(57)【要約】【課題】電動機システムのトルク制御の精度を向上させる。【解決手段】電動機システムの制御方法は、正常な電流センサがある場合には（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、電流の波高値を算出するステップ（Ｓ２０４）と、入力電圧値を変更するステップ（Ｓ３００）と、電圧値の補正が十分でない場合に（Ｓ２１４にてＮＯ）、キャリア周波数を変更するステップ（Ｓ４００）とを含む。この制御方法は、正常な電流センサがない場合には（Ｓ２０２にてＮＯ）、電圧センサの監視を強化するステップ（Ｓ２２８）と、キャリア周波数を変更するステップ（Ｓ４００）と、電圧値の補正が十分でない場合に（Ｓ２３４にてＮＯ）、入力電圧値を変更するステップ（Ｓ３００）とを含む。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を有するインバータと、前記インバータにより駆動される電動機とを含む電動機システムを制御する装置であって、
前記インバータの出力に関する指令値に基づいて、電流センサの出力によらずに前記スイッチング素子の動作の誤差を抑制するための誤差抑制手段を含む、電動機システムの制御装置。
【請求項２】
前記指令値は、前記インバータのキャリア周波数であり、
前記誤差は、前記スイッチング素子の特性または前記キャリア周波数に影響される誤差であって、
前記誤差抑制手段は、前記キャリア周波数を変更することにより前記誤差を抑制するための抑制手段を含む、請求項１に記載の電動機システムの制御装置。
【請求項３】
前記誤差は、前記キャリア周波数が低下すると減少し、
前記抑制手段は、前記キャリア周波数を低下させることにより前記誤差を抑制するための手段を含む、請求項２に記載の電動機システムの制御装置。
【請求項４】
前記電動機システムは、前記インバータへの入力電圧値を変更する変更回路をさらに含み、
前記指令値は、前記インバータへの入力電圧値であり、
前記誤差は、前記入力電圧値に基づく誤差であって、
前記誤差抑制手段は、前記インバータへの入力電圧値を前記変更回路に変更させることにより、前記誤差を抑制するための抑制手段を含む、請求項１に記載の電動機システムの制御装置。
【請求項５】
前記誤差は、前記入力電圧値が低下すると減少し、
前記抑制手段は、前記入力電圧値を前記変更回路に低下させることにより、前記誤差を抑制するための手段を含む、請求項４に記載の電動機システムの制御装置。
【請求項６】
前記変更回路は、前記インバータの入力側に接続される電圧変換回路である、請求項４に記載の電動機システムの制御装置。
【請求項７】
前記電動機システムは、電流値を検出する電流検出回路をさらに含み、
前記電動機は、トルクの指令値および回転数と、前記電流値とのいずれかに基づいて制御され、前記制御装置は、
前記電流検出回路が故障すると、前記電流値に基づく制御から前記トルクの指令値および回転数に基づく制御に、前記電動機の制御の形態を切り換えるための切換手段をさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の電動機システムの制御装置。
【請求項８】
前記電動機システムは、複数の前記電流検出回路を有し、
前記制御装置は、
前記複数の電流検出回路から正常な電流検出回路を判別するための判別手段と、
前記判別された正常な電流検出回路が検出する電流値に基づいて、前記電動機の出力に関する異常を検出するための第１の異常検出手段と、
前記異常が検出されると、前記電動機システムの作動を制限するための制限手段とをさらに含む、請求項７に記載の電動機システムの制御装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
電圧値を検出するための電圧検出手段と、
前記検出された電圧値に基づいて、前記電動機の出力に関する異常を検出するための第２の異常検出手段と、
前記異常が検出されると、前記電動機システムの作動を制限するための制限手段とをさらに含む、請求項７に記載の電動機システムの制御装置。
【請求項１０】
スイッチング素子を有するインバータと、前記インバータにより駆動される電動機とを含む電動機システムを制御する方法であって、
前記インバータの出力に関する指令値に基づいて、電流センサの出力によらずに前記スイッチング素子の動作の誤差を抑制する誤差抑制ステップを含む、電動機システムの制御方法。
【請求項１１】
前記指令値は、前記インバータのキャリア周波数であり、
前記誤差は、前記スイッチング素子の特性またはキャリア周波数に影響される誤差であって、
前記誤差抑制ステップは、前記キャリア周波数を変更することにより前記誤差を抑制する抑制ステップを含む、請求項１０に記載の電動機システムの制御方法。
【請求項１２】
前記誤差は、前記キャリア周波数が低下すると減少し、
前記抑制ステップは、前記キャリア周波数を低下させることにより前記誤差を抑制するステップを含む、請求項１１に記載の電動機システムの制御方法。
【請求項１３】
前記電動機システムは、電流値を検出する電流検出回路をさらに含み、
前記電動機は、トルクの指令値および回転数と、前記電流値とのいずれかに基づいて制御され、前記制御方法は、
