JP2011155708A - モータ制御装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、スイッチング素子の短絡故障により生ずる閉ループの通電を適切に遮断することができる、モータ制御装置の提供を目的とする。
【解決手段】モータ5と、モータ5を駆動するインバータ4と、モータ5とインバータ4との間の通電を遮断する電流遮断機構20と、電流センサ24によってインバータ4のハイサイドのスイッチング素子SW1,3,5(ローサイドのスイッチング素子SW2,4,6)の短絡故障が検知された場合、電流遮断機構20による遮断が行われる前にスイッチング素子SW1,3,5(スイッチング素子SW2,4,6)を全てオンするモータ制御ECU6とを備えることを特徴とする、モータ制御装置。
【選択図】図1
【解決手段】モータ5と、モータ5を駆動するインバータ4と、モータ5とインバータ4との間の通電を遮断する電流遮断機構20と、電流センサ24によってインバータ4のハイサイドのスイッチング素子SW1,3,5(ローサイドのスイッチング素子SW2,4,6)の短絡故障が検知された場合、電流遮断機構20による遮断が行われる前にスイッチング素子SW1,3,5(スイッチング素子SW2,4,6)を全てオンするモータ制御ECU6とを備えることを特徴とする、モータ制御装置。
【選択図】図1
Description
本発明は、モータと、前記モータを通電させるスイッチング素子を有するインバータと、前記モータと前記スイッチング素子との間の通電を遮断する遮断手段とを備える、モータ制御装置及びその制御方法に関する。
従来、蓄電装置と、インバータ回路と、前記蓄電装置とモータとの間の電力供給を断続するために前記蓄電装置と前記インバータ回路との間に設けられた開閉手段とを備え、前記インバータ回路を介して、前記蓄電装置と前記モータとの間で電力を授受可能なモータ駆動装置において、前記開閉手段を切断する制御部を備えるモータ駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このモータ駆動装置の制御部は、前記モータの回転数が所定の回転数以上の場合、前記開閉手段に流れる電流が零の時に該開閉手段を切断することにより、該開閉手段にかかる負担の軽減を図っている。また、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子の内、前記蓄電装置の正極側に接続されたスイッチング素子、あるいは前記蓄電装置の負極側に接続されたスイッチング素子のいずれか一方を全て導通させることにより、モータで発電された電力による電流が前記開閉手段へ流れることを防止し、容易に前記開閉手段に流れる電流を零にすることを図っている。
特開2005−39887号公報
ところで、モータを駆動するインバータを構成するスイッチング素子が何らかの原因で短絡故障した場合、モータとインバータとの間に閉ループの電流経路が生まれる。この状態において、モータが外力等により回転すると、短絡故障による短絡故障電流によって閉ループ内のインバータやモータやハーネス等の構成部品が発熱や故障をするおそれがある。このような問題の解決には閉ループの通電を遮断することが必要となるが、モータの回転数が大きくなるにつれて短絡故障電流が大きくなることを考慮し、遮断機構の定格を上げたり遮断時のアークの発生を抑えたりする必要があるため、遮断するときの電流を低減させなければ、閉ループの通電を安易に遮断することはできない。
この点、特許文献1に開示のモータ駆動装置は、蓄電装置とインバータ回路との間に設けられた開閉手段に流れる電流が零の時にその開閉手段を切断することにより、開閉手段にかかる負担の軽減を図っている。しかしながら、その開閉手段を切断する特許文献1の開示技術を上述の閉ループの通電を遮断する技術に転用したとしても、開閉手段の切断はその開閉手段に流れる電流が零である時に限られているため、インバータ内のスイッチング素子が短絡故障した場合には、その短絡故障電流によって閉ループ内の構成部品などが故障するおそれがある。
そこで、本発明は、スイッチング素子の短絡故障により生ずる閉ループの通電を適切に遮断することができる、モータ制御装置及びその制御方法の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るモータ制御装置は、
モータと、
前記モータを通電させるスイッチング素子を有するインバータと、
前記モータと前記スイッチング素子との間の通電を遮断する遮断手段と、
