JP2005057817A - 電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】電動駆動装置に開放による異常が発生した場合にも、異常が発生したと判断することができるようにする。
【解決手段】電動機械と、コイルに電流を供給する電流供給部と、前記コイルに供給される電流を検出する電流検出部と、検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段と、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段と、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段９１とを有する。この場合、周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分が抽出され、該周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかが判断される。
【選択図】 図１
【解決手段】電動機械と、コイルに電流を供給する電流供給部と、前記コイルに供給される電流を検出する電流検出部と、検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段と、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段と、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段９１とを有する。この場合、周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分が抽出され、該周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかが判断される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両、例えば、電気自動車、ハイブリッド型車両等の電動車両においては、電動駆動装置が搭載され、該電動駆動装置によって電動車両を走行させることができるようになっている。
【０００３】
そして、電気自動車の場合、前記電動駆動装置に電動機械としての駆動モータが配設され、該駆動モータを駆動することによって発生させられた回転が駆動輪に伝達され、電気自動車が走行させられる。前記駆動モータは、力行（駆動）時に、バッテリから直流の電流を受けて駆動され、駆動モータのトルク、すなわち、駆動モータトルクを発生させ、回生（発電）時に、電気自動車のイナーシャによってトルクを受け、直流の電流を発生させ、該電流をバッテリに供給する。
【０００４】
また、ハイブリッド型車両の場合、エンジンのほかに、前記電動駆動装置に、第１の電動機械としての発電機（発電機モータ）及び第２の電動機械としての駆動モータが配設され、エンジンのトルク、すなわち、エンジントルクの一部を発電機に、残りを駆動輪に伝達するようになっている。そして、前記電動駆動装置は、サンギヤ、リングギヤ及びキャリヤを備えたプラネタリギヤユニットを有し、前記キャリヤとエンジンとが連結され、リングギヤと駆動輪とが連結され、サンギヤと発電機とが連結され、前記リングギヤ及び駆動モータから出力された回転が駆動輪に伝達され、ハイブリッド型車両が走行させられる。
【０００５】
そのために、前記駆動モータ、発電機等には、回転自在に配設され、Ｎ極及びＳ極の永久磁石から成る磁極対を備えたロータ、該ロータより径方向外方に配設され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備えたステータ等の電動機械部品が配設される。
【０００６】
また、前記電気自動車には駆動モータ制御装置が、前記ハイブリッド型車両には発電機制御装置及び駆動モータ制御装置がそれぞれ電動機械制御装置として配設され、該電動機械制御装置において発生させられたＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号をインバータに送り、該インバータにおいて発生させられた相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流を前記各ステータコイルに供給することによって、前記駆動モータを駆動して駆動モータトルクを発生させたり、発電機を駆動して、発電機のトルク、すなわち、発電機トルクを発生させたりするようになっている。
【０００７】
ところで、前記電動駆動装置において、例えば、前記駆動モータ、発電機、電動機械部品、インバータ、ゲート信号をインバータに送るためのゲート信号線等に異常が発生することがある。そこで、各ステータコイルに供給される各相の電流を検出し、各相の電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換するとともに、該ｄ軸電流及びｑ軸電流とｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値との偏差、又は該偏差の積分値に基づいて、前記駆動モータ、電動機械部品、ゲート信号線等に異常が発生したかどうかを判断するようにした異常判定方法が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３３２００２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の異常判定方法においては、前記電動駆動装置に短絡による異常が発生した場合には、過電流、過電圧、過熱等の現象が起こるので、異常が発生したと判断することができるが、例えば、インバータを構成するスイッチング素子が破損したり、ゲート信号線等が断線したりして、前記電動駆動装置に開放による異常が発生した場合には、ｄ軸電流とｄ軸電流指令値とのｄ軸電流偏差、及びｑ軸電流とｑ軸電流指令値とのｑ軸電流偏差が大きくなっても必ずしも過電流の現象が起こらず、異常が発生したと判断することができない場合がある。
【００１０】
本発明は、前記従来の異常判定方法の問題点を解決して、電動駆動装置に短絡による異常が発生した場合だけでなく、電動駆動装置に開放による異常が発生した場合にも、異常が発生したと判断することができる電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の電動駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械を駆動するためにコイルに電流を供給する電流供給部と、前記コイルに供給される電流を検出電流として検出する電流検出部と、前記検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段と、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段と、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段とを有する。
【００１２】
本発明の他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記周波数成分抽出用変数は、ｄ軸電流及びｑ軸電流である。
【００１３】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記周波数成分抽出用変数は、ｄ軸電流及びｑ軸電流の実効値である。
【００１４】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記抽出処理手段は、所定の周波数領域の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタである。
【００１５】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記周波数領域は電動機械の回転速度に対応させて変更される。
【００１６】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記抽出処理手段は、所定のサンプリング周期で前記周波数成分抽出用変数を読み込む。
【００１７】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記サンプリング周期は電動機械の回転速度に対応させて変更される。
【００１８】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記異常発生判断処理手段は、前記周波数成分の振幅に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する。
【００１９】
本発明の電動駆動制御方法においては、電動機械を駆動するためにコイルに電流を供給し、前記コイルに供給される電流を検出電流として検出し、該検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出し、該周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出し、該周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する。
【００２０】
