JP4702112B2 - 電動機制御装置および電動機制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、電動機制御装置および電動機制御方法に関し、より特定的には、車両駆動用電動機を制御する電動機制御装置および電動機制御方法に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両において、バッテリ（直流電源）からの直流電力をインバータ（電力変換器）によって交流電力に変換して車両駆動用電動機の駆動を制御する構成の電動機制御装置が用いられている。このような電動機制御装置では、インバータの直流側には直流電源（代表的にはバッテリ）と並列に平滑コンデンサが設けられる。この平滑コンデンサは、バッテリからインバータへの電力供給のオン・オフを制御するシステムメインリレー（ＳＭＲ）の断続時の電流の急峻な変化を緩和し、この急峻な電流変化によってインバータに用いられる電力用半導体素子が破損されることを防止する。

一般的に、電動車両では運転停止を指令するイグニッションスイッチのオフ時に、システムメインリレーがオフされる。この際に、安全面からは平滑コンデンサに蓄積された残存電荷は除去しておくことが好ましい。たとえば、平滑コンデンサと並列に放電抵抗を接続することによって、平滑コンデンサの残存電荷を放電することも可能である。しかし、この放電抵抗によって車両運転中も放電経路が常時形成されるため、効率面から放電抵抗値を高くする必要がある。このため、車両停止時に平滑コンデンサを高速に放電することが困難である。

この点を考慮して、インバータ制御によって、駆動輪に動力的に接続された電動機に回転力を発生させずに、すなわち、車両が付勢されないようにした上で、平滑コンデンサの残存電荷を速やかに放電させることが、提案されている（たとえば特許文献１および２）。特に、特許文献１および２には、車両が付勢されないように、すなわち電動機がトルクを発生することなく平滑コンデンサに蓄えられた電力を消費するための方法として、ｄ−ｑ座標系（磁極座標系）による電動機のベクトル制御において、トルクの発生に寄与するトルク電流ｉｑを流さないようにしつつ、磁化電流ｉｄのみを流すようにインバータを制御することが開示されている。この制御によれば、ｉｑ＝０に制御して電動機がトルクを発生しない状態で、平滑コンデンサの残存電荷の放電により磁化電流ｉｄを生じさせることができる。磁化電流ｉｄは、主に交流電動機のコイル巻線等を流れる際の通電損失により熱エネルギに変換される。

また、特許文献３および４には、上記システムメインリレー（ＳＭＲ）のオフ時に、平滑コンデンサの放電を行なうことによる、システムメインリレーの溶着検出が開示されている。このようなリレー溶着検出を行なうためには、システムメインリレーのオフ後、速やかに平滑コンデンサの放電を実行する必要があるため、特許文献１および２の開示のような、インバータ制御による平滑コンデンサの急速な放電が必要となる。
特開２０００−１５２４１９号公報 特開２００４−３５７４１２号公報 特開２０００−２７０５６１号公報 特開平１１−６９８８１号公報

しかしながら、上記のようなインバータ制御による平滑コンデンサの放電動作は、電動車両の走行中に車速≠０の状態でイグニッションスイッチがオフされたケースで、システムメインリレーのオフと合わせて実行すると、以下のような問題が生じる可能性がある。

このようなケースでは、電動機の回転により誘起電圧が発生している状態で、インバータ制御による平滑コンデンサの放電が進行する。このため、平滑コンデンサ電圧、すなわちインバータの入力電圧が０近傍まで低下すると、電動機に誘起電圧が発生する一方で、インバータから電動機に電圧を印加することが不可能となる。この結果、電動機の誘起電圧によってｑ軸電流が発生してしまい、電動機（車両駆動用電動機）にトルクが発生してしまう可能性がある。このようなトルク発生により、車両振動が発生して搭乗者に不快感を与える可能性がある。しかしながら、特許文献１〜４には、上記のようなケースで平滑コンデンサをインバータ制御により放電させることによる問題については何ら考慮されていない。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、電動車両の車両駆動用電動機の電動機制御装置内の平滑コンデンサに蓄積された残存電荷を、搭乗者に不快感を与えるような車両振動を発生することなく速やかに放電することが可能な電動機制御装置および電動機制御方法を提供することである。

この発明による電動機制御装置は、車両の駆動軸に対してトルクを出力可能に連結された出力軸を有する交流電動機の電動機制御装置であって、電力変換器と、平滑コンデンサと、放電制御手段と、トルク発生抑制手段とを備える。電力変換器は、直流電源および交流電動機の間に接続される。平滑コンデンサは、電力変換器の直流側に接続される。放電制御手段は、リレー回路による遮断時に、交流電動機の出力トルクを略零に制御した上で平滑化コンデンサの蓄積電力を交流電動機に通電消費させる放電動作が実行されるように電力変換器を制御する。トルク発生抑制手段は、交流電動機の回転中に実行された放電動作において、交流電動機によるトルク発生を抑制するように放電動作を制御する。

この発明による電動機制御方法は、車両の駆動軸に対してトルクを出力可能に連結された出力軸を有する交流電動機と、直流電源および交流電動機の間に接続された電力変換器と、電力変換器の直流側に接続された平滑コンデンサとを備えた構成における電動機制御方法であって、放電制御ステップと、トルク発生抑制ステップとを備える。放電制御ステップは交流電動機の出力トルクを略零に制御した上で平滑化コンデンサの蓄積電力を交流電動機に通電消費させる放電動作が実行されるように電力変換器を制御する。トルク発生抑制ステップは、交流電動機の回転中に実行された放電動作において、交流電動機によるトルク発生を抑制するように放電動作を制御する。

なお、上記電動機制御装置または電動機制御方法では、直流電源と平滑コンデンサおよび電力変換器の直流側との間を遮断可能なリレー回路をさらに備えて、放電制御手段または放電制御ステップは、リレー回路による遮断時に、放電動作が実行されるように電力変換器を制御してもよい。

上記電動機制御装置または電動機制御方法によれば、車両駆動用の交流電動機の回転中に、平滑コンデンサの放電動作を実行する際（たとえば、直流電源遮断用のリレー回路の遮断時）、当該放電動作中における交流電動機によるトルク発生を抑制するように、電力変換器（インバータ）による放電動作を実行できる。したがって、放電動作中に交流電動機がトルクを発生して車両振動等の不快感を搭乗者に与えることを防止できる。

好ましくは、この発明による電動機制御装置は、モータ制御手段をさらに備える。モータ制御手段は、交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、交流電動機が動作指令に従って動作するように電力変換器を制御する。また、放電制御手段は、放電動作が実行されるように、電流フィードバック制御の指令値を生成する。そして、トルク発生抑制手段は、モータ制御手段で用いられる制御量に基づき交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であるか否かを判定する判定手段と、判定手段により交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定されたときに、放電手段による放電動作を強制的に終了させる強制終了手段とを含む。

好ましくは、この発明による電動機制御方法は、モータ制御ステップをさらに備える。モータ制御ステップは、交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、交流電動機が動作指令に従って動作するように電力変換器を制御する。また、放電制御ステップは、放電動作が実行されるように、電流フィードバック制御の指令値を生成する。そして、トルク発生抑制ステップは、モータ制御ステップで用いられる制御量に基づき交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であるか否かを判定する判定ステップと、判定ステップにより交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定されたときに、放電ステップによる放電動作を強制的に終了させる強制終了ステップとを含む。

上記電動機制御装置または電動機制御方法によれば、ｄ−ｑ軸座標系に変換したいわゆるベクトル制御に従う電流フィードバック制御における制御量に基づいて、交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能となる制御状態を迅速に検知することができる。高精度のトルク制御のためにこの制御量は比較的短い周期で演算されるので、上記制御状態の検知時に放電動作を強制的に終了することにより、交流電動機からのトルク出力に起因する電動車両の振動が発生することを防止できる。

さらに好ましくは、この発明による電動機制御装置では、判定手段は、交流電動機のｑ軸電流値が所定値より大きくなったときに、交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定する。

