JP6589492B2 - インバータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ制御装置に関し、特に、電気自動車に搭載されるインバータ制御装置に関する。

電気自動車（以下、車両という）の動力源であるモータを駆動制御するインバータ装置は、一般に、モータに電流を供給するインバータ主回路と、そのインバータ主回路の作動制御を行うインバータ制御装置とを含んでいる。

特開２０１２−１７８９０４号公報

インバータ制御装置からインバータ主回路にわたる制御系に異常が発生すると、モータが異常な動作を行い、車両が運転者の意図しない急激な動作（例えば急加速）を行う虞がある。車両がこのような動作を行うと非常に危険であるため、インバータ制御装置等の異常を検知する技術が種々提案されている。その一例として、モータの回転速度を回転速度センサで検出し、その速度検出結果を用いて異常を検知する技術がある。しかし、回転速度センサは、モータの回転速度を検出するための回転機構を含むことが多く、機械的な故障の発生が懸念される。

本発明は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、故障する可能性の高い回転速度センサを用いずに、インバータ制御装置からインバータ主回路にわたる制御系における異常を検出可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のインバータ制御装置は、モータを駆動するインバータ主回路の作動制御を上位コントローラの制御の下に行う装置である。本発明のインバータ制御装置は、インバータ主回路の出力電流の電流検出値に基づいて電流の周波数を算出する周波数演算手段と、周波数演算手段によって算出された電流の周波数と、上位コントローラから与えられるトルク指令値とに基づいて異常の有無を判断する異常判断手段と、を有する。

電流の周波数は、モータの回転速度に対応する。このため、本発明のインバータ制御装置では、異常の検知にモータの回転速度センサを必要としない。

本発明のインバータ制御装置によれば、故障する可能性の高い回転速度センサを用いずに、インバータ制御装置からインバータ主回路にわたる制御系における異常を検出することができる。

特許文献１に開示の技術では、トルク指令値からモータへ供給する電流推定値を算出し、その電流推定値と電流検出器の電流検出値とを比較して異常を判断している。これに対して、本実施形態では、トルク指令値と電流の周波数とに基づいて異常を判断している。前述したように、モータに供給する電流の周波数は、当該モータの回転速度に対応するため、実際に回転するモータの状態において異常を判断することができる。このため、車両の急激な加速度の変化を判断することができる。従って、本発明のインバータ制御装置は、特許文献１の技術とは、異なる。

