JP6292115B2

JP6292115B2 - インバータ

Info

Publication number: JP6292115B2
Application number: JP2014259925A
Authority: JP
Inventors: 悦司田口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: JP2016123139A

Description

本発明は、直流電流を３相交流に変換するインバータに関する。

直流交流を３相交流に変換するインバータは、典型的には３相交流モータを駆動するのに用いられる。モータを精密に制御するためのインバータでは、出力電流が目標電流に追従するようにフィードバック制御される。それゆえ、インバータは、出力電流を計測する電流センサを備える。

例えば電気自動車の走行モータ用のインバータなど、重要な機能を担うインバータでは、故障対策も重要である。インバータの電流センサの故障に対策する技術が例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の技術は、制御用の電流センサとは別に監視専用の電流センサを備える。その技術は、制御用の電流センサの計測値と監視専用の電流センサの計測値を照合することによって、電流センサの故障に対策する。

なお、インバータが出力する３相交流の夫々の相は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と呼ばれるが、本明細書では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と称する代わりに第１相、第２相、第３相との呼称を用いる。

特開２０１４−１５５３２６号公報

モータの精密な制御には３相各相に電流センサを設けて各相をフィードバック制御することが望ましい。一方、制御精度は低下するが、３相のうちの２相を電流センサによってフィードバック制御し、残りの１相はオープンループで制御することができる。一般にインバータは２個のスイッチング素子の直列接続が３セット並列に接続された回路を有し、各直列接続の中点から交流が出力するように各スイッチング素子が制御される。そして、インバータは相互に位相が１２０度ずれた正弦波の電流を出力する。フィードバック制御する２相のスイッチング素子への制御指令値（ＰＷＭ信号）を決めることができれば、相補的に残りの１相のスイッチング素子への制御指令値（ＰＷＭ信号）を決定することができる。

そこで、一次的に２個の電流センサを制御用に用い、残りの１個の電流センサを監視用に用いて電流センサの故障を検知することが考えられる。しかしながら、監視用の電流センサが計測した電流が正常の範囲を超えている場合、制御用の電流センサが故障しているのか、あるいは、監視用の電流センサそのものが故障しているのかを判別することは難しい。

ところで、電流センサの故障には様々なモードが考えられるが、その一つに、ゲイン故障がある。ゲイン故障は、センサゲインが予め設定された適正値からずれる現象である。センサゲインとは、センサ素子が出力する物理量から計測対象の物理量を求めるための換算定数のことである。例えば、計測対象の電流の大きさ応じてセンサ素子の抵抗値が変化する電流センサの場合、センサ素子の抵抗値を計測対象の電流の大きさに換算する換算定数がセンサゲインに相当する。ゲイン故障は、温度変化や経時変化などによってセンサ素子の特性が変わってしまうことが一因となって生じる。

３相の各相の電流路に電流センサを設置し、そのうちの２個の電流センサを制御用に用い、残りの１個の電流センサを監視用に用いる場合、いずれか１個の電流センサがゲイン故障を生じても、監視用の電流センサの計測電流の振幅が予定された振幅範囲から逸脱する。これは次の理由による。インバータの３相交流出力の和は、インバータに入力される直流電流の大きさに等しく、常に一定である。今、例えば、第１相と第２相の電流センサを制御用に用い、第３相の電流センサを監視用に用いている状況で、第１相の電流センサがゲイン故障を生じていると仮定する。第１相と第２相の電流センサの計測値（計測電流）が目標電流に追従していても、第１相の出力電流は実際には正常範囲から外れる。このとき、３相交流の和が常に一定値となることから、第３相には、第１相の出力電流のずれを相殺する電流が流れる。その結果、第３相の電流センサの計測電流の振幅が予定された振幅から逸脱することになる。

本明細書は、３相の各相の電流路に電流センサを設けたインバータに関し、ゲイン故障を生じた電流センサを特定する技術を提供する。

いずれかの電流センサがゲイン故障を生じている状態で２相フィードバック制御を実行したとき、必ず、残り１相の電流センサによる計測電流の振幅は予定された振幅から外れる。ゲイン故障を生じている電流センサの相と、２相フィードバック制御の対象の相との間には特定の関係がある。ただし、上記したように、３相のうちのいずれか２相を使って２相フィードバック制御を実行しても、ゲイン故障を生じた電流センサを特定することはできない。しかしながら、ただ一つの電流センサがゲイン故障を生じている場合、第２相と第３相で２相フィードバック制御を実行したときの第１相の電流センサによる計測電流と、第１相と第３相で２相フィードバック制御を実行したときの第２相の電流センサによる計測電流と、第１相と第２相で２相フィードバック制御を実行したときの第３相の電流センサによる計測電流との間には一意の関係がある。本明細書が開示する技術は、その一意の関係を利用して、ゲイン故障を生じている電流センサを特定する。

