(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのロータに対し、独立したスター結線のモータコイルを２つ有し、これらモータコイルの中性点間を直流電源を介し接続したモータを駆動するモータ駆動制御装置であって、
前記２つのモータコイルに対応して設けられ、それぞれが対応するモータコイルの複数の端部に接続される複数のアームを有する２つのインバータと、
この２つのインバータの各アームの動作を制御する制御回路と、
を有し、
前記制御回路は、前記アームの少なくとも１つが故障して電流を出力できなくなったときに、他のアームを制御して、２つのモータコイルにおける電流の回転を維持するとともに、一方のモータコイルの中性点から流れ出る電流が他方のモータコイルに流れ込む電流に一致するように、２つのインバータにおけるアームを制御するモータ駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記２つのモータコイルは、所定角度だけ位相をずらせて配置されているモータ駆動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記２つのモータコイルは、それぞれ互いに１２０°ずつ位相が異なる三相のコイルから形成され、一方のコイルに流れる電流をａ１，ａ２，ａ３、その位置ベクトルを（ｃｏｓ０，ｓｉｎ０），（ｃｏｓ１２０，ｓｉｎ１２０），（ｃｏｓ２４０，ｓｉｎ２４０）、また他方のコイルに流れる電流をａ１，ａ２，ａ３、その位置ベクトルを（ｃｏｓｑ，ｓｉｎｑ），（ｃｏｓ（ｑ＋１２０），ｓｉｎ（ｑ＋１２０）），（ｃｏｓ（ｑ＋２４０），ｓｉｎ（ｑ＋２４０））とし、ここでｑは両モータコイル間の位相差であり、前記三角関数の単位は、°であり、この条件で下の３つの式において、故障したアームに対応するコイルの電流および位置ベクトルを０として、他のコイルの電流を決定するモータ駆動制御装置。
【数１】
ａ１ｃｏｓ０＋ａ２ｃｏｓ１２０＋ａ３ｃｏｓ２４０＋ｂ１ｃｏｓｑ＋ｂ２ｃｏｓ（ｑ＋１２０）＋ｂ３ｃｏｓ（ｑ＋２４０）＝ｒｃｏｓ（ｗｔ）
ａ１ｓｉｎ０＋ａ２ｓｉｎ１２０＋ａ３ｓｉｎ２４０＋ｂ１ｓｉｎｑ＋ｂ２ｓｉｎ（ｑ＋１２０）＋ｂ３ｓｉｎ（ｑ＋２４０）＝ｒｓｉｎ（ｗｔ）
ａ１＋ａ２＋ａ３＝−（ｂ１＋ｂ２＋ｂ３）
ただし、ｒは、モータ出力トルクに有効に働く電流成分の大きさ、ｗはロータの電気角としての回転角速度、ｔは時間である。
【請求項４】
第１のインバータにより制御される第１の三相モータコイルと、第２のインバータにより制御される第２の三相モータコイルと、前記第１および第２のインバータに電力を与えるコンデンサと、前記第１および第２の三相モータコイルの中性点に接続された電源とを備え、前記第１および第２のインバータを制御することで前記電源電圧を昇降圧してコンデンサの電圧を可変するコンバータ機能を備えたモータ駆動制御装置において、
所望のモータ駆動電流を実現するために、前記第１および第２の三相モータコイルの各相の電流値に要求される関係と、所望の昇降圧を実現するために前記第１および第２の三相モータコイルの各相の電流値に要求される関係の両方を満たす各相電流値を所定の行列に基づき演算する演算手段を有し、
前記各相のうちの１つが故障した場合には、故障した相の電流がなくて所望のモータ駆動電流と昇降圧のための電流が前記第１および第２のインバータから出力されるように前記所定の行列を変形するモータ駆動制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記第１の三相モータコイルと、前記第２の三相モータコイルは二重巻線モータを形成しているモータ駆動制御装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の装置において、
前記故障が検出された場合には、昇降圧制御の目標電圧を高く設定するモータ駆動制御装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置において
前記第１の三相モータコイルと、第２の三相モータコイルが、０度または６０度以外の値の角度差で配置されているモータ駆動制御装置。
【請求項８】
