JP2005160136A - インバータ装置およびそれを備える自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 電流検出の信頼性が高く電気負荷である交流モータの制御応答性を高められるインバータ装置および、それを搭載した運転性の高い自動車を提供する。
【解決手段】 車輪駆動用のモータジェネレータＭＧの各相コイル１３１〜１３３は、配線１２１〜１２３によってインバータユニット１０５の各相と接続される。電流測定相であるＵ相およびＶ相の各々において電流センサが多重化されるように、電流センサ１４０ａ，１４０ｂ，１４１ａ，１４１ｂが配置される。制御装置１１５は、各電流検出相において、複数の電流センサによる電流測定値の比較によって、電流センサの故障を検知するとともに、故障検出時には、上記電流測定相を循環電流が流れるような故障検出モードを実現して、故障した電流センサを特定する。
【選択図】 図２

Description

この発明はインバータ装置に関し、より特定的には、電流センサを備えたインバータ装置およびそれを搭載した自動車に関する。

最近、環境に配慮した自動車として、電動機（モータ）を駆動装置に組込んだハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部実用化されている。

一般的に、ハイブリッド自動車では、インバータ装置によって駆動制御される車輪駆動用の交流モータが設けられる。当該交流モータには、運転者からの要求に応じて変化する所望のトルクを応答性良く発生することが求められる。

インバータ装置による交流モータの制御には、電流センサによって実際に電流を検出する手法のみならず、電流センサを用いることなく交流モータの回路パラメータに基づいたモデル式によって電流を推定する電流センサレス方式が提案されている。

ただし、電流センサレス方式では、回路パラメータ誤差に起因する電流推定誤差が本質的に存在するため、モータ制御系のフィードバックゲインを高めて応答性を向上させることには限界がある。その一方で、ハイブリッド自動車に搭載された交流モータに関しては、運転状況の変化に応じて制御指令値が時間的に変化しやすいため、運転性を確保するには制御応答性が高い（応答が速い）ことが要求される。

このため、ハイブリッド自動車に搭載された交流モータについては、基本的には電流センサでの電流実測値を用いてインバータ装置を制御する構成とした上で、電流センサの故障時には、バックアップ的に電流計算値を用いたインバータ制御を行なうことが一般的であった。電流実測値を用いたインバータ制御が行なわれる「通常走行」に対して、電流計算値を用いたインバータ制御による走行は、「リンプフォーム走行」とも呼ばれている。たとえば、電流センサが故障しているか否かを特定して、信頼性の高い制御を行なう電気車制御装置の構成が開示されている（たとえば特許文献１）。
特開平９−２３５０１号公報 特開平８−２０５３０３号公報

上記のように、ハイブリッド自動車に搭載された交流モータについては、時々刻々変化する運転状況に対応して高応答性の制御を行なうために、電流検出の信頼性を向上させることが重要である。

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、電流センサの故障時にも適切なモータ制御への移行によって運転を継続できるものの、電流検出の信頼性そのものを高めることはできない。また、「リンプフォーム走行」の場面を減らして、より高い運転性を求めるという観点からも問題が残る。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、電流検出の信頼性が高く、電気負荷である交流モータの制御応答性を高められるインバータ装置および、それによって車輪駆動用の交流モータを駆動制御する運転性の高い自動車を提供することである。

この発明によるインバータ装置は、複数相の交流電動機を駆動制御するインバータ装置であって、複数のスイッチング素子と、複数の配線と、電流センサと、制御装置とを備える。複数のスイッチング素子は、複数相に対応した各アームを構成するように接続される。複数の配線は、複数相のアームと交流電動機との間に、複数相にそれぞれ対応して設けられる。電流センサは、複数相のうちの少なくとも２相の電流測定相の各々に対応して複数個ずつ設けられる。制御装置は、電流センサのそれぞれから電流測定値を伝達されるともに、複数相の電流に基づいて複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。同一相に対応する各電流センサは、対応の配線の通過電流を共通に測定する。

