JP2002027779A - 動力出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電動機またはインバータ回路の一相に異常が
生じたときでも電動機からトルクを出力すると共にトル
ク脈動を低減する。 【解決手段】 インバータ回路２４の正極母線２６と負
極母線２８とを接続する第１直流電源３０と負極母線と
モータの中性点とを接続する第２直流電源３２とを備え
る動力出力装置では、モータやインバータ回路の一相に
異常が生じたときでも、モータの中性点の電位が第２直
流電源により固定されているから、正常な各相に電流を
流すことによりモータトルクを得ることができる。三相
交流で駆動するモータの場合、相電流の位相角差を６０
度とすることによりトルク脈動が生じないようにするこ
とができる。モータトルクは、正常時の６割程度になる
から、トルク指令値Ｔ＊を修正することにより、一相の
異常に基づくトルク指令値Ｔ＊とモータトルクとのギャ
ップを小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力出力装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の動力出力装置としては、
電動機に三相交流を供給可能な二つのインバータ回路を
備えるものが提案されている（例えば、特開平６−９８
４１０号公報など）。この装置では、一方のインバータ
回路に故障が生じたときには、他方のインバータ回路を
用いて電動機を駆動できるようにしている。

【０００３】また、電動機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電動機
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、電動機の各相のコイルとインバータの各相のスイッ
チング素子とからなる回路を直流電源の電圧を昇圧して
コンデンサに電荷を蓄える昇圧チョッパ回路とみなすと
共にこの蓄電されたコンデンサを直流電源とみなして電
動機を駆動する。電動機の駆動制御とコンデンサへの蓄
電制御は、電動機に三相交流を印加する際になされるイ
ンバータ回路のスイッチング素子のスイッチング動作に
よって同時に行なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
二つのインバータ回路を備える動力出力装置では、電動
機の一相に異常が生じたときには、電動機を駆動するこ
とができない。また、二つのインバータ回路を備えるか
ら、装置が大型化すると共に高コスト化する。

【０００５】後者の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を直流電源とみなして電動
機を駆動する装置では、電動機またはインバータ回路の
一相に異常が生じたときには、電動機を駆動することが
できない。

【０００６】本発明の動力出力装置は、電動機またはイ
ンバータ回路の一相に異常が生じたときでも電動機から
トルクを得ることを目的の一つとする。また、本発明の
動力出力装置は、電動機またはインバータ回路の一相に
異常が生じたときに出力される電動機からのトルクの脈
動を低減することを目的の一つとする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の動力出力装置は、上述の目的の少なくとも一部を
達成するために以下の手段を採った。

【０００８】本発明の第１の動力出力装置は、多相交流
により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子
のスイッチング操作により多相交流電力を前記電動機に
供給可能なインバータ回路と、前記インバータ回路の正
極母線と負極母線とに接続された第１の電源と、前記イ
ンバータ回路の正極母線および負極母線のうちのいずれ
か一方の母線と前記電動機の中性点とに接続された第２
の電源と、前記電動機または前記インバータ回路の一相
に異常が生じたとき、該異常が生じた一相を除く正常な
各相により回転磁界が生じるよう前記インバータ回路の
前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御する異
常時制御手段とを備えることを要旨とする。

【０００９】この本発明の第１の動力出力装置では、イ
ンバータ回路の正極母線と負極母線とに接続された第１
の電源とインバータ回路の正極母線および負極母線のう
ちのいずれか一方の母線と電動機の中性点とに接続され
た第２の電源との二つの電源を備えることにより、電動
機またはインバータ回路の一相に異常が生じても、イン
バータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御する
ことによって異常が生じた一相を除く正常な各相に所望
の波形の電流を流すことができる。したがって、電動機
またはインバータ回路の一相に異常が生じたときに、異
常時制御手段により、異常が生じた一相を除く正常な各
相に回転磁界が生じるようインバータ回路の複数のスイ
ッチング素子をスイッチング制御することにより、電動
機からトルクを出力させることができる。異常時制御手
段による制御としては、前記正常な各相に対称多相の電
流を流すよう行なうものとすることもできるし、前記電
動機に生じるトルク脈動が小さくなるよう前記正常な各
相の位相と振幅を調節するものとすることもできる。ま
た、１８０度を前記電動機の相数で割った角度を中心と
する所定範囲内の角度を位相差とする電流が前記正常な
各相に流れるよう行なうものとすることもできる。これ
らの制御を行なうことにより、電動機のトルク脈動を低
減したり、電動機から出力されるトルクを調節すること
ができる。