本明細書が開示するインバータは、３個の電流センサとコントローラを備える。３個の電流センサを夫々第１電流センサ、第２電流センサ、第３電流センサと称する。第１電流センサは、第１相の出力電流を計測する。第２電流センサは、第２相の出力電流を計測する。第３電流センサは、第３相の出力電流を計測する。コントローラは、第１、第２、及び、第３電流センサの計測電流のうちの２個を用いてその２個の計測電流が目標電流に追従するように２相のフィードバック制御を実行する。いずれか１個の電流センサでゲイン故障が発生した際、コントローラは、次の処理により、ゲイン故障を生じた電流センサを特定する。コントローラは、第２、第３電流センサの計測電流を使った第２相と第３相のフィードバック制御を実行しつつ第１電流センサの計測電流（第１モニタ電流）の振幅を計測する。コントローラは、第１、第３電流センサの計測電流を使った第１相と第３相のフィードバック制御を実行しつつ第２電流センサの計測電流（第２モニタ電流）の振幅を計測する。コントローラは、第１、第２電流センサの計測電流を使った第１相と第２相のフィードバック制御を実行しつつ第３電流センサの計測電流（第３モニタ電流）の振幅を計測する。そして、コントローラは、第１、第２、及び、第３モニタ電流のうちのいずれか２つのモニタ電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合又は小さい場合、残りの１つのモニタ電流を計測した電流センサを故障電流センサとして特定する。このアルゴリズムの原理は、実施例にて説明する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例のインバータを含む電気自動車の電力系のブロック図である。モニタ電流の振幅のずれと起こり得るゲイン故障の組み合わせを記した図である。コントローラが実行するゲイン故障特定処理のフローチャート図である。

図面を参照して実施例のインバータを説明する。本実施例のインバータ５は、ハイブリッド車２に搭載されており、バッテリが出力する直流を、走行用モータ８を駆動するための３相交流に変換するデバイスである。なお、インバータは、インバータ主回路の前段に、バッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータ回路を備えている。

図１は、実施例のインバータ５を含むハイブリッド車２の駆動系の構成を示すブロック図である。ハイブリッド車２は、走行用の駆動源として、モータ８とエンジン６を備えている。モータ８は、３相交流によって駆動される。モータ８の出力トルクとエンジン６の出力トルクは、動力分配機構７で適宜に分配／合成される。動力分配機構７は、例えばプラネタリギアである。動力分配機構７は、エンジン６の出力軸６ａ及びモータ８のモータ軸８ａから夫々伝達される動力を、所定比率で合成して出力軸７ａに出力する。動力分配機構７の出力は、デファレンシャルギア１０を介して駆動輪１０ａ、１０ｂに伝達される。動力分配機構７は、また、エンジン６の出力軸６ａから伝達される動力を、所定の比率でモータ８のモータ軸８ａと出力軸７ａに分配する。このとき、モータ８は、エンジン６の駆動力により発電する。

モータ８を駆動するための電力はメインバッテリ３から供給される。メインバッテリ３の出力電圧は、例えば３００ボルトである。メインバッテリ３は、システムメインリレー４を介してインバータ５に接続されている。インバータ５は、メインバッテリ３とモータ８の間に介在するパワーデバイスである。インバータ５は、電圧コンバータ回路２０、インバータ主回路３０、及び、パワーコントローラ５０を含む。電圧コンバータ回路２０は、メインバッテリ３の電圧をモータ８の駆動に適した電圧（例えば６００ボルト）まで昇圧する。インバータ主回路３０は、昇圧後の直流電力を３相交流に変換する。インバータ主回路３０の出力がモータ８に供給される。パワーコントローラ５０は、電圧コンバータ回路２０とインバータ主回路３０を制御する。