好ましくは、制御装置は、同一相に対応する複数の電流センサ間での電流測定値の差に基づいて、複数の電流センサの故障を検出する。

さらに好ましくは、制御装置は、電流測定値の差に基づいて故障を検出した場合には故障特定モードを実行可能であり、故障特定モードにおいて、制御装置は、電流測定相のうちの、電流センサの故障が検出された相および他の相にそれぞれ対応する配線に、同一の電流が循環して流されるように、複数のスイッチング素子のオン・オフを設定する。

特にこのような構成では、制御装置は、故障特定モードにおいて、他の相の電流センサでの電流測定値を基準として、故障が検出された相に設けられた複数個の電流センサのそれぞれでの故障有無を判断する。

この発明による自動車は、請求項１から４のいずれか１項に記載のインバータ装置と、直流電源と、複数相の交流電動機とを備える。交流電動機は、少なくとも１つの車輪を駆動可能であり、インバータ制御装置によって駆動制御される。インバータ装置は、直流電源によって供給される直流電力と、交流電動機を駆動制御する交流電力との間の電力変換を行なう。制御装置は、各電流測定相において正常な電流センサが少なくとも１つ存在する場合には、正常な電流センサによる電流測定値を用いて複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する一方で、電流測定相のうちの少なくとも１つにおいて対応の電流センサがすべて故障した場合には、複数相の各々について、電流センサによる電流測定値ではなく所定の計算式に基づく電流計算値を用いて複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。

この発明の他の構成による自動車は、請求項４に記載のインバータ装置と、直流電源と、複数相の交流電動機とを備える。交流電動機は、少なくとも１つの車輪を駆動可能であり、インバータ装置によって駆動制御される。インバータ装置は、直流電源によって供給される直流電力と、交流電動機を駆動制御する交流電力との間の電力変換を行なう。制御装置は、故障特定モードの実行後において、故障有と判断された電流センサを除く残りの電流センサによる電流測定値を用いてインバータ装置を制御する。

好ましくは、故障特定モードは、自動車の運転を一旦停止した後、運転の再開時に実行される。

この発明によるインバータ装置では、各電流測定相について電流センサを多重に設けているため、一部の電流センサにハード故障が発生しても、残りの正常な電流センサを用いて、電流測定値を用いた応答性の高いインバータ制御を継続することが可能である。

さらに、各電流測定相で多重に設けられた電流センサ間での電流測定値の差に基づいて故障検出することによって、ハード故障が発生していないにもかかわらず何らかの原因で電流センサによる測定値が異常となっているケースを検知することができる。このため、電流検出の信頼性を向上させて、上記のような異常な電流測定値を用いて誤ったインバータ制御が行なわれることを防止できる。

特に、電流測定値の差に基づく故障の検出時には、故障特定モードの実行によって、当該相に対応する複数個の電流センサから故障した電流センサを特定できるので、残りの正常な電流センサを用いて、電流測定値に基づく応答性の高いインバータ制御を再び実行することができる。

この発明による自動車は、車輪駆動用の交流電動機を駆動制御するインバータ装置において、電流測定相において電流センサを多重化しているので、電流センサのハード故障に対して電流検出の信頼性を高めることができるとともに、少なくとも１つ電流測定相において電流測定が不能となった場合にも、電流計算値を用いた制御に移行して運転そのものを継続することができる。

また、各電流測定相で多重に設けられた電流センサ間での電流測定値の差に基づいて故障検出することによって電流検出の信頼性をさらに向上させることができる。特に、電流測定値の差に基づく故障の検出時には、故障特定モードの実行によって故障した電流センサを特定できるので、残りの正常な電流センサを用いて、電流測定値を用いたモータ制御に復帰することができる。このため、電流計算値を用いた制御（リンプフォーム走行）の機会を減らして、電流実測値を用いた応答性の高いモータ制御によって車輪を駆動して運転性を高めることができる。

特に、故障特定モードについて、自動車の運転を一旦停止した後運転の再開時に実行することにより、安全性を高めることができる。

この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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、この発明によるインバータ装置を搭載した自動車の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態によるハイブリッド自動車１００は、直流電源１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、動力出力装置３０と、ディファレンシャルギア（ＤＧ：Differential Gear）４０と、前輪５０Ｌ，５０Ｒと、後輪６０Ｌ，６０Ｒと、フロントシート７０Ｌ，７０Ｒと、リアシート８０とを備える。

