JP2011211839A - Drive unit of electric vehicle - Google Patents

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誠 中村
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英明 矢口
Masaki Kutsuna
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable more accurate detection of an open failure of a switching element for an inverter connected to a motor.SOLUTION: A drive unit of a hybrid vehicle is equipped with: a motor; an inverter; and a controller. The controller includes: an operating point changing unit (S10 to S16) which, when the motor is driven at an operating point for rectangular wave control, changes a motor operation point to an operating point in an area where overmodulation control is applied; and an open failure judging unit (S18) which, when the operating point has been changed by the operating point changing unit and the motor is under overmodulation control, counts the number of times of a q-axis current Iq having exceeded an operating point changing threshold Iqth, the q-axis current Iq being derived based on a current flowing through the motor, and, when the counted number of times is equal to or more than a given number of times in a given time, determines that an open failure of the switching element has occurred.

Description

本発明は、電動車両の駆動装置に関し、特に、インバータに接続されるモータを搭載した電動車両の駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device for an electric vehicle, and more particularly to a drive device for an electric vehicle equipped with a motor connected to an inverter.

従来、走行用動力源として内燃機関であるエンジンとモータとを搭載したハイブリッド車両が知られている。このモータにはその駆動用としてインバータが接続されることがある。インバータは、複数のスイッチング素子とダイオードとを組み合わせた回路で、上アームスイッチング素子と上アームダイオードを並列接続したものを上アーム素子とし、下アームスイッチング素子と下アームダイオードを並列接続したものを下アーム素子としてこれらを直列接続したものを1つの相の単位として、複数相並列に接続して構成される。例えば、3相交流モータには、U相、V相、W相の各相に対応して、それぞれ上アーム素子と下アーム素子とを直列接続された各相用アームが3相分並列接続されたインバータが用いられる。   Conventionally, a hybrid vehicle equipped with an engine and a motor, which are internal combustion engines, is known as a driving power source. An inverter may be connected to this motor for driving. An inverter is a circuit that combines a plurality of switching elements and diodes. An upper arm switching element and an upper arm diode connected in parallel are used as an upper arm element, and a lower arm switching element and a lower arm diode are connected in parallel. As an arm element, these are connected in series and connected in parallel in a plurality of phases as a unit of one phase. For example, in a three-phase AC motor, each phase arm in which an upper arm element and a lower arm element are connected in series is connected in parallel corresponding to each phase of U phase, V phase, and W phase. An inverter is used.

このように、各相ごとに2つのスイッチング素子を用いるので、3相回転電機に接続されるインバータには、6つのスイッチング素子が含まれる。これらの各スイッチング素子のうち1つの動作に不具合が生じると、そのスイッチング素子が含まれる相の交流電流波形のプラス側あるいはマイナス側が欠けたものとなり、いわゆるオープン故障となる。スイッチング素子がオープン故障するとモータ動作が正常でなくなるので、オープン故障の検出を正確に行うことが必要となる。   Thus, since two switching elements are used for each phase, the inverter connected to the three-phase rotating electrical machine includes six switching elements. If a malfunction occurs in the operation of one of these switching elements, the positive side or the negative side of the alternating current waveform of the phase including the switching element is missing, which is a so-called open failure. If the switching element has an open failure, the motor operation is not normal, and it is necessary to accurately detect the open failure.

例えば、特開2008−92690号公報(特許文献1)には、インバータのスイッチング素子のオープン故障を検知できるモータ制御システムとして、d軸電流Idおよびq軸電流Iqを見ると、正常状態ではId=0でIqは指令値の一定値になるが、オープン故障時には、Idの絶対値は0を中心に歪んだ波形となり、Iqの絶対値はIq指令値を中心に歪んだ波形となり、その比は0ではなく或る値をとることになると記載されている。そして、Id絶対値が或る閾値を超えてId絶対値とIq絶対値との比が所定範囲にあるときにオープン故障を検知できると記載されている。   For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2008-92690 (Patent Document 1), as a motor control system capable of detecting an open failure of a switching element of an inverter, when d-axis current Id and q-axis current Iq are viewed, Id = At 0, Iq becomes a constant value of the command value, but at the time of an open failure, the absolute value of Id becomes a waveform distorted around 0, the absolute value of Iq becomes a waveform distorted around the Iq command value, and the ratio is It is described that it takes a certain value instead of zero. It is described that an open failure can be detected when the Id absolute value exceeds a certain threshold and the ratio between the Id absolute value and the Iq absolute value is within a predetermined range.

特開2008−92690号公報JP 2008-92690 A

上記のように、従来技術においては、インバータが接続されるモータにおいて、モータの各相に流れる電流に関する評価に基づいてオープン故障の判定を行なっている。すなわち、各相に流れる電流に関する評価としては、周知のように各相電流の総和がゼロから乖離するオフセット電流を用いる方法の他に、特許文献1に記載されているId電流の絶対値とIq電流の絶対値を用いる方法がある。   As described above, in the conventional technology, in a motor to which an inverter is connected, an open failure is determined based on an evaluation relating to a current flowing in each phase of the motor. That is, as an evaluation regarding the current flowing through each phase, in addition to the method using the offset current in which the sum of the currents of each phase deviates from zero as well known, the absolute value of the Id current and Iq described in Patent Document 1 are used. There is a method using the absolute value of the current.

特許文献1に記載されるように、Id電流についての評価基準となる閾値、および、Id絶対値とIq絶対値との比についての評価基準となる閾値範囲をそれぞれ設定して、得られる評価値との比較によってオープン故障か否かを判断することができる。このように閾値を用いる方法では、もともとの電流値が小さいと、閾値との差も小さくなり、オープン故障判定を正確に行うのが難しくなることがある。   As described in Patent Document 1, an evaluation value obtained by setting a threshold value that serves as an evaluation standard for the Id current and a threshold value range that serves as an evaluation standard for the ratio between the Id absolute value and the Iq absolute value, respectively. It is possible to determine whether or not there is an open failure by comparing with. Thus, in the method using the threshold value, if the original current value is small, the difference from the threshold value is also small, and it may be difficult to accurately determine the open failure.

本発明の目的は、インバータを構成するスイッチング素子のオープン故障判定をより正確に行うことが可能な電動車両の駆動装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the drive device of the electric vehicle which can perform the open fault determination of the switching element which comprises an inverter more correctly.

本発明に係る電動車両の駆動装置は、蓄電装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータと、インバータの出力電圧により駆動されるモータと、インバータに含まれるスイッチング素子を作動制御して過変調制御を含む複数の制御モードを切り替えて前記モータを駆動制御する制御装置とを備える電動車両の駆動装置であって、前記制御装置は、前記モータが矩形波制御またはPWM制御が適用される動作点で駆動されているときに前記モータの動作点を前記過変調制御が適用される領域に変更する動作点変更処理部と、前記動作点変更処理部により動作点が変更されて前記モータが過変調制御されているときに前記モータに流れる電流に基づいて導出されるq軸電流が動作点変更閾値を超えた回数をカウントし、このカウント値が所定時間内に所定回数以上であるときに前記スイッチング素子にオープン故障が発生していると判定するオープン故障判定部と、を含む。   An electric vehicle driving apparatus according to the present invention operates an inverter that converts a DC voltage supplied from a power storage device into an AC voltage and outputs the AC voltage, a motor driven by the output voltage of the inverter, and a switching element included in the inverter. And a control device for driving and controlling the motor by switching a plurality of control modes including overmodulation control, wherein the control device is configured such that the motor performs rectangular wave control or PWM control. An operating point change processing unit that changes the operating point of the motor to a region to which the overmodulation control is applied when the operating point is being driven, and the operating point is changed by the operating point change processing unit. When the motor is overmodulated, the number of times that the q-axis current derived based on the current flowing through the motor exceeds the operating point change threshold is counted. Count value; and a and determines the open failure determination section open failure has occurred in the switching element when the predetermined number of times or more within a predetermined time.

本発明に係る電動車両の駆動装置において、前記電動車両は走行用動力源として内燃機関を搭載したハイブリッド車両であり、前記モータは動力分配機構を介して前記内燃機関の出力軸に連結されており、前記制御装置は前記内燃機関の作動を制御することが可能であり、前記動作点変更処理部は、前記モータが矩形波制御またはPWM制御が適用される動作点で駆動されているときに前記内燃機関の回転数を変更することにより前記動力分配機構を介して前記モータの回転数を前記過変調制御が適用される領域の動作点のものに変更するものとしてもよい。   In the electric vehicle driving apparatus according to the present invention, the electric vehicle is a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine as a driving power source, and the motor is connected to an output shaft of the internal combustion engine via a power distribution mechanism. The control device is capable of controlling the operation of the internal combustion engine, and the operating point change processing unit is configured to operate the motor when the motor is driven at an operating point to which rectangular wave control or PWM control is applied. By changing the rotational speed of the internal combustion engine, the rotational speed of the motor may be changed to the operating point in the region where the overmodulation control is applied via the power distribution mechanism.

また、本発明に係る電動車両の駆動装置において、前記電動車両は前記モータの出力が複数段に変速可能な変速機を介して車軸に出力されるように構成され、前記制御装置は前記変速機の変速段を選択制御可能であり、前記動作点変更処理部は、前記モータが矩形波制御またはPWM制御が適用される動作点で駆動されているときに前記変速機の変速段を変更することにより車速を実質的に変更することなく前記モータの回転数を前記過変調制御が適用される領域の動作点のものに変更するものとしてもよい。   In the electric vehicle driving apparatus according to the present invention, the electric vehicle is configured such that the output of the motor is output to an axle via a transmission capable of shifting to a plurality of stages, and the control device includes the transmission. The operating point change processing unit changes the gear stage of the transmission when the motor is driven at an operating point to which rectangular wave control or PWM control is applied. Thus, the rotational speed of the motor may be changed to an operating point in a region where the overmodulation control is applied without substantially changing the vehicle speed.

また、本発明に係る電動車両の駆動装置において、前記電動車両は前記蓄電装置からの直流電圧を昇圧して前記インバータへ出力することができる電力変換装置を備えており、前記制御装置は前記電圧変換装置の作動を制御することにより昇圧電圧を設定することが可能であり、前記動作点変更処理部は、前記モータが矩形波制御またはPWM制御が適用される動作点で駆動されているときに前記電圧変換装置による昇圧電圧を変更することにより前記モータの動作点を前記過変調制御が適用される領域の動作点に変更するものとしてもよい。   In the electric vehicle drive device according to the present invention, the electric vehicle includes a power conversion device capable of boosting a DC voltage from the power storage device and outputting the boosted voltage to the inverter, and the control device includes the voltage. The boosted voltage can be set by controlling the operation of the conversion device, and the operating point change processing unit is operated when the motor is driven at an operating point to which rectangular wave control or PWM control is applied. The operating point of the motor may be changed to an operating point in a region to which the overmodulation control is applied by changing the boosted voltage by the voltage converter.

