JP2014212602A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、モータ駆動装置に係り、２つの電流センサのうち１つの電流センサによるモータ電流検出に故障が発生した場合にも、三相すべてのモータ電流を精度よく検出することでベクトル制御によるモータ駆動を適切に継続させることにある。【解決手段】三相交流モータをベクトル制御にて駆動するモータ駆動装置は、三相のうち二相に配設される２つの電流センサを用いて三相それぞれに流れるモータ電流を検出すると共に、２つの電流センサのうち１つの電流センサによるモータ電流検出の故障を判定する。また、三相交流モータへの要求トルク値に基づいて三相それぞれに流すべき指示電流値を算出し、モータ電流検出の故障が生じていない相のモータ電流値及び指示電流値に基づいて、モータ電流検出の故障が生じている相の指示電流値を補正することにより、該モータ電流検出の故障が生じている相に流れるモータ電流を推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動装置に係り、特に、三相交流モータをベクトル制御にて駆動するうえで好適なモータ駆動装置に関する。

従来、三相交流モータをベクトル制御にて駆動す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は、三相インバータから三相交流モータの三相それぞれに流れるモータ電流を検出し、その三相のモータ電流に三相−二相変換及び静止−回転座標変換を施し、その変換後の二相検出電流値と三相交流モータに要求される要求トルク値に基づく二相指示電流値との比較結果に基づいて回転座標系上の二相指示電圧値を算出し、その回転座標系上の二相指示電圧値に回転−静止座標変換及び二相−三相変換を施し、その三相のモータ指示電圧値を三相インバータに印加して三相交流モータを駆動する。

特開２０１２−０５０２８５号公報

ところで、三相それぞれに流れるモータ電流の和はゼロであるので、三相のモータ電流を検出するうえでは、三相のうち任意の二相に電流センサを配設すれば十分である。この場合には、電流センサが配設される二相に流れるモータ電流はその電流センサの出力に基づいて検出されると共に、残りの一相のモータ電流は演算により求められる。

しかし、かかる構成において、２つの電流センサのうち１つの電流センサによるモータ電流検出に故障が発生すると、その後、三相すべてのモータ電流を正確に検出することができなくなるので、ベクトル制御によるモータ駆動の継続が困難となるおそれがある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、２つの電流センサのうち１つの電流センサによるモータ電流検出に故障が発生した場合にも、三相すべてのモータ電流を精度よく検出することでベクトル制御によるモータ駆動を適切に継続させることが可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、三相交流モータをベクトル制御にて駆動するモータ駆動装置であって、三相のうち二相に配設される２つの電流センサを用いて、三相それぞれに流れるモータ電流を検出する電流検出手段と、前記２つの電流センサのうち１つの電流センサによるモータ電流検出の故障を判定する故障判定手段と、前記三相交流モータへの要求トルク値に基づいて、三相それぞれに流すべき指示電流値を算出する指示電流値算出手段と、モータ電流検出の故障が生じていない相の、前記電流検出手段により検出されるモータ電流値及び前記指示電流値算出手段により算出される前記指示電流値に基づいて、モータ電流検出の故障が生じている相の前記指示電流値算出手段により算出される前記指示電流値を補正することにより、該モータ電流検出の故障が生じている相に流れるモータ電流を推定する故障相電流推定手段と、を備えるモータ駆動装置により達成される。

本発明によれば、２つの電流センサのうち１つの電流センサによるモータ電流検出に故障が発生した場合にも、三相すべてのモータ電流を精度よく検出することでベクトル制御によるモータ駆動を適切に継続させることができる。

本発明の一実施例であるモータ駆動装置の構成図である。 本実施例のモータ駆動装置を備えるシステムの構成図である。 本実施例のモータ駆動装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例のモータ駆動装置において逆クラーク変換及び逆パーク変換を行ううえでの各パラメータの関係を表した図である。

以下、図面を用いて、本発明に係るモータ駆動装置の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるモータ駆動装置１０の構成図を示す。また、図２は、本実施例のモータ駆動装置１０を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のモータ駆動装置１０は、三相交流モータ１２をベクトル制御にて駆動する装置である。三相交流モータ１２は、例えば電気自動車又はハイブリッド自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生する電動機であって、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続された構成を有している。

