(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ（１１）によって印加電圧が制御される３相の交流電動機（２）の駆動を制御する交流電動機の制御装置（１０）であって、
前記交流電動機のいずれか１相である第１相に設けられる第１電流センサ（１２）から第１電流検出値を取得する第１電流取得手段（２０、８０）と、
前記交流電動機の前記第１相以外の１相である第２相に設けられる第２電流センサ（１４）から第２電流検出値を取得する第２電流取得手段（２０、８０）と、
前記第１電流センサおよび前記第２電流センサ以外に設けられる第３電流センサ（１３、１５）から、前記第１電流検出値および前記第２電流検出値の異常監視に用いる第３電流検出値を取得する第３電流取得手段（２０、８０）と、
前記交流電動機の回転角を検出する回転角センサ（１６）から回転角検出値を取得する回転角取得手段（２０、８０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値、および、前記回転角検出値に基づき、２相制御電流値を演算する２相制御電流値演算手段（３０）と、
前記第１電流検出値または前記第２電流検出値、および、前記回転角検出値に基づき、１相制御電流値を演算する１相制御電流値演算手段（４０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の異常を監視し、異常が生じている相である異常相および異常が生じていない相である正常相を特定する異常監視手段（５０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値が正常か否かに応じ、前記２相制御電流値または前記１相制御電流値を電流確定値として選択する切替手段（７０）と、
前記電流確定値、および、前記交流電動機の駆動に係る指令値に基づき、前記交流電動機に印加する電圧に係る電圧指令値を演算する電圧指令値演算手段（２３、８３）と、
前記電圧指令値に基づき、前記インバータの駆動制御に係る駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記インバータに出力する駆動制御手段（２５、８５）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから所定時間が経過していない場合、前記交流電動機に通電される電流を安定化させる安定化制御手段（６２、６４）と、
を備え、
前記切替手段は、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値が正常である場合、前記２相制御電流値を前記電流確定値として選択し、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから前記所定時間が経過した場合、前記第１電流検出値または前記第２電流検出値のうち前記正常相の値である正常相電流検出値に基づいて演算される前記１相制御電流値を前記電流確定値として選択し、
前記安定化制御手段は、電動機の理論式を用い、前記交流電動機の駆動に係る電流指令値に基づき、前記電圧指令値を演算することを特徴とする交流電動機の制御装置。
【請求項２】
インバータ（１１）によって印加電圧が制御される３相の交流電動機（２）の駆動を制御する交流電動機の制御装置（１０）であって、
前記交流電動機のいずれか１相である第１相に設けられる第１電流センサ（１２）から第１電流検出値を取得する第１電流取得手段（２０、８０）と、
前記交流電動機の前記第１相以外の１相である第２相に設けられる第２電流センサ（１４）から第２電流検出値を取得する第２電流取得手段（２０、８０）と、
前記第１電流センサおよび前記第２電流センサ以外に設けられる第３電流センサ（１３、１５）から、前記第１電流検出値および前記第２電流検出値の異常監視に用いる第３電流検出値を取得する第３電流取得手段（２０、８０）と、
前記交流電動機の回転角を検出する回転角センサ（１６）から回転角検出値を取得する回転角取得手段（２０、８０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値、および、前記回転角検出値に基づき、２相制御電流値を演算する２相制御電流値演算手段（３０）と、
前記第１電流検出値または前記第２電流検出値、および、前記回転角検出値に基づき、１相制御電流値を演算する１相制御電流値演算手段（４０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の異常を監視し、異常が生じている相である異常相および異常が生じていない相である正常相を特定する異常監視手段（５０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値が正常か否かに応じ、前記２相制御電流値または前記１相制御電流値を電流確定値として選択する切替手段（７０）と、
前記電流確定値、および、前記交流電動機の駆動に係る指令値に基づき、前記交流電動機に印加する電圧に係る電圧指令値を演算する電圧指令値演算手段（２３、８３）と、
前記電圧指令値に基づき、前記インバータの駆動制御に係る駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記インバータに出力する駆動制御手段（２５、８５）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから所定時間が経過していない場合、前記交流電動機に通電される電流を安定化させる安定化制御手段（６３、６７）と、
を備え、
前記切替手段は、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値が正常である場合、前記２相制御電流値を前記電流確定値として選択し、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから前記所定時間が経過した場合、前記第１電流検出値または前記第２電流検出値のうち前記正常相の値である正常相電流検出値に基づいて演算される前記１相制御電流値を前記電流確定値として選択し、
前記安定化制御手段は、前記交流電動機の駆動に係るトルク指令値または電流指令値に基づき、予め記憶された電圧指令マップを参照し、前記電圧指令値を演算することを特徴とする交流電動機の制御装置。
【請求項３】
インバータ（１１）によって印加電圧が制御される３相の交流電動機（２）の駆動を制御する交流電動機の制御装置（１０）であって、
前記交流電動機のいずれか１相である第１相に設けられる第１電流センサ（１２）から第１電流検出値を取得する第１電流取得手段（２０、８０）と、
前記交流電動機の前記第１相以外の１相である第２相に設けられる第２電流センサ（１４）から第２電流検出値を取得する第２電流取得手段（２０、８０）と、
前記第１電流センサおよび前記第２電流センサ以外に設けられる第３電流センサ（１３、１５）から、前記第１電流検出値および前記第２電流検出値の異常監視に用いる第３電流検出値を取得する第３電流取得手段（２０、８０）と、
前記交流電動機の回転角を検出する回転角センサ（１６）から回転角検出値を取得する回転角取得手段（２０、８０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値、および、前記回転角検出値に基づき、２相制御電流値を演算する２相制御電流値演算手段（３０）と、
前記第１電流検出値または前記第２電流検出値、および、前記回転角検出値に基づき、１相制御電流値を演算する１相制御電流値演算手段（４０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の異常を監視し、異常が生じている相である異常相および異常が生じていない相である正常相を特定する異常監視手段（５０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値が正常か否かに応じ、前記２相制御電流値または前記１相制御電流値を電流確定値として選択する切替手段（７０）と、
前記電流確定値、および、前記交流電動機の駆動に係る指令値に基づき、前記交流電動機に印加する電圧に係る電圧指令値を演算する電圧指令値演算手段（２３、８３）と、
前記電圧指令値に基づき、前記インバータの駆動制御に係る駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記インバータに出力する駆動制御手段（２５、８５）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから所定時間が経過していない場合、前記交流電動機に通電される電流を安定化させる安定化制御手段（６５）と、
を備え、
前記切替手段は、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値が正常である場合、前記２相制御電流値を前記電流確定値として選択し、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから前記所定時間が経過した場合、前記第１電流検出値または前記第２電流検出値のうち前記正常相の値である正常相電流検出値に基づいて演算される前記１相制御電流値を前記電流確定値として選択し、
前記安定化制御手段は、前記交流電動機の駆動に係るトルク指令値または電流指令値に基づき、予め記憶された電圧パルスパターンマップを参照し、前記駆動信号を生成することを特徴とする交流電動機の制御装置。
【請求項４】
インバータ（１１）によって印加電圧が制御される３相の交流電動機（２）の駆動を制御する交流電動機の制御装置（１０）であって、
前記交流電動機のいずれか１相である第１相に設けられる第１電流センサ（１２）から第１電流検出値を取得する第１電流取得手段（２０、８０）と、
前記交流電動機の前記第１相以外の１相である第２相に設けられる第２電流センサ（１４）から第２電流検出値を取得する第２電流取得手段（２０、８０）と、
前記第１電流センサおよび前記第２電流センサ以外に設けられる第３電流センサ（１３、１５）から、前記第１電流検出値および前記第２電流検出値の異常監視に用いる第３電流検出値を取得する第３電流取得手段（２０、８０）と、
前記交流電動機の回転角を検出する回転角センサ（１６）から回転角検出値を取得する回転角取得手段（２０、８０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値、および、前記回転角検出値に基づき、２相制御電流値を演算する２相制御電流値演算手段（３０）と、
前記第１電流検出値または前記第２電流検出値、および、前記回転角検出値に基づき、１相制御電流値を演算する１相制御電流値演算手段（４０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の異常を監視し、異常が生じている相である異常相および異常が生じていない相である正常相を特定する異常監視手段（５０）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値が正常か否かに応じ、前記２相制御電流値または前記１相制御電流値を電流確定値として選択する切替手段（７０）と、
前記電流確定値、および、前記交流電動機の駆動に係る指令値に基づき、前記交流電動機に印加する電圧に係る電圧指令値を演算する電圧指令値演算手段（２３、８３）と、
前記電圧指令値に基づき、前記インバータの駆動制御に係る駆動信号を生成し、当該駆動信号を前記インバータに出力する駆動制御手段（２５、８５）と、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから所定時間が経過していない場合、前記交流電動機に通電される電流を安定化させる安定化制御手段（６８）と、
を備え、
前記切替手段は、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値が正常である場合、前記２相制御電流値を前記電流確定値として選択し、
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから前記所定時間が経過した場合、前記第１電流検出値または前記第２電流検出値のうち前記正常相の値である正常相電流検出値に基づいて演算される前記１相制御電流値を前記電流確定値として選択し、
前記安定化制御手段は、前記電圧指令値である電圧指令位相および前記回転角検出値に基づき、予め記憶された矩形波パルスパターンマップを参照し、矩形波パルスを演算することを特徴とする交流電動機の制御装置。
【請求項５】
前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから所定時間が経過していない場合、前記交流電動機と駆動軸（５）との間に設けられる断続手段（９０）は、前記交流電動機のトルクが前記駆動軸へ伝達されないように制御されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の交流電動機の制御装置。
【請求項６】
前記交流電動機に通電される電流が安定したか否かを判断する安定化判断手段（５５）をさらに備え、
前記安定化判断手段により前記交流電動機に通電される電流が安定したと判断された場合、前記所定時間が経過したとみなすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の交流電動機の制御装置。
【請求項７】
前記電圧指令値演算手段（２３）は、フィードバックされる前記電流確定値、および、前記指令値である電流指令値に基づき、前記電圧指令値を演算することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の交流電動機の制御装置。
【請求項８】
前記電流確定値に基づき、トルク推定値を演算するトルク推定手段（８１）をさらに備え、
前記電圧指令値演算手段（８３）は、フィードバックされる前記トルク推定値、および、前記指令値であるトルク指令値に基づき、前記電圧指令値を演算することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の交流電動機の制御装置。
【請求項９】
前記電流確定値に基づき、トルク推定値を演算するトルク推定手段（８１）をさらに備え、
前記電圧指令値演算手段は、
フィードバックされる前記電流確定値、および、前記指令値である電流指令値に基づいて前記電圧指令値を演算する電流フィードバック制御方式と、
フィードバックされる前記トルク推定値、および、前記指令値であるトルク指令値に基づいて前記電圧指令値を演算するトルクフィードバック制御方式と、
を切り替え可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の交流電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源として交流電動機を搭載した電気自動車やハイブリッド自動車が注目されている。例えば、ハイブリッド自動車においては、二次電池等からなる直流電源と交流電動機とを、インバータ等で構成された電力変換装置を介して接続し、直流電源の直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流電動機を駆動するようにしたものがある。
【０００３】
このようなハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される交流電動機の制御装置において、例えば特許文献１では、１相に２つの電流センサを設け、２つの電流センサ値の差分が閾値を超えた場合、電流検出値の一方に故障が生じたと判定している。また、他の相の電流センサ値の位相を１２０［°］ずらした波形を生成し、電流センサの一方に故障が生じた相の電流検出値と比較することにより正常である電流センサ値を特定するとともに、正常である電流センサ値を用いてフィードバック制御を継続する。