前記電流検出回路が故障すると、前記電流値に基づく制御から前記トルクの指令値および回転数に基づく制御に、前記電動機の制御の形態を切り換える切換ステップをさらに含む、請求項１０〜１２のいずれかに記載の電動機システムの制御方法。
【請求項１４】
前記電動機システムは、複数の前記電流検出回路を有し、
前記制御方法は、
前記複数の電流検出回路から正常な電流検出回路を判別する判別ステップと、
前記判別された正常な電流検出回路が検出する電流値に基づいて、前記電動機の出力に関する異常を検出する第１の異常検出ステップと、
前記異常が検出されると、前記電動機システムの作動を制限する制限ステップとをさらに含む、請求項１３に記載の電動機システムの制御方法。
【請求項１５】
前記制御方法は、
電圧値を検出する電圧検出ステップと、
前記検出された電圧値に基づいて、前記電動機の出力に関する異常を検出する第２の異常検出ステップと、
前記異常が検出されると、前記電動機システムの作動を制限する制限ステップとをさらに含む、請求項１３に記載の電動機システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される電動機システムを制御する技術に関し、特に、電動機のトルク制御の精度を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の駆動力源として使用される電動機は、インバータから出力される電流により駆動され、所定のトルクを発生する。このときの電流値はインバータの制御装置にフィードバックされ、出力電流値が制御される。このような制御装置を有する電動機の制御システムにおいて、インバータに出力された指令値に対するスイッチング動作と、実際のスイッチング動作との間には、誤差が発生する場合がある。その結果、電動機に供給される電流にも誤差が発生するため、指令値に対応するトルクが精度よく出力されず、トルク変動が生じる恐れがあった。
【０００３】
そこで、このような問題を解決するために、たとえば特開平９−８４３６２号公報（特許文献１）は、インバータ装置の出力電圧の誤差を適正に抑制することができるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御インバータ装置を開示する。このＰＷＭインバータ制御装置は、インバータの出力電流値を検出する回路と、インバータの出力電圧および周波数パターンを設定する回路と、上下アーム短絡防止期間を設定する回路と、上下アーム短絡防止期間とＰＷＭキャリア周波数と直流電圧とから算出した電圧誤差に基づいてインバータの出力電圧を補正する補正回路と、誤差電圧とインバータ出力電圧との比を一定に保つようにＰＷＭキャリア周波数を変更するための変更回路とを含む。補正回路は、インバータの出力電流値の絶対値が所定値より大きいときはインバータの出力電流の極性に応じてインバータの出力電圧を補正する回路と、出力電流値の絶対値が所定値より小さいときは、出力電圧の極性に応じて出力電圧を補正する回路とを含む。
【０００４】
このＰＷＭインバータ制御装置によると、ＰＷＭキャリア周波数を変更することにより、誤差電圧とインバータ出力電圧との比が一定に保たれるため、インバータからの出力電流の波形の乱れが防止される。これにより、インバータ装置の出力電圧の誤差が適正に抑制される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−８４３６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されたＰＷＭインバータ制御装置は、電流値のフィードバックによるクローズドループ制御を前提とした技術を開示しているため、オープンループ制御にはそのまま適用できないという問題があった。すなわち、ＰＷＭインバータ制御装置は、変更モータ駆動電圧と誤差電圧との比が一定になるようにキャリア周波数を変更することにより、誤差電圧を抑制することができる。しかし、オープンループ制御においては、電流センサを使用することなく電動機のトルク制御が行なわれるため、電流センサの使用を前提とするＰＷＭインバータ制御装置では、電動機のトルクの精度が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電流センサを使用することなくトルク制御の精度を向上させることができる、電動機システムの制御装置および制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る電動機システムの制御装置は、スイッチング素子を有するインバータと、インバータにより駆動される電動機とを含む電動機システムを制御する装置であって、インバータの出力に関する指令値に基づいて、電流センサの出力によらずにスイッチング素子の動作の誤差を抑制するための誤差抑制手段を含む。
【０００９】