ハイブリッド車２は、エンジン６の駆動力を利用してモータ８で発電することもできる。また、ハイブリッド車２は、車両の運動エネルギ（制動時の車両の減速エネルギ）を利用してモータ８で発電することもできる。このような発電は「回生」と呼ばれている。モータ８が発電する場合、インバータ主回路３０が交流を直流に変換し、さらに電圧コンバータ回路２０がメインバッテリ３よりも僅かに高い電圧まで降圧し、メインバッテリ３へ供給する。

電圧コンバータ回路２０は、リアクトル２１とＩＧＢＴ等のスイッチング素子２２、２３とコンデンサ２４を主とする回路である。このスイッチング素子２２、２３には、夫々、逆方向の電流をバイパスさせるためのダイオード（還流ダイオード）が逆並列に接続されている。電圧コンバータ回路２０の高電圧側（即ちインバータ主回路３０の側）には、インバータ主回路３０に入力される電流を平滑化するためのコンデンサ２５が接続されている。

インバータ主回路３０は、スイッチング動作を行うスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６を備える。以下、符号「３１、３２、３３、３４、３５、３６」を、「３１−３６」と称する場合がある。これらのスイッチング素子３１−３６のそれぞれにも、電流バイパス用のダイオードが逆並列に接続されている。６個のスイッチング素子３１−３６が適宜にオンオフすることで、モータ８を駆動するための３相交流が出力される。６個のスイッチング素子３１−３６は、２個ずつ直列に接続されている。２個のスイッチング素子の直列接続が３セット並列に接続されている。スイッチング素子３１と３２の直列接続の中点から第１相の交流が出力される。スイッチング素子３３と３４の直列接続の中点から第２相の交流が出力される。スイッチング素子３５と３６の直列接続の中点から第３相の交流が出力される。３相の交流は互いに位相が１２０度ずれており、それらの和は常に一定値となる。３相交流の和が常に一定値となるのは、インバータに入力される直流のエネルギが一定であるからであり、インバータは、入力される一定の大きさのエネルギを、３個のエネルギ正弦波に分割するデバイスである。６個のスイッチング素子３１−３６、及び、電圧コンバータ回路２０のスイッチング素子２２、２３は、パワーコントローラ５０から供給されるＰＷＭ信号により制御される。

インバータ５は、インバータ主回路３０が出力する３相各相の電流を計測する３個の電流センサ９ａ、９ｂ、９ｃを備えている。なお、３個の電流センサ９ａ、９ｂ、９ｃを包括的に示す場合には「電流センサ９」と表記する。電流センサ９の検出素子は、電流路の近傍に備えられた磁電変換素子である。なお、電流路は、物理的には、バスバと呼ばれる細長金属部材である。磁電変換素子は、バスバを流れる電流の大きさに起因してバスバ周囲に生じる磁界を感知する。磁電変換素子は、感知した磁界の大きさに応じてその抵抗値が変化する。詳しい説明は省略するが、電流検出素子である磁電変換素子の抵抗値は、バスバを流れる電流の大きさに比例する。抵抗値を電流の大きさに換算する比例定数がセンサゲインである。センサゲインは予め調整されているが、温度変化や経時劣化などで磁電変換素子の特性（受けた磁束と抵抗値との関係）が変化していくと、適正な値でなくなっていく虞がある。センサゲインは相ごとに異なる。図１では、電流センサ９が検知した電流（計測電流）を記号Ｉｓ（ｎ）、（ｎ＝１〜３）で表している。電流センサ９の計測電流Ｉｓ（ｎ）、（ｎ＝１〜３）は、パワーコントローラ５０に送られる。

