの３〜４回続けば、相電流が０（ゼロ）で検出される相の電力ケーブルは断線したものと判定してもよい。
【００２８】
このような関係を用いることにより、Ｕ相の電流が０（ゼロ）で検出され、Ｖ相とＷ相の電流は大きさは同じであって符号は反対である電流で検出される場合、インバータとモータを連結する電力ケーブルに断線が発生した状態であり、断線が発生した相はＵ相であると判定できる。
【符号の説明】
【００２９】
１００：制御装置
【図１】
0006001820.tif 000002
【図２】
0006001820.tif 000003
【図３】
0006001820.tif 000004