JP2001136781A - 電動機の制御装置 - Google Patents

電動機の制御装置

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JP2001136781A JP31121199A JP31121199A JP2001136781A JP 2001136781 A JP2001136781 A JP 2001136781A JP 31121199 A JP31121199 A JP 31121199A JP 31121199 A JP31121199 A JP 31121199A JP 2001136781 A JP2001136781 A JP 2001136781A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 本発明の電動機の制御装置は、電動機1
への供給電流の指令値を生成する指令値生成部10と、
生成された指令値に基づいて三相交流電流を供給する供
給部11と、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12とを備え、検出部12
によって検出された電流を指令値生成部10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12
(12a)の何れか一方に異常が発生した場合には、異
常相に関しては検出部12(12a)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10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。

Description

【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3-15
5322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1
0(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1
2→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*,I
q*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1
6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】 生成された指令電圧値Vu,Vv,Vwは、さらに、PWM(Pul
se 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/G
1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】 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】
【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】
【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I
d*,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、1
5…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。
フロントページの続き Fターム(参考) 5H007 AA06 BB06 CB02 CB05 DA05 DC02 EA02 FA14 FA16 5H115 PA08 PC06 PG04 PI16 PI24 PU10 PU21 PU29 PV09 QI04 QN03 QN09 RB22 RB26 TD20 TO12 TR06 TU01 TU20 TZ07 TZ14 UB05 UB08 UB11 5H560 AA08 BB04 BB12 DC12 EB01 EC01 EC10 JJ01 RR10 SS02 XA02 XA12 XA13 5H570 AA21 BB09 CC04 DD03 DD04 DD08 GG01 HB07 HB16 LL02 LL15 LL32 MM07 MM10

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
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