前記スイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知手段と、
前記スイッチング素子に含まれるハイ側素子とロー側素子のうち前記故障検知手段によって短絡故障が検知された素子が存在する側の片側素子全てを前記遮断手段による遮断が行われる前にオンさせる制御手段とを備えている。
モータと、
前記モータを通電させるスイッチング素子を有するインバータと、
前記モータと前記スイッチング素子との間の通電を遮断する遮断手段と、
前記スイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知手段と、
前記スイッチング素子に含まれるハイ側素子とロー側素子のうち前記故障検知手段によって短絡故障が検知された素子が存在する側の片側素子全てを前記遮断手段による遮断が行われる前にオンさせる制御手段とを備えている。
ここで、前記遮断手段による遮断は、前記遮断手段によって遮断される経路に前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値に応じて行われると好適である。
また、前記制御手段は、前記遮断手段によって遮断される経路に前記片側素子全てをオンする前の前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値と前記経路に前記片側素子全てをオンしたときに流れる全オン電流の電流値との大小関係に応じて、前記片側素子全てのオンを制御すると好適である。
さらに、前記制御手段は、前記短絡故障のときの前記モータの回転数が、前記遮断手段によって遮断される経路に前記片側素子全てをオンする前の前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値が前記片側素子全てをオンしたときに流れる全オン電流の電流値に比べて大きい回転数の場合には、前記片側素子全てをオンすると好適である。
また、上記目的を達成するため、本発明に係るモータ制御装置の制御方法は、
モータと、前記モータを通電させるスイッチング素子を有するインバータと、前記モータと前記スイッチング素子との間の通電を遮断する遮断手段とを備えるモータ制御装置の制御方法であって、
前記スイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知ステップと、
前記スイッチング素子に含まれるハイ側素子とロー側素子のうち前記短絡故障が検知された素子が存在する側の片側素子全てを前記遮断手段による遮断を行う前にオンする点弧ステップとを有している。
モータと、前記モータを通電させるスイッチング素子を有するインバータと、前記モータと前記スイッチング素子との間の通電を遮断する遮断手段とを備えるモータ制御装置の制御方法であって、
前記スイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知ステップと、
前記スイッチング素子に含まれるハイ側素子とロー側素子のうち前記短絡故障が検知された素子が存在する側の片側素子全てを前記遮断手段による遮断を行う前にオンする点弧ステップとを有している。
ここで、前記遮断手段によって遮断される経路に前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流が前記通電を遮断可能な電流値以下の場合に、前記遮断手段による遮断を行うと好適である。
また、前記遮断手段によって遮断される経路に前記片側素子全てをオンする前の前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値が前記片側素子全てをオンしたときに流れる全オン電流の電流値に比べて大きい場合には、前記片側素子全てをオンすると好適である。
さらに、前記短絡故障のときの前記モータの回転数が、前記遮断手段によって遮断される経路に前記片側素子全てをオンする前の前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値が前記片側素子全てをオンしたときに流れる全オン電流の電流値に比べて大きい回転数の場合には、前記片側素子全てをオンすると好適である。
