JP2007185043A - インバータ装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両走行中にセンサ故障が発生しても運転快適性をできるだけ維持して走行させることができるインバータ装置およびそれを備える車両を提供する。
【解決手段】電流検知部２４１，２４２は、電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂ，２４２Ａ，２４２Ｂを含む。制御装置３０は、電流検知部２４１，２４２の各々に対して二つの電流センサに出力を比較することによって故障検出を行なう。そして制御装置３０は、故障が検出されなかった電流検知部の出力を選択して記憶しておいた測定値に位相変更処理を行なって故障が検出された電流検知部の二つの電流センサの各出力と比較し、二つの電流センサのどちらが故障したセンサであるかを特定する。好ましくは、制御装置３０は、故障の発生した第２の電流検知部の二つの電流センサのうち正常と判断した電流センサの出力を用いてアーム１５，１６，１７に対してＩＧＢＴ素子の導通および非導通の制御を行なう。
【選択図】図１

Description

この発明は、インバータ装置および車両に関し、より特定的には複数相の交流電動機を駆動制御するインバータ装置およびそれを備える車両に関する。

近年、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車などが環境にやさしい車両として大いに注目を浴びている。

従来の車両に搭載される交流電動機を駆動するインバータ装置に関し、たとえば、特開２００５−１６０１３６号公報（特許文献１）は、二重に設けた電流センサによる電流測定値同士の比較によって電流センサの故障を検出すると共に、故障検出時には循環電流が流れるような故障検出モード動作を実行して、故障した電流センサを特定する旨を開示する。
特開２００５−１６０１３６号公報 特開平９−２３５０１号公報 特開平７−２９８４０２号公報 特開２０００−１５６９０３号公報

特開２００５−１６０１３６号公報（特許文献１）に開示されたインバータ装置は、故障検出モードにおいて、モータの２つの相の電流を測定するセンサに同じ電流が流れるように制御を行なう。

たとえば、Ｕ相アームからモータに流れた電流がＶ相アームにすべて戻ってくるように制御を行ない、このときはＷ相アームには電流を流さないようにする。これにより、Ｗ相アームのセンサの測定値と、Ｕ相アームの２つの電流センサの各測定値とを比較することで、Ｕ相アームの２つの電流センサのどちらが故障したセンサであるかを特定することができる。

このような、故障検出モード動作を実行して通常走行時とは異なる電流をモータに流すためには、車両をいったん停止させて行なう必要がある。しかしながら、高速道路上や一般道路でも道路状況によっては、車両を簡単に停止させられない場合がある。このような場合は、一方に正常なセンサがあってもどちらが故障しているセンサであるかが特定できないので測定している電流値を用いないで走行する退避走行（リンプフォーム走行ともいう）を行なう必要がある。退避走行は、通常走行よりも制御応答性が劣るので、運転快適性が低下してしまう。

この発明の目的は、車両走行中にセンサ故障が発生しても運転快適性をできるだけ維持して走行させることができるインバータ装置およびそれを備える車両を提供することである。

この発明は、要約すると、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、複数相に対応してそれぞれ設けられ、各々が第１、第２の電源電位を結ぶ経路上にスイッチング素子を含む複数のアームと、複数のアームをそれぞれ交流電動機に接続する複数の配線と、複数の配線のうちの少なくとも２本の配線の各々に対応して設けられる複数の電流検知部と、複数の電流検知部から受けた電流測定値に基づき複数のアームに対してスイッチング素子の導通および非導通の制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、複数の電流検知部のうちの第１の電流検知部の出力信号を記憶して、複数の電流検知部のうちの第２の電流検知部の出力信号に対応する位相に変更して、第２の電流検知部の出力信号と比較することにより、第１または第２の電流検知部の故障を検出する。

好ましくは、複数の電流検知部の各々は、少なくとも第１、第２の電流センサを含む。制御装置は、複数の電流検知部の各々に対して第１、第２の電流センサに出力を比較することによって故障検出を行なう。そして制御装置は、故障が検出されなかった第１の電流検知部の出力を選択して位相変更処理を行なって故障が検出された第２の電流検知部の第１、第２の電流センサの各出力と比較し、第２の電流検知部の第１、第２の電流センサのどちらが故障したセンサであるかを特定する。

より好ましくは、制御装置は、第２の電流検知部の第１、第２の電流センサのうち正常と判断した電流センサの出力を用いて複数のアームに対してスイッチング素子の導通および非導通の制御を行なう。

この発明は、他の局面においては、複数相の交流電動機と、上記いずれかのインバータ装置とを備える車両である。

本発明によれば、車両走行中にセンサ故障が発生しても運転快適性をできるだけ維持して走行を継続させることができる。

以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。なお図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両１００のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。