モータ駆動装置１０は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの直流電源１４と三相交流モータ１２との間に介在する三相インバータ１６を備えている。三相インバータ１６は、直流電源１４からの直流電力を三相交流モータ１２に供給する交流電力に変換する装置である。尚、直流電源１４と三相インバータ１６との間に、リアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して直流電源の直流電圧を一対のスイッチング素子のオン／オフにより昇圧する昇圧コンバータを設けることとしてもよい。

三相インバータ１６は、三相交流モータ１２の三相それぞれに対応した上下アーム２０，２２，２４を有している。Ｕ相の上下アーム２０とＶ相の上下アーム２２とＷ相の上下アーム２４とは、直流電源１４の正側端子と負側端子との間に並列に接続されている。Ｕ相の上下アーム２０は、上アーム素子であるスイッチング素子２０ａと下アーム素子であるスイッチング素子２０ｂとからなる。Ｖ相の上下アーム２２は、上アーム素子であるスイッチング素子２２ａと下アーム素子であるスイッチング素子２２ｂとからなる。また、Ｗ相の上下アーム２４は、上アーム素子であるスイッチング素子２４ａと下アーム素子であるスイッチング素子２４ｂとからなる。

各相の上下アーム２０，２２，２４の上アーム素子と下アーム素子とは、直流電源１４の正側端子と負側端子との間に直列に接続されている。各相の上下アーム２０，２２，２４の上アーム素子と下アーム素子との間の中間点は、三相交流モータ１２の当該相のコイルの他端に接続されている。各スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴなどのパワートランジスタである。各スイッチング素子には、逆並列ダイオードＤｕ，Ｄｄが並列に接続されている。

モータ駆動装置１０は、マイクロコンピュータを主体に構成された電子制御部３０を有している。電子制御部３０は、予め格納されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理及び／又は電子回路によるハードウェア処理により、三相交流モータ１２に要求される要求トルク値に基づいてその三相インバータ１６の動作を制御する。電子制御部３０は、各相の上アーム素子及び下アーム素子である各スイッチング素子のオン／オフを制御する。三相インバータ１６は、三相の上下アーム２０，２２，２４の位相が１２０°ずつズレながら各相の上アーム素子と下アーム素子とが交互にオン／オフされることにより、直流電力を交流電力に変換する。

モータ駆動装置１０は、また、電流センサ３２及びレゾルバ３４を備えている。電流センサ３２は、三相交流モータ１２の三相のうち二相に配設されている。以下、電流センサ３２がＶ相及びＷ相に配設されるものとし、適宜、Ｖ相の電流センサ３２をＶ相電流センサ３２ｖと称し、また、Ｗ相の電流センサ３２をＷ相電流センサ３２ｗと称す。Ｖ相電流センサ３２ｖは、三相インバータ１６のＶ相から三相交流モータ１２のＶ相へ流れるモータ電流Ｉｖに応じた信号を出力する。また、Ｗ相電流センサ３２ｗは、三相インバータ１６のＷ相から三相交流モータ１２のＷ相へ流れるモータ電流Ｉｗに応じた信号を出力する。また、レゾルバ３４は、三相交流モータ１２のロータ回転角θに応じた信号を出力する。

Ｖ相電流センサ３２ｖ及びＷ相電流センサ３２ｗは、上記の電子制御部３０に接続されている。電子制御部３０は、Ｖ相電流センサ３２ｖの出力信号及びＷ相電流センサ３２ｗの出力信号が入力される電流検出・故障判定部３６を有している。電流検出・故障判定部３６は、Ｖ相電流センサ３２ｖの出力信号に基づいて三相交流モータ１２のＶ相に流れるモータ電流Ｉｖを検出すると共に、Ｗ相電流センサ３２ｗの出力信号に基づいて三相交流モータ１２のＷ相に流れるモータ電流Ｉｗを検出する。尚、三相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの瞬時値の和はゼロであるので（Ｉｖ＋Ｉｗ＋Ｉｕ＝０）、電流検出・故障判定部３６は、三相のうち電流センサ３２を用いてモータ電流が検出されない残りの一相のモータ電流（具体的には、Ｕ相のモータ電流Ｉｕ）については、演算により求める。