また、本発明に係る電動車両の駆動装置において、前記制御装置は、前記オープン故障判定部によりq軸電流が動作点変更閾値を超えたと判定されたときに、前記モータの制御モードを過変調制御からPWM制御へ一時的に切り替える制御を実行するものとしてもよい。   In the electric vehicle drive device according to the present invention, the control device overmodulates the control mode of the motor when the open failure determination unit determines that the q-axis current exceeds an operating point change threshold. It is also possible to execute control for temporarily switching from PWM control to PWM control.

また、本発明に係る電動車両の駆動装置において、前記動作点変更処理部は、前記モータが、前記スイッチング素子のオープン故障を検出可能なモータ回転数範囲よりも高回転領域で矩形波制御されているとき、または、前記モータ回転数範囲よりも低回転領域でPWM制御されているときに、モータ動作点を過変調制御領域の動作点に変更する処理を実行するものとしてもよい。   In the driving device for an electric vehicle according to the present invention, the operating point change processing unit is configured such that the motor is rectangular-wave controlled in a higher rotation speed range than a motor rotation speed range in which an open failure of the switching element can be detected. The motor operating point may be changed to the operating point of the overmodulation control region when PWM control is performed in a lower rotational region than the motor rotational speed range.

さらに、本発明に係る電動車両の駆動装置において、前記動作点変更処理部は、前記オープン故障判定部により、q軸電流が動作点変更閾値を超えた回数のカウント値が所定時間内に所定回数未満であって前記スイッチング素子にオープン故障が発生していないと判定されるとき、前記所定時間経過後に前記モータの動作点を変更前の動作点に戻す処理を実行してもよい。   Furthermore, in the drive device for an electric vehicle according to the present invention, the operating point change processing unit determines that the count value of the number of times that the q-axis current exceeds the operating point change threshold is a predetermined number of times within a predetermined time by the open failure determination unit. When it is determined that an open failure has not occurred in the switching element, a process of returning the operating point of the motor to the operating point before the change after the predetermined time may be executed.

本発明に係る電動車両の駆動装置によれば、モータ動作点を過変調制御領域に変更した上で、q軸電流を動作点変更閾値と比較してインバータのスイッチング素子のオープン故障を判定する。このような過変調制御では、他の制御モードであるPWM制御および矩形波制御と比較するとオープン故障によるモータの各相電流の乱れがより大きく現れる。したがって、電流の乱れが大きくなる過変調制御へとモータ動作点を変更した上でq軸電流の評価を行うことにより、インバータのスイッチング素子のオープン故障をより正確に行うことができる。その結果、オープン故障したままモータ駆動が継続されたときに永久磁石が消磁してトルクを出力できなくなるという二次故障を防止することができる。   According to the drive device for an electric vehicle according to the present invention, after changing the motor operating point to the overmodulation control region, the open-circuit failure of the switching element of the inverter is determined by comparing the q-axis current with the operating point change threshold. In such overmodulation control, the disturbance of each phase current of the motor due to an open failure appears more greatly than in other control modes such as PWM control and rectangular wave control. Therefore, the open failure of the switching element of the inverter can be more accurately performed by evaluating the q-axis current after changing the motor operating point to overmodulation control in which current disturbance becomes large. As a result, it is possible to prevent a secondary failure in which the permanent magnet is demagnetized and torque cannot be output when the motor drive is continued with an open failure.

本発明の一実施の形態である電動車両の駆動装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle equipped with a drive device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. 図1に示す駆動装置に含まれるコンバータおよびインバータの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the converter and inverter which are contained in the drive device shown in FIG. モータの制御モードを規定するマップを示す図である。It is a figure which shows the map which prescribes | regulates the control mode of a motor. 制御装置により実行される動作点変更およびオープン故障判定の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the operating point change and open failure determination which are performed by the control apparatus. モータの動作点を矩形波制御領域から過変調制御領域へ変更する様子を図3と同様のマップ上で示す図である。It is a figure which shows a mode that the operating point of a motor is changed from a rectangular wave control area | region to an overmodulation control area | region on the map similar to FIG. 制御装置により実行される動作点変更処理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operating point change process performed by a control apparatus. 制御装置により実行されるオープン故障判定処理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the open failure determination process performed by a control apparatus. 制御装置により実行される動作点変更処理の別の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the operating point change process performed by a control apparatus. 図8の動作点変更の処理を示すタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart showing processing for changing an operating point in FIG. 8. FIG. 制御装置により実行される動作点変更処理のさらに別の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the operating point change process performed by a control apparatus. 図10の動作点変更処理をマップで示す図である。It is a figure which shows the operating point change process of FIG. 10 with a map.

以下に、本発明に係る実施の形態(以下、実施形態という)について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like.

図1は、本発明の一実施形態である電動車両の駆動装置を搭載したハイブリッド車両1の概略構成を示す。図1中、動力伝達系は丸棒状の軸要素として図示され、電力系は実線で図示され、信号系は破線で図示されている。また、図2は、本実施形態の駆動装置を構成するコンバータ35およびインバータ36,38の回路構成等を示す。なお、下記においては2モータ式のハイブリッド自動車を例に説明するが、本発明は1モータ式のハイブリッド自動車に適用されてもよいし、あるいは、本発明の態様によってはモータのみを走行用動力源として有する電気自動車に適用されてもよい。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a hybrid vehicle 1 equipped with an electric vehicle drive device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the power transmission system is illustrated as a round bar-shaped shaft element, the power system is illustrated by a solid line, and the signal system is illustrated by a broken line. FIG. 2 shows a circuit configuration and the like of the converter 35 and the inverters 36 and 38 constituting the driving device of the present embodiment. In the following description, a two-motor hybrid vehicle will be described as an example. However, the present invention may be applied to a one-motor hybrid vehicle, or depending on an aspect of the present invention, only a motor may be used as a driving power source. The present invention may be applied to an electric vehicle having the following.

図1に示すように、ハイブリッド車両1は、走行用動力源としてのエンジン12と、別の走行用動力源であるモータ(MG2)14と、エンジン12の出力軸18が連結される動力分配機構20を介して回転軸22が接続されるモータ(MG1)24と、各モータ14,24に駆動電力を供給可能なバッテリ(蓄電装置)16と、上記エンジン12およびモータ14,24の作動を統括的に制御するとともに、バッテリ16の充放電を制御する制御装置(ECU(Electronic Control Unit))10とを備える。   As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle 1 includes a power distribution mechanism in which an engine 12 as a driving power source, a motor (MG2) 14 as another driving power source, and an output shaft 18 of the engine 12 are connected. The motor (MG1) 24 to which the rotating shaft 22 is connected via the motor 20, the battery (power storage device) 16 capable of supplying driving power to the motors 14, 24, and the operations of the engine 12 and the motors 14, 24 are integrated. And a control device (ECU (Electronic Control Unit)) 10 that controls charging / discharging of the battery 16.

エンジン12は、ガソリンや軽油等を燃料とする内燃機関であり、制御装置10からの指令に基づいてクラッキング、スロットル開度、燃料噴射量、点火タイミング等が制御されて、エンジン12の始動、運転、停止等が制御される。   The engine 12 is an internal combustion engine that uses gasoline, light oil, or the like as fuel, and based on commands from the control device 10, cracking, throttle opening, fuel injection amount, ignition timing, and the like are controlled to start and operate the engine 12. , Stop, etc. are controlled.

エンジン12から動力分配機構20へと延伸する出力軸18の近傍にはエンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ28が設けられている。また、エンジン12には、エンジン冷却媒体である冷却水の温度Twを検出する温度センサ13が設けられている。回転数センサ28および温度センサ13による各検出値は、制御装置10に送信される。   An engine speed sensor 28 for detecting the engine speed Ne is provided in the vicinity of the output shaft 18 extending from the engine 12 to the power distribution mechanism 20. Further, the engine 12 is provided with a temperature sensor 13 that detects a temperature Tw of cooling water that is an engine cooling medium. Each detection value by the rotation speed sensor 28 and the temperature sensor 13 is transmitted to the control device 10.

動力分配機構20は、例えば遊星歯車機構によって好適に構成されることができる。エンジン12から出力軸18を介して動力分配機構20に入力された動力は、変速機30および車軸32を介して駆動輪34に伝達されて、車両1がエンジン動力によって走行することができる。   The power distribution mechanism 20 can be suitably configured by, for example, a planetary gear mechanism. The power input from the engine 12 to the power distribution mechanism 20 via the output shaft 18 is transmitted to the drive wheels 34 via the transmission 30 and the axle 32 so that the vehicle 1 can travel with the engine power.

変速機30は、エンジン12およびモータ14の少なくとも一方から入力される回転を減速して車軸32に出力することができ、制御装置10からの指令に応じて複数の変速段の間で切り替え可能である。変速機30に用いられる変速機構は、如何なる公知構成のものが用いられてもよく、また、階段状の変速ではなく滑らかに連続して変速する無段階変速機構が用いられてもよい。   The transmission 30 can decelerate and output the rotation input from at least one of the engine 12 and the motor 14 to the axle 32, and can be switched between a plurality of shift stages according to a command from the control device 10. is there. As the speed change mechanism used in the transmission 30, any known structure may be used, and a continuously variable speed change mechanism that smoothly and continuously shifts may be used instead of a step-like speed change.

上記動力分配機構20は、出力軸18を介して入力されるエンジン12の動力の一部または全部を、回転軸22を介してモータ(MG1)24に入力することができる。このとき、例えば三相同期型交流モータによって好適に構成されるモータ24は発電機として機能し、発電された三相交流電圧がインバータ36によって直流電圧に変換された後バッテリ16に充電されるか、または、モータ(MG2)14の駆動電圧として用いられる。   The power distribution mechanism 20 can input a part or all of the power of the engine 12 input via the output shaft 18 to the motor (MG1) 24 via the rotary shaft 22. At this time, for example, the motor 24 suitably configured by a three-phase synchronous AC motor functions as a generator, and is the battery 16 charged after the generated three-phase AC voltage is converted into a DC voltage by the inverter 36? Alternatively, it is used as a drive voltage for the motor (MG2) 14.

また、モータ(MG1)24は、バッテリ16からコンバータ(電圧変換装置)35およびインバータ36を介して供給された電力により回転駆動される電動機としても機能することができ、モータ(MG1)24が回転駆動されて回転軸22に出力される動力は動力分配機構20および出力軸18を介してエンジン12に入力されてクランキングを行う。さらに、モータ24をバッテリ16から供給される電力により回転駆動して、その動力を動力分配機構20および変速機30を介して車軸32に出力することにより走行用動力として用いることも可能である。   The motor (MG1) 24 can also function as an electric motor that is rotationally driven by the electric power supplied from the battery 16 via the converter (voltage converter) 35 and the inverter 36, and the motor (MG1) 24 rotates. The power that is driven and output to the rotary shaft 22 is input to the engine 12 via the power distribution mechanism 20 and the output shaft 18 to perform cranking. Further, the motor 24 can be used as driving power by rotating the motor 24 with the electric power supplied from the battery 16 and outputting the power to the axle 32 via the power distribution mechanism 20 and the transmission 30.