パワーコントローラ５０は、ＣＰＵ、メモリ、及び、入出力インタフェース等の電子部品で構成される情報処理装置である。パワーコントローラ５０が電圧コンバータ回路２０とインバータ主回路３０のスイッチング素子２２、２３、３１−３６を制御する。パワーコントローラ５０によって生成されるＰＷＭ信号に応じて電圧コンバータ回路２０のスイッチング素子２２、２３と、インバータ主回路３０のスイッチング素子３１−３６がスイッチング動作を行い、入力された電力を変換する。パワーコントローラ５０には、また、ＨＶコントローラ６０が接続されている。ＨＶコントローラ６０には、運転者による操作情報として、例えば、アクセル開度情報やブレーキ踏力情報が入力される。パワーコントローラ５０の中の目標値生成回路５１が、アクセル開度情報、ブレーキ踏力情報、及び、メインバッテリ３の電圧などに基づいて、モータ８の目標出力と目標回転数を決定する。目標値生成回路５１は、モータ８の目標出力から、電圧コンバータ回路２０の目標出力電圧を定める。目標値生成回路５１は、目標出力電圧が実現されるように、電圧コンバータ回路２０のスイッチング素子２２、２３を駆動するためのＰＷＭ信号（ＰＷＭ＿Ｃ）を生成する。また、目標値生成回路５１は、モータ８の目標出力と目標回転数から、３相交流の目標電流を決める。目標電流は、目標回転数から導出された周波数と、目標出力から導出された振幅を有する。図１では、目標電流を記号Ｉｔ（ｎ）（ｎ＝１〜３）で表している。なお、以下では、目標電流Ｉｔ（ｎ）（ｎ＝１〜３）、計測電流Ｉｓ（ｎ）（ｎ＝１〜３）を表す際、「（ｎ＝１〜３）」の表記を省略する。

パワーコントローラ５０は、インバータ主回路３０の各相の計測電流が目標電流Ｉｔ（ｎ）に追従するように電流フィードバック制御を実行する。なお、実際の制御側の典型は、３相電流値をｄｑ変換し、そのｄｑ座標系で計測電流と目標電流を扱う。しかしながら、以下の説明では、理解を助けるため、単純に、各相について計測電流が目標電流に追従する制御側を用いる。ｄｑ変換を使った制御側を採用しても、原理的には、各相の計測電流が目標電流に追従するように制御されることに相違ない。

パワーコントローラ５０は、３相のうちの２相について、目標電流Ｉｔ（ｎ）と計測電流Ｉｓ（ｎ）の差分（電流差分）をとり、その電流差分がゼロとなるように、スイッチング素子３１−２６のそれぞれに対するＰＷＭ信号（ＰＷＭ＿Ｉ）を生成する。図１における符号５２が、目標電流Ｉｔ（ｎ）と計測電流Ｉｓ（ｎ）の差分を演算する差分器を示しており、符号５３が、電流差分から各スイッチング素子のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部を示している。ＰＷＭ信号生成部５３は、２相各相の目標電流Ｉｔ（ｎ）に電流差分の修正を加えた電流波形が実現されるように、スイッチング素子３１−３６を駆動するＰＷＭ信号（ＰＷＭ＿Ｉ）を生成する。残り１相の目標電流は、フィードバック制御対象の２相の目標電流から定める。残りの１相はフィードバック制御せず、オープンループ制御となる。

パワーコントローラ５０は、異常検知部５４を備えている。異常検知部５４は、パワーコントローラ５０が実行する処理の結果、あるいは、各センサの値から、インバータ５に異常が生じていないかを監視している。異常の種類は様々であるが、その一つに、電流センサのゲイン故障がある。ゲイン故障は、インバータ主回路３０の実際の出力電流と、電流センサ９が計測する電流（計測電流）が相違してしまうことである。これは、先に述べたように、電流センサ９の検出素子である磁電変換素子の温度変化や経時変化に起因して生じる。

異常検知部５４は、フィードバック制御されていない相の電流センサの計測値（計測電流）をモニタしている。異常検知部５４は、モニタしている計測電流が正弦波であり、振幅が予め定められている許容幅を外れたときに、ゲイン故障が生じている判定する。許容幅は、目標電流の振幅に所定の許容誤差を加えた値に設定されている。なお、この段階では、３個の電流センサ９ａ、９ｂ、及び、９ｃのうち、どの電流センサがゲイン故障を生じているのか判定はできない。以下、フィードバック制御している２相を「制御相」と称し、残りの１相をモニタ相と称する。また、モニタ相の電流センサが計測した計測電流を、他の相の計測電流と区別するために「モニタ電流」と称する。

異常検知部５４が、ゲイン故障が生じていると判定すると、パワーコントローラ５０は、ゲイン故障を生じている電流センサを特定する処理を実行する。３相のうちの１相の計測電流（モニタ電流）の振幅が予め定められた許容幅を超えている、という事実だけでは、故障している電流センサを特定できない。しかしながら、３相のうちの２相のみの電流フィードバック制御を、３相から２相を選ぶ全ての組み合わせについて行うことで、故障電流センサを特定することができる。次にその原理を説明する。