本発明の電動駆動制御方法のプログラムにおいては、コンピュータを、電流検出部によって検出された検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段、及び前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段として機能させる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この場合、電動車両として電気自動車について説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態における電動駆動制御装置の機能ブロック図である。
【００２３】
図において、３１は電動機械としての駆動モータ、４０は該駆動モータ３１を駆動するために図示されないコイルに電流を供給する電流供給部としてのインバータ、３３、３４は前記コイルに供給される電流を検出電流として検出する電流検出部としての電流センサ、６１は、該電流センサ３３、３４によって検出された検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段としてのＵＶ−ｄｑ変換部、８１は前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段としてのバンドパスフィルタ、９１は、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段である。
【００２４】
図２は本発明の実施の形態における電気自動車の概略図、図３は本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置のブロック図である。
【００２５】
図において、３１は電動機械としての駆動モータであり、該駆動モータ３１は電気自動車の図示されない駆動軸等に取り付けられる。本実施の形態においては、前記駆動モータ３１としてＤＣブラシレス駆動モータが使用される。前記駆動モータ３１は、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設されたステータを備える。前記ロータは、図示されないシャフトに図示されないハブを介して取り付けられたロータコア、及び該ロータコアの円周方向における複数箇所に配設された永久磁石を備え、該永久磁石のＳ極及びＮ極によって磁極対が構成される。また、前記ステータは、円周方向における複数箇所に、径方向内方に向けて突出させてティースが形成された図示されないステータコア、並びに前記ティースに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイルとしてのステータコイル１１〜１３を備える。なお、前記駆動モータ３１の出力軸に、磁極位置θを検出するための磁極位置検出部としてレゾルバ７１が配設され、該レゾルバ７１は、センサ出力としての磁極位置信号ＳＧθを発生させ、電動機械制御装置としての駆動モータ制御装置４５に送る。また、前記駆動モータ３１、図示されない駆動輪等によって電動駆動装置が構成される。
【００２６】
そして、前記駆動モータ３１を駆動して電気自動車を走行させるために、バッテリ１４からの直流の電流が、電流供給部としてのインバータ４０に供給され、該インバータ４０によって相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに変換され、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗはそれぞれ各ステータコイル１１〜１３に供給される。
【００２７】
そのために、前記インバータ４０は、６個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を選択的にオン・オフさせることによって、前記各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させることができるようになっている。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、電流供給部としてインバータ４０を使用するようになっているが、該インバータ４０に代えて、２〜６個のスイッチング素子を一つのパッケージに組み込むことによって形成されたＩＧＢＴ等のパワーモジュールを使用したり、ＩＧＢＴにドライブ回路等を組み込むことによって形成されたＩＰＭを使用したりすることもできる。
【００２９】
ところで、前記ステータコイル１１〜１３はスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを制御するために、例えば、ステータコイル１１、１２のリード線にＵ相及びＶ相の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出電流ｉｕ、ｉｖとして検出する電流検出部としての電流センサ３３、３４が配設され、該電流センサ３３、３４は、検出電流ｉｕ、ｉｖを駆動モータ制御装置４５に送り、該駆動モータ制御装置４５は検出電流ｉｕ、ｉｖに基づいて検出電流ｉｗ
ｉｗ＝−ｉｕ−ｉｖ
を算出することによって検出する。
【００３０】
前記駆動モータ制御装置４５には、コンピュータとして機能する図示されないＣＰＵのほかに、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするためのＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の図示されない記録装置が配設される。そして、前記駆動モータ制御装置４５のＲＡＭには、各種のプログラム、データ等が記録されるようになっているが、プログラム、データ等をハードディスク、メモリカード等の外部の記録媒体に記録することもできる。その場合、例えば、該外部の記録媒体から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに記録する。したがって、外部の記録媒体を交換することによって、前記プログラム、データ等を更新することができる。また、駆動モータ制御装置４５のＲＯＭはｄ軸用及びｑ軸用の電流指令値マップを備える。
【００３１】
そして、前記駆動モータ制御装置４５の磁極位置算出部４６は、磁極位置信号ＳＧθを読み込み、磁極位置信号ＳＧθに従って磁極位置θを算出する。また、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない駆動モータ回転速度算出処理手段は、駆動モータ回転速度算出処理を行い、磁極位置算出部４６によって算出された磁極位置θに基づいて駆動モータ３１の回転速度、すなわち、駆動モータ回転速度ＮＭを算出する。また、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない車速検出処理手段は、車速検出処理を行い、前記駆動モータ回転速度ＮＭに対応する車速Ｖを検出し、検出された車速Ｖを、電気自動車の全体の制御を行う図示されない車両制御装置に送る。
【００３２】
そして、該車両制御装置の図示されない車両用指令値発生処理手段は、車両用指令値発生処理を行い、前記車速Ｖ及び図示されないアクセル開度検出部において検出されたアクセル開度を読み込み、車速Ｖ及びアクセル開度に基づいて車両要求トルクＴＯ＊ を算出し、該車両要求トルクＴＯ＊ に対応させて駆動モータトルクＴＭの目標値を表す駆動モータ目標トルク（トルク指令値）ＴＭ＊ を発生させ、該駆動モータ目標トルクＴＭ＊ を前記駆動モータ制御装置４５に送る。次に、該駆動モータ制御装置４５の図示されない駆動モータ制御処理手段は、前記駆動モータ目標トルクＴＭ＊ を受けると、駆動モータ制御処理を行い、駆動モータ３１を駆動する。
【００３３】
そして、前記駆動モータ制御処理手段の電流用の指令値発生処理手段としてのトルク指令・電流指令変換部４７は、指令値発生処理を行い、バッテリ電圧検出センサ１５によって検出されたバッテリ１４の電圧、すなわち、バッテリ電圧ＶＢを読み込むとともに、駆動モータ回転速度ＮＭを読み込み、前記各電流指令値マップを参照して、前記駆動モータ目標トルクＴＭ＊ に対応するｄ軸電流指令値ｉｄ＊ 及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊ を、インバータ４０を作動させるための電流用の指令値として算出し、減算器６２、６３に送る。
【００３４】
ところで、前記駆動モータ制御装置４５においては、ロータにおける磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
【００３５】
そのために、前記駆動モータ制御処理手段は、電流センサ３３、３４から検出電流ｉｕ、ｉｖを読み込む。そして、駆動モータ制御装置４５の第１の変換処理手段としてのＵＶ−ｄｑ変換部６１は、第１の変換処理を行い、前記検出電流ｉｕ、ｉｖ及び前記磁極位置θに基づいて三相／二相変換を行い、検出電流ｉｕ、ｉｖをそれぞれｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換する。
【００３６】