主として電動機として機能するモータ(MG2)14は、例えば三相同期型交流モータによって好適に構成されることができ、バッテリ16から供給される直流電圧が、必要に応じてコンバータ35で昇圧され、その後インバータ38で三相交流電圧に変換されて駆動電圧として印加されることにより回転駆動される。モータ(MG2)14が駆動されて回転軸15に出力される動力は、変速機30および車軸32を介して駆動輪34に伝達され、これによりエンジン12が停止した状態でいわゆるEV走行が行われる。また、モータ(MG2)14は、運転者のアクセル操作により急加速要求があった場合等に、走行用動力を出力してエンジン出力をアシストする機能も有する。   The motor (MG2) 14 that mainly functions as an electric motor can be suitably configured by, for example, a three-phase synchronous AC motor, and the DC voltage supplied from the battery 16 is boosted by the converter 35 as necessary, and thereafter The inverter 38 is rotationally driven by being converted into a three-phase AC voltage and applied as a drive voltage. The motive power output to the rotary shaft 15 by driving the motor (MG2) 14 is transmitted to the drive wheels 34 via the transmission 30 and the axle 32, and so-called EV traveling is performed with the engine 12 stopped. . The motor (MG2) 14 also has a function of assisting the engine output by outputting the driving power when there is a sudden acceleration request due to the driver's accelerator operation.

さらに、モータ(MG2)14は、車両の回生制動時に発電機として機能することができ、駆動輪34から変速機30および回転軸15を介して入力される動力によって交流電力を発電する。モータ14で発電されて出力される三相交流電圧は、インバータ38によって直流電圧に変換された後、バッテリ16に充電されることができる。   Further, the motor (MG2) 14 can function as a generator during regenerative braking of the vehicle, and generates AC power by power input from the drive wheels 34 via the transmission 30 and the rotating shaft 15. The three-phase AC voltage generated and output by the motor 14 is converted into a DC voltage by the inverter 38, and then the battery 16 can be charged.

バッテリ16としては、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の充放電可能な二次電池、または、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を好適に用いることができる。バッテリ16には、バッテリ電圧Vbを検出する電圧センサ40と、バッテリ16に出入りするバッテリ電流Ibを検出する電流センサ42と、バッテリ温度Tbを検出する温度センサ44とが設けられている。各センサ40,42,44による検出値は、制御装置10に入力されてバッテリ16の充電状態(SOC)を制御するために用いられる。   As the battery 16, for example, a chargeable / dischargeable secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery, or a power storage device such as an electric double layer capacitor can be suitably used. The battery 16 is provided with a voltage sensor 40 that detects a battery voltage Vb, a current sensor 42 that detects a battery current Ib that enters and leaves the battery 16, and a temperature sensor 44 that detects a battery temperature Tb. The detection values by the sensors 40, 42, and 44 are input to the control device 10 and used to control the state of charge (SOC) of the battery 16.

図2に示すように、バッテリ16の正極および負極の各端子には正極母線50と負極母線52がそれぞれ接続されている。正極母線50および負極母線52には、システムメインリレーSMR1,SMR2が設けられている。システムメインリレーSMR1,SMR2は、モータ14,24の運転停止等のときに高圧の電源系をモータ14,24等から切り離すことができるようにするための遮断と接続の切替が可能なリレーである。システムメインリレーSMR1,SMR2は、制御装置10から送信される制御信号S1,S2に応じて、その遮断と接続が制御される。   As shown in FIG. 2, a positive electrode bus 50 and a negative electrode bus 52 are connected to the positive and negative terminals of the battery 16, respectively. System main relays SMR 1 and SMR 2 are provided on positive electrode bus 50 and negative electrode bus 52. The system main relays SMR1 and SMR2 are relays that can be switched off and switched so that the high-voltage power supply system can be disconnected from the motors 14 and 24 when the motors 14 and 24 are stopped. . The system main relays SMR1 and SMR2 are controlled to be disconnected and connected in accordance with control signals S1 and S2 transmitted from the control device 10.

バッテリ16からコンバータ35へは、電圧および電流の変動を抑制し平滑化する平滑コンデンサ54を介して電力が供給される。コンバータ35は、リアクトルと、それぞれダイオードが逆並列接続された2つのスイッチング素子(例えばIGBT)を含んで構成される。コンバータ35は、バッテリ16側の直流電圧をリアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して昇圧する機能を有する回路である。なお、コンバータ35は双方向機能を有し、インバータ36,38側からの電力をバッテリ16側に充電電力として供給するときには、インバータ36,38側の高圧をバッテリ16の充電に適した電圧に降圧する機能も有する。   Power is supplied from the battery 16 to the converter 35 via a smoothing capacitor 54 that suppresses and smoothes fluctuations in voltage and current. The converter 35 includes a reactor and two switching elements (for example, IGBTs) each having a diode connected in antiparallel. The converter 35 is a circuit having a function of boosting the DC voltage on the battery 16 side using the energy storage action of the reactor. The converter 35 has a bidirectional function, and when the power from the inverters 36 and 38 is supplied to the battery 16 as charging power, the high voltage on the inverters 36 and 38 is stepped down to a voltage suitable for charging the battery 16. It also has a function to

コンバータ35は、制御装置10から送信される制御信号S3,S4に応じて各スイッチング素子がオンオフ制御されることによりバッテリ電圧Vbを所望の電圧値へ昇圧することができる。これにより、モータ14,24の動作状況に応じて、インバータ38,36に最適な電圧を供給することができる。インバータ36,38の正極母線50と負極母線52との間の電圧はシステム電圧VHと呼ばれることがあるが、その意味で、コンバータ35は、モータ14,24の動作状況に合わせてシステム電圧VHを変更する機能を有することになる。例えば、高トルク高回転でモータ14,24を運転するときには、システム電圧VHを高くするように昇圧し、省エネルギ運転をする場合にはシステム電圧VHを低くするように設定する。ここでシステム電圧VHは、コンバータ35の不作動によりバッテリ電圧Vbがそのままインバータ36,38側に供給されるときが最小値となり、一方、コンバータ35の性能上の制約等から昇圧上限値であるシステム電圧最大値VHmaxが存在する。   Converter 35 can boost battery voltage Vb to a desired voltage value by turning on / off each switching element in accordance with control signals S3, S4 transmitted from control device 10. Thereby, an optimum voltage can be supplied to the inverters 38 and 36 in accordance with the operating conditions of the motors 14 and 24. The voltage between the positive bus 50 and the negative bus 52 of the inverters 36 and 38 is sometimes referred to as a system voltage VH. In this sense, the converter 35 sets the system voltage VH according to the operation status of the motors 14 and 24. It will have the function to change. For example, when the motors 14 and 24 are operated at high torque and high rotation, the system voltage VH is increased so as to be increased, and when the energy saving operation is performed, the system voltage VH is decreased. Here, the system voltage VH becomes a minimum value when the battery voltage Vb is supplied to the inverters 36 and 38 as it is due to the inactivation of the converter 35, while the system voltage VH is a boost upper limit value due to restrictions on the performance of the converter 35 and the like. There is a maximum voltage value VHmax.

コンバータ35の出力電圧は、電圧および電流の変動を抑制し平滑化する平滑コンデンサ56を介してインバータ36,38へ供給される。平滑コンデンサ56の端子間電圧すなわちシステム電圧VHが電圧センサ57により検出されて制御装置10へ入力される。制御装置10は、検出されたシステム電圧VHとシステム電圧指令値VH*との比較に基づいてコンバータ35をフィードバック制御する。これにより、コンバータ35による昇圧電圧を迅速且つ正確にシステム電圧指令値VH*に合致させることができる。   The output voltage of the converter 35 is supplied to inverters 36 and 38 via a smoothing capacitor 56 that suppresses and smoothes fluctuations in voltage and current. The voltage across the smoothing capacitor 56, that is, the system voltage VH is detected by the voltage sensor 57 and input to the control device 10. Control device 10 performs feedback control of converter 35 based on a comparison between detected system voltage VH and system voltage command value VH *. Thereby, the boosted voltage by converter 35 can be matched with system voltage command value VH * quickly and accurately.

上記平滑コンデンサ56が線間に接続された正極母線50および負極母線52には、MG1用インバータ36とMG2用インバータ38とが並列接続されている。各インバータ36,38は、交流電力と直流電力との間の電力変換を行う回路である。   An MG1 inverter 36 and an MG2 inverter 38 are connected in parallel to the positive bus 50 and the negative bus 52 to which the smoothing capacitor 56 is connected between the lines. Each inverter 36 and 38 is a circuit that performs power conversion between AC power and DC power.

そして、モータ(MG1)24を発電機として機能させるとき、インバータ36は、モータ(MG1)24で発電された交流3相回生電力を直流電力に変換し、バッテリ16側に充電電流として供給する交直変換機能を有する。また、モータ(MG2)14に接続されるインバータ38は、車両1が力行のとき、バッテリ16側からの直流電力を交流3相駆動電力に変換し、モータ(MG2)14に駆動電力として供給する直交変換機能と、車両1が制動のときにはモータ(MG2)14からの交流3相回生電力を直流電力に変換し、バッテリ16側に充電電流として供給する交直変換機能とを有する。   When the motor (MG1) 24 is caused to function as a generator, the inverter 36 converts the AC three-phase regenerative power generated by the motor (MG1) 24 into DC power and supplies it to the battery 16 as a charging current. Has a conversion function. The inverter 38 connected to the motor (MG2) 14 converts DC power from the battery 16 side into AC three-phase driving power and supplies the motor (MG2) 14 as driving power when the vehicle 1 is in power running. It has an orthogonal conversion function and an AC / DC conversion function that converts AC three-phase regenerative power from the motor (MG2) 14 to DC power and supplies it as a charging current to the battery 16 when the vehicle 1 is braked.