上記電動機制御装置によれば、ベクトル制御におけるｑ軸電流値を監視することにより、交流電動機によるトルク出力が抑制不能となる制御状態を迅速に検知して放電動作を強制的に終了させることができる。

あるいは、さらに好ましくは、この発明による電動機制御装置は、平滑コンデンサの電圧を検知する電圧検知手段をさらに備える。そして、判定手段は、平滑コンデンサの電圧が所定値より低くなったときに、交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定する。

上記電動機制御装置によれば、平滑コンデンサの電圧が所定値（たとえば、ｑ軸電流値を零制御できなくなるような予め算出された所定電圧）を下回ったかどうかを監視することにより、交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能となる制御状態を迅速に検知して放電動作を強制的に終了させることができる。

また、さらに好ましくは、この発明による電動機制御装置では、判定手段は、交流電動機のｄ軸電圧値が略零となったときに、交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定する。

上記電動機制御装置によれば、ｄ軸電流の低下を監視することにより、交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能となる制御状態を迅速に検知して放電動作を強制的に終了させることができる。

あるいは好ましくは、この発明による電動機制御装置は、モータ制御手段と、電圧検知手段とをさらに備える。モータ制御手段は、交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、交流電動機が動作指令に従って動作するように電力変換器を制御する。電圧検知手段は、平滑コンデンサの電圧を検知する。そして、放電制御手段は、放電動作時に電流フィードバック制御におけるｑ軸電流指令値を略零に設定する第１の電流指令生成手段と、放電動作時に電流フィードバック制御におけるｄ軸電流指令値を所定に設定する第２の電流指令生成手段とを含む。トルク発生抑制手段は、平滑コンデンサの電圧の低下に従って、第２の電流指令生成手段により設定されたｄ軸電流指令値を低下させて電流フィードバック制御に用いる電流指令修正手段を含む。

あるいは好ましくは、この発明による電動機制御方法は、モータ制御ステップと、電圧検知ステップとをさらに備える。モータ制御ステップは、交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、交流電動機が動作指令に従って動作するように電力変換器を制御する。電圧検知ステップは、平滑コンデンサの電圧を検知する。そして、放電制御ステップは、放電動作時に電流フィードバック制御におけるｑ軸電流指令値を略零に設定する第１の電流指令生成ステップと、放電動作時に電流フィードバック制御におけるｄ軸電流指令値を所定に設定する第２の電流指令生成ステップとを含む。トルク発生抑制ステップは、平滑コンデンサの電圧の低下に従って、第２の電流指令生成ステップにより設定されたｄ軸電流指令値を低下させて電流フィードバック制御に用いる電流指令修正ステップを含む。

上記電動車両の電動機制御装置または電動機制御方法によれば、ｑ軸電流を零とするインバータ制御に必要とされるインバータ直流側電圧（平滑コンデンサ電圧）の低下に従って、ｄ軸電流指令値を低下させることにより、ｑ軸電流の発生による交流電動機からのトルク出力を抑制することができる。

あるいは好ましくは、この発明による電動機制御装置は、モータ制御手段をさらに備える。モータ制御手段は、交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、交流電動機が動作指令に従って動作するように電力変換器を制御する。そして、放電制御手段は、放電動作時に電流フィードバック制御におけるｑ軸電流指令値を略零に設定する第１の電流指令生成手段と、放電動作時に電流フィードバック制御におけるｄ軸電流指令値を所定に設定する第２の電流指令生成手段とを含む。さらに、トルク発生抑制手段は、トルク発生検知手段と、電流指令修正手段とを含む。トルク発生検知手段は、交流電動機の回転中に放電動作が実行されたときに、交流電動機の出力トルク発生を検知する。電流指令修正手段は、トルク発生検知手段による出力トルク発生の検知時に、第２の電流指令生成手段により設定されたｄ軸電流指令値を低下させて電流フィードバック制御に用いる。

あるいは好ましくは、この発明による電動機制御方法は、モータ制御ステップをさらに備える。モータ制御ステップは、交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、交流電動機が動作指令に従って動作するように電力変換器を制御する。そして、放電制御ステップは、放電動作時に電流フィードバック制御におけるｑ軸電流指令値を略零に設定する第１の電流指令生成ステップと、放電動作時に電流フィードバック制御におけるｄ軸電流指令値を所定に設定する第２の電流指令生成ステップとを含む。さらに、トルク発生抑制ステップは、トルク発生検知ステップと、電流指令修正ステップとを含む。トルク発生検知ステップは、交流電動機の回転中に放電動作が実行されたときに、交流電動機の出力トルク発生を検知する。電流指令修正ステップは、トルク発生検知ステップによる出力トルク発生の検知時に、第２の電流指令生成ステップにより設定されたｄ軸電流指令値を低下させて電流フィードバック制御に用いる。

上記電動機制御装置または電動機制御方法によれば、放電動作中に交流電動機のトルク発生が検知された場合には、ｄ軸電流指令値を低下させることにより、ｑ軸電流の発生による交流電動機からのトルク出力を抑制することができる。

さらに好ましくは、この発明による電動機制御装置では、トルク発生検知手段は、交流電動機の回転数変動に基づき交流電動機の出力トルク発生を検知する。

上記電動機制御装置によれば、交流電動機に設けられた回転子の位置検出センサの出力によって検知される交流電動機の回転数変動に基づき、放電動作中における交流電動機のトルク発生を検知してｄ軸電流指令値を低下させることができる。

また、さらに好ましくは、この発明による電動機制御装置では、トルク発生検知手段は、車両に搭載された加速度センサの出力に基づき、交流電動機の出力トルク発生を検知する。

上記電動機制御装置によれば、車両の搭載された加速度センサの出力に基づき、放電動作中における交流電動機のトルク発生を検知してｄ軸電流指令値を低下させることができる。

好ましくは、この発明による電動機制御装置では、トルク発生抑制手段は、交流電動機の回転数が所定以上の間は放電動作の開始を禁止する放電開始禁止手段を含む。

上記電動機制御装置によれば、放電動作に伴う交流電動機のトルク発生により車両振動が相対的に大きくなる交流電動機の高回転時には、放電動作の実行を禁止できる。したがって、放電動作に伴う交流電動機のトルク発生により電動車両の搭乗者に不快感を与えることを防止できる。

また好ましくは、この発明による電動機制御装置は、第１および第２の制御装置をさらに備える。第１の制御装置は、交流電動機の動作指令を発生する。第２の制御装置は、交流電動機に配設されたセンサからの出力を受けて、第１の制御装置からの動作指令に従って交流電動機を動作させるように電力変換器を制御する。さらに、放電動作の開始は、第１の制御装置によって指示され、第２の制御装置は、放電動作の終了を決定するとともに、放電動作を終了したことを示す情報を第１の制御装置に送出する。

上記電動機制御装置によれば、交流電動機に配設されたセンサからの出力を受けて直接電動機の制御を行なう第２の制御装置（モータＥＣＵ）によって放電動作の終了タイミングを決定できる。したがって、放電動作の終了タイミングが遅延することによって、搭乗者に不快感を与えるような車両振動につながる交流電動機のトルク発生を防止できる。

この発明によれば、電動車両の車両駆動用電動機の電動機制御装置内の平滑コンデンサに蓄積された残存電荷を、搭乗者に不快感を与えるような車両振動を発生することなく速やかに放電することができる。

以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して原則的にその説明は繰返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態による電動機制御装置の構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、交流電動機ＭＧの駆動を制御する電動機制御装置１００は、直流電圧発生部１０♯と、平滑コンデンサＣ０と、インバータ２０と、制御装置５０とを備える。

交流電動機ＭＧは、電動車両の駆動軸６２に対してトルクを出力可能に連結された出力軸６０を有する。出力軸６０および駆動軸６２の間は、図示しない減速機や変速機を介して連結されてもよい。電動車両の駆動輪６５は、駆動軸６２の回転に伴って回転駆動される。このように、交流電動機ＭＧは、代表的にはハイブリッド自動車または電気自動車等の電動車両の車両駆動用電動機として用いられる。あるいは、交流電動機ＭＧは、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、駆動輪６５の回転方向と反対方向のトルクを発生することにより回生発電を行なうように電動機および発電機への機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、交流電動機ＭＧは、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組込まれるようにしてもよい。