また、特許文献２では、１相の電流検出値に加え、他相はｄｑ軸電流指令と電気角とで逆ｄｑ変換することにより得られる３相交流電流指令をセンサ相以外の相の電流推定値として扱う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８５０４２号公報
【特許文献２】特開２００８−８６１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、同じ相に設けられる電流センサの一方が故障した場合、正常である他方の電流センサの電流検出値を用いて制御を継続している。そのため、一方の電流センサが故障すると、引き続き制御に用いる電流センサを監視することができず、監視性能が低下する。
また、特許文献２では、常時１相の電流検出値に基づいて制御している。そのため、例えば電流センサの故障などにより異常な電流が発生した場合、その状態を適切に捉えて交流電動機を制御することは困難である。以下、１相の電流検出値を用いる制御を「１相制御」、２相の電流検出値を用いる制御を「２相制御」という。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流検出値に異常が生じた場合に、安定して１相制御に移行可能な交流電動機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、インバータによって印加電圧が制御される３相の交流電動機の駆動を制御する交流電動機の制御装置であって、第１電流取得手段と、第２電流取得手段と、第３電流取得手段と、回転角取得手段と、２相制御電流演算手段と、１相制御電流演算手段と、異常監視手段と、切替手段と、電圧指令値演算手段と、駆動制御手段と、安定化制御手段と、を備える。
【０００７】
第１電流取得手段は、交流電動機のいずれか１相である第１相に設けられる第１電流センサから第１電流検出値を取得する。第２電流取得手段は、交流電動機の第１相以外の１相である第２相に設けられる第２電流検出値を取得する。第３電流取得手段は、第１電流センサおよび第２電流センサ以外に設けられる第３電流センサから、第１電流検出値および第２電流検出値の異常監視に用いる第３電流検出値を取得する。回転角取得手段は、交流電動機の回転角を検出する回転角センサから回転角検出値を取得する。
【０００８】
２相制御電流値演算手段は、第１電流検出値、第２電流検出値、および、回転角検出値に基づき、２相制御電流値を演算する。
１相制御電流値演算手段は、第１電流検出値または第２電流検出値、および、回転角検出値に基づき、１相制御電流値を演算する。
【０００９】
異常監視手段は、前記第１電流検出値、前記第２電流検出値および前記第３電流検出値の異常を監視し、異常が生じている相である異常相および異常が生じていない相である正常相を特定する。
切替手段は、第１電流検出値、第２電流検出値および第３電流検出値が正常か否かに応じ、前記２相制御電流値または前記１相制御電流値を電流確定値として選択する。
【００１０】
電圧指令値演算手段は、電流確定値、および、交流電動機の駆動に係る指令値に基づき、交流電動機に印加する電圧に係る電圧指令値を演算する。駆動制御手段は、電圧指令値に基づき、インバータの駆動制御に係る駆動信号を生成し、当該駆動信号をインバータに出力する。
安定化制御手段は、第１電流検出値、第２電流検出値および第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから所定時間が経過していない場合、交流電動機に通電される電流を安定化させる。
【００１１】
切替手段は、第１電流検出値、第２電流検出値および第３電流検出値が正常である場合、２相制御電流値を電流確定値として選択する。また、切替手段は、第１電流検出値、第２電流検出値および第３電流検出値の一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから所定時間が経過した場合、第１電流検出値または第２電流検出値のうち正常相の値である正常相電流検出値に基づいて演算される１相制御電流値を電流確定値として選択する。
第１の交流電動機の制御装置では、安定化制御手段は、電動機の理論式を用い、交流電動機の駆動に係る電流指令値に基づき、電圧指令値を演算する。
第２の交流電動機の制御装置では、安定化制御手段は、交流電動機の駆動に係るトルク指令値または電流指令値に基づき、予め記憶された電圧指令マップを参照し、電圧指令値を演算する。
第３の交流電動機の制御装置では、安定化制御手段は、交流電動機の駆動に係るトルク指令値または電流指令値に基づき、予め記憶された電圧パルスパターンマップを参照し、駆動信号を生成する。
第４の交流電動機の制御装置では、安定化制御手段は、電圧指令値である電圧指令位相および回転角検出値に基づき、予め記憶された矩形波パルスパターンマップを参照し、矩形波パルスを演算する。
【００１２】
本発明では、電流検出値の一部に異常が検出されてから所定時間が経過した場合、２相制御から１相制御に切り替えている。これにより、１相制御に用いる電流検出値を他の正常な電流検出値に基づいて異常監視を継続することができ、異常監視性能を低下させることなく、交流電動機の制御を継続することができる。
【００１３】
電流検出値の一部に異常が生じた場合、一時的に異常である電流検出値が電圧指令値の演算に用いられると、制御が不安定になり、他の電流検出値も不安定になる虞がある。そこで本発明では、電流検出値の異常が検出されてから所定時間が経過するまでは、電流検出値を用いた制御に替えて、電流を安定化させる安定化制御としている。
これにより、不安定な電流検出値を電圧指令値の演算に用いることで制御が不安定になるのを回避することができ、安定した状態にて１相制御に移行することができる。
なお、「交流電動機に通電される電流が安定した状態」とは、周期的な３相交流電流が通電されている状態に加え、電流値がゼロである状態も含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の交流電動機駆動システムの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態の制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるα軸およびβ軸を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態における制御用Ｗ相電流検出値の挙動を説明する説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態による電動機制御処理を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態の安定化制御部を説明するブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態による電動機制御処理を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態の安定化制御部を説明するブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による電動機制御処理を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の第５実施形態の安定化制御部を説明するブロック図である。
【図１４】本発明の第５実施形態の電圧パルスパターンを説明する説明図である。
【図１５】本発明の第６実施形態の交流電動機駆動システムの構成を示す模式図である。
【図１６】本発明の第６実施形態の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第７実施形態の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第８実施形態の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第８実施形態による電動機制御処理を説明するフローチャートである。
【図２０】本発明の第９実施形態の制御部の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第９実施形態の安定化制御部を説明するブロック図である。
【図２２】本発明の第９実施形態による電動機制御処理を説明するフローチャートである。
【図２３】本発明の第１０実施形態の安定化制御部を説明するブロック図である。
【図２４】本発明の第１０実施形態による電動機制御処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による交流電動機の制御装置を図面に基づいて説明する。なお、以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による交流電動機の制御装置を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、交流電動機の制御装置としての電動機制御装置１０は、電動車両を駆動する電動機駆動システム１に適用される。
【００１６】
電動機駆動システム１は、交流電動機２、直流電源８、および、交流電動機の制御装置としての電動機制御装置１０等を備える。
交流電動機２は、例えば電動車両の駆動輪６を駆動するためのトルクを発生する電動機である。本実施形態の交流電動機２は、永久磁石式同期型の三相交流電動機である。
電動車両には、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車等、電気エネルギによって駆動輪６を駆動する車両が含まれるものとする。本実施形態の電動車両は、エンジン３を備えるハイブリッド車両であり、交流電動機２は、駆動輪６を駆動するためのトルクを発生する電動機としての機能、および、エンジン３や駆動輪６から伝わる車両の運動エネルギにより駆動されて発電可能な発電機としての機能を有する、所謂モータジェネレータ（図中、「ＭＧ」と記す。）である。
【００１７】
交流電動機２は、例えば変速機等のギア４を介して車軸５に接続される。これにより、交流電動機２の駆動により生じるトルクは、ギア４を介して車軸５を回転させることにより、駆動輪６を駆動する。
直流電源８は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等、充放電可能な蓄電装置である。直流電源８は、電動機制御装置１０のインバータ１１（図２参照）と接続され、インバータ１１を介して交流電動機２と電力の授受可能に構成されている。
【００１８】
車両制御回路９は、マイクロコンピュータ等により構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。車両制御回路９は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理により、電動車両全体を制御する。
【００１９】
車両制御回路９は、いずれも図示しないアクセルセンサからのアクセル信号、ブレーキスイッチからのブレーキ信号、および、シフトスイッチからのシフト信号、車両の速度に関する車速信号等の各種センサやスイッチ等から信号を取得可能に構成されている。
また、車両制御回路９では、取得されたこれらの信号等に基づいて車両の運転状態を検出し、運転状態に応じたトルク指令値ｔｒｑ*を電動機制御装置１０に出力する。
また、車両制御回路９は、エンジン３の運転を制御する図示しないエンジン制御回路に対し、指令信号を出力する。
【００２０】
図２に示すように、電動機制御装置１０は、インバータ１１および制御部２０等を備える。
インバータ１１には、交流電動機２の駆動状態や車両要求等に応じて、直流電源８の直流電圧を図示しない昇圧コンバータにより昇圧したインバータ入力電圧ＶＨが印加される。また、インバータ１１は、ブリッジ接続される図示しない６つのスイッチング素子を有する。スイッチング素子には、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子は、制御部２０のＰＷＭ信号生成部２５（図３参照）から出力される駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬに基づいてオン／オフが制御される。これにより、インバータ１１は、交流電動機２に印加される３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを制御する。交流電動機２は、インバータ１１により生成された３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが印加されることにより駆動が制御される。本実施形態では、交流電動機２は、正弦波ＰＷＭ制御または過変調ＰＷＭ制御がなされているものとする。正弦波ＰＷＭ制御モードでは、一定期間（例えばＰＷＭ１周期）内における基本波成分が正弦波となるように制御される。また、過変調ＰＷＭ制御モードでは、電圧指令を本来の正弦波波形から歪ませることにより、電圧利用率を高めている。
ここで、３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが印加されてＵ相、Ｖ相、Ｗ相に通電される電流は、各相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗである。
【００２１】
制御用Ｖ相電流センサ１２は、Ｖ相に通電される電流を検出し、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓを制御部２０に出力する。制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓは、後述する電流検出部３０および電流推定部４０における演算に用いられる。
監視用Ｖ相電流センサ１３は、Ｖ相に通電される電流を検出し、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａを制御部２０に出力する。監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａは、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓの異常監視に用いられる。
【００２２】
制御用Ｗ相電流センサ１４は、Ｗ相に通電される電流を検出し、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを制御部２０に出力する。制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓは、電流検出部３０および電流推定部４０における演算に用いられる。
監視用Ｗ相電流センサ１５は、Ｗ相に通電される電流を検出し、監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａを制御部２０に出力する。監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａは、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓの異常監視に用いられる。
以下適宜、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａを単に「電流検出値」という。
【００２３】
回転角センサ１６は、交流電動機２の図示しないロータ近傍に設けられ、電気角θｅを検出し、制御部２０に出力する。本実施形態の回転角センサ１６は、レゾルバである。その他、回転角センサ１６は、ロータリエンコーダ等、他種のセンサでもよい。
【００２４】
制御部２０は、マイクロコンピュータ等により構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部２０は、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａ、および、電気角θｅ等の各種検出値を取得し、これらの検出値に基づき、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理により、交流電動機２の動作を制御する。後述の実施形態における制御部８０についても同様である。