１つのロータに対し、独立したスター結線のモータコイルを２つ有し、これらモータコイルの中性点間を直流電源を介し接続したモータを駆動するモータ駆動制御方法であって、
前記２つのモータコイルに対応して設けられ、それぞれが対応するモータコイルの複数の端部に接続される複数のアームを有する２つのインバータの各アームの動作を制御して、２つのモータコイルに所望のモータ駆動電流を供給するとともに、
前記アームの少なくとも１つが故障して電流を出力できなくなったときに、他のアームを制御して、２つのモータコイルにおける電流の回転を維持するとともに、一方のモータコイルの中性点から流れ出る電流が他方のモータコイルに流れ込む電流に一致するように、２つのインバータにおけるアームを制御するモータ駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つのロータに対し、独立したスター結線のモータコイルを２つ有し、これらモータコイルの中性点間を電源を介し接続したモータを駆動するモータ駆動制御装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スター結線の三相交流モータが知られており、この三相交流モータへのモータ駆動電流の供給には、インバータ回路が広く用いられている。通常の場合には、インバータ回路の正極母線または負極母線間に直流電源が接続され、この直流電源からの直流電力をインバータ回路によって、所望の三相交流電流に変換して、モータへ供給する。
【０００３】
ここで、モータに三相交流を印加するインバータ回路の正極母線と負極母線とに接続されたコンデンサとインバータ回路の正極母線または負極母線とモータの中性点とに接続された直流電源とを備えるものが提案されている（例えば、特開平１０−３３７０４７号公報や特開平１１−１７８１１４号公報など）。この装置では、モータの各相のコイルとインバータ回路のスイッチング素子からなる回路を直流電源の電圧を昇圧してコンデンサを充電する昇圧チョッパ回路として機能させる動作とインバータ回路をコンデンサの電圧を用いてモータを駆動する本来の回路として機能させる動作とを時間分割により実現してコンデンサの充電とモータの駆動の機能を有するものとしている。
【０００４】
（関連技術）
さらに、本出願人は特願２０００−３４６９６７号において、２つのモータコイルの中性点間に直流電源を配置するシステムについて提案した。このシステムによれば、２つのモータコイルに対する電流の供給の差に応じて中性点間に流れる電流を制御して、インバータの正負極母線間の電圧と直流電源の電圧の比を制御することができ、より広い範囲における電力変換を行うことができる。
【０００５】
また、このシステムでは、２つのモータコイルを１つのロータに対し設けることもできる。これによって、１つのモータを駆動しつつ、電力変換の自由度を大きく取ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特願２０００−３４６９６７号のシステムは、非常に効率的なシステムであるが、従来にないシステムである。特に、２つのモータコイルの中点電位を独立して制御できる関係上、その制御の幅が広く、従ってインバータが故障した場合における対処が難しく、システム維持のためにはこれを停止せざるを得なかった。一方、通常の制御を続けた場合には、出力トルクのリップルが大きくなり、コンデンサの電圧を所定の値に維持できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、インバータの故障時において、モータ駆動を維持することができるモータの駆動制御装置およびその方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１つのロータに対し、独立したスター結線のモータコイルを２つ有し、これらモータコイルの中性点間を直流電源を介し接続したモータを駆動するモータ駆動制御装置であって、前記２つのモータコイルに対応して設けられ、それぞれが対応するモータコイルの複数の端部に接続される複数のアームを有している２つのインバータと、この２つのインバータの各アームの動作を制御する制御回路と、を有し、前記制御回路は、前記アームの少なくとも１つが故障して電流を出力できなくなったときに、他のアームを制御して、２つのモータコイルにおける電流の回転を維持するとともに、一方のモータコイルの中性点から流れ出る電流が他方のモータコイルに流れ込む電流に一致するように、２つのインバータにおけるアームを制御することを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明によれば、アームの故障によりモータコイルへの電流供給ができなくなったときに、モータの回転を維持するとともに、中性点間の電流を所定のものに維持するように他のモータコイルへの電流を調整する。