代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池であるバッテリで構成される直流電源１０は、たとえば、直流電圧をＰＣＵ２０へ供給するとともに、ＰＣＵ２０からの直流電圧によって充電される。直流電源（バッテリ）１０は、リアシート８０の後方部に配置される。

動力出力装置３０は、ダッシュボード９０よりも前側のエンジンルームに配置される。ＰＣＵ２０は、動力出力装置３０と電気的に接続される。動力出力装置３０は、ＤＧ４０と連結される。

ＰＣＵ２０は、直流電源１０からの直流電圧を交流電圧に変換して動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータＭＧを駆動制御する。また、ＰＣＵ２０は、動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータＭＧが発電した交流電圧を直流電圧に変換して直流電源（バッテリ）１０を充電する。後程詳しく説明するように、ＰＣＵ２０は、直流電源１０によって供給される直流電力と、モータジェネレータＭＧを駆動制御する交流電力との間での電力変換を行なう「インバータ装置」を含んでいる。

動力出力装置３０は、エンジンおよび／またはモータジェネレータＭＧによる動力を、ＤＧ４０を介して前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達して前輪５０Ｌ，５０Ｒを駆動する。また、動力出力装置３０は、前輪５０Ｌ，５０ＲによるモータジェネレータＭＧの回転力によって発電し、その発電した電力をＰＣＵ２０へ供給する。すなわち、モータジェネレータＭＧは、少なくとも１つの車輪を駆動可能な「交流電動機」としての役割を果たす。

ＤＧ４０は、動力出力装置３０からの動力を前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達するとともに、前輪５０Ｌ，５０Ｒの回転力を動力出力装置３０へ伝達する。

図２は、図１に示されたＰＣＵ２０の主要部を示す電気回路図である。

図２を参照して、ＰＣＵ２０は、インバータユニット１０５および制御装置１１５から構成されるインバータ装置１０２を含む。インバータ装置１０２は、モータジェネレータＭＧを駆動制御する。

インバータユニット１０５は、Ｕ相アーム１１０、Ｖ相アーム１１１およびＷ相アーム１１２からなる。Ｕ相アーム１１０、Ｖ相アーム１１１およびＷ相アーム１１２は、電源ライン１０２とアースライン１０４との間に並列に接続される。Ｕ相アーム１１０は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からなり、Ｖ相アーム１１１は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４からなり、Ｗ相アーム１１２は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６からなる。この実施の形態におけるスイッチング素子としては、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用される。

さらに、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御装置１１５からのゲート信号ＧＳ１〜ＧＳ６にそれぞれ応答して、オン・オフ制御（すなわちスイッチング制御）される。

各相アームの中間点は、たとえばバスバー等で構成される配線１２１〜１２３を介して、モータジェネレータＭＧの各相コイル１３１〜１３３の各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧは、複数相の交流電動機の代表例として示される３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点１３０に共通接続されて構成される。Ｕ相コイル１３１の他端が配線１２１を介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の中間点に、Ｖ相コイル１３２の他端が配線１２２を介してスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｗ相コイル１３３の他端が配線１２３を介してスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中間点にそれぞれ接続されている。

この発明によるインバータ装置１０２では、モータジェネレータＭＧの駆動制御に用いる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出するための電流センサは、１相あたり複数個、すなわち多重に設けられる。３相電流にはＩｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０が成立するため、少なくとも２相の電流を検出する必要がある。以下では、モータジェネレータ（交流電動機）の複数相のうち、電流を測定する特定相を「電流測定相」とも称する。

図２に示す例では、Ｕ相およびＶ相を電流測定相として、Ｕ相の配線１２１に対応して電流センサ１４０ａ，１４０ｂが設けられ、Ｖ相の配線１２２に対応して電流センサ１４１ａ，１４１ｂが設けられる。電流センサ１４０ａ，１４０ｂ，１４１ａ，１４１ｂとしては、代表的には、ホール素子を用いた非接触型の電流センサが適用されるが、電流センサのタイプを特に限定することなく、任意の方式の電流センサについてこの発明に適用可能である。