電流検出・故障判定部３６において検出・推定された三相交流モータ１２の三相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの情報は、三相−二相変換部３８に供給される。三相−二相変換部３８は、電流検出・故障判定部３６からの三相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを静止座標系上で直交する二軸（α軸及びβ軸）の二相電流値Ｉα，Ｉβに変換するクラーク変換を行うものである。三相−二相変換部３８においてクラーク変換されて得た二相電流値Ｉα，Ｉβの情報は、静止−回転座標変換部４０に供給される。また、レゾルバ３４から出力される三相交流モータ１２のロータ回転角θの情報は、静止−回転座標変換部４０に供給される。静止−回転座標変換部４０は、レゾルバ３４からの三相交流モータ１２のロータ回転角θに基づいて、三相−二相変換部３８からの静止座標系上の二相電流値Ｉα，Ｉβを回転座標系上で直交する二軸（ｄ軸及びｑ軸）の二相電流値Ｉｄ，Ｉｑ（すなわち、磁化電流の検出電流値Ｉｄ及びトルク電流の検出電流値Ｉｑ）に変換するパーク変換を行うものである。

静止−回転座標変換部４０においてパーク変換されて得た二相電流値Ｉｄ，Ｉｑの情報は、加減算部４２，４４に供給される。また、加減算部４２，４４には、三相交流モータ１２に要求される要求トルク値に基づいて決定された回転座標系上の二相に流すべき二相電流の指示電流値Ｉｄｒｅｆ，Ｉｑｒｅｆの情報が入力される。加減算部４２は、磁化電流の指示電流値Ｉｄｒｅｆと静止−回転座標変換部４０からの検出電流値Ｉｄとの偏差（以下、磁化電流偏差と称す。）を求める。また、加減算部４４は、トルク電流の指示電流値Ｉｑｒｅｆと静止−回転座標変換部４０からの検出電流値Ｉｑとの偏差（以下、トルク電流偏差と称す。）を求める。

加減算部４２において算出された磁化電流偏差の情報は磁化電圧制御部４６に供給されると共に、加減算部４４において算出されたトルク電流偏差の情報はトルク電圧制御部４８に供給される。磁化電圧制御部４６は、加減算部４２からの磁化電流の指示電流値Ｉｄｒｅｆと検出電流値Ｉｄとの磁化電流偏差がゼロとなるようにＰＩ制御を行い、磁化電圧の指示電圧値Ｖｄｒｅｆを算出する。また、トルク電圧制御部４８は、加減算部４４からのトルク電流の指示電流値Ｉｑｒｅｆと検出電流値Ｉｑとのトルク電流偏差がゼロとなるようにＰＩ制御を行い、トルク電圧の指示電圧値Ｖｑｒｅｆを算出する。

磁化電圧制御部４６において算出された磁化電圧の指示電圧値Ｖｄｒｅｆの情報、及び、トルク電圧制御部４８において算出されたトルク電圧の指示電圧値Ｖｑｒｅｆの情報は、回転−静止座標電圧変換部５０に供給される。また、回転−静止座標電圧変換部５０には、レゾルバ３４から出力される三相交流モータ１２のロータ回転角θの情報が入力される。回転−静止座標電圧変換部５０は、レゾルバ３４からの三相交流モータ１２のロータ回転角θに基づいて、磁化電圧制御部４６及びトルク電圧制御部４８からの回転座標系上で直交する二軸（ｄ軸及びｑ軸）の二相指示電圧値Ｖｄｒｅｆ，Ｖｑｒｅｆ（すなわち、磁化電圧の指示電圧値Ｖｄｒｅｆ及びトルク電圧の指示電圧値Ｖｑｒｅｆ）を、静止座標系上で直交する二軸（α軸及びβ軸）の二相指示電圧値Ｖαｒｅｆ，Ｖβｒｅｆに変換する逆パーク変換を行うものである。

回転−静止座標電圧変換部５０において逆パーク変換されて得た二相指示電圧値Ｖαｒｅｆ，Ｖβｒｅｆの情報は、二相−三相電圧変換部５２に供給される。二相−三相電圧変換部５２は、回転−静止座標電圧変換部５０からの二相指示電圧値Ｖαｒｅｆ，Ｖβｒｅｆを三相交流モータ１２の三相それぞれに印加すべきモータ指示電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する逆クラーク変換を行うものである。尚、この三相のモータ指示電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、互いに等振幅を有し、電気角１２０°ずつ位相のずれた信号である。