第１の発明によると、スイッチング素子の動作の誤差はインバータの出力に関する指令値（たとえば、入力電圧の指令値、キャリア周波数の指令値など）に基づいて抑制されるため、算出されるトルクの指令値に対して、実際に出力されるトルクの指令値を追従させることができる。このようにすると、電流値を使用することなく電動機のトルク制御を実行することができるため、電流センサの精度に依存することなく、トルク制御の精度を向上させることができる。これにより、電流センサを使用することなくトルク制御の精度を向上させることができる電動機システムの制御装置を提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係る電動機システムの制御装置は、第１の発明の構成に加えて、指令値は、インバータのキャリア周波数である。誤差は、スイッチング素子の特性またはキャリア周波数に影響される誤差である。誤差抑制手段は、キャリア周波数を変更することにより誤差を抑制するための抑制手段を含む。
【００１１】
第２の発明によると、インバータのキャリア周波数（１秒間に発生するスイッチングパルス数）が変更されると、インバータのキャリア周波数またはスイッチング素子の特性に影響される誤差はその変更に応じて抑制される。その結果、算出したトルクの指令値に追従するような指令値が出力されるため、電動機のトルク制御の精度を向上させることができる。
【００１２】
第３の発明に係る電動機システムの制御装置は、第２の発明の構成に加えて、誤差は、キャリア周波数が低下すると減少する。抑制手段は、キャリア周波数を低下させることにより誤差を抑制するための手段を含む。
【００１３】
第３の発明によると、キャリア周波数が低下するとスイッチング素子の動作に関する誤差が抑制されるため、算出したトルクの指令値に追従するような指令値を出力することができる。その結果、電動機のトルク制御の精度を向上させることができる。
【００１４】
第４の発明に係る電動機システムの制御装置は、第１の発明の構成に加えて、インバータへの入力電圧値を変更する変更回路を含む電動機システムを制御する。指令値は、インバータへの入力電圧値である。誤差は、入力電圧値に基づく誤差である。誤差抑制手段は、インバータへの入力電圧値を変更回路に変更させることにより、誤差を抑制するための抑制手段を含む。
【００１５】
第４の発明によると、インバータへの入力電圧値が変更されると、その電圧に基づく誤差はその変更に応じて抑制される。その結果、算出したトルクの指令値に追従するような指令値が出力されるため、電動機のトルク制御の精度を向上させることができる。
【００１６】
第５の発明に係る電動機システムの制御装置は、第４の発明の構成に加えて、誤差は、入力電圧値が低下すると減少する。抑制手段は、入力電圧値を変更回路に低下させることにより、誤差を抑制するための手段を含む。
【００１７】
第５の発明によると、入力電圧値が低下するとスイッチング素子の動作に関する誤差が抑制されるため、算出したトルクの指令値に追従するような指令値を出力することができる。その結果、電動機のトルク制御の精度を向上させることができる。
【００１８】
第６の発明に係る電動機システムの制御装置は、第４の発明の構成に加えて、変更回路は、インバータの入力側に接続された電圧変換回路である。
【００１９】
第６の発明によると、電圧変換回路（コンバータ）により、インバータへの入力電圧値が確実に低下するため、誤差を抑制することができる。
【００２０】
第７の発明に係る電動機システムの制御装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、電流値を検出する電流検出回路をさらに含む電動機システムを制御する。電動機は、トルクの指令値および回転数と、電流値とのいずれかに基づいて制御されるものである。この制御装置は、電流検出回路が故障すると、電流値に基づく制御からトルクの指令値および回転数に基づく制御に、電動機の制御の形態を切り換えるための切換手段をさらに含む。
【００２１】
第７の発明によると、電流検出回路が正常であるとき、電動機は電流値に基づいて制御される。電流検出回路が異常であるとき、電動機はトルクの指令値および回転数に基づいて制御される。電流検出回路が故障すると、電動機は、トルクの指令値および回転数に基づく制御に切り換えられるため、電流検出回路が正常であるときも異常であるときも、電動機のトルク制御を確実に実行することができる。
【００２２】
第８の発明に係る電動機システムの制御装置は、第７の発明の構成に加えて、複数の電流検出回路を有する電動機システムを制御する。この制御装置は、複数の電流検出回路から正常な電流検出回路を判別するための判別手段と、判別された正常な電流検出回路が検出する電流値に基づいて、電動機の出力に関する異常を検出するための第１の異常検出手段と、異常が検出されると、電動機システムの作動を制限するための制限手段とをさらに含む。
【００２３】
第８の発明によると、複数の電流検出回路から正常な電流検出回路が判別されると、その電流検出回路が検出する電流値に基づいて、電動機の指令値に関する異常（たとえば、トルクの指令値の異常）が検出される。その結果、電動機システムの作動が制限されるため、電動機システム全体の暴走（たとえば、異常信号の出力、制御不能な状態の発生等）を防ぐことができる。
【００２４】
第９の発明に係る電動機システムの制御装置は、第７の発明の構成に加えて、電圧値を検出するための電圧検出手段と、検出された電圧値に基づいて、電動機の出力に関する異常を検出するための第２の異常検出手段と、異常が検出されると、電動機システムの作動を制限するための制限手段とをさらに含む。
【００２５】