この発明の第１実施形態のモータ駆動システム１を車両に搭載した例を示すブロック図である。 第１実施形態のインバータ制御装置１０を含むモータ駆動システム１の構成を示すブロック図である。 電流の周期から電流の周波数を演算する方法を説明する図である。 電流ベクトルから電流の周波数を演算する方法を説明する図である。 モータ駆動システム１のインバータ制御装置１０のモータ制御ＣＰＵ１１の異常判断処理部１１４の構成を示すブロック図である。 異常判断処理部１１４の実トルク推定部５０の構成を示すブロック図である。 異常判断処理部１１４の比較部６０における処理の一例を説明する図である。 比較部６０における処理の他の一例を説明する図である。 この発明の第２実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ａの構成を示すブロック図である。 異常判断処理部１１４Ａの移動平均算出部７０の構成を示すブロック図である。 この発明の第３実施形態によるインバータ制御装置１０Ｂを含むモータ駆動システム１Ｂの構成を示すブロック図である。 インバータ制御装置１０Ｂのモータ制御ＣＰＵ１１の異常判断処理部１１４Ｂの構成を示すブロック図である。 異常判断処理部１１４Ｂの実トルク推定部５０Ｂの構成を示すブロック図である。 この発明の第４実施形態によるインバータ制御装置１０Ｃを含むモータ駆動システム１Ｃの構成を示すブロック図である。 インバータ制御装置１０Ｃのモータ制御ＣＰＵ１１の異常判断処理部１１４Ｃの構成を示すブロック図である。 この発明の第５実施形態によるインバータ制御装置１０Ｄを含むモータ駆動システム１Ｄの構成を示すブロック図である。 この発明の第６実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ｅの構成を示すブロック図である。 異常判断処理部１１４Ｅの比較部６０Ｅにおける処理を説明する図である。 この発明の第７実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ｆの構成を示すブロック図である。 この発明の第８実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ｇの構成を示すブロック図である。 この発明の第９実施形態によるインバータ制御装置１０Ｈを含むモータ駆動システム１Ｈの構成を示すブロック図である。 この発明の第１０実施形態によるインバータ制御装置の比較部の処理を示すタイムチャートである。 この発明の第１０実施形態によるインバータ制御装置の比較部の処理を示すタイムチャートである。 この発明の第１１実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ｊの構成を示すブロック図である。 第１１実施形態において、インバータ制御装置に異常が発生して車両が運転者の意図に依らず急加速した場合の加速度演算値とトルク指令値を示すタイムチャートである。 第１１実施形態において、インバータ制御装置に異常が発生して車両が運転者の意図に依らず急加速した場合の加速度演算値とトルク指令値を示すタイムチャートである。 第１１実施形態において、インバータ制御装置に異常が発生して車両が運転者の意図に依らず急減速した場合の加速度演算値とトルク指令値を示すタイムチャートである。 第１１実施形態において、車両の速度とＦＴＴＩと運転者の平均反応時間と異常判断タイミングの関係を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態によるモータ駆動システム１を車両に搭載した例を示すブロック図である。モータ駆動システム１のインバータ装置５は、上位コントローラ３０の制御の下、モータ４０の駆動制御を行う。上位コントローラ３０は、例えば、ＶＣＵ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などのマイクロコンピュータである。インバータ装置５の制御対象であるモータ４０の主軸は、クラッチなどの動力伝達装置４５を介して変速機４６に連結される。変速機４６は、ディファレンシャル４７を介して車両の駆動輪４８に連結されている。このように本実施形態では、モータ４０は、車両の動力源である。

図２は、モータ駆動システム１の構成を示すブロック図である。モータ駆動システム１は、インバータ装置５および上位コントローラ３０に加え、電流検出器４２および回転速度センサ４４を含んでいる。インバータ装置５は、インバータ制御装置１０、インバータ主回路２０および阻止スイッチ２２を含んでいる。

インバータ主回路２０は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌｅｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子を有している。このスイッチング素子は、ゲート信号に応じてオン／オフする。インバータ主回路２０は、このスイッチング素子のオン／オフに従った電流をモータ４０に出力する。モータ４０は、インバータ主回路２０から供給される電流に応じて動作する。

インバータ制御装置１０は、モータ制御ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）１１を含んでいる。モータ制御ＣＰＵ１１は、記憶部（図示略）に格納されているプログラムを実行することによりインバータ制御装置１０の各部を制御する制御中枢である。モータ制御ＣＰＵ１１は、上位コントローラ３０の制御の下、インバータ主回路２０のスイッチング素子にゲート信号を供給してインバータ主回路２０の作動制御を行う。具体的には、モータ制御ＣＰＵ１１は、上位コントローラ３０から与えられたトルク指令値に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）したゲート信号をインバータ主回路２０へ出力する。

モータ制御ＣＰＵ１１からインバータ主回路２０へ供給されるゲート信号の供給経路には、阻止スイッチ２２が設けられている。阻止スイッチ２２は、阻止スイッチオン信号が与えられている状態では、オン状態となってゲート信号を通過させてインバータ主回路２０へ供給する。一方、阻止スイッチ２２は、阻止スイッチオフ信号が与えられている状態では、オフ状態となってゲート信号の通過を阻止し、インバータ主回路２０への供給を遮断する。インバータ主回路２０へのゲート信号の供給が遮断されると、モータ４０は、フリーラン状態（惰性で回転する状態）になる。阻止スイッチ２２の具体例としては、フォトカプラが考えられる。阻止スイッチ２２としてフォトカプラを用いる場合は、阻止スイッチオフ信号に応じて当該フォトカプラの電源をオフすれば良い。