このようなインバータ36,38は、複数のスイッチング素子(例えばIGBT)と複数のダイオードとを組み合わせた回路で、上アームスイッチング素子に上アームダイオードを逆並列接続したものを上アーム素子とし、下アームスイッチング素子に下アームダイオードを逆並列接続したものを下アーム素子としてこれらを直列接続したものを1つの相の単位として、複数相並列に接続して構成される。例えば、3相交流モータには、U相、V相、W相の各相に対応して、それぞれ上アーム素子と下アーム素子とを直列接続した各相アームが3相分並列接続されたインバータが用いられる。インバータ36,38にそれぞれ含まれる6つのスイッチング素子は、制御装置10から送信される制御信号S5〜S10、および、S11〜S16に応じてオンオフ制御され、これにより上述した直交変換機能おび交直変換機能を奏することができる。   Such inverters 36 and 38 are circuits in which a plurality of switching elements (for example, IGBT) and a plurality of diodes are combined, and an upper arm switching element connected in reverse parallel to an upper arm switching element is used as an upper arm element, and a lower arm is formed. A switching element in which a lower arm diode is connected in antiparallel is a lower arm element, and these are connected in series, and a unit of one phase is connected in parallel in a plurality of phases. For example, in a three-phase AC motor, corresponding to each phase of U phase, V phase, and W phase, an inverter in which each phase arm in which upper arm elements and lower arm elements are connected in series is connected in parallel for three phases. Is used. The six switching elements included in each of the inverters 36 and 38 are on / off controlled in accordance with control signals S5 to S10 and S11 to S16 transmitted from the control device 10, whereby the orthogonal transform function and the AC / DC transform function described above are performed. Can be played.

例えば、U相アームの上スイッチング素子と下スイッチング素子との接続点から引き出された配線がモータ14,24のU相コイルに接続される。同様に、V相アームの上スイッチング素子と下スイッチング素子との接続点から引き出された配線がモータ14,24のV相コイルに接続され、W相アームの上スイッチング素子と下スイッチング素子との接続点から引き出された配線がモータ14,24のW相コイルに接続される。図2の例では、モータ14,24において、各相コイルは中性点で共通接続されているので、インバータ38,36の各相アームから引き出された配線は、各相コイルの中性点でない方の端子にそれぞれ接続されることになる。   For example, wiring drawn from the connection point between the upper switching element and the lower switching element of the U-phase arm is connected to the U-phase coils of the motors 14 and 24. Similarly, the wiring drawn from the connection point between the upper switching element and the lower switching element of the V-phase arm is connected to the V-phase coil of the motors 14 and 24, and the connection between the upper switching element and the lower switching element of the W-phase arm. The wires drawn from the points are connected to the W-phase coils of the motors 14 and 24. In the example of FIG. 2, in the motors 14 and 24, each phase coil is commonly connected at the neutral point, so the wiring drawn from each phase arm of the inverters 38 and 36 is not the neutral point of each phase coil. Will be connected to the other terminal.

このようにして、インバータ36,38のそれぞれの各相アームからモータ24,14の各相コイルに配線が行なわれる。そして、この配線を通して、モータ駆動時にはインバータ36,38から駆動電流がモータ24,14に供給され、回生時にはモータ14,24から発電電流がインバータ38,36に供給される。このようにモータ14,24の各相コイルに流れる電流は、インバータ38,36とモータ14,24とを接続する各配線を通る。   In this way, wiring is performed from the respective phase arms of the inverters 36 and 38 to the respective phase coils of the motors 24 and 14. Through this wiring, the drive current is supplied from the inverters 36 and 38 to the motors 24 and 14 when the motor is driven, and the generated current is supplied from the motors 14 and 24 to the inverters 38 and 36 during the regeneration. In this way, the current flowing through the phase coils of the motors 14 and 24 passes through the wirings that connect the inverters 38 and 36 to the motors 14 and 24.

インバータ36とモータ24とを接続する3つの各配線のうちV相およびW相に対応する配線を流れる電流Iv、Iwは、モータ24のU相およびW相コイルを流れる電流として、適当な電流検出センサ58を用いてそれぞれ検出され、制御装置10に送信される。残るU相電流Iuは、制御装置10において、Iu+Iv+Iw=0の関係からIvおよびIwの各検出値より算出される。同様に、インバータ38とモータ14とを接続する3つの各配線のうちV相およびW相に対応する配線を流れる電流Iv、Iwは、モータ14のU相およびW相コイルに流れる電流として、適当な電流検出センサ58を用いて検出され、制御装置10に送信される。この場合も同様に、制御装置10において、残るU相電流Iuが算出される。   Of the three wires connecting the inverter 36 and the motor 24, the currents Iv and Iw flowing through the wires corresponding to the V-phase and the W-phase are appropriately detected as the currents flowing through the U-phase and W-phase coils of the motor 24. Each is detected using the sensor 58 and transmitted to the control device 10. The remaining U-phase current Iu is calculated by the control device 10 from the detected values of Iv and Iw from the relationship of Iu + Iv + Iw = 0. Similarly, the currents Iv and Iw flowing through the wires corresponding to the V phase and the W phase among the three wires connecting the inverter 38 and the motor 14 are appropriate as the currents flowing through the U phase and W phase coils of the motor 14. Is detected using a current detection sensor 58 and transmitted to the control device 10. In this case as well, the remaining U-phase current Iu is calculated in the control device 10.

また、モータ14,24には、例えばレゾルバ等からなる回転角センサ60がそれぞれ設置されている。各回転角センサ60によって検出されるモータ14,24のロータ回転角θ1,θ2は制御装置10に送信され、モータ回転数の算出やモータ電流指令値の生成等に用いられる。   The motors 14 and 24 are provided with rotation angle sensors 60 made of, for example, a resolver. The rotor rotation angles θ1 and θ2 of the motors 14 and 24 detected by the respective rotation angle sensors 60 are transmitted to the control device 10 and used for calculation of the motor rotation speed, generation of a motor current command value, and the like.

制御装置10は、各種の制御プログラムを実行するCPU、制御プログラムや制御用マップ等を予め記憶するROM、このROMから読み出された制御プログラムや各センサによる検出値などを一時的に記憶するRAM等からなるマイクロコンピュータにより好適に構成される。制御装置10は、図1および2に示すように、エンジン回転数Ne、バッテリ電流Ib、バッテリ電圧Vb、バッテリ温度Tb、アクセル開度信号Acc、車速Sv、エンジン冷却水の水温Tw、システム電圧VH、モータ電流Iu,Iw、ロータ回転角θ1,θ2等が入力される入力ポート、ならびに、エンジン12、システムメインリレーSMR1,SMR2、コンバータ35およびインバータ36,38等の運転または作動を制御する制御信号を出力する出力ポートを含む入出力インターフェースを有する。   The control device 10 includes a CPU that executes various control programs, a ROM that stores a control program and a control map in advance, and a RAM that temporarily stores a control program read from the ROM, detection values by each sensor, and the like. It is suitably configured by a microcomputer composed of, for example. As shown in FIGS. 1 and 2, the control device 10 includes an engine speed Ne, a battery current Ib, a battery voltage Vb, a battery temperature Tb, an accelerator opening signal Acc, a vehicle speed Sv, an engine coolant temperature Tw, and a system voltage VH. , Motor currents Iu, Iw, rotor rotation angles θ1, θ2, etc. are input ports, and control signals for controlling the operation or operation of engine 12, system main relays SMR1, SMR2, converter 35, inverters 36, 38, etc. An input / output interface including an output port for outputting a signal.

また、制御装置10は、動作点変更処理部62と、オープン故障判定部64とを含む。具体的には、動作点変更処理部62およびオープン故障判定部64は、CPUにおいて実行される制御プログラムによって機能するものであるが、その詳細については後述する。   The control device 10 includes an operating point change processing unit 62 and an open failure determination unit 64. Specifically, the operating point change processing unit 62 and the open failure determination unit 64 function according to a control program executed in the CPU, and details thereof will be described later.

なお、本実施形態では、1つの制御装置10でエンジン12、モータ14,24、コンバータ35、インバータ36,38、バッテリ16等の作動制御や状態監視を行うものとして説明するが、例えば、エンジン12の運転状態を制御するエンジンECU、コンバータ35およびインバータ36,38を作動制御してモータ14,24の駆動を制御するモータECU、バッテリ16のSOCを管理するバッテリECU等を個別に設けて、上記制御装置がハイブリッドECUとして上記個別の各ECUを統括制御するように構成してもよい。   In the present embodiment, a description will be given assuming that the operation control and state monitoring of the engine 12, the motors 14 and 24, the converter 35, the inverters 36 and 38, the battery 16, and the like are performed by one control device 10, but for example, the engine 12 The engine ECU for controlling the operation state of the motor, the motor ECU for controlling the drive of the motors 14, 24 by controlling the operation of the converter 35 and the inverters 36, 38, the battery ECU for managing the SOC of the battery 16, and the like are individually provided. The control device may be configured to control the individual ECUs as a hybrid ECU.

図3は、モータ14,24の制御に用いられるマップを示す。このマップは、モータの回転数とトルクとの関係を規定するもので、制御装置10内のROMに予め記憶されている。制御装置10は、このマップを参照することにより、太線で示される略台形状の外形線内において下記の複数の制御モードの動作点でモータ14,24を駆動することができる。   FIG. 3 shows a map used for controlling the motors 14 and 24. This map defines the relationship between the rotational speed of the motor and the torque, and is stored in advance in the ROM in the control device 10. By referring to this map, the control device 10 can drive the motors 14 and 24 at the operating points of the following plurality of control modes within the substantially trapezoidal outline indicated by a thick line.

一般に、交流モータの制御モードとして、PWM制御、過変調制御、矩形波制御の3つの制御方式が知られている。図3に示すマップにおいて、低速回転域から中速回転域にかけての領域がPWM制御領域A1、中速回転域から高速回転域にかけての領域が過変調制御領域A2、最も高速回転側の領域が矩形波制御領域A3になっており、各制御領域A1,A2,A3の境界が点線で示されている。   Generally, three control methods are known as control modes for an AC motor: PWM control, overmodulation control, and rectangular wave control. In the map shown in FIG. 3, the region from the low speed rotation region to the medium speed rotation region is the PWM control region A1, the region from the medium speed rotation region to the high speed rotation region is the overmodulation control region A2, and the region at the highest speed rotation side is rectangular. It is a wave control area A3, and the boundaries of the control areas A1, A2, A3 are indicated by dotted lines.

PWM制御方式は、一般的な正弦波PWM制御として用いられるものであり、各相アームにおけるスイッチング素子のオン・オフを、正弦波状の電圧指令値と搬送波(一般に三角波)との電圧比較にしたがって制御する。この結果、上アームスイッチング素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一定期間内でモータ入力電圧が正弦波となるようにデューティ比が制御される。PWM制御方式では、比較的低回転域であっても滑らかな回転が得られるものの、インバータ入力電圧であるシステム電圧VHに対するモータ入力電圧の振幅の比である変調率(または電圧利用率)を最大で0.61までしか高めることができない。   The PWM control method is used as a general sine wave PWM control, and controls on / off of switching elements in each phase arm according to a voltage comparison between a sine wave voltage command value and a carrier wave (generally a triangular wave). To do. As a result, for a set of a high level period corresponding to the on period of the upper arm switching element and a low level period corresponding to the on period of the lower arm element, the duty is set so that the motor input voltage becomes a sine wave within a certain period. The ratio is controlled. With the PWM control method, smooth rotation can be obtained even in a relatively low rotation range, but the modulation rate (or voltage utilization rate) that is the ratio of the amplitude of the motor input voltage to the system voltage VH that is the inverter input voltage is maximized. Can only be increased to 0.61.

