JP6497244B2 - モータ制御装置及びモータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関するものである。

回転電機のコイルの層間短絡検出装置が知られている。この層間短絡検出装置は、回転電機のコイルに層間短絡が発生している場合に、層間短絡コイルがループを形成することによって生じる誘起電流により発生する磁界を検出コイルで検出する。層間短絡検出装置は、当該検出コイルで検出した誘起電圧と、回転電機のコイルの正常時の誘起電圧とを比較することで、層間短絡を検出している（特許文献１）。

特開２０００−２８７４１１号公報

しかしながら、上記の層間短絡検出装置のように、磁界の検出コイルにより層間短絡を検出できたとしても、短絡検出後のフェール制御でモータの駆動を停止するように制御した場合には、短絡発生時には、所望の出力トルクでモータを駆動させることができない、という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、短絡発生時に、短絡電流を抑制しつつ、所望の出力トルクでモータを駆動させることができるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することである。

本発明は、中性点が互いに異なる複数のコイル結線を有するモータと、複数のコイル結線の各中性点にそれぞれ電気的に接続された複数の電力変換器と、モータの交流電流を検出するセンサとを備え、センサの検出値に基づき、前記複数のコイル結線間の短絡を検出し、当該短絡を検出した場合には、モータの交流電流の高調波に基づき複数の電力変換器を制御することによって上記課題を解決する。

本発明は、複数のコイル結線間で発生した場合には、高調波電流が回路内に流れるため、当該高調波電流を抑制しつつ複数の電力変換器を制御することで、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータを駆動させることができる。

図１は、本実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。 図２は、図１のコントローラのブロック図である。 図３は、図１に示すモータ制御装置の電気回路において、短絡時の電流の流れを説明するための回路図である。 図４は、比較例に係るコントローラのブロック図である。 図５は、比較例に係るモータ制御装置における電圧特性及び電流特性を示すグラフであって、（ａ）は電圧特性を示し、（ｂ）は電流特性を示す。 図６は、図２の２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）の特性を示すグラフである。 図７は、本実施形態に係るモータ制御装置における電圧特性及び電流特性を示すグラフであって、（ａ）は電圧特性を示し、（ｂ）は電流特性を示す。 図８は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置のコントローラのブロック図である。 図９は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置のコントローラのブロック図である。 図１０は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置において、ステータの一部を示す平面図である。 図１１は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置において、ステータの一部を示す平面図である。 図１２は、本発明の他の実施形態の変形例に係るモータ制御装置において、ステータの一部を示す平面図である。 図１３は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置において、ステータの一部を示す平面図である。 図１４は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。 図１５は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置において、ステータの一部を示す平面図である。 図１６は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。 図１７は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置において、ステータの一部を示す平面図である。 図１８は、本発明の他の実施形態の変形例に係るモータ制御装置において、ステータの一部を示す平面図である。 図１９は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。 図２０は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置において、ステータを示す平面図である。 図２１は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。 図２２は、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置において、ステータを示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は本実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。モータ制御装置は、例えば電気自動車又はハイブリッド車両等の車両に設けられる。なお、以下では、モータ制御装置が車両に設けられていることを前提として、実施形態を説明するが、モータ制御装置は、車両に限らず他の移動体又はモータを備えた装置に適用されてもよい。

モータ制御装置は、電源（バッテリ）１と、コントローラ１００と、インバータ（電力変換器）２１、２２と、モータ３０と、電流センサ４１、４２とを備えている。電源１は、モータ３０を駆動するための電力源であって、複数の電池を直列又は並列に接続することで構成されている。電池は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池である。

インバータ２１及びインバータ２２は、それぞれ独立した電力変換器であって、バッテリ１とモータ３０との間に接続されている。インバータ２１は、平滑コンデンサＣとスイッチング回路Ｓ_１〜Ｓ_６を有している。平滑コンデンサＣは、バッテリ１から入力される電圧を平滑するための素子であって、一対の電源ラインの間に接続されている。スイッチング回路Ｓ_１〜Ｓ_６は、スイッチング素子をブリッジ状に接続することで、３相のアーム回路を形成している。スイッチング素子はＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタが用いられている。また、ダイオードの電流の導通方向が、スイッチング素子の導通方向に対して逆向きになるように、ダイオードがスイッチング素子に並列に接続されている。スイッチング素子及びダイオードの並列回路が、各スイッチング回路Ｓ_１〜Ｓ_６となる。インバータ２２は、インバータ２１と同様の回路構成である。

インバータ２１の上アームと下アームの接続点が、コイル結線３１の中性点Ｏ_１に接続されている。インバータ２２の上アームと下アームの接続点が、コイル結線３２の中性点Ｏ_２に接続されている。インバータ２１、２２は、コイル結線３１、３２の中性点Ｏ_１、Ｏ_２にそれぞれ電気的に接続されることで、互い異なる中性点Ｏ_１、Ｏ_２をもつコイル結線３１、３２とインバータ２１、２２が対応しつつ接続されている。

バッテリ１とインバータ２１、２２との間を接続する電源ラインは、バッテリ１とインバータ２１とを接続するラインと、バッテリ１とインバータ２２とを接続するラインになるように、分岐している。

モータ３０は、インバータ２１、２２から出力される交流電力により駆動する電動機である。モータ３０は、コイル結線３１及びコイル結線３２を有している。コイル結線３１は、各相のコイルの一端同士を中性点Ｏ_１で接続することで構成されるＹ結線である。コイル結線３２は、各相のコイルの一端同士を中性点Ｏ_２で接続することで構成されるＹ結線である。コイル結線３１及びコイル結線３２を構成する複数のコイルは、同一のステータコアに巻回されている。なお、図１では、コイル結線３１のうちＵＶＷ相のコイルをＵ_１、Ｖ_１、Ｗ_１と示し、コイル結線３２のうちＵＶＷ相のコイルをＵ_２、Ｖ_２、Ｗ_２と示している。

電流センサ４１、４２は、モータ３０の交流電流を検出するセンサである。電流センサ４１は、インバータ２１とコイル結線３１との間に接続されており、コイル結線３１の各相（Ｕ_１、Ｖ_１、Ｗ_１）の電流を検出する。電流センサ４２は、インバータ２２とコイル結線３２との間に接続されており、コイル結線３２の各相（Ｕ_１、Ｖ_１、Ｗ_１）の電流を検出する。

コントローラ１００は、インバータ２１、２２を制御する制御回路である。コントローラ１００は、トルク指令、電流センサ４１、４２の検出電流、及びモータ３０の回転速度に基づき、トルク指令に応じたトルクをモータ３０から出力するように、スイッチング信号を生成し、当該スイッチング信号をスイッチング素子Ｓ_１〜Ｓ_６に出力する。スイッチング信号は、スイッチング素子Ｓ_１〜Ｓ_６のオン、オフを切り替える信号である。

次に、図２を用いて、コントローラ１００の制御ブロックを説明する。図２は、コントローラ１００のブロック図である。コントローラ１００は、非干渉制御器１０１と、ｄｑ電流制御器１０２と、座標変換器１０３、１０４、１０５、１０７と、ｄｑ２次電流制御器１０６とを備えている。コントローラ１００は、インバータ２１を制御するための機能ブロックとして、図２に示す非干渉制御器１０１等の制御器を有しており、インバータ２２を制御するための機能ブロックとして、図２に示す各制御器と同様の制御器を有している。言い換えると、コントローラ１００は、非干渉制御器１０１等の各制御器を、それぞれ二つずつ有しており、一方の制御器はインバータ２１を制御するための機能ブロックであり、他方の制御器はインバータ２２を制御するための機能ブロックである。なお、以下では、インバータ２１を制御する制御器を説明しているが、インバータ２２を制御する制御器も同様であり、インバータ２２を制御する各制御器の説明を省略する。

非干渉制御器１０１は、電流指令値（ｉ_ｄ ^＊、ｉ_ｑ ^＊）、電機角速度（ω）、電圧（Ｖ_ｄｃ）を入力として、ｄｑ軸非干渉電圧指令値を演算する演算部である。電流指令値（ｉ_ｄ ^＊、ｉ_ｑ ^＊）は、トルク指令値（Ｔ^＊）に基づきマップにより演算される値である。トルク指令値は、ドライバーのアクセル操作又はシステム要求等により、モータ３０に対して要求される出力トルクの目標値である。角速度（ω）は、モータ３０の回転速度に相当する機械角速度である。非干渉制御器１０１には、干渉電圧を打ち消すための非干渉電圧のマップが記憶されており、入力値に対して当該マップを参照することで、ｄｑ軸非干渉電圧指令値を演算する。

ｄｑ電流制御器１０２は、電流センサ４１の検出値に基づき計測されたｄ軸電流（ｉ_ｄ）及びｑ軸電流（ｉ_ｑ）を、ｄｑ軸電流指令値（ｉ_ｄｑ ^＊）に一致させるようフィードバック制御する制御器である。ｄｑ電流制御器１０２の入力側には、ｄｑ軸電流（ｉ_ｄ、ｉ_ｑｓ）とｄｑ軸電流指令値（ｉ_ｄ ^＊、ｉ_ｑ ^＊）との偏差をとる減算器が設けられており、当該減算器の出力値がｄｑ電流制御器１０２に入力される。ｄｑ電流制御器１０２は、ｄｑ軸電流指令値（ｉ_ｄ ^＊、ｉ_ｑ ^＊）に対してｄｑ軸電流（ｉ_ｄ、ｉ_ｑ）を、定常的な偏差なく所定の応答性で追随させるよう制御演算を行い、ｄｑ軸の電圧指令値を出力する。これにより、ｄｑ電流制御器１０２は、フィードバックによるＰＩ制御を実行している。

ｄｑ電流制御器１０２の出力側には加算器が設けられており、当該加算器において、ｄｑ電流制御器１０２から出力される電圧指令値と、ｄｑ軸非干渉電圧指令値とを加算することで、非干渉電圧で電圧指令値を補正し、当該加算器の出力値がｄｑ軸電圧指令値（ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊）となる。

座標変換器１０３は、入力されるｄｑ軸検出電流（ｉ_ｕ ^＊、ｉ_ｖ ^＊、ｉ_ｗ ^＊）に対して、電気角（θ）を用いた回転座標変換により、検出電流（ｉ_ｕ ^＊、ｉ_ｖ ^＊、ｉ_ｗ ^＊）をｄｑ軸検出電流（ｉ_ｄ、ｉ_ｑ）に変換して、変換したｄｑ軸検出電流（ｉ_ｄ、ｉ_ｑ）を減算器に出力する。電気角（θ）は、モータ３０に設けられた位置検出器の出力値に基づき演算される値であって、モータ３０の回転速度に対応している。

座標変換器１０４は、入力されるｄｑ軸電圧指令値（ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊）に対して、電気角（θ）を用いた回転座標変換により、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊）を固定座標系のｕ、ｖ、ｗ軸の電圧指令値に変換する。

座標変換器１０４の出力側には、座標変換器１０４により演算された電圧指令値と座標変換器１０７により演算された電圧指令値（ｖ_ｕ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｖ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｗ＿２ｆ ^＊）とを加算するための加算器が設けられている。当該加算器で加算された電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）が、インバータ２１に出力される。インバータ２１には、入力される電圧指令値に基づき生成されるスイッチング信号が出力される。

座標変換器１０５は、入力されるｄｑ軸検出電流（ｉ_ｕ ^＊、ｉ_ｖ ^＊、ｉ_ｗ ^＊）に対して、電気角（−θ）を用いた回転座標変換により、検出電流（ｉ_ｕ ^＊、ｉ_ｖ ^＊、ｉ_ｗ ^＊）を２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）に変換して、変換した２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）を減算器に出力する。座標変換器１０５は、座標変換器１０３による座標変換の電気角に対して逆方向にθだけ回転させることで、モータ３０の交流電流の２次高調波電流を演算している。コイル結線３１とコイル結線３２との間で短絡が発生していない場合には、２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）はゼロである。一方、コイル結線３１とコイル結線３２との間で短絡が発生している場合には、２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）はゼロにならない。

ｄｑ２次電流制御器１０６は、２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）を、電流指令値（ｉ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｉ_ｑ＿２ｆ ^＊）に一致させるようフィードバック制御する制御器である。ｄｑ２次電流制御器１０６の入力側には、電流指令値（ｉ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｉ_ｑ＿２ｆ ^＊）と２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）との偏差をとる減算器が設けられており、当該減算器の出力値がｄｑ２次電流制御器１０６に入力される。電流指令値（ｉ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｉ_ｑ＿２ｆ ^＊）は、短絡電流を抑制するために予め設定されている指令値であって、ゼロに設定されている。ｄｑ２次電流制御器１０６は、２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）を、電流指令値（ｉ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｉ_ｑ＿２ｆ ^＊）をゼロにするように、ＰＩ制御による制御演算を行い、ｄｑ軸の電圧指令値（ｖ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｑ＿２ｆ ^＊）を出力する。電圧指令値（ｖ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｑ＿２ｆ ^＊）は、２次の高調波成分の電圧指令値である。

座標変換器１０７は、入力される電圧指令値（ｖ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｑ＿２ｆ ^＊）に対して、電気角（−θ）を用いた回転座標変換により、電圧指令値（ｖ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｑ＿２ｆ ^＊）を固定座標系のｕ、ｖ、ｗ軸の電圧指令値（ｖ_ｕ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｖ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｗ＿２ｆ ^＊）に変換する。

コイル結線３１とコイル結線３２との間で短絡が発生している場合には、ｄｑ２次電流制御器１０６によるＰＩ制御が機能し、フィードバック制御を行うことで、２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）をゼロになるような電圧指令値（ｖ_ｕ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｖ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｗ＿２ｆ ^＊）が演算される。そして、電圧指令値（ｖ_ｕ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｖ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｗ＿２ｆ ^＊）は、加算器により、座標変換器１０４により演算された電圧指令値に加算される。

次に、モータ制御装置における短絡検知について、図３を用いて説明する。図３は、モータ制御装置のブロック図である。ただし、コントローラ１００は図示していない。

例えば、モータ３０内で、コイル結線３１のＵ相のコイルＵ_１とコイル結線３２のＶ相のコイルＶ_２との間が短絡したと仮定する。本実施形態では、インバータ２１がコイル結線３１に接続されており、インバータ２２がコイル結線３２に接続されており、インバータ２１、２２の入力側も電源ラインによって電気的に接続されている。そのため、コイル結線３１とコイル結線３２との間で短絡が生じると、インバータ２１、２２及びコイル結線３１、３２による閉ループが形成される。

Ｕ相のコイルＵ_１とＶ相のコイルＶ_２との間が短絡した場合には、図３の点線の矢印で示す閉ループが形成される。そして、閉ループには、電流センサ４１、４２が接続されているため、コントローラ１００は、電流センサ４１、４２の検出値から、Ｕ_１相とＶ_２相との間が短絡していることを検出できる。また、コントローラ１００は、電流センサ４１、４２の検出値から、短絡電流がＵ_１相とＶ_２相に流れることを検出できる。これにより、コントローラ１００は、電流センサ４１、４２に基づき、複数のコイル結線３１、３２の各相のうち、コイル結線間の短絡が発生している相を検出している。なお、図２に示したコントローラ１００の機能ブロックでは、電流センサ４１と座標変換器１０５が短絡電流を検知している。

次に、比較例と比較しつつ、高調波電流制御を行った場合のモータ３０の電圧と電流の関係について説明する。図４は、比較例に係るモータ制御装置のコントローラのブロック図である。図５は、比較例に係るモータ制御装置において、モータ３０の電圧特性と、モータ３０の電流特性を示すグラフである。図６は、本実施形態に係るモータ制御装置において、２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）の特性を示すグラフである。図７は、本実施形態に係るモータ制御装置において、モータ３０の電圧特性と、モータ３０の電流特性を示すグラフである。

比較例では、本実施形態と異なり、コントローラは、高調波電流制御に係る機能ブロックを有していない。なお、高調波電流制御は、座標変換器１０５、１０７及びｄｑ２次電流制御器１０６によるフィードバック制御に相当する。

例えば、コイル結線３１のＵ相のコイルＵ_１と、コイル結線３２のＶ相のコイルＶ_２が短絡した場合に、比較例では、インバータ２１のスイッチング信号は電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）に基づいて生成される。当該電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）は、短絡の有無と関係なく、トルク指令に基づいて演算される値である。そのため、比較例の電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）は、短絡を抑制するための指令値にはなっていない。

比較例の電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）によりインバータ２１、２２を制御した場合に、モータ３０の電圧は、図５（ａ）に示すように、平衡状態（同一振幅の３つのサイン波が１２０°の位相差でずれている状態）になる。また、比較例では、短絡電流を抑制するような制御が行われないため、交流電流の２次の高調波成分が定常的に残った状態になる。そして、モータ３０の交流電流は、図５（ｂ）に示すように、不平衡状態となる。

本実施形態に係るモータ制御装置のコントローラ１００は、電流センサ４１、４２、座標変換器１０５を用いて、短絡している相に流れる高調波電流を検出している。図６は、コイル結線３１のＵ相のコイルＵ_１と、コイル結線３２のＶ相のコイルＶ_２が短絡した場合に、座標変換器１０５により変換された２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）の特性を示すグラフである。図６に示すように、コイル結線３１、３２の間で短絡が発生すると、２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）はゼロより大きくなる。

短絡電流を抑制する指令値（ｉ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｉ_ｑ＿２ｆ ^＊）はゼロに設定されているため、ゼロより大きい２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）が減算器に入力されると、ｄｑ２次電流制御器１０６は、ＰＩ制御により、減算器で演算された差分を抑制するように、電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）を演算する。この電圧指令値（ｖ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｑ＿２ｆ ^＊）は、座標変換器１０７で変換されて、基本波電流制御（２軸直流電流制御）で演算された電流指令値（座標変換器１０４で変換された電流指令値）に加算される。基本波の電流制御では、電圧指令値は比較例と、同様に平衡状態になっている。本実施形態では、基本波の電流制御で演算された電圧指令値に対して、高調波電流制御で演算された電圧指令値が加算されることで、図７（ａ）に示すように、電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）は不平衡状態になる。

図７の例では、Ｕ相のコイルＵ_１とＶ相のコイルＶ_２との間が短絡しているため、Ｕ相の電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊）の振幅幅が、他の短絡の発生していないＶＷ相の電圧指令値（ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）の振幅幅より小さくなっている。すなわち、コントローラ１００は、短絡が発生していない相の電圧指令値の振幅幅より、短絡が発生している相の電圧指令値の振幅幅を小さくすることで、モータの電圧を不平衡状態にする。また、本実施形態では、短絡電流を抑制する制御が行われるため、交流電流の２次の高調波成分は定常的にゼロとなり、モータ３０の交流電流は、図７（ｂ）に示すように、平衡状態となる。

コントローラ１００は、Ｕ相のコイルＵ_１とＶ相のコイルＶ_２との間で短絡が発生している状態で、インバータ２２を制御する際には、ｖ相に流れる短絡電流を抑制するために、電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）を演算する。短絡の発生しているＶ相の電圧指令値（ｖ_ｖ ^＊）の振幅幅は、他の短絡の発生していないＵＷ相の電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）の振幅幅より小さくなっている。

このように、本実施形態に係るモータ制御装置は、コイル結線３１、３２間で短絡が発生した場合に、短絡電流を抑制しつつ、モータの電流が平行状態になるように、モータ３０を制御している。短絡の発生した相の電圧指令値を、他の相の電圧指令値より小さくすることで、モータ３０の出力電圧には制限がかかる。しかしながら、本実施形態では、短絡発生時でも、モータ電流が平行状態になるようモータ３０を制御できるため、電圧に制限がかからない範囲内において、要求トルクに応じてトルクを、モータ３０から出力できる。その結果として、短絡発生時にも、ドライバーは、トルク低下を最小限に抑えつつ、車両を運転することができる。

上記のように、本実施形態では、電流センサ４１、４２の検出値に基づき、複数のコイル結線３１、３２間の短絡を検出し、短絡を検出した場合には、モータ３０の交流電流の高調波に基づき複数のインバータ２１、３２を制御する。これにより、コイル結線３１とコイル結線３２との間が短絡した場合に、短絡部位の電位差を低減するように、インバータ２１、２２が制御されるため、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータを駆動させることができる。

また本実施形態では、電流センサ４１、４２の検出値に基づき、複数のコイル結線３１、３２の各相のうちコイル結線間の短絡が発生している相を検出し、短絡した相に流れる高調波電流を抑制するための電流指令値（ｉ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｉ_ｑ＿２ｆ ^＊）を設定し、高調波電流及び電流指令値（ｉ_ｄ＿２ｆ ^＊、ｉ_ｑ＿２ｆ ^＊）に基づきモータの電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊）を演算する。これにより、短絡電流を抑制しつつ、トルク指令に応じた出力トルクを維持させることができる。

また本実施形態では、短絡が発生していない相の電圧指令値の振幅幅より、短絡相の電圧指令値の振幅幅を小さくすることで、モータ３０の電圧を不平衡状態にして、インバータ２１、３３を制御する。これにより、短絡電流を抑制しつつ、トルク指令に応じた出力トルクを維持させることができる。

また本実施形態では、モータ３０の交流電流の基本波成分を制御する基本波制御器と、モータ３０の交流電流の高調波成分を制御する高調波電流制御器とを有している。これにより、交流電流の高調波成分の定常偏差が抑制されるため、高次成分の短絡電流を低減できる。なお、基本波制御器は、図２に示す制御器のうち、基本波電流制御を実行する制御器に相当し、高調波電流制御器は、図２に示す制御器のうち、２次高調波電流を制御する制御器に相当する。

《第２実施形態》
図８は、発明の他の実施形態に係るモータ制御装置のコントローラのブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、相毎に独立した電流制御を実行している点が異なる。コントローラ１００以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。なお、以下では、インバータ２１を制御する制御器について説明しているが、インバータ２２を制御する制御器も同様であり、インバータ２２を制御するための制御器の説明を省略している。

図８に示すように、コントローラ１００は、電流制御器１１０及び非干渉制御器１２０を有している。電流制御器１１０は、第１実施形態における基本波電流制御及び高調波電流制御を、相毎に実行している。電流制御器１１０は、第１実施形態で示したｄｑ電流制御器１０２及びｄｑ２次電流制御器１０６に相当する制御器を有している。また電流制御器１１０は、電流指令値（ｉ_ｕ ^＊、ｉ_ｖ ^＊、ｉ_ｗ ^＊）と検出電流（ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗ）との偏差に基づき、短絡電流成分を検出する。そして、短絡電流が流れている場合には、短絡電流成分を抑制するように、電流指令値を演算して、インバータ２１に出力する。

非干渉制御器１２０は、第１実施形態における非干渉制御器１０１と同様である。ただし、非干渉制御器１２０の出力は、固定座標系の電流指令値で出力する。電流制御器１１０及び非干渉制御器１２０の出力側に設けられた加算器により、非干渉電圧指令値と電圧指令値が加算され、加算された電圧指令値が、インバータ２１に入力される。

上記のように、本実施形態では、相毎に独立した電流制御を実行することで、モータ３０の電圧指令値を相毎にそれぞれ演算している。これにより、コイル結線３１とコイル結線３２との間が短絡した場合に、短絡部位の電位差を低減するように、インバータ２１、２２が制御されるため、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータを駆動させることができる。

《第３実施形態》
図９は、発明の他の実施形態に係るモータ制御装置のコントローラのブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、コントローラ１００がｎ次高調波電流を制御するための制御器を有している点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態及び第２実施形態の記載を適宜、援用する。なお、以下では、インバータ２１を制御する制御器について説明しているが、インバータ２２を制御する制御器も同様であり、インバータ２２を制御するための制御器の説明を省略している。

図９に示すように、コントローラ１００は、第１実施形態に係る非干渉制御器１０１等の構成に加えて、座標変換器１３１、１３３及びｄｑｎ次電流制御器１３２を有している。座標変換器１３１は、入力されるｄｑ軸検出電流（ｉ_ｕ ^＊、ｉ_ｖ ^＊、ｉ_ｗ ^＊）に対して、電気角を用いた回転座標変換により、検出電流（ｉ_ｕ ^＊、ｉ_ｖ ^＊、ｉ_ｗ ^＊）をｎ次高調波電流（ｉ_ｄ＿ｎｆ、ｉ_ｑ＿ｎｆ）に変換して、変換したｎ次高調波電流（ｉ_ｄ＿ｎｆ、ｉ_ｑ＿ｎｆ）を減算器に出力する。ｎは３以上の整数である。座標変換器１３１の回転座標変換に用いる電気角は、抽出する高調波の次数ｎに応じて、予め設定されている。コイル結線３１とコイル結線３２との間で短絡が発生している場合には、２次高調波電流（ｉ_ｄ＿２ｆ、ｉ_ｑ＿２ｆ）と同様に、３次以上の高調波電流の値も、正常時とは異なる値となる。

ｄｑｎ次電流制御器１３２は、ｎ次高調波電流（ｉ_ｄ＿ｎｆ、ｉ_ｑ＿ｎｆ）を、電流指令値（ｉ_ｄ＿ｎｆ ^＊、ｉ_ｑ＿ｎｆ ^＊）に一致させるようフィードバック制御する制御器である。ｄｑｎ次電流制御器１３２の入力側には、２次高調波電流制御と同様に、減算器が設けられており、当該減算器の出力値がｄｑｎ次電流制御器１３２に入力される。電流指令値（ｉ_ｄ＿ｎｆ ^＊、ｉ_ｑ＿ｎｆ ^＊）は、短絡電流を抑制するために予め設定されている指令値であって、ゼロに設定されている。ｄｑｎ次電流制御器１３２は、ｎ次高調波電流（ｉ_ｄ＿ｎｆ、ｉ_ｑ＿ｎｆ）を、電流指令値（ｉ_ｄ＿ｎｆ ^＊、ｉ_ｑ＿ｎｆ ^＊）をゼロにするように、ＰＩ制御による制御演算を行い、ｄｑ軸の電圧指令値（ｖ_ｄ＿ｎｆ ^＊、ｖ_ｑ＿ｎｆ ^＊）を出力する。電圧指令値（ｖ_ｄ＿ｎｆ ^＊、ｖ_ｑ＿ｎｆ ^＊）は、ｎ次の高調波成分の電圧指令値である。

座標変換器１３３は、入力される電圧指令値（ｖ_ｄ＿ｎｆ ^＊、ｖ_ｑ＿ｎｆ ^＊）に対して、回転座標変換を行い、固定座標系のｕ、ｖ、ｗ軸の電圧指令値（ｖ_ｕ＿ｎｆ ^＊、ｖ_ｖ＿ｎｆ ^＊、ｖ_ｗ＿ｎｆ ^＊）を演算する。電圧指令値（ｖ_ｕ＿ｎｆ ^＊、ｖ_ｖ＿ｎｆ ^＊、ｖ_ｗ＿ｎｆ ^＊）は、電圧指令値（ｖ_ｕ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｖ＿２ｆ ^＊、ｖ_ｗ＿２ｆ ^＊）に加算される。

上記のように本実施形態では、モータ３０の交流電流の基本波成分を制御する基本波制御器と、モータ３０の交流電流の高調波成分を制御する高調波電流制御器とを有している。これにより、交流電流の高調波成分の定常偏差が抑制されるため、高次成分の短絡電流を低減できる。また本実施形態では、２次高調波電流に加えてｎ次高調波電流を制御しているため、短絡の発生後、より早く短絡電流を低減できる。なお、基本波制御器は、図９に示す制御器のうち、基本波電流制御を実行する制御器に相当し、高調波電流制御器は、図９に示す制御器のうち、２次高調波電流を制御する制御器、及び、ｎ次高調波電流を制御する制御器に相当する。

《第４実施形態》
本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、コイル結線を構成するコイルの巻線パターンが異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。

図１０は、ステータの一部を示す平面図である。図１０において、Ｕ＋とＵ−は、Ｕ相の１つのコイルを示しており、コイルは＋と−の間で巻回されている。ＶＷ相も同様である。

モータ３０は、ロータと、ロータの外周に位置するステータ３を有している。ステータ３は、ステータコア３００と複数のコイルを備えている。複数のコイルは、コイル結線３１、３２を構成するコイルに相当する。ステータコア３００は、複数の磁性鋼板を積層することで構成されるコアであって、ヨーク３０１と複数のティース３０２を備えている。ヨーク３０１は、ステータの周方向に沿って円環状に形成されている。複数のティース３０２は、ヨーク３０１の内周面から、ステータの径方向内側（図示しないロータ側）へ突出するように形成されている。複数のティース３０２は、ステータ周方向で互いに間隔を空けて配置されている。ステータの円周方向で隣り合う複数のティース３０２の間には、スロット３０３が形成されている。なお、図１０に示すように、複数のティース３０２のうち、あるティース３０２をティース３０２ａとし、ステータの円周方向でティース３０２ａの隣に位置するティース３０２をティース３０２ｂとする。

ティース３０２ａの周囲にはコイルＵ_１が巻かれており、ティース３０２ｂの周囲にはコイルＶ_２が巻かれている。コイルＵ_１はコイル結線３１のＵ相のコイルであり、コイルＶ_２はコイル結線３２のＶ相のコイルである。ステータの断面（ｘｙ面）において、ティース３０２ａとティース３０２ｂとの間に位置するスロット３０３内では、ティース３０２ａ側の領域内にコイルＵ_１が巻かれており、ティース３０２ｂ側の領域内にコイルＶ_２が巻かれている。スロット３０３内で、コイルＵ_１とコイルＶ_２が接している。本実施形態において、巻線パターンは集中巻のタイプである。

このように、本実施形態では、スロット３０３内に位置する２つのコイルは、互いに異なるコイル結線３１、３２を構成するコイルであり、かつ、互いに異なる相のコイルである。１つのスロット内に、２つのコイルが配置される場合には、当該２つのコイルが同じコイル結線を構成することはない。また、当該２つのコイルが、同相になることもない。ティース３０２ａとティース３０２ｂとの間に位置するスロット３０３だけでなく、他のスロット３０３においても同様に、スロット３０３内で接する２つのコイルは、コイル結線３１、３２のコイルであり、異なる相のコイルとしている。

スロット３０３内で接する複数のコイルは、異なるコイル結線のコイルであり、かつ、異なる相のコイルであるため、スロット内の複数のコイル間の電位差は大きなっている。スロット内の複数のコイル間で短絡が発生した場合に、大きな短絡電流が、コイル結線３１とコイル結線３２との間に流れる。

本実施形態に係るモータ電流制御装置では、複数のコイル結線３１、３２間の短絡を検出し、短絡を検出した場合には、モータ３０の交流電流の高調波に基づき複数のインバータ２１、３２を制御している。そのため、スロット３０３内で、電位差の大きい複数のコイルを配置し、複数のコイル間で短絡が発生した場合でも、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータ３０を駆動させることができる。

《第５実施形態》
本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、コイル結線を構成するコイルの巻線パターンが異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第４実施形態の記載を適宜、援用する。

図１１は、ステータの一部を示す平面図である。Ｕ＋等の表示は図１０と同様である。なお、図１１では、４５°モデルの巻線パターンを示している。図１１に示すように、複数のティース３０２のうち、あるティース３０２をティース３０２ａとし、ステータの周方向でティース３０２ａの隣に位置するティース３０２をティース３０２ｂとする。

ステータコア３００の構成は、第４実施形態に係るステータコア３００と同様である。ティース３０２ａの周囲にはコイルＵ_１及びコイルＵ_２が巻かれており、ティース３０２ｂの周囲にはコイルＶ_１及びコイルＶ_２が巻かれている。コイルＵ_１はコイル結線３１のＵ相のコイルであり、コイルＵ_２はコイル結線３２のＵ相のコイルであり、コイルＶ_１はコイル結線３１のＶ相のコイルであり、コイルＶ_２はコイル結線３２のＶ相のコイルである。ステータの断面（ｘｙ面）において、ティース３０２ａとティース３０２ｂとの間に位置するスロット３０３内では、ティース３０２ａ側の領域内にコイルＵ_１及びコイルＵ_２が巻かれており、ティース３０２ｂ側の領域内にコイルＶ_１及びコイルＶ_２が巻かれている。コイルＵ_１及びコイルＶ_１は径方向の外側に巻かれており、コイルＵ_２及びコイルＶ_２は径方向の内側に巻かれている。スロット３０３内で、コイルＵ_１はコイルＵ_２及びコイルＶ_１とそれぞれ接しており、コイルＶ_１はコイルＵ_１及びコイルＶ_２とそれぞれ接している。本実施形態において、巻線パターンは集中巻のタイプである。

このように、本実施形態では、スロット３０３内に配置される少なくとも２つのコイルは、互いに異なるコイル結線３１、３２を構成するコイルであり、かつ、互いに異なる相のコイルである。また、スロット内で径方向に隣接した２つのコイルは、互いに異なるコイル結線３１、３２を構成するコイルであり、かつ、互いに同じ相のコイルである。

本実施形態に係るモータ電流制御装置では、複数のコイル結線３１、３２間の短絡を検出し、短絡を検出した場合には、モータ３０の交流電流の高調波に基づき複数のインバータ２１、２２を制御している。そのため、図１１に示すように、スロット３０３内で電位差の大きい複数のコイルを配置し、複数のコイル間で短絡が発生した場合でも、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータ３０を駆動させることができる。

また本実施形態では、スロット３０３内で径方向に同相のコイルを複数並べており、スロット内で、径方向の内側にコイル結線３１のコイルを並べ、径方向の外側にコイル結線３２のコイルを並べている。これにより、コイルのターン数を増やすことができる。

なお、本実施形態の変形例に係るモータ制御装置は、スロット３０３内で、コイル結線３１を構成するコイルと、コイル結線３２を構成するコイルを交互に複数並べてもよい。図１２は、変形例に係るステータの一部を示す平面図である。

図１２に示すように、変形例では、コイル結線３１のコイルＵ_１とコイル結線３２のコイルＵ_２とを並べた巻線パターンが、径方向で２パターンになるように、複数のコイルがスロット３０３内に並んでいる。これにより、コイルのターン数をさらに増やすことができる。

また、本実施形態は、１つのパターンを形成する際に、コイル結線３１のコイルのターン数と、コイル結線３２のコイルのターン数を、許容ターン数にしつつ、複数のパターンを径方向に沿って並ぶように、ステータを構成してもよい。許容ターン数は、短絡電流の許容値と対応したターン数である。例えば所定のターン数の同相のコイルが短絡した場合に、短絡電流が流れる。このとき短絡電流の大きさは、ターン数が多いほど大きくなる。短絡電流の許容値は、モータ３０の構成、インバータ２１、３２の構成等に応じて予め決まっている。短絡電流の大きさがこの許容値より小さければ、短絡電流による車両の影響は少ない。

すなわち、同相のコイル内で短絡が発生した場合に、短絡電流が許容値以下になるようなターン数を許容ターン数として予め設定する。そして、コイルのターン数を許容ターン数以下にしつつ、パターンを形成する。これにより、短絡発生時の車両への影響を抑制しつつ、パターン数を増やすことができる。

なお、スロット３０３内で径方向に同相のコイルを並べる際に、コイル結線３１のコイルとコイル結線３２のコイルを、１ターン毎に交互に並べてもよい。

《第６実施形態》
本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、コイル結線を構成するコイルの巻線パターンが異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第５実施形態の記載を適宜、援用する。

図１３は、ステータの一部を示す平面図である。Ｕ＋等の表示は図１０と同様である。なお、図１３では、９０°モデルの巻線パターンを示している。図１３に示すように、複数のティース３０２のうち、あるティース３０２をティース３０２ａとし、ステータの円周方向でティース３０２ａの隣に位置するティース３０２をティース３０２ｂとする。

ステータコア３００の構成は、第４実施形態に係るステータコア３００と同様である。ティース３０２ａの周囲にはコイルＵ_１及びコイルＵ_２が巻かれており、ティース３０２ｂの周囲にはコイルＶ_１及びコイルＶ_２が巻かれている。ステータの断面（ｘｙ面）において、ティース３０２ａとティース３０２ｂとの間に位置するスロット３０３内では、径方向の内側にコイルＵ_１及びコイルＵ_２が巻かれており、径方向の外側にコイルＶ_１及びコイルＶ_２が巻かれている。スロット３０３内で、コイルＵ_１及びコイルＶ_２は隣接している。本実施形態において、巻線パターンは集中巻のタイプである。

上記のように、本実施形態では、スロット３０３内で、コイル結線３１のコイルとコイル結線３２のコイルであり、異なる相の複数のコイルを、径方向に並べている。そして、本実施形態では、複数のコイル結線３１、３２間の短絡を検出し、短絡を検出した場合には、モータ３０の交流電流の高調波に基づき複数のインバータ２１、３２を制御している。そのため、図１３に示すように、スロット３０３内で電位差の大きい複数のコイルを配置し、複数のコイル間で短絡が発生した場合でも、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータ３０を駆動させることができる。

《第７実施形態》
本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、インバータ及びモータの構成と、コイルの巻線パターンが異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第６実施形態の記載を適宜、援用する。

図１４はモータ制御装置のブロック図である。インバータ２１〜２４はそれぞれ独立した電力変換器であって、バッテリ１とモータ３０との間に接続されている。インバータ２１はコイル結線３１に交流電流を供給する変換器であり、インバータ２２はコイル結線３２に交流電流を供給する変換器であり、インバータ２３はコイル結線３３に交流電流を供給する変換器であり、インバータ２４はコイル結線３４に交流電流を供給する変換器である。インバータ２１〜２４はコイル結線３１〜３４の中性点Ｏ_１〜Ｏ_４にそれぞれ電気的に接続されている。

モータ３０は、コイル結線３１〜３４を有している。コイル結線３１は、各相のコイルの一端同士を中性点Ｏ_１で接続することで構成されるＹ結線である。コイル結線３２〜３４は、コイル結線３１と同様な結線であり、複数のコイルのＹ結線である。中性点Ｏ_１〜Ｏ_４は、互いに異なる中性点である。

電流センサ４１〜４４は、コイル結線３１〜３４の各相に流れる電流を、それぞれ検出する。

図１５は、ステータの一部を示す平面図である。図１５において、Ｕ＋とＵ−は、Ｕ相の１つのコイルを示しており、コイルは＋と−の間で巻回されている。ＶＷ相も同様に、＋と−の間で巻回されている。

ステータコア３００の構成は、第４実施形態に係るステータコア３００と同様である。ただし、ティース及びスロットの数は異なっている。ティース３０２ａの周囲にはコイルＵ_１及びコイルＵ_３が巻かれており、ティース３０２ｂの周囲にはコイルＶ_２及びコイルＶ_４が巻かれている。ステータの断面（ｘｙ面）において、ティース３０２ａとティース３０２ｂとの間に位置するスロット３０３内では、ティース３０２ａ側の領域内にコイルＵ_１及びコイルＵ_３が巻かれており、ティース３０２ｂ側の領域内にコイルＶ_２及びコイルＶ_４が巻かれている。コイルＵ_１及びコイルＶ_３は径方向の外側に巻かれており、コイルＵ_２及びコイルＶ_４は径方向の内側に巻かれている。スロット３０３内で、コイルＵ_１はコイルＵ_３及びコイルＶ_２とそれぞれ接しており、コイルＶ_４はコイルＵ_３及びコイルＶ_２とそれぞれ接している。本実施形態において、巻線パターンは集中巻のタイプである。

このように、本実施形態では、スロット３０３内に位置する４つのコイルは、互いに異なるコイル結線３１〜３４を構成するコイルであり、一方のティース側に位置する複数のコイルと他方のティース側の複数のコイルは互いに異なる相のコイルである。また、ステータコア３００の周方向で、コイルの相は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の順に並んでいる。

本実施形態に係るモータ制御装置では、複数のコイル結線３１〜３４間の短絡を検出し、短絡を検出した場合には、モータ３０の交流電流の高調波に基づき複数のインバータ２１〜２４を制御している。そのため、図１５に示すように、スロット３０３内で電位差の大きい複数のコイルを配置し、複数のコイル間で短絡が発生した場合でも、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータ３０を駆動させることができる。また本実施形態に係るモータ制御装置は、同相のコイル間の短絡及び異なる相のコイル間の短絡をそれぞれ抑制できる。

《第８実施形態》
本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、インバータ及びモータの構成と、コイルの巻線パターンが異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第７実施形態の記載を適宜、援用する。

図１６はモータ制御装置のブロック図である。インバータ２１〜２３はそれぞれ独立した電力変換器であって、バッテリ１とモータ３０との間に接続されている。インバータ２１はコイル結線３１に交流電流を供給する変換器であり、インバータ２２はコイル結線３２に交流電流を供給する変換器であり、インバータ２３はコイル結線３３に交流電流を供給する変換器である。インバータ２１〜２３はコイル結線３１〜３３の中性点Ｏ_１〜Ｏ_３にそれぞれ電気的に接続されている。

インバータ２１〜２３は、スイッチング回路Ｓ_１〜Ｓ_１０を有している。スイッチング回路Ｓ_１〜Ｓ_１０は、スイッチング素子をブリッジ状に接続することで、５相のアーム回路を形成している。

モータ３０は、コイル結線３１〜３３を有している。コイル結線３１は、各相のコイルの一端同士を中性点Ｏ_１で接続することで構成されるＹ結線である。コイル結線３２、３３は、コイル結線３１と同様な結線であり、複数のコイルのＹ結線である。中性点Ｏ_１〜Ｏ_３は、互いに異なる中性点である。

電流センサ４１〜４３は、コイル結線３１〜３３の各相に流れる電流を、それぞれ検出する。

図１７は、ステータの一部を示す平面図である。図１７において、Ｕ＋とＵ−は、Ｕ相の１つのコイルを示しており、コイルは＋と−の間で巻回されている。ＶＷ相も同様に、＋と−の間で巻回されている。なお、図１７では、１２０°モデルの巻線パターンを示している。

ステータコア３００の構成は、第４実施形態に係るステータコア３００と同様である。ただし、ティース及びスロットの数は異なっている。コイルＵ_１は、２つのティース３０２ａとティース３０２ｂとの間で巻回されている。コイルＶ_２は、２つのティース３０２ｂとティース３０２ｃとの間で巻回されている。コイルＷ_３は、２つのティース３０２ｃとティース３０２ｄとの間で巻回されている。ステータの断面（ｘｙ面）において、ティース３０２ａとティース３０２ｂとの間に位置するスロット３０３内では、コイルＶ_２及びコイルＹ_３が巻かれおり、当該スロット３０３内で接している。本実施形態において、巻線パターンは、２つのコイルピッチ毎にコイルを巻回させた分布巻のタイプである。

このように、本実施形態では、スロット３０３内に配置された２つのコイルは、互いに異なるコイル結線３１〜３３を構成するコイルであり、互いに異なる相のコイルである。また、スロット３０３内の２つのコイルは、ステータコア３００の径方向で接している。ステータコア３００の周方向で、コイルの相は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の順に並んでいる。

本実施形態に係るモータ制御装置では、複数のコイル結線３１〜３３間の短絡を検出し、短絡を検出した場合には、モータ３０の交流電流の高調波に基づき複数のインバータ２１〜２４を制御している。そのため、図１７に示すように、スロット３０３内で電位差の大きい複数のコイルを配置し、複数のコイル間で短絡が発生した場合でも、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータ３０を駆動させることができる。

なお、本実施形態の変形例に係るモータ制御装置は、スロット３０３内で、コイル結線３１〜３４を構成するそれぞれのコイルを交互に複数並べてもよい。図１８は、変形例に係るステータの一部を示す平面図である。

図１８に示すように、変形例では、ティース３０２ｂとティース３０２ｃとの間に位置するスロット３０３内で、コイル結線３１のコイルＵ_１とコイル結線３３のコイルＷ_３とを並べたパターンが、径方向で２パターンになるように、複数のコイルがスロット３０３内に並んでいる。他のスロット３０３内でも同様に、異相であり、かつ、コイル結線の異なる２つのコイルがパターンとして並んでおり、このパターンが径方向で２つになるように、複数のコイルが並んでいる。これにより、コイルのターン数をさらに増やすことができる。

《第９実施形態》
本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、インバータ及びモータの構成と、コイルの巻線パターンが異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第８実施形態の記載を適宜、援用する。

図１９はモータ制御装置のブロック図である。インバータ２１〜２４はそれぞれ独立した電力変換器であって、バッテリ１とモータ３０との間に接続されている。インバータ２１はコイル結線３１に交流電流を供給する変換器であり、インバータ２２はコイル結線３２に交流電流を供給する変換器であり、インバータ２３はコイル結線３３に交流電流を供給する変換器であり、インバータ２４はコイル結線３４に交流電流を供給する変換器である。インバータ２１〜２４はコイル結線３１〜３４の中性点Ｏ_１〜Ｏ_４にそれぞれ電気的に接続されている。

モータ３０は、コイル結線３１〜３４を有している。コイル結線３１は、各相のコイルの一端同士を中性点Ｏ_１で接続することで構成されるＹ結線である。コイル結線３２〜３４は、コイル結線３１と同様な結線であり、複数のコイルのＹ結線である。中性点Ｏ_１〜Ｏ_４は、互いに異なる中性点である。

コイル結線３１のＵ相のコイルは、２つのコイルＵ_１ａ、Ｕ_１ｂで構成されており、Ｖ相のコイルは、２つのコイルＶ_１ａ、Ｖ_１ｂで構成されており、Ｗ相のコイルは、２つのコイルＷ_１ａ、Ｗ_１ｂで構成されている。各２つのコイルは直列に接続されている。
コイル結線３２のＵ相のコイルは、２つのコイルＵ_２ａ、Ｕ_２ｂで構成されており、Ｖ相及びＷ相のコイルは、２つのコイルＶ_２ａ、Ｖ_２ｂと２つのコイルＷ_２ａ、Ｗ_２ｂで構成されている。コイル結線３３及びコイル結線３４のＵＶＷ相のコイルも、同様にそれぞれ２つのコイルで構成されている。

電流センサ４１〜４４は、コイル結線３１〜３４の各相に流れる電流を、それぞれ検出する。

図２０は、ステータの平面図である。図２０において、Ｕ_１ａ、Ｕ_１ｂ〜Ｗ_４ａ、Ｗ_４ｂの表示は、図１９のコイルの表示に対応している。Ｕ_１ａ＋とＵ_１ａ−は、Ｕ相の１つのコイルＵ_１ａを示しており、コイルは＋と−の間で巻回されている。Ｕ_１ｂ＋及びＵ_１ｂ−等の表示は、Ｕ_１ａ＋及びＵ_１ａ−と同様である。またＶＷ相の表示も同様である。

ステータコア３００の構成は、第４実施形態に係るステータコア３００と同様である。ただし、ティース及びスロットの数は異なっている。コイル結線３１〜３４を構成している各コイルＵ_１ａ〜Ｕ_４ｂ、Ｖ_１ａ〜Ｖ_４ｂ、Ｗ_１ａ〜Ｗ_４ｂは、コイルピッチを５に保ちつつ、ティース３０２に巻回されている。コイルピッチは、周方向に並ぶティース３０２の数に相当する。例えば、コイルＵ_１ａは、５つのティース３０２ａ〜３０２ｅを囲うように巻回されている。