インバータ主回路２０からモータ４０へ供給される電流の供給経路には、電流検出器４２が設けられている。電流検出器４２は、インバータ主回路２０の出力電流を検出する装置である。電流検出器４２は、検出結果である電流検出値をモータ制御ＣＰＵ１１へ引き渡す。

回転速度センサ４４は、モータ４０の回転速度を検出する装置である。回転速度センサ４４は、検出結果である速度検出値をモータ制御ＣＰＵ１１へ引き渡す。

モータ制御ＣＰＵ１１は、指令入力処理部１１０、制御指令入力処理部１１１、モータ制御処理部１１２、制御出力処理部１１３、異常判断処理部１１４、安全出力処理部１１５および周波数演算部１１６を含んでいる。これら各部は、モータ制御ＣＰＵ１１がプログラムを実行することにより実現される機能部である。

指令入力処理部１１０は、上位コントローラ３０との通信を担当する。指令入力処理部１１０には、制御指令が上位コントローラ３０から与えられる。制御指令には、トルク指令などの各種の指令があり、そのトルク指令には、トルク指令値が含まれている。指令入力処理部１１０は、与えられた制御指令を制御指令入力処理部１１１へ引き渡す。また、指令入力処理部１１０は、与えられた制御指令のうちのトルク指令値を異常判断処理部１１４へも引き渡す。また、指令入力処理部１１０は、上位コントローラ３０との間で、変速機４６の変速比データ、インバータ装置５の状態を示す状態データ、車両各部の故障を示す故障データなどの各種のデータの送受信も行う。

制御指令入力処理部１１１は、指令入力処理部１１０から受け取った制御指令をモータ制御処理部１１２へ引き渡す。また、制御指令入力処理部１１１は、状態データを指令入力処理部１１０経由で上位コントローラ３０へ送信する。

モータ制御処理部１１２は、制御指令入力処理部１１１から制御指令を受け取る。また、モータ制御処理部１１２は、電流検出器４２から電流検出値を受け取り、回転速度センサ４４から速度検出値を受け取る。モータ制御処理部１１２は、トルク指令値、電流検出値、速度検出値などからモータ制御演算を行い、電圧指令値を制御出力処理部１１３へ出力する。

制御出力処理部１１３は、モータ制御処理部１１２から受け取った電圧指令値に従ってキャリア信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）し、そのパルス幅変調後の信号をゲート信号として阻止スイッチ２２を介してインバータ主回路２０へ出力する。

異常判断処理部１１４は、インバータ制御装置１０からインバータ主回路２０にわたる制御系における異常の有無を判断する異常判断処理を行う。異常判断処理部１１４における異常判断処理の詳細は後述する。異常判断処理部１１４は、異常判断処理結果を示す異常判断信号を安全出力処理部１１５へ出力する。

安全出力処理部１１５は、異常判断処理部１１４から与えられる異常判断信号の内容が異常を表すものである場合に、モータ駆動システム１が搭載される車両を安全状態へ移行させるための安全出力を行う。具体的には、安全出力処理部１１５は、異常判断信号の内容が安全を表すものである場合、阻止スイッチオン信号を阻止スイッチ２２へ出力して、インバータ主回路２０へのゲート信号の供給を許可する。一方、安全出力処理部１１５は、異常判断信号の内容が異常を表すものである場合、阻止スイッチオフ信号を阻止スイッチ２２へ出力して、阻止スイッチ２２にゲート信号を遮断させる。なお、安全出力処理部１１５は、異常判断信号の内容が異常を表すものである場合、インバータ主回路２０の電源を遮断する信号を出力するようにしても良いし、動力伝達装置４５における動力伝達を阻止する信号を出力するようにしても良いし、上位コントローラ３０に異常を通知して上位コントローラ３０の制御の下に安全ブレーキを作動させても良い。

周波数演算部１１６は、電流検出器４２の電流検出値に基づいて電流の周波数を演算し、演算結果の周波数データ（以下、単に電流の周波数という）を異常判断処理部１１４へ引き渡す。周波数演算部１１６は、電流検出値により瞬時値が表される電流の周期から電流の周波数を求めても良いし、同電流の電流ベクトルから電流の周波数を求めても良い。