二相−三相電圧変換部５２において逆クラーク変換されて得た三相のモータ指示電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、三相インバータ１６の三相の上下アーム２０，２２，２４に印加される。三相インバータ１６は、二相−三相電圧変換部５２からの三相のモータ指示電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従って上下アーム２０，２２，２４の上アーム素子及び下アーム素子がオン／オフされることにより、直流電源１４の直流電力を交流電力に変換して三相交流モータ１２に供給する。三相交流モータ１２は、三相インバータ１６からの交流電力の供給により駆動される。

ところで、本実施例においては、三相交流モータ１２の三相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出するうえで２つの電流センサ３２ｖ，３２ｗが用いられるが、それら２つの電流センサ３２ｖ，３２ｗのうち１つの電流センサ３２によるモータ電流検出に故障が発生すると、その後、三相すべてのモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを正確に検出することができなくなるので、ベクトル制御によるモータ駆動の継続が困難となるおそれがある。

これに対して、本実施例において、電子制御部３０は、回転−静止座標電流変換部６０を有している。回転−静止座標電流変換部６０には、三相交流モータ１２に要求される要求トルク値に基づいて決定された回転座標系上の二相に流すべき二相電流の指示電流値Ｉｄｒｅｆ，Ｉｑｒｅｆの情報が入力されると共に、レゾルバ３４から出力される三相交流モータ１２のロータ回転角θの情報が入力される。回転−静止座標電流変換部６０は、レゾルバ３４からの三相交流モータ１２のロータ回転角θに基づいて、回転座標系上で直交する二軸（ｄ軸及びｑ軸）の磁化電流及びトルク電流として流すべき二相電流の指示電流値Ｉｄｒｅｆ，Ｉｑｒｅｆを、静止座標系上で直交する二軸（α軸及びβ軸）の二相指示電流値Ｉαｒｅｆ，Ｉβｒｅｆに変換する逆パーク変換を行うものである。

回転−静止座標電流変換部６０において逆パーク変換されて得た二相指示電流値Ｉαｒｅｆ，Ｉβｒｅｆの情報は、二相−三相電流変換部６２に供給される。二相−三相電流変換部６２は、回転−静止座標電流変換部６０からの二相指示電流値Ｉαｒｅｆ，Ｉβｒｅｆを三相交流モータ１２の三相それぞれに流すべきモータ指示電流値Ｉｕｒｅｆ，Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆに変換する逆クラーク変換を行うものである。二相−三相電流変換部６２において逆クラーク変換されて得た三相のモータ指示電流値Ｉｕｒｅｆ，Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆ（少なくとも、電流センサ３２の配設されているＶ相及びＷ相のモータ指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆ）の情報は、電流値推定部６４に供給される。

上記した電流検出・故障判定部３６は、上記の如く、Ｖ相電流センサ３２ｖ及びＷ相電流センサ３２ｗに接続されており、Ｖ相電流センサ３２ｖの出力信号及びＷ相電流センサ３２ｗの出力信号に基づいてＶ相モータ電流Ｉｖ及びＷ相モータ電流Ｉｗを検出する機能を有するが、更に、それらの出力信号などに基づいて、それらのモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを検出するうえでの故障（例えば、Ｖ相電流センサ３２ｖ及びＷ相電流センサ３２ｗとの間の断線や短絡など）が発生しているか否かを判定する機能を有する。かかる故障の判定結果は、電流値推定部６４に供給される。

電流値推定部６４は、電流検出・故障判定部３６において三相のうち電流センサ３２の配設されている二相（具体的には、Ｖ相及びＷ相）のモータ電流Ｉｖ，Ｉｗの何れか一方に故障が発生していることが判定されると、以下に詳述する如く、その故障が発生している相のモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを推定する処理を実行する。そして、その推定されたモータ電流Ｉｖ，Ｉｗの推定値Ｉｖｅｓｔ，Ｉｗｅｓｔの情報を電流検出・故障判定部３６に供給する。電流検出・故障判定部３６は、電流センサ３２の配設されている二相のモータ電流Ｉｖ，Ｉｗの何れか一方に故障が発生していることを判定した後、電流値推定部６４から供給される故障が発生している相のモータ電流Ｉｖｅｓｔ，Ｉｗｅｓｔを、その故障が発生している相に流れるモータ電流Ｉｖ，Ｉｗとして用いて、三相−二相変換部３８側への情報供給を行う。

以下、図３及び図４を参照して、本実施例のモータ駆動装置１０における特徴的な動作について説明する。図３は、本実施例のモータ駆動装置１０において電子制御部３０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。尚、図３には、三相交流モータ１２のＷ相の電流検出に故障が発生する場合のフローチャートを示すが、Ｖ相の電流検出に故障が発生する場合も同様の処理を行うこととすればよい。以下、電流センサ３２が配設されるＶ相及びＷ相のうち、Ｖ相の電流検出に故障が発生せず、Ｗ相の電流検出に故障が発生する場合について説明する。また、図４は、本実施例のモータ駆動装置１０において回転−静止座標電流変換部６０及び二相−三相電流変換部６２にて逆クラーク変換及び逆パーク変換を行ううえでの各パラメータの関係を表した図を示す。

本実施例において、電子制御部３０は、電流検出・故障判定部３６にて電流センサ３２ｗからのＷ相モータ電流Ｉｗの検出に故障が発生しているか否かを判定する（ステップ１００）。その結果、Ｗ相モータ電流Ｉｗの検出に故障が発生していないと判定した場合は、通常どおり、Ｗ相電流センサ３２ｗからの出力信号に基づいて検出されるＷ相の検出電流値を、三相交流モータ１２のＷ相に流れるモータ電流Ｉｗとして用いて、三相−二相変換部３８へ情報供給する（ステップ１０２）。

一方、電子制御部３０は、電流検出・故障判定部３６にてＷ相モータ電流Ｉｗの検出に故障が発生していると判定した場合は、次に、回転−静止座標電流変換部６０及び二相−三相電流変換部６２にて、次式（１）〜（３）の如く、三相交流モータ１２に要求される要求トルク値に基づく回転座標系上の磁化電流及びトルク電流として流すべき二相電流の指示電流値Ｉｄｒｅｆ，Ｉｑｒｅｆから三相のモータ指示電流値Ｉｕｒｅｆ，Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆへの逆クラーク変換及び逆パーク変換を行って、少なくとも電流センサ３２の配設されているＶ相及びＷ相のモータ指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆの算出を行う（ステップ１０４）。

但し、ＳＱＲＴは平方根を求める関数であり、Ａｄｑは三相交流モータ１２の要求トルク値に基づく回転座標系上の二相電流である磁化電流の指示電流値Ｉｄｒｅｆとトルク電流の指示電流値Ｉｑｒｅｆとの合成電流の振幅であり、θｕはＵ相軸に対するその合成電流ベクトルの角度であり、θｖはＶ相軸に対するその合成電流ベクトルの角度であり、また、θｗはＷ相軸に対するその合成電流ベクトルの角度である。

また、電流検出・故障判定部３６は、Ｗ相モータ電流Ｉｗの検出に故障が発生していると判定した場合、そのＷ相に故障が発生している旨及び故障が発生していないＶ相のモータ電流Ｉｖの情報を電流値推定部６４に供給する。電子制御部３０は、Ｗ相モータ電流Ｉｗの検出に故障が発生していると判定した場合は、電流値推定部６４にてその故障が発生しているＷ相のモータ電流Ｉｗを推定する。

具体的には、電流値推定部６４は、まず、故障が発生しているＷ相のモータ電流Ｉｗを推定するうえで、故障が発生していないＶ相のＶ相モータ電流の、電流センサ３２ｖの出力信号に基づく検出電流値Ｉｖと二相−三相電流変換部６２からの指示電流値Ｉｖｒｅｆとの振幅差を用いるべきか否かを判別すると共に（ステップ１０６）、電流センサ３２ｖの出力信号に基づく検出電流値Ｉｖと二相−三相電流変換部６２からの指示電流値Ｉｖｒｅｆとの位相差を用いるべきか否かを判別する（ステップ１０８）。

尚、これらの判別は、三相インバータ１６から供給される三相の電圧情報や三相交流モータ１２の回転数情報などに基づいて行われるものとすればよい。例えば、上記ステップ１０６では、三相インバータ１６の出力電圧の変動量の絶対値に基づいて上記の振幅差を用いるべきか否かを判別して、その出力電圧の変動量の絶対値が所定値よりも大きい場合に上記の振幅差を用いるべきと判別する。また、上記ステップ１０８では、三相交流モータ１２の回転数の変動量の絶対値に基づいて上記の位相差を用いるべきか否かを判別して、その回転数の変動量の絶対値が所定値よりも大きい場合に上記の位相差を用いるべきと判別する。