ゲイン故障は、電流センサ９による計測電流の振幅が実際に流れている電流の振幅よりも大きくなる、あるいは小さくなる現象である。例えば、第１相と第２相のフィードバック制御を実行しているときに、第３相の電流センサ９ｃの計測電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合を仮定する。この場合、生じ得るゲイン故障は、次の３通りが考えられる。第１のケースは、第３相の電流センサ９ｃのゲインが、適正なゲインよりも大きい場合である。この場合、第３相の実際の電流の振幅は適正であっても、電流センサ９ｃの計測電流の振幅は、実際の電流の振幅よりも大きくなる。

第２のケースは、第１相の電流を計測する電流センサ９ａのセンサゲインが適正な値よりも大きい場合である。パワーコントローラ５０は、第１相と第２相の電流センサ９ａ、９ｂの計測電流が目標電流に一致するようにスイッチング素子３１−３６を制御している。電流センサ９ａ、９ｂの計測電流の夫々が目標電流に追従しているとき、第１相を実際に流れている電流の振幅は、対応する目標電流の振幅よりも小さくなる。第１相と第２相に位相が１２０度相違し、一方の相の振幅が他方の相の振幅よりも小さい電流がモータに流れた場合、３相の夫々に対応するモータ８のコイルの電気的特性により、第３相の交流電流の振幅が大きくなる。第３相の電流センサ９ｃが正常であっても、実際の第３相の交流電流の振幅が大きいのであるから、第３相の電流センサ９ｃの計測電流は、３相が正常であると仮定したときに予定される振幅よりも大きくなる。

第３のケースは、第２相の電流センサ９ｂでゲイン故障が生じている場合である。この場合は、第１相の電流センサ９ａでゲイン故障が生じている場合（第２のケース）と同じである。即ち、第２相の電流センサ９ｂのゲインが適正なゲインよりも大きくなっている。そうすると、みかけ上、第１相と第２相の計測電流が目標電流に追従していても、実際に第２相を流れる交流電流の振幅は正常な振幅よりも小さくなっており、その結果、第３相を流れる電流の振幅が大きくなる。

まとめると、第１相と第２相を使った２相のフィードバック制御を実行しているときに第３相の計測電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合、考えられるゲイン故障は、次の３通りである。第１のケースは、第３相の電流センサ９ｃのセンサゲインが適正な値よりも大きくなるケースである。第２のケースは、第１相の電流センサ９ａのセンサゲインが適正な値よりも小さくなるケースである。第３のケースは、第２相の電流センサ９ｂのセンサゲインが適正な値よりも小さくなるケースである。以下、センサゲインが適正な値よりも大きくなる故障を高ゲイン故障と称し、適正な値よりも小さくなる故障を低ゲイン異常と称する。

第１相と第２相を使った２相フィードバック制御を実行しているときに、第３相の電流センサ９ｃの計測電流の振幅が予定された振幅よりも小さい場合にも、同様の考え方が成立する。また、第１相と第２相の組み合わせ以外の２相でフィードバック制御を実行している場合も、同様の考え方が成立する。全てのケースをまとめたのが図２の表である。図２の表は、最左列が、２相フィードバック制御の対象となる相を示している。左から２番目の列は、制御対象以外の相、即ち、モニタリングする対象の相の計測電流（モニタ電流）の振幅が、予定された振幅よりも大きいケースと小さいケースを示している。その次の列は、最左の列とその右側の列の条件のもとで、起こり得るゲイン故障のパターンを示している。最右列は、各行を識別するための符号を与えている。

図２によると、例えば、第１相と第２相の２相でフィードバック制御を行ったとき、第３相の電流センサ９ｃの計測電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合、起こり得るゲイン故障は、次の３通りである。即ち、第１相の電流センサ９ａが低ゲイン故障を生じている場合（ケース３Ａ１）、第２相の電流センサ９ｂが低ゲイン故障を生じている場合（ケース３Ａ２）、そして、第３相の電流センサ９ｃが高ゲイン故障を生じている場合（ケース３Ａ３）である。また、第１相と第２相の２相でフィードバック制御を行ったとき、第３相の電流センサ９ｃの計測電流の振幅が予定された振幅よりも小さい場合、起こり得るゲイン故障は、次の３通りである。即ち、第１相の電流センサ９ａが高ゲイン故障を生じている場合（ケース３Ｂ１）、第２相の電流センサ９ｂが高ゲイン故障を生じている場合（ケース３Ｂ２）、そして、第３相の電流センサ９ｃが低ゲイン故障を生じている場合（ケース３Ｂ３）である。フィードバック制御の対象が第１相と第３相の場合（ケース２Ａ１〜２Ｂ３）、２フィードバック制御の対象が第２相と第３相の場合（ケース１Ａ１〜１Ｂ３）も同様である。