直流電圧発生部１０♯は、直流電源Ｂと、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２と、平滑コンデンサＣ１と、昇降圧コンバータ１２とを含む。

直流電源Ｂとしては、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池、あるいは、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を適用可能である。直流電源Ｂが出力する直流電圧Ｖｂは、電圧センサ１０によって検知される。電圧センサ１０は、検出した直流電圧Ｖｂを制御装置５０へ出力する。なお、図示を省略しているが、直流電源Ｂに対して、温度センサや電源ライン６への入出力電流を測定する電流センサを配置してもよい。

システムメインリレーＳＭＲ１は、直流電源Ｂの正極端子および電源ライン６の間に接続され、システムメインリレーＳＭＲ２は、直流電源Ｂの負極端子および接地ライン５の間に接続される。システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、制御装置５０からの信号ＳＥによりオン・オフされる。

電動車両の運転中には、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、制御装置５０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされる。一般的には、運転開始時には、運転者によるイグニッションスイッチのオンに応答して、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオンされる。これに伴い、直流電源Ｂが昇降圧コンバータ１２を介して平滑コンデンサＣ０およびインバータ２０の直流側と接続される。

一方、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、制御装置５０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。一般的には、運転停止時には、運転者によるイグニッションスイッチのオフに応答して、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオフされる。これに伴い、直流電源Ｂは、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２によって、平滑コンデンサＣ０およびインバータ２０の直流側から遮断される。

平滑コンデンサＣ１は、電源ライン６および接地ライン５の間に接続される。また、昇降圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とを含む。

電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電源ライン７および接地ライン５の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン・オフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。

この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が配置されている。

リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと電源ライン６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、電源ライン７および接地ライン５の間に接続される。

なお、図１の構成例では、昇降圧コンバータ１２により、直流電源Ｂの出力電圧を昇圧して交流電動機ＭＧへの印加電圧としているが、直流電源Ｂの出力電圧が十分高い場合等には、昇降圧コンバータ１２の配置を省略してもよい。このような構成では、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２に伴い、直流電源Ｂは、平滑コンデンサＣ０およびインバータ２０の直流側と直接接続される。

インバータ２０は、電源ライン７および接地ライン５の間に並列に設けられる、Ｕ相アーム２２と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２６とから成る。各相アームは、電源ライン７および接地ライン５の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相アーム２２は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２から成り、Ｖ相アーム２４は、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４から成り、Ｗ相アーム２６は、スイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６から成る。また、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に対して、逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のオン・オフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６によって制御される。

各相アームの中間点は、交流電動機ＭＧの各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流電動機ＭＧは、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３コイルの一端が中性点Ｎに共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、各相アーム２２，２４，２６のスイッチング素子の中間点と接続されている。

昇降圧コンバータ１２は、昇圧動作時には、直流電源Ｂから供給された直流電圧Ｖｂを昇圧した直流電圧ＶＨ（インバータ２０の直流側電圧に相当するこの直流電圧を、以下「平滑コンデンサ電圧ＶＨ」とも称する）を、平滑コンデンサＣ０を介してインバータ２０へ供給する。

より具体的には、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ比（オン期間比率）が設定され、昇圧比は、デューティ比に応じたものとなる。

また、昇降圧コンバータ１２は、降圧動作時には、平滑コンデンサＣ０を介してインバータ２０から供給された直流電圧（平滑コンデンサ電圧）を降圧して直流電源Ｂを充電する。より具体的には、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のみがオンする期間と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両方がオフする期間とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティ比に応じたものとなる。

平滑コンデンサＣ０は、昇降圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ２０へ供給する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣ０の両端の電圧（平滑コンデンサ電圧ＶＨ）を検出し、その検出値を制御装置５０へ出力する。

インバータ２０は、交流電動機ＭＧのトルク指令値が正（Ｔｑｃｏｍ＞０）の場合には、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に応答したスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作により、平滑コンデンサＣ０から供給される直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するように交流電動機ＭＧを駆動する。また、インバータ２０は、交流電動機ＭＧのトルク指令値が零の場合（Ｔｑｃｏｍ＝０）には、スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるように交流電動機ＭＧを駆動する。これにより、交流電動機ＭＧは、トルク指令値Ｔｑｃｏｍによって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。

さらに、交流電動機ＭＧを搭載した電動車両の回生制動時には、交流電動機ＭＧのトルク指令値Ｔｑｃｏｍは負に設定される（Ｔｑｃｏｍ＜０）。この場合には、インバータ２０は、スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に応答したスイッチング動作により、交流電動機ＭＧが発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を平滑コンデンサＣ０を介して昇降圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

電流センサ２７は、交流電動機ＭＧに流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流を制御装置５０へ出力する。なお、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ２７は２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。

回転角センサ（レゾルバ）２８は、交流電動機ＭＧの図示しない回転子の回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御装置５０へ送出する。制御装置５０では、回転角θに基づき交流電動機ＭＧの回転数Ｎｍｔ（または回転角速度ω）を算出することができる。

制御装置５０は、上位の電子制御ユニット５１（上位ＥＣＵ）から入力されたトルク指令値Ｔｑｃｏｍ、電圧センサ１０によって検出されたバッテリ電圧Ｖｂ、電圧センサ１３によって検出された平滑コンデンサ電圧ＶＨおよび電流センサ２７からのモータ電流ＭＣＲＴ、回転角センサ２８からの回転角θに基づいて、交流電動機ＭＧがトルク指令値Ｔｑｃｏｍに従ったトルクを出力するように、インバータ２０の動作を制御する。すなわち、制御装置５０は、インバータ２０を上記のように制御するためのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成して、インバータ２０へ出力する。

昇降圧コンバータ１２の昇圧動作時には、制御装置５０は、交流電動機ＭＧの運転状態に応じて平滑コンデンサ電圧ＶＨの指令値を算出し、この指令値および電圧センサ１３による平滑コンデンサ電圧ＶＨの検出値に基づいて、出力電圧ＶＨが電圧指令値となるようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。

また、制御装置５０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す制御信号を上位ＥＣＵ５１から受けると、交流電動機ＭＧで発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成してインバータ２０へ出力する。これにより、インバータ２０は、交流電動機ＭＧからの回生電力を直流電圧に変換して昇降圧コンバータ１２へ供給する。

なお、制御装置５０は、回生制動モード時には、インバータ２０から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、昇降圧コンバータ１２へ出力する。このようにして、交流電動機ＭＧからの回生電力は、直流電源Ｂの充電に用いられる。

さらに、制御装置５０は、上位ＥＣＵ５１からの指令に応答して、車両運転開始時にシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がターンオンされ、車両運転停止時にシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がターンオフされるように、信号ＳＥを生成する。上位ＥＣＵ５１によるシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の動作指令は、一般的には、電動車両のイグニッションスイッチ操作に応答して生成される。

このように、制御装置５０は、モータＥＣＵに相当し、上位ＥＣＵ５１からの動作指令に従って交流電動機ＭＧが動作するように、交流電動機ＭＧ等に設けられたセンサ群からの出力に基づき、電動機制御装置の動作、特にインバータ２０のスイッチング動作を制御する。

制御装置５０によるインバータ制御は、基本的には以下に説明するような、モータ電流ＭＣＲＴのフィードバック制御によって行なわれる。

図２は、制御装置５０によって実行される、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式に従うモータ電流制御の制御ブロック図である。

図２を参照して、電流制御ブロック２００は、座標変換部２２０，２５０と、回転数演算部２３０と、ＰＩ演算部２４０と、ＰＷＭ信号生成部２６０とを含む。さらに、電流制御ブロック２００に対して電流指令を与える電流指令生成部２１０が設けられる。

電流指令生成部２１０は、通常時（システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のオン時）には、予め作成されたテーブル等に従って、交流電動機ＭＧのトルク指令値Ｔｑｃｏｍに応じた電流指令値ＩｄｃｏｍおよびＩｑｃｏｍを生成する。