電流センサ１４０ａ，１４０ｂは、配線１２１の通過電流であるＩｕを共通に測定し、電流センサ１４１ａ，１４１ｂは、配線１２２の通過電流であるＩｖを共通に測定する。電流センサ１４０ａ，１４０ｂによる電流測定値Ｉｕａ，Ｉｕｂおよび電流センサ１４１ａ，１４１ｂによる電流測定値Ｉｖａ，Ｉｖｂは、制御装置１１５へ伝達される。

制御装置１１５は、モータジェネレータＭＧへの指令値およびモータジェネレータＭＧの状態を示す検出値に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御するゲート信号ＧＳ１〜ＧＳ６を生成する。当該検出値の代表例として、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗやモータ回転位置・速度（回転数）等が挙げられる。なお、この実施の形態では、制御装置１１５をインバータ装置１０２に内包される要素として記載しているが、インバータ装置以外の装置と共通に設けられた制御装置の一部分によって、制御装置１１５を実現することも可能である。

インバータ装置１０２は、ゲート信号ＧＳ１〜ＧＳ６に応答したスイッチング制御によって、直流電源１０からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧを駆動し、かつ、モータジェネレータＭＧが発電した交流電圧を直流電圧に変換して直流電源１０に供給する。

なお、直流電源１０の供給電圧と、モータジェネレータＭＧの駆動電圧（交流電圧）との関係に応じて、直流電圧レベルを変換するコンバータ（たとえば昇降圧コンバータ）を、直流電源１０およびインバータユニット１０５の間に設ける構成とすることも可能である。

電流センサが正常であり各相電流を電流測定値に基づいて決定できる場合には、「通常走行」が行なわれ、制御装置１１５は、モータ駆動のためのインバータ制御に必須の状態量である各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗについて、電流測定値を用いてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチング制御する。

一方、電流センサの故障によって、少なくとも１つの電流測定相で電流測定値が得られない場合には、「リンプフォーム走行」が行なわれ、モータ電圧およびモータ定数モデルに基づく所定の計算式によってシミュレートされる電流計算値を用いて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がスイッチング制御される。なお、電流計算値を求めるための計算式については、既に提案されている種々の手法を特に限定することなく適用することができる。

代表的な電流センサの故障として、各電流センサ単体で検出可能な、短絡・開放（断線）等の発生によるハード故障も存在する。これらのハード故障に関する情報は、各電流センサ１４０ａ，１４０ｂ，１４１ａ，１４１ｂからの故障検知用出力を制御装置１１５によって監視することによって検知される。なお、ハード故障が検出された電流センサによる電流測定値は、制御装置１１５においてインバータ制御に用いられることがない。

ハード故障検出時には、故障した電流センサを除外した残りの電流センサでの電流測定値を用いて、通常走行による運転が継続される。すなわち、インバータ１１０では、各電流測定相（Ｕ相，Ｖ相）について電流センサを多重に設けているため、一部の電流センサにハード故障が発生しても、残りの正常な電流センサを用いて、電流測定値を用いたインバータ制御による通常走行を継続することが可能である。

なお、複数の電流センサにハード故障が発生して、少なくとも１つの電流測定相において正常な電流センサが存在しなくなった場合には、通常走行からリンプフォーム走行へ移行して運転が継続される。

インバータ装置１０２では上記のようにハード故障が生じていない電流センサを用いてスイッチング制御が行なわれるが、電流検出の信頼性を高めるために、各電流測定相において複数の電流センサ間での測定値比較による異常検出がさらに行なわれる。

図３は、電流センサ間での電流測定値の差に基づいた電流センサ異常検出時に制御装置によって実行されるサブルーチンを説明するフローチャートである。なお、ここでは、電流センサ１４０ａ，１４０ｂ，１４１ａ，１４１ｂのいずれにも、ハード故障は発生していないものとする。

図３を参照して、制御装置１１５によって電流センサ異常検出サブルーチンが起動されると、電流センサ１４０ａ，１４０ｂ，１４１ａ，１４１ｂによる電流測定値Ｉｕａ，Ｉｕｂ，Ｉｖａ，Ｉｖｂが制御装置１１５によってサンプリングされる（ステップＳ１００）。