第９の発明によると、電圧値に基づいて電動機の出力に関する異常を検出することができる。この異常とは、電動機の出力トルクが指令値以上に出力されている状態、あるいは指令値ほど出力されていない状態等である。このような異常が検出されると電動機システムの作動が制限されるため、車両の安全性を向上させることができる。
【００２６】
第１０の発明に係る電動機システムの制御方法は、スイッチング素子を有するインバータと、インバータにより駆動される電動機とを含む電動機システムを制御する方法であって、インバータの出力に関する指令値に基づいて、電流センサの出力によらずにスイッチング素子の動作の誤差を抑制する誤差抑制ステップを含む。
【００２７】
第１０の発明によると、スイッチング素子の動作の誤差はインバータの出力に関する指令値（たとえば、入力電圧の指令値、キャリア周波数の指令値など）に基づいて抑制されるため、算出されるトルクの指令値に対して、実際に出力されるトルクの指令値を追従させることができる。このようにすると、電流値を使用することなく電動機のトルク制御を実行することができるため、電流センサの精度に依存することなく、トルク制御の精度を向上させることができる。これにより、電流センサを使用することなくトルク制御の精度を向上させることができる電動機システムの制御方法を提供することができる。
【００２８】
第１１の発明に係る電動機システムの制御方法は、第１０の発明の構成に加えて、指令値は、インバータのキャリア周波数である。誤差は、スイッチング素子の特性またはキャリア周波数に影響される誤差である。誤差抑制ステップは、キャリア周波数を変更することにより誤差を抑制する抑制ステップを含む。
【００２９】
第１１の発明によると、インバータのキャリア周波数（１秒間に発生するスイッチングパルス数）が変更されると、インバータのキャリア周波数またはスイッチング素子の特性に影響される誤差は、その変更に応じて抑制される。その結果、算出したトルクの指令値に追従するような指令値が出力されるため、電動機のトルク制御の精度を向上させることができる。
【００３０】
第１２の発明に係る電動機システムの制御方法は、第１１の発明の構成に加えて、誤差は、キャリア周波数が低下すると減少する。抑制ステップは、キャリア周波数を低下させることにより誤差を抑制するステップを含む。
【００３１】
第１２の発明によると、キャリア周波数が低下するとスイッチング素子の動作に関する誤差が抑制されるため、算出したトルクの指令値に追従するような指令値を出力することができる。その結果、電動機のトルク制御の精度を向上させることができる。
【００３２】
第１３の発明に係る電動機システムの制御方法は、第１０〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、電流値を検出する電流検出回路をさらに含む電動機システムを制御する。電動機は、トルクの指令値および回転数と、電流値とのいずれかに基づいて制御されるものである。この制御方法は、電流検出回路が故障すると、電流値に基づく制御からトルクの指令値および回転数に基づく制御に、電動機の制御の形態を切り換える切換ステップをさらに含む。
【００３３】
第１３の発明によると、電流検出回路が正常であるとき、電動機は電流値に基づいて制御される。電流検出回路が異常であるとき、電動機はトルクの指令値および回転数に基づいて制御される。電流検出回路が故障すると、電動機は、トルクの指令値および回転数に基づく制御に切り換えられるため、電流検出回路が正常であるときも異常であるときも、電動機のトルク制御を確実に実行することができる。
【００３４】
第１４の発明に係る電動機システムの制御方法は、第１３の発明の構成に加えて、複数の電流検出回路を有する電動機システムを制御する。この制御方法は、複数の電流検出回路から正常な電流検出回路を判別する判別ステップと、判別された正常な電流検出回路が検出する電流値に基づいて、電動機の出力に関する異常を検出する第１の異常検出ステップと、異常が検出されると、電動機システムの作動を制限する制限ステップとをさらに含む。
【００３５】
第１４の発明によると、複数の電流検出回路から正常な電流検出回路が判別されると、その電流検出回路が検出する電流値に基づいて、電動機の指令値に関する異常（たとえば、トルクの指令値の異常）が検出される。その結果、電動機システムの作動が制限されるため、電動機システム全体の暴走（たとえば、異常信号の出力、制御不能な状態の発生等）を防ぐことができる。
【００３６】
第１５の発明に係る電動機システムの制御方法は、第１３の発明の構成に加えて、電圧値を検出する電圧検出ステップと、検出された電圧値に基づいて、電動機の出力に関する異常を検出する第２の異常検出ステップと、異常が検出されると、電動機システムの作動を制限する制限ステップとをさらに含む。
【００３７】
第１５の発明によると、電圧値に基づいて電動機の出力に関する異常を検出することができる。この異常とは、電動機の出力トルクが指令値以上に出力されている状態、あるいは指令値ほど出力されていない状態等である。このような異常が検出されると電動機システムの作動が制限されるため、車両の安全性を向上させることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３９】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る電動機の制御システムについて説明する。図１は、その制御システムを搭載した車両のブロック図を表わす。この制御システムは、電動機が駆動力を発生する電気自動車、あるいは電動機とエンジンとが駆動力を発生するハイブリッド自動車等に搭載される。