本発明によれば、スイッチング素子の短絡故障により生ずる閉ループの通電を適切に遮断することができる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図1は、本発明に係るモータ制御装置の一実施形態を示したモータ制御システムの構成図である。このモータ制御システムは、直流電源の車載バッテリ1、車載バッテリ1の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータ2、昇圧コンバータ2による昇圧後の出力電圧(以下、「昇圧電圧」という)を安定させる平滑コンデンサ3と、昇圧コンバータ2による昇圧電圧を三相交流に変換してブラシレス直流モータなどの三相モータ5を駆動するモータ駆動回路4と、昇圧コンバータ2とモータ駆動回路4のそれぞれに対し所定の制御信号を送出するモータ制御ECU(Electronic Control Unit)6とを有している。
昇圧コンバータ2は、トランスやスイッチングレギュレータ等の昇圧コンバータ2内部にある電圧変換制御回路部2aによって、車載バッテリ1側の電圧を昇圧変換してモータ駆動回路4側に昇圧電圧を出力する。昇圧電圧は、モータ制御ECU6や昇圧コンバータ2内部にある電圧変換制御回路部2aなどによって監視され、所定の値となるように制御される。この昇圧電圧が、モータ駆動回路4内のスイッチング素子SW1〜6の電源電圧(ドレイン−ソース間電圧もしくはコレクタ−エミッタ間の電圧)に相当する。昇圧コンバータ2(その内部の電圧変換制御回路2a)は、モータ制御ECU6が信号線12を介してPWM信号として出力する昇圧制御信号の値(そのPWM信号のDuty比)に比例して昇圧電圧を可変させる機能を有する。昇圧コンバータ2は、例えば、Duty比(PWM信号のパルス波の一周期に対するHiレベル時間の割合)が高くなるほど昇圧電圧の値を高くする。昇圧コンバータ2が車載バッテリ1とモータ駆動回路4との間に介在することによって、モータ駆動回路4の電流が車載バッテリ1に向けて流れ込まないようにすることができる。
モータ駆動回路4は、IGBT,MOSFET,バイポーラトランジスタ等の半導体から構成されるスイッチング素子SW1〜6を有する駆動素子部4aと、駆動素子部4aの各スイッチング素子をドライブする制御回路部4bを備えるインバータである。モータ駆動回路4は、モータ制御ECU6が出力する三相(U,V,W)の駆動信号(PWM信号)に従い各スイッチング素子のオン/オフを制御することによって、昇圧コンバータ2による昇圧後の直流電力を交流電力に変換してモータ5を駆動する。すなわち、モータ5の三相巻線に駆動素子部4aによって三相交流電流を流すと回転磁界が発生することを利用して、モータ5の回転が制御される。
スイッチング素子SW1,3,5は、電源電圧に短絡するハイサイドのスイッチング素子であり、スイッチング素子SW2,4,6は、グランド(基準電位)に短絡するローサイドのスイッチング素子である。各スイッチング素子SW1〜6には、ダイオードが並列に接続(又は、内蔵)される。各ダイオードD1〜6は、グランドから電源電圧への方向(エミッタからコレクタへの方向)を順方向とする(電源電圧側がカソードとなる)。
スイッチング素子SW1とSW2との接続点は、ハーネス22uを介して、モータ5のU相コイルに接続される。スイッチング素子SW3とSW4との接続点は、ハーネス22vを介して、モータ5のV相コイルに接続される。スイッチング素子SW5とSW6との接続点は、ハーネス22wを介して、モータ5のW相コイルに接続される。
スイッチング素子SW1とSW2との接続点とU相コイルとを結ぶハーネス22uには、それらの間の通電を遮断するため、リレーやヒューズなどの電流遮断機構20uが設けられる。スイッチング素子SW3とSW4との接続点とV相コイルとを結ぶハーネス22vには、それらの間の通電を遮断するため、同様の電流遮断機構20vが設けられる。電流遮断機構20uと20vの両方が遮断動作をすることによって、スイッチング素子SW5とSW6との接続点とW相コイルとを結ぶハーネス22wを流れる電流も遮断される。また、電流遮断機構20u,20vに流れる電流の電流値とその方向を検出する電流検出手段として、電流センサ24uと24vが設けられる。
モータ制御ECU6は、昇圧コンバータ2の昇圧後の出力電圧を制御するための昇圧制御信号を出力する駆動回路7と、昇圧制御信号が通るワイヤハーネス等の信号線12の断線を検知するモニタ回路8と、モータ駆動回路4に送出する三相の駆動信号を出力する三相駆動回路9と、中央演算処理装置などを有するマイコン10を備える。
モータ制御ECU6のマイコン10は、モータ5の三相の状態を取得し、モータ駆動回路4の駆動素子部4aの6つのスイッチング素子SW1〜6の通電パターンを決める。マイコン10は、三相駆動回路9を介して、その通電パターンに従って定められた三相の駆動信号をモータ駆動回路4の制御回路部4bに出力する。その結果、制御回路部4bは三相の駆動信号に従って6つのスイッチング素子SW1〜6を駆動し、モータ5を回転させる。マイコン10は、電流センサ24u,24wの電流検出信号に基づいて、検出された電流値とその電流方向を取得することによって、モータ5のロータの電気的な位置(電気角)を検出し、その電気角に基づいて三相の駆動信号を出力する。