その結果、電流値推定部６４は、上記した振幅差を用いて故障が発生しているＷ相のモータ電流Ｉｗの推定を行うべきと判別した場合は、二相−三相電流変換部６２からのＶ相及びＷ相の指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆ並びに電流センサ３２ｖの出力信号に基づく検出電流値Ｉｖに基づいて、次式（４）に従って、そのＷ相のモータ電流Ｉｗを推定し（ステップ１１０）、そして、その推定値Ｉｗｅｓｔの情報を電流検出・故障判定部３６に供給する。電流検出・故障判定部３６は、電流値推定部６４での推定後、その推定値Ｉｗｅｓｔを故障が発生しているＷ相のモータ電流Ｉｗとして用いて、三相−二相変換部３８へ情報供給する（ステップ１１６）。

Ｉｗｅｓｔ＝Ｉｗｒｅｆ×（Ｉｖ／Ｉｖｒｅｆ） ・・・（４）
また、電流値推定部６４は、上記した位相差を用いて故障が発生しているＷ相のモータ電流Ｉｗの推定を行うべきと判別した場合は、三相交流モータ１２の要求トルク値に基づく回転座標系上の二相電流である磁化電流の指示電流値Ｉｄｒｅｆ及びトルク電流の指示電流値Ｉｑｒｅｆ並びに電流センサ３２ｖの出力信号に基づく検出電流値Ｉｖに基づいて、次式（５）〜（８）に従って、そのＷ相のモータ電流Ｉｗを推定し（ステップ１１２）、そして、その推定値Ｉｗｅｓｔの情報を電流検出・故障判定部３６に供給する。電流検出・故障判定部３６は、電流値推定部６４での推定後、その推定値Ｉｗｅｓｔを故障が発生しているＷ相のモータ電流Ｉｗとして用いて、三相−二相変換部３８へ情報供給する（ステップ１１６）。

Ａｖｍａｘｒｅｆ＝√（２／３）×√（Ｉｄｒｅｆ^２＋Ｉｑｒｅｆ^２）・・・（５）
θ´ｖ＝ａｒｃｃｏｓ（Ｉｖ／Ａｖｍａｘｒｅｆ） ・・・（６）
θ´ｗ＝θ´ｖ＋１２０° ・・・（７）
Ｉｗｅｓｔ＝Ａｖｍａｘｒｅｆ×ｃｏｓ（θ´ｗ） ・・・（８）
但し、Ａｖｍａｘｒｅｆは三相交流モータ１２の要求トルク値に基づくＶ相の指示電流値Ｉｖｒｅｆの最大振幅であり、（θ´ｖ−θｖ）はＶ相の検出電流値Ｉｖと指示電流値Ｉｖｒｅｆとの位相差であり、（θ´ｗ−θｗ）はＷ相の検出電流値Ｉｗと指示電流値Ｉｗｒｅｆとの位相差である。

更に、電流値推定部６４は、上記した振幅差及び位相差の何れを用いても故障が発生しているＷ相のモータ電流Ｉｗの推定を行うべきでないと判別した場合は、二相−三相電流変換部６２からのＷ相の指示電流値ＩｗｒｅｆをそのままＷ相のモータ電流の推定値Ｉｗｅｓｔとして用い（ステップ１１４）、そして、その推定値Ｉｗｅｓｔの情報を電流検出・故障判定部３６に供給する。電流検出・故障判定部３６は、電流値推定部６４での推定後、その推定値Ｉｗｅｓｔを故障が発生しているＷ相のモータ電流Ｉｗとして用いて、三相−二相変換部３８へ情報供給する（ステップ１１６）。

尚、電流センサ３２が配設されるＶ相及びＷ相のうち、Ｗ相の電流検出に故障が発生せず、Ｖ相の電流検出に故障が発生する場合も、上記図３に示すルーチンと同様の処理が実行される。

このように、本実施例のモータ駆動装置１０においては、三相インバータ１６から三相交流モータ１２に流れるモータ電流検出を行ううえで三相のうち二相に配設された２つの電流センサ３２ｖ，３２ｗのうち１つの電流センサ３２ｖ，３２ｗによるモータ電流検出に故障が発生した場合に、その故障が発生していない相の電流センサ３２ｗ，３２ｖによる検出電流値Ｉｗ，Ｉｖと要求トルク値に基づく指示電流値Ｉｗｒｅｆ，Ｉｖｒｅｆとの振幅差又は位相差を用いて、その故障が発生している相の要求トルク値に基づく指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆを補正することにより、その故障が発生している相に流れるモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを推定することができる。