図１を参照して、車両１００は、電池ユニット４０と、モータジェネレータＭＧと、モータジェネレータＭＧに対応して設けられるインバータ１４と、昇圧コンバータ１２と、レゾルバ２０と、Ｖ相の電流検知部２４１を構成する電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂと、Ｗ相の電流検知部２４２を構成する電流センサ２４２Ａ，２４２Ｂと、制御装置３０と、図示しない車輪とを含む。

電池ユニット４０と昇圧コンバータ１２とは、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとによって電気的に接続されている。

電池ユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に直列に接続される、システムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

電池ユニット４０は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。

バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。また、バッテリＢに代わる蓄電装置として電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いることもできる。

昇圧コンバータ１２は、接地ラインＳＬと電源ラインＰＬ１と間の電圧を昇圧して接地ラインＳＬと電源ラインＰＬ２によってインバータ１４に供給する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧに出力する。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２と、平滑用コンデンサＣ２と、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＬを検知する電圧センサ６と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＨを検知する電圧センサ８とを含む。平滑用コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータ１４は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧに対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１４は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧにおいて発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

モータジェネレータＭＧは、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

電流検知部２４１は、Ｖ相アーム１６とモータジェネレータＭＧのＶ相コイルとの間を結ぶ配線に流れる電流を二重に検知するために、電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂを含む。電流検知部２４２は、Ｗ相アーム１７とモータジェネレータＭＧのＷ相コイルとの間を結ぶ配線に流れる電流を二重に検知するために、電流センサ２４２Ａ，２４２Ｂを含む。なおＵ相については、Ｖ相およびＷ相について測定した電流値の差分によって電流値を求めることができる。

電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂ，２４２Ａ，２４２Ｂは、モータジェネレータＭＧに流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴとして検出し、モータ電流値ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂの出力同士を比較することにより２つのセンサに故障が発生していないかを監視している。同様に、制御装置３０は、電流センサ２４２Ａ，２４２Ｂの出力同士を比較することにより２つのセンサに故障が発生していないかを監視している。

制御装置３０は、故障の発生を検出すると、予め記憶しておいた電流検知部２４１，２４２の出力信号のうちの故障が発生していない電流検知部の出力信号を読み出して、故障が発生した電流検知部の出力信号に対応する位相に変更して、故障が発生した電流検知部の出力信号と比較することにより、故障した電流検知部が含む２つの電流センサのうちいずれの電流センサが故障したのかを判断する。そして、故障した電流検知部中の故障が発生していない電流センサの出力を制御に用いることにより、正常動作を維持する。

制御装置３０は、さらに、モータジェネレータＭＧに対するトルク指令値Ｔｍ、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、および起動信号ＩＧＯＮを受ける。また制御装置３０はレゾルバ２０の出力を受けてモータジェネレータＭＧのモータ回転数Ｎｍを算出する。

ここで、電圧ＶＢはバッテリＢの電圧であり、電圧センサ１０によって測定される。電流ＩＢはバッテリＢに流れる電流であり電流センサ１１によって測定される。電圧ＶＬは昇圧コンバータ１２の昇圧前電圧であり電圧センサ６によって測定される。電圧ＶＨは昇圧コンバータ１２の昇圧後電圧であり電圧センサ８によって測定される。

そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧ＶＨをモータジェネレータＭＧを駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩと、モータジェネレータＭＧで発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣとを出力する。

すなわち、図１に示した本実施の形態に係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、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応してそれぞれ設けられ、各々が電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとを結ぶ経路上にＩＧＢＴ素子を含むアーム１５，１６，１７と、アーム１５，１６，１７をそれぞれ交流電動機に接続する複数の配線と、複数の配線のうちの少なくとも２本の配線（Ｖ相、Ｗ相の配線）の各々に対応して設けられる複数の電流検知部２４１，２４２と、複数の電流検知部から受けたモータ電流値ＭＣＲＴに基づきアーム１５，１６，１７に対してＩＧＢＴ素子の導通および非導通の制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、電流検知部２４１，２４２のうちの第１の電流検知部の出力信号を記憶して、電流検知部２４１，２４２のうちの第２の電流検知部の出力信号に対応する位相に変更して、第２の電流検知部の出力信号と比較することにより、電流検知部２４１または２４２の故障を検出する。

電流検知部２４１，２４２は、電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂ，２４２Ａ，２４２Ｂを含む。制御装置３０は、電流検知部２４１，２４２の各々に対して二つの電流センサに出力を比較することによって故障検出を行なう。そして制御装置３０は、故障が検出されなかった第１の電流検知部の出力を選択して位相変更処理を行なって故障が検出された第２の電流検知部の二つの電流センサの各出力と比較し、第２の電流検知部の二つの電流センサのどちらが故障したセンサであるかを特定する。