また、モータ制御ECU6のマイコン10は、モータ5が所望の回転状態となるように、昇圧コンバータ2の昇圧電圧(すなわち、スイッチング素子SW1〜6の電源電圧)の目標値を決定し、当該目標値を昇圧制御信号として駆動回路7を経由して昇圧コンバータ2に出力する。マイコン10は、昇圧制御信号をPWM信号で出力するため、昇圧電圧の目標値をPWM信号のDuty比に変換して駆動回路7に出力する。マイコン10は、例えば、一定周期のPWM信号のDuty比と昇圧コンバータ2が出力する昇圧電圧を一対一に対応しているため、昇圧コンバータ2に出力させたい昇圧電圧の目標値に対応するDuty比の信号を駆動回路7に出力する。
駆動回路7は、トランジスタ7aと抵抗7bを有している。抵抗7bはトランジスタ7aのコレクタ−エミッタ間に接続されている。トランジスタ7aのエミッタは、モータ制御ECU10の内部電源13(例えば、+12V)に接続され、トランジスタ7aのコレクタは信号線12に接続される。トランジスタ7aのオン/オフ駆動は、マイコン10が出力したPWMの信号がトランジスタ7aのベースに入力されることによって行われる。すなわち、駆動回路7からPWM信号の昇圧制御信号が信号線12に出力される。トランジスタ7aがオンした場合には信号線12の電圧は内部電源13の電圧値になり、トランジスタ7aがオフした場合には信号線12の電圧は抵抗7bの抵抗値と昇圧コンバータ2内の抵抗2bの抵抗値との比に基づく内部電源13の分圧値になる。
モニタ回路8は、昇圧制御信号が通る信号線12の電位をコンパレータ8aによって監視することにより、昇圧コンバータ2とモータ制御ECU6を結ぶ信号線12の断線やハーフショートを検出したり、モータ制御ECU6と昇圧コンバータ2間の信号線12を接続するコネクタの接触抵抗増加等の接触不良や半嵌合などの異常を検出したりする。モニタ回路8によって断線等の異常が検出された場合には、その異常に対する所定の処置がマイコン10などによって実施される。
次に、ハイサイドのスイッチング素子SW1,3,5のいずれかが短絡故障(一相短絡故障)をした場合のモータ制御システムの動作について説明する。なお、スイッチング素子SW1,3,5の短絡故障は、スイッチング素子自体が常時導通状態となる場合に限らず、それらに並列に接続されたダイオードが常時導通状態となる場合も含めてよい。
劣化等の何らかの原因によって短絡故障したスイッチング素子SW1は、制御回路部4bからオフ信号がスイッチング素子SW1に入力されてもオフされずにオン状態のままとなる。この場合、スイッチング素子SW1、ハーネス22u、モータ5のU相コイル、V相又はW相コイル、ハーネス22v又は22w、ダイオードD3又はD5、スイッチング素子SW1を通る閉ループの経路が形成される。この閉ループが形成された状態で、モータ5が外力で強制的に回転させられたり慣性で回転していたりすると、モータ5の巻線の抵抗成分5a,5b,5cとインダクタンス成分5u,5v,5wとによる起電力によって、その閉ループには過大な短絡電流が流れる。短絡電流の方向と大きさは、モータ5の電気角及び回転数に応じて変化する。
そこで、マイコン10は、ダイオードD3(スイッチング素子SW3)、ダイオードD5(スイッチング素子SW5)、ハーネス22u,22v,22w、各相コイルなどがその短絡電流によって焼損などの破損をすることを防ぐため、少なくとも電流センサ24u,24vの電流検出信号に基づいて、ハイサイドのスイッチング素子SW1,3,5の短絡故障(電源電圧とのショート故障)を検出し、その検出結果に基づいて、電流遮断機構20u,20vの遮断の制御を行う。スイッチング素子SW1,3,5の短絡故障の検出には、モータ5の回転数を検出するレゾルバ等の回転数センサの検出信号も用いてもよい。
マイコン10は、例えば、ハイサイドのスイッチング素子SW1,3,5のいずれかの素子を常時オンしたときの電流の状態(電流値やその方向)が当該素子をオンする制御をしていない状況で検出された場合には、当該素子が短絡故障していると判断する。また、スイッチング素子SW1,3,5が短絡故障すると正常時より温度が高くなったり電流が大きくなったりするので、マイコン10は、例えば、スイッチング素子SW1,3,5に設けられた加熱検出手段や過電流検出手段からの検出信号に基づいて、スイッチング素子SW1,3,5のいずれが短絡故障をしたのかを検出してもよい。