次に、ｄ軸電流ｉｄは減算器６２に送られ、該減算器６２においてｄ軸電流ｉｄと前記ｄ軸電流指令値ｉｄ＊ とのｄ軸電流偏差Δｉｄが算出され、該ｄ軸電流偏差Δｉｄが電圧指令値発生部６４に送られる。一方、ｑ軸電流ｉｑは減算器６３に送られ、該減算器６３においてｑ軸電流ｉｑと前記ｑ軸電流指令値ｉｑ＊ とのｑ軸電流偏差Δｉｑが算出され、該ｑ軸電流偏差Δｉｑが電圧指令値発生部６５に送られる。
【００３７】
そして、前記電圧指令値発生部６４、６５は、前記ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑが零（０）になるように、２軸上のインバータ出力としてのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ をそれぞれ発生させ、該ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ をそれぞれ駆動モータ制御装置４５の第２の変換処理手段としてのｄｑ−ＵＶ変換器６７に送る。
【００３８】
なお、前記電圧指令値発生部６４、６５によって駆動モータ制御装置４５の電圧用の第１の指令値発生処理手段が構成され、電圧指令値発生部６４、６５は、前記電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいて、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ を電圧用の第１の指令値として発生させる。
【００３９】
続いて、前記ｄｑ−ＵＶ変換器６７は、第２の変換処理を行い、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ 及び磁極位置θを読み込み、二相／三相変換を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ をＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ＊ 、Ｖｖ＊ 、Ｖｗ＊ に変換し、該電圧指令値Ｖｕ＊ 、Ｖｖ＊ 、Ｖｗ＊ をＰＷＭ発生器６８に送る。なお、前記ｄｑ−ＵＶ変換器６７によって駆動モータ制御装置４５の電圧用の第２の指令値発生処理手段が構成され、ｄｑ−ＵＶ変換器６７は、前記電圧指令値Ｖｕ＊ 、Ｖｖ＊ 、Ｖｗ＊ を電圧用の第２の指令値として発生させる。
【００４０】
前記ＰＷＭ発生器６８は、前記各相の電圧指令値Ｖｕ＊ 、Ｖｖ＊ 、Ｖｗ＊ 及び前記バッテリ電圧ＶＢに基づいて、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ＊ 及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊ に対応するパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路５１に送る。
【００４１】
該ドライブ回路５１は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するための６個のゲート信号をそれぞれ発生させ、該ゲート信号をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記ゲート信号がオンの間だけトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオンにして各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させ、該各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを前記各ステータコイル１１〜１３に供給する。
【００４２】
このように、駆動モータ目標トルクＴＭ＊ に基づいてトルク制御が行われ、駆動モータ３１が駆動されて電動車両が走行させられる。なお、１７はインバータ４０とバッテリ１４との間に配設された平滑用のコンデンサである。また、前記ＰＷＭ発生器６８、ドライブ回路５１、インバータ４０等によって、駆動モータ３１を駆動する駆動装置部が構成される。
【００４３】
ところで、前記電動駆動装置において、例えば、前記駆動モータ３１、駆動モータ３１の電動機械部品、インバータ４０、ゲート信号をインバータ４０に送るためのゲート信号線等に異常が発生することがあるが、その場合、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない異常判定処理手段によって、異常判定処理を行い、駆動モータ３１、電動機械部品、インバータ４０、ゲート信号線等に異常が発生したかどうかを判断するようにしている。
【００４４】
次に、異常判定処理手段の動作について説明する。
【００４５】
図４は本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の要部を示すブロック図、図５は本発明の実施の形態における異常判定処理の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
ところで、前記駆動モータ３１（図１）が正常に、かつ、定常状態で駆動されている場合、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑは一定の値を採り、駆動モータ３１が正常に、かつ、過渡状態で駆動されている場合、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑは滑らかに変化する。ところが、前記電動駆動装置に開放による異常が発生した場合には、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑには、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの周期の整数倍の周期の、所定の周波数から成る異常な振動が発生する。
【００４７】
そこで、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに発生する前記振動の周波数成分を抽出処理手段としてのバンドパスフィルタ８１によって抽出し、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断するようになっている。
【００４８】
そのために、まず、異常判定処理手段の変量取得処理手段は、変量取得処理を行い、異常判定処理を行うために必要な変量として、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ及び駆動モータ回転速度ＮＭを読み込み、取得する。
【００４９】
ところで、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑには、各種の周波数成分が含まれるので、各種の周波数成分のうちの前記振動の周波数成分を抽出しようとすると、振動の周波数成分の周波数領域を特定する必要がある。また、振動の周波数成分を抽出するに当たり、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑが所定のサンプリング周期で読み込まれることになるが、該サンプリング周期が長いと、各サンプリング値に基づいてｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑの微小変化をとらえることができず、その結果、振動の周波数成分を抽出するのが困難になってしまう。したがって、振動の周波数に対応するサンプリング周期を設定する必要がある。
【００５０】
そして、前記振動の周波数は、駆動モータ回転速度ＮＭが変化するのに伴って変化し、駆動モータ回転速度ＮＭが高くなるのに伴って高くなり、駆動モータ回転速度ＮＭが低くなるのに伴って低くなる。
【００５１】
そこで、前記異常判定処理手段の抽出条件算出処理手段は、抽出条件算出処理を行い、想定される振動の周波数及び前記駆動モータ回転速度ＮＭに基づいて、第１の抽出条件として、抽出しようとする周波数成分の周波数領域を表すフィルタ係数ｆｋを、第２の抽出条件として、抽出しようとする周波数成分の周波数に対応するサンプリング周期τｓを算出する。
【００５２】
続いて、前記異常判定処理手段のバンドパスフィルタ８１は、抽出処理を行い、フィルタ係数ｆｋ及びサンプリング周期τｓを読み込み、該サンプリング周期τｓで前記ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを読み込み、該ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑのサンプリング値を駆動モータ制御装置４５（図２）の前記ＲＡＭに記録する。
【００５３】
そして、バンドパスフィルタ８１は、前記フィルタ係数ｆｋによって表される周波数領域において、ｄ軸電流ｉｄに発生した振動の周波数成分Ｉｖｄ、及びｑ軸電流ｉｑに発生した振動の周波数成分Ｉｖｑを抽出し、出力する。なお、本実施の形態においては、前記ＵＶ−ｄｑ変換部６１によって、周波数成分抽出用変数算出処理手段が構成され、該周波数成分抽出用変数算出処理手段は、周波数成分抽出用変数算出処理を行い、所定の周波数成分抽出用変数としての前記ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを算出する。
【００５４】
本実施の形態においては、前記バンドパスフィルタ８１はプログラムによって構成されるが、ハードウェアによって構成することもできる。