制御装置３０は、故障の発生した第２の電流検知部の二つの電流センサのうち正常と判断した電流センサの出力を用いてアーム１５，１６，１７に対してＩＧＢＴ素子の導通および非導通の制御を行なう。

図２は、図１の制御装置３０で実行される電流センサ故障検出処理プログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間経過毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。

図１、図２を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１において、制御装置３０は電流検知部２４１，２４２の出力信号の一定期間分をサンプリングして、内蔵しているメモリに記憶する。この一定期間は、三相交流の少なくとも一周期分を含む。

続いて、制御装置３０は、電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂの出力同士を比較することにより２つのセンサに故障が発生していないかを監視する。電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂの測定値をそれぞれＩｖａ，Ｉｖｂとすると、差分｜Ｉｖａ−Ｉｖｂ｜がしきい値ΔＩｒを超えると電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂのいずれか一方に故障が発生したことを検知できる。この比較による故障検出は、ほぼリアルタイムで行なうことができ早期の故障検出が可能な方法である。

同様に、制御装置３０は、電流センサ２４２Ａ，２４２Ｂの出力同士を比較することにより２つのセンサに故障が発生していないかを監視する。電流センサ２４２Ａ，２４２Ｂの測定値をそれぞれＩｗａ，Ｉｗｂとすると、差分｜Ｉｗａ−Ｉｗｂ｜がしきい値ΔＩｒを超えると電流センサ２４２Ａ，２４２Ｂのいずれか一方に故障が発生したことを検知できる。

以降、電流検知部に二重に設けられた２つの電流センサをそれぞれＡｃｈ（Ａチャンネル），Ｂｃｈ（Ｂチャンネル）とも呼ぶことにする。

図３は、故障が発生した電流検知部の二つのセンサＡｃｈ、Ｂｃｈの信号を示した波形図である。

図３を参照して、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、センサＡｃｈ、Ｂｃｈは正常に動作しており、差分は所定のしきい値α未満に納まっている。

時刻ｔ２において、センサＢｃｈに故障が発生し、測定値が固定してしまった状態になっている。すると、時刻ｔ３においては、センサＡｃｈの測定値ＡとセンサＢｃｈの測定値Ｂとの差分｜Ａ−Ｂ｜がしきい値α以上に拡大し、｜Ａ−Ｂ｜＜αが成立しなくなる。これを検出することで、制御装置３０はセンサのいずれかに故障が発生したことを知ることができる。

再び図１、図２を参照して、｜Ｉｖａ−Ｉｖｂ｜＞ΔＩｒまたは｜Ｉｗａ−Ｉｗｂ｜＞ΔＩｒの成立を検出すると、ステップＳ３に処理が進み、制御装置３０は、対応する電流検知部の電流センサ故障が発生したと判定する。

ステップＳ５において、制御装置３０は、予めステップＳ１で記憶しておいた電流検知部２４１，２４２の出力信号のうちの故障が発生していない電流検知部の出力信号を読み出して、故障が発生した電流検知部の出力信号に対応する位相に変更し、ステップＳ６において、故障が発生した電流検知部の出力信号と比較する。

図４は、図２のステップＳ５，Ｓ６で実行される処理を説明するための波形図である。
図４を参照して、Ｖ相の電流検知部２４１について故障が検知されたとき、制御装置３０は、予めステップＳ１で記憶しておいたＷ相の電流検知部２４２の測定値Ｐ０の位相を測定値Ｐ１のようにＶ相に合わせて時間的に１２０°進め、これを予め記憶しておいたＶ相の電流検知部２４１の電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂの各出力波形と比較する。

この比較により、制御装置３０は、故障した電流検知部が含む２つの電流センサのうちいずれの電流センサが故障したのかを判断する。

図４に示す例では、Ｖ相Ａｃｈの測定値ＰＡと測定値Ｐ１の差分｜Ｐ１−ＰＡ｜は時刻ｔ１〜ｔ４の全区間に渡りしきい値β未満である。これに対し、Ｖ相Ｂｃｈの測定値ＰＢと測定値Ｐ１の差分｜Ｐ１−ＰＢ｜は時刻ｔ１〜ｔ２ではしきい値β未満であるが、時刻ｔ２〜ｔ４では｜Ｐ１−ＰＢ｜＜βが成立しなくなる。したがって、制御装置３０は、Ｖ相Ｂｃｈのセンサに故障が発生したことを特定できる。

再び図２を参照して、ステップＳ６においてＢｃｈの電流センサに異常が発生したと特定された場合には、ステップＳ７に処理が進む。ステップＳ７では、Ａｃｈの電流センサを正常であると特定し、Ｂｃｈに故障が発生していることが記憶される。

一方、ステップＳ６においてＡｃｈの電流センサに異常が発生したと特定された場合には、ステップＳ８に処理が進む。ステップＳ８では、Ｂｃｈの電流センサを正常であると特定し、Ａｃｈに故障が発生していることが記憶される。

ステップＳ７またはステップＳ８においては、電流センサの故障が発生していることを警告するメッセージをディスプレイに表示させたり、警告ランプを点灯させたりして、運転者に修理工場に行くことを促すようにしてもよい。

ステップＳ７またはステップＳ８の処理が終了すると、ステップＳ９において正常と特定されたチャンネルの電流センサを使用してこれによる検出電流値を用いたインバータ制御が実行される。つまり、故障した電流検知部中の故障が発生していない電流センサの出力を制御に用いることにより、正常動作が維持される。

以上説明したように、実施の形態１においては、通常とは異なる電流をインバータのアームに流すような特殊な故障検出モードを用いないでも、二重系を構成する電流センサのいずれに故障が発生したかを特定することができる。これにより、車両の走行を続行したままで、故障した電流センサの出力を用いないで正常である電流センサのみを使用した通常走行に移行させることができる。

［実施の形態２］
図５は、本発明が適用される他の車両２００の構成を示した回路図である。車両２００は、駆動用モータとエンジンを併用するハイブリッド車両である。

図５を参照して、車両２００は、図１で説明した車両１００の構成においてモータジェネレータＭＧに代えてモータジェネレータＭＧ２を含み、制御装置３０に代えて制御装置２３０を含む。車両２００は、さらに、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ１に対応して設けられるインバータ２２と、モータジェネレータＭＧ１のステータコイルのＶ相の電流検知部２４１を構成する電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂと、Ｗ相の電流検知部２４２を構成する電流センサ２４２Ａ，２４２Ｂと、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｇを検知するためのレゾルバ２１と、動力分割機構ＰＳＤとを含む。

すなわち、車両２００は、電池ユニット４０と、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２と、動力分割機構ＰＳＤと、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２にそれぞれ対応して設けられるインバータ２２，１４と、昇圧コンバータ１２と、レゾルバ２０，２１と、電流センサ２４，２５と、制御装置２３０と、図示しないエンジンおよび車輪とを含む。

電池ユニット４０と昇圧コンバータ１２とは、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとによって電気的に接続されている。

電池ユニット４０の内部の構成については、図１で示した車両１００の場合と同様であるので、説明は繰返さない。

昇圧コンバータ１２は、接地ラインＳＬと電源ラインＰＬ１と間の電圧を昇圧して接地ラインＳＬと電源ラインＰＬ２によってインバータ１４，２２に供給する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。

昇圧コンバータ１２の内部の構成については、図１で示した車両１００の場合と同様であるので、説明は繰返さない。

インバータ１４は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１４は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置２３０によって制御される。

インバータ１４の内部の構成については、図１で示した車両１００の場合と同様であるので、説明は繰返さない。

モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置２３０へ出力する。

インバータ２２は、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続される。インバータ２２は、モータジェネレータＭＧ１に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジンを始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。

また、インバータ２２は、エンジンのクランクシャフトから伝達される回転トルクによってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。

モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、各相コイルの他方端はインバータ２２に接続されている。

電流検知部２５１は、インバータ２２のＶ相アームとモータジェネレータＭＧ１のＶ相コイルとの間を結ぶ配線に流れる電流を二重に検知するために、電流センサ２５１Ａ，２５１Ｂを含む。電流検知部２５２は、インバータ２２のＷ相アームとモータジェネレータＭＧ１のＷ相コイルとの間を結ぶ配線に流れる電流を二重に検知するために、電流センサ２５２Ａ，２５２Ｂを含む。なおＵ相については、Ｖ相およびＷ相について測定した電流値の差分によって電流値を求めることができる。

電流センサ２５１Ａ，２５１Ｂ，２５２Ａ，２５２Ｂは、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置２３０へ出力する。

制御装置２３０は、電流センサ２５１Ａ，２５１Ｂの出力同士を比較することにより２つのセンサに故障が発生していないかを監視している。同様に、制御装置２３０は、電流センサ２５２Ａ，２５２Ｂの出力同士を比較することにより２つのセンサに故障が発生していないかを監視している。