図３は、電流の周期から電流の周波数を演算する方法を説明する図である。電流検出器４２は、インバータ主回路２０が出力する３相（ＵＶＷ）交流電流を相毎に検出するため、周波数演算部１１６には、電流検出器４２からＵ相電流検出値、Ｖ相電流検出値およびＷ相電流検出値が与えられる。図３には、周波数演算部１１６に与えられるＵ相電流検出値が描くＵ相電流波形とＶ相電流検出値が描くＶ相電流波形とが示されている。図３に示すように、周波数演算部１１６は、Ｕ相電流検出値からＵ相電流波形における１周期（例えば、Ｕ相電流検出値が負から正へ変わる時刻から次にＵ相電流検出値が負から正へ変わるまでの時間）を検出する。周波数演算部１１６は、検出したＵ相電流波形における１周期の逆数を算出する。周波数演算部１１６は、算出した電流の周期の逆数を電流の周波数として出力する。Ｕ相に限らず、Ｖ相およびＷ相における電流の周期の逆数を電流の周波数としても良い。また、電流の周期の逆数を各相で平均した値を電流の周波数としても良い。

図４は、電流ベクトルから電流の周波数を演算する方法を説明する図である。周波数演算部１１６は、電流検出器４２の電流検出値（具体的には、Ｕ相電流検出値ｉｕ、Ｖ相電流検出値ｉｖおよびＷ相電流検出値ｉｗ）をサンプリング周期Ｔｓで取り込む。周波数演算部１１６は、取り込んだＵ相電流検出値ｉｕ、Ｖ相電流検出値ｉｖおよびＷ相電流検出値ｉｗをαβ直交座標系のα相電流ｉ_１αおよびβ相電流ｉ_１βに３相／２相変換する。このα相電流ｉ_１αとβ相電流ｉ_１βとを合成した電流が電流ベクトルである。次に、周波数演算部１１６は、サンプリング周期Ｔｓ毎に電流ベクトルの位相角θ_Ｉ（具体的には、α相電流ｉ_１αに対するβ相電流ｉ_１βの逆正接）を算出する。次に、周波数演算部１１６は、今回算出した電流ベクトルの位相角θ_Ｉ＿ｎから前回算出した電流ベクトルの位相角θ_Ｉ＿ｎ−１を減算して電流ベクトルの位相角の差分を算出し、算出した電流ベクトルの位相角の差分をサンプリング周期Ｔｓで除算する。サンプリング周期Ｔｓは、例えば、１００μｓ〜１ｍｓである。周波数演算部１１６は、このようにして算出した除算結果を電流の周波数として出力する。

次に、異常判断処理部１１４における異常判断処理を説明する。図５は、異常判断処理部１１４の構成を示すブロック図である。異常判断処理部１１４は、実トルク推定部５０と比較部６０とを含んでいる。実トルク推定部５０は、周波数演算部１１６から与えられる電流の周波数から実トルク推定値τ^＃を算出する。また、異常判断処理部１１４には、回転速度センサ４４による速度検出値は与えられない。

図６は、実トルク推定部５０の構成を示すブロック図である。実トルク推定部５０は、まず、電流の周波数を時間微分して加速度演算値α^＃を算出する。

ここで、モータ４０の磁極の極数をＰ、モータ４０へ供給する電流の周波数をｆとすると、モータ４０の同期速度（回転磁界の回転速度）Ｎｓは、以下の式（１）を用いて算出することができる。
Ｎｓ＝１２０ｆ／Ｐ ［ｒｐｍ］ ・・・（１）
モータ４０が同期電動機であれば、モータ４０の同期速度Ｎｓがモータ４０の回転速度である。また、モータ４０が誘導電動機であれば、モータ４０の同期速度Ｎｓにすべりを考慮した補正を行うことでモータ４０の回転速度を算出することができる。すなわち、周波数演算部１１６から与えられる電流の周波数は、モータ４０の回転速度に対応している。従って、モータ４０の回転速度に対応している電流の周波数を時間微分することで、モータ４０の回転加速度を示す加速度演算値α^＃が得られる。