なお、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のオフ中に平滑コンデンサＣ０の放電動作（以下、単に「コンデンサ放電動作」とも称する）を実行する場合（放電指示信号＝「オン」時）には、図３以降で後程詳細に説明するような電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍの設定がなされる。

座標変換部２２０は、回転角センサ２８によって検出される交流電動機ＭＧの回転角θを用いた座標変換（３相→２相）により、電流センサ２７によって検出されたモータ電流ＭＣＲＴ（ｉｖ，ｉｗ，ｉｕ＝−（ｉｖ＋ｉｗ））を、ｄ−ｑ座標系に変換してｄ−ｑ軸変換ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを算出する。

回転数演算部２３０は、回転角センサ２８からの出力に基づいて、交流電動機ＭＧの回転数Ｎｍｔを演算する。

ＰＩ演算部２４０には、ｄ軸電流の指令値に対する偏差ΔＩｄ（ΔＩｄ＝Ｉｄｃｏｍ−ｉｄ）およびｑ軸電流の指令値に対する偏差ΔＩｑ（ΔＩｑ＝Ｉｑｃｏｍ−ｉｑ）が入力される。ＰＩ演算部２４０は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑのそれぞれについて、所定ゲインによるＰＩ演算を行なって制御偏差を求め、この制御偏差に応じたｄ軸電圧指令値Ｖｄ♯およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ♯を生成する。

座標変換部２５０は、交流電動機ＭＧの回転角θを用いた座標変換（２相→３相）によって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ♯およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ♯をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。なお、ｄ軸，ｑ軸電圧指令値Ｖｄ♯，Ｖｑ♯から各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗへの変換には、平滑コンデンサ電圧ＶＨも反映される。

ＰＷＭ信号生成部２６０は、各相における電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと所定の搬送波との比較に基づいて、図１に示したスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成する。インバータ２０が、電流制御ブロック２００によって生成されたスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に従ってスイッチング制御されることにより、交流電動機ＭＧに対してトルク指令値Ｔｑｃｏｍに従ったトルクを出力するための交流電圧が印加される。このように、電流制御ブロック２００は、ｄ−ｑ軸座標系に基づく電動機のベクトル制御によって、交流電動機ＭＧの出力トルクを制御する。

ＶＨ指令値生成部３００は、交流電動機ＭＧのトルク指令値Ｔｑｃｏｍおよび回転数Ｎｍｔに応じて、平滑コンデンサ電圧ＶＨの制御指令値ＶＨ♯（以下、電圧指令値ＶＨ♯とも称する）を生成する。ＰＷＭ信号生成部３５０は、電圧センサ１０によって検出されたバッテリ電圧Ｖｂ、現在の平滑コンデンサ電圧ＶＨに基づき、コンバータ１２の出力電圧が電圧指令値ＶＨ♯となるように、所定のＰＷＭ制御方式に従って、スイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。

本発明の実施の形態による電動機制御装置１００では、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のターンオフ時に、インバータ制御による速やかなコンデンサ放電動作を実行することにより、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の溶着判定を実行する。

システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の溶着時には、コンデンサ放電動作に伴う平滑コンデンサ電圧の低下時に、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２が正常にターンオフされていれば形成され得ない、直流電源ＢからダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ０へ至る電流経路が形成される。したがって、コンデンサ放電動作の際における電圧・電流の監視によって、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２が溶着しているか否かを判定することができる。

図３および図４には、コンデンサ放電動作時におけるインバータ制御を説明するための波形図が示される。上述のように、このコンデンサ放電動作時には、車両振動を発生しないように、交流電動機ＭＧの出力トルクをほぼ零に制御した上で、平滑コンデンサＣ０の残存電荷による電流を交流電動機ＭＧに通電消費させる必要がある。このようなコンデサ放電動作に関して、図３には正常時の波形が示され、図４には異常時の波形が示される。

図３を参照して、時刻ｔ０において、上位ＥＣＵ５１は、イグニッションスイッチのオフに応答したシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２へのオフ指令を発生に合わせて、コンデンサ放電動作を開始するために放電指示信号ＤＩＳを「オン」する。

制御装置５０は、放電指示信号ＤＩＳの「オン」に応じて、電流指令生成部２１０（図２）による電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍを、コンデンサ放電動作時にものに切換える。

コンデンサ放電動作時には、交流電動機ＭＧの出力トルクが零に制御されるようにｑ軸電流の電流指令値Ｉｑｃｏｍ＝０と設定するとともに、ｄ軸電流のみを流すように電流指令値Ｉｄｃｏｍが所定に設定される。この際に、ｄ軸電流の急変を避けるために、電流指令値Ｉｄｃｏｍは、目標値Ｉ０に対して一次遅れとなるように生成されることが好ましい。

そして、電流制御ブロック２００（図２）により、電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍに従ってｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをフィードバック制御することにより、図３に示すように、ｑ軸電流ｉｄ＝０に維持して交流電動機ＭＧからトルクを出力することなく、平滑コンデンサＣ０の残存電荷をｄ軸電流（磁化電流）として消費することによって、平滑コンデンサＣ０を放電することができる。

この際に、交流電動機ＭＧの回転中に放電動作を行なう場合に、ｑ軸電流ｉｑを電流指令値Ｉｑｃｏｍに従って制御（ｉｑ＝０に制御）するためには、交流電動機ＭＧに発生する誘起電圧に見合った交流電圧をインバータ２０から印加するために、平滑コンデンサ電圧ＶＨが所定以上確保されることが必要となる。

図３の動作例では、平滑コンデンサ電圧ＶＨがｑ軸電流を零制御するために必要な電圧ＶＨｒよりも低下する前の時刻ｔ１において、放電指示信号ＤＩＳが「オフ」されてコンデンサ放電動作が終了される。このため、ｉｑ＝０の状態のまま、すなわち交流電動機ＭＧがトルクを発生することなくコンデンサ放電動作を終了できる。なお、この段階での平滑コンデンサＣ０の残存電荷については、平滑コンデンサＣ０と並列に接続された高抵抗値の放電抵抗を設けることにより、最終的には完全に放電することができる。

これに対して、図４に示すように、交流電動機ＭＧの回転中に放電動作を行なう場合に、放電指示信号ＤＩＳの「オン」中に平滑コンデンサ電圧ＶＨが上述の所定電圧ＶＨｒより低下すると、回転中の交流電動機ＭＧに発生する誘起電圧の影響によって、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑが制御不能となり、ｉｑ＞０となって、交流電動機ＭＧからトルクが出力されてしまう。これにより、車速≠０の段階でイグニッションスイッチがオフされたようなケースで、交流電動機ＭＧの出力トルクによって搭乗者に不快感を与えてしまうような車両振動が発生する可能性がある。

このように、平滑コンデンサ電圧ＶＨの低下にもかかわらず、コンデンサ放電動作の終了指示が遅延した場合の問題に対処するために、実施の形態１によるコンデンサ放電動作制御では、電流制御ブロック２００での制御演算（ベクトル制御）に用いられる制御量に基づき、交流電動機ＭＧの出力トルクを零に制御することが不能な制御状態（以下、零トルク制御不能状態）にあることを迅速に検知して、コンデンサ放電動作を終了させる。

図５は、この発明の実施の形態１によるコンデンサ放電動作制御の第１の例を説明するフローチャートである。

図５を参照して、制御装置５０は、ステップＳ１００により、放電指示信号ＤＩＳが「オン」であるかどうかにより、コンデンサ放電動作中であるかどうかを判定する。ステップＳ１００のＮＯ判定時、すなわちコンデンサ放電動作時以外には、以下の制御処理は実行されない。

制御装置５０は、放電動作中（ステップＳ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０により、図３，４に示したような、放電動作時用の電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍを設定する。すなわち、電流指令値Ｉｄｃｏｍ＝０に設定され、Ｉｑｃｏｍは、所定に、好ましくは一次遅れを伴って目標値Ｉ０に設定される。