一方、矩形波制御方式では、上記一定期間内で、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が1対1の矩形波1パルス分を交流モータに印加する。これにより、変調率を0.78まで高めることができ、比較的高回転域での出力を向上させることができる。また、弱め界磁電流を減少させることができるため、交流モータでの銅損の発生を抑えてエネルギ効率を向上させることができる。さらに、インバータ36,38でのスイッチング回数を少なくすることができるため、スイッチング損失も抑えることができるという利点もある。   On the other hand, in the rectangular wave control method, one pulse of a rectangular wave whose ratio between the high level period and the low level period is 1: 1 is applied to the AC motor within the predetermined period. Thereby, the modulation factor can be increased to 0.78, and the output in a relatively high rotation range can be improved. Further, since the field weakening current can be reduced, the occurrence of copper loss in the AC motor can be suppressed and the energy efficiency can be improved. Furthermore, since the number of times of switching in the inverters 36 and 38 can be reduced, there is also an advantage that switching loss can be suppressed.

過変調制御方式は、PWM制御と矩形波制御との間の中間的な制御方式であって、正弦波状の電圧指令値の振幅が搬送波の振幅よりも大きくなるように増幅した状態で上記PWM制御方式と類似のPWM制御を行うことで、電圧増加方向にシフトさせた略正弦波状に歪んだモータ入力電圧を生成することができ、これにより変調率を0.61〜0.78の範囲に高めることができる。ただし、過変調制御方式は、PWM制御に比べて制御応答性が悪く、電流指令値に対する実電流の外れまたは乱れが大きく現れやすいという特性がある。   The overmodulation control method is an intermediate control method between PWM control and rectangular wave control, and the PWM control is performed in a state where the amplitude of the sinusoidal voltage command value is amplified to be larger than the amplitude of the carrier wave. By performing PWM control similar to the method, it is possible to generate a motor input voltage distorted in a substantially sinusoidal shape shifted in the direction of increasing voltage, thereby increasing the modulation factor to a range of 0.61 to 0.78. be able to. However, the overmodulation control method has a characteristic that control responsiveness is poor compared with PWM control, and the deviation or disturbance of the actual current with respect to the current command value tends to appear greatly.

交流モータでは、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなり、それに伴って必要電圧も高くなる。コンバータによる昇圧電圧、すなわちシステム電圧VHは、このモータ必要電圧よりも高く設定する必要がある。その一方で、上述したようにコンバータ35によって昇圧可能な電圧値には上限(システム電圧最大値VHmax)が存在する。   In an AC motor, the induced voltage increases as the rotational speed and output torque increase, and the required voltage increases accordingly. The boosted voltage by the converter, that is, the system voltage VH needs to be set higher than the required motor voltage. On the other hand, as described above, there is an upper limit (system voltage maximum value VHmax) in the voltage value that can be boosted by the converter 35.

したがって、モータ必要電圧がシステム電圧VHの最大値、例えば650Vより低い領域では、PWM制御方式または過変調制御方式による最大トルク制御が適用されて、ベクトル制御にしたがったモータ電流制御によって出力トルクがトルク指令T*に合致するよう制御される。一方、モータ必要電圧がシステム電圧最大値VHmaxを超えると、システム電圧VHを最大値VHmaxに維持した上で弱め磁界制御にしたがって矩形波制御方式が適用される。この場合、モータ入力電圧の振幅が固定されるため、トルク推定値とトルク指令値との偏差に基づく矩形波パルスの電圧位相制御によってトルク制御が行われる。   Therefore, in the region where the required motor voltage is lower than the maximum value of the system voltage VH, for example, 650 V, the maximum torque control by the PWM control method or the overmodulation control method is applied, and the output torque is torqued by the motor current control according to the vector control. Control is performed to meet the command T *. On the other hand, when the necessary motor voltage exceeds the system voltage maximum value VHmax, the rectangular wave control method is applied according to the weakening magnetic field control while maintaining the system voltage VH at the maximum value VHmax. In this case, since the amplitude of the motor input voltage is fixed, torque control is performed by voltage phase control of a rectangular wave pulse based on the deviation between the estimated torque value and the torque command value.

図2の例では、3相交流モータであるモータ14,24に接続されるインバータ38,36が各相ごとに2つのスイッチング素子を用いるので、インバータ38,36のそれぞれに6つのスイッチング素子が含まれる。これらの各スイッチング素子のうち1つの動作に不具合が生じると、そのスイッチング素子が含まれる相の交流電流波形のプラス側あるいはマイナス側が欠けたものとなり、いわゆるオープン故障となる。このようなオープン故障が生じると、モータ入力電流の乱れによってバッテリから過大な電流が放出されてバッテリの性能低下を招くことになる。したがって、インバータにおけるスイッチング素子のオープン故障を適時に検出する必要がある。   In the example of FIG. 2, since the inverters 38 and 36 connected to the motors 14 and 24 which are three-phase AC motors use two switching elements for each phase, each of the inverters 38 and 36 includes six switching elements. It is. If a malfunction occurs in the operation of one of these switching elements, the positive side or the negative side of the alternating current waveform of the phase including the switching element is missing, which is a so-called open failure. When such an open failure occurs, an excessive current is discharged from the battery due to disturbance of the motor input current, leading to a decrease in battery performance. Therefore, it is necessary to detect an open failure of the switching element in the inverter in a timely manner.

一方、モータの動作状況によっては、インバータのスイッチング素子のオープン故障を検出できないか又は検出しにくい動作点が存在する。これは、モータ電流の乱れ量が比較的小さいために判定閾値との比較で検出するのが困難であるからである。上記判定閾値をより小さく設定することが1つの方法として考えられるが、そうするとスイッチング素子が正常に動作していても例えばノイズ等に起因してモータ電流が振れた場合にオープン故障ありと判定される可能性が大きくなり、オープン故障判定の精度が低下することになる。   On the other hand, depending on the operation state of the motor, there is an operating point where an open failure of the switching element of the inverter cannot be detected or is difficult to detect. This is because the disturbance amount of the motor current is relatively small and it is difficult to detect it by comparison with the determination threshold. One method is considered to set the determination threshold value smaller, but even if the switching element operates normally, it is determined that there is an open failure when the motor current fluctuates due to noise or the like. The possibility increases and the accuracy of open failure determination decreases.

そこで、本実施形態の制御装置10では、インバータのスイッチング素子のオープン故障を検出可能なモータ回転数範囲よりも高回転領域で矩形波制御によりモータが駆動されているとき、他の制御モードに比べてオープン故障時の電流乱れ量が大きくなる過変調制御領域にモータ動作点を変更した上で、モータ電流のうちのq軸電流について動作点変更閾値と比較してインバータのスイッチング素子のオープン故障を判定することとした。以下に、制御装置10において実行されるスイッチング素子のオープン故障判定について詳細に説明する。   Therefore, in the control device 10 of the present embodiment, when the motor is driven by the rectangular wave control in a higher rotation speed range than the motor rotation speed range in which an open failure of the switching element of the inverter can be detected, compared to other control modes. After changing the motor operating point to the overmodulation control area where the amount of current disturbance at the time of open failure increases, the open failure of the inverter switching element is compared with the operating point change threshold for the q-axis current of the motor current. I decided to judge. Below, the open failure determination of the switching element performed in the control apparatus 10 is demonstrated in detail.

まず、図4〜7を参照して、MG1用インバータ36のスイッチング素子のオープン故障判定について説明する。図4は、動作点変更およびオープン故障判定の処理手順を示すフローチャートである。図5は、モータ(MG1)24の動作点を矩形波制御領域から過変調制御領域へ変更する様子を図3と同様のマップ上で示す図である。図6は、制御装置10により実行される動作点変更処理においてモータ回転数を変更するタイミングを共線図で示す図である。図7は、制御装置10により実行されるオープン故障判定処理を示すタイミングチャートである。なお、図7では、インバータ36のU相の上アームスイッチング素子がオープン故障していることを想定した例を示している。   First, the open failure determination of the switching element of the MG1 inverter 36 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure for operating point change and open failure determination. FIG. 5 is a diagram showing on the same map as FIG. 3 how the operating point of the motor (MG1) 24 is changed from the rectangular wave control region to the overmodulation control region. FIG. 6 is a nomographic chart showing the timing of changing the motor rotational speed in the operating point changing process executed by the control device 10. FIG. 7 is a timing chart showing an open failure determination process executed by the control device 10. FIG. 7 shows an example in which it is assumed that the U-phase upper arm switching element of the inverter 36 has an open failure.

図4に示す処理は、エンジン12が運転中にモータ24が駆動されている条件下で、予め規定された一定時間ごとにROMまたはRAMから読み出されてCPUにより実行される。ただし、これに限らず、モータ24を流れる電流に所定量以上の乱れが検出されたときに実行されるようにしてもよい。   The processing shown in FIG. 4 is read from the ROM or RAM at predetermined time intervals and executed by the CPU under the condition that the motor 24 is driven while the engine 12 is operating. However, the present invention is not limited to this, and may be executed when a predetermined amount or more of disturbance is detected in the current flowing through the motor 24.

まず、ステップS10によって、モータ24の回転数Nm1がオープン故障を検出できない又は検出しにくい高回転領域にあるか否かを判定する。ここでは、図5に示すように一相オープン故障を検出可能なモータ回転数範囲Rは予め記憶されているので、回転角センサ60の検出値から算出されるモータ回転数Nm1が上記モータ回転数範囲Rよりも高回転数であるか否かで判定する。また、このステップS10では、現在のモータ制御方式が矩形波制御であるかどうかも確認される。これは現在の制御モードが過変調制御である場合には動作点変更が不要となるからである。このステップS10において肯定判定されると次のステップS12に進み、一方、否定判定されるとそのまま処理を終了する。   First, in step S10, it is determined whether or not the rotation speed Nm1 of the motor 24 is in a high rotation region where an open failure cannot be detected or is difficult to detect. Here, as shown in FIG. 5, since the motor rotation speed range R in which the one-phase open failure can be detected is stored in advance, the motor rotation speed Nm1 calculated from the detection value of the rotation angle sensor 60 is the motor rotation speed. Judgment is made based on whether the rotational speed is higher than the range R or not. In step S10, it is also confirmed whether the current motor control method is rectangular wave control. This is because it is not necessary to change the operating point when the current control mode is overmodulation control. If an affirmative determination is made in step S10, the process proceeds to the next step S12. On the other hand, if a negative determination is made, the process ends.