【００１０】こうした本発明の第１の動力出力装置にお
いて、前記第１の電源は、前記第２の電源からの電力を
用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとす
ることもできる。

【００１１】本発明の第２の動力出力装置は、多相交流
により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子
のスイッチング操作により多相交流電力を前記電動機に
供給可能なインバータ回路と、前記インバータ回路の正
極母線と前記電動機の中性点とに接続された第１の電源
と、前記インバータ回路の負極母線と前記電動機の中性
点とに接続された第２の電源と、前記電動機または前記
インバータ回路の一相に異常が生じたとき、該異常が生
じた一相を除く正常な各相により回転磁界が生じるよう
前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子をス
イッチング制御する異常時制御手段とを備えることを要
旨とする。

【００１２】本発明の第２の動力出力装置では、インバ
ータ回路の正極母線と電動機の中性点とに接続された第
１の電源とインバータ回路の負極母線と電動機の中性点
とに接続された第２の電源との二つの電源を備えること
により、電動機またはインバータ回路の一相に異常が生
じても、インバータ回路のスイッチング素子をスイッチ
ング制御することによって異常が生じた一相を除く正常
な各相に所望の波形の電流を流すことができる。したが
って、電動機またはインバータ回路の一相に異常が生じ
たときに、異常時制御手段により、異常が生じた一相を
除く正常な各相に回転磁界が生じるようインバータ回路
の複数のスイッチング素子をスイッチング制御すること
により、電動機からトルクを出力させることができる。
異常時制御手段による制御としては、前記正常な各相に
対称多相の電流を流すよう行なうものとすることもでき
るし、前記電動機に生じるトルク脈動が小さくなるよう
前記正常な各相の位相と振幅を調節するものとすること
もできる。また、１８０度を前記電動機の相数で割った
角度を中心とする所定範囲内の角度を位相差とする電流
が前記正常な各相に流れるよう行なうものとすることも
できる。これらの制御を行なうことにより、電動機のト
ルク脈動を低減したり、電動機から出力されるトルクを
調節することができる。

【００１３】こうした本発明の第２の動力出力装置にお
いて、前記第１の電源は前記第２の電源からの電力を用
いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとした
り、前記第２の電源は前記第１の電源からの電力を用い
て充電される充放電可能な蓄電手段であるものとするこ
ともできる。

【００１４】また、本発明の第２の動力出力装置におい
て、前記インバータ回路の正極母線と負極母線とに接続
された充放電可能な母線間蓄電手段を備えるものとする
こともできる。

【００１５】こうした本発明の第１または第２の動力出
力装置において、前記電動機は動力の入力により発電可
能な発電電動機であり、前記第１の電源および／または
前記第２の電源は充放電可能な電源であり、前記電動機
を発電機として駆動すると共に該電動機により発電され
た電力を前記第１の電源および／または前記第２の電源
に充電するよう前記インバータ回路の前記複数のスイッ
チング素子のスイッチングを制御する充電制御手段を備
えるものとすることもできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
動力出力装置２０の構成の概略を示す構成図である。実
施例の動力出力装置２０は、図示するように、三相交流
により回転駆動するモータ２２と、直流電力を三相交流
電力に変換してモータ２２に供給可能なインバータ回路
２４と、インバータ回路２４の正極母線２６と負極母線
２８とに接続された第１直流電源３０と、インバータ回
路２４の負極母線２８とモータ２２の中性点とに接続さ
れた第２直流電源３２と、装置全体をコントロールする
電子制御ユニット４０とを備える。

【００１７】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三相コイルが巻回されたステー
タとから構成される発電可能な同期発電電動機として構
成されている。モータ２２の回転軸は実施例の動力出力
装置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。なお、実施例のモータ２２は発電電動機と
して構成されているから、モータ２２の回転軸に動力を
入力すれば、モータ２２により発電できるようになって
いる。

【００１８】インバータ回路２４は、６個のトランジス
タＴ１〜Ｔ６と６個のダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構
成されている。６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６は、それ
ぞれ正極母線２６と負極母線２８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
点にモータ２２の三相コイル（ｕｖｗ）の各々が接続さ
れている。したがって、正極母線２６と負極母線２８と
に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１
〜Ｔ６のオン時間の割合を制御すれば、モータ２２の三
相コイルにより回転磁界を形成し、モータ２２を回転駆
動することができる。

【００１９】第１直流電源３０と第２直流電源３２は、
例えばニッケル水素系やリチウムイオン系の二次電池と
して構成されており、第１直流電源３０の端子間電圧Ｖ
１が第２直流電源３２の端子間電圧Ｖ２の約２倍となる
ように調整されている。

【００２０】電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２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ＲＯＭ４４と、一時的にデータ
を記憶するＲＡＭ４６と、入出力ポート（図示せず）と
を備える。この電子制御ユニット４０には、モータ２２
の三相コイルのｕｖｗの各相に取り付けられた電流セン
サ５２〜５６からの各相の電流やモータ２２の中性点に
取り付けられた電流センサ５８からの中性点電流，モー
タ２２の回転軸に取り付けられた回転角センサ６０から
のモータ２２の回転子の回転角，第１直流電源３０に取
り付けられた電圧センサ６２からの第１直流電源３０の
端子間電圧Ｖ１，第２直流電源３２に取り付けられた電
圧センサ６４からの第２直流電源３２の端子間電圧Ｖ
２，モータ２２の動作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。また、電子制御ユニット４０
からは、インバータ回路２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６
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。

【００２１】次に、こうして構成された実施例の動力出
力装置２０の動作、特にモータ２２の一相やインバータ
回路２４の一相に異常が生じたときの動作について説明
する。いま、モータ２２のｗ相かインバータ回路２４の
ｗ相に異常が生じ、モータ２２のｗ相に電流を流すこと
ができない状態を考える。この状態でも、実施例の動力
出力装置２０では、モータ２２の中性点の電位が第２直
流電源３２により固定されているから、異常の生じてい
ないｕ相およびｖ相へ電流を流すことができると共にそ
の電流を独立して制御することができる。

【００２２】ｗ相に異常が生じている状態でｕ相とｖ相
に正常時の平衡三相運転と同様の電流、即ち相電流の位
相角差が１２０度の電流を流すと、ｕ相とｖ相から流入
した電流は中性点に流出するから、中性点電流は正常時
のｗ相と同様の電流となる。このとき、ｕ相とｖ相とに
発生するトルクは正常時と同じであるが、ｗ相には電流
によるトルクは生じないから、その分トルクが減少し、
全体として正常時の２／３のトルクとなる。ｕ相とｖ相
に生じるトルクは正弦波形であり、ｗ相にはトルクは生
じないから、モータトルクにはトルクリップルが生じ
る。しかしトルクリップルはモータトルク一相分に相当
するから、モータ２２のトルクは常に正の値となり、モ
ータ２２からトルクを連続して出力することができる。
もとより、相電流の大きさを制御することによりモータ
２２のトルクを制御することができる。

【００２３】図２は、ｗ相に異常が生じているときにｕ
相とｖ相に流す電流の位相角差に対するモータ２２の中
性点電流やモータ２２の平均トルク，トルクリップルを
例示する説明図である。図中、曲線Ａは相電流の位相角
差とモータ２２の中性点に流れる電流のピーク値との関
係を示し、曲線Ｂは相電流の位相角差とモータ２２の平
均トルクとの関係を示し、曲線Ｃは相電流の位相角差と
モータ２２のトルクリップルとの関係を示す。なお、曲
線Ａの中性点電流のピーク値はｗ相に異常が生じていな
い状態で平衡三相運転したときの相電流のピーク値に対
する比で示されており、曲線Ｂ，Ｃの平均トルクとトル
クリップルは平衡三相運転時のトルクとの比で示されて
いる。図から解るように、モータ２２の平均トルクは、
相電流の位相角差が平衡三相運転時の１２０度から小さ
くなるほど小さくなる。一方、トルクリップルは、相電
流の位相角差が６０度のときに値０となり、位相角差が
６０度から大きくなるほど或いは小さくなるほど大きく
なる。したがって、相電流の位相角差が６０度となるよ
うｕ相とｖ相の電流を制御すれば、トルクリップルのな
いトルクを得ることができる。図３にｗ相に異常が生じ
ている際に相電流の位相角差を６０度としたときのｕ相
電流とｖ相電流と中性点電流の時間経過に伴う波形を示
し、図４にｗ相に異常が生じている際に相電流の位相角
差を６０度としたときのｕ相トルクとｖ相トルクとモー
タトルクの時間経過に伴う波形を示す。図４から解るよ
うに、ｗ相に異常が生じたときに相電流の位相角差を６
０度にして相電流を流すことにより、正常時のトルクの
６割程度でトルクリップルを生じないモータトルクを得
ることができる。この場合でも、相電流の大きさを制御
することによりモータトルクの大きさを制御することが
できる。上述の説明ではｗ相に異常が生じた場合につい
て説明したが、ｕ相やｖ相に異常が生じた場合も同様で
ある。