また、マイコン10は、スイッチング素子SW1,3,5のいずれかの短絡故障を検出した場合、後述の制御フローに従って、スイッチング素子SW1,3,5のオンの要否を判断し、その判断結果に基づいて、スイッチング素子SW1,3,5のオンを制御するとともに、電流遮断機構20uと20vの遮断の要否を判断し、その判断結果に基づいて、電流遮断機構20uと20vの遮断動作を制御する。
図2に示されるように、モータ5の回転数が上昇するにつれて一相短絡時の短絡電流値は大きくなる特性がある。そのため、短絡電流が大きいまま電流遮断機構20u,20vによってその通電を遮断すると、アークの発生によって電流遮断機構20u,20vの接点溶着や電流遮断機構20u,20v自体及びその周辺部の破損が生じ得るので、マイコン10は、そのような遮断による悪影響が起こらない電流状態で電流遮断機構20u,20vを遮断動作させる。
図2は、モータ5の回転数と一相短絡状態でのモータ5の電流値(実効値)と三相通電状態でのモータ5の電流値(実効値)との関係を示した図である。一相短絡状態とは、スイッチング素子SW1,3,5のいずれかが短絡故障した状態のことをいい、三相通電状態とは、スイッチング素子SW1,3,5のいずれもオンした状態のことをいう。一相短絡状態では、モータ5の回転数が大きくなるにつれて短絡電流の電流値も大きくなる。一方、三相通電状態では、低回転領域では一相短絡状態での電流値よりも三相通電状態での電流値が大きくなるが(図2の場合、約200rpmより小さい領域)、高回転領域では一相短絡状態での電流値よりも三相通電状態での電流値が小さくなる(図2の場合、約200rpmより大きい領域)。したがって、マイコン10は、一相短絡状態が検知された時のモータ5の回転数が所定の基準回転数Rb(図2の場合、200rpm)を超えている場合には、三相通電状態にする三相通電制御を行うことによって、短絡電流の電流値を低減させることができる。これにより、速やかに、短絡電流を低減させることができるとともに、閉ループ内の構成部品の発熱を抑えることができる。一方、一相短絡状態が検知された時のモータ5の回転数が基準回転数Rb以下の場合には、三相通電状態にすると逆に短絡電流が増加してしまうので、三相通電制御を行うことなく一相短絡状態のままにする。
ここで、図2上に示したIbは、電流遮断機構20u,20vによる遮断の要否を判断するための基準電流値であって、遮断が不要な最大限の電流値である。つまり、一相短絡状態が検知された時の短絡電流の電流値が基準電流値Ib以下であれば、閉ループ内の構成部品が破壊されない程度の電流値であるとして、マイコン10は、電流遮断機構20u,20vによる遮断制御を実行しない。
一方、図2上に示したIcは、一相短絡状態の波形と三相短絡状態の波形の交点の電流値に相当する(基準回転数Rbのときの電流値)。インバータ4とモータ5との関係において図2のような特性が設計段階において得られた場合、基準回転数Rbを超えているときに三相通電制御を行うのであれば、少なくともその交点の電流値Ic以上の電流値で遮断してもアークの発生による上述の悪影響が起こらないような電流定格の電流遮断機構20u,20wを選定する必要がある。つまり、マイコン10は、基準回転数Rbを超えているときに三相通電制御を行う場合、基準電流値Ic以下の電流値で遮断をすれば、電流遮断機構20u,20w自体やその周辺部に影響はなく、アークの発生や定格超えによる破損が生じるおそれはない。
図3は、一相短絡故障が発生した場合のマイコン10の制御フローである。図3の制御フローは、モータ制御システムの制御方法であって、マイコン10の制御プログラムによって処理される。まず、スイッチング素子の短絡故障によって、モータ5とハーネス22とモータ駆動回路4との間に閉ループが形成される。また、モータ5が外力などによって回転することにより逆起電力が発生することによって、その閉ループ内を短絡電流が流れることになる。
電流センサ24u,24vによって正常時より大きい短絡電流を検知したマイコン10は、レゾルバなどの回転数検出手段によってモータ5の回転数を検知する(ステップ10)。マイコン10は、検知されたモータ5の回転数の状態で電流センサ24u,24vによって検知されるべき電流値とその方向とに基づいて、一相短絡故障が発生しているか否かの判定を行う(ステップ15)。マイコン10は、一相短絡状態ではないと判定した場合、他の故障モード対策を実施し(ステップ25)、一相短絡状態であると判定した場合、ステップ30に移行する。