三相インバータ１６から三相交流モータ１２に流れる三相の電流値と要求トルク値に基づく三相の指示電流値との振幅差又は位相差は、モータ電流検出に故障が発生しているか否かに関係なく三相間で一致するものである。この点、モータ電流検出に故障が発生していない相における上記の振幅差又は位相差と、モータ電流検出に故障が発生している相における要求トルク値に基づく指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆと、の関係から、その故障が発生している相におけるモータ電流の検出が可能である。

従って、本実施例のモータ駆動装置１０によれば、２つの電流センサ３２ｖ，３２ｗのうち何れか一方によるモータ電流検出に故障が発生した場合に、その故障相に流れるモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを精度良く推定することができ、これにより、三相すべてのモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを精度良く検出することができる。このため、本実施例によれば、２つの電流センサ３２ｖ，３２ｗのうち何れか一方によるモータ電流検出に故障が発生した場合にも、その後、ベクトル制御による三相交流モータ１２の駆動を適切に継続させることができ、三相交流モータ１２によるリンプホーム動作を実施させることができる。

尚、上記の実施例においては、電流検出・故障判定部３６が電流センサ３２ｖ，３２ｗから出力される信号に基づいて三相交流モータ１２の三相それぞれに流れるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出することにより特許請求の範囲に記載した「電流検出手段」が、電流検出・故障判定部３６がモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを検出するうえでの故障が発生しているか否かを判定することにより特許請求の範囲に記載した「故障判定手段」が、回転−静止座標電流変換部６０及び二相−三相電流変換部６２が三相交流モータ１２への要求トルク値に基づいてＶ相及びＷ相の指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆを算出することにより特許請求の範囲に記載した「指示電流値算出手段」が、電流値推定部６４が故障が発生していない相のモータ電流の、電流センサ３２の出力信号に基づく検出電流値と二相−三相電流変換部６２からの指示電流値との振幅差又は位相差を算出することにより特許請求の範囲に記載した「差算出手段」が、電流値推定部６４が図３に示すルーチン中ステップ１１０，１１２の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「故障相電流推定手段」が、それぞれ実現されている。

また、上記の実施例においては、電流センサ３２ｖ，３２ｗによるＶ相及びＷ相のモータ電流Ｉｖ，Ｉｗが特許請求の範囲に記載した「Ｉａ」及び「Ｉｂ」に、三相交流モータ１２への要求トルク値に基づくＶ相及びＷ相の指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆが特許請求の範囲に記載した「Ｉａｒｅｆ」及び「Ｉｂｒｅｆ」に、それぞれ相当している。

また、上記の実施例においては、三相−二相変換部３８及び静止−回転座標変換部４０が特許請求の範囲に記載した「第１の座標変換手段」に、磁化電圧制御部４６及びトルク電圧制御部４８が特許請求の範囲に記載した「指示電圧値算出手段」に、回転−静止座標電圧変換部５０及び二相−三相電圧変換部５２が特許請求の範囲に記載した「第２の座標変換手段」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の実施例においては、故障が発生していない相のモータ電流の、電流センサ３２の出力信号に基づく検出電流値Ｉｖ，Ｉｗと二相−三相電流変換部６２からの指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆとの振幅差を用いて、故障が発生している相のモータ電流Ｉｗ，Ｉｖの推定を行うべきとき、上記（４）式に従って故障が発生している相のモータ電流Ｉｗ，Ｉｖの推定を行うこととしているが（尚、（４）式では、故障が発生している相をＷ相とし、故障が発生していない相をＶ相としている。）、故障が発生していない相の指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆが略ゼロであるときすなわち上記（４）式ではモータ電流の推定が不可能であるときは、故障が発生している相のモータ電流Ｉｗ，Ｉｖとして、かかる（４）式に従うことなく、例えば、その故障が発生している相の指示電流値Ｉｗｒｅｆ，Ｉｖｒｅｆをそのまま用いること或いは前回処理時に得た電流値をそのまま用いることとすればよい。かかる処理によれば、２つの電流センサ３２ｖ，３２ｗのうち何れか一方によるモータ電流検出に故障が発生した場合、故障が発生していない相の指示電流値Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆが略ゼロであるときにも、ベクトル制御による三相交流モータ１２の駆動を大きく逸脱させることなく継続させることが可能となる。