加速度演算値α^＃を算出した後、実トルク推定部５０は、加速度演算値α^＃に換算係数を乗算して実トルク推定値τ^＃を算出する。この換算係数は、以下の式（２）に示すように、車体重量ｍ、モータ軸と車軸の変速比Ｋ_Ｒおよび車輪直径Ｄ_ｗの各値を含むものである。
τ^＃＝ｍ（（Ｄ_ｗ／２）／Ｋ_Ｒ）α^＃ ・・・（２）
この演算では、上位コントローラ３０から与えられる変速比データが変速比Ｋ_Ｒとして用いられる。また、車体重量ｍおよび車輪直径Ｄ_ｗの各データは、インバータ制御装置１０に予め記憶されていても良いし、上位コントローラ３０から与えられても良い。

図５に示すように、実トルク推定部５０は、算出した実トルク推定値τ^＃を比較部６０へ引き渡す。比較部６０は、指令入力処理部１１０から与えられるトルク指令値と、実トルク推定部５０から受け取った実トルク推定値τ^＃とを比較し、比較結果を示す異常判断信号を出力する。

図７は、比較部６０における処理の一例を説明する図である。図７に示すように、比較部６０は、実トルク推定値τ^＃とトルク指令値の差の絶対値を算出し、その算出結果（差分の絶対値）が閾値以上であるか否かを判断する。そして、比較部６０は、その差分の絶対値が閾値以上である場合、異常を検知した旨の異常判断信号を出力し、その差分の絶対値が閾値未満である場合、安全である旨の異常判断信号を出力する。

インバータ制御装置１０は、通常、与えられるトルク指令値にモータ４０の実トルク値が近づくようにインバータ主回路２０の作動制御を行っている。モータ４０の実トルク値を推定した実トルク推定値がトルク指令値から許容範囲を超えて異なっていた場合、インバータ制御装置１０は、正常な作動制御を行っていない可能性が高い。このため、本実施形態のインバータ制御装置１０は、与えられる指令値（具体的にはトルク指令値）に対する出力結果（具体的には実トルク推定値）が許容範囲を超えて異なっていた場合に、インバータ制御装置１０からインバータ主回路２０にわたる制御系が異常であると判断するのである。

図８は、比較部６０における処理の他の一例を説明する図である。図８に示す例では、比較部６０は、実トルク推定値の大きさが、トルク指令値に応じて定められた閾値以上である場合に、異常である旨の異常判断信号を出力する。このように、比較部６０は、図７に例示する態様に限らず、図８に例示する態様の比較処理を行っても良い。ただし、図８に例示する実トルク推定値の大きさから異常を判断する態様に比べ、図７に例示する実トルク推定値とトルク指令値の差分から異常を判断する態様の方がより好ましい。これは、トルク指令値が与えられる時刻と、そのトルク指令値に従ったインバータ主回路２０の作動制御の結果として得られる実トルク推定値の算出時刻との間に時間的なズレがあるからである。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置１０は、インバータ主回路２０の出力電流の電流検出値に基づいて算出した電流の周波数と、上位コントローラ３０から与えられるトルク指令値とに基づいて異常の有無を判断する。電流の周波数は、モータの回転速度に対応する。このため、本発明のインバータ制御装置では、異常の有無の判断に回転速度センサ４４を必要としない。従って、インバータ制御装置１０によれば、故障する可能性の高い回転速度センサ４４を用いずに、インバータ制御装置１０からインバータ主回路２０にわたる制御系における異常を検出することができる。

また、モータの回転速度に対応する電流の周波数を用い、トルク指令値と実トルク推定値とを比較するため、実際に回転するモータの状態において異常を判断することができる。このため、当該インバータ制御装置１０が搭載される車両の急加速や急減速といった運転者の意図しない急激な加速度の変化を検知することができる。

また、インバータ制御装置１０では、異常の有無の判断に回転速度センサ４４の速度検出値を用いないため、回転速度センサ４４に他の用途がなければ回転速度センサ４４を省略することもでき、インバータ制御装置１０を含むモータ駆動システム１を構築する際のコストを削減可能となる。

（第２実施形態）
この発明の第２実施形態のインバータ制御装置は、異常判断処理部１１４に代えて異常判断処理部１１４Ａを有する点において第１実施形態のインバータ制御装置１０と異なる。図９は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ａの構成を示すブロック図である。異常判断処理部１１４Ａは、移動平均算出部７０−１および７０−２が追加された点および比較部６０に代えて比較部６０Ａを有する点において第１実施形態の異常判断処理部１１４と異なる。

移動平均算出部７０−１は、指令入力処理部１１０から入力されるトルク指令値の移動平均を算出し、算出結果を比較部６０Ａに出力する。移動平均算出部７０−２は、実トルク推定部５０から入力される実トルク推定値τ^＃の移動平均を算出し、算出結果を比較部６０Ａに出力する。移動平均算出部７０−１および７０−２は、入力信号がトルク指令値であるか実トルク推定値であるかが異なるものの、いずれも入力信号の移動平均を算出する機能部である。移動平均算出部７０−１および７０−２を区別しないときは、移動平均算出部７０と表記する。

図１０は、移動平均算出部７０の構成を示すブロック図である。移動平均算出部７０には、所定のサンプリング周期で入力信号が与えられる。移動平均算出部７０は、遅延器７１、７２および７３、加算器７４および乗算器７５を有している。遅延器７１は、今回の入力信号ｘ（ｋ）に対して１回前に入力された入力信号ｘ（ｋ−１）を記憶する。遅延器７２は、今回の入力信号ｘ（ｋ）に対して２回前に入力された入力信号ｘ（ｋ−２）を記憶する。遅延器７３は、今回の入力信号ｘ（ｋ）に対して３回前に入力された入力信号ｘ（ｋ−３）を記憶する。移動平均算出部７０は、入力信号ｘ（ｋ）が入力されると、入力信号ｘ（ｋ）と、遅延器７１に記憶された入力信号ｘ（ｋ−１）と、遅延器７２に記憶された入力信号ｘ（ｋ−２）と、遅延器７３に記憶された入力信号ｘ（ｋ−３）とを加算器７４に与える。加算器７４は、与えられた入力信号ｘ（ｋ）、ｘ（ｋ−１）、ｘ（ｋ−２）およびｘ（ｋ−３）を加算して、加算結果を乗算器７５に与える。乗算器７５は、加算器７４の加算結果に１／４を乗算して、乗算結果を出力する。このように、移動平均算出部７０は、入力信号が与えられる毎に、当該入力信号を含む直前の４回分の入力信号の平均（すなわち移動平均）を算出してゆく。なお、図１０の例では、サンプル数が４個であったが、移動平均を算出するサンプル数は４個に限らない。

比較部６０Ａは、比較対象がトルク指令値の移動平均と実トルク推定値の移動平均である点において比較部６０と異なる。比較部６０Ａにおける比較方法は、第１実施形態と同様である。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置では、トルク指令値および実トルク推定値の各々について移動平均を算出している。これにより、トルク指令値および実トルク推定値の各々からリプルやノイズを除去することができる。そして、本実施形態のインバータ制御装置では、リプルやノイズが除去されたトルク指令値の移動平均と実トルク推定値の移動平均とを比較するため、第１実施形態に比べて、比較部６０Ａにおける比較をより精度良く行うことができ、異常判断処理部１１４Ａの異常判断信号の信頼性をより高くすることができる。

本実施形態では、移動平均算出部７０を設けていたが、移動平均算出部７０に代えてローパスフィルタを設けても良い。また、移動平均算出部７０に代えて積分器を設け、トルク指令値および実トルク推定値を所定の期間内で積分しても良い。これらの態様においても、トルク指令値および実トルク推定値のリプルやノイズを除去することができるからである。