【００２５】
ここで、交流電動機２の駆動制御について説明する。電動機制御装置１０は、回転角センサ１６が検出した電気角θｅに基づく交流電動機２の回転数Ｎおよび車両制御回路９あらのトルク指令値ｔｒｑ*に応じて、交流電動機２を「電動機としての力行動作」により電力を消費し、または、「発電機としての回生動作」により電力を生成し発電する。具体的には、回転数Ｎおよびトルク指令値ｔｒｑ*の正負によって、以下の４パターンで動作を切り替える。
＜１．正転力行＞  回転数Ｎが正でトルク指令値ｔｒｑ*が正のとき、電力消費。
＜２．正転回生＞  回転数Ｎが正でトルク指令値ｔｒｑ*が負のとき、発電。
＜３．逆転力行＞  回転数Ｎが負でトルク指令値ｔｒｑ*が負のとき、電力消費。
＜４．逆転回生＞  回転数Ｎが負でトルク指令値ｔｒｑ*が正のとき、発電。
【００２６】
回転数Ｎ＞０（正転）でトルク指令値ｔｒｑ*＞０である場合（上記＜１＞）、または、回転数Ｎ＜０（逆転）でトルク指令値ｔｒｑ*＜０である場合（上記＜３＞）、インバータ１１は、スイッチング素子のスイッチング動作により、直流電源８側から供給される直流電力を交流電力に変換してトルクを出力する（力行動作する）ように、交流電動機２を駆動する。
【００２７】
一方、回転数Ｎ＞０（正転）でトルク指令値ｔｒｑ*＜０である場合（上記＜２＞）、または、回転数Ｎ＜０（逆転）でトルク指令値ｔｒｑ*＞０である場合（上記＜４＞）、インバータ１１は、スイッチング素子のスイッチング動作により、交流電動機２が発電した交流電力を直流電力に変換し、直流電源８側へ供給することにより、回生動作する。
【００２８】
次に、制御部２０の詳細について図３に基づいて説明する。図３に示すように、制御部２０は、電流指令値演算部２１、減算器２２、ＰＩ演算部２３、３相電圧指令値演算部２４、ＰＷＭ信号生成部２５、電流検出部３０、電流推定部４０、異常監視部５０、安定化制御部６１、および、切替判定部７０等を有する。
【００２９】
電流指令値演算部２１は、車両制御回路９から取得されるトルク指令値ｔｒｑ*に基づき、交流電動機２の回転座標として設定される回転座標系（ｄ−ｑ座標系）におけるｄ軸電流指令値ｉｄ*、および、ｑ軸電流指令値ｉｑ*を演算する。本実施形態では、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*は、予め記憶されているマップを参照することにより演算されるが、数式等から演算するように構成してもよい。
【００３０】
減算器２２は、ｄ軸電流減算器２２１およびｑ軸電流減算器２２２を有する。ｄ軸電流減算器２２１では、切替判定部７０からフィードバックされるｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘとｄ軸電流指令値ｉｄ*との差であるｄ軸電流偏差Δｉｄを演算する。また、ｑ軸電流減算器２２２では、切替判定部７０からフィードバックされるｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘとｑ軸電流指令値ｉｑ*との差であるｑ軸電流偏差Δｉｑを演算する。
【００３１】
ＰＩ演算部２３は、ｄ軸ＰＩ演算部２３１およびｑ軸ＰＩ演算部２３２を有する。ｄ軸ＰＩ演算部２３１では、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘをｄ軸電流指令値ｉｄ*に追従させるべく、ｄ軸電流偏差Δｉｄが０［Ａ］に収束するようにｄ軸電圧指令値ｖｄ*をＰＩ演算により演算する。また、ｑ軸ＰＩ演算部２３２では、ｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘをｑ軸電流推定値ｉｑ*に追従させるべく、ｑ軸電流偏差Δｉｑが０［Ａ］に収束するようにｑ軸電圧指令値ｖｑ*をＰＩ演算により演算する。
【００３２】
３相電圧指令値演算部２４では、回転角センサ１６から取得される電気角θｅに基づく逆ｄｑ変換により、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を、Ｕ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*、および、Ｗ相電圧指令値ｖｗ*に変換する。
【００３３】
ＰＷＭ信号生成部２５では、３相交流の電圧指令値ｖｕ*、ｖｖ*、ｖｗ*、および、インバータ１１に印加される電圧であるインバータ入力電圧ＶＨに基づき、インバータ１１のスイッチング素子のオン／オフの切り替えに係る駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを演算する。
【００３４】
そして、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬに基づいてインバータ１１のスイッチング素子のオン／オフが制御されることより、３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが生成され、この３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが交流電動機２に印加されることにより、トルク指令値ｔｒｑ*に応じたトルクが出力されるように、交流電動機２の駆動が制御される。なお、３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが「印加電圧」に対応する。
【００３５】
電流検出部３０では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、電気角θｅに基づき、ｄｑ変換により２相制御電流値としてのｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓを演算する。
ここで、ｄｑ変換の一般式を式（１）に示す。
【００３６】
【数１】
0005929873.tif 000002
【００３７】
また、キルヒホッフの法則（式（２）参照）より算出される式（３）のＶ相電流ｉｖを制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓとし、Ｗ相電流ｉｗを制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓとし、上記式（１）に代入すると、式（４）が得られる。
ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０  ・・・（２）
ｉｕ＝−ｉｖ−ｉｗ    ・・・（３）
【００３８】
【数２】
0005929873.tif 000003
【００３９】
式（４）に示すように、３相のうちの２相の電流値がわかれば、ｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓを算出可能であるので、他の相（本実施形態ではＵ相）の電流値を演算する必要はない。
電流検出部３０にて算出されたｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓは、切替判定部７０に出力される。
【００４０】
電流推定部４０では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓまたは制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、電気角θｅに基づき、１相制御電流値としてのｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。本実施形態では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓまたは制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、電気角θｅに加え、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づき、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓを用いて演算される電流推定値、および、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを用いて演算される電流推定値のどちらに基づく１相制御も実施可能なように、電流推定部４０では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓを用いて演算される電流推定値、および、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを用いて演算される電流推定値の両方を並行して演算しておいてもよい。
【００４１】
ここでは、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔの演算に制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを用いる例について説明する。以下適宜、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔの演算に用いる電流検出値の相を「センサ相」という。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態では、センサ相であるＷ相と一致する軸をα軸とし、α軸と直交するβ軸と定義する。α軸およびβ軸を用いることにより、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔの推定精度を高めている。なお、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔの演算に制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓを用いる場合、Ｖ相と一致する軸をα軸とする。
【００４３】
本実施形態では、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づく逆ｄｑ変換により演算されたＵ相電流指令値ｉｕ*およびＶ相電流指令値ｉｖ*の少なくとも一方、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、電気角θｅを用い、α軸方向のα軸電流ｉα、および、β軸方向のβ軸電流ｉβを演算する。
α軸電流ｉαおよびβ軸電流ｉβは、例えば以下の式（５）、（６）のように表される。式中のＫｔは変換係数である。
【００４４】
【数３】
0005929873.tif 000004
【００４５】
また、β軸電流ｉβに実電流を精度よく反映した情報とすべく、式（６）中に制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを含ませるように、キルヒホッフの法則（式（２））に基づき、式（６）を式（７）のように変形してもよい。
【数４】
0005929873.tif 000005
【００４６】
また、α軸電流ｉαおよびβ軸電流ｉβの逆正接関数（ａｒｃｔａｎ）により、センサ相基準電流位相θｘを演算する。センサ相基準電流位相θｘは、α−β座標系において、α軸と電流ベクトルＩａ∠θｘとがなす角度である。
センサ相基準電流位相θｘの演算式を式（８）に示す。
θｘ＝ｔａｎ-1（ｉβ／ｉα）    ・・・（８）
【００４７】
また、センサ相基準電流位相θｘおよび制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓに基づき、Ｕ相電流推定値ｉｕ＿ｅｓｔまたはＶ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔを演算する。ここでは、Ｖ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔを演算する例を説明する。
各相の位相差が１２０［°］であるので、センサ相基準電流位相θｘを用いて制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓおよびＶ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔを表すと、式（９）、（１０）となる。式（９）、（１０中のＩａは、電流振幅である。
ｉｗ＿ｓｎｓ＝Ｉａ×ｓｉｎ（θｘ）    ・・・（９）
ｉｖ＿ｅｓｔ＝Ｉａ×ｓｉｎ（θｘ＋１２０°）    ・・・（１０）
【００４８】
また、式（１０）を加法定理により変形すると、Ｖ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔは、センサ相基準電流位相θｘおよび制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓに基づき、式（１１）のように表される。
【００４９】
【数５】
0005929873.tif 000006
【００５０】
なお、推定係数ｉｖ＿ｋｐを式（１２）とすれば、Ｖ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔは、式（１３）のように表すこともできる。
【００５１】
【数６】
0005929873.tif 000007
【００５２】
ここで、推定係数ｉｖ＿ｋｐは、式（１２）を用いて演算してもよいし、式（１２）中の一部または全体をセンサ相基準電流位相θｘに基づいて予めマップ化しておき、当該マップを参照することにより算出してもよい。
Ｕ相電流推定値ｉｕ＿ｅｓｔも、同様に演算可能である。
【００５３】
そして、演算されたＶ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔまたはＵ相電流推定値ｉｕ＿ｅｓｔ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓおよび電気角θｅに基づくｄｑ変換により、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。
なお、Ｕ相電流推定値ｉｕ＿ｅｓｔおよびＶ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔの演算において、ゼロで除算する「ゼロ割り」やゼロで乗算する「ゼロ掛け」を回避するような補正処理を適宜行ってもよい。
【００５４】
本実施形態では、α軸およびβ軸を定義し、α軸電流ｉαおよびβ軸電流ｉβに基づき、センサ相を基準とした実際の電流位相であるセンサ相基準電流位相θｘを演算する。センサ相基準電流位相θｘと制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓとに基づいて他相の電流推定値であるＵ相電流推定値ｉｕ＿ｅｓｔまたはＶ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔを演算しているので、実際のセンサ相基準電流位相θｘの高調波成分や通常起こりうる変動の影響を織り込んでＵ相電流推定値ｉｕ＿ｅｓｔまたはＶ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔを精度よく演算することができる。
【００５５】
交流電動機２の電流ベクトルＩａ∠θｘは、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に対応した指令電流ベクトルに対して、制御誤差やフィードバック制御等の影響により変動しながら追従している。そのため、実際の電流位相と指令電流位相との間には、ずれが生じる。本実施形態では、この点を考慮し、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に加えて実際のセンサ相基準電流位相θｘを用いているので、例えばｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*の逆ｄｑ変換値を他相の電流推定値とする場合と比較し、より精度よく他相の電流推定値を演算することができる。特に、β軸電流ｉβの演算に電流検出値を含ませた式（７）を用いてセンサ相基準電流位相θｘを演算すれば、α−β座標系において、「電流検出値の影響が大きく、センサ相基準電流位相θｘの演算誤差が小さい領域」を拡大することができるので、他相の電流推定値の演算精度、換言すると、真値に対する収束性を高めることができる。