図２の表を俯瞰的に観察すると、特定の法則が成立することが理解される。例えば、第１相の電流センサ９ａで低ゲイン故障が生じているのは、図２において○を付した次の３つのケースである。第１のケースは、第１相と第２相の２相フィードバック制御を実行したときに第３相の計測電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合（ケース３Ａ１）である。第２のケースは、第１相と第３相の２相フィードバック制御を実行したときに第２相の計測電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合（ケース２Ａ１）である。第３のケースは、第２相と第３相の２相フィードバック制御を実行したときに第１相の計測電流の振幅が予定された振幅よりも小さい場合（ケース１Ｂ１）である。

また、別の例として、第３相の電流センサ９ｃで高ゲイン故障が生じているのは、図２において△を付した次の３つのケースである。第１のケースは、第１相と第２相の２相フィードバック制御を実行したときに第３相の計測電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合（ケース３Ａ３）である。第２のケースは、第１相と第３相の２相フィードバック制御を実行したときに第２相の計測電流の振幅が予定された振幅よりも小さい場合（ケース２Ｂ３）である。第３のケースは、第２相と第３相の２相フィードバック制御を実行したときに第１相の計測電流の振幅が予定された振幅よりも小さい場合（ケース１Ｂ３）である。

ゲイン故障を生じている電流センサと、２相のフィードバック制御を実行しているときの残りの１相の計測電流（モニタ電流）の振幅の関係を子細に見ると、次の関係が成立していることが解る。なお、第２、第３電流センサの計測電流を使った第２相と第３相のフィードバック制御を実行しているときの第１電流センサの計測電流を第１モニタ電流と称する。また、第１、第３電流センサの計測電流を使った第１相と第３相のフィードバック制御を実行しているときの第２電流センサの計測電流を第２モニタ電流と称する。第１、第２電流センサの計測電流を使った第１相と第２相のフィードバック制御を実行しているときの第３電流センサの計測電流を第３モニタ電流と称する。

３種類のモニタ電流のうち、いずれか２つのモニタ電流の振幅が共に予定された振幅よりも大きい場合には、残りの１つのモニタ電流を計測した電流センサが低ゲイン故障を生じている。同様に、いずれか２つのモニタ電流の振幅が共に予定された振幅よりも小さい場合には、残りの１つのモニタ電流を計測した電流センサが高ゲイン故障を生じている。

上記の事実に基づくと、故障している電流センサを特定することができる。その処理のフローチャートを図３に示す。なお、図３における「ＦＢ制御」の表記は、「フィードバック制御」を表す。パワーコントローラ５０は、第２相と第３相でフィードバック制御を実行しつつ、第１相の電流センサ９ａの計測電流（第１モニタ電流）の振幅を特定する（Ｓ２）。次にパワーコントローラ５０は、第１相と第３相でフィードバック制御を実行しつつ、第２相の電流センサ９ｂの計測電流（第２モニタ電流）の振幅を特定する（Ｓ３）。次にパワーコントローラ５０は、第１相と第２相でフィードバック制御を実行しつつ、第３相の電流センサ９ｃの計測電流（第３モニタ電流）の振幅を特定する（Ｓ４）。

そして、パワーコントローラ５０は、第１、第２、及び、第３モニタ電流の振幅を比較し、いずれか２つのモニタ電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合、又は小さい場合は、残りの１つのモニタ電流を計測した電流センサを故障電流センサとして特定する（Ｓ５）。なお、パワーコントローラ５０は、いずれか２つのモニタ電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合は、残りの１つのモニタ電流を計測した電流センサで高ゲイン故障が発生していると判定する。また、パワーコントローラ５０は、いずれか２つのモニタ電流の振幅が予定された振幅よりも小さい場合は、残りの１つのモニタ電流を計測した電流センサで低ゲイン故障が発生していると判定する。パワーコントローラ５０は、ゲイン故障が生じているとして特定した電流センサに対応する相以外の２相でフィードバック制御を継続する（Ｓ６）。そして、パワーコントローラ５０は、特定したセンサ異常の情報をダイアグメモリとインストルメントパネルに出力する（Ｓ７）。ダイアグメモリは、不揮発性メモリであり、車両メンテナンス時にスタッフに車両の情報を提供するために設けられている。インストルメントパネルでは、警告灯が点灯し、インバータで異常が発生したことをドライバに報知する。