【００５５】
次に、前記異常判定処理手段の判定条件成立判断処理手段は、判定条件成立判断処理を行い、前記周波数成分Ｉｖｄ、Ｉｖｑの振幅Ｉａｄ、Ｉａｑ
Ｉａｄ＝Ｆ（Ｉｖｄ）
Ｉａｑ＝Ｆ（Ｉｖｑ）
を算出する。なお、Ｆ（Ｉｖｄ）、Ｆ（Ｉｖｑ）は、それぞれ、周波数成分Ｉｖｄ、Ｉｖｑを変数とする関数を表す。また、前記振幅Ｉａｄ、Ｉａｑは、振動のレベルを表す振動指標値を構成する。
【００５６】
続いて、前記判定条件成立判断処理手段は、前記振幅Ｉａｄの絶対値が閾（しきい）値Ｉａｄｔｈより大きいか、又は振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈより大きいかどうかによって判定条件が成立するかどうかを判断する。そして、前記振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈより大きいか、又は振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈより大きい場合、前記判定条件成立判断処理手段は、判定条件が成立すると判断し、前記振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈ以下であり、かつ、振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈ以下である場合、前記判定条件成立判断処理手段は、判定条件が成立しないと判断する。
【００５７】
続いて、前記判定条件が成立する場合、前記異常判定処理手段の異常発生判断処理手段９１は、異常発生判断処理を行い、電動駆動装置に異常が発生したと判断し、ドライブ回路５１によって発生させられ、インバータ４０に送られるゲート信号をオフにして、駆動モータ３１のシャットダウンを行う。
【００５８】
このように、実際の検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいてｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑが算出され、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに発生する振動の周波数成分Ｉｖｄ、Ｉｖｑに基づいて各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが異常であるかどうかを判断し、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断するようになっているので、異常が発生したかどうかの判断を確実に行うことができる。
【００５９】
例えば、短絡によって過電流、過電圧、過熱等の現象が起こった場合に、異常が発生したと判断することができるだけでなく、過電流、過電圧、過熱等の現象が起こらない場合、例えば、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が破損したり、ゲート信号線等が断線したりして、前記電動駆動装置に開放による異常が発生した場合においても、異常が発生したと判断することができる。
【００６０】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ フィルタ係数ｆｋ及びサンプリング周期τｓを算出する。
ステップＳ２ 振幅Ｉａｄ、Ｉａｑを算出する。
ステップＳ３ 振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈより大きいか、又は振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈより大きいかどうかを判断する。振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈより大きいか、又は振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈより大きい場合はステップＳ４に進み、振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈ以下であり、かつ、振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈ以下である場合は処理を終了する。
ステップＳ４ 異常が発生したと判断し、シャトダウンを行い、処理を終了する。
【００６１】
本実施の形態においては、所定の周波数成分抽出用変数としてｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを算出し、該ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに振動の周波数成分Ｉｖｄ、Ｉｖｑが発生しているかどうかを判断するようにしているが、周波数成分抽出用変数としてｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑの電流指標Ｚを使用することもできる。
【００６２】
その場合、異常判定処理手段に、ＵＶ−ｄｑ変換部６１とは別に図示されない周波数成分抽出用変数算出処理手段が配設され、該周波数成分抽出用変数算出処理手段は、周波数成分抽出用変数算出処理を行い、前記電流指標Ｚ
Ｚ＝√（ｉｄ２ ＋ｉｑ２ ）／√（３）
を算出する。
【００６３】
続いて、異常判定処理手段の抽出処理手段としてのバンドパスフィルタは、抽出処理を行い、フィルタ係数ｆｋ及びサンプリング周期τｓを読み込み、該サンプリング周期τｓで前記電流指標Ｚを読み込み、電流指標Ｚのサンプリング値を前記ＲＡＭに記録する。そして、バンドパスフィルタは、前記フィルタ係数ｆｋによって表される周波数領域において、電流指標Ｚに発生した振動の周波数成分Ｉｚを抽出し、出力する。
【００６４】
次に、前記異常判定処理手段の判定条件成立判断処理手段は、判定条件成立判断処理を行い、前記周波数成分Ｉｚの振幅Ｉａｚ
Ｉａｚ＝Ｆ（Ｉｚ）
を算出する。
【００６５】
続いて、前記判定条件成立判断処理手段は、前記振幅Ｉａｚの絶対値が閾値Ｉａｚｔｈより大きいかどうかによって判定条件が成立するかどうかを判断する。
そして、前記振幅Ｉａｚの絶対値が閾値Ｉａｚｔｈより大きい場合、前記判定条件成立判断処理手段は、判定条件が成立すると判断し、前記振幅Ｉａｚの絶対値が閾値Ｉａｚｔｈ以下である場合、前記判定条件成立判断処理手段は、判定条件が成立しないと判断する。
【００６６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械を駆動するためにコイルに電流を供給する電流供給部と、前記コイルに供給される電流を検出電流として検出する電流検出部と、前記検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段と、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段と、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段とを有する。
【００６８】
この場合、実際の検出電流に基づいて周波数成分抽出用変数が算出され、該周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分が抽出され、該周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかが判断されるので、異常が発生したかどうかの判断を確実に行うことができる。
【００６９】
例えば、短絡によって過電流、過電圧、過熱等の現象が起こった場合に、異常が発生したと判断することができるだけでなく、過電流、過電圧、過熱等の現象が起こらない場合、例えば、電流供給部を構成するスイッチング素子が破損したり、ゲート信号線等が断線したりして、前記電動駆動装置に開放による異常が発生した場合においても、異常が発生したと判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電動駆動制御装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における電気自動車の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の要部を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態における異常判定処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１〜１３ ステータコイル
３１ 駆動モータ
３３、３４ 電流センサ
４０ インバータ
４５ 駆動モータ制御装置
６１ ＵＶ−ｄｑ変換部
８１ バンドパスフィルタ
９１ 異常発生判断処理手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両、例えば、電気自動車、ハイブリッド型車両等の電動車両においては、電動駆動装置が搭載され、該電動駆動装置によって電動車両を走行させることができるようになっている。
【０００３】