【００５６】
図３に示すように、異常監視部５０では、電流センサ１２〜１５の異常を監視する。詳細には、制御用Ｖ相電流センサ１２により検出される制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流センサ１３により検出される監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａ、制御用Ｗ相電流センサ１４により検出される制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、監視用Ｗ相電流センサ１５により検出される監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａの異常を監視する。
【００５７】
具体的には、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓと監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａとを比較することにより、偏差異常を監視する。また、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓと監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａとを比較することにより、偏差異常を監視する。また、所定の上限値が出力され続ける上限張り付き異常、所定の下限値が出力され続ける下限張り付き異常、ゼロ点がオフセットするオフセット異常等の監視も行う。
また、異常監視部５０では、偏差異常、上下限張り付き異常、オフセット異常等の異常が検出された場合、異常が生じている電流検出値を含む相（以下、「異常相」という。）、および、電流検出値に異常が生じていない相（以下、「正常相」という。）を特定する。なお本実施形態では、異常である電流検出値が制御用であるか監視用であるかの特定については、不要である。
【００５８】
異常監視部５０は、電流検出値に異常が生じている旨の情報を示す異常フラグＦｌｇＥ、および、電流検出値の異常を検出してからの経過時間に係る情報を示す経過フラグＦｌｇＰを、安定化制御部６１および切替判定部７０に出力する。電流検出値に異常が生じている場合、異常フラグＦｌｇＥ＝１、異常が生じていない場合、異常フラグＦｌｇＥ＝０とする。また、電流検出値の異常を検出してから所定時間が経過していない場合、経過フラグＦｌｇＰ＝０、所定時間が経過した場合、経過フラグＦｌｇＰ＝１とする。
【００５９】
なお、電流検出値の異常を検出してからの経過時間の判定に係る「所定時間」は、交流電動機２の応答性（例えば実機の時定数）などを考慮し、電流が安定するのに十分な時間を適宜設定することができる。また、交流電動機２が停止するまでの時間としてもよい。例えば、実験的に得られた値を動作点に応じて予めマップ等として記憶させておき、トルク指令値ｔｒｑ*および回転数Ｎに応じて当該マップを参照することにより設定してもよい。また例えば、機器定数に基づいて計算により設定してもよい。
【００６０】
また、異常監視部５０は、特定された異常相に係る情報を電流推定部４０へ出力する。電流推定部４０は、異常監視部５０から異常相に係る情報が出力された場合、異常相の電流検出値を用いず、正常相の制御用電流検出値に基づき、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。すなわち、電流推定部４０では、異常相がＶ相である場合、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを用いてｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算し、異常相がＷ相である場合、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓを用いてｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。
【００６１】
安定化制御部６１では、異常監視部５０にて電流検出値の異常が検出され、かつ、所定時間が経過していないとき、すなわち、異常フラグＦｌｇＥ＝１、経過フラグＦｌｇＰ＝０のとき、交流電動機２の各相に通電される電流を安定化させる安定化制御を行う。安定化制御の詳細は、後述する。
【００６２】
切替判定部７０では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａが正常か否かに応じ、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*の演算に用いるｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓ、または、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを切り替える。本実施形態では、切替判定部７０は、減算器２２にフィードバックする電流を切り替える。
【００６３】
切替判定部７０では、電流検出値の異常が検出されていない場合、すなわち、異常フラグＦｌｇＥ＝０のとき、電流検出部３０にて演算されたｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓを、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘとして選択する。すなわち、電流検出値の異常が検出されていない場合、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓおよび制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓに基づく、２相制御とする。
【００６４】
切替判定部７０では、電流検出値の異常が検出されてから所定時間が経過した場合、すなわち、異常フラグＦｌｇＥ＝１、経過フラグＦｌｇＰ＝１のとき、電流推定部４０にて正常相の電流検出値に基づいて演算されたｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘとして選択する。すなわち、電流検出値の異常が検出されてから所定時間が経過した場合、正常相の電流検出値に基づく１相制御とする。
本実施形態では、２相制御が正常モードであり、１相制御がフェールセーフモードである、と捉えることもできる。
【００６５】
以下、制御用Ｖ相電流センサ１２に異常が生じた場合の例を説明する。
図５は、制御用Ｖ相電流センサ１２に異常が生じた場合の制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを示している。
図５に示すように、時間ｔ１にて制御用Ｖ相電流センサ１２に異常が生じると、時間ｔ２にて異常監視部５０にて制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓの異常検出がなされるまでの期間、異常である制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓを用いたフィードバック制御が行われる。そのため、一時的に制御が不安定になる虞がある。この場合、制御用Ｗ相電流センサ１４の機能が正常であったとしても、通電される電流が不安定になるため、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓが、不安定になる虞がある。
【００６６】
ここで、異常監視部５０にて制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓの異常検出がなされた時間ｔ２にて、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓに基づく１相制御に切り替えると、不安定な制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓに基づいて制御されることになり、制御が安定せず、安定的に１相制御に移行できない虞がある。
【００６７】
そこで本実施形態では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓの異常が検出されてから所定時間が経過するまでの間は、１相制御に移行せず、交流電動機２に通電される電流を安定化させるべく、安定化制御を行う。安定化制御では、３相交流電流が安定して流れる状態を作るための制御である。「安定化制御」とは、３相交流電流が安定して流れる状態を作るための制御である。「３相交流電流が安定して流れる状態」には、電流が０［Ａ］で安定している状態も含むものとする。
【００６８】
本実施形態における安定化制御では、インバータ１１をシャットダウンする。すなわち、安定化制御部６１は、インバータ１１を構成する全てのスイッチング素子をオフする旨の全オフ信号をインバータ１１に出力する。そして、インバータ１１を構成する全てのスイッチング素子をオフする。
また、安定化制御部６１では、全オフ信号に替えて、全てのスイッチング素子をオフするような駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを生成し、インバータ１１に出力するようにしてもよい。
【００６９】
これにより、過電流が通電されることなく交流電動機２に通電される電流が安定化され、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓが収束していく。なお、交流電動機２の永久磁石の電機子鎖交磁束ψや電気角速度ω、および、インバータ入力電圧ＶＨによっては、交流電動機２に通電される電流がゼロとなり、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓがゼロに収束していく。
【００７０】
そして、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓの異常が検出されてから所定時間が経過した時間ｔ３にて、フェールセーフモードである１相制御に移行する。
本実施形態では、時間ｔ２からｔ３に相当する期間が「所定時間」である。
【００７１】
ここで、図６に示すフローチャートに基づき、本実施形態による電動機制御処理を説明する。この処理は、例えば電動機駆動システム１の電源がオンされているときに、制御部２０にて所定の間隔で実行されるものとする。
最初のステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、電気角θｅ、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａを取得する。
【００７２】
Ｓ１０２では、電流検出部３０にて、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、電気角θｅに基づき、ｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓを演算する。
Ｓ１０３では、電流推定部４０にて、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓまたは制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、電気角θｅに基づき、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。
【００７３】
Ｓ１０４では、異常監視部５０にて、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａに異常が生じているか否かを判断する。電流検出値に異常が生じていないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０７へ移行する。電流検出値の一部に異常が生じていると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。Ｓ１０４にて肯定判断された場合、異常フラグＦｌｇＥ＝１とするとともに、タイマによる経時を開始する。異常フラグＦｌｇＥ＝１であってタイマによる経時が開始されている場合、異常フラグＦｌｇＥ＝１およびタイマによる経時を維持する。またＳ１０４にて肯定判断された場合、例えばウォーニングランプを点灯させる等により、電動機駆動システム１に異常が生じていることをユーザに通知する。
【００７４】
Ｓ１０５では、異常監視部５０にて、異常相および正常相を特定する。
Ｓ１０６では、電流検出値の異常を検出してから所定時間が経過したか否かを判断する。電流検出値の異常を検出してから所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、経過フラグＦｌｇＰ＝０を維持し、Ｓ１０９へ移行する。電流検出値の異常を検出してから所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、経過フラグＦｌｇＰ＝１とし、Ｓ１０８へ移行する。
【００７５】
電流検出値に異常が生じていないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）に移行するＳ１０７では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓおよび制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓに基づく２相制御とする。具体的には、ｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓをｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘとし、切替判定部７０からフィードバックする。
【００７６】
電流検出値に異常が生じていると判断され（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、異常が検出されてから所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）に移行するＳ１０８では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓまたは制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓのうち正常相の値に基づく１相制御とする。具体的には、正常相をＷ相とすると、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを用いて演算されたｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔをｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘとし、切替判定部７０からフィードバックする。
【００７７】
電流検出値に異常が生じていると判断され（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、異常が検出されてから所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）に移行するＳ１０９では、安定化制御を行う。本実施形態では、インバータ１１を構成する全てのスイッチング素子をオフすべく、安定化制御部６１にて駆動信号である全オフ信号を生成し、インバータ１１に出力する。これにより、インバータ１１を構成する全てのスイッチング素子がオフされ、インバータ１１がシャットダウンされる。