続いて、ステップS12によって、q軸電流Iqが動作点変更閾値Iqthよりも大きいか否かを判定する。ここで判定対象値としてq軸電流を用いるのは、q軸電流Iqは、電流検出センサ58により検出および算出された各相電流Iu,Iv,Iwを基にモータ回転角θ1を考慮して3相2相変換されたd軸電流Idおよびq軸電流Iqのうち、トルク電流とも呼ばれるq軸電流Iqを判定対象とすることによりオープン故障を正確に検出しやすいからである。また、上記動作点変更閾値Iqthは、実験等により求められて予め記憶されており、ノイズ等の別要因による電流乱れをオープン故障と判定しないように大きく且つ一相オープン故障を正確に検出できる値に設定される。上記q軸電流Iqと上記動作点変更閾値Iqthとは、正負のいずれの場合もあるため、それぞれ絶対値で比較されるのが好ましい。このステップS12において肯定判定されると次のステップS14に進み、一方、否定判定されるとそのまま処理を終了する。   Subsequently, in step S12, it is determined whether or not the q-axis current Iq is larger than the operating point change threshold value Iqth. Here, the q-axis current is used as the determination target value because the q-axis current Iq is 3 considering the motor rotation angle θ1 based on each phase current Iu, Iv, Iw detected and calculated by the current detection sensor 58. This is because it is easy to accurately detect an open failure by using a q-axis current Iq, also called a torque current, as a determination target among the d-axis current Id and the q-axis current Iq that are phase-to-phase converted. In addition, the operating point change threshold Iqth is obtained by experiment or the like and stored in advance, and is a value that is large and can accurately detect a one-phase open failure so that current disturbance due to another factor such as noise is not determined as an open failure. Set to Since the q-axis current Iq and the operating point change threshold value Iqth may be either positive or negative, it is preferable to compare them with absolute values. If an affirmative determination is made in step S12, the process proceeds to the next step S14. On the other hand, if a negative determination is made, the process ends.

次に、ステップS14によって、モータ24の制御モードが過変調制御に切り替わるのに必要となるモータ回転数変化量を算出する。ここでは、上記回転数範囲Rに含まれて過変調制御が適用される同一トルクの動作点68が選択され、この動作点68の回転数を目標回転数Nm1*に設定し、この目標回転数Nm1*から現在の動作点66の回転数Nm1を減算することにより上記モータ回転数変化量が算出される。なお、現在の動作点66の制御モードおよび回転数Nm1がRAMに一時的に記憶される。   Next, in step S14, a motor rotation speed change amount necessary for the control mode of the motor 24 to be switched to overmodulation control is calculated. Here, an operating point 68 of the same torque that is included in the rotational speed range R and to which overmodulation control is applied is selected, the rotational speed of this operating point 68 is set to the target rotational speed Nm1 *, and this target rotational speed is set. The motor rotational speed change amount is calculated by subtracting the current rotational speed Nm1 of the operating point 66 from Nm1 *. Note that the control mode and the rotational speed Nm1 of the current operating point 66 are temporarily stored in the RAM.

そして、続くステップ16によって、モータ24の回転数が上記目標回転数Nm1*となるように、エンジン12の回転数Neを低下させる。この様子が図6の共線図に示される。図示するように、q軸電流Iqが動作点変更閾値Iqthを下回ったタイミングt0で、エンジン12の回転数を低下させて、モータ24の回転数を目標回転数Nm*1とする。このとき、エンジン12の回転数の低下は、スロットルバルブ開度や点火タイミング等を調整することにより行われる。   Then, in the subsequent step 16, the rotational speed Ne of the engine 12 is decreased so that the rotational speed of the motor 24 becomes the target rotational speed Nm1 *. This is shown in the alignment chart of FIG. As shown in the figure, at the timing t0 when the q-axis current Iq falls below the operating point change threshold value Iqth, the rotational speed of the engine 12 is decreased to set the rotational speed of the motor 24 to the target rotational speed Nm * 1. At this time, the rotational speed of the engine 12 is reduced by adjusting the throttle valve opening, ignition timing, and the like.

続くステップS18によって、オープン故障判定が実行される。このオープン故障判定の様子が図7に示される。図示するように、矩形波制御から過変調制御に切り替えられたタイミングt0以降、q軸電流Iqが動作点変更閾値Iqthを下回ると異常としてカウントする。また、本実施形態では、q軸電流Iqが動作点変更閾値Iqthを下回るごとに、モータ24の制御モードを緊急的に過変調制御からPWM制御に一時的に切り替える制御を実行する。このように、制御応答性に優れてモータ電流も比較的小さいPWM制御へ一時的に切り替えることにより、電流乱れによってバッテリから過大電流が引き出される可能性がある過変調制御がそのまま継続されるのを回避して、バッテリ16を保護している。   In the subsequent step S18, open failure determination is executed. The state of this open failure determination is shown in FIG. As shown in the figure, if the q-axis current Iq falls below the operating point change threshold Iqth after the timing t0 when the rectangular wave control is switched to the overmodulation control, it is counted as an abnormality. In the present embodiment, every time the q-axis current Iq falls below the operating point change threshold value Iqth, control for temporarily switching the control mode of the motor 24 from overmodulation control to PWM control is executed. In this way, by temporarily switching to PWM control with excellent control response and relatively small motor current, overmodulation control in which excessive current may be drawn from the battery due to current disturbance is continued. The battery 16 is protected by avoiding it.

そして、このカウント値が故障検知確定時間(例えば2秒)内で所定回数以上であるときインバータ36のスイッチング素子にオープン故障有りと判定し、一方、上記カウント値が所定回数未満のときはオープン故障なしと判定する。オープン故障が有る判定されると、制御装置10は、例えば、オープン故障の発生を運転者に視覚および/または聴覚を通じて報知する等の必要な処置を採ってもよい。   When the count value is greater than or equal to a predetermined number of times within a failure detection confirmation time (for example, 2 seconds), it is determined that there is an open failure in the switching element of the inverter 36, whereas when the count value is less than the predetermined number, an open failure is detected. Judged as none. If it is determined that there is an open failure, the control device 10 may take necessary measures such as notifying the driver of the occurrence of the open failure through visual and / or auditory senses.

図4を再び参照すると、上記のようなオープン故障判定処理が終わった後であって、上記タイミングt0から所定時間t1(例えば3〜4秒)が経過したとき(ステップS20でYES)、ステップS22によって、エンジン12の回転数を元に戻す処理を実行する。これにより、図6中の右側の共線図に示されるように、モータ24の回転数が元の回転数Nm1に戻される。ただし、上記ステップS18によってオープン故障有りと判定された場合には、例えば、モータ24の駆動を停止する、制御モードをPWM制御に限定する等の処理を併せて行ってもよい。   Referring to FIG. 4 again, after the open failure determination process as described above is completed and when a predetermined time t1 (eg, 3 to 4 seconds) has elapsed from the timing t0 (YES in step S20), step S22 is performed. Thus, the process of returning the rotational speed of the engine 12 is executed. As a result, the rotational speed of the motor 24 is returned to the original rotational speed Nm1, as shown in the nomographic chart on the right side in FIG. However, if it is determined in step S18 that there is an open failure, for example, the driving of the motor 24 may be stopped, or the control mode may be limited to PWM control.

上述したように、本実施形態の制御装置10では、過変調制御では矩形波制御と比較するとスイッチング素子のオープン故障によるモータの各相電流の乱れがより大きく現れることから、電流の乱れが大きくなる過変調制御へとモータ動作点を変更した上でq軸電流Iqの評価を行うことにより、インバータ36のスイッチング素子のオープン故障判定をより正確に行うことができる。その結果、オープン故障したままモータ24の駆動が継続されたときに消磁してトルクを出力できなくなるという二次故障を防止することができる。   As described above, in the control device 10 of the present embodiment, the disturbance of each phase current of the motor due to the open failure of the switching element appears more in the overmodulation control than in the rectangular wave control. By evaluating the q-axis current Iq after changing the motor operating point to overmodulation control, the open failure determination of the switching element of the inverter 36 can be performed more accurately. As a result, it is possible to prevent a secondary failure that the motor 24 is demagnetized and cannot output torque when the drive of the motor 24 is continued with an open failure.

次に、図8および9を参照して、MG2用インバータ38のオープン故障判定のための動作点変更について説明する。図8は、制御装置10により実行される動作点変更処理およびオープン故障判定処理を示すフローチャートである。図9は、図8の動作点変更の処理を示すタイミングチャートである。ここでは、上述したMG1用インバータ36の動作点変更処理およびオープン故障判定処理とは異なる点について主として説明することとし、同様の処理については同じステップ番号を付してその説明を援用により省略する。   Next, with reference to FIGS. 8 and 9, an operation point change for determining an open failure of the MG2 inverter 38 will be described. FIG. 8 is a flowchart showing an operating point change process and an open failure determination process executed by the control device 10. FIG. 9 is a timing chart showing the operating point change process of FIG. Here, the points different from the operating point change process and the open failure determination process of the MG1 inverter 36 described above will be mainly described, and the same steps will be assigned the same processes, and the description thereof will be omitted with the aid of them.

図8に示す処理は、モータ14が駆動されている条件下で、予め規定された一定時間ごとにROMまたはRAMから読み出されてCPUにより実行される。ただし、これに限らず、モータ14を流れる電流に所定量以上の乱れが検出されたときに実行されてもよい。また、図8におけるステップS10、S12、S14、S18およびS20の処理は、図4に示すものと同様である。   The processing shown in FIG. 8 is read from the ROM or RAM at predetermined time intervals and executed by the CPU under the condition where the motor 14 is driven. However, the present invention is not limited to this, and may be executed when a predetermined amount or more of disturbance is detected in the current flowing through the motor 14. Further, the processes in steps S10, S12, S14, S18 and S20 in FIG. 8 are the same as those shown in FIG.

図8に示すように、ステップS14に続いて、ステップS24によって、変速機30の変速段を選定する。変速機30は、複数の変速段を有するものとして上述したが、ここでは例えばHIおよびLOの2つの変速段を有しており、制御装置10からの指令に応じてHIまたはLOのいずれかの変速段への切り替えが可能である例を示している。   As shown in FIG. 8, following step S14, the gear position of the transmission 30 is selected in step S24. The transmission 30 has been described above as having a plurality of shift stages, but here, for example, has two shift stages, HI and LO, and either HI or LO according to a command from the control device 10. An example is shown in which switching to a gear position is possible.