【００２４】図５は、モータ２２の三相コイルまたはイ
ンバータ回路２４のいずれかの相に異常が生じたときに
電子制御ユニット４０により実行される異常時トルク制
御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このル
ーチンは、モータ２２の三相コイルのいずれかの相また
はインバータ回路２４のいずれかの相に異常が生じ、そ
の相に電流を流すことができない状態のときに実行され
る。なお、この状態は、例えば電流センサ５２〜５６に
より検出される各相の電流に基づいて検出することがで
きる。

【００２５】異常時トルク制御ルーチンが実行される
と、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、トル
ク指令値Ｔ＊を読み込む処理を実行する（ステップＳ１
００）このトルク指令値Ｔ＊は、動力出力装置として実
施例の動力出力装置２０を適用する車両や船舶，航空
機，機器における要求出力に基づいて電子制御ユニット
４０の入力ポートに入力される。トルク指令値Ｔ＊を入
力すると、入力したトルク指令値Ｔ＊に係数ｋを乗じて
トルク指令値Ｔ＊を修正する（ステップＳ１０２）。図
４を用いて説明したように一相に異常が生じているとき
のモータトルクは正常時の６割程度であるから、入力し
たトルク指令値Ｔ＊に相当するトルクを出力するために
は、入力したトルク指令値Ｔ＊の１．６７倍程度のトル
ク指令値Ｔ＊を用いて電流制御を行なえばよい。トルク
指令値Ｔ＊の修正に用いる係数ｋは、一相の異常に基づ
くトルク指令値Ｔ＊とモータトルクとのギャップを小さ
くするために用いられ、前述したように、トルク指令値
Ｔ＊に相当するモータトルクにする場合には、係数ｋと
して１．６７が用いられる。なお、一相に異常が生じて
いる際に正常時と同様にトルク指令値Ｔ＊に相当するモ
ータトルクを期待しない場合には、係数ｋにはこの１．
６７より小さな値が設定される。この係数ｋの値は、実
施例の動力出力装置２０を適用する車両や船舶，航空
機，その他の機器の仕様に基づいて定めればよい。

【００２６】続いて、相電流の位相角差を６０度に設定
し（ステップＳ１０４）、修正したトルク指令値Ｔ＊と
設定した相電流位相差とに基づいてインバータ回路２４
のトランジスタＴ１〜Ｔ６のスイッチング制御し（ステ
ップＳ１０６）、本ルーチンを終了する。

【００２７】以上説明した実施例の動力出力装置２０に
よれば、モータ２２の三相コイルまたはインバータ回路
２４のいずれかの相に異常が生じたときでも、モータ２
２から連続したトルクを出力することができる。しか
も、相電流の位相角差を６０度とすることにより、トル
クリップルを生じさせないようにすることができる。も
とより、相電流の大きさを制御することによりモータト
ルクの大きさを制御することができる。また、トルク指
令値Ｔ＊を修正して用いるから、一相の異常に基づくト
ルク指令値Ｔ＊とモータトルクとのギャップを小さくす
ることができる。

【００２８】実施例の動力出力装置２０では、トルクリ
ップルを生じさせないために相電流の位相角差を６０度
としたが、若干のトルクリップルを許容する装置に適用
される場合には、相電流の位相角差を６０度を含む許容
範囲内としてもよい。この場合、図２から解るように、
相電流の位相角差を６０度より大きくすることによりモ
ータ２２の平均トルクを大きくすることができる。な
お、相電流の位相角差の許容範囲は、実施例の動力出力
装置２０を適用する装置などの仕様により定められるも
のである。また、大きなトルクリップルをも許容する装
置に適用する場合には、相電流の位相角差は如何なる角
度であっても差し支えない。