そこで、アームの故障時においても適切な回転を維持することができるとともに、電力変換を適切なものに維持することができる。
【００１０】
また、前記２つのモータコイルは、所定角度だけ位相をずらせて配置されていることが好適である。これによって、アームが故障した場合における対応できる範囲を増やすことができる。
【００１１】
また、前記２つのモータコイルは、それぞれ互いに１２０°ずつ位相が異なる三相のコイルから形成され、一方のコイルに流れる電流をａ１，ａ２，ａ３、その位置ベクトルを（ｃｏｓ０，ｓｉｎ０），（ｃｏｓ１２０，ｓｉｎ１２０），（ｃｏｓ２４０，ｓｉｎ２４０）、また他方のコイルに流れる電流をａ１，ａ２，ａ３、その位置ベクトルを（ｃｏｓｑ，ｓｉｎｑ），（ｃｏｓ（ｑ＋１２０），ｓｉｎ（ｑ＋１２０）），（ｃｏｓ（ｑ＋２４０），ｓｉｎ（ｑ＋２４０））とし、ここでｑは両モータコイル間の位相差であり、前記三角関数の単位は、°であり、この条件で下の３つの式において、故障したアームに対応するコイルの電流および位置ベクトルを０として、他のコイルの電流を決定することが好適である。
【００１２】
【数２】
ａ１ｃｏｓ０＋ａ２ｃｏｓ１２０＋ａ３ｃｏｓ２４０＋ｂ１ｃｏｓｑ＋ｂ２ｃｏｓ（ｑ＋１２０）＋ｂ３ｃｏｓ（ｑ＋２４０）＝ｒｃｏｓ（ｗｔ）
ａ１ｓｉｎ０＋ａ２ｓｉｎ１２０＋ａ３ｓｉｎ２４０＋ｂ１ｓｉｎｑ＋ｂ２ｓｉｎ（ｑ＋１２０）＋ｂ３ｓｉｎ（ｑ＋２４０）＝ｒｓｉｎ（ｗｔ）
ａ１＋ａ２＋ａ３＝−（ｂ１＋ｂ２＋ｂ３）
ただし、ｒは、モータ出力トルクに有効に働く電流成分の大きさ、ｗはロータの電気角としての回転角速度、ｔは時間である。
【００１３】
このような式に従って、インバータを制御することで、アームの故障によりモータコイルへの電流供給ができなくなったときに、モータの回転を維持するとともに、中性点間の電流を所定のものに維持するように他のモータコイルへの電流を調整することができる。
【００１４】
また、本発明は、第１のインバータにより制御される第１の三相モータコイルと、第２のインバータにより制御される第２の三相モータコイルと、前記第１および第２のインバータに電力を与えるコンデンサと、前記第１および第２の三相モータコイルの中性点に接続された電源とを備え、前記第１および第２のインバータを制御することで前記電源電圧を昇降圧してコンデンサの電圧を可変するコンバータ機能を備えたモータ駆動制御装置において、所望のモータ駆動電流を実現するために、前記第１および第２の三相モータコイルの各相の電流値に要求される関係と、所望の昇降圧を実現するために前記第１および第２の三相モータコイルの各相の電流値に要求される関係の両方を満たす各相電流値を所定の行列に基づき演算する演算手段を有し、前記各相のうちの１つが故障した場合には、故障した相の電流がなくて所望のモータ駆動電流と昇降圧のための電流が前記第１および第２のインバータから出力されるように前記所定の行列を変形することを特徴とする。
【００１５】
このように、故障時と通常運転時とで、モータ駆動電流を得るための行列を変更することで、故障時においてモータ出力を所望のものに維持することができる。
【００１６】
また、前記第１の三相モータコイルと、前記第２の三相モータコイルは二重巻線モータを形成していることが好適である。
【００１７】
また、前記故障が検出された場合には、昇降圧制御の目標電圧を高く設定することが好適である。これによって、必要なモータ出力のためのモータ電流を減少することができる。そこで、インバータの許容電流内に抑えた状態で、モータ出力を所望のものに維持することができる。
【００１８】
また、前記第１の三相モータコイルと、第２の三相モータコイルが、０度または６０度以外の値の角度差で配置されていることが好適である。
【００１９】
また、本発明に係るモータ駆動制御方法は、１つのロータに対し、独立したスター結線のモータコイルを２つ有し、これらモータコイルの中性点間を直流電源を介し接続したモータを駆動するモータ駆動制御方法であって、前記２つのモータコイルに対応して設けられ、それぞれが対応するモータコイルの複数の端部に接続される複数のアームを有する２つのインバータの各アームの動作を制御して、２つのモータコイルに所望のモータ駆動電流を供給するとともに、前記アームの少なくとも１つが故障して電流を出力できなくなったときに、他のアームを制御して、２つのモータコイルにおける電流の回転を維持するとともに、一方のモータコイルの中性点から流れ出る電流が他方のモータコイルに流れ込む電流に一致するように、２つのインバータにおけるアームを制御することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
「システム構成」
図１は、一実施形態である駆動システム２０の構成の概略を示す構成図である。この駆動システム２０は、スター結線（以下Ｙ結線という）された二つのモータコイル（以下三相コイルという）２４，２６を有する二重巻線モータ（以下、２Ｙモータという）２２と、二つの三相コイル２４，２６に各々接続され正極母線３４と負極母線３６を共用する二つのインバータ回路３０，３２と、正極母線３４と負極母線３６とに接続されたコンデンサ３８と、２Ｙモータ２２の二つの三相コイル２４，２６の中性点間に設けられた電池４０と、装置全体をコントロールするコントローラ５０とを備えている。
【００２２】
図２は、２Ｙモータ２２の二つの三相コイル２４，２６の関係を例示する説明図である。２Ｙモータ２２は、例えば外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと、図２に例示するように二つの三相コイル２４，２６を回転方向に角度ｑだけずらして巻回されたステータとから構成されている。二つの三相コイル２４，２６が巻回されている点を除いて通常の発電可能な同期発電電動機と同様の構成をしている。三相コイル２４，２６は回転方向に角度ｑだけずれているから、２Ｙモータ２２は六相のモータと考えることもできる。こうした２Ｙモータ２２を駆動するには、インバータ回路３０により三相コイル２４に印加される三相交流に対して巻線ずれ角ｑだけ位相差をもった三相交流が三相コイル２６に印加されるようインバータ回路３２を制御すればよい。なお、２Ｙモータ２２の回転軸は駆動システム２０の出力軸となっており、この回転軸から動力が出力される。また、本実施形態において２Ｙモータ２２は発電電動機として構成されているから、２Ｙモータ２２の回転軸に動力を入力することで、２Ｙモータ２２により発電できる。
【００２３】
インバータ回路３０，３２は、共に６個のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６と６個のダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６とにより構成されている。６個のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれ正極母線３４と負極母線３６とに対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置され、その接続点に２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６の各々が接続されている。この正極母線３４と負極母線３６間に配置されたペアのトランジスタ構成される回路をアームと呼ぶ。従って、インバータ回路３０、３２は、それぞれ３相のアームを有し、各相アームのトランジスタのオンオフを制御することで、モータ駆動電流を制御する。
【００２４】
そして、正極母線３４と負極母線３６とに電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間を巻線ずれ角ｑの位相差をもって制御すれば、２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６により回転磁界を形成し、２Ｙモータ２２を回転駆動することができる。
【００２５】