【００７８】
Ｓ１０７またはＳ１０８に続いて移行するＳ１１０では、フィードバックされたｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘに基づき、ＰＩ演算部２３にて、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を演算する。
Ｓ１１１では、３相電圧指令値演算部２４にて、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を電気角θｅに基づいて逆ｄｑ変換し、３相電圧指令値ｖｕ*、ｖｖ*、ｖｗ*を演算する。
【００７９】
Ｓ１１２では、ＰＷＭ信号生成部２５にて、３相電圧指令値ｖｕ*、ｖｖ*、ｖｗ*をインバータ入力電圧ＶＨに基づいてＰＷＭ変調し、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを生成する。
Ｓ１１３では、Ｓ１１２にて生成された駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬをインバータ１１に出力する。そして、出力された駆動信号に基づいてインバータ１１のスイッチング素子のオン／オフ作動が制御される。２相制御または１相制御においては、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬに基づいてインバータ１１のスイッチング素子のオン／オフ作動を制御することにより、３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが生成され、この３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが交流電動機２に印加されることにより、トルク指令値ｔｒｑ*に応じたトルクが出力される。
【００８０】
本実施形態では、全ての電流検出値が正常である場合、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓおよび制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓに基づく２相制御とする。２相制御とすることで、精度よく交流電動機２を制御することができる。また、監視用Ｖ相電流センサ１３および監視用Ｗ相電流センサ１５を備えているので、電流センサ１２〜１５により検出される電流検出値の異常を適切に監視できる。
【００８１】
ここで、制御用Ｖ相電流センサ１２に異常が生じたとき、制御用Ｖ相電流センサ１２により検出される制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓに替えて、監視用Ｖ相電流センサ１３により検出される監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａを用いて２相制御を行う場合、制御に用いる監視用Ｖ相電流センサ１３を監視することができず、監視性能が低下する。
【００８２】
また、正常である制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓまたは監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａを用いて２相制御を継続する場合、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓと監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａのどちらに異常が生じているかを特定する必要がある。
さらにまた、例えば共通部品の故障等により、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓおよび監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａが共に異常となった場合、交流電動機２の制御を継続することができない。制御用Ｖ相電流センサ１２以外の電流センサ１３〜１５に異常が生じた場合も同様である。
【００８３】
そこで本実施形態では、電流検出値に異常が生じた場合、異常が生じた相の電流検出値を用いず、正常相の電流検出値（ここでは、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ）を用いた１相制御に切り替える。本実施形態では、上述の通り、他相の電流推定値の演算にセンサ相基準電流位相θｘを用いているので、比較的精度よく１相制御することができる。
【００８４】
１相制御とすることで、制御に用いる制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを、制御に用いない監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａにより監視を継続することができる。したがって、電流検出値の一部に異常が生じた場合であっても、監視性能を維持することができる。また、本実施形態では、異常相の電流検出値は制御に用いないので、異常相において、制御用と監視用のどちらが異常であるかを特定する必要がない。また、異常相の制御用および監視用が共に異常になったとしても、交流電動機２の制御を継続することができる。
【００８５】
また、制御用Ｖ相電流センサ１２に異常が生じた直後は、制御が不安定になり、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓも不安定になる虞がある。そこで本実施形態では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓの異常が検出された場合、まず安定化制御を行い、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓの異常が検出されてから所定時間経過後、１相制御に移行する。これにより、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓに異常が生じた場合、不安定な状態である制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを用いることなく、安定して１相制御に移行することができる。
なお、安定化制御期間は、インバータ１１がシャットダウンされるため、ユーザが違和感を覚える可能性はあるが、その時間は僅かであり、また、異常が生じたことをユーザに認識させる意図を考慮すると、特に問題にはならない。
【００８６】
以上詳述したように、交流電動機２の駆動を制御する電動機制御装置１０は、インバータ１１によって印加電圧が制御される。
制御部２０では、以下の処理が実行される。
制御部２０は、交流電動機２のいずれか１相であるＶ相に設けられる制御用Ｖ相電流センサ１２から制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓを取得し、Ｖ相以外の１相であるＷ相に設けられる制御用Ｗ相電流センサ１４から制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓを取得する。制御部２０は、制御用Ｖ相電流センサ１２および制御用Ｗ相電流センサ１４以外に設けられる監視用Ｖ相電流センサ１３および監視用Ｗ相電流センサ１５から、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓおよび制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓの異常監視に用いる監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａを取得する。また、制御部２０は、交流電動機２の回転角を検出する回転角センサ１６から電気角θｅを取得する（図６中のＳ１０１）。
【００８７】
電流検出部３０は、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、電気角θｅに基づき、ｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓを演算する（Ｓ１０２）。
電流推定部４０は、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓまたは制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、および、電気角θｅに基づき、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する（Ｓ１０３）。
【００８８】
異常監視部５０は、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａの異常を監視し、異常が生じている相である異常相および異常が生じていない相である正常相を特定する。
【００８９】
切替判定部７０は、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａが正常か否かに応じ、ｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓ、または、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘとして選択する。
【００９０】
ＰＩ演算部２３では、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘと、交流電動機２の駆動に係るｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*と、に基づき、交流電動機２に印加する電圧に係るｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を演算する（Ｓ１１０）。
【００９１】
ＰＷＭ信号生成部２５は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*に基づき、インバータ１１の駆動制御に係る駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを生成し、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬをインバータ１１に出力する（Ｓ１１２、Ｓ１１３）。
【００９２】
安定化制御部６１は、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａの一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから所定時間が経過していない場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ、Ｓ１０６：ＮＯ）、交流電動機２に通電される電流を安定化させる。
【００９３】
切替判定部７０は、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａが正常である場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、ｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓをｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘとして選択する（Ｓ１０７）。
【００９４】
また切替判定部７０では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａの一部に異常が検出され（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、当該異常が検出されてから所定時間が経過した場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓまたは制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓのうち正常相の値である正常相電流検出値に基づいて演算されるｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔをｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘとして選択する（Ｓ１０８）。
【００９５】
本実施形態では、電流検出値の一部に異常が検出されてから所定時間が経過した場合、２相制御から１相制御に切り替えている。これにより、１相制御に用いる電流検出値を他の正常な電流検出値に基づいて異常監視を継続することができるので、異常監視性能を低下させることなく、交流電動機２の制御を継続することができる。
【００９６】
電流検出値の一部に異常が生じた場合、一時的に異常である電流検出値がｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*の演算に用いられると、制御が不安定となり、他の電流検出値も不安定になる虞がある。そこで本実施形態では、電流検出値の異常が検出されてから所定時間が経過するまでは、電流検出値を用いた制御に替えて、電流を安定化させる安定化制御としている。すなわち、安定化制御は、電流検出値を用いない制御と捉えることもできる。
【００９７】
これにより、不安定な電流検出値をｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*の演算に用いることで制御が不安定になるのを回避することができ、安定した状態にてフェールセールモードである１相制御に移行することができる。
なお、「交流電動機２に通電される電流が安定した状態」とは、周期的な３相交流電流が通電されている状態に加え、電流値がゼロである状態も含まれるものとする。
【００９８】
本実施形態では、安定化制御部６１は、インバータ１１をシャットダウンする。具体的には、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬに替えて、インバータ１１を構成する全てのスイッチング素子をオフする全オフ信号をインバータ１１に出力する。
これにより、過電流が流れることなく、交流電動機２の電流を安定化させることができる。
【００９９】
また、本実施形態では、ＰＩ演算部２３では、フィードバックされるｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘ、および、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づき、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電流指令値ｖｑ*を演算する。すなわち、本実施形態では、電流フィードバック制御方式にてｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電流指令値ｖｑ*を演算する。電流フィードバック制御方式を採用することにより、特に低回転域でのトルク脈動を小さくすることができる。
【０１００】
本実施形態では、制御部２０が、「第１電流取得手段」、「第２電流取得手段」、「第３電流取得手段」、「回転角取得手段」、「２相制御電流値演算手段」、「１相制御電流値演算手段」、「異常監視手段」、「切替手段」、「電圧指令値演算手段」、「駆動制御手段」、「安定化制御手段」を構成する。より詳細には、電流検出部３０が「２相制御電流値演算手段」を構成し、電流推定部４０が「１相制御電流値演算手段」を構成する。また、異常監視部５０が「異常監視手段」を構成し、切替判定部７０が「切替手段」を構成し、ＰＩ演算部２３が「電圧指令値演算手段」を構成し、ＰＷＭ信号生成部２５が「駆動制御手段」を構成する。また、安定化制御部６１が「安定化制御手段」を構成する。