マイコン10は、電流センサ24u,24vよって検出された短絡電流値を基準電流値Ibと比較することによって、電流遮断機構20u,20vによる遮断の要否を判断する(ステップ30)。短絡電流値が基準電流値Ibより小さい場合には(ステップ30,No)、スイッチング素子SW1,3,5のオンも電流遮断機構20u,20vによる遮断も不要であるとして、本フローは終了する(図2のA,B点のような場合)。不要な動作をしないことで、消費電流などを抑えることができる。一方、短絡電流値が基準電流値Ib以上の場合には(図2のC,D,E点のような場合)、マイコン10は、検知されたモータ5の回転数を基準回転数Rbと比較することによって、三相通電制御の要否を判断する(ステップ35)。
マイコン10は、モータ5の回転数が基準回転数Rbより小さい場合には(図2のC点のような場合)、一相短絡状態での電流値に比べ三相通電状態での電流値が大きくなるため、熱的に不利な方向にならないよう三相通電制御は実行せずに、電流遮断機構20u,20vによる遮断を作動させる(ステップ50)。
一方、モータ5の回転数が基準回転数Rb以上の場合(図2のD,E点のような場合)、三相通電状態にすることによって電流値を下げて熱的に有利にすることができるので、スイッチング素子SW1,3,5の全てがオンとなるように制御する(ステップ40)。ここで、スイッチング素子SW1,3,5のうち短絡故障している素子が特定できていなくても、短絡故障によりその素子がオンしていることには変わりはないため、スイッチング素子SW1,3,5の全てに対してオン信号を送信するようにしてよい。
マイコン10は、三相通電制御に切り換えた後に、電流センサ24u,24vよって検知された短絡電流値を基準電流値Ibと比較することによって、電流遮断機構20u,20vによる遮断の要否を判断する(ステップ45)。図2のE点のように三相通電制御に切り替えた後の短絡電流値が基準電流値Ibより小さい場合には(ステップ45,No)、電流遮断機構20u,20vによる遮断は不要であるとして、本フローは終了する。不要な動作をしないことで、消費電流などを抑えることができる。一方、三相通電制御に切り換えたにもかかわらず依然として短絡電流値が基準電流値Ib以上の場合には(図2のD点のように、三相通電制御に切り替えても、基準電流値Ibより小さくならない場合)、マイコン10は、電流遮断機構20u,20vによる遮断を作動させる(ステップ50)。
したがって、上述の実施例によれば、スイッチング素子SW1,3,5の短絡故障により生ずる閉ループの通電を適切に遮断することができる。すなわち、短絡故障が検知された場合に、モータ5の高回転時の短絡電流を速やかに低減させることができるので、電流遮断機構の簡素化(例えば、小型化や低コスト化)や、モータ、ハーネス、インバータなどの構成部品の発熱、発火、故障などを防止することができる。さらには、電流遮断時のアークの発生を抑制することができるので、アークの消弧機構(例えば、還流ダイオード)の削減や簡素化が可能となる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上述の実施例では、ハイサイドのスイッチング素子SW1,3,5(それらに並列接続されるダイオードD1,3,5を含む)のいずれかが短絡故障(一相短絡故障)をした場合を例に挙げたが、ローサイドのスイッチング素子SW2,4,6(それらに並列接続されるダイオードD2,4,6を含む)のいずれかが短絡故障をした場合についても、上述の実施例のスイッチング素子SW1,3,5をスイッチング素子SW2,4,6に置き換えて同様の構成で同様の制御を行うことによって、同様の効果が得られる。
例えば、ローサイドのスイッチング素子SW6が短絡故障した場合、スイッチング素子SW6、ダイオードD2又はD4、ハーネス22u又は22v、モータ5のU相又はW相コイル、W相コイル、ハーネス22w、スイッチング素子SW6を通る閉ループが形成される。そこで、マイコン10は、ダイオードD2(スイッチング素子SW2)、ダイオードD4(スイッチング素子SW4)、ハーネス22u,22v,22w、各相コイルなどがその短絡電流によって焼損などの破損をすることを防ぐため、少なくとも電流センサ24u,24vの電流検出信号に基づいて、ローサイドのスイッチング素子SW2,4,6の短絡故障(電源電圧とのショート故障)を検出し、その検出結果に基づいて、電流遮断機構20u,20vの遮断の制御を行う。そして、図3のステップ40において、モータ5の回転数が基準回転数Rb以上の場合(図2のD,E点のような場合)、三相通電状態にすることによって電流値を下げて熱的に有利にすることができるので、スイッチング素子SW2,4,6の全てがオンとなるように制御する。