（第３実施形態）
図１１は、この発明の第３実施形態によるモータ駆動システム１Ｂの構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ駆動システム１Ｂは、インバータ制御装置１０に代えてインバータ制御装置１０Ｂを有する点において第１実施形態のモータ駆動システム１と異なる。インバータ制御装置１０Ｂは、モータ制御ＣＰＵ１１において、異常判断処理部１１４に代えて異常判断処理部１１４Ｂを有する点においてインバータ制御装置１０と異なる。異常判断処理部１１４Ｂは、トルク指令値および電流の周波数に加え、電流検出器４２から電流検出値が与えられる点において異常判断処理部１１４と異なる。

図１２は、異常判断処理部１１４Ｂの構成を示すブロック図である。異常判断処理部１１４Ｂは、実トルク推定部５０に代えて実トルク推定部５０Ｂを有する点において異常判断処理部１１４と異なる。実トルク推定部５０Ｂは、電流の周波数と電流検出値とから実トルク推定値を算出する点において実トルク推定部５０と異なる。

図１３は、実トルク推定部５０Ｂの構成を示すブロック図である。実トルク推定部５０Ｂは、周波数演算部１１６から与えられる電流の周波数を用いて磁束演算値φ_２ｄ ^＃を算出する。実トルク推定部５０Ｂは、算出した磁束演算値φ_２ｄ ^＃に換算定数を乗算して磁化電流演算値ｉ_１ｄ ^＃を算出する。また、実トルク推定部５０Ｂは、電流検出器４２から与えられる電流検出値から電流振幅値｜ｉ_１｜を算出する。実トルク推定部５０Ｂは、磁化電流演算値ｉ_１ｄ ^＃と電流振幅値｜ｉ_１｜とからトルク電流演算値ｉ_１ｑ ^＃を算出する。実トルク推定部５０Ｂは、算出したトルク電流演算値ｉ_１ｑ ^＃に磁束演算値φ_２ｄ ^＃を乗算し、その乗算結果に換算係数をさらに乗算して実トルク推定値τ^＃を算出する。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置１０Ｂでは、電流の周波数と、電流検出値から算出した電流振幅値を用いて実トルク推定値τ^＃が算出される。インバータ制御装置１０Ｂは、第１実施形態のインバータ制御装置１０と同様に、算出した実トルク推定値τ^＃とトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第４実施形態）
図１４は、この発明の第４実施形態によるモータ駆動システム１Ｃの構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ駆動システム１Ｃは、インバータ制御装置１０Ｂに代えてインバータ制御装置１０Ｃを有する点において第３実施形態のモータ駆動システム１Ｂと異なる。インバータ制御装置１０Ｃは、モータ制御ＣＰＵ１１において、異常判断処理部１１４Ｂに代えて異常判断処理部１１４Ｃを有する点においてインバータ制御装置１０Ｂと異なる。異常判断処理部１１４Ｃは、トルク指令値、電流の周波数、電流検出値に加え、モータ制御処理部１１２から電圧指令値が与えられる点において異常判断処理部１１４Ｂと異なる。

図１５は、異常判断処理部１１４Ｃの構成を示すブロック図である。異常判断処理部１１４Ｃは、実トルク推定部５０Ｂに代えて実トルク推定部５０Ｃを有する点において異常判断処理部１１４Ｂと異なる。実トルク推定部５０Ｃは、電流の周波数と電流検出値と電圧指令値とから実トルク推定値τ^＃を算出する点において実トルク推定部５０Ｂと異なる。実トルク推定部５０Ｃは、以下の式（３）に従った処理を行って実トルク推定値τ^＃を算出する。
τ^＃＝Ｋ_τ（ｖ_１・ｉ_１−Ｒ_１｜ｉ_１｜^２）／ω_１ ^＃ ・・・（３）
上記式（３）において、Ｒ_１は一次抵抗、Ｋ_τは換算係数、ω_１ ^＃は電流の周波数、ｉ_１は電流検出値（ベクトル）、ｖ_１は電圧指令値または電圧検出値（ベクトル）、ｖ_１・ｉ_１は電圧ベクトルと電流ベクトルの内積（すなわち有効電力）である。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置１０Ｃでは、電流の周波数、電流検出値および電圧指令値を用いて実トルク推定値τ_＃が算出される。インバータ制御装置１０Ｃは、第１実施形態のインバータ制御装置１０と同様に、算出した実トルク推定値τ_＃とトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第５実施形態）
図１６は、この発明の第５実施形態によるモータ駆動システム１Ｄの構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ駆動システム１Ｄは、インバータ制御装置１０Ｃに代えてインバータ制御装置１０Ｄを有し、電圧検出器４３を追加した点において第４実施形態のモータ駆動システム１Ｃと異なる。