さらに、制御装置５０は、ステップＳ１２０では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍ（ステップＳ１１０）に合致させるように、電流制御ブロック２００（図２）によるモータ電流制御演算を実行する。この際に、座標変換部２２０により、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑが算出される。

そして、制御装置５０は、ステップＳ１３０により、算出されたｑ軸電流ｉｑが判定値を超えているかどうかを判定する。この判定値は、車両振動として搭乗者に検知されるような交流電動機ＭＧの出力トルクレベルに合わせて予め設定される。ｑ軸電流が判定値以下のとき（ステップＳ１３０におけるＮＯ判定時）には、制御装置５０は、ステップＳ１６０により、コンデンサ放電動作を継続する。

一方、ｑ軸電流ｉｑが判定値を超えているとき（ステップＳ１３０のＹＥＳ判定時）、制御装置５０は、ステップＳ１４０により、放電動作を強制的に終了する。具体的には、インバータ２０を構成する各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を強制的にターンオンする。これにより、平滑コンデンサＣ０から交流電動機ＭＧへの給電経路が遮断されるため、交流電動機ＭＧによるトルク出力は強制的に中止される。

そして、制御装置５０は、ステップＳ１５０により、放電動作を強制的に終了したことを放電動作終了フラグにより上位ＥＣＵ５１へ送信する。これにより、上位ＥＣＵ５１は、制御装置５０による平滑コンデンサＣ０の放電動作が終了されたことを感知して、その他の車両停止時処理を円滑に実行できる。

このように、高精度のトルク制御のために短周期で制御演算される、電流制御ブロック２００によるモータ電流制御（ベクトル制御）での制御量に基づき、交流電動機ＭＧが上記零トルク制御不能となったことを迅速に検知して、コンデンサ放電動作の強制終了によって、交流電動機ＭＧによるトルク出力を防止できる。

図６には、実施の形態１によるコンデンサ放電動作制御の第２の例を説明するフローチャートが示される。

図６および図５の比較から理解されるように、実施の形態１の第２の例においては、制御装置５０は、図５に示したフローチャートと同様のステップＳ１００〜Ｓ１６０の処理において、ステップＳ１３０に代えてステップＳ１３１を実行する。その他の制御処理は、図５のフローチャートと同様である。

制御装置５０は、ステップＳ１３１において、電圧センサ１３により検出された平滑コンデンサ電圧ＶＨを判定値ＶＨｒ（図４）と比較することにより、放電動作を強制的に終了するか否かの判定を行なう。

そして、制御装置５０は、平滑コンデンサ電圧ＶＨが判定値ＶＨｒより低いときに（ステップＳ１３１のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１４０およびステップＳ１５０の処理を実行して、コンデンサ放電動作を強制的に終了させる。

判定値ＶＨｒは、ｑ軸電流ｉｑ＝０への制御が不能となる下限電圧として予め設定される。なお、判定値ＶＨｒは、トルク発生防止のために安全側に設定された固定値であってもよく、交流電動機ＭＧの回転数等に応じた可変値としてもよい。

図７は、実施の形態１によるコンデンサ放電動作制御の第３の例を説明するフローチャートである。

図７および図５の比較から理解されるように、実施の形態１の第３の例においては、制御装置５０は、図５に示したフローチャートと同様のステップＳ１００〜Ｓ１６０の処理において、ステップＳ１３０に代えてステップＳ１３２を実行する。その他の制御処理は、図５のフローチャートと同様である。

制御装置５０は、ステップＳ１３２では、電流制御ブロック２００による電流フィードバック制御で用いられるｄ軸電圧ｖｄが零近傍まで低下したかどうかを判定する。

ここで、ｄ軸電圧ｖｄは、座標変換部２２０において求められるｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑ、ならびにモータ回路定数（ｄ軸，ｑ軸）に基づき、下記（１），（２）式に示された電圧方程式により算出される。

なお、（１），（２）式において、ｖｄはｄ軸電圧を示し、ｖｑはｑ軸電圧を示す。また、ωは交流電動機ＭＧの回転角速度を示し、φは回転子に装着された永久磁石による磁束を示す。

ここで、（１），（２）式において、ｄｉｑ／ｄｔ＝ｄｉｄ／ｄｔ＝０とすると、ｄ軸電圧ｖｄ＝０となったときのｑ軸電流ｉｑは、下記（３）式で示される。

（２）式より、ｉｑ＝０に制御されているときには、ｖｑ＝ω・Ｌｄ・ｉｄ＋ω・φとなるので、この状態から、ｖｄが零まで低下して（３）式が成立するようになると、ｑ軸電流の発生により（ｉｑ≠０）、交流電動機ＭＧがトルクを発生してしまう。すなわち、ｄ軸電圧ｖｄ＝０となることにより、ｑ軸電流ｉｑ＝０に維持できない零トルク制御不能状態となる。

上記のように、制御装置５０は、ステップＳ１３２では、ｄ軸電圧ｖｄ＝０となることによる零トルク制御不能状態を検知するために、ｄ軸電圧ｖｄを零近傍に設定された判定値と設定する。そして、制御装置５０は、ｄ軸電圧ｖｄ＜判定値のとき（ステップＳ１３２のＹＥＳ判定値）には、ステップＳ１４０およびＳ１５０の処理により、平滑コンデンサＣ０の放電動作を強制的に終了する。

このように、電流制御ブロック２００でのモータ電流制御に用いられる制御量として、平滑コンデンサ電圧ＶＨ（図６）またはｄ軸電圧ｖｄ（図７）によっても、交流電動機ＭＧが上記零トルク制御不能状態にあることを迅速に検知することができる。

以上説明したように、実施の形態１によるコンデンサ放電動作制御によれば、比較的短周期で演算される、モータ電流制御（いわゆるベクトル制御）に用いられる制御量に基づいて、交流電動機ＭＧの出力トルクを零に制御することが不能な状態となったことを迅速に検知できる。そして、このような零トルク制御不能状態の検出時にコンデンサ放電動作を強制的に終了することによって、電動車両の車両振動につながるような交流電動機ＭＧのトルク出力を防止した制御構成とすることができる。

なお、実施の形態１による放電動作制御において、図５のステップＳ１３０〜Ｓ１５０、図６のステップＳ１３１〜Ｓ１５０および図７のステップＳ１３２〜Ｓ１５０は、本発明での「トルク発生抑制手段」または「トルク発生抑制ステップ」に対応し、ステップＳ１１０（図５〜図７）は、本発明における「放電制御手段」または「放電制御ステップ」に対応し、ステップＳ１２０（図５〜図７）は、本発明での「モータ制御手段」または「モータ制御ステップ」に対応する。

特に、ステップＳ１３０（図５）、Ｓ１３１（図６）およびＳ１３２（図７）の各々は、本発明における「判定手段」または「判定ステップ」に対応し、ステップＳ１４０（図５〜図７）は、本発明における「強制終了手段」または「強制終了ステップ」に対応する。

［実施の形態２］
上述のような、ｑ軸電流ｉｑ＝０とするモータ電流制御が不能となる零トルク制御不能状態は、インバータ２０の入力電圧（平滑コンデンサ電圧ＶＨ）の低下にもかかわらず、ｄ軸電流ｉｄを流そうとするために発生するものである。したがって、実施の形態２では、放電動作時の状況に応じてｄ軸電流指令値を低下させることにより、車両振動につながる交流電動機ＭＧからのトルク出力を抑制する制御構成について説明する。

図８は、実施の形態２の第１の例に従うコンデンサ放電動作制御の概念を説明する波形図である。

図８を参照して、時刻ｔ０からコンデンサ放電動作が開始されると、上述のように、電流指令値Ｉｑｃｏｍ＝０に設定される一方で、平滑コンデンサＣ０の残存電荷を消費するために、電流指令値Ｉｄｃｏｍは所定値に、好ましくは、目標値Ｉ０に対して一次遅れで設定される。