【００２９】実施例の動力出力装置２０では、インバー
タ回路２４の負極母線２８とモータ２２の中性点とを接
続するよう第２直流電源３２を取り付けたが、インバー
タ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性点とを接
続するよう第２直流電源３２を取り付けるものとしても
よい。この場合でもモータ２２の中性点の電位を固定す
ることができるから、実施例の動力出力装置２０と同様
に動作させることができる。

【００３０】実施例の動力出力装置２０では、インバー
タ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とを接続する
第１直流電源３０を備える構成としたが、正極母線２６
と負極母線２８とを第１直流電源３０と並列に接続する
平滑用のコンデンサを備えるものとしてもよい。

【００３１】実施例の動力出力装置２０では、インバー
タ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とを接続する
第１直流電源３０を備えるものとしたが、図６の変形例
の動力出力装置２０Ｂに示すように、第１直流電源３０
に代えてコンデンサ３０Ｂを備えるものとしてもよい。
図７は、モータ２２の三相コイルのｕ相に着目した変形
例の動力出力装置２０Ｂの回路図である。いま、インバ
ータ回路２４のｕ相のトランジスタＴ２をオンとした状
態を考えると、この状態では、図中破線矢印で示す短絡
回路が形成され、モータ２２の三相コイルのｕ相はリア
クトルとして機能する。この状態からトランジスタＴ２
をオフすると、リアクトルとして機能している三相コイ
ルのｕ相に蓄えられたエネルギは、図中実線矢印で示す
充電回路によりコンデンサ３０Ｂに蓄えられる。その際
の電圧は、第２直流電源３２の供給電圧より高くするこ
とができる。一方、この回路でコンデンサ３０Ｂの電位
を用いて第２直流電源３２を充電することもできる。し
たがって、この回路は、第２直流電源３２のエネルギを
コンデンサ３０Ｂに昇圧して蓄えると共にコンデンサ３
０Ｂの電位を用いて第２直流電源３２を充電可能な昇降
圧チョッパ回路とみなすことができる。モータ２２の三
相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に昇降圧チョッパ回路
とみなすことができるから、トランジスタＴ２，Ｔ４，
Ｔ６をオンオフすることによりコンデンサ３０Ｂを充電
したり、コンデンサ３０Ｂの電位を用いて第２直流電源
３２を充電することができる。

【００３２】こうした充電によりコンデンサ３０Ｂの端
子間には電位差が生じるが、その電位差はコンデンサ３
０Ｂに蓄えられる電荷の量、即ちリアクトルに流す電流
を調節することにより制御することができる。したがっ
て、コンデンサ３０Ｂの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源
３２の電圧Ｖ２の２倍にすることもできる。このよう
に、コンデンサ３０Ｂの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源
３２の電圧Ｖ２の２倍にすれば、図６に例示する変形例
の動力出力装置２０Ｂでは、正極母線２６と負極母線２
８にコンデンサ３０Ｂによる端子間電圧Ｖｃが作用する
状態、即ち実施例の動力出力装置２０の第１直流電源３
０に相当する直流電源が接続された状態となり、実施例
の動力出力装置２０と同様の構成とみなすことができ
る。この場合、モータ２２の三相コイルにはインバータ
回路２４を構成するトランジスタＴ１〜Ｔ６のスイッチ
ング制御により擬似的な三相交流を供給すればよいか
ら、その三相交流に直流成分を加えることもできる。即
ち擬似的な三相交流の電位をプラス側またはマイナス側
にオフセットするのである。このように直流成分を加え
た三相交流をモータ２２に供給すると、交流成分でモー
タ２２は回転駆動し、直流成分で図７を用いて説明した
ようにコンデンサ３０Ｂを充電することができる。即
ち、モータ２２を駆動すると同時にコンデンサ３０Ｂを
充電することができるのである。このとき、直流成分の
大きさを調節することによりコンデンサ３０Ｂの端子間
電圧Ｖｃを制御することができる。

【００３３】したがって、この変形例の動力出力装置２
０Ｂでは、モータ２２の三相コイルまたはインバータ回
路２４のいずれかの相に異常が生じたときには、実施例
の動力出力装置２０における相電流の制御をモータ２２
を駆動する交流成分の制御にコンデンサ３０Ｂの端子間
電圧Ｖｃを制御するための直流成分の電流の制御を付加
したものとすれば、実施例の動力出力装置２０と同様に
動作する。

【００３４】以上の説明から、変形例の動力出力装置２
０Ｂでも実施例の動力出力装置２０と同様に図５に例示
する異常時トルク制御ルーチンを実行することができ、
実施例の動力出力装置２０が奏する効果を奏することが
できる。また、変形例の動力出力装置２０Ｂでは、モー
タ２２の駆動に必要な電圧より低い第２直流電源３２に
よりモータ２２を駆動することができる。

【００３５】次に、本発明の第２実施例の動力出力装置
１２０について説明する。図８は、第２実施例の動力出
力装置１２０の構成の概略を示す構成図である。第２実
施例の動力出力装置１２０は、インバータ回路２４の正
極母線２６と負極母線２８とを第１直流電源３０で接続
していない点とインバータ回路２４の正極母線２６とモ
ータ２２の中性点とを第１直流電源１３０で接続してい
る点とを除いて第１実施例の動力出力装置２０と同一の
構成をしている。したがって、第２実施例の動力出力装
置１２０の構成のうち第１実施例の動力出力装置２０の
構成と同一の構成については同一の符号を付して、その
説明は省略する。

【００３６】第２実施例の動力出力装置１２０は、図示
するように、インバータ回路２４の正極母線２６とモー
タ２２の中性点とを接続する第１直流電源１３０と、イ
ンバータ回路２４の負極母線２８とモータ２２の中性点
とを接続する第２直流電源３２とを備える。第１直流電
源１３０と第２直流電源３２は、インバータ回路２４の
正極母線２６と負極母線２８とを直列に接続するから、
第１直流電源１３０の電圧Ｖ１と第２直流電源３２の電
圧Ｖ２の和の電圧の直流電源をインバータ回路２４の正
極母線２６と負極母線２８とを接続するよう取り付ける
と共に第２直流電源３２をインバータ回路２４の負極母
線２８とモータ２２の中性点とを接続するよう取り付け
た構成、即ち第１実施例の動力出力装置２０と同一の構
成とみなすことができる。

【００３７】こうした説明から解るように、第２実施例
の動力出力装置１２０は、第１実施例の動力出力装置２
０と等価な構成であるから、第１実施例の動力出力装置
２０と同様にモータ２２を駆動することができる。

【００３８】以上説明した第２実施例の動力出力装置１
２０によれば、第１実施例の動力出力装置２０と等価な
構成であるから、第１実施例の動力出力装置２０が奏す
る効果、即ちモータ２２の三相コイルまたはインバータ
回路２４のいずれかの相に異常が生じたときでも、モー
タ２２から連続したトルクを出力することができる効果
やトルクリップルを生じさせないようにする効果および
相電流の大きさを制御することによりモータトルクの大
きさを制御することができる効果，トルク指令値Ｔ＊を
修正して用いることにより一相の異常に基づくトルク指
令値Ｔ＊とモータトルクとのギャップを小さくすること
ができる効果などを奏することができる。

【００３９】第２実施例の動力出力装置１２０では、イ
ンバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とに第
１直流電源１３０と第２直流電源３２とを直列に接続し
たが、この構成に加えてインバータ回路２４の正極母線
２６と負極母線２８とに平滑用のコンデンサを設けるも
のとしてもよい。