また、上述の実施例では、インバータを構成する一つのスイッチング素子の短絡故障を例に挙げたが、3つのハイサイドのスイッチング素子のうち2つ短絡故障した場合であっても、3つのローサイドのスイッチング素子のうち2つ短絡故障した場合であっても、同様の構成で同様の制御を行うことによって、同様の効果が得られる。
また、上述の実施例では、車載のモータ制御システムを例に挙げて本発明に係るモータ制御装置とその制御方法について説明したが、車両用に限定することなく、モータを制御する制御装置とその制御方法に本発明を適用することは可能である。
また、昇圧コンバータ2をリレー等の電流遮断機構に置き換えてもよい。
4 モータ駆動回路(インバータ)
5 モータ
6 モータ制御ECU
10 マイコン
20 電流遮断機構
22 ハーネス
24 電流センサ
SW1〜6 スイッチング素子
5 モータ
6 モータ制御ECU
10 マイコン
20 電流遮断機構
22 ハーネス
24 電流センサ
SW1〜6 スイッチング素子
Claims (8)
- モータと、
前記モータを通電させるスイッチング素子を有するインバータと、
前記モータと前記スイッチング素子との間の通電を遮断する遮断手段と、
前記スイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知手段と、
前記スイッチング素子に含まれるハイ側素子とロー側素子のうち前記故障検知手段によって短絡故障が検知された素子が存在する側の片側素子全てを前記遮断手段による遮断が行われる前にオンさせる制御手段とを備える、モータ制御装置。 - 前記遮断手段による遮断は、前記遮断手段によって遮断される経路に前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値に応じて行われる、請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記制御手段は、前記遮断手段によって遮断される経路に前記片側素子全てをオンする前の前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値と前記経路に前記片側素子全てをオンしたときに流れる全オン電流の電流値との大小関係に応じて、前記片側素子全てのオンを制御する、請求項1又は2に記載のモータ制御装置。
- 前記制御手段は、前記短絡故障のときの前記モータの回転数が、前記遮断手段によって遮断される経路に前記片側素子全てをオンする前の前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値が前記片側素子全てをオンしたときに流れる全オン電流の電流値に比べて大きい回転数の場合には、前記片側素子全てをオンする、請求項3に記載のモータ制御装置。
- モータと、前記モータを通電させるスイッチング素子を有するインバータと、前記モータと前記スイッチング素子との間の通電を遮断する遮断手段とを備えるモータ制御装置の制御方法であって、
前記スイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知ステップと、
前記スイッチング素子に含まれるハイ側素子とロー側素子のうち前記短絡故障が検知された素子が存在する側の片側素子全てを前記遮断手段による遮断を行う前にオンする点弧ステップとを有する、モータ制御装置の制御方法。 - 前記遮断手段によって遮断される経路に前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流が前記通電を遮断可能な電流値以下の場合に、前記遮断手段による遮断を行う、請求項5に記載のモータ制御装置の制御方法。
- 前記遮断手段によって遮断される経路に前記片側素子全てをオンする前の前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値が前記片側素子全てをオンしたときに流れる全オン電流の電流値に比べて大きい場合には、前記片側素子全てをオンする、請求項5又は6に記載のモータ制御装置の制御方法。
- 前記短絡故障のときの前記モータの回転数が、前記遮断手段によって遮断される経路に前記片側素子全てをオンする前の前記短絡故障のときに流れる短絡故障電流の電流値が前記片側素子全てをオンしたときに流れる全オン電流の電流値に比べて大きい回転数の場合には、前記片側素子全てをオンする、請求項7に記載のモータ制御装置の制御方法。
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