制御装置１１５は、サンプリングした電流測定値について、電流測定相の各々において電流差を評価する。具体的には、Ｕ相に関する電流測定値Ｉｕａ，Ｉｕｂの電流差｜Ｉｕａ−Ｉｕｂ｜およびＶ相に関する電流測定値Ｉｖａ，Ｉｖｂの電流差｜Ｉｖａ−Ｉｖｂ｜が所定値ΔＩｒを超えていないかどうかが評価される（ステップＳ１１０）。

電流差が所定値以下である場合には、各電流センサは正常と判断され、電流測定値Ｉｕａ，Ｉｕｂ，Ｉｖａ，Ｉｖｂに基づいた各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを用いてインバータユニット１０５でのスイッチング制御（すなわち、インバータ制御）が行なわれ、通常走行による運転が継続される（ステップＳ１２０）。これにより、電流センサ異常検出サブルーチンが終了する。

通常走行時には、電流測定値のサンプリング周期ごとに電流センサ異常検出サブルーチンが起動されて、ステップＳ１００〜Ｓ１２０が実行される。

一方、ステップＳ１１０において、所定値ΔＩｒよりも電流差が大きい相がある場合には、当該相における電流センサの故障が検出される（ステップＳ１５０）。以下では、このように電流差に基づいて異常検出された電流センサの故障を「差電流故障」とも称し、差電流故障が生じた相を「差電流故障相」とも称する。

ステップＳ１５０で差電流故障が検出されると、差電流故障相を特定する情報が制御装置１１５によって図示しないメモリに記憶され（ステップＳ１６０）、かつ、リンプフォーム走行に移行して、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流計算値を用いたインバータ制御によって、運転が継続される（ステップＳ１７０）。なお、上記メモリには、差電流故障に関する情報に加えて、ハード故障に関する情報も記憶されるものとする。

上記のように各電流測定相で差電流故障を検出することによって、ハード故障が発生していないにもかかわらず何らかの原因で電流センサによる測定値が異常となっているケースを検知することができる。すなわち、電流検出の信頼性を向上させて、上記のような異常な電流測定値を用いて誤ったインバータ制御が行なわれることを防止できる。

なお、既に説明したように、リンプフォーム走行では制御系のフィードバックゲインを高めて応答性を向上させることには限界があるため、運転性の面からは、できるだけリンプフォーム走行へ移行しないことが望ましい。

したがって、差電流故障の発生時には、当該相に設けられた複数の電流センサについて、故障した電流センサを特定することによって、残りの正常な電流センサを用いた通常走行へ復帰することが望ましい。

なお、運転継続中におけるリンプフォーム走行から通常走行への移行は危険を伴う可能性があるため、この発明による自動車では、リンプフォーム走行への移行後、一旦イグニッションキーのオフ等によって運転が中止され、再び運転が起動される際に、故障センサを特定する「故障特定モード」を実行して、可能であれば通常走行を行なう。このため、リンプフォーム走行への移行時には、運転者に対して、一旦運転を中断するようにメッセージを発してもよい。このように、リンプフォーム走行から通常走行への移行を、運転起動時に限定して行なうことにより安全性が高められる。

図４は、この発明による自動車の運転起動時に実行される電流センサ故障特定サブルーチンを説明するフローチャートである。

図４を参照して、イグニッションキーのオンによって運転が起動されると（ステップＳ２００）、電流センサの差電流故障およびハード故障の検出がメモリされているかどうかが、まずチェックされる（ステップＳ２１０）。

電流センサの故障検出がメモリされていない場合には、通常の起動時処理が実行されて（ステップＳ２２０）、通常走行による運転が開始されて（ステップＳ２３０）、電流センサ故障特定サブルーチンは終了する。

一方、差電流故障の検出がメモリされている場合には、故障特定モードが起動される（ステップＳ２５０）。

図５は、故障特定モードにおけるインバータ動作を説明する回路図である。

図５を参照して、故障特定モードでは、たとえば、スイッチング素子Ｑ１およびＱ４をオンして、残りのスイッチング素子がターンオフされる。これにより、Ｕ相の配線１２１およびＶ相の配線１２２を含む経路に同一電流が循環して流されて、電流センサ１４０ａ，１４０ｂの測定対象電流と、電流センサ１４１ａ，１４１ｂの測定対象電流とは、逆方向でかつ絶対値の等しい電流となる（Ｉｕ＝−Ｉｖ）。