制御装置２３０は、故障の発生を検出すると、予め記憶しておいた電流検知部２５１，２５２の出力信号のうちの故障が発生していない電流検知部の出力信号を読み出して、故障が発生した電流検知部の出力信号に対応する位相に変更して、故障が発生した電流検知部の出力信号と比較することにより、故障した電流検知部が含む２つの電流センサのうちいずれの電流センサが故障したのかを判断する。そして、故障した電流検知部中の故障が発生していない電流センサの出力を制御に用いることにより、正常動作を維持する。

制御装置２３０は、さらに、トルク指令値Ｔｍ，Ｔｇ、モータ回転数Ｎｍ，Ｎｇ、エンジン回転数Ｎｅ、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、および起動信号ＩＧＯＮを受ける。

ここで、トルク指令値Ｔｇ，モータ回転数Ｎｇおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１はモータジェネレータＭＧ１に関するものであり、トルク指令値Ｔｍ，モータ回転数Ｎｍおよびモータ電流値ＭＣＲＴ２はモータジェネレータＭＧ２に関するものである。

また、電圧ＶＢはバッテリＢの電圧であり、電流ＩＢは、バッテリＢに流れる電流である。電圧ＶＬは昇圧コンバータ１２の昇圧前電圧であり、電圧ＶＨは昇圧コンバータ１２の昇圧後電圧である。

そして制御装置２３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

さらに、制御装置２３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧ＶＨをモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。

さらに、制御装置２３０は、インバータ２２に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧ＶＨをモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

このようなハイブリッド車両でも、モータジェネレータＭＧ２とインバータ１４とを接続する配線の電流を測定する電流検知部２４１，２４２について実施の形態１と同様な故障検出方法が適用でき，モータジェネレータＭＧ１とインバータ２２とを接続する配線の電流を測定する電流検知部２５１，２５２についても実施の形態１と同様な故障検出方法が適用できる。

なお、本発明は、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車や燃料電池自動車等のモータを搭載する自動車に好適に用い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。

本発明の実施の形態１に係る車両１００のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。 図１の制御装置３０で実行される電流センサ故障検出処理プログラムの制御構造を示すフローチャートである。 故障が発生した電流検知部の二つのセンサＡｃｈ、Ｂｃｈの信号を示した波形図である。 図２のステップＳ５，Ｓ６で実行される処理を説明するための波形図である。 本発明が適用される他の車両２００の構成を示した回路図である。

符号の説明

６，８，１０ 電圧センサ、１１，２４，２５，２４１Ａ，２４１Ｂ，２４２Ａ，２４２Ｂ，２５１Ａ，２５１Ｂ，２５２Ａ，２５２Ｂ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０，２１ レゾルバ、３０ 制御装置、４０ 電池ユニット、１００，２００ 車両、２３０ 制御装置、２４１，２４２，２５１，２５２ 電流検知部、Ｂ バッテリ、Ｃ２ 平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、ＰＳＤ 動力分割機構、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ 制限抵抗、ＳＬ 接地ライン、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー。

Claims (4)

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てそれぞれ設けられ、各々が第１、第２の電源電位を結ぶ経路上にスイッチング素子を含む複数のアームと、
   前記複数のアームをそれぞれ前記交流電動機に接続する複数の配線と、
   前記複数の配線のうちの少なくとも２本の配線の各々に対応して設けられる複数の電流検知部と、
   前記複数の電流検知部から受けた電流測定値に基づき前記複数のアームに対して前記スイッチング素子の導通および非導通の制御を行なう制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記複数の電流検知部のうちの第１の電流検知部の出力信号を記憶して、前記複数の電流検知部のうちの第２の電流検知部の出力信号に対応する位相に変更して、前記第２の電流検知部の出力信号と比較することにより、前記第１または第２の電流検知部の故障を検出する、インバータ装置。
2. 前記複数の電流検知部の各々は、
   少なくとも第１、第２の電流センサを含み、
   前記制御装置は、前記複数の電流検知部の各々に対して前記第１、第２の電流センサに出力を比較することによって故障検出を行ない、
   故障が検出されなかった前記第１の電流検知部の出力を選択して位相変更処理を行なって故障が検出された前記第２の電流検知部の前記第１、第２の電流センサの各出力と比較し、前記第２の電流検知部の前記第１、第２の電流センサのどちらが故障したセンサであるかを特定する、請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記制御装置は、前記第２の電流検知部の前記第１、第２の電流センサのうち正常と判断した電流センサの出力を用いて前記複数のアームに対して前記スイッチング素子の導通および非導通の制御を行なう、請求項２に記載のインバータ装置。
4. 前記複数相の交流電動機と、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ装置とを備える車両。

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