そして、電気自動車の場合、前記電動駆動装置に電動機械としての駆動モータが配設され、該駆動モータを駆動することによって発生させられた回転が駆動輪に伝達され、電気自動車が走行させられる。前記駆動モータは、力行（駆動）時に、バッテリから直流の電流を受けて駆動され、駆動モータのトルク、すなわち、駆動モータトルクを発生させ、回生（発電）時に、電気自動車のイナーシャによってトルクを受け、直流の電流を発生させ、該電流をバッテリに供給する。
【０００４】
また、ハイブリッド型車両の場合、エンジンのほかに、前記電動駆動装置に、第１の電動機械としての発電機（発電機モータ）及び第２の電動機械としての駆動モータが配設され、エンジンのトルク、すなわち、エンジントルクの一部を発電機に、残りを駆動輪に伝達するようになっている。そして、前記電動駆動装置は、サンギヤ、リングギヤ及びキャリヤを備えたプラネタリギヤユニットを有し、前記キャリヤとエンジンとが連結され、リングギヤと駆動輪とが連結され、サンギヤと発電機とが連結され、前記リングギヤ及び駆動モータから出力された回転が駆動輪に伝達され、ハイブリッド型車両が走行させられる。
【０００５】
そのために、前記駆動モータ、発電機等には、回転自在に配設され、Ｎ極及びＳ極の永久磁石から成る磁極対を備えたロータ、該ロータより径方向外方に配設され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備えたステータ等の電動機械部品が配設される。
【０００６】
また、前記電気自動車には駆動モータ制御装置が、前記ハイブリッド型車両には発電機制御装置及び駆動モータ制御装置がそれぞれ電動機械制御装置として配設され、該電動機械制御装置において発生させられたＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号をインバータに送り、該インバータにおいて発生させられた相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流を前記各ステータコイルに供給することによって、前記駆動モータを駆動して駆動モータトルクを発生させたり、発電機を駆動して、発電機のトルク、すなわち、発電機トルクを発生させたりするようになっている。
【０００７】
ところで、前記電動駆動装置において、例えば、前記駆動モータ、発電機、電動機械部品、インバータ、ゲート信号をインバータに送るためのゲート信号線等に異常が発生することがある。そこで、各ステータコイルに供給される各相の電流を検出し、各相の電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換するとともに、該ｄ軸電流及びｑ軸電流とｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値との偏差、又は該偏差の積分値に基づいて、前記駆動モータ、電動機械部品、ゲート信号線等に異常が発生したかどうかを判断するようにした異常判定方法が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３３２００２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の異常判定方法においては、前記電動駆動装置に短絡による異常が発生した場合には、過電流、過電圧、過熱等の現象が起こるので、異常が発生したと判断することができるが、例えば、インバータを構成するスイッチング素子が破損したり、ゲート信号線等が断線したりして、前記電動駆動装置に開放による異常が発生した場合には、ｄ軸電流とｄ軸電流指令値とのｄ軸電流偏差、及びｑ軸電流とｑ軸電流指令値とのｑ軸電流偏差が大きくなっても必ずしも過電流の現象が起こらず、異常が発生したと判断することができない場合がある。
【００１０】
本発明は、前記従来の異常判定方法の問題点を解決して、電動駆動装置に短絡による異常が発生した場合だけでなく、電動駆動装置に開放による異常が発生した場合にも、異常が発生したと判断することができる電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の電動駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械を駆動するためにコイルに電流を供給する電流供給部と、前記コイルに供給される電流を検出電流として検出する電流検出部と、前記検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段と、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段と、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段とを有する。
【００１２】
本発明の他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記周波数成分抽出用変数は、ｄ軸電流及びｑ軸電流である。
【００１３】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記周波数成分抽出用変数は、ｄ軸電流及びｑ軸電流の実効値である。
【００１４】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記抽出処理手段は、所定の周波数領域の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタである。
【００１５】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記周波数領域は電動機械の回転速度に対応させて変更される。
【００１６】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記抽出処理手段は、所定のサンプリング周期で前記周波数成分抽出用変数を読み込む。
【００１７】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記サンプリング周期は電動機械の回転速度に対応させて変更される。
【００１８】
本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記異常発生判断処理手段は、前記周波数成分の振幅に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する。
【００１９】
本発明の電動駆動制御方法においては、電動機械を駆動するためにコイルに電流を供給し、前記コイルに供給される電流を検出電流として検出し、該検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出し、該周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出し、該周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する。
【００２０】
本発明の電動駆動制御方法のプログラムにおいては、コンピュータを、電流検出部によって検出された検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段、及び前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段として機能させる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この場合、電動車両として電気自動車について説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態における電動駆動制御装置の機能ブロック図である。
【００２３】
図において、３１は電動機械としての駆動モータ、４０は該駆動モータ３１を駆動するために図示されないコイルに電流を供給する電流供給部としてのインバータ、３３、３４は前記コイルに供給される電流を検出電流として検出する電流検出部としての電流センサ、６１は、該電流センサ３３、３４によって検出された検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段としてのＵＶ−ｄｑ変換部、８１は前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段としてのバンドパスフィルタ、９１は、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段である。
【００２４】
図２は本発明の実施の形態における電気自動車の概略図、図３は本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置のブロック図である。
【００２５】