このため、Ｕ相で差電流故障が検出されている場合には、正常な電流センサ１４１ａ，１４１ｂによる電流測定値から求められる−Ｉｖと、電流センサ１４０ａ，１４０ｂの電流測定値Ｉｕａ，Ｉｕｂとを比較することにより、電流センサ１４０ａ，１４０ｂのいずれが故障しているかを特定できる。

なお、同様の電流経路を形成可能なように、スイッチング素子Ｑ２およびＱ３をオンして他のスイッチング素子をオフしても、同様の故障特定モードを実現できる。すなわち、故障特定モードでは、電流センサが配置された２つの相について上側および下側のスイッチング素子をそれぞれの相でオンさせればよい。

再び図４を参照して、図５に示した故障特定モードによって、差電流故障が検出された相において、故障センサが特定される（ステップＳ２６０）。ステップＳ２６０での故障センサの特定情報と、ハード故障に関するメモリ情報とを合わせることにより、電流センサ全体での故障有無が判明する。

この結果、電流測定相の各々において正常な電流センサが存在する場合には、電流測定値を用いた通常走行が可能である。このため、故障センサを除く他の電流センサによる測定値のみを有効として通常走行が行なわれるように、制御装置１１５によるインバータ制御モードが決定される。

一方、電流測定相の少なくとも１つにおいて正常な電流センサが存在しなくなっている合には、電流測定値を用いた通常走行による運転が不能であるので、各相電流について電流計算値を用いたリンプフォーム走行が行なわれるように、インバータ制御モードが決定される。フローチャート中には図示を省略するが、この場合には、通常走行を行なうには、故障した電流センサのメンテナンスあるいは交換が必要であるので、運転者に対して車両整備を促すメッセージを発することが望ましい。

このように、各電流センサの故障有無情報に基づいて、使用センサおよびインバータ制御モードが決定される（ステップＳ２７０）。その後、電流センサの故障検出がメモリされていない場合と同様の通常の起動時処理が実行されて（ステップＳ２２０）、運転が開始され（ステップＳ２３０）、電流センサ故障特定サブルーチンは終了する。

なお、電流センサの故障に関する上記ステップＳ２１０、Ｓ２５０，Ｓ２６０，Ｓ２７０は、通常の起動時処理（ステップＳ２２０）に付加して行なえばよいので、通常の起動時処理（ステップＳ２２０）の終了後あるいは途中に割り込ませて実行させることも可能である。

ステップＳ２６０で特定された故障センサは新たにメモリされ、当該故障センサは、次回の運転起動時からはハード故障と同等に扱われる。また、故障センサが未だ特定されていない差電流故障が新たに検出されていない場合には、ステップＳ２５０，Ｓ２６０の実行を省略して、ハード故障に関するメモリ情報に基づいてステップＳ２７０が実行される。

以上説明したように、この発明によるインバータでは、電流測定相において電流センサを多重化しているので、電流センサのハード故障に対して電流検出の信頼性を高めることができる。さらに、ハード故障以外に、同一相に対応して配置された複数の電流センサ間での測定電流差に基づく差電流故障を検出可能であるので、電流検出の信頼性がさらに高められる。また、差電流故障が検出された場合にも、故障した電流センサを特定する故障特定モードを実行可能である。

このため、この発明のインバータによって車輪駆動用のモータジェネレータを駆動制御する自動車では、リンプフォーム走行の機会を減らして、電流実測値を用いた応答性の高いモータ制御によって車輪を駆動して、運転性を高めることができる。