コントローラ５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。このコントローラ５０には、２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６のｕｖｗの各相に取り付けられた電流センサ６１〜６６からの各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２や２Ｙモータ２２の中性点に取り付けられた電流センサ６７からの中性点電流（電池電流）Ｉｏ，コンデンサ３８に取り付けられた電圧センサ７０からのコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃ，ロータ位置を検出する回転角センサ６８で検出したロータ位置、電圧センサ６９で検出した電池４０の電圧Ｖｂ，２Ｙモータ２２の駆動に関する指令値などが入力ポートを介して入力されている。ここで、電流センサ６１〜６３および電流センサ６４〜６６のうちの各々いずれか一つは省略可能であり、いずれか一つを異常検出専用のセンサとして用いるものとしてもよい。また、コントローラ５０からは、インバータ回路３０，３２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうための制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２６】
「駆動電流制御」
このように構成された駆動システム２０において、インバータ回路３０、３２におけるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングを制御して、モータコイル２４，２６に供給する電流を制御する。特に、モータコイル２４，２６では、角度ｑだけずれて配置されている。従って、モータコイル２４、２６に供給する各相電流をｑだけ位相をずらせたものとすることによって、モータコイル２４、２６の両方に供給する電流によって、ロータを回転し、２Ｙモータ２２を駆動することができる。このインバータ回路３０、３２のスイッチングは、アクセルペダル踏み込み量などに応じて決定されるトルク指令値に応じて、コントローラ５０が計算により決定する。
【００２７】
通常は、励磁電流とトルク電流を分けて計算するベクトル制御などの手法が用いられる。
【００２８】
「電力変換制御」
また、本実施形態では、２つのモータコイル２４、２６の中性点間に電池４０を配置し、モータコイル２４、２６への電力供給を制御するインバータ回路３０、３２のスイッチングを制御することで、２つのインバータの電源であるコンデンサ電圧を制御する。
【００２９】
すなわち、インバータ回路３０、３２における上側トランジスタＴ１１，Ｔ１３，Ｔ１５，Ｔ２１，Ｔ２３，Ｔ２５のオン期間と、下側トランジスタＴ１２，Ｔ１４，Ｔ１６，Ｔ２２，Ｔ２４，Ｔ２６のオン期間の長さに差を付けることによって、モータコイル２４、２６における中性点の電圧と、コンデンサ３８の出力電圧の比が決定される。
【００３０】
すなわち、本システムでは、モータコイル２４、２６の中性点電位Ｖｚ１，Ｖｚ２と、インバータ回路３０、３２の電源電圧、すなわちコンデンサ３８の出力電圧Ｖｃの関係は、インバータ回路３０、３２における上側トランジスタと、下側トランジスタのオン期間の比で定まり、２つのモータコイルＭ１、Ｍ２の中性点間の電位差は、電池４０の電圧Ｖｂ（＝｜Ｖｚ１−Ｖｚ２｜）である。従って、インバータ回路３０、３２の上側トランジスタと、下側トランジスタのオン期間の比（変調率）によって、コンデンサＣの両端電圧Ｖｃが決定されることになる。
【００３１】
また、インバータ回路３０、３２は、内部のトランジスタをＰＷＭ制御することによって、モータコイル２４、２６の中性点電位Ｖｚ１，Ｖｚ２を制御する。ここで、上側トランジスタのオン期間と下側トランジスタのオン期間の比（変調率）は、図２（ａ）、２（ｂ）に示すように、三角波である搬送波の一周期に対する電圧指令値の振幅の割合である。すなわち、電圧指令値を高くすると、それだけ三角波が指令値を上回る期間が少なくなる。そして、三角波が指令値を上回る期間を各相の上側トランジスタのオン期間、下側トランジスタのオフ期間とすることで、上下トランジスタのオン期間の比（すなわち変調率）が決定される。図２（ａ）には、インバータＩＮＶ１の変調率ｄ１を示されており、図２（ｂ）には、インバータＩＮＶ２の変調率ｄ２が示されている。