【００４０】
この車両は、インバータＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１００、バッテリ１２０、電流センサ１２４，１２６，１２８、ＳＭＲ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｍａｉｎ  Ｒｅｌａｙ）１３０、インバータ１４０、モータジェネレータ（以下、Ｍ／Ｇと表わす。）１５０、メインＥＣＵ１０００、アクセル開度センサ１０１０、ブレーキスイッチ１０２０、車速センサ１０３０、およびニュートラルスタートスイッチ１０４０を含む。
【００４１】
インバータＥＣＵ１００は、各センサから信号を受信する信号受信回路１０２、受信した信号に基づいて電圧値を監視する監視回路１０４、受信した信号に基づいて各電流センサの故障を検出する故障検出回路１０６、制御信号をインバータ１４０に送信する信号送信回路１０８、トルクの指令値あるいは電流の指令値に基づいて電圧の指令値を算出する算出回路１１０、Ｍ／Ｇ１５０の回転数あるいは磁極の位置に基づいてＰＷＭパターンを発生する発生回路１１２、インバータ１４０の入力電圧値を取得して電圧の指令値を補正する補正回路１１４、およびメモリ１１６を含む。メモリ１１６には、この制御システムが実行する各プログラム、予め設定された電圧センサ１４２の許容誤差の範囲を定めるしきい値等が記憶されている。
【００４２】
インバータ１４０は、電圧センサ１４２と、コンバータ回路１４４と、インバータ回路とを含む。コンバータ回路１４４は、バッテリ１２０から供給される直流電流を平滑するとともに、受信する制御信号に基づいて所定の電圧に変換する。電圧センサ１４２は、コンバータ回路１４４の出力電流の電圧値（すなわち、インバータ回路１４６への入力電流の電圧値）を検出する。インバータ回路１４６は、受信する制御信号に基づいて所定の周波数を有する交流電流を発生して、Ｍ／Ｇ１５０に供給する。
【００４３】
インバータ１４０は、たとえばＰＷＭ制御を実行することができるインバータであるが、特にこれに限られない。バッテリ１２０は、車両を駆動させるために十分なトルクをＭ／Ｇ１５０に発生させることができる容量（たとえば数百ボルト）を有する二次電池である。
【００４４】
インバータＥＣＵ１００には、ＳＭＲ１３０の接続状態を表わす信号、電圧センサ１４２により検出されたインバータ１４０の入力電圧値、および電流センサ１２４，１２６，１２８により検出された各電流値が入力される。インバータＥＣＵ１００には、さらにメインＥＣＵ１０００からの信号が入力される。
【００４５】
インバータＥＣＵ１００は、インバータ１４０に信号を出力することにより、Ｍ／Ｇ１５０に供給する電圧値を制御する。インバータＥＣＵ１００は、ＳＭＲ１３０、インバータ１４０あるいはＭ／Ｇ１５０等の状態を通知する信号をメインＥＣＵ１０００に送信する。
【００４６】
コンバータ回路１４４は、インバータＥＣＵ１００から受信する制御信号に基づいて、バッテリ１２０から供給される直流電流の電圧値を所定の電圧値に変換する。また回生時には、コンバータ回路１４４は、インバータＥＣＵ１００から受信する制御信号に基づいて、インバータ回路１４６から出力される直流電流の電圧値を所定の電圧値に変換する。コンバータ回路１４４は、搭載される電源システムの出力電圧に応じて、双方向に昇圧する機能、いずれか一方向に昇圧する機能などを持たせてもよい。
【００４７】
インバータ回路１４６は、インバータＥＣＵ１００から受信する制御信号に基づいて、コンバータ回路１４４から供給される直流電流を所定の周波数および振幅を有する交流電流に変換する。また回生時には、インバータ回路１４６は、インバータＥＣＵ１００から受信する制御信号に基づいて、Ｍ／Ｇ１５０が発電する交流電流を直流電流に変換してコンバータ回路１４４に供給する。
【００４８】
メインＥＣＵ１０００には、アクセル開度センサ１０１０により検出されたアクセル開度信号、ブレーキスイッチ１０２０により検出されたブレーキのＯＮ／ＯＦＦの状態信号、車速センサ１０３０により検出された車速信号、ニュートラルスタートスイッチ１０４０により検出された変速機のシフトポジション信号等が入力される。
【００４９】
このような構成を有する制御システムは、各電流センサ１２４，１２６，１２８から受信する電流値に基づく電動機のトルク制御と、電流値を使用しないトルク制御（以下、「電流センサレス制御」という。）とを実行することができる。この電流センサレス制御は、トルクの指令値あるいは電流の指令値に基づいて電圧の指令値を算出し、Ｍ／Ｇ１５０の回転数あるいは磁極の位置に基づいてＰＷＭパターンを発生し、インバータ１４０の入力電圧値を取得して電圧の指令値を補正することにより実行される。
【００５０】
