JP2003153579A - モータ駆動制御装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータのアーム故障時にも他のアームの
駆動により適切な運転を維持する。 【解決手段】 インバータ回路３０、３２は、それぞれ
モータコイル２４、２６へ電流を供給する。インバータ
回路３０、３２のアーム（例えば、１つ直列接続した２
つのトランジスタ）が故障して、電流が出力できなくな
った場合に、他のアームからの電流出力を故障したアー
ムの出力を補いように制御する。これによって、モータ
２２のトルクリップ発生を抑制し、かつ２つのモータコ
イル２４、２６の中性点間電流に悪影響を及ぼすことを
防止して電流供給が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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２０
００−３４６９６７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２０００−３４６
９６７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，ａ
３、その位置ベクトルを（ｃｏｓ０，ｓｉｎ０），（ｃ
ｏｓ１２０，ｓｉｎ１２０），（ｃｏｓ２４０，ｓｉｎ
２４０）、また他方のコイルに流れる電流をａ１，ａ
２，ａ３、その位置ベクトルを（ｃｏｓｑ，ｓｉｎ
ｑ），（ｃｏｓ（ｑ＋１２０），ｓｉｎ（ｑ＋１２
０）），（ｃｏｓ（ｑ＋２４０），ｓｉｎ（ｑ＋２４
０））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＋ａ３ｃｏｓ
２４０＋ｂ１ｃｏｓｑ＋ｂ２ｃｏｓ（ｑ＋１２０）＋ｂ
３ｃｏｓ（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２
２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２
２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，Ｔ
２１〜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３
０、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，Ｉ
ｗ１，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Ｖ
ｂ，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、２
６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５
０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，Ｔ２
１，Ｔ２３，Ｔ２５のオン期間と、下側トランジスタＴ
１２，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２
４、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−Ｖｚ
２｜）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、ｄ
２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２
２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、２
６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、ｂ
１、ｂ２、ｂ３とする。また、三相のモータコイル２
４、２６の位置ベクトルを、図４に示すように、ｉ１＝
（ｃｏｓ０，ｓｉｎ０），ｉ２＝（ｃｏｓ１２０，ｓｉ
ｎ１２０）ｉ３＝（ｃｏｓ２４０，ｓｉｎ２４０）、ｊ
１＝（ｃｏｓｑ，ｓｉｎｑ），ｊ２＝（ｃｏｓ（ｑ＋１
２０）），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＋ａ３ｃｏｓ
２４０＋ｂ１ｃｏｓｑ＋ｂ２ｃｏｓ（ｑ＋１２０）＋ｂ
３ｃｏｓ（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】 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３
０、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】 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３
８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ａ
３およびＢ３が０になり、式は次のように変形できる。

【００４７】

【数７】 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、ｂ
１、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ｃｏｓ
φ、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，８
１．８Ａ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 ＲＯ
Ｍ、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。

フロントページの続き (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 (72)発明者 荒川 俊史 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 裕子 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 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 Ｆターム(参考） 5H560 AA08 BB04 BB07 BB12 DA00 DC12 DC13 EB01 EB07 GG04 JJ01 SS02 TT15 UA06 XA02 XA12 XA13 5H576 AA15 BB06 CC04 DD07 EE01 EE11 GG04 HA04 HB02 HB05 JJ03 JJ08 JJ16 KK05 LL41 MM11

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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，ｓｉｎ１
   ２０），（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＋１２
   ０），ｓｉｎ（ｑ＋１２０）），（ｃｏｓ（ｑ＋２４
   ０），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＋ａ３ｃｏｓ
   ２４０＋ｂ１ｃｏｓｑ＋ｂ２ｃｏｓ（ｑ＋１２０）＋ｂ
   ３ｃｏｓ（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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。