【００３２】
このように、変調率によって、中性点電位が決定され、この中性点電位とコンデンサ電圧の比は、変調率で決定される。さらに、２つの中性点電位の電位差は、電池４０の電圧Ｖｂである。従って、変調率と、コンデンサ３８の電圧Ｖｃの間には、次の関係がある。
【００３３】
Ｖｃ＝Ｖｂ／（ｄ１−ｄ２）
そこで、両インバータ回路３０、３２の変調率ｄ１、ｄ２を制御することで、コンデンサ３８の電圧Ｖｃを決定することができる。
【００３４】
なお、上述の例では、インバータの搬送波周期Ｔｓに対し、デッドタイムをおかずにスイッチングトランジスタをオンオフした。すなわち、デューティー比５０％の場合には、上下トランジスタとも５０％の期間オンするようにした。しかし、スイッチング期間における貫通電流を完全になくすために、上下トランジスタを両方ともオフするデッドタイムＴｄを設ける場合も多い。この場合には、上述の式は、次のように書き換えて適用される。
【００３５】
Ｖｃ＝Ｖｂ／｛（ｄ１−Ｔｄ／Ｔｓ）−（ｄ２＋Ｔｄ／Ｔｓ）｝
このように、デッドタイムを設ける場合においても、変調率ｄ１，ｄ２を制御することでコンデンサ電圧Ｖｃを決定することができる。
【００３６】
このようにして、２Ｙモータ２２の駆動およびインバータ回路３０、３２の変調率の制御により、コンデンサ３８の電圧を制御することができる。
【００３７】
「モータ電流制御」
ここで、２Ｙモータ２２のロータを回転させるためには、２つのモータコイル２４、２６の電流の総和が回転する必要がある。
【００３８】
この例では、三相のモータコイル２４、２６は、それぞれ互いに１２０°ずつ位相が異なるコイルから形成されている。モータコイル２４の各相コイルに流れる電流を図３に示すように、ａ１，ａ２，ａ３、ｂ１、ｂ２、ｂ３とする。また、三相のモータコイル２４、２６の位置ベクトルを、図４に示すように、ｉ１＝（ｃｏｓ０，ｓｉｎ０），ｉ２＝（ｃｏｓ１２０，ｓｉｎ１２０）ｉ３＝（ｃｏｓ２４０，ｓｉｎ２４０）、ｊ１＝（ｃｏｓｑ，ｓｉｎｑ），ｊ２＝（ｃｏｓ（ｑ＋１２０）），ｓｉｎ（ｑ＋１２０）），ｊ３＝（ｃｏｓ（ｑ＋２４０），ｓｉｎ（ｑ＋２４０））とする。ここで、ここでｑは両モータコイル２４、２６間の角度差（位相差）であり、三角関数の単位は°である。
【００３９】
この場合において、モータがトルクを出すためには、各相コイルの電流の総和が回転する必要がある。そこで、モータ出力トルクに有効に働く電流成分の大きさをｒ、ロータの電気角としての回転角速度をｒ、時間ｔとした場合、次式を満足することが必要である。
【００４０】
【数３】
ａ１ｃｏｓ０＋ａ２ｃｏｓ１２０＋ａ３ｃｏｓ２４０＋ｂ１ｃｏｓｑ＋ｂ２ｃｏｓ（ｑ＋１２０）＋ｂ３ｃｏｓ（ｑ＋２４０）＝ｒｃｏｓ（ｗｔ）
ａ１ｓｉｎ０＋ａ２ｓｉｎ１２０＋ａ３ｓｉｎ２４０＋ｂ１ｓｉｎｑ＋ｂ２ｓｉｎ（ｑ＋１２０）＋ｂ３ｓｉｎ（ｑ＋２４０）＝ｒｓｉｎ（ｗｔ）
また、コンデンサ３８を充放電（昇降圧）するために必要な電池電流Ｉについては、次の関係を満足する必要がある。
【００４１】
【数４】
ａ１＋ａ２＋ａ３＝Ｉ
ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＝−Ｉ
この式を整理すると次式となる。
【００４２】
【数５】
0003910414.tif 000002
この式の左辺の電流は２つの自由度を持ち、一般にはこの自由度を用い電流の総和が０になるように制御される。
【００４３】
「故障時の制御」
次に、インバータ回路３０、３２のアームが故障し、電流の出力ができなくなった場合について説明する。
【００４４】
まず、インバータ回路３２のｗ相アーム（トランジスタＴ２５，Ｔ２６）が故障し、ここから電流が出力できなくなった場合について考える。この場合には、ｂ３＝０となり、上述の式は、次のように変形できる。
【００４５】
【数６】
0003910414.tif 000003
この場合、ｒ、Ｉの大きさは、小さくなるが、左辺の行列がランク４であるため、２Ｙモータ２２を駆動するための電流ａ１、ａ２、ａ３、ｂ１、ｂ２とコンデンサ３８を昇降圧するための電流Ｉを、電流ｂ３を除く相の電流で実現することができる。
【００４６】