図において、３１は電動機械としての駆動モータであり、該駆動モータ３１は電気自動車の図示されない駆動軸等に取り付けられる。本実施の形態においては、前記駆動モータ３１としてＤＣブラシレス駆動モータが使用される。前記駆動モータ３１は、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設されたステータを備える。前記ロータは、図示されないシャフトに図示されないハブを介して取り付けられたロータコア、及び該ロータコアの円周方向における複数箇所に配設された永久磁石を備え、該永久磁石のＳ極及びＮ極によって磁極対が構成される。また、前記ステータは、円周方向における複数箇所に、径方向内方に向けて突出させてティースが形成された図示されないステータコア、並びに前記ティースに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイルとしてのステータコイル１１〜１３を備える。なお、前記駆動モータ３１の出力軸に、磁極位置θを検出するための磁極位置検出部としてレゾルバ７１が配設され、該レゾルバ７１は、センサ出力としての磁極位置信号ＳＧθを発生させ、電動機械制御装置としての駆動モータ制御装置４５に送る。また、前記駆動モータ３１、図示されない駆動輪等によって電動駆動装置が構成される。
【００２６】
そして、前記駆動モータ３１を駆動して電気自動車を走行させるために、バッテリ１４からの直流の電流が、電流供給部としてのインバータ４０に供給され、該インバータ４０によって相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに変換され、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗはそれぞれ各ステータコイル１１〜１３に供給される。
【００２７】
そのために、前記インバータ４０は、６個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を選択的にオン・オフさせることによって、前記各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させることができるようになっている。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、電流供給部としてインバータ４０を使用するようになっているが、該インバータ４０に代えて、２〜６個のスイッチング素子を一つのパッケージに組み込むことによって形成されたＩＧＢＴ等のパワーモジュールを使用したり、ＩＧＢＴにドライブ回路等を組み込むことによって形成されたＩＰＭを使用したりすることもできる。
【００２９】
ところで、前記ステータコイル１１〜１３はスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを制御するために、例えば、ステータコイル１１、１２のリード線にＵ相及びＶ相の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出電流ｉｕ、ｉｖとして検出する電流検出部としての電流センサ３３、３４が配設され、該電流センサ３３、３４は、検出電流ｉｕ、ｉｖを駆動モータ制御装置４５に送り、該駆動モータ制御装置４５は検出電流ｉｕ、ｉｖに基づいて検出電流ｉｗ
ｉｗ＝−ｉｕ−ｉｖ
を算出することによって検出する。
【００３０】
前記駆動モータ制御装置４５には、コンピュータとして機能する図示されないＣＰＵのほかに、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするためのＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の図示されない記録装置が配設される。そして、前記駆動モータ制御装置４５のＲＡＭには、各種のプログラム、データ等が記録されるようになっているが、プログラム、データ等をハードディスク、メモリカード等の外部の記録媒体に記録することもできる。その場合、例えば、該外部の記録媒体から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに記録する。したがって、外部の記録媒体を交換することによって、前記プログラム、データ等を更新することができる。また、駆動モータ制御装置４５のＲＯＭはｄ軸用及びｑ軸用の電流指令値マップを備える。
【００３１】
そして、前記駆動モータ制御装置４５の磁極位置算出部４６は、磁極位置信号ＳＧθを読み込み、磁極位置信号ＳＧθに従って磁極位置θを算出する。また、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない駆動モータ回転速度算出処理手段は、駆動モータ回転速度算出処理を行い、磁極位置算出部４６によって算出された磁極位置θに基づいて駆動モータ３１の回転速度、すなわち、駆動モータ回転速度ＮＭを算出する。また、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない車速検出処理手段は、車速検出処理を行い、前記駆動モータ回転速度ＮＭに対応する車速Ｖを検出し、検出された車速Ｖを、電気自動車の全体の制御を行う図示されない車両制御装置に送る。
【００３２】
そして、該車両制御装置の図示されない車両用指令値発生処理手段は、車両用指令値発生処理を行い、前記車速Ｖ及び図示されないアクセル開度検出部において検出されたアクセル開度を読み込み、車速Ｖ及びアクセル開度に基づいて車両要求トルクＴＯ＊ を算出し、該車両要求トルクＴＯ＊ に対応させて駆動モータトルクＴＭの目標値を表す駆動モータ目標トルク（トルク指令値）ＴＭ＊ を発生させ、該駆動モータ目標トルクＴＭ＊ を前記駆動モータ制御装置４５に送る。次に、該駆動モータ制御装置４５の図示されない駆動モータ制御処理手段は、前記駆動モータ目標トルクＴＭ＊ を受けると、駆動モータ制御処理を行い、駆動モータ３１を駆動する。
【００３３】
そして、前記駆動モータ制御処理手段の電流用の指令値発生処理手段としてのトルク指令・電流指令変換部４７は、指令値発生処理を行い、バッテリ電圧検出センサ１５によって検出されたバッテリ１４の電圧、すなわち、バッテリ電圧ＶＢを読み込むとともに、駆動モータ回転速度ＮＭを読み込み、前記各電流指令値マップを参照して、前記駆動モータ目標トルクＴＭ＊ に対応するｄ軸電流指令値ｉｄ＊ 及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊ を、インバータ４０を作動させるための電流用の指令値として算出し、減算器６２、６３に送る。
【００３４】
ところで、前記駆動モータ制御装置４５においては、ロータにおける磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
【００３５】
そのために、前記駆動モータ制御処理手段は、電流センサ３３、３４から検出電流ｉｕ、ｉｖを読み込む。そして、駆動モータ制御装置４５の第１の変換処理手段としてのＵＶ−ｄｑ変換部６１は、第１の変換処理を行い、前記検出電流ｉｕ、ｉｖ及び前記磁極位置θに基づいて三相／二相変換を行い、検出電流ｉｕ、ｉｖをそれぞれｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換する。
【００３６】
次に、ｄ軸電流ｉｄは減算器６２に送られ、該減算器６２においてｄ軸電流ｉｄと前記ｄ軸電流指令値ｉｄ＊ とのｄ軸電流偏差Δｉｄが算出され、該ｄ軸電流偏差Δｉｄが電圧指令値発生部６４に送られる。一方、ｑ軸電流ｉｑは減算器６３に送られ、該減算器６３においてｑ軸電流ｉｑと前記ｑ軸電流指令値ｉｑ＊ とのｑ軸電流偏差Δｉｑが算出され、該ｑ軸電流偏差Δｉｑが電圧指令値発生部６５に送られる。
【００３７】
そして、前記電圧指令値発生部６４、６５は、前記ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑが零（０）になるように、２軸上のインバータ出力としてのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ をそれぞれ発生させ、該ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ をそれぞれ駆動モータ制御装置４５の第２の変換処理手段としてのｄｑ−ＵＶ変換器６７に送る。
【００３８】
なお、前記電圧指令値発生部６４、６５によって駆動モータ制御装置４５の電圧用の第１の指令値発生処理手段が構成され、電圧指令値発生部６４、６５は、前記電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいて、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ を電圧用の第１の指令値として発生させる。
【００３９】
続いて、前記ｄｑ−ＵＶ変換器６７は、第２の変換処理を行い、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ 及び磁極位置θを読み込み、二相／三相変換を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊ 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊ をＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ＊ 、Ｖｖ＊ 、Ｖｗ＊ に変換し、該電圧指令値Ｖｕ＊ 、Ｖｖ＊ 、Ｖｗ＊ をＰＷＭ発生器６８に送る。なお、前記ｄｑ−ＵＶ変換器６７によって駆動モータ制御装置４５の電圧用の第２の指令値発生処理手段が構成され、ｄｑ−ＵＶ変換器６７は、前記電圧指令値Ｖｕ＊ 、Ｖｖ＊ 、Ｖｗ＊ を電圧用の第２の指令値として発生させる。