このように、制御システムは、電流センサにより検出される電流値に基づいてＭ／Ｇ１５０の出力トルクを精度よく制御することができる一方、電流センサが故障した場合には電流センサレス制御に切り換えることにより、電動機のトルク制御を継続することができる。したがって、電動機システム全体の制御系の暴走が確実に防止されるため、車両が急に加減速する状態あるいは発進できない状態に陥ることを防止することができる。
【００５１】
図２を参照して、本実施の形態に係る制御システムを実現するインバータＥＣＵ１００の制御構造について説明する。
【００５２】
ステップ（以下、ステップをＳと表わす。）２００にて、インバータＥＣＵ１００は、各センサから受信した信号に基づいて、電流センサ１２４，１２６，１２８の作動状態を検出する。
【００５３】
Ｓ２０２にて、インバータＥＣＵ１００は、検出した作動状態に基づいて、正常な電流センサがあるか否かを判断する。正常な電流センサがあると判断すると（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、処理はＳ２０４へ移される。もしそうでないと（Ｓ２０２にてＮＯ）、処理はＳ２２８に移される。
【００５４】
Ｓ２０４にて、インバータＥＣＵ１００は、正常な電流センサから受信した信号に基づいて、電流の波高値を算出する。ここで、電流の波高値とは、所定の時間間隔内における変動電流の最大瞬時値をいう。この所定の時間間隔は、電動機の制御システムに要求される特性などに基づいて、設定することができる。
【００５５】
Ｓ２０６にて、インバータＥＣＵ１００は、正常な電流センサから受信した信号に基づいて、Ｍ／Ｇ１５０に対するトルクの指令値を検出する。
【００５６】
Ｓ２０８にて、インバータＥＣＵ１００は、電圧センサ１４２の監視を強化する。これにより、電圧センサ１４２が検出する電圧値の誤差を許容する範囲は、予め設定されていた許容範囲から縮小される。たとえば、２値比較に基づいて誤差を検出する場合には、異常検出値の幅が縮小される。また、電源システムに昇圧コンバータ（図示しない）が接続されている場合には、そのコンバータの作動を停止し、上アームをＯＮにする頻度が増加する。
【００５７】
Ｓ３００にて、インバータＥＣＵ１００は、後述する入力電圧変更処理（図３）を実行する。この処理が実行されると、所定の条件が成立した場合には、インバータ１４０の入力電圧値が変更されるため、Ｍ／Ｇ１５０の制御は変更後の入力電圧値に基づいて実行される。
【００５８】
Ｓ２１２にて、インバータＥＣＵ１００は、電圧センサ１４２が検出した電圧値およびＳ３００にて算出された電圧の指令値に基づいて、電圧値の誤差を算出する。
【００５９】
Ｓ２１４にて、インバータＥＣＵ１００は、Ｓ２１２にて算出した誤差に基づいて、電圧値の補正が十分であるか否か（すなわち、誤差が十分に抑制されているか否か）を判断する。この判断は、電圧値が予め定められた許容範囲に含まれるか否かに基づいて行なわれる。電圧値の補正が十分であるとき（Ｓ２１４にてＹＥＳ）、処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ２１４にてＮＯ）、処理はＳ４００に移される。
【００６０】
Ｓ４００にて、インバータＥＣＵ１００は、後述するキャリア周波数変更処理（図４）を実行する。この処理が実行されると、所定の条件が成立した場合にはキャリア周波数（インバータ１４０において１秒間に発生するスイッチングパルス数）が変更される。その条件が成立しない場合には、キャリア周波数が維持される。その後、インバータ１４０の制御は、そのキャリア周波数に基づいて行なわれる。
【００６１】
Ｓ２２８にて、インバータＥＣＵ１００は、電圧センサ１４２の監視を強化する。これにより、電圧センサ１４２が検出する電圧値の誤差を許容する範囲は、予め設定されていた許容範囲から縮小される。たとえば、２値比較に基づいて誤差を検出する場合には、異常検出値の幅が縮小される。また、電源システムに昇圧コンバータ（図示しない）が接続されている場合には、そのコンバータの作動を停止し、上アームをＯＮにする頻度が増加する。
【００６２】
Ｓ２３２にて、インバータＥＣＵ１００は、電圧センサ１４２が検出した電圧値およびＳ４００にて算出された電圧の指令値に基づいて、電圧値の誤差を算出する。
【００６３】
Ｓ２３４にて、インバータＥＣＵ１００は、Ｓ２３２にて算出した誤差に基づいて、電圧値の補正が十分であるか否か（すなわち、誤差が十分に抑制されているか否か）を判断する。この判断は、電圧値が予め定められた許容範囲に含まれるか否かに基づいて行なわれる。電圧値の補正が十分であるとき（Ｓ２３４にてＹＥＳ）、処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ２３４にてＮＯ）、処理はＳ３００に移される。
【００６４】
図３を参照して、本実施の形態に係るインバータＥＣＵ１００が実行する入力電圧変更処理の制御構造について説明する。この入力電圧変更処理は、インバータ１４０の内部において、コンバータ回路１４４からインバータ回路１４６に入力される電圧を変更するための処理である。
【００６５】
Ｓ３０２にて、インバータＥＣＵ１００は、トルクの指令値を取得する。この指令値は、たとえばアクセル開度、車速など、運転者の加速要求を表わす信号である。