この際に、実施の形態２の第１の例に従うコンデンサ放電動作制御では、電流指令値Ｉｄｃｏｍは、平滑コンデンサ電圧ＶＨが低下するのに従って、本来の電流指令値よりも小さくなるように設定される。

図９を参照して、実施の形態２の第１の例によるコンデンサ放電動作制御によれば、図５〜７のステップＳ１１０およびＳ１２０の間に、ステップＳ１７０〜Ｓ１７６の処理が実行される。

図９では、図５〜７のステップＳ１１０は、電流指令値Ｉｑｃｏｍ＝０に設定するステップＳ１１１と、電流指令値Ｉｄｃｏｍを所定に（好ましくは、目標値Ｉ０に対して一次遅れで）設定するステップＳ１１２とに細分化して記載される。実施の形態２では、ステップＳ１１２によって設定されるｄ軸電流の本来の電流指令値をＩｄｃｏｍ♯と表記する。

制御装置５０は、ステップＳ１７０では、電圧センサ１３の出力により平滑コンデンサ電圧ＶＨを取得する。そして、制御装置５０は、ステップＳ１７２により、ステップＳ１７０で取得した平滑コンデンサ電圧ＶＨを所定値Ｖ０と比較する。そして、平滑コンデンサ電圧ＶＨ≦Ｖ０のとき（ステップＳ１７０のＹＥＳ判定時）には、制御装置５０は、ステップＳ１７４により、平滑コンデンサ電圧ＶＨの低下に応じて、電流指令値Ｉｄｃｏｍを下記（４）式に従って低下させる方向に修正する。

一方、平滑コンデンサ電圧ＶＨが低下していないとき（ステップＳ１７０のＮＯ判定時）には、制御装置５０は、ステップＳ１７６により、ステップＳ１１２で設定された電流指令値Ｉｄｃｏｍ♯をそのまま電流指令値Ｉｑｃｏｍとする（Ｉｄｃｏｍ＝Ｉｄｃｏｍ♯）。

これにより、図８に示すように平滑コンデンサ電圧ＶＨが所定電圧Ｖ０よりも低下した時刻ｔａ以降では、ｄ軸電流の電流指令値Ｉｄｃｏｍを、平滑コンデンサ電圧ＶＨの低下に従って低く設定できる。この結果、平滑コンデンサ電圧ＶＨ、すなわちインバータ２０の入力直流電圧が低下しているにもかかわらず大きなｄ軸電流を流そうとすることによって、ｑ軸電流ｉｑ＝０とできなくなるような制御不能状態を回避することができる。したがって、放電動作中の交流電動機ＭＧによるトルク出力を防止できる。

図１０は、実施の形態２によるコンデンサ放電動作制御の第２の例の概念を説明する波形図である。

図１０を参照して、実施の形態２の第２の例によるコンデンサ放電動作制御では、コンデンサ放電動作が開始される時刻ｔ０から、制御装置５０は、各種センサ出力に基づいて、交流電動機ＭＧのトルク出力により車両振動が発生しているかどうかを検知する。そして、交流電動機ＭＧがトルクを出力していると判断される場合には、トルク検知フラグＴＤＦを「オン」し、かつ、トルク検知フラグＴＤＦの「オン」時点（時刻ｔｂ）から電流指令値Ｉｄｃｏｍを減少させることにより、交流電動機ＭＧからのトルク出力を減少させて車両振動の発生を抑制する。

図１１は、実施の形態２の第２の例によるコンデンサ放電動作制御を説明するフローチャートである。

図１１を参照して、実施の形態２の第２の例によるコンデンサ放電動作制御では、制御装置５０は、図５〜７のステップＳ１１０およびＳ１２０の間に、ステップＳ１８０〜Ｓ１８６の処理を実行する。

図１を再び参照して、電動機制御装置１００が搭載される電動車両には、加速度センサ（Ｇセンサ）６６がさらに配置される。加速度センサ６６の出力は、制御装置５０および上位ＥＣＵ５１へ送出される。

制御装置５０は、回転角センサ２８の出力に基づく回転数演算部２３０（図２）の出力に従って、交流電動機ＭＧの回転数変動ΔＮを算出する。代表的には、ΔＮ＝Ｎｍｔ（今回算出値）−Ｎｍｔ（前回算出値）として、前回との間の算出値の偏差により回転数変動ΔＮが算出される。あるいは、３以上の算出回数に渡って所定期間内での回転数変動に基づきΔＮを算出してもよい。

再び図１１を参照して、制御装置５０は、ステップＳ１８０では、加速度センサ６６の出力あるいは、回転角センサ２８の出力に基づいて算出される回転数変動ΔＮにより、交流電動機ＭＧのトルク出力により車両振動が発生しているかどうかを検知する。そして、
加速度センサ６６の出力および／または回転数変動ΔＮが予め設定した判定値より大きい場合には、トルク検知フラグＴＤＦを「オン」する。

なお、ステップＳ１８０で用いられる判定値は、加速度センサ６６の出力および回転数変動ΔＮと車両振動との関係を予め実験的に求めておき、搭乗者に与える不快感を考慮して設定すればよい。

制御装置５０は、ステップＳ１８２では、ステップＳ１８０での判断によりトルク検知フラグＴＤＦが「オン」されているかどうかを判定する。そして、制御装置５０は、トルク検知フラグＴＤＦが「オン」されているとき（ステップＳ１８２のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１８４により、電流指令値Ｉｄｃｏｍを、現在値（すなわち、図１０における時刻ｔａでの電流指令値Ｉｄｃｏｍ）から、時間経過に従って徐減させる。これにより、ステップＳ１１２で設定される本来の電流指令値Ｉｄｃｏｍ♯を低下させる方向に、電流指令値Ｉｄｃｏｍが修正される。

一方、トルク検知フラグＴＤＦが「オン」されていないとき（ステップＳ１８２におけるＮＯ判定時）には、制御装置５０は、ステップＳ１８６により、ステップＳ１１２で設定された本来の電流指令値Ｉｄｃｏｍ♯を、そのまま電流指令値Ｉｄｃｏｍとする（Ｉｄｃｏｍ＝Ｉｄｃｏｍ♯）。

このように、実施の形態２によるコンデンサ放電動作制御では、平滑コンデンサ電圧ＶＨの低下が検知された場合、あるいはセンサ出力に基づき車両振動の発生が検知された場合に、ｄ軸電流指令値を減少させることにより、ｑ軸電流ｉｑの発生を防止して交流電動機ＭＧからの出力トルク発生による車両振動を防止することができる。

なお、実施の形態２によるコンデンサ放電動作制御において、図９および図１１に示した、ステップＳ１１１は本発明における「第１の電流指令生成手段」または「第１の電流指令生成ステップ」に対応し、ステップＳ１１２は本発明における「第２の電流指令生成手段」または「第２の電流指令生成ステップ」に対応する。

さらに、図９のステップＳ１７２〜Ｓ１７６は、本発明における「トルク発生抑制手段」または「トルク発生抑制ステップ」に対応し、特に、ステップＳ１７４は、本発明における「電流指令修正手段」または「電流指令修正ステップ」に対応する。なお、ステップＳ１７０は、本発明における「電圧検知手段」または「電圧検知ステップ」に対応する。

また、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ１８０〜Ｓ１８６は、本発明における「トルク発生抑制手段」または「トルク発生抑制ステップ」に対応し、特に、ステップＳ１８０は本発明での「トルク発生検知手段」または「トルク発生検知ステップ」に対応し、ステップＳ１８４は、本発明での「電流指令修正手段」または「電流指令修正ステップ」に対応する。

［実施の形態３］
図１２は、実施の形態３によるコンデンサ放電動作制御の概念を説明する波形図である。

図１２に示すように、放電指示信号ＤＩＳのオン期間で示されるコンデンサ放電動作中に、交流電動機ＭＧの出力トルクを零に制御できずに交流電動機ＭＧがトルクを発生した場合においても、車両振動につながるモータ回転数Ｎｍｔの変動は、モータ回転数Ｎｍｔの高回転領域において相対的に大きくなる。