【０１０１】
また、図６中のＳ１０１が「第１電流取得手段」、「第２電流取得手段」、「第３電流取得手段」および「回転角取得手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０２が「２相制御電流値演算手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０３が「１相制御電流値演算手段」の機能としての処理に対応する。また、Ｓ１０４、Ｓ１０５が「異常監視手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０７、Ｓ１０８が「切替手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１１０が「電圧指令値演算手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１１２、Ｓ１１３が「駆動制御手段」の機能としての処理に対応する。また、Ｓ１０９が「安定化制御手段」の機能としての処理に対応する。
【０１０２】
本実施形態では、Ｖ相が「第１相」に対応し、制御用Ｖ相電流センサ１２が「第１電流センサ」に対応し、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓが「第１電流検出値」に対応する。Ｗ相が「第２相」に対応し、制御用Ｗ相電流センサ１４が「第２電流センサ」に対応し、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓが「第２電流検出値」に対応する。また、監視用Ｖ相電流センサ１３および監視用Ｗ相電流センサ１５が「第３電流センサ」に対応し、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａが「第３電流検出値」に対応する。すなわち本実施形態では、「第１電流センサ」および「第２電流センサ」により検出される電流検出値が制御用であり、「第３電流センサ」により検出される電流検出値が監視用である。
【０１０３】
また、電気角θｅが「回転角検出値」に対応し、ｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓが「２相制御電流値」に対応し、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔが「１相制御電流値」に対応し、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘが「電流確定値」に対応する。また、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*が「指令値」および「電流指令値」に対応し、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*が「電圧指令値」に対応し、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬが「駆動信号」に対応する。
【０１０４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、安定化制御が第１実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。以下の実施形態においても、上記実施形態と同様、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓが異常であり、正常相がＷ相である場合を例に説明する。
【０１０５】
図７および図８に示すように、本実施形態の安定化制御部６２では、ｄ軸電流指令値ｉｄ*、ｑ軸電流指令値ｉｑ*、交流電動機２の電気角速度ω、および、機器定数である電機子抵抗Ｒａ、自己インダクタンスＬｄ、Ｌｑを用い、電圧方程式によりｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を演算し、逆ｄｑ変換部２４に出力する。
【０１０６】
まず、電動機の電圧方程式は、一般に式（１４）、（１５）で表される。
ｖｄ＝Ｒａ×ｉｄ＋Ｌｄ×（ｄ／ｄｔ）ｉｄ−ω×Ｌｑ×ｉｑ  ・・・（１４）
ｖｑ＝Ｒａ×ｉｑ＋Ｌｑ×（ｄ／ｄｔ）ｉｑ＋ω×Ｌｄ×ｉｄ＋ω×ψ
・・・（１５）
【０１０７】
また、過渡特性を表す時間微分（ｄ／ｄｔ）項を無視し、ｖｄをｄ軸電圧指令値ｖｄ*、ｉｄをｄ軸電圧指令値ｉｄ*、ｖｑをｑ軸電圧指令値ｖｑ*、ｉｑをｑ軸電圧指令値ｉｑ*とすると、式（１４）、（１５）は、式（１６）、（１７）のように書き替えられる。
ｖｄ*＝Ｒａ×ｉｄ*−ω×Ｌｑ×ｉｑ*          ・・・（１６）
ｖｑ*＝Ｒａ×ｉｑ*＋ω×Ｌｄ×ｉｄ*＋ω×ψ  ・・・（１７）
【０１０８】
式中の記号は以下の通りである。
Ｒａ：電機子抵抗
Ｌｄ：ｄ軸自己インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸自己インダクタンス
ω：電気角速度
ψ：永久磁石の電機子鎖交磁束
【０１０９】
なお、交流電動機２の機器定数である電機子抵抗Ｒａ、ｄ軸自己インダクタンスＬｄ、ｑ軸自己インダクタンスＬｑ、および電機子鎖交磁束ψは、固定値としてもよいし、計算にて算出してもよい。
電気角速度ωは、電気角θｅに基づいて演算される。また、電気角速度ωは、回転数Ｎから演算してもよい。
【０１１０】
すなわち本実施形態では、安定化制御部６２におけるｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*の演算に、電流検出値を用いていない。
制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓまたは制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓの少なくとも一方を用いて演算されるｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*に基づいて交流電動機２の駆動を制御する「１相制御」および「２相制御」を「電流フィードバック制御」と捉えると、本実施形態の安定化制御は、電流検出値を用いない「フィードフォワード制御」と捉えることもできる。
【０１１１】
ここで、図９に示すフローチャートに基づき、本実施形態による電動機制御処理を説明する。この処理は、例えば電動機駆動システム１の電源がオンされているときに、制御部２０にて所定の間隔で実行されるものとする。
Ｓ１２１〜Ｓ１２８の処理は、図６中のＳ１０１〜Ｓ１０８の処理と同様である。
電流検出値に異常が生じていると判断され（Ｓ１２４：ＹＥＳ）、異常が検出されてから所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１２６：ＮＯ）に移行するＳ１２９では、安定化制御を行う。本実施形態では、電圧方程式を用い、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を演算し、Ｓ１３１へ移行する。
Ｓ１３０〜Ｓ１３３の処理は、図６中のＳ１１０〜Ｓ１１３の処理と同様である。
【０１１２】
本実施形態の安定化制御部６２は、電動機の理論式である電圧方程式を用い、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づき、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を演算する。すなわち本実施形態では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａの一部に異常が検出され（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、当該異常が検出されてから所定時間が経過していない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、安定化制御部６２にて、電流検出値を用いず、電圧方程式にて演算されたｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を演算し、演算されたｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*に基づいて生成される駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬがインバータ１１に出力される。
これにより、交流電動機２の電気角速度ωに応じた電圧が交流電動機２に印加されるので、インバータ入力電圧ＶＨおよび回転数Ｎによっては発生しうる逆起電力による電流が流れるのを防ぐことができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【０１１３】
本実施形態では、安定化制御部６２が「安定化制御手段」を構成する。
また、図９中のＳ１２１が「第１電流取得手段」、「第２電流取得手段」、「第３電流取得手段」および「回転角取得手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１２２が「２相制御電流値演算手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１２３が「１相制御電流値演算手段」の機能としての処理に対応する。また、Ｓ１２７、Ｓ１２８が「切替手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１３０が「電圧指令値演算手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１３２、Ｓ１３３が「駆動制御手段」の機能としての処理に対応する。また、Ｓ１２４、Ｓ１２５が「異常監視手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１２９が「安定化制御手段」の機能としての処理に対応する。
【０１１４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による安定化制御を図１０に基づいて説明する。
本実施形態は、第２実施形態の変形例である。図１０に示すように、本実施形態の安定化制御部６３では、トルク指令値ｔｒｑ*、回転数Ｎ、および、インバータ入力電圧ＶＨに基づき、予め記憶された電圧指令マップを参照することにより、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を演算する。また、トルク指令値ｔｒｑ*に替えて、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づくマップ演算としてもよい。
【０１１５】
本実施形態では、安定化制御部６３では、交流電動機２の駆動に係るトルク指令値ｔｒｑ*、または、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づき、予め記憶された電圧指令マップを参照し、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を演算する。
【０１１６】
これにより、例えば電圧指令マップを交流電動機２の逆起電力とつり合うように設定しておくことにより、インバータ入力電圧ＶＨおよび回転数Ｎによっては発生しうる逆起電力による電流が流れるのを防ぐことができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、安定化制御部６３が「安定化制御手段」を構成する。
【０１１７】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による安定化制御を図１１および図１２に基づいて説明する。
第２実施形態では、電圧方程式によりｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を演算する。
図１１に示すように、本実施形態の安定化制御部６４では、３相交流の電圧方程式を用い、Ｕ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*およびＷ相電圧指令値ｖｗ*を演算する。また、電圧方程式に替えて、第３実施形態のように予め記憶されたマップを参照することによりＵ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*およびＷ相電圧指令値ｖｗ*を演算してもよい。
なお、図１１中では、Ｕ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*およびＷ相電圧指令値ｖｗ*がＰＷＭ信号生成部２５に出力されているが、３相電圧指令値演算部２４に出力されるように構成してもよい。
【０１１８】
ここで、図１２に示すフローチャートに基づき、本実施形態による電動機制御処理を説明する。この処理は、例えば電動機駆動システム１の電源がオンされているときに、制御部２０にて所定の間隔で実行されるものとする。
Ｓ１４１〜Ｓ１４８の処理は、図６中のＳ１０１〜Ｓ１０８の処理と同様である。
【０１１９】
電流検出値に異常が生じていると判断され（Ｓ１４４：ＹＥＳ）、異常が検出されてから所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１４６：ＮＯ）に移行するＳ１４９では、安定化制御を行う。本実施形態では、３相交流の電圧方程式を用い、Ｕ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*およびＷ相電圧指令値ｖｗ*を演算し、Ｓ１５２へ移行する。
Ｓ１５０〜Ｓ１５３の処理は、図６中のＳ１１０〜Ｓ１１３の処理と同様である。
このようにしても上記実施形態と同様の効果を奏する。
【０１２０】
本実施形態では、安定化制御部６４が「安定化制御手段」を構成する。
また、図１２中のＳ１４１が「第１電流取得手段」、「第２電流取得手段」、「第３電流取得手段」および「回転角取得手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１４２が「２相制御電流値演算手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１４３が「１相制御電流値演算手段」の機能としての処理に対応する。また、Ｓ１４７、Ｓ１４８が「切替手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１５０が「電圧指令値演算手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１５２、Ｓ１５３が「駆動制御手段」の機能としての処理に対応する。また、Ｓ１４４、Ｓ１４５が「異常監視手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１４９が「安定化制御手段」の機能としての処理に対応する。
【０１２１】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による安定化制御を図１３および図１４に基づいて説明する。
図１３に示すように、本実施形態の安定化制御部６５では、トルク指令値ｔｒｑ*、回転数Ｎ、および、インバータ入力電圧ＶＨに基づき、予め記憶された電圧パルスパターンマップを参照することにより、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを演算する。また、トルク指令値ｔｒｑ*に替えて、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づくマップ演算としてもよい。
なお、制御部２０の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１２２】