【００６６】
Ｓ３０４にて、インバータＥＣＵ１００は、メインＥＣＵ１０００からＭ／Ｇ１５０の回転数信号を受信する。
【００６７】
Ｓ３０６にて、インバータＥＣＵ１００は、取得したトルクの指令値および受信した回転数信号に基づいて、インバータ回路１４６に対する入力電圧の指令値を算出する。
【００６８】
Ｓ３０８にて、インバータＥＣＵ１００は、算出した入力電圧の指令値が許容誤差の範囲内であるか否かを判断する。この許容誤差の範囲は、メモリ１１６に記憶されているデータであって、変更可能なデータである。入力電圧の指令値が許容誤差の範囲内であるとき（Ｓ３０８にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０に移される。もしそうでないと（Ｓ３０８にてＮＯ）、処理はＳ３１２に移される。
【００６９】
Ｓ３１０にて、インバータＥＣＵ１００は、これまで出力していた入力電圧の指令値をコンバータ回路１４４に送信する。これにより、コンバータ回路１４４は、電圧値が維持された電流をインバータ回路１４６に供給する。
【００７０】
Ｓ３１２にて、インバータＥＣＵ１００は、インバータ回路１４６に対する入力電圧の変更値Ｖｄｃを算出する。この変更値Ｖｄｃは、Ｖｄｃ＜（Ｖｒｅｆ＋ΔＶ）Ｔｓｗ／ΔＴｅｒｒとなるように算出される。ここで、Ｖｒｅｆは、電圧の指令値を表わす。ΔＶは、電圧値について予め設定された許容誤差を表わす。Ｔｓｗは、キャリア波の周期を表わす。ΔＴｅｒｒは、電動機システムの構成から想定しうるスイッチングのばらつき時間を表わす。これらのパラメータは、上記の算式とともに、メモリ１１６に予め記憶されている。
【００７１】
Ｓ３１４にて、インバータＥＣＵ１００は、算出した変更値Ｖｄｃをコンバータ回路１４４に送信する。これにより、コンバータ回路１４４は、電圧値Ｖｄｃを有する電流をインバータ回路１４６に供給する。
【００７２】
Ｓ３１６にて、インバータＥＣＵ１００は、インバータ１４０に対する所定の制御を継続する。これにより、所定の周波数を有する交流電流がＭ／Ｇ１５０に供給され、Ｍ／Ｇ１５０はトルクを発生する。その後、処理はメインプログラム（図２）に戻される。
【００７３】
図４を参照して、本実施の形態に係るインバータＥＣＵ１００が実行するキャリア周波数変更処理の制御構造について説明する。
【００７４】
Ｓ４０２にて、インバータＥＣＵ１００は、トルクの指令値を取得する。この指令値は、たとえばアクセル開度、車速など、運転者の加速要求に関する指令値である。
【００７５】
Ｓ４０４にて、インバータＥＣＵ１００は、メインＥＣＵ１０００からＭ／Ｇ１５０の回転数信号を受信する。
【００７６】
Ｓ４０６にて、インバータＥＣＵ１００は、取得したトルクの指令値および受信した回転数信号に基づいて、インバータ回路１４６に対する入力電圧の指令値を算出する。
【００７７】
Ｓ４０８にて、インバータＥＣＵ１００は、算出した入力電圧の指令値が許容誤差の範囲内であるか否かを判断する。入力電圧の指令値が許容誤差の範囲内であるとき（Ｓ４０８にてＹＥＳ）、処理はＳ４１０に移される。もしそうでないと（Ｓ４０８にてＮＯ）、処理はＳ４１２に移される。
【００７８】
Ｓ４１０にて、インバータＥＣＵ１００は、キャリア周波数を維持する信号を出力する。
【００７９】
Ｓ４１２にて、インバータＥＣＵ１００は、キャリア周波数の変更値を算出する。このとき、キャリア周波数（＝１／Ｔｓｗ）は、Ｔｓｗ＜ΔＴｅｒｒ・Ｖｄｃ／（Ｖｒｅｆ＋ΔＶ）となるように算出される。
【００８０】
Ｓ４１４にて、インバータＥＣＵ１００は、キャリア周波数の変更値をインバータ回路１４６に出力する。これにより、周波数が変更されたキャリアが出力される。
【００８１】
Ｓ４１６にて、インバータＥＣＵ１００は、インバータ１４０に対する所定の制御を継続する。これにより、所定の周波数を有する交流電流がＭ／Ｇ１５０に供給され、Ｍ／Ｇ１５０はトルクを発生する。その後、処理はメインプログラム（図２）に戻される。
【００８２】
以上の構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御システムの動作について、全ての電流センサが異常である場合を説明する。
【００８３】
車両の走行中に電流センサの作動状態が検出され（Ｓ２００）、正常な電流センサがないとき（Ｓ２０２にてＮＯ）、電圧センサ１４２の監視が強化され（Ｓ２２８）、キャリア周波数変更処理が実行される（Ｓ４００）。
【００８４】
インバータＥＣＵ１００がトルクの指令値および回転数信号を取得すると（Ｓ４０２、Ｓ４０４）、インバータ回路１４６に対する入力電圧の指令値が算出される（Ｓ４０６）。指令値が許容誤差の範囲に含まれない場合には（Ｓ４０８にてＮＯ）、キャリア周波数が算出され（Ｓ４１２）、その周波数の信号がインバータ回路１４６に送信される（Ｓ４１４）。これによりキャリア周波数が小さくなると電圧値（トルクの指令値）の誤差が縮小され、インバータ１４０の制御がその電圧値に基づいて継続される。
【００８５】
その後、電圧センサ１４２の誤差が指令値と検出値とに基づいて算出され（Ｓ２３２）、電圧値が十分に補正されていない場合には（Ｓ２３４にてＮＯ）、入力電圧変更処理が実行される（Ｓ３００）。
【００８６】