【００４０】
前記ＰＷＭ発生器６８は、前記各相の電圧指令値Ｖｕ＊ 、Ｖｖ＊ 、Ｖｗ＊ 及び前記バッテリ電圧ＶＢに基づいて、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ＊ 及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊ に対応するパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路５１に送る。
【００４１】
該ドライブ回路５１は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するための６個のゲート信号をそれぞれ発生させ、該ゲート信号をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記ゲート信号がオンの間だけトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオンにして各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させ、該各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを前記各ステータコイル１１〜１３に供給する。
【００４２】
このように、駆動モータ目標トルクＴＭ＊ に基づいてトルク制御が行われ、駆動モータ３１が駆動されて電動車両が走行させられる。なお、１７はインバータ４０とバッテリ１４との間に配設された平滑用のコンデンサである。また、前記ＰＷＭ発生器６８、ドライブ回路５１、インバータ４０等によって、駆動モータ３１を駆動する駆動装置部が構成される。
【００４３】
ところで、前記電動駆動装置において、例えば、前記駆動モータ３１、駆動モータ３１の電動機械部品、インバータ４０、ゲート信号をインバータ４０に送るためのゲート信号線等に異常が発生することがあるが、その場合、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない異常判定処理手段によって、異常判定処理を行い、駆動モータ３１、電動機械部品、インバータ４０、ゲート信号線等に異常が発生したかどうかを判断するようにしている。
【００４４】
次に、異常判定処理手段の動作について説明する。
【００４５】
図４は本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の要部を示すブロック図、図５は本発明の実施の形態における異常判定処理の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
ところで、前記駆動モータ３１（図１）が正常に、かつ、定常状態で駆動されている場合、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑは一定の値を採り、駆動モータ３１が正常に、かつ、過渡状態で駆動されている場合、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑは滑らかに変化する。ところが、前記電動駆動装置に開放による異常が発生した場合には、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑには、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの周期の整数倍の周期の、所定の周波数から成る異常な振動が発生する。
【００４７】
そこで、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに発生する前記振動の周波数成分を抽出処理手段としてのバンドパスフィルタ８１によって抽出し、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断するようになっている。
【００４８】
そのために、まず、異常判定処理手段の変量取得処理手段は、変量取得処理を行い、異常判定処理を行うために必要な変量として、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ及び駆動モータ回転速度ＮＭを読み込み、取得する。
【００４９】
ところで、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑには、各種の周波数成分が含まれるので、各種の周波数成分のうちの前記振動の周波数成分を抽出しようとすると、振動の周波数成分の周波数領域を特定する必要がある。また、振動の周波数成分を抽出するに当たり、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑが所定のサンプリング周期で読み込まれることになるが、該サンプリング周期が長いと、各サンプリング値に基づいてｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑの微小変化をとらえることができず、その結果、振動の周波数成分を抽出するのが困難になってしまう。したがって、振動の周波数に対応するサンプリング周期を設定する必要がある。
【００５０】
そして、前記振動の周波数は、駆動モータ回転速度ＮＭが変化するのに伴って変化し、駆動モータ回転速度ＮＭが高くなるのに伴って高くなり、駆動モータ回転速度ＮＭが低くなるのに伴って低くなる。
【００５１】
そこで、前記異常判定処理手段の抽出条件算出処理手段は、抽出条件算出処理を行い、想定される振動の周波数及び前記駆動モータ回転速度ＮＭに基づいて、第１の抽出条件として、抽出しようとする周波数成分の周波数領域を表すフィルタ係数ｆｋを、第２の抽出条件として、抽出しようとする周波数成分の周波数に対応するサンプリング周期τｓを算出する。
【００５２】
続いて、前記異常判定処理手段のバンドパスフィルタ８１は、抽出処理を行い、フィルタ係数ｆｋ及びサンプリング周期τｓを読み込み、該サンプリング周期τｓで前記ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを読み込み、該ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑのサンプリング値を駆動モータ制御装置４５（図２）の前記ＲＡＭに記録する。
【００５３】
そして、バンドパスフィルタ８１は、前記フィルタ係数ｆｋによって表される周波数領域において、ｄ軸電流ｉｄに発生した振動の周波数成分Ｉｖｄ、及びｑ軸電流ｉｑに発生した振動の周波数成分Ｉｖｑを抽出し、出力する。なお、本実施の形態においては、前記ＵＶ−ｄｑ変換部６１によって、周波数成分抽出用変数算出処理手段が構成され、該周波数成分抽出用変数算出処理手段は、周波数成分抽出用変数算出処理を行い、所定の周波数成分抽出用変数としての前記ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを算出する。
【００５４】
本実施の形態においては、前記バンドパスフィルタ８１はプログラムによって構成されるが、ハードウェアによって構成することもできる。
【００５５】
次に、前記異常判定処理手段の判定条件成立判断処理手段は、判定条件成立判断処理を行い、前記周波数成分Ｉｖｄ、Ｉｖｑの振幅Ｉａｄ、Ｉａｑ
Ｉａｄ＝Ｆ（Ｉｖｄ）
Ｉａｑ＝Ｆ（Ｉｖｑ）
を算出する。なお、Ｆ（Ｉｖｄ）、Ｆ（Ｉｖｑ）は、それぞれ、周波数成分Ｉｖｄ、Ｉｖｑを変数とする関数を表す。また、前記振幅Ｉａｄ、Ｉａｑは、振動のレベルを表す振動指標値を構成する。
【００５６】
続いて、前記判定条件成立判断処理手段は、前記振幅Ｉａｄの絶対値が閾（しきい）値Ｉａｄｔｈより大きいか、又は振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈより大きいかどうかによって判定条件が成立するかどうかを判断する。そして、前記振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈより大きいか、又は振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈより大きい場合、前記判定条件成立判断処理手段は、判定条件が成立すると判断し、前記振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈ以下であり、かつ、振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈ以下である場合、前記判定条件成立判断処理手段は、判定条件が成立しないと判断する。
【００５７】
続いて、前記判定条件が成立する場合、前記異常判定処理手段の異常発生判断処理手段９１は、異常発生判断処理を行い、電動駆動装置に異常が発生したと判断し、ドライブ回路５１によって発生させられ、インバータ４０に送られるゲート信号をオフにして、駆動モータ３１のシャットダウンを行う。
【００５８】