図３の処理により、ハイブリッド車２は、ゲイン故障を生じている電流センサを特定し、故障していない２相でフィードバック制御を継続することができる。即ち、ハイブリッド車２は、一つの電流センサにゲイン故障が発生しても走行を続けることができる。ただし、警告灯の点灯に気付いたドライバは速やかに車両をサービス工場へ運んで行き、異常の修復を依頼する。

実施例で説明したインバータ５は、３相各相の電流を計測する電流センサを備え、ゲイン故障を生じた電流センサを特定することができる。また、実施例のインバータ５は、生じたゲイン故障が、高ゲイン故障であるのか低ゲイン故障であるのかも判定することができる。インバータ５は、一つの電流センサでゲイン故障が生じていても、正常な２個の電流センサを使って電流フィードバック制御を継続し、３相交流を出力し続けることができる。

なお、インバータには、ゲイン故障の他にも様々な態様の異常が起こり得る。典型的には、３個の電流センサはいずれも正常であるが、インバータのスイッチング素子、あるいはモータに異常が生じたことにより、電流センサの計測値が異常を示すケースも起こり得る。本明細書が開示する技術は、ゲイン故障という特定の異常の対策を提供するものであり、他の態様の異常に対する対策は、別の技術で補えばよい。

パワーコントローラ５０が、インバータ５のコントローラに相当する。実施例のインバータ５は、ハイブリッド車２に搭載されている。本明細書が開示する技術は、ハイブリッド車に搭載されるインバータに限られない。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ハイブリッド車
３：メインバッテリ
５：インバータ
６：エンジン
７：動力分配機構
８：走行用モータ
９、９ａ、９ｂ、９ｃ：電流センサ
２０：電圧コンバータ回路
２２、２３：スイッチング素子
３０：インバータ主回路
３１−３６：スイッチング素子
５０：パワーコントローラ
５１：目標値生成回路
５２：差分器
５３：信号生成部
５４：異常検知部
６０：ＨＶコントローラ

Claims

直流電流を３相交流に変換するインバータであり、
第１相の出力電流を計測する第１電流センサと、
第２相の出力電流を計測する第２電流センサと、
第３相の出力電流を計測する第３電流センサと、
前記第１、第２、及び、第３電流センサの計測電流のうちの２個を用いて当該２個の計測電流がそれぞれ目標電流に追従するように２相のフィードバック制御を実行するコントローラと、
を備えており、前記コントローラは、
前記第２、第３電流センサの計測電流を使った第２相と第３相のフィードバック制御を実行しつつ前記第１電流センサの計測電流（第１モニタ電流）の振幅を計測し、
前記第１、第３電流センサの計測電流を使った第１相と第３相のフィードバック制御を実行しつつ前記第２電流センサの計測電流（第２モニタ電流）の振幅を計測し、
前記第１、第２電流センサの計測電流を使った第１相と第２相のフィードバック制御を実行しつつ前記第３電流センサの計測電流（第３モニタ電流）の振幅を計測し、
前記第１、第２、及び、第３モニタ電流のうちのいずれか２つのモニタ電流の振幅が予定された振幅よりも大きい場合又は小さい場合、残りの１つのモニタ電流を計測した電流センサを故障電流センサとして特定する、
ことを特徴とするインバータ。
前記コントローラは、
いずれか２つモニタ電流の振幅が共に予定された振幅よりも大きい場合には、残りのモニタ電流を計測した電流センサのゲインが設定されたゲインよりも低くなっている低ゲイン故障が生じていると判定し、
いずれか２つモニタ電流の振幅が共に予定された振幅よりも小さい場合には、残りのモニタ電流を計測した電流センサのゲインが設定されたゲインよりも高くなっている高ゲイン故障が生じていると判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ。
故障電流センサとして特定された電流センサを除く２個の電流センサで２相のフィードバック制御を行って３相交流出力を継続することを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータ。