JP2007306720A - 電動機の駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インバータのスイッチのいずれかにオン異常が発生した場合に、電動機の逆起電力の発生に伴って電動機とインバータとの間で電流が流れ続けるのを防止する。
【解決手段】電子制御ユニット42は、電流センサ32u,32v,32wで検出された3相の電流Iu,Iv,Iwのうち、2相の方向が互いに同一で且つ残りの1相と逆方向である状態が各電流Iu,Iv,Iwの方向が変化することなく所定時間T0以上継続した場合は、各スイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wのいずれかに短絡故障が発生したと判定する。その場合、電子制御ユニット42は、リレー30u,30wを閉状態から開状態に切り替えることで、各アーム22u,22v,22wの中点27u,27v,27wとモータ10の3相コイル28u,28v,28wとの間に流れる電流を遮断する。
【選択図】図2

Description

本発明は、直流電源からの直流電力をインバータで交流に変換して電動機のコイルに供給することが可能な電動機の駆動装置に関する。
従来、直流電源からの直流電力を交流に変換して電動機に供給するために、インバータが用いられている。インバータは、各アームに設けられたスイッチのオンオフを繰り返すスイッチング動作により直流電力を複数相(例えば3相)の交流に変換することができ、インバータのスイッチング動作を制御することで、電動機の駆動制御を行うことができる。
インバータを用いた電動機の駆動装置としては、例えば下記特許文献1,2によるものが開示されている。特許文献1による装置は、直流電源と、直流電源の出力端子と中性点を備えた直流回路と、複数のスイッチング素子からなる単位インバータを複数個有する直列多重インバータにおいて、単位インバータ毎に、直流電源の出力端子とスイッチング素子の接続を遮断する開閉手段とスイッチング素子の短絡故障を検出する検出手段を備えている。そして、スイッチング素子の短絡故障時に、検出手段により開閉手段を動作させて故障した相を直流回路から遮断するとともに、故障した相のスイッチング素子の導通状態を出力電圧が直流回路の中性点の電位になるように固定し、健全な相の出力電圧を用いてインバータの出力線間電圧が3レベル以上となるように制御している。
特許文献2による装置は、メインバッテリの直流電力を交流に変換して走行モータを駆動するインバータと、メインバッテリとインバータとの間に設けられたコンダクタと、運転者によって操作されるメインスイッチと、メインスイッチをOFFからONに操作したときにコンダクタを閉じるとともにインバータを介して走行モータへの通電量を制御する制御ユニットと、を備える。そして、制御ユニットは、メインスイッチをOFFからONに操作したときに走行モータの回転数が基準値以上であれば、コンダクタを開位置に保持する。これによって、メインスイッチがOFF状態での電気自動車の牽引中や降坂中にメインスイッチをONした場合に、走行モータの逆起電力によるコンダクタの損傷を防止している。
特開平6−319263号公報 特開平10−257604号公報
インバータのスイッチのいずれかにオン異常(短絡故障)が発生した場合に、電動機に逆起電力が発生している状態では、電動機とインバータとの間で電流が流れ続ける。この逆起電力の発生に伴って電流が流れ続けると、電動機や、電動機とインバータを接続するケーブル等の発熱を招くことになる。特許文献1,2においては、インバータのスイッチのいずれかにオン異常が発生した場合に、電動機の逆起電力の発生に伴って電動機とインバータとの間で流れ続ける電流を遮断することについては、何ら示されていない。
本発明は、インバータのスイッチのいずれかにオン異常が発生した場合に、電動機の逆起電力の発生に伴って電動機とインバータとの間で電流が流れ続けるのを防止することができる電動機の駆動装置を提供することを目的とする。
本発明に係る電動機の駆動装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明に係る電動機の駆動装置は、直流電源からの直流電力をインバータで交流に変換して電動機のコイルに供給することが可能な電動機の駆動装置であって、インバータは、直流電源からの直流電圧が印加される高圧側端子と低圧側端子との間で互いに並列接続された複数のアームを有し、複数のアームの各々は、高圧側端子と低圧側端子との間で互いに直列接続された1対のスイッチと、1対のスイッチのそれぞれと逆並列接続された1対のダイオードと、を含み、各アームのスイッチのスイッチング動作により各アームと電動機のコイルとの間に電流が流れる電動機の駆動装置において、各アームと電動機のコイルとの間に流れる電流を遮断することが可能な遮断手段と、各アームのスイッチのオン異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段により各アームのスイッチのいずれかにオン異常が検出されたことに基づいて、遮断手段により各アームと電動機のコイルとの間に流れる電流を遮断する制御手段と、を備えることを要旨とする。
本発明の一態様では、各アームと電動機のコイルとの間に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、異常検出手段は、電流検出手段により検出された電流の方向に基づいて、各アームのスイッチにオン異常が発生したか否かを判定することが好適である。この態様では、インバータは、前記アームを3つ有し、前記電流検出手段は、各アームに対応して3つ備えられ、異常検出手段は、3つの電流検出手段により検出された電流のうち、2つの方向が互いに同方向で且つ残りの1つと逆方向である状態が所定時間以上継続したことに基づいて、各アームのスイッチのいずれかにオン異常が発生したと判定することが好適である。
本発明によれば、異常検出手段により各アームのスイッチのいずれかにオン異常が検出されたことに基づいて、遮断手段により各アームと電動機のコイルとの間に流れる電流を遮断することで、インバータのスイッチのいずれかにオン異常が発生した場合に、電動機の逆起電力の発生に伴って電動機とインバータとの間で電流が流れ続けるのを防止することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る電動機の駆動装置を含むハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。動力を発生可能なエンジン(内燃機関)50の出力軸は、動力分配機構52に連結されている。動力分配機構52は、エンジン50の出力軸の他に、減速機14の入力軸及び発電可能なジェネレータ(発電機)54の回転子とも連結されている。ここでの動力分配機構52は、例えばリングギアとキャリアとサンギアとを有する遊星歯車機構により構成することができる。減速機14の出力軸は駆動輪19と連結されている。動力分配機構52は、エンジン50からの動力を駆動輪19及びジェネレータ54に分配する。動力分配機構52から駆動輪19に分配された動力は、車両の走行に用いられる。一方、動力分配機構52からジェネレータ54に分配された動力は、ジェネレータ54による発電電力に変換される。
直流電源として設けられたバッテリ16と動力を発生可能なモータ(電動機)10との間には、それらの間で電力変換を行う電力変換器として、昇圧コンバータ18及びインバータ13が設けられている。バッテリ16からの直流電力は、昇圧コンバータ18で昇圧され且つインバータ13で交流に変換されてから、モータ10のコイルに供給される。また、ジェネレータ54と昇圧コンバータ18との間には、インバータ12が設けられており、ジェネレータ54による発電電力をインバータ12及び昇圧コンバータ18で電力変換してからバッテリ16に回収することができる。そして、ジェネレータ54による発電電力をインバータ12,13で電力変換してからモータ10のコイルに供給することもできる。モータ10は、インバータ13からコイルに供給された電力を回転子の動力に変換する。モータ10の回転子は減速機14の入力軸に連結されており、モータ10の動力は、減速機14で減速されてから駆動輪19に伝達され、車両の駆動に用いられる。また、モータ10の回生運転により、駆動輪19(車両)の動力をモータ10の発電電力に変換し、インバータ13及び昇圧コンバータ18を介してバッテリ16に回収することもできる。以上のように、本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン50とモータ10の少なくとも1つ以上が発生する動力を利用して、車両(駆動輪19)を駆動することが可能である。
ここでのインバータ13の構成例を図2に示す。インバータ13は、昇圧コンバータ18(バッテリ16)からの直流電圧が印加される高圧側端子13aと低圧側端子13bとの間で互いに並列接続された複数(図2では3本)のアーム22u,22v,22wを備える。アーム22uは、高圧側端子13aと低圧側端子13bとの間で互いに直列接続された1対のスイッチ23u,24uと、スイッチ23u,24uを流れる電流の方向と逆方向の電流を許容するためにスイッチ23u,24uのそれぞれと逆並列接続された1対の帰還ダイオード25u,26uと、を含む。同様に、アーム22vは、高圧側端子13aと低圧側端子13bとの間で互いに直列接続された1対のスイッチ23v,24vと、スイッチ23v,24vのそれぞれと逆並列接続された1対の帰還ダイオード25v,26vと、を含み、アーム22wは、高圧側端子13aと低圧側端子13bとの間で互いに直列接続された1対のスイッチ23w,24wと、スイッチ23w,24wのそれぞれと逆並列接続された1対の帰還ダイオード25w,26wと、を含む。モータ10のコイル(3相コイル)28u,28v,28wは、Y(スター)結線されており、各アーム22u,22v,22wの中点27u,27v,27wとそれぞれ接続されている。インバータ13は、昇圧コンバータ18(バッテリ16)からの直流電圧をスイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wのスイッチング動作により120°ずつ位相が異なる3相交流に変換してモータ10の3相コイル28u,28v,28wに印加する。これによって、各アーム22u,22v,22wの中点27u,27v,27wと3相コイル28u,28v,28wとの間に電流が流れる。なお、インバータ12も、インバータ13と同様の構成である。
本実施形態では、図2に示すように、アーム22uの中点27uとコイル28uとの間にリレー30uが設けられ、アーム22wの中点27wとコイル28wとの間にリレー30wが設けられている。リレー30u,30wが閉状態(オン状態)にあるときは、各アーム22u,22v,22wの中点27u,27v,27wと3相コイル28u,28v,28wとの間に流れる電流が許容される。一方、リレー30u,30wが開状態(オフ状態)にあるときは、各アーム22u,22v,22wの中点27u,27v,27wと3相コイル28u,28v,28wとの間に流れる電流が遮断される。そして、各アーム22u,22v,22wの中点27u,27v,27wと3相コイル28u,28v,28wとの間には、3つの電流センサ32u,32v,32wが各アーム22u,22v,22wに対応して設けられている。電流センサ32uは、アーム22uの中点27uとコイル28uとの間に流れる電流(U相電流)Iuを検出する。同様に、電流センサ32vは、アーム22vの中点27vとコイル28vとの間に流れる電流(V相電流)Ivを検出し、電流センサ32wは、アーム22wの中点27wとコイル28wとの間に流れる電流(W相電流)Iwを検出する。
電子制御ユニット42は、CPUを中心とした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ROMと、一時的にデータを記憶するRAMと、入出力ポートと、を備える。この電子制御ユニット42には、電流センサ32u,32v,32wによりそれぞれ検出された各相(U,V,W)の電流Iu,Iv,Iwを示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット42からは、エンジン50とモータ10とジェネレータ54の駆動制御を行うための駆動制御信号、及びリレー30u,30wの開閉状態を制御するためのリレー制御信号等が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット42は、インバータ13のスイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wのスイッチング制御を行うことでモータ10の駆動制御を行うことができ、インバータ12のスイッチ(図示せず)のスイッチング制御を行うことでジェネレータ54の駆動制御を行うことができる。
インバータ13のスイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wのいずれかにオン異常(短絡故障)が発生した状態で、車両の牽引あるいは高速からの惰行運転が行われると、モータ10で発生する逆起電力によりモータ10とインバータ13との間で電流が流れ続ける。ここでのスイッチのオン異常(短絡故障)は、スイッチをオフにする制御信号がスイッチに供給されているにも拘わらず、スイッチがオンに固定されている状態を表す。例えばアーム22uのスイッチ23uに短絡故障が発生した場合は、モータ10で発生する逆起電力により、図3の矢印に示すようにスイッチ23u及び帰還ダイオード25v,25wに電流が流れ続ける。この場合は、U相ではアーム23uの中点27uからコイル28uへ電流Iuが流れ続け、V相ではコイル28vからアーム23vの中点27vへ電流Ivが流れ続け、W相ではコイル28wからアーム23wの中点27wへ電流Iwが流れ続ける。また、アーム22vのスイッチ24vに短絡故障が発生した場合は、モータ10で発生する逆起電力により、図4の矢印に示すようにスイッチ24v及び帰還ダイオード26u,26wに電流が流れ続ける。この場合は、U相ではアーム23uの中点27uからコイル28uへ電流Iuが流れ続け、V相ではコイル28vからアーム23vの中点27vへ電流Ivが流れ続け、W相ではアーム23wの中点27wからコイル28wへ電流Iwが流れ続ける。この逆起電力の発生に伴ってモータ10とインバータ13との間で電流が流れ続けると、モータ10や、モータ10とインバータ13を接続するケーブル等の発熱を招くことになる。
本実施形態では、電子制御ユニット42は、リレー30u,30wが閉じている状態で、電流センサ32u,32v,32wにより検出された電流Iu,Iv,Iwの方向に基づいて、インバータ13の各スイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wにオン異常が発生したか否かを判定する。そして、電子制御ユニット42は、各スイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wのいずれかにオン異常が発生したことに基づいて、リレー30u,30wを閉状態から開状態に切り替えることで、各アーム22u,22v,22wの中点27u,27v,27wとモータ10の3相コイル28u,28v,28wとの間に流れる電流を遮断する。以下、その場合に電子制御ユニット42により実行される処理について、図5のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明において、各相の電流Iu,Iv,Iwの値については、インバータ13のアームの中点から電動機10のコイルに流れる方向を正とし、電動機10(コイル)からインバータ13(アームの中点)に流れる方向を負とする。
まずステップS101では、3つの電流センサ32u,32v,32wからの3相の電流Iu,Iv,Iwを示す信号の読み込み処理が実行される。次にステップS102では、ステップS101で読み込まれた3相の電流Iu,Iv,Iwのうち、2つ(2相)の方向が互いに同方向で且つ残りの1つ(1相)と逆方向である状態が各電流Iu,Iv,Iwの方向が変化することなく所定時間T0以上継続したか否かが判定される。ここでの所定時間T0については、例えば10〜30秒程度の時間が設定される。
例えばアーム22uのスイッチ23uに短絡故障(オン異常)が発生すると、図3の矢印に示すように、U相ではアーム23uの中点27uからコイル28uへ電流Iuが流れ、V相ではコイル28vからアーム23vの中点27vへ電流Ivが流れ、W相ではコイル28wからアーム23wの中点27wへ電流Iwが流れる状態が継続する。そのため、電子制御ユニット42は、U相電流Iuが正の値で且つV相電流Iv及びW相電流Iwが負の値である状態が所定時間T0以上継続した場合は、アーム22uのスイッチ23uに短絡故障が発生したと判定することができる。同様に、電子制御ユニット42は、V相電流Ivが正の値で且つU相電流Iu及びW相電流Iwが負の値である状態が所定時間T0以上継続した場合は、アーム22vのスイッチ23vに短絡故障が発生したと判定することができ、W相電流Iwが正の値で且つU相電流Iu及びV相電流Ivが負の値である状態が所定時間T0以上継続した場合は、アーム22wのスイッチ23wに短絡故障が発生したと判定することができる。
また、アーム22vのスイッチ24vに短絡故障(オン異常)が発生すると、図4の矢印に示すように、U相ではアーム23uの中点27uからコイル28uへ電流Iuが流れ、V相ではコイル28vからアーム23vの中点27vへ電流Ivが流れ、W相ではアーム23wの中点27wからコイル28wへ電流Iwが流れる状態が継続する。そのため、電子制御ユニット42は、U相電流Iuが負の値で且つV相電流Iv及びW相電流Iwが正の値である状態が所定時間T0以上継続した場合は、アーム22uのスイッチ24uに短絡故障が発生したと判定することができる。同様に、電子制御ユニット42は、V相電流Ivが負の値で且つU相電流Iu及びW相電流Iwが正の値である状態が所定時間T0以上継続した場合は、アーム22vのスイッチ24vに短絡故障が発生したと判定することができ、W相電流Iwが負の値で且つU相電流Iu及びV相電流Ivが正の値である状態が所定時間T0以上継続した場合は、アーム22wのスイッチ24wに短絡故障が発生したと判定することができる。
ステップS102の判定結果がNOの場合は、各スイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wに短絡故障が発生していないと判定され、ステップS101に戻る。一方、ステップS102の判定結果がYESの場合は、各スイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wのいずれか(1つ)に短絡故障が発生したと判定され、ステップS103に進む。
ステップS103では、リレー30u,30wが閉状態から開状態に切り替えられることで、各アーム22u,22v,22wの中点27u,27v,27wとモータ10の3相コイル28u,28v,28wとの間に流れる電流が遮断される。つまり、モータ10とインバータ13との間で流れる電流が遮断される。
以上説明した本実施形態によれば、各スイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wのいずれかに短絡故障が発生したと判定された場合は、リレー30u,30wを開状態に切り替えることで、車両の牽引や高速からの惰行運転が行われても、モータ10の逆起電力の発生に伴ってモータ10とインバータ13との間で電流が流れ続けるのを防止することができる。したがって、モータ10や、モータ10とインバータ13を接続するケーブル等の発熱を抑えることができる。
そして、本実施形態によれば、3相の電流Iu,Iv,Iwのうち、2相の方向が互いに同方向で且つ残りの1相と逆方向である状態が各電流Iu,Iv,Iwの方向が変化することなく所定時間T0以上継続したか否かを判定することで、各スイッチ23u,24u,23v,24v,23w,24wに短絡故障が発生したか否かを適切に判定することができる。
以上の実施形態の説明では、アーム22uの中点27uとコイル28uとの間にリレー30uが設けられ、アーム22wの中点27wとコイル28wとの間にリレー30wが設けられているものとした。ただし、本実施形態では、アーム22uの中点27uとコイル28uとの間にリレー30uを設けるとともに、リレー30wの代わりにアーム22vの中点27vとコイル28vとの間にリレーを設けることもできる。また、本実施形態では、アーム22wの中点27wとコイル28wとの間にリレー30wを設けるとともに、リレー30uの代わりにアーム22vの中点27vとコイル28vとの間にリレーを設けることもできる。
以上の実施形態の説明では、図1に示す構成のハイブリッド車両に対して本発明を適用した場合について説明した。ただし、他の構成のハイブリッド車両に対しても本発明の適用が可能である。さらに、ハイブリッド車両に限らず電気自動車に対しても本発明の適用が可能である。さらに、車両以外の電動機の駆動装置に対しても本発明の適用が可能である。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態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。
本発明の実施形態に係る電動機の駆動装置を含むハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動機の駆動装置の概略構成を示す図である。 インバータのスイッチにオン異常が発生した状態でモータに逆起電力が発生した場合に流れ続ける電流を説明する図である。 インバータのスイッチにオン異常が発生した状態でモータに逆起電力が発生した場合に流れ続ける電流を説明する図である。 電子制御ユニットにより実行される処理の一例を説明するフローチャートである。
符号の説明
10 モータ(電動機)、12,13 インバータ、14 減速機、16 バッテリ、18 昇圧コンバータ、19 駆動輪、22u,22v,22w アーム、23u,23v,23w,24u,24v,24w スイッチ、25u,25v,25w,26u,26v,26w 帰還ダイオード、27u,27v,27w 中点、28u,28v,28w コイル、30u,30w リレー、32u,32v,32w 電流センサ、42 電子制御ユニット、50 エンジン(内燃機関)、52 動力分配機構、54 ジェネレータ(発電機)。

Claims (3)

  1. 直流電源からの直流電力をインバータで交流に変換して電動機のコイルに供給することが可能な電動機の駆動装置であって、
    インバータは、直流電源からの直流電圧が印加される高圧側端子と低圧側端子との間で互いに並列接続された複数のアームを有し、
    複数のアームの各々は、高圧側端子と低圧側端子との間で互いに直列接続された1対のスイッチと、1対のスイッチのそれぞれと逆並列接続された1対のダイオードと、を含み、
    各アームのスイッチのスイッチング動作により各アームと電動機のコイルとの間に電流が流れる電動機の駆動装置において、
    各アームと電動機のコイルとの間に流れる電流を遮断することが可能な遮断手段と、
    各アームのスイッチのオン異常を検出する異常検出手段と、
    異常検出手段により各アームのスイッチのいずれかにオン異常が検出されたことに基づいて、遮断手段により各アームと電動機のコイルとの間に流れる電流を遮断する制御手段と、
    を備える、電動機の駆動装置。
  2. 請求項1に記載の電動機の駆動装置であって、
    各アームと電動機のコイルとの間に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、
    異常検出手段は、電流検出手段により検出された電流の方向に基づいて、各アームのスイッチにオン異常が発生したか否かを判定する、電動機の駆動装置。
  3. 請求項2に記載の電動機の駆動装置であって、
    インバータは、前記アームを3つ有し、
    前記電流検出手段は、各アームに対応して3つ備えられ、
    異常検出手段は、3つの電流検出手段により検出された電流のうち、2つの方向が互いに同方向で且つ残りの1つと逆方向である状態が所定時間以上継続したことに基づいて、各アームのスイッチのいずれかにオン異常が発生したと判定する、電動機の駆動装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009219225A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Toyota Motor Corp 車両駆動システム
EP2168841A2 (en) 2008-09-26 2010-03-31 Jtekt Corporation Motor circuit and electric power steering apparatus
JP2011015588A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Toshiba Corp 車輌
CN101997461A (zh) * 2009-08-20 2011-03-30 富士电机系统株式会社 变换装置
JP2011223788A (ja) * 2010-04-13 2011-11-04 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電動機駆動装置
US9083267B2 (en) 2012-06-27 2015-07-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric motor vehicle

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009219225A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Toyota Motor Corp 車両駆動システム
EP2168841A2 (en) 2008-09-26 2010-03-31 Jtekt Corporation Motor circuit and electric power steering apparatus
US20100079095A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Jtekt Corporation Motor circuit and electric power steering apparatus
JP2010081729A (ja) * 2008-09-26 2010-04-08 Jtekt Corp モータ回路及び電動パワーステアリング装置
EP2168841A3 (en) * 2008-09-26 2011-09-14 Jtekt Corporation Motor circuit and electric power steering apparatus
US8169174B2 (en) 2008-09-26 2012-05-01 Jtekt Corporation Motor circuit and electric power steering apparatus
JP2011015588A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Toshiba Corp 車輌
CN101997461A (zh) * 2009-08-20 2011-03-30 富士电机系统株式会社 变换装置
JP2011223788A (ja) * 2010-04-13 2011-11-04 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電動機駆動装置
US9083267B2 (en) 2012-06-27 2015-07-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric motor vehicle

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