各コイルＵ_１ａ〜Ｕ_４ｂ、Ｖ_１ａ〜Ｖ_４ｂ、Ｗ_１ａ〜Ｗ_４ｂは、図２０に示されるように、巻回されると、複数のコイルが重なりあうため、コイル同士で接する部分が存在する。このとき、互いに接する複数のコイルは、異なる前記コイル結線を構成するコイルであり、かつ、異なる相のコイルになっている。図２０では、この条件を満たすように、コイルが巻回されている。本実施形態において、巻線パターンは、５つのコイルピッチ毎にコイルを巻回させた分布巻のタイプである。

本実施形態に係るモータ制御装置では、図２０に示すように、電位差の大きいコイルがステータ上で接するように、複数のコイルを配置している。そして、複数のコイル結線３１〜３４間の短絡を検出し、短絡を検出した場合には、モータ３０の交流電流の高調波に基づき複数のインバータ２１〜２４を制御している。これにより、複数のコイル間で短絡が発生した場合でも、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータ３０を駆動させることができる。

《第１０実施形態》
本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置を説明する。本例では上述した第９実施形態に対して、コイルの巻線パターンが異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第９実施形態の記載を適宜、援用する。

図２１はモータ制御装置のブロック図である。インバータ２１〜２４及び電流センサ４１〜４４は、第９実施形態に係るインバータ及び電流センサと同様の構成である。モータ３０は、コイル結線３１〜３４を有している。コイル結線３１のＵ相のコイルは、４つのコイルＵ_１ａ、Ｕ_１ｂ、Ｕ_１ｃ、Ｕ_１ｄで構成されており、Ｖ相のコイルは、４つのコイルＶ_１ａ、Ｖ_１ｂ、Ｖ_１ｃ、Ｖ_１ｄで構成されており、Ｗ相のコイルは、４つのコイルＷ_１ａ、Ｗ_１ｂ、Ｗ_１ｃ、Ｗ_１ｄで構成されている。各４つのコイルは直列に接続されている。コイル結線３２〜３４のＵＶＷ相のコイルも、同様にそれぞれ４つのコイルで構成されている。

図２２は、ステータの平面図である。図２２において、Ｕ_１ａ、Ｕ_１ｂ〜Ｗ_４ａ、Ｗ_４ｂの表示は、図２１のコイルの表示に対応している。Ｕ_１ａ＋とＵ_１ａ−は、Ｕ相の１つのコイルＵ_１ａを示しており、コイルは＋と−の間で巻回されている。Ｕ_１ｂ＋及びＵ_１ｂ−等の表示は、Ｕ_１ａ＋及びＵ_１ａ−と同様である。またＶＷ相の表示も同様である。

ステータコア３００の構成は、第９実施形態に係るステータコア３００と同様である。ステータの周方向に沿って巻回されるコイルの巻線パターンは、第９実施形態に係る巻線パターンと同様であり、各コイルＵ_１ａ〜Ｕ_４ｂ、Ｖ_１ａ〜Ｖ_４ｂ、Ｗ_１ａ〜Ｗ_４ｂは、コイルピッチを５に保ちつつ、ティース３０２に巻回されている。

ステータの径方向の巻線パターンは、第９実施形態と異なっており、スロット３０３内で、同じ相のコイルであり、かつ、異なるコイル結線を構成するコイルが、径方向に沿って並ぶように、複数のコイルが配置されている。

本実施形態に係るモータ制御装置では、図２２に示すように、電位差の大きいコイルがステータ上又はスロット内で接するように、複数のコイルを配置している。そして、複数のコイル結線３１〜３４間の短絡を検出し、短絡を検出した場合には、モータ３０の交流電流の高調波に基づき複数のインバータ２１〜２４を制御している。これにより、複数のコイル間で短絡が発生した場合でも、短絡電流を抑えつつ、所望の出力トルクでモータ３０を駆動させることができる。

１…バッテリ
３…ステータ
２１インバータ
２１〜２４…インバータ
３０…モータ
３１〜３４…コイル結線
４１〜４４…電流センサ
１００…コントローラ
１０１…非干渉制御器
１０２…電流制御器
１０３、１０４、１０５、１０７…座標変換器
３００…ステータコア
３０１…ヨーク
３０２…ティース
３０３…スロット

Claims (7)

1. 中性点が互いに異なる複数のコイル結線を有するモータと、
   前記複数のコイル結線の各中性点にそれぞれ電気的に接続された複数の電力変換器と、
   前記モータの交流電流を検出するセンサと、
   前記複数の電力変換器を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記センサの検出値に基づき、前記複数のコイル結線間の短絡を検出し、
   前記センサの検出値に基づき、前記複数のコイル結線の各相のうちコイル結線間の短絡が発生している相を短絡相として検出し、
   前記短絡を検出した場合には、前記短絡が発生していない相の電圧指令値の振幅幅より前記短絡相の電圧指令値の振幅幅を小さくすることで、前記モータの電圧を不平衡状態にする
   モータ制御装置。
2. 前記コントローラは、
   前記短絡相に流れる高調波電流を抑制する短絡電流指令値及び前記高調波電流に基づき前記モータの電圧指令値を演算する
   請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記コントローラは、
   相毎に独立した電流制御を実行することで、前記モータの電圧指令値を相毎にそれぞれ演算する
   請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記コントローラは、
   前記交流電流の基本波成分を制御する基本波制御器と、前記交流電流の高調波成分を制御する高調波制御器を有する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記モータは、複数のコイル及びステータコアを有したステータを含み、
   前記ステータコアは、前記ステータの周方向に互いに間隔を空けて配置された複数のティースを有し、
   前記複数のコイルは前記ティースに巻かれており、
   前記複数のコイルのうち第１コイルと第２コイルは接しており、
   前記第１コイルと前記第２コイルは、互いに異なる前記コイル結線を構成するコイルであり、かつ、互いに異なる相のコイルである
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
6. 前記第１コイル及び前記第２コイルは、前記ステータコアのスロット内で接している
   請求項５記載のモータ制御装置。
7. 中性点が互いに異なる複数のコイル結線を有するモータと、前記複数のコイル結線の各中性点にそれぞれ電気的に接続された複数の電力変換器と、前記モータの交流電流を検出するセンサとを備えたモータ制御装置の制御方法であって、
   前記センサを用いて、前記複数のコイル結線間の短絡を検出し、
   前記センサを用いて、前記複数のコイル結線の各相のうちコイル結線間の短絡が発生している相を短絡相として検出し、
   前記短絡を検出した場合には、前記短絡が発生していない相の電圧指令値の振幅幅より前記短絡相の電圧指令値の振幅幅を小さくすることで、前記モータの電圧を不平衡状態にする
   制御方法。

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