図１４には、一例としてＵ相の高電位側に接続されるスイッチング素子の駆動に係る駆動信号ＵＵを示した。図１５に示すように、駆動信号ＵＵは、トルクに寄与しない程度、換言すると電流が過大にならない程度に通電時間の短いパルス状の電圧を印加するようなパルスパターンとする。他の駆動信号ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬについても同様である。
【０１２３】
本実施形態による電動機制御処理は、第１実施形態と略同様であって、図６中のＳ１０７における安定化制御において、インバータ１１の全てのスイッチング素子をオフする全オフ信号に替えて、電圧パルスパターンマップに基づく駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを演算する。
【０１２４】
本実施形態では、安定化制御部６５は、交流電動機２の駆動に係るトルク指令値ｔｒｑ*、または、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づき、予め記憶された電圧パルスパターンマップを参照し、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを演算する。
これにより、過電流が流れることなく、交流電動機２の電流を安定化させることができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、安定化制御部６５が「安定化制御手段」を構成する。
【０１２５】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図１５および図１６に基づいて説明する。
図１５は、交流電動機駆動システムの一部を模式的に示した図である。
図１５に示すように、交流電動機２のトルクは、ギア４を経由し、駆動軸としての車軸５に伝達される。本実施形態では、交流電動機２とギア４との間に断続手段としてのクラッチ９０が設けられる。クラッチ９０は、交流電動機２のトルクが車軸５側へ伝達される状態と、交流電動機２のトルクを車軸５側へ伝達させない状態とを切り替え可能である。換言すると、本実施形態では、交流電動機２と車軸５とを、クラッチ９０により物理的に切り離すことが可能である。
【０１２６】
図１６に示すように、本実施形態の安定化制御部６６は、電流検出値に異常が生じていると判断され、異常が検出されてから所定時間が経過していないと判断された場合、クラッチ９０により、交流電動機２と車軸５とを物理的に切り離す。また、異常が検出されてから所定時間が経過した場合、１相制御に切り替えてから、クラッチ９０により、交流電動機２と車軸５とを結合する。
【０１２７】
これにより、電流センサ１２〜１５に生じた異常により、交流電動機２の制御が不安定になることにより生じる意図せぬトルクが車軸５に伝達されるのを防ぐことができる。
本実施形態の安定化制御部６６における安定化制御処理は、他の実施形態における安定化制御処理と組み合わせてもよい。
【０１２８】
本実施形態の安定化制御部６６は、交流電動機２のトルクが車軸５へ伝達されないように、交流電動機２と車軸５との間に設けられるクラッチ９０を制御する。
すなわち本実施形態では、制御用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ、監視用Ｖ相電流検出値ｉｖ＿ｓｎｓ＿ａおよび監視用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ＿ａの一部に異常が検出され、当該異常が検出されてから所定時間が経過していない場合、クラッチ９０により交流電動機２と車軸５とを切り離す。これにより、電流検出値に生じた異常により意図せぬ電流が交流電動機２に流れたとしても、意図せぬトルクが車軸５へ伝達されるのを防ぐことができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、安定化制御部６６が「安定化制御手段」を構成する。
【０１２９】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態を図１７に基づいて説明する。
図１７に示すように、本実施形態の制御部２０は、安定化判断部５５を備える。なお、図１７は、第１実施形態の制御部２０に安定化判断部５５を適用した例を示しているが、他の実施形態に安定化判断部５５を適用してもよい。
【０１３０】
安定化判断部５５では、正常相電流検出値である制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓの電流周期の整数倍に対応する期間の積分値ＳＩがゼロを含む判定範囲内である場合、交流電動機２に通電される電流が安定したと判断する。判定範囲は、センサ誤差等を考慮し、比較的ゼロに近い値に設定され、例えば正側の判定閾値をＲ１（＋）、負側の判定閾値をＲ１（−）とすれば、Ｒ１（−）≦ＳＩ≦Ｒ１（＋）のとき、交流電動機２に通電される電流が安定していると判断する。なお、Ｒ１（＋）およびＲ１（−）の絶対値は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。
これにより、安定した周期的な電流が交流電動機２に通電されていることを判定することができ、制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓが安定した後に、１相制御に適切に切り替えることができる。
【０１３１】
本実施形態では、正常相電流検出値が安定したか否かを判断する安定化判断部５５をさらに備える。安定化判断部５５により正常相電流検出値が安定したと判断された場合、所定時間が経過したとみなす。
これにより、交流電動機２に通電される電流が安定したことを確認し、適切なタイミングにて、１相制御に移行することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、安定化判断部５５が「安定化判断手段」を構成する。
【０１３２】
（第８実施形態）
上記実施形態では、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘがフィードバックされ、フィードバックされるｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘおよびｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づいてｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*が演算される「電流フィードバック制御方式」を中心に説明した。
【０１３３】
電流フィードバック制御方式では、トルク脈動を低減できる反面、特開２０１０−１２４５４４に開示されているように、取り得る電圧利用率が低い。そこで本実施形態では、図１８に示すように、電圧利用率を高めるべく、「トルクフィードバック制御方式」を採用する。
本実施形態におけるトルクフィードバック制御方式は、例えば矩形波制御モードとして実現される。矩形波制御モードでは、電流一周期内でハイレベル期間およびローレベル期間の比が１：１の矩形波１パルス分（以下、「矩形波パルスパターン」と称する。）を交流電動機２に印加する。これにより、電圧利用率を過変調ＰＷＭ制御モードよりもさらに高めることができる。
【０１３４】
図１８に基づき、本実施形態の制御部８０の詳細について説明する。
制御部８０は、トルク推定部８１、減算器８２、ＰＩ演算部８３、矩形波発生器８４、信号発生器８５、電流検出部３０、電流推定部４０、異常監視部５０、安定化制御部６１、および、切替判定部７０等を有する。
【０１３５】
トルク推定部８１は、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘに基づき、マップまたは数式等を用いてトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔを演算する。演算されたトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔは、減算器８２にフィードバックされる。
減算器８２は、トルク推定部８１からフィードバックされるトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔとトルク指令値ｔｒｑ*との差であるトルク偏差Δｔｒｑを算出する。
【０１３６】
ＰＩ演算部８３は、トルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔをトルク指令値ｔｒｑ*に追従させるべく、トルク偏差Δｔｒｑがゼロに収束するように、電圧指令値としての電圧指令位相ｖφをＰＩ演算により算出する。
矩形波発生器８４は、電圧指令位相ｖφと電気角θｅとに基づいて矩形波を発生し、Ｕ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*、および、Ｗ相電圧指令値ｖｗ*を出力する。
【０１３７】
信号発生器８５は、Ｕ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*、Ｗ相電圧指令値ｖｗ*、および、インバータ１１に印加される電圧であるインバータ入力電圧ＶＨに基づき、インバータ１１のスイッチング素子のオン／オフの切り替えに係る駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを演算する。
そして、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬに基づいてインバータ１１のスイッチング素子のオン／オフが制御されることより、３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが生成され、この３相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが交流電動機２に印加されることにより、トルク指令値ｔｒｑ*に応じたトルクが出力されるように、交流電動機２の駆動が制御される。
【０１３８】
矩形波制御モードでは、電圧指令の演算にｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*を用いていない。そのため、電流推定部４０におけるｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔの演算として、他の実施形態にて説明する「（ｉｉｉ）α軸電流の微分による演算」、「（ｉｖ）漸化式による演算」といったｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*を用いない方法を採用することが望ましい。また、電圧指令位相ｖφの演算には用いないが、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*を別途演算し、電流推定部４０におけるｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔの演算として、第１実施形態にて説明したｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*を用いる方法を採用してもよい。
本実施形態における安定化制御は、第１実施形態と同様、インバータ１１をシャットダウンする。
【０１３９】
ここで、図１９に示すフローチャートに基づき、本実施形態による電動機制御処理を説明する。
図１９のフローチャートにおいて、Ｓ１０１〜Ｓ１０９は図６と同様であり、図６中のＳ１１０〜Ｓ１１３に替えてＳ１６１〜Ｓ１６４となっている点が異なっているので、ここでは、Ｓ１６１〜Ｓ１６４について説明する。
【０１４０】
Ｓ１０７またはＳ１０８に続いて移行するＳ１６１では、トルク推定部８１にて、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘに基づき、トルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔを演算する。
Ｓ１６２では、トルク指令値ｔｒｑ*、および、フィードバックされるトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔに基づき、減算器８２にてトルク偏差Δｔｒｑを算出し、トルク偏差Δｔｒｑがゼロに収束するように、ＰＩ演算部８３にてＰＩ演算により電圧指令位相ｖφを演算する。
【０１４１】
Ｓ１６３では、矩形波発生器８４にて、電圧指令位相ｖφに基づき、３相電圧指令値ｖｕ*、ｖｖ*、ｖｗ*を演算する。
Ｓ１６４では、信号発生器８５にて、３相電圧指令値ｖｕ*、ｖｖ*、ｖｗ*、および、インバータ入力電圧ＶＨに基づき、駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを生成し、インバータ１１へ出力する。
【０１４２】
本実施形態では、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘに基づき、トルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔを演算するトルク推定部８１をさらに備える。
また、ＰＩ演算部８３では、フィードバックされるトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔ、および、トルク指令値ｔｒｑ*に基づき、電圧指令位相ｖφを演算する。
本実施形態では、トルクフィードバック制御方式を採用し、矩形波制御とすることにより、電圧利用率を高めることができる。なお、トルクフィードバック制御方式について、フィードバックするトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔは、ｄ軸電流確定値ｉｄ＿ｆｉｘおよびｑ軸電流確定値ｉｑ＿ｆｉｘから推定されるものであるため、広義での「電流フィードバック制御」と捉えてもよい。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【０１４３】
本実施形態では、制御部８０が、制御部２０と同様、各手段を構成する。以下、対応関係については第１実施形態と異なる点について述べる。
トルク推定部８１が「トルク推定手段」を構成し、ＰＩ演算部８３が「電圧指令値演算手段」を構成し、信号発生器８５が「駆動制御手段」を構成する。
また、図１９中のＳ１６１が「トルク推定手段」の機能としての処理に相当し、Ｓ１６２が「電圧指令値演算手段」の機能としての処理に相当し、Ｓ１６４が「駆動制御手段」の機能としての処理に相当する。
さらに、トルク指令値ｔｒｑ*が「指令値」および「トルク指令値」に対応し、電圧指令位相ｖφが「電圧指令値」に対応する。
【０１４４】
（第９実施形態）
本発明の第９実施形態による安定化制御を図２０〜図２２に基づいて説明する。本実施形態は、安定化制御が第８実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。
図２０および図２１に示すように、本実施形態の安定化制御部６７では、トルク指令値ｔｒｑ*、回転数Ｎ、および、インバータ入力電圧ＶＨに基づき、予め記憶された電圧指令位相マップを参照することにより、電圧指令位相ｖφを演算する。
【０１４５】
本実施形態による電動機制御処理を図２２に示す。本実施形態では、Ｓ１０９の安定化制御にて、電圧指令位相ｖφが演算され、Ｓ１６３へ移行する以外は図１９と同様である。
このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、安定化制御部６７が「安定化制御手段」を構成し、電圧指令位相マップが「電圧指令マップ」に対応する。
【０１４６】
（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態による安定化制御を図２３および図２４に示す。
本実施形態の安定化制御部６８では、電圧指令位相ｖφ、インバータ入力電圧ＶＨ、および、電気角θｅに基づき、予め記憶された矩形波パルスパターンマップを参照することにより、矩形波パルス信号であるＵ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*およびＷ相電圧指令値ｖｗ*が直接的に生成される。
【０１４７】
電圧指令位相ｖφは、例えば第９実施形態のように演算することができる。また、安定化制御部６８では、トルクをゼロにするように、電圧ベクトルがｑ軸に一致するように電圧位相を操作して、Ｕ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*およびＷ相電圧指令値ｖｗ*を生成してもよい。また、安定化制御部６８では、トルクをゼロにするように、電圧ベクトルがｑ軸に近づくように電圧位相を操作して、Ｕ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*およびＷ相電圧指令値ｖｗ*を生成してもよい。
本実施形態による電動機制御処理を図２４に示す。本実施形態では、Ｓ１０９の安定化制御にて、矩形波パルス信号であるＵ相電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*およびＷ相電圧指令値ｖｗ*が演算され、Ｓ１６４へ移行する以外は、図１９と同様である。
【０１４８】
本実施形態の安定化制御部６８では、電圧指令位相ｖφおよび電気角θｅに基づき、予め記憶された矩形波パルスパターンマップを参照し、矩形波パルス信号であるｖｕ*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ*およびＷ相電圧指令値ｖｗ*を演算する。
これにより、過電流が流れることなく、交流電動機２の電流を安定化させることができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。本実施形態では、安定化制御部６８が「安定化制御手段」を構成する。
【０１４９】
（他の実施形態）
（ア）電流センサ
上記実施形態では、Ｖ相およびＷ相に制御用および監視用の電流センサが設けられ、Ｖ相が「第１相」に対応し、Ｗ相が「第２相」に対応する。他の実施形態では、Ｖ相またはＷ相に替えて、Ｕ相に制御用および監視用の電流センサを設け、例えばＵ相を「第１相」とし、Ｖ相またはＷ相を「第２相」としてもよい。
【０１５０】
また、上記実施形態では、制御用の電流センサである第１電流センサおよび第２電流センサと、監視用の電流センサである第３電流センサとが、同じ相に設けられている。他の実施形態では、制御用の第１電流センサと第２電流センサとが異なる相に設けられていることを前提とし、監視用である第３電流センサは、どの相に設けてもよい。また、第３電流センサは、２つに限らず、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。
【０１５１】
例えば、３相に１つずつ電流センサを設け、全ての電流センサが正常である場合、２つを制御用とし、１つを監視用とするように構成してもよい。この場合、１つの電流センサによる電流検出値が異常となった場合、正常である２つの電流センサのうちの一方を制御用とし、他方を監視用とすることにより、異常監視を継続しつつ、１相制御とすることができる。
【０１５２】
（イ）電動機制御処理
上記実施形態では、電流検出値の異常の有無によらず、ｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓ、ｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓ、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。
他の実施形態では、全ての電流検出値が正常である場合にｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｓｎｓおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｓｎｓを演算し、電流検出値の一部に異常が検出された場合、正常相の電流検出値に基づいてｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算してもよい。また、電流検出値の異常が検出されてから所定時間経過後にｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算するようにしてもよい。すなわち、図６の例でいうと、Ｓ１０４にて否定判断された場合、Ｓ１０２の演算を行い、Ｓ１０４にて肯定判断された場合またはＳ１０６にて肯定判断された場合、Ｓ１０３の演算を行ってもよい。他の実施形態についても同様である。
【０１５３】
（ウ）電流推定手段
上記実施形態では、ｄ軸電流指令値ｉｄ*、ｑ軸電流指令値ｉｑ*、および、センサ相軸であるα軸を基準とするセンサ相基準電流位相θｘに基づき、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。他の実施形態では、１相制御電流値は、第１電流検出値または第２電流検出値、および、回転角検出値に基づいて演算されていれば、どのような方法であってもよく、さらに他のパラメータ等を用いてもよいし、電流指令値やセンサ相基準電流位相θｘを用いずに１相制御電流値を演算してもよい。
【０１５４】
以下、１相制御電流値演算手段として採用可能な演算方法を例示しておく。
（ｉ）電流指令位相を用いた基準角と振幅に基づく演算
例えば、特開２００４−１５９３９１号公報のように、電流指令位相角と電気角から生成したＵ相電流基準角（θ’）」で除して電流振幅（Ｉａ）を算出し、この電流振幅を、Ｕ相電流基準角から±１２０［°］ずらした電気角におけるｓｉｎ値に乗じて他の２相の電流推定値Ｉｖ、Ｉｗを算出する（式１８．１〜１８．３）。
Ｉａ＝Ｉｕ／［√（１／３）×（｛−ｓｉｎ（θ°）｝］        ・・・（１８．１）
Ｉｖ＝√（１／３）×Ｉａ×｛−ｓｉｎ（θ’＋１２０°）｝・・・（１８．２）
Ｉｗ＝√（１／３）×Ｉａ×｛−ｓｉｎ（θ’＋２４０°）｝・・・（１８．３）
【０１５５】
（ｉｉ）電流指令値を他相電流推定値とみなす演算
以下、（ｉｉ）〜（ｉｖ）では、センサ相をＷ相とし、制御に用いるＷ相の電流検出値を単に「Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓ」という。
センサ相以外の相については、電流指令値を推定値とみなし、電流推定値を演算する。例えば、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*の逆ｄｑ変換により演算されるＵ相電流指令値ｉｕ*およびＶ相電流指令値ｉｖ*を、Ｕ相電流推定値ｉｕ＿ｅｓｔおよびＶ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔとみなす。そして、Ｕ相電流推定値ｉｕ＿ｅｓｔまたはＶ相電流推定値ｉｖ＿ｅｓｔ、および、Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓのｄｑ変換によりｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。
【０１５６】
（ｉｉｉ）α軸電流の微分による演算
α軸電流ｉαとβ軸電流ｉβが「ｓｉｎ波とｃｏｓ波」の関係にあり、α軸電流ｉαとβ軸電流ｉβとの位相差が９０［°］であることに着目し、α軸電流微分値Δｉαに基づいてβ軸電流推定値ｉβ＿ｅｓｔを演算する。ここで、制御部における演算が離散系である場合、α軸電流微分値Δｉαは、実際のβ軸電流ｉβに対し、電気角移動量Δθｅの半分だけ遅れる。この点を考慮し、α軸電流ｉαの前回値と今回値との平均値に電気角移動量Δθｅの半分（Δθｅ／２）を乗じた補正量Ｈにて補正したβ軸電流推定値ｉβ＿ｅｓｔとすることが好ましい。そして、α軸電流ｉαおよびβ軸電流推定値ｉβ＿ｅｓｔを用いてセンサ相基準電流位相θｘを演算する。以降の演算は上記実施形態と同様である。
【０１５７】
（ｉｖ）漸化式による演算
回転座標系であるｄ−ｑ座標上でＷ相軸が相対的に回転することを利用し、Ｗ相推定誤差Δｉｗ＿ｅｓｔを積算して、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔをｄ軸実電流値ｉｄおよびｑ軸実電流値ｉｑに漸近させる。
前回のｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔ、および今回の電気角θｅに基づき、センサ相成分であるＷ相電流基準値ｉｗ＿ｂｆを演算し、Ｗ相電流基準値ｉｗ＿ｂｆとＷ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓとの差であるＷ相推定誤差Δｉｗ＿ｅｓｔを算出する。Ｗ相推定誤差Δｉｗ＿ｅｓｔにフィルタ要素であるゲインＫを乗じた補正後誤差ＫΔｉｗ＿ｅｓｔを算出し、Δｉｕ＝０、Δｉｖ＝０とし、ｄｑ変換によりｄ軸補正値ｉｄ＿ｃｒｒおよびｑ軸補正値ｉｑ＿ｃｒｒを演算する。そして算出されたｄ軸補正値ｉｄ＿ｃｒｒおよびｑ軸補正値ｉｑ＿ｃｒｒをセンサ相方向の補正ベクトルとし、当該補正ベクトルをｄ−ｑ座標にて積算することにより、ｄ軸電流推定値ｉｄ＿ｅｓｔおよびｑ軸電流推定値ｉｑ＿ｅｓｔを演算する。また、センサ相に直交する直交方向補正値をさらに演算し、センサ相方向補正値および直交方向補正値の合成ベクトルを補正ベクトルとし、当該補正ベクトルをｄ−ｑ座標にて積算するようにしてもよい。
【０１５８】
（エ）安定化制御手段
上記実施形態では、安定化制御手段として、インバータをシャットダウンする手段、電圧指令値を電圧方程式またはマップ演算にて演算する手段、電圧パルスパターンを生成する手段、或いは、矩形波パルスパターンを生成する手段について説明した。他の実施形態では、電流を安定化させる手段は、どのような手段であってもよい。
【０１５９】
（オ）安定化判断手段
上記第７実施形態では、正常相電流検出値である制御用Ｗ相電流検出値ｉｗ＿ｓｎｓの電流周期の整数倍に対応する期間の積分値がゼロを含む判定範囲内である場合、交流電動機２に通電される電流が安定したと判断する。
他の実施形態では、今回の電流周期における正常相電流検出値である今周期値と、前回の電流周期における今周期値と対応するタイミングでの正常相電流検出値である前周期値との差が第１の判定閾値Ｘ１以下である場合、交流電動機に通電される電流が安定したと判断してもよい。これにより、安定した周期的な電流が交流電動機に通電されていることを判定することができる。
【０１６０】
また、正常相電流検出値の振幅が第２の判定閾値Ｘ２以下である場合、交流電動機に通電される電流が安定したと判断してもよい。これにより、交流電動機に過電流が通電されておらず、安定した電流が通電されていることを判定することができる。
【０１６１】
さらにまた、正常相の電流指令値と正常相電流検出値とが一致する場合、交流電動機に通電される電流が安定したと判断してもよい。これにより、指令に応じた安定した電流が交流電動機に通電されていることを判定することができる。例えば、正常相の電流指令値と正常相電流検出値との誤差が第３の判定閾値Ｘ３以下である場合、正常相の電流指令値と正常相電流検出値とが一致すると判定できる。また例えば、正常相の電流指令値と正常相電流検出値との振幅の差が第４の判定閾値Ｘ４以下である場合、正常相の電流指令値と正常相電流検出値とが一致すると判定できる。さらにまた、正常相の電流指令値と正常相電流検出値との比、または、振幅の比が１を含む所定範囲内である場合、正常相の電流指令値と正常相電流検出値と判定してもよい。また、電動機の理論式に基づいて演算される正常相の電流演算値と正常相電流検出値との誤差が第５の判定閾値Ｘ５以下である場合、交流電動機に通電される電流が安定したと判定してもよい。さらには、交流電動機に通電される電流が安定したか否かの判断は、他の方法で判定しても良く、判定方法は限定しない。
【０１６２】
（カ）上記実施形態では、「電流検出値」、「電流推定値」、「電流確定値」、「電流指令値」、「電圧指令値」は、主にｄ−ｑ座標のものについて説明した。他の実施形態では、交流電動機の制御に利用可能な値であれば、各相の値や、その他の軸に基づくものであってもよい。
電圧指令値は、電圧値そのものに係る指令に限らず、トルクフィードバック方式にて用いる電圧指令位相、或いは電圧指令の振幅等、インバータに印加する電圧に係る指令値であればどのような値としてもよい。また、電圧指令値は、交流電動機の駆動に係る指令値（例えば電流指令値やトルク指令値）に基づいて算出されていれば、どのような方法で算出してもよいし、さらに他のパラメータ等を用いてもよい。
【０１６３】
上記実施形態では、「交流電動機の駆動に係る指令値」は、電流フィードバック制御方式では電流指令値であり、トルクフィードバック制御方式ではトルク指令値である。他の実施形態では、「交流電動機の駆動に係る指令値」は、交流電動機の駆動に係る指令値であれば、どのようなものであってもよい。
【０１６４】
（キ）第１実施形態〜第７実施形態では、電圧指令値は電流フィードバック制御方式にて演算される。第８実施形態〜第１０実施形態では、電圧指令値はトルクフィードバック方式にて演算される。他の実施形態では、交流電動機の印加電圧を制御するインバータは、どのような方法で制御されてもよい。また、第１実施形態〜第７実施形態にて説明した電流フィードバック方式と、第８実施形態〜第１０実施形態にて説明したトルクフィードバック方式とを、交流電動機の回転数やトルク等に応じ、適宜切り替えてもよい。
【０１６５】
（ク）上記実施形態では、回転角センサは電気角θｅを検出し、制御部へ出力した。他の実施形態では、回転角センサは機械角θｍを検出し、制御部へ出力し、制御部の内部にて電気角θｅに換算してもよい。また、電気角θｅに替えて、機械角θｍを「回転角検出値」としてもよい。さらにまた、回転数Ｎは、機械角θｍに基づいて算出してもよい。
【０１６６】
（ケ）上記実施形態では、交流電動機は、永久磁石式同期型の三相交流電動機であったが、他の実施形態では、誘導電動機やその他の同期電動機であってもよい。また、上記実施形態の交流電動機は、電動機としての機能および発電機としての機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであったが、他の実施形態では、発電機としての機能を持たない電動機であってもよい。
【０１６７】
交流電動機は、エンジンに対して電動機として動作し、エンジンの始動を行うように構成されていてもよい。また、エンジンを設けなくてもよい。さらに、交流電動機を複数設けてもよいし、複数の交流電動機における動力を分割する動力分割機構等をさらに設けてもよい。
【０１６８】
（コ）本発明による交流電動機の制御装置は、上記実施形態のようにインバータと交流電動機を１組設けたシステムに限らず、インバータと交流電動機を２組以上設けたシステムに適用してもよい。また、１台のインバータに複数台の交流電動機を並列接続させた電車等のシステムに適用してもよい。
また、交流電動機の制御装置は、電動車両に適用されていたが、電動車両以外に用いてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１６９】
１０・・・電動機制御装置（交流電動機の制御装置）
１１・・・インバータ
１２・・・制御用Ｖ相電流センサ（第１電流センサ）
１３・・・監視用Ｖ相電流センサ（第３電流センサ）
１４・・・制御用Ｗ相電流センサ（第２電流センサ）
１５・・・監視用Ｗ相電流センサ（第３電流センサ）
１６・・・回転角センサ
２０、８０・・・制御部（第１電流取得手段、第２電流取得手段、第３電流取得手段、回転角取得手段、２相制御電流値演算手段、１相制御電流値演算手段、異常監視手段、切替手段、電圧指令値演算手段、駆動制御手段、安定化制御手段、トルク推定手段）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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