同様に、故障によりインバータ回路３０、３２のｗ相アームが両方とも故障した場合には、電流ａ３およびＢ３が０になり、式は次のように変形できる。
【００４７】
【数７】
0003910414.tif 000004
この場合、ｒ，Ｉの大きさは小さくなるが、位相差ｑ＝０°、６０°でなければ、左辺の行列のランクが４であり、モータを駆動するための電流をコンデンサ３８を昇降圧するための電池電流Ｉを各相電流ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２で実現することができる。すなわち、角度差ｑが０°と６０°の倍数以外に配置することにより、残った４相のコイル電流によってモータの駆動と、コンデンサ３８の昇降圧の制御を維持できる。なお、角度差ｑは、現実的には３０°に設定することが好適であり、これによって多相のコイル電流がなくなった場合にこれを効果的に補うことができる。
【００４８】
ここで、モータ出力Ｗ０は、力率をｃｏｓφ、コンデンサ電圧（インバータに印加される電圧）をＶｃとすると、Ｗ０＝Ｖｃ・ｒ・ｃｏｓφで表される。
【００４９】
また、モータ出力は、電圧Ｖｂの電池より供給されるエネルギにより決まるので、モータ電流Ｉは、Ｉ＝Ｗ０／Ｖｂで表される。
【００５０】
ここで、Ｗ０＝５ｋＷ、Ｖｂ＝５０Ｖ、力率ｃｏｓφ＝０．８とし、上述の式の２アーム故障の場合について、Ｖｃ＝１００，２００，３００Ｖの場合について各相電流を求め、その最大値を見ると、各々の場合について、最大電流は１２９．９Ａ，９３．８Ａ，８１．８Ａとなる。これより、電池電圧Ｖｂに対するコンデンサ電圧Ｖｃを大きくすると、故障時でも相電流（インバータのトランジスタ（デバイス）を流れる電流）が減少することを示している。
【００５１】
そこで、故障時には、特定のコンデンサ電圧（例えば、１００Ｖ）では、トランジスタの許容電流値（例えば、１００Ａ）を超えての運転はできないが、コンデンサ電圧Ｖｃを高くし、（例えば、２００Ｖ）、トランジスタの電流を下げ（例えば、９３．８Ａ）ることで、トランジスタの許容電流内でアームが故障した状態での運転（リンプフォーム運転）が可能になる。すなわち、コンデンサ電圧Ｖｃを高くすることで、モータ出力を所望のものに維持してリンプフォーム運転を行うことが可能となる。
【００５２】
このようにして、本実施形態のシステムによれば、インバータ回路３０、３２のアームが故障した場合においても他のアームからのモータ駆動電流によって、故障した相の電流分を補って駆動することができる。従って、トルクリップルを増加したり、コンデンサ３８電圧が正常値から逸脱すること防止して、モータの運転を継続することが可能になる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アームの故障によりモータコイルへの電流供給ができなくなったときに、故障していない他のモータコイルへの電流を調整することで、モータの回転を維持するとともに、中性点間の電流を所定のものに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  システムの全体構成を示す図である。
【図２】  変調率とコンデンサ電圧の関係を示す図である。
【図３】  モータコイルの配置および各相電流を示す図である。
【図４】  各相電流の位置ベクトルを示す図である。
【符号の説明】
２０  駆動システム、２２  ２Ｙモータ、２４，２６  モータコイル、３０，３２  インバータ回路、３４  正極母線、３６  負極母線、３８  コンデンサ、４０  電池、５０  コントローラ、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、６１〜６７  電流センサ、６８  回転角センサ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６  トランジスタ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６  ダイオード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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