【００４０】第２実施例の動力出力装置１２０では、イ
ンバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性点
とを接続するよう第１直流電源１３０を取り付けたが、
図９の変形例の動力出力装置１２０Ｂに示すように、イ
ンバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性点
とを接続するようコンデンサ１３０Ｂを取り付けるもの
としてもよい。図１０は、モータ２２の三相コイルのｕ
相に着目した変形例の動力出力装置１２０Ｂの回路図で
ある。いま、トランジスタＴ２をオンとした状態を考え
ると、この状態では、図中破線矢印で示す短絡回路が形
成され、モータ２２の三相コイルのｕ相はリアクトルと
して機能する。この状態からトランジスタＴ２をオフす
ると、リアクトルとして機能している三相コイルのｕ相
に蓄えられたエネルギは、図中実線矢印で示す充電回路
によりコンデンサ１３０Ｂに蓄えられる。一方、この回
路でトランジスタＴ１をオンとした状態からオフとする
ことにより同様にコンデンサ１３０Ｂの電位を用いて第
２直流電源３２を充電することもできる。この回路は、
第２直流電源３２のエネルギをコンデンサ１３０Ｂに蓄
えると共にコンデンサ１３０Ｂの電位を用いて第２直流
電源３２を充電可能なチョッパ回路とみなすことができ
る。モータ２２の三相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に
チョッパ回路とみなすことができるから、トランジスタ
Ｔ１〜Ｔ６をオンオフすることにより、コンデンサ１３
０Ｂを充電したり、コンデンサ１３０Ｂの電位を用いて
第２直流電源３２を充電することができる。

【００４１】こうした充電によりコンデンサ１３０Ｂの
端子間には電位差が生じるが、その電位差はコンデンサ
１３０Ｂに蓄えられる電荷の量、即ちリアクトルに流す
電流を調節することにより制御することができる。した
がって、コンデンサ１３０Ｂの端子間電圧Ｖｃを第２直
流電源３２の電圧Ｖ２と同一にすることもできる。この
ように、コンデンサ１３０Ｂの端子間電圧Ｖｃを第２直
流電源３２の電圧Ｖ２とすれば、図９に例示する変形例
の動力出力装置１２０Ｂでは、正極母線２６とモータ２
２の中性点にコンデンサ１３０Ｂによる端子間電圧Ｖｃ
が作用する状態、即ち第２実施例の動力出力装置１２０
の第１直流電源１３０に相当する直流電源が接続された
状態となり、第２実施例の動力出力装置１２０と同様に
モータ２２を駆動することができる。

【００４２】この変形例の動力出力装置１２０Ｂでは、
インバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性
点とを接続するようコンデンサ１３０Ｂを取り付けると
共にインバータ回路２４の負極母線２８とモータ２２の
中性点とを接続するよう第２直流電源３２を取り付けた
が、インバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の
中性点とを接続するよう第２直流電源３２を取り付ける
と共にインバータ回路２４の負極母線２８とモータ２２
の中性点とを接続するようコンデンサ１３０Ｂを取り付
けるものとしてもよい。

【００４３】第１実施例の動力出力装置２０や第２実施
例の動力出力装置１２０およびその変形例では、モータ
２２を三相交流で駆動するものとして構成したが、ｎ相
交流で駆動するものとして構成してもよい。この構成で
は、いずれか一相に異常が生じたときには、相電流の位
相角差を１８０／ｎ度とすることによりトルクリップル
が生じないようにすることができる。

【００４４】第１実施例の動力出力装置２０や第２実施
例の動力出力装置１２０およびその変形例では、モータ
２２として三相交流で駆動する同期発電電動機を用いた
が、多相交流で駆動する如何なるタイプの電動機を用い
るものとしてもよい。

【００４５】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である動力出力装置２０の
構成の概略を示す構成図である。

【図２】 ｗ相に異常が生じているときにｕ相とｖ相に
流す電流の位相角差に対するモータ２２の中性点電流や
モータ２２の平均トルク，トルクリップルを例示する説
明図である。