図9を参照すると、q軸電流Iqが動作点変更閾値Iqthを下回ったタイミングt0で、変速機30の変速段をLOからHIへ切り替える。これにより、車軸32および車輪34の回転数、すなわち車速Svを実質的に保ったままで、モータ14の動作点を矩形波制御領域から過変調制御領域A2に変更してモータ回転数を低下させることができる。このようにしてモータ14の動作点を過変調制御が適用される動作点に変更した後に、上述したステップS18のオープン故障判定を実行する。   Referring to FIG. 9, at the timing t0 when the q-axis current Iq falls below the operating point change threshold value Iqth, the gear position of the transmission 30 is switched from LO to HI. Accordingly, the operating point of the motor 14 is changed from the rectangular wave control region to the overmodulation control region A2 while the rotational speed of the axle 32 and the wheel 34, that is, the vehicle speed Sv is substantially maintained, and the motor rotational speed is reduced. Can do. After changing the operating point of the motor 14 to the operating point to which the overmodulation control is applied in this way, the open failure determination in step S18 described above is executed.

それから、上記ステップS18のオープン故障判定が終わった後であって、上記タイミングt0から所定時間t1(例えば3〜4秒)が経過したとき(ステップS20でYES)、ステップS26によって、変速機30の変速段をHIからLOに変更して、モータ14の動作点を元の動作点に戻す処理を実行する。ただし、上記ステップS18によってインバータ38のスイッチング素子にオープン故障が有ると判定された場合には、例えば、モータ14の駆動を停止する、制御モードをPWM制御に限定する等の処理を行ってもよい。   Then, after completion of the open failure determination in step S18 and when a predetermined time t1 (eg, 3 to 4 seconds) has elapsed from the timing t0 (YES in step S20), the transmission 30 is changed in step S26. A process of changing the gear position from HI to LO and returning the operating point of the motor 14 to the original operating point is executed. However, if it is determined in step S18 that there is an open failure in the switching element of the inverter 38, for example, processing such as stopping driving of the motor 14 or limiting the control mode to PWM control may be performed. .

このように本実施形態の制御装置10では、過変調制御では矩形波制御と比較するとスイッチング素子のオープン故障によるモータの各相電流の乱れがより大きく現れることから、変速機30の変速段を切り替えることによってモータ動作点を矩形波制御から過変調制御へと変更した上でq軸電流Iqの評価を行うことにより、インバータ38のスイッチング素子のオープン故障判定をより正確に行うことができる。その結果、オープン故障したままモータ14の駆動が継続されたときに消磁してトルクを出力できなくなるという二次故障を防止することができる。   As described above, in the control device 10 of the present embodiment, in the overmodulation control, since the disturbance of each phase current of the motor due to the open failure of the switching element appears more than in the rectangular wave control, the shift stage of the transmission 30 is switched. Thus, by evaluating the q-axis current Iq after changing the motor operating point from the rectangular wave control to the overmodulation control, the open failure determination of the switching element of the inverter 38 can be performed more accurately. As a result, it is possible to prevent a secondary failure that the motor 14 is demagnetized and cannot output torque when the drive of the motor 14 is continued with an open failure.

次に、図10および11を参照して、モータの動作点変更処理のさらに別の例について説明する。図10は、制御装置10により実行されるさらに別の動作点変更処理のフローチャートである。図11は、図10の動作点変更処理をマップで示す図である。   Next, still another example of the motor operating point changing process will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a flowchart of still another operating point changing process executed by the control device 10. FIG. 11 is a diagram showing the operating point changing process of FIG. 10 as a map.

図10に示す処理は、モータ14,24のいずれにも適用可能であり、予め規定された一定時間ごとにROMまたはRAMから読み出されてCPUにより実行される。ただし、これに限らず、モータ14,24を流れる電流に所定量以上の乱れが検出されたときに実行されてもよい。また、図10におけるステップS10、S12、S18およびS20の処理は図4に示すものと同様であるため、ここでの説明を援用により省略する。   The process shown in FIG. 10 is applicable to both the motors 14 and 24, and is read from the ROM or RAM at predetermined time intervals and executed by the CPU. However, the present invention is not limited to this, and may be executed when a predetermined amount or more of disturbance is detected in the current flowing through the motors 14 and 24. Moreover, since the process of step S10, S12, S18, and S20 in FIG. 10 is the same as that of what is shown in FIG. 4, description here is abbreviate | omitted by assistance.

図10を参照すると、ステップS12によってq軸電流Iqが動作点変更閾値Iqthよりも大きくなったと判定されると(ステップS12でYES)、ステップS28によってコンバータ35による昇圧電圧(すなわちシステム電圧VH)を変更する処理を実行する。具体的には、図11に示すように、システム電圧VHが最大昇圧電圧VHmaxよりも低いシステム電圧VH1でモータ14,24が矩形波制御されているとき、システム電圧VHを最大昇圧電圧VHmaxまで引き上げることによって、参照されるマップが変更される。これにより、図11中の上側に示すマップではシステム電圧VH1では矩形波制御が適用される動作点70が、モータ回転数Nmを変えることなく、図11中の下側に示すマップでは過変調制御が適用される動作点72に変更することができる。   Referring to FIG. 10, if it is determined in step S12 that q-axis current Iq is larger than operating point change threshold Iqth (YES in step S12), the boosted voltage (that is, system voltage VH) by converter 35 is increased in step S28. Execute the process to be changed. Specifically, as shown in FIG. 11, when the motors 14 and 24 are controlled by the rectangular wave at the system voltage VH1 where the system voltage VH is lower than the maximum boosted voltage VHmax, the system voltage VH is raised to the maximum boosted voltage VHmax. As a result, the referenced map is changed. Accordingly, in the map shown at the upper side in FIG. 11, the operating point 70 to which the rectangular wave control is applied at the system voltage VH1 does not change the motor rotation speed Nm, and the overmodulation control at the lower map in FIG. The operating point 72 can be changed.

昇圧電圧の変更処理に続いて、ステップS30によって、モータ14,24が過変調制御で駆動されているか否かを判定する。この判定において、制御装置10は、システム電圧VHに対するモータ入力電圧の振幅の比である変調率(または電圧利用率)が0.61より大きく0.78未満であれば過変調制御により駆動されていると判断することができる。このようにしてモータ14,24の動作点を過変調制御が適用される動作点に変更した後に、上述したステップS18のオープン故障判定を実行する。   Following the boost voltage changing process, it is determined in step S30 whether or not the motors 14 and 24 are driven by overmodulation control. In this determination, the control device 10 is driven by overmodulation control if the modulation factor (or voltage utilization factor), which is the ratio of the amplitude of the motor input voltage to the system voltage VH, is greater than 0.61 and less than 0.78. Can be determined. After changing the operating point of the motors 14 and 24 to the operating point to which overmodulation control is applied in this way, the open failure determination in step S18 described above is executed.

そして、上記ステップS18のオープン故障判定が終わった後であって、上記タイミングt0から所定時間t1(例えば3〜4秒)が経過したとき(ステップS20でYES)、ステップS30によって、昇圧電圧を変更してモータ14,24の動作点を元の動作点に戻す処理を実行する。図11に示す例では、システム電圧VHをVHmaxからVH1に低下させることになる。ただし、上記ステップS18によってインバータ36,38のスイッチング素子にオープン故障が有ると判定された場合には、例えば、モータ14,24の駆動を停止する、制御モードをPWM制御に限定する等の処理を行ってもよい。   Then, after the open failure determination in step S18 is over and when a predetermined time t1 (eg, 3 to 4 seconds) has elapsed from the timing t0 (YES in step S20), the boost voltage is changed in step S30. Then, processing for returning the operating point of the motors 14 and 24 to the original operating point is executed. In the example shown in FIG. 11, the system voltage VH is lowered from VHmax to VH1. However, if it is determined in step S18 that there is an open failure in the switching elements of the inverters 36 and 38, for example, processing such as stopping the driving of the motors 14 and 24 and limiting the control mode to PWM control is performed. You may go.

このように本実施形態の制御装置10では、過変調制御では矩形波制御と比較するとスイッチング素子のオープン故障によるモータの各相電流の乱れがより大きく現れることから、昇圧電圧を高くすることによってモータ動作点を矩形波制御から過変調制御へと変更した上でq軸電流Iqの評価を行うことにより、インバータ36,38のスイッチング素子のオープン故障判定をより正確に行うことができる。その結果、オープン故障したままモータ14,24の駆動が継続されたときに消磁してトルクを出力できなくなるという二次故障を防止することができる。   As described above, in the control device 10 of the present embodiment, the disturbance of each phase current of the motor due to the open failure of the switching element appears more in the overmodulation control than in the rectangular wave control. By evaluating the q-axis current Iq after changing the operating point from rectangular wave control to overmodulation control, it is possible to more accurately determine the open failure of the switching elements of the inverters 36 and 38. As a result, it is possible to prevent a secondary failure in which the motors 14 and 24 continue to be driven with an open failure and demagnetize so that torque cannot be output.

なお、本発明に係る電動車両の駆動装置は、上記で説明した実施形態の構成のものに限定されるものではなく、種々の改良や変形を含む。   In addition, the drive device of the electric vehicle which concerns on this invention is not limited to the thing of the structure of embodiment described above, A various improvement and deformation | transformation are included.

上記においては、モータ動作点を矩形波制御から過変調制御に変更した上でインバータのスイッチング素子のオープン故障判定を行うものとして説明したが、上記モータ回転数範囲Rよりも低回転域でPWM制御により駆動されているモータに接続されるインバータのオープン故障判定を行うときにも、モータ動作点をPWM制御から過変調制御に変更した上で行ってもよい。上述した例に従えば、エンジン回転数Neを上昇させる、変速機30の変速段をHIからLOに切り替える、昇圧電圧を低下させることにより実現可能である。   In the above description, the motor operating point is changed from rectangular wave control to overmodulation control, and the open failure determination of the switching element of the inverter is performed. However, PWM control is performed in a lower rotation range than the motor rotation speed range R. Also when the open failure determination of the inverter connected to the motor driven by the above is performed, the motor operating point may be changed from PWM control to overmodulation control. If the example mentioned above is followed, it is realizable by raising the engine speed Ne, switching the gear stage of the transmission 30 from HI to LO, and lowering the boost voltage.

また、上記においては、モータがスイッチング素子のオープン故障を検出可能なモータ回転数範囲Rよりも高回転領域で矩形波制御されているとき、または、上記モータ回転数範囲Rよりも低回転領域でPWM制御されているときに、モータ動作点を過変調制御領域の動作点に変更する処理を実行するものとして説明したが、上記スイッチング素子のオープン故障判定を行う際にモータが矩形波制御またはPWM制御されているときは、モータ回転数にかかわらずモータ動作点を過変調制御領域の動作点に変更する処理を実行してもよい。   Further, in the above, when the motor is controlled in a rectangular wave in a higher rotation range than the motor rotation speed range R in which an open failure of the switching element can be detected, or in a lower rotation area than the motor rotation speed range R. Although it has been described that the process of changing the motor operating point to the operating point of the overmodulation control region is executed when PWM control is being performed, when the open failure determination of the switching element is performed, the motor is controlled by rectangular wave control or PWM When being controlled, a process of changing the motor operating point to the operating point of the overmodulation control region may be executed regardless of the motor rotation speed.