したがって、実施の形態３によるコンデンサ放電動作制御では、モータ回転数が所定以上の場合にはコンデンサ放電動作の実行を禁止することによって、コンデンサ放電動作時における交流電動機ＭＧのトルク発生による車両振動を抑制する。

図１３は、実施の形態３によるコンデンサ放電動作制御を説明するフローチャートである。

図１３を参照して、制御装置５０は、ステップＳ２００により、モータ回転数Ｎｍｔを取得する。図２に示したように、モータ回転数Ｎｍｔは、回転角センサ２８の出力に基づいて算出することができる。そして、制御装置５０は、ステップＳ２１０により、モータ回転数Ｎｍｔが所定値Ｎ０より大きいかどうかを判定する。

この所定値Ｎ０は、予め実験的に求められた、各回転数領域における交流電動機ＭＧのトルク発生による車両振動の発生レベルに従って、搭乗者に与える不快感を考慮して設定すればよい。

ステップＳ２１０によるＹＥＳ判定時には、制御装置５０は、ステップＳ２２０により、「放電動作開始不許可」であることを、上位ＥＣＵ５１へ送信する。一方、ステップＳ２１０のＮＯ判定時、すなわち交流電動機ＭＧが低回転数であるときには、制御装置５０は、ステップＳ２３０により、「放電動作開始許可」を上記ＥＣＵ５１へ送信する。

上位ＥＣＵ５１は、制御装置５０によって放電動作の開始が許可／不許可（禁止）のいずれであるかを考慮した上で、コンデンサ放電動作の開始を指示するための放電指示信号ＤＩＳの「オン」を制御する。すなわち、制御装置５０による放電動作開始の不許可中には、イグニッションスイッチがオフされても、上位ＥＣＵ５１は、放電指示信号ＤＩＳの「オフ」を維持する。そして、交流電動機ＭＧがトルクを発生しても車両振動が小さい領域までモータ回転数Ｎｍｔが低下すると、制御装置５０からの「放電動作開始許可」に応答して、上位ＥＣＵ５１は、放電指示信号ＤＩＳを「オン」する。

これにより、実施の形態３によるコンデンサ放電動作制御では、コンデンサ放電動作に伴う交流電動機ＭＧのトルク出力により発生する車両振動が搭乗者に不快感を与えないレベルとなる低回転領域となるまで、コンデンサ放電動作の実行を禁止することができる。したがって、コンデンサ放電動作により搭乗者に不快感を与えるような車両振動が発生することを防止できる。

なお、実施の形態３によるコンデンサ放電動作制御において、ステップＳ２１０およびＳ２２０は、この発明における「放電開始禁止手段」に対応する。

また、実施の形態１〜３では、上位ＥＣＵ５１によりコンデンサ放電動作の開始タイミングを指示する一方で、各センサ出力を受ける制御装置５０によってコンデンサ放電動作の終了タイミングを指示する制御構成を例示している。このような構成とすることにより、コンデンサ放電動作の終了指示が遅延した場合の問題である交流電動機ＭＧからのトルク発生に対して迅速かつ適切に対応することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態による電動機制御装置の構成を説明するブロック図である。 図１に示された制御装置による、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式に従うモータ電流制御の制御ブロック図である。 コンデンサ放電動作時におけるインバータ制御（正常時）を説明するための波形図である。 コンデンサ放電動作時におけるインバータ制御（異常時）を説明するための波形図である。 実施の形態１によるコンデンサ放電動作制御の第１の例を説明するフローチャートである。 実施の形態１によるコンデンサ放電動作制御の第２の例を説明するフローチャートである。 実施の形態１によるコンデンサ放電動作制御の第３の例を説明するフローチャートである。 実施の形態２によるコンデンサ放電動作制御の第１の例の概念を説明する波形図である。 実施の形態２によるコンデンサ放電動作制御の第１の例を説明するフローチャートである。 実施の形態２によるコンデンサ放電動作制御の第２の例の概念を説明する波形図である。 実施の形態２によるコンデンサ放電動作制御の第２の例を説明するフローチャートである。 実施の形態３によるコンデンサ放電動作制御の概念を説明する波形図である。 実施の形態３によるコンデンサ放電動作制御を説明するフローチャートである。

符号の説明

５ 接地ライン、６ 電源ライン、７ 電源ライン、１０♯ 直流電圧発生部、１０，１３ 電圧センサ、１２ 昇降圧コンバータ、２０ インバータ、２２，２４，２６ 各相アーム（インバータ）、２７ 電流センサ、２８ 回転角センサ、５０ 制御装置（モータＥＣＵ）、５１ 上位ＥＣＵ、６０ 出力軸（交流電動機）、６２ 駆動軸（電動車両）、６５ 駆動輪（電動車両）、６６ 加速度センサ、１００ 電動機制御装置、２００ 電流制御ブロック、２１０ 電流指令生成部、２２０，２５０ 座標変換部、２３０ 回転数演算部、２４０ ＰＩ演算部、２６０，３５０ ＰＷＭ信号生成部、３００ ＶＨ指令値生成部、Ｂ 直流電源、Ｃ０ 平滑コンデンサ、Ｃ１ 平滑コンデンサ（放電動作対象）、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６ 逆並列ダイオード、ＤＩＳ 放電指示信号、ｉｄ ｄ軸電流（磁化電流）、Ｉｄｃｏｍ 電流指令値（ｄ軸）、Ｉｑｃｏｍ 電流指令値（ｑ軸）、ｉｑ ｑ軸電流（トルク電流）、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ 三相電流、Ｌ１ リアクトル、ＭＣＲＴ モータ電流、ＭＧ 交流電動機、Ｎ 中性点、Ｎ０ 所定値、Ｎｍｔ モータ回転数、Ｑ１，Ｑ２、Ｑ１１〜Ｑ１６ 電力用半導体スイッチング素子（スイッチング素子）、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１〜Ｓ１６ スイッチング制御信号、ＳＥ 制御信号（システムメインリレー）、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ システムメインリレー、ＴＤＦ トルク検知フラグ、Ｔｑｃｏｍ トルク指令値、Ｖｂ バッテリ電圧、ｖｄ ｄ軸電圧、Ｖｄ♯ ｄ軸電圧指令値、ＶＨ 平滑コンデンサ電圧、ｖｑ ｑ軸電圧、Ｖｑ♯ ｑ軸電圧指令値、ＶＨｒ 判定値、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 各相電圧指令値、ΔＩｄ ｑ軸電流偏差、ΔＩｑ ｄ軸電流偏差、θ 回転角、ω 回転角速度。

Claims (15)