【図３】 ｗ相に異常が生じて際に相電流の位相角差を
６０度としたのときのｕ相電流とｖ相電流と中性点電流
の時間経過に伴う波形を例示するグラフである。

【図４】 ｗ相に異常が生じて際に相電流の位相角差を
６０度としたときのｕ相トルクとｖ相トルクとモータト
ルクの時間経過に伴う波形を例示するグラフである。

【図５】 実施例の動力出力装置２０の電子制御ユニッ
ト４０により実行される異常時トルク制御ルーチンの一
例を示すフローチャートである。

【図６】 変形例の動力出力装置２０Ｂの構成の概略を
示す構成図である。

【図７】 モータ２２の三相コイルのｕ相に着目した変
形例の動力出力装置２０Ｂの回路図である。

【図８】 本発明の第２実施例の動力出力装置１２０の
構成の概略を示す構成図である。

【図９】 変形例の動力出力装置１２０Ｂの構成の概略
を示す構成図である。

【図１０】 モータ２２の三相コイルのｕ相に着目した
変形例の動力出力装置１２０Ｂの回路図である。

【符号の説明】

２０，２０Ｂ，１２０，１２０Ｂ 動力出力装置、２２
モータ、２４ インバータ回路、２６ 正極母線、２
８ 負極母線、３０，１３０ 第１直流電源、３０Ｂ，
１３０Ｂ コンデンサ、３２ 第２直流電源、４０ 電
子制御ユニット、４２ ＣＰＵ、４４ ＲＯＭ、４６
ＲＡＭ、５２〜５８ 電流センサ、６０回転角センサ、
６２，６４ 電圧センサ、Ｔ１〜Ｔ６ トランジスタ、
Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 社本 純和 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小松 雅行 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 守屋 一成 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大谷 裕樹 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 稲熊 幸雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 5H007 AA17 BB06 CA01 CB05 CC01 CC09 DA05 DB01 DB12 DC02 DC05 FA04 FA13 5H560 AA08 BB04 BB07 BB12 EB01 RR01 SS02 UA02 5H570 AA21 BB06 BB09 CC04 DD04 HA09 JJ03 LL02 LL03 LL15 MM10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多相交流により回転駆動する電動機と、 複数のスイッチング素子のスイッチング操作により多相
   交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、 前記インバータ回路の正極母線と負極母線とに接続され
   た第１の電源と、 前記インバータ回路の正極母線および負極母線のうちの
   いずれか一方の母線と前記電動機の中性点とに接続され
   た第２の電源と、 前記電動機または前記インバータ回路の一相に異常が生
   じたとき、該異常が生じた一相を除く正常な各相により
   回転磁界が生じるよう前記インバータ回路の前記複数の
   スイッチング素子をスイッチング制御する異常時制御手
   段とを備える動力出力装置。
2. 【請求項２】 前記第１の電源は、前記第２の電源から
   の電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段である
   請求項１記載の動力出力装置。
3. 【請求項３】 多相交流により回転駆動する電動機と、 複数のスイッチング素子のスイッチング操作により多相
   交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、 前記インバータ回路の正極母線と前記電動機の中性点と
   に接続された第１の電源と、 前記インバータ回路の負極母線と前記電動機の中性点と
   に接続された第２の電源と、 前記電動機または前記インバータ回路の一相に異常が生
   じたとき、該異常が生じた一相を除く正常な各相により
   回転磁界が生じるよう前記インバータ回路の前記複数の
   スイッチング素子をスイッチング制御する異常時制御手
   段とを備える動力出力装置。
4. 【請求項４】 前記第１の電源は、前記第２の電源から
   の電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段である
   請求項３記載の動力出力装置。
5. 【請求項５】 前記第２の電源は、前記第１の電源から
   の電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段である
   請求項３記載の動力出力装置。
6. 【請求項６】 前記インバータ回路の正極母線と負極母
   線とに接続された充放電可能な母線間蓄電手段を備える
   請求項３ないし５いずれか記載の動力出力装置。
7. 【請求項７】 前記異常時制御手段は、前記正常な各相
   に対称多相の電流を流すよう制御する手段である請求項
   １ないし６いずれか記載の動力出力装置。
8. 【請求項８】 前記異常時制御手段は、前記電動機に生
   じるトルク脈動が小さくなるよう前記正常な各相の位相
   と振幅を制御する手段である請求項１ないし６いずれか
   記載の動力出力装置。
9. 【請求項９】 前記異常時制御手段は、１８０度を前記
   電動機の相数で割った角度を中心とする所定範囲内の角
   度を位相差とする電流が前記正常な各相に流れるよう制
   御する手段である請求項１ないし６いずれか記載の動力
   出力装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９いずれか記載の動力
    出力装置であって、 前記電動機は、動力の入力により発電可能な発電電動機
    であり、 前記第１の電源および／または前記第２の電源は、充放
    電可能な電源であり、 前記電動機を発電機として駆動すると共に該電動機によ
    り発電された電力を前記第１の電源および／または前記
    第２の電源に充電するよう前記インバータ回路の前記複
    数のスイッチング素子のスイッチングを制御する充電制
    御手段を備える動力出力装置。