なお、この実施の形態では、本発明によるインバータ装置が、ハイブリッド自動車において車輪駆動用の交流電動機を駆動制御に用いられる適用される構成例を示した。しかしながら、本発明の適用はこのような構成に限定されるものではなく、特に電流実測値を用いて複数相の交流電動機を駆動制御することが好ましいインバータ装置について、本発明の半導体装置を共通に適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明によるインバータ装置を搭載した自動車の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。 図１に示されたＰＣＵの主要部を示す電気回路図である。 電流センサ間での電流測定値の差に基づいた電流センサ異常検出時に制御装置によって実行されるサブルーチンを説明するフローチャートである。 この発明による自動車の運転起動時に実行される電流センサ故障特定サブルーチンを説明するフローチャートである。 故障特定モードにおけるインバータ動作を説明する回路図である。

符号の説明

１０ 直流電源、３０ 動力出力装置、５０Ｌ，５０Ｒ 前輪、６０Ｌ，６０Ｒ 後輪、１００ ハイブリッド自動車、１０２ インバータ装置、１１５ 制御装置、１２１〜１２３ 配線、１３１〜１３３ 各相コイル、１４０ａ，１４０ｂ，１４１ａ，１４１ｂ 電流センサ、ＧＳ１〜ＧＳ６ ゲート信号、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ 各相電流、Ｉｕａ，Ｉｕｂ，Ｉｖａ，Ｉｖｂ 電流測定値、ＭＧ モータジェネレータ（交流電動機）、Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子（インバータ）。

Claims (7)

1. 複数相の交流電動機を駆動制御するインバータ装置であって、
   前記複数相に対応した各アームを構成するように接続された複数のスイッチング素子と 前記複数相のアームと前記交流電動機との間に、前記複数相にそれぞれ対応して設けられた複数の配線と、
   前記複数相のうちの少なくとも２相の電流測定相の各々に対応して複数個ずつ設けられる電流センサと、
   前記電流センサのそれぞれから電流測定値を伝達されるともに、前記複数相の電流に基づいて前記複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する制御装置とを備え、
   同一相に対応する各前記電流センサは、対応の前記配線の通過電流を共通に測定する、インバータ装置。
2. 前記制御装置は、同一相に対応する前記複数の電流センサ間での電流測定値の差に基づいて、前記複数の電流センサの故障を検出する、請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記制御装置は、前記電流測定値の差に基づいて故障を検出した場合には故障特定モードを実行可能であり、
   前記故障特定モードにおいて、前記制御装置は、前記電流測定相のうちの、前記電流センサの故障が検出された相および他の相にそれぞれ対応する配線に、同一の電流が循環して流されるように、前記複数のスイッチング素子のオン・オフを設定する、請求項２に記載のインバータ装置。
4. 前記制御装置は、前記故障特定モードにおいて、前記他の相の電流センサでの電流測定値を基準として、前記故障が検出された相に設けられた複数個の電流センサのそれぞれでの故障有無を判断する、請求項３に記載のインバータ装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のインバータ装置と、
   直流電源と、
   少なくとも１つの車輪を駆動可能であり、前記インバータ制御装置によって駆動制御される複数相の交流電動機とを備え、
   前記インバータ装置は、前記直流電源によって供給される直流電力と、前記交流電動機を駆動制御する交流電力との間の電力変換を行ない、
   前記制御装置は、各電流測定相において正常な前記電流センサが少なくとも１つ存在する場合には、前記正常な電流センサによる電流測定値を用いて前記複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する一方で、前記電流測定相のうちの少なくとも１つにおいて対応の前記電流センサがすべて故+障した場合には、前記複数相の各々について、前記電流センサによる電流測定値ではなく所定の計算式に基づく電流計算値を用いて前記複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する、自動車。
6. 請求項４に記載のインバータ装置と、
   直流電源と、
   少なくとも１つの車輪を駆動可能であり、前記インバータ制御装置によって駆動制御される複数相の交流電動機とを備え、
   前記インバータ装置は、前記直流電源によって供給される直流電力と、前記交流電動機を駆動制御する交流電力との間の電力変換を行ない、
   前記制御装置は、前記故障特定モードの実行後において、故障有と判断された電流センサを除く残りの電流センサによる電流測定値を用いて前記インバータ装置を制御する、自動車。
7. 前記故障特定モードは、前記自動車の運転を一旦停止した後、運転の再開時に実行される、請求項６に記載の自動車。

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