１０ モータ駆動装置
１２ 三相交流モータ
１４ 直流電源
１６ 三相インバータ
３０ 電子制御部
３２ 電流センサ
３４ レゾルバ
３６ 電流検出・故障判定部
３８ 三相−二相変換部
４０ 静止−回転座標変換部
４６ 磁化電圧制御部
４８ トルク電圧制御部
５０ 回転−静止座標電圧変換部
５２ 二相−三相電圧変換部
６０ 回転−静止座標電流変換部
６２ 二相−三相電流変換部
６４ 電流値推定部
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ 検出電流値
Ｉｖｒｅｆ 要求トルク値に基づくＶ相の指示電流値
Ｉｗｒｅｆ 要求トルク値に基づくＷ相の指示電流値

Claims (6)

1. 三相交流モータをベクトル制御にて駆動するモータ駆動装置であって、
   三相のうち二相に配設される２つの電流センサを用いて、三相それぞれに流れるモータ電流を検出する電流検出手段と、
   前記２つの電流センサのうち１つの電流センサによるモータ電流検出の故障を判定する故障判定手段と、
   前記三相交流モータへの要求トルク値に基づいて、三相それぞれに流すべき指示電流値を算出する指示電流値算出手段と、
   モータ電流検出の故障が生じていない相の、前記電流検出手段により検出されるモータ電流値及び前記指示電流値算出手段により算出される前記指示電流値に基づいて、モータ電流検出の故障が生じている相の前記指示電流値算出手段により算出される前記指示電流値を補正することにより、該モータ電流検出の故障が生じている相に流れるモータ電流を推定する故障相電流推定手段と、
   を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
2. モータ電流検出の故障が生じていない相の、前記電流検出手段により検出されるモータ電流値と前記指示電流値算出手段により算出される前記指示電流値との振幅差又は位相差を算出する差算出手段を備え、
   前記故障相電流推定手段は、前記差算出手段により算出される前記振幅差又は前記位相差に基づいて、モータ電流検出の故障が生じている相の前記指示電流値算出手段により算出される前記指示電流値を補正することにより、該相に流れるモータ電流を推定することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 前記故障相電流推定手段は、モータ電流検出の故障が生じていない相の、前記電流検出手段により検出されるモータ電流値及び前記指示電流値算出手段により算出される前記指示電流値をそれぞれＩａ及びＩａｒｅｆとし、かつ、モータ電流検出の故障が生じている相の、前記指示電流値算出手段により算出される前記指示電流値及び該故障相電流推定手段により推定されるモータ電流をそれぞれＩｂｒｅｆ及びＩｂｅｓｔとした場合、次式（Ａ）に従って、モータ電流検出の故障が生じている相に流れるモータ電流を推定することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ駆動装置。
   Ｉｂｅｓｔ＝Ｉｂｒｅｆ×（Ｉａ／Ｉａｒｅｆ） ・・・（Ａ）
4. 前記故障相電流推定手段は、Ｉａｒｅｆが略ゼロであるときは、モータ電流検出の故障が生じている相の前記指示電流値算出手段により算出される前記指示電流値の補正を行わず、該相に流れるモータ電流として該指示電流値又は前回処理時に得た電流値を用いることを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置。
5. 前記電流検出手段及び／又は前記故障相電流推定手段により検出・推定される三相のモータ電流値にパーク変換及びクラーク変換を施すことにより、回転座標系上の二相電流値を算出する第１の座標変換手段と、
   前記第１の座標変換手段による変換により得られた二相検出電流値と前記要求トルク値に基づく二相指示電流値との比較結果に基づいて、回転座標系上の二相指示電圧値を算出する指示電圧値算出手段と、
   前記指示電圧値算出手段により算出される前記二相指示電圧値に逆パーク変換及び逆クラーク変換を施すことにより、三相それぞれに印加すべきモータ指示電圧値を算出する第２の座標変換手段と、
   前記第２の座標変換手段による変換により得られた前記モータ指示電圧値が印加されることで前記三相交流モータを駆動する三相インバータと、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のモータ駆動装置。
6. 前記指示電流値算出手段は、前記要求トルク値に基づく二相指示電流値に逆パーク変換及び逆クラーク変換を施すことにより前記指示電流値を算出することを特徴とする請求項５記載のモータ駆動装置。

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