トルクの指令値が取得され（Ｓ３０２）、回転数信号が受信されると（Ｓ３０４）、入力電圧の指令値が算出される（Ｓ３０６）。入力電圧の指令値が許容誤差の範囲内でないとき（Ｓ３０８にてＮＯ）、入力電圧値が低下するような指令値が算出される（Ｓ３１２）。その指令値がコンバータ回路１４４に出力されると（Ｓ３１４）、変更された電圧値がインバータ回路１４６に供給され、インバータＥＣＵ１００が所定の制御を継続すると（Ｓ３１６）、変更された交流電流がＭ／Ｇ１５０に供給される。
【００８７】
その結果、Ｍ／Ｇ１５０に供給される電流の電圧値も低下するため、インバータ１４０のスイッチング動作に基づく誤差は抑制される。運転者のトルク要求に追従するようなトルクの指令値がインバータ１４０に出力されるため、車両をスムーズに走行させることができる。
【００８８】
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置によると、正常な電流センサがない場合には、電圧センサの監視を強化しつつキャリア周波数を小さくすることにより、インバータ回路１４６に対する入力電圧値を変更（低下）することができる。その結果、インバータ１４０におけるスイッチング動作に起因する誤差を抑制するように電圧の指令値が出力されるため、Ｍ／Ｇ１５０に対するトルクの指令値の誤差を小さくすることができる。これにより、インバータ１４０によるトルク制御の精度を向上させることができる。
【００８９】
また、電圧値の補正が十分でない場合には、入力電圧値を変更する処理が行なわれ、インバータ１４０に対する電圧の指令値はさらに変更されるため、電動機のトルク制御を確実に実行することができる。
【００９０】
その結果、電流センサを使用することなくトルク制御の精度を向上させることができる、電動機システムの制御システムを提供することができる。
【００９１】
なお、本実施の形態に係る制御システムにおいて、電流センサが正常に作動している場合には、正常な電流センサが検出する電流値に基づいて電動機システムの異常を検出してもよい。すなわち、図２における電流の波高値を算出する処理（Ｓ２０４）後に、その波高値が所定のしきい値を超えている場合には、電動機システムは異常であると判断して、停止させることができる。これにより、電動機システムの制御をより確実に実行することができる。
【００９２】
たとえば電流センサ１２４，１２６，１２８が全て正常である場合には、いずれかの２つのセンサが検出する電流値（たとえば、Ｉｖ，Ｉｗ）により、３相電流が流れている場合の振幅Ａの２乗を算出することができる。この場合、Ａ２＝（Ｉｖ）２＋（Ｉｗ）２＋（−Ｉｖ−Ｉｗ）２の関係に基づいて、Ａ２を算出することができる。トルクと振幅Ａとは比例関係にあるため、Ａ２がしきい値を超えた場合にはトルクの指令値が誤って出力されていると考えられる。この場合には、電動機システムは異常であると判断することができる。
【００９３】
また、電流センサが複数設けられていても正常な電流センサが１つしかない場合には、Ｍ／Ｇ１５０が１回転する間にピークホールドした値から振幅Ａを算出して、Ａ２がしきい値を超えているか否かを判断すればよい。
【００９４】
このようにして、電流センサが少なくとも１つ正常に作動している場合には、電流値に基づいて電動機システムが正常であるか否かを判断することができるため、制御性をさらに向上させることができるとともに、異常時には電動機システムの作動を制限することにより、安全性も向上させることができる。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御システムを搭載した車両のブロック図である。
【図２】図１に示すインバータＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を表わすフローチャート（その１）である。
【図３】図１に示すインバータＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を表わすフローチャート（その２）である。
【図４】図１に示すインバータＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を表わすフローチャート（その３）である。
【符号の説明】
１００  インバータＥＣＵ、１０２  信号受信回路、１０４  監視回路、１０６  故障検出回路、１０８  信号送信回路、１１０  算出回路、１１２  発生回路、１１４  補正回路、１１６  メモリ、１２０  バッテリ、１２４，１２６，１２８  電流センサ、１３０  ＳＭＲ、１４０  インバータ、１４２  電圧センサ、１４４  コンバータ回路、１４６  インバータ回路、１５０  モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）、１０００  メインＥＣＵ、１０１０  アクセル開度センサ、１０２０  ブレーキスイッチ、１０３０  車速センサ、１０４０  ニュートラルスタートスイッチ。
【図１】
2004312872.tif 000003
【図２】
2004312872.tif 000004
【図３】
2004312872.tif 000005
【図４】
2004312872.tif 000006