さらに、上記においては、オープン故障判定の終了後にモータ動作点を変更前の動作点に戻すものとして説明したが、ステップS18のオープン故障判定によって、q軸電流Iqが動作点変更閾値Iqthを超えた回数のカウント値が故障検知確定時間内に所定回数未満であってスイッチング素子のオープン故障が発生していないと判定されるときだけモータ動作点を元に戻す処理を実行してもよい。   Furthermore, in the above description, the motor operating point is returned to the operating point before the change after completion of the open failure determination. However, the q-axis current Iq exceeds the operating point change threshold Iqth by the open failure determination in step S18. The process of returning the motor operating point may be executed only when it is determined that the count value of the number of times is less than the predetermined number of times within the failure detection confirmation time and no open failure of the switching element has occurred.

1 ハイブリッド車両、10 制御装置、12 エンジン、13 温度センサ、14,24 モータ、15 回転軸、16 バッテリ、18 出力軸、20 動力分配機構、22 回転軸、28 エンジン回転数センサ、30 変速機、32 車軸、34 駆動輪、35 コンバータ、36,38 インバータ、40,57 電圧センサ、42 電流センサ、44 温度センサ、50 正極母線、52 負極母線、54,56 平滑コンデンサ、58 電流検出センサ、60 回転角センサ、62 動作点変更処理部、64 オープン故障判定部、66,68,70,72 動作点、A1 PWM制御領域、A2 過変調制御領域、A3 矩形波制御領域、Acc アクセル開度信号、Ib バッテリ電流、Id d軸電流、Iq q軸電流、Iqth 動作点変更閾値、Iu U相電流、Iv V相電流、Iw W相電流、Ne エンジン回転数、Nm,Nm1,Nm2 モータ回転数
、R 回転数範囲、S1〜S16 制御信号、SMR1,SMR2 システムメインリレー、Sv 車速、T* トルク指令、t0 タイミングまたは所定時間、Tb バッテリ温度、Tw 冷却水温度、Vb バッテリ電圧、VH,VH1 システム電圧、VH* システム電圧指令値、VHmax システム電圧最大値または最大昇圧電圧、θ1,θ2 ロータ回転角。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid vehicle, 10 Control apparatus, 12 Engine, 13 Temperature sensor, 14, 24 Motor, 15 Rotating shaft, 16 Battery, 18 Output shaft, 20 Power distribution mechanism, 22 Rotating shaft, 28 Engine rotational speed sensor, 30 Transmission, 32 axles, 34 drive wheels, 35 converters, 36, 38 inverters, 40, 57 voltage sensors, 42 current sensors, 44 temperature sensors, 50 positive buses, 52 negative buses, 54, 56 smoothing capacitors, 58 current detection sensors, 60 revolutions Angle sensor, 62 operating point change processing unit, 64 open failure determination unit, 66, 68, 70, 72 operating point, A1 PWM control region, A2 overmodulation control region, A3 rectangular wave control region, Acc accelerator opening signal, Ib Battery current, Id d-axis current, Iq q-axis current, Iqth operating point change threshold, Iu U-phase current, Iv V phase current, Iw W phase current, Ne engine speed, Nm, Nm1, Nm2 motor speed, R speed range, S1 to S16 control signal, SMR1, SMR2 system main relay, Sv vehicle speed, T * torque command, t0 Timing or predetermined time, Tb battery temperature, Tw cooling water temperature, Vb battery voltage, VH, VH1 system voltage, VH * system voltage command value, VHmax system voltage maximum value or maximum boost voltage, θ1, θ2 rotor rotation angle.

Claims (7)

蓄電装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータと、インバータの出力電圧により駆動されるモータと、インバータに含まれるスイッチング素子を作動制御して過変調制御を含む複数の制御モードを切り替えて前記モータを駆動制御する制御装置とを備える電動車両の駆動装置であって、
前記制御装置は、
前記モータが矩形波制御またはPWM制御が適用される動作点で駆動されているときに前記モータの動作点を前記過変調制御が適用される領域に変更する動作点変更処理部と、
前記動作点変更処理部により動作点が変更されて前記モータが過変調制御されているときに前記モータに流れる電流に基づいて導出されるq軸電流が動作点変更閾値を超えた回数をカウントし、このカウント値が所定時間内に所定回数以上であるときに前記スイッチング素子にオープン故障が発生していると判定するオープン故障判定部と、を含む電動車両の駆動装置。
A plurality of controls including overmodulation control by controlling operation of an inverter that converts a DC voltage supplied from a power storage device into an AC voltage and outputs it, a motor driven by the output voltage of the inverter, and a switching element included in the inverter A drive device for an electric vehicle comprising a control device for driving and controlling the motor by switching modes,
The controller is
An operating point change processing unit that changes the operating point of the motor to a region to which the overmodulation control is applied when the motor is driven at an operating point to which rectangular wave control or PWM control is applied;
Counts the number of times that the q-axis current derived based on the current flowing through the motor exceeds the operating point change threshold when the operating point is changed by the operating point change processing unit and the motor is overmodulated. And an open failure determination unit that determines that an open failure has occurred in the switching element when the count value is equal to or greater than a predetermined number of times within a predetermined time.
請求項1に記載の電動車両の駆動装置において、
前記電動車両は走行用動力源として内燃機関を搭載したハイブリッド車両であり、前記モータは動力分配機構を介して前記内燃機関の出力軸に連結されており、前記制御装置は前記内燃機関の作動を制御することが可能であり、前記動作点変更処理部は、前記モータが矩形波制御またはPWM制御が適用される動作点で駆動されているときに前記内燃機関の回転数を変更することにより前記動力分配機構を介して前記モータの回転数を前記過変調制御が適用される領域の動作点のものに変更することを特徴とする電動車両の駆動装置。
In the drive device of the electric vehicle according to claim 1,
The electric vehicle is a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine as a driving power source, the motor is connected to the output shaft of the internal combustion engine via a power distribution mechanism, and the control device controls the operation of the internal combustion engine. The operating point change processing unit is configured to change the rotational speed of the internal combustion engine when the motor is driven at an operating point to which rectangular wave control or PWM control is applied. A drive device for an electric vehicle, wherein the rotational speed of the motor is changed to that of an operating point in a region to which the overmodulation control is applied via a power distribution mechanism.
請求項1または2に記載の電動車両の制御装置において、
前記電動車両は前記モータの出力が複数段に変速可能な変速機を介して車軸に出力されるように構成され、前記制御装置は前記変速機の変速段を選択制御可能であり、前記動作点変更処理部は、前記モータが矩形波制御またはPWM制御が適用される動作点で駆動されているときに前記変速機の変速段を変更することにより車速を実質的に変更することなく前記モータの回転数を前記過変調制御が適用される領域の動作点のものに変更することを特徴とする電動車両の制御装置。
In the control apparatus of the electric vehicle according to claim 1 or 2,
The electric vehicle is configured such that the output of the motor is output to an axle via a transmission capable of shifting to a plurality of speeds, and the control device is capable of selectively controlling the speed of the transmission, and the operating point The change processing unit is configured to change the speed of the motor without substantially changing a vehicle speed by changing a gear position of the transmission when the motor is driven at an operating point to which rectangular wave control or PWM control is applied. An apparatus for controlling an electric vehicle, wherein the rotational speed is changed to that of an operating point in a region to which the overmodulation control is applied.
請求項1に記載の電動車両の制御装置において、
前記電動車両は前記蓄電装置からの直流電圧を昇圧して前記インバータへ出力することができる電力変換装置を備えており、前記制御装置は前記電圧変換装置の作動を制御することにより昇圧電圧を設定することが可能であり、前記動作点変更処理部は、前記モータが矩形波制御またはPWM制御が適用される動作点で駆動されているときに前記電圧変換装置による昇圧電圧を変更することにより前記モータの動作点を前記過変調制御が適用される領域の動作点に変更することを特徴とする電動車両の制御装置。
In the control apparatus of the electric vehicle according to claim 1,
The electric vehicle includes a power conversion device capable of boosting a DC voltage from the power storage device and outputting the boosted voltage to the inverter, and the control device sets the boost voltage by controlling the operation of the voltage conversion device. The operating point change processing unit changes the boosted voltage by the voltage converter when the motor is driven at an operating point to which rectangular wave control or PWM control is applied. A control apparatus for an electric vehicle, wherein an operating point of a motor is changed to an operating point in a region to which the overmodulation control is applied.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電動車両の駆動装置において、
前記制御装置は、前記オープン故障判定部によりq軸電流が動作点変更閾値を超えたと判定されたときに、前記モータの制御モードを過変調制御からPWM制御へ一時的に切り替える制御を実行することを特徴とする電動車両の駆動装置
In the drive device of the electric vehicle as described in any one of Claims 1-4,
The control device executes control for temporarily switching the motor control mode from overmodulation control to PWM control when the open failure determination unit determines that the q-axis current has exceeded the operating point change threshold. Electric vehicle drive device characterized by
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電動車両の駆動装置において、
前記動作点変更処理部は、前記モータが、前記スイッチング素子のオープン故障を検出可能なモータ回転数範囲よりも高回転領域で矩形波制御されているとき、または、前記モータ回転数範囲よりも低回転領域でPWM制御されているときに、モータ動作点を過変調制御領域の動作点に変更する処理を実行することを特徴とする電動車両の駆動装置。
In the drive device of the electric vehicle as described in any one of Claims 1-5,
The operating point change processing unit is configured such that the motor is controlled by a rectangular wave in a high rotation speed range that is higher than a motor rotation speed range in which an open failure of the switching element can be detected, or lower than the motor rotation speed range. An apparatus for driving an electric vehicle, which performs a process of changing a motor operating point to an operating point in an overmodulation control region when PWM control is performed in a rotation region.
請求項1〜6にいずれか一項に記載の電動車両の駆動装置において、
前記動作点変更処理部は、前記オープン故障判定部により、q軸電流が動作点変更閾値を超えた回数のカウント値が所定時間内に所定回数未満であって前記スイッチング素子にオープン故障が発生していないと判定されるとき、前記所定時間経過後に前記モータの動作点を変更前の動作点に戻す処理を実行することを特徴とする電動車両の駆動装置。
In the drive device of the electric vehicle as described in any one of Claims 1-6,
In the operating point change processing unit, the open failure determination unit causes the count value of the number of times that the q-axis current exceeds the operating point change threshold to be less than a predetermined number within a predetermined time, and an open failure occurs in the switching element. When it is determined that the motor does not exist, a process for returning the operating point of the motor to the operating point before the change is performed after the predetermined time has elapsed.
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