このように、実際の検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいてｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑが算出され、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに発生する振動の周波数成分Ｉｖｄ、Ｉｖｑに基づいて各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが異常であるかどうかを判断し、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断するようになっているので、異常が発生したかどうかの判断を確実に行うことができる。
【００５９】
例えば、短絡によって過電流、過電圧、過熱等の現象が起こった場合に、異常が発生したと判断することができるだけでなく、過電流、過電圧、過熱等の現象が起こらない場合、例えば、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が破損したり、ゲート信号線等が断線したりして、前記電動駆動装置に開放による異常が発生した場合においても、異常が発生したと判断することができる。
【００６０】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ フィルタ係数ｆｋ及びサンプリング周期τｓを算出する。
ステップＳ２ 振幅Ｉａｄ、Ｉａｑを算出する。
ステップＳ３ 振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈより大きいか、又は振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈより大きいかどうかを判断する。振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈより大きいか、又は振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈより大きい場合はステップＳ４に進み、振幅Ｉａｄの絶対値が閾値Ｉａｄｔｈ以下であり、かつ、振幅Ｉａｑの絶対値が閾値Ｉａｑｔｈ以下である場合は処理を終了する。
ステップＳ４ 異常が発生したと判断し、シャトダウンを行い、処理を終了する。
【００６１】
本実施の形態においては、所定の周波数成分抽出用変数としてｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを算出し、該ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに振動の周波数成分Ｉｖｄ、Ｉｖｑが発生しているかどうかを判断するようにしているが、周波数成分抽出用変数としてｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑの電流指標Ｚを使用することもできる。
【００６２】
その場合、異常判定処理手段に、ＵＶ−ｄｑ変換部６１とは別に図示されない周波数成分抽出用変数算出処理手段が配設され、該周波数成分抽出用変数算出処理手段は、周波数成分抽出用変数算出処理を行い、前記電流指標Ｚ
Ｚ＝√（ｉｄ２ ＋ｉｑ２ ）／√（３）
を算出する。
【００６３】
続いて、異常判定処理手段の抽出処理手段としてのバンドパスフィルタは、抽出処理を行い、フィルタ係数ｆｋ及びサンプリング周期τｓを読み込み、該サンプリング周期τｓで前記電流指標Ｚを読み込み、電流指標Ｚのサンプリング値を前記ＲＡＭに記録する。そして、バンドパスフィルタは、前記フィルタ係数ｆｋによって表される周波数領域において、電流指標Ｚに発生した振動の周波数成分Ｉｚを抽出し、出力する。
【００６４】
次に、前記異常判定処理手段の判定条件成立判断処理手段は、判定条件成立判断処理を行い、前記周波数成分Ｉｚの振幅Ｉａｚ
Ｉａｚ＝Ｆ（Ｉｚ）
を算出する。
【００６５】
続いて、前記判定条件成立判断処理手段は、前記振幅Ｉａｚの絶対値が閾値Ｉａｚｔｈより大きいかどうかによって判定条件が成立するかどうかを判断する。
そして、前記振幅Ｉａｚの絶対値が閾値Ｉａｚｔｈより大きい場合、前記判定条件成立判断処理手段は、判定条件が成立すると判断し、前記振幅Ｉａｚの絶対値が閾値Ｉａｚｔｈ以下である場合、前記判定条件成立判断処理手段は、判定条件が成立しないと判断する。
【００６６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械を駆動するためにコイルに電流を供給する電流供給部と、前記コイルに供給される電流を検出電流として検出する電流検出部と、前記検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段と、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段と、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段とを有する。
【００６８】
この場合、実際の検出電流に基づいて周波数成分抽出用変数が算出され、該周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分が抽出され、該周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかが判断されるので、異常が発生したかどうかの判断を確実に行うことができる。
【００６９】
例えば、短絡によって過電流、過電圧、過熱等の現象が起こった場合に、異常が発生したと判断することができるだけでなく、過電流、過電圧、過熱等の現象が起こらない場合、例えば、電流供給部を構成するスイッチング素子が破損したり、ゲート信号線等が断線したりして、前記電動駆動装置に開放による異常が発生した場合においても、異常が発生したと判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電動駆動制御装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における電気自動車の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の要部を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態における異常判定処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１〜１３ ステータコイル
３１ 駆動モータ
３３、３４ 電流センサ
４０ インバータ
４５ 駆動モータ制御装置
６１ ＵＶ−ｄｑ変換部
８１ バンドパスフィルタ
９１ 異常発生判断処理手段
Claims (10)
- 電動機械と、該電動機械を駆動するためにコイルに電流を供給する電流供給部と、前記コイルに供給される電流を検出電流として検出する電流検出部と、前記検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段と、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段と、前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段とを有することを特徴とする電動駆動制御装置。
- 前記周波数成分抽出用変数は、ｄ軸電流及びｑ軸電流である請求項１に記載の電動駆動制御装置。
- 前記周波数成分抽出用変数は、ｄ軸電流及びｑ軸電流の実効値である請求項１に記載の電動駆動制御装置。
- 前記抽出処理手段は、所定の周波数領域の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタである請求項１に記載の電動駆動制御装置。
- 前記周波数領域は電動機械の回転速度に対応させて変更される請求項４に記載の電動駆動制御装置。
- 前記抽出処理手段は、所定のサンプリング周期で前記周波数成分抽出用変数を読み込む請求項１に記載の電動駆動制御装置。
- 前記サンプリング周期は電動機械の回転速度に対応させて変更される請求項６に記載の電動駆動制御装置。
- 前記異常発生判断処理手段は、前記周波数成分の振幅に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する請求項１に記載の電動駆動制御装置。
- 電動機械を駆動するためにコイルに電流を供給し、前記コイルに供給される電流を検出電流として検出し、該検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出し、該周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出し、該周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することを特徴とする電動駆動制御方法。
- コンピュータを、電流検出部によって検出された検出電流に基づいて、所定の周波数成分抽出用変数を算出する周波数成分抽出用変数算出処理手段、前記周波数成分抽出用変数に発生した所定の周波数成分を抽出する抽出処理手段、及び前記周波数成分に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常発生判断処理手段として機能させることを特徴とする電動駆動制御方法のプログラム。
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