1. 車両の駆動軸に対してトルクを出力可能に連結された出力軸を有する交流電動機の電動機制御装置であって、
   スイッチング素子を含み、直流電源および前記交流電動機の間に接続された電力変換器と、
   前記電力変換器の直流側に接続された平滑コンデンサと、
   前記交流電動機の出力トルクを略零に制御した上で前記平滑化コンデンサの蓄積電力を前記交流電動機に通電消費させる放電動作が実行されるように前記電力変換器を制御するための放電制御手段と、
   前記交流電動機の回転中に実行された前記放電動作において、前記交流電動機によるトルク発生を抑制するように前記放電動作を制御するためのトルク発生抑制手段と、
   前記交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、前記交流電動機が動作指令に従って動作するように前記電力変換器を制御するモータ制御手段とを備え、
   前記放電制御手段は、前記放電動作が実行されるように、前記電流フィードバック制御の指令値を生成し、
   前記トルク発生抑制手段は、
   前記モータ制御手段で用いられる制御量に基づき前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定されたときに、前記スイッチング素子をターンオンさせることによって、前記放電制御手段による前記放電動作を強制的に終了させる強制終了手段とを含む、電動機制御装置。
2. 車両の駆動軸に対してトルクを出力可能に連結された出力軸を有する交流電動機の電動機制御装置であって、
   直流電源および前記交流電動機の間に接続された電力変換器と、
   前記電力変換器の直流側に接続された平滑コンデンサと、
   前記交流電動機の出力トルクを略零に制御した上で前記平滑化コンデンサの蓄積電力を前記交流電動機に通電消費させる放電動作が実行されるように前記電力変換器を制御するための放電制御手段と、
   前記交流電動機の回転中に実行された前記放電動作において、前記交流電動機によるトルク発生を抑制するように前記放電動作を制御するためのトルク発生抑制手段と、
   前記交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、前記交流電動機が動作指令に従って動作するように前記電力変換器を制御するモータ制御手段と備え、
   前記放電制御手段は、前記放電動作が実行されるように、前記電流フィードバック制御の指令値を生成し、
   前記トルク発生抑制手段は、
   前記モータ制御手段で用いられる制御量に基づき前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定されたときに、前記放電制御手段による前記放電動作を強制的に終了させる強制終了手段とを含み、
   前記判定手段は、前記交流電動機のｑ軸電流値が所定値より大きくなったときに、前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定する、電動機制御装置。
3. 前記判定手段は、前記交流電動機のｑ軸電流値が所定値より大きくなったときに、前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定する、請求項１記載の電動機制御装置。
4. 前記平滑コンデンサの電圧を検知する電圧検知手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記平滑コンデンサの電圧が所定値より低くなったときに、前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定する、請求項１記載の電動機制御装置。
5. 前記判定手段は、前記交流電動機のｄ軸電圧値が略零となったときに、前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定する、請求項１記載の電動機制御装置。
6. 前記平滑コンデンサの電圧を検知する電圧検知手段をさらに備え、
   前記放電制御手段は、
   前記放電動作時に前記電流フィードバック制御におけるｑ軸電流指令値を略零に設定する第１の電流指令生成手段と、
   前記放電動作時に前記電流フィードバック制御におけるｄ軸電流指令値を所定に設定する第２の電流指令生成手段とを含み、
   前記トルク発生抑制手段は、
   前記平滑コンデンサの電圧の低下に従って、前記第２の電流指令生成手段により設定されたｄ軸電流指令値を低下させて前記電流フィードバック制御に用いる電流指令修正手段
   を含む、請求項１または２記載の電動機制御装置。
7. 前記放電制御手段は、
   前記放電動作時に前記電流フィードバック制御におけるｑ軸電流指令値を略零に設定する第１の電流指令生成手段と、
   前記放電動作時に前記電流フィードバック制御におけるｄ軸電流指令値を所定に設定する第２の電流指令生成手段とを含み、
   前記トルク発生抑制手段は、
   前記交流電動機の回転中に前記放電動作が実行されたときに、前記交流電動機の出力トルク発生を検知するトルク発生検知手段と、
   前記トルク発生検知手段による出力トルク発生の検知時に、前記第２の電流指令生成手段により設定されたｄ軸電流指令値を低下させて前記電流フィードバック制御に用いる電流指令修正手段とを含む、請求項１または２記載の電動機制御装置。
8. 前記トルク発生検知手段は、前記交流電動機の回転数変動に基づき前記交流電動機の出力トルク発生を検知する、請求項７記載の電動機制御装置。
9. 前記トルク発生検知手段は、前記車両に搭載された加速度センサの出力に基づき、前記交流電動機の出力トルク発生を検知する、請求項７記載の電動機制御装置。
10. 前記トルク発生抑制手段は、
    前記交流電動機の回転数が所定以上の間は前記放電動作の開始を禁止する放電開始禁止手段を含む、請求項１または２記載の電動機制御装置。
11. 前記交流電動機の動作指令を発生する第１の制御装置と、
    前記交流電動機に配設されたセンサからの出力を受けて、前記第１の制御装置からの前記動作指令に従って前記交流電動機を動作させるように前記電力変換器を制御するための第２の制御装置とをさらに備え、
    前記放電動作の開始は、前記第１の制御装置によって指示され、
    前記第２の制御装置は、前記放電動作の終了を決定するとともに、前記放電動作を終了したことを示す情報を前記第１の制御装置に送出する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の電動機制御装置。
12. 車両の駆動軸に対してトルクを出力可能に連結された出力軸を有する交流電動機と、スイッチング素子を含むとともに直流電源および前記交流電動機の間に接続された電力変換器と、前記電力変換器の直流側に接続された平滑コンデンサとを備えた構成における電動機制御方法であって、
    前記交流電動機の出力トルクを略零に制御した上で前記平滑化コンデンサの蓄積電力を前記交流電動機に通電消費させる放電動作が実行されるように前記電力変換器を制御するための放電制御ステップと、
    前記交流電動機の回転中に実行された前記放電動作において、前記交流電動機によるトルク発生を抑制するように前記放電動作を制御するためのトルク発生抑制ステップと、
    前記交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、前記交流電動機が動作指令に従って動作するように前記電力変換器を制御するモータ制御ステップとを備え、
    前記放電制御ステップは、前記放電動作が実行されるように、前記電流フィードバック制御の指令値を生成し、
    前記トルク発生抑制ステップは、
    前記モータ制御ステップで用いられる制御量に基づき前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であるか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにより前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定されたときに、前記スイッチング素子をターンオンさせることによって、前記放電制御ステップによる前記放電動作を強制的に終了させる強制終了ステップとを含む、電動機制御方法。
13. 車両の駆動軸に対してトルクを出力可能に連結された出力軸を有する交流電動機と、直流電源および前記交流電動機の間に接続された電力変換器と、前記電力変換器の直流側に接続された平滑コンデンサとを備えた構成における電動機制御方法であって、
    前記交流電動機の出力トルクを略零に制御した上で前記平滑化コンデンサの蓄積電力を前記交流電動機に通電消費させる放電動作が実行されるように前記電力変換器を制御するための放電制御ステップと、
    前記交流電動機の回転中に実行された前記放電動作において、前記交流電動機によるトルク発生を抑制するように前記放電動作を制御するためのトルク発生抑制ステップと、
    前記交流電動機のモータ電流をｄ−ｑ軸座標系に変換した電流フィードバック制御により、前記交流電動機が動作指令に従って動作するように前記電力変換器を制御するモータ制御ステップとを備え、
    前記放電制御ステップは、前記放電動作が実行されるように、前記電流フィードバック制御の指令値を生成し、
    前記トルク発生抑制ステップは、
    前記モータ制御ステップで用いられる制御量に基づき前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であるか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにより前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定されたときに、前記放電制御ステップによる前記放電動作を強制的に終了させる強制終了ステップとを含み、
    前記判定ステップは、前記交流電動機のｑ軸電流値が所定値より大きくなったときに、前記交流電動機の出力トルクを略零に制御することが不能な状態であると判定する、電動機制御方法。
14. 前記平滑コンデンサの電圧を検知する電圧検知ステップをさらに備え、
    前記放電制御ステップは、
    前記放電動作時に前記電流フィードバック制御におけるｑ軸電流指令値を略零に設定する第１の電流指令生成ステップと、
    前記放電動作時に前記電流フィードバック制御におけるｄ軸電流指令値を所定に設定する第２の電流指令生成ステップとを含み、
    前記トルク発生抑制ステップは、
    前記平滑コンデンサの電圧の低下に従って、前記第２の電流指令生成ステップにより設定されたｄ軸電流指令値を低下させて前記電流フィードバック制御に用いる電流指令修正ステップを含む、請求項１２または１３記載の電動機制御方法。
15. 前記放電制御ステップは、
    前記放電動作時に前記電流フィードバック制御におけるｑ軸電流指令値を略零に設定する第１の電流指令生成ステップと、
    前記放電動作時に前記電流フィードバック制御におけるｄ軸電流指令値を所定に設定する第２の電流指令生成ステップとを含み、
    前記トルク発生抑制ステップは、
    前記交流電動機の回転中に前記放電動作が実行されたときに、前記交流電動機の出力トルク発生を検知するトルク発生検知ステップと、
    前記トルク発生検知ステップによる出力トルク発生の検知時に、前記第２の電流指令生成ステップにより設定されたｄ軸電流指令値を低下させて前記電流フィードバック制御に用いる電流指令修正ステップとを含む、請求項１２または１３記載の電動機制御方法。

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