電圧検出器４３は、インバータ主回路２０から出力されてモータ４０へ供給される電圧を検出する装置である。電圧検出器４３は、検出結果である電圧検出値をモータ制御ＣＰＵ１１へ引き渡す。

インバータ制御装置１０Ｄは、モータ制御ＣＰＵ１１において、異常判断処理部１１４Ｃに代えて異常判断処理部１１４Ｄを有する点においてインバータ制御装置１０Ｃと異なる。異常判断処理部１１４Ｄは、モータ制御処理部１１２からの電圧指令値に代えて、電圧検出器４６から電圧検出値が与えられる点において異常判断処理部１１４Ｃと異なる。すなわち、異常判断処理部１１４Ｄは、電流の周波数、電流検出値および電圧検出値から実トルク推定値τ^＃を算出し、算出した実トルク推定値τ^＃とトルク指令値とを比較する。具体的には、第４実施形態における式（３）のｖ_１として電圧検出値を用いれば良い。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置１０Ｄは、第１実施形態のインバータ制御装置１０と同様に、算出した実トルク推定値τ^＃とトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第６実施形態）
この発明の第６実施形態によるインバータ制御装置は、異常判断処理部１１４に代えて異常判断処理部１１４Ｅを有する点において第１実施形態のインバータ制御装置１０と異なる。図１７は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ｅの構成を示すブロック図である。

異常判断処理部１１４Ｅは、実トルク推定部５０に代えて加速度演算部５０Ｅを有し、比較部６０に代えて比較部６０Ｅを有し、換算係数乗算部８０Ｅを追加した点において異常判断処理部１１４と異なる。

加速度演算部５０Ｅは、周波数演算部１１６から与えられる電流の周波数を時間微分して加速度演算値を算出して、算出結果を比較部６０Ｅに引き渡す。この加速度演算値は、モータ４０の回転加速度の推定値に対応している。

換算係数乗算部８０Ｅは、指令入力処理部１１０から与えられるトルク指令値に換算係数を乗算して加速度指令値を算出して、算出結果を比較部６０Ｅに引き渡す。

比較部６０Ｅは、換算係数乗算部８０Ｅによって算出された加速度指令値と、加速度演算部５０Ｅによって算出された加速度演算値とを比較して異常判断信号を出力する。比較部６０Ｅは、図１８（Ｂ）に示すように、加速度演算値と加速度指令値の差の絶対値が閾値以上となった場合に異常である旨を表す異常判断信号を出力しても良いし、図１８（Ａ）に示すように、加速度演算値の大きさが閾値以上となった場合に異常である旨を表す異常判断信号を出力しても良い。

比較部６０Ｅにおける加速度比較の閾値α_ｔｈは、以下の式（４）に示すように、本実施形態のインバータ制御装置が搭載される車両にかかる坂道での重力加速度α_ＬにマージンＭを加算した値に決定される。
α_ｔｈ＝α_Ｌ＋Ｍ ・・・（４）
この坂道での重力加速度α_Ｌは、坂道に停車している車両にかかるものである。この坂道での重力加速度α_Ｌは、以下の式（５）に示すように、坂道の傾き角度θに基づいて決定すれば良い。
α_Ｌ＝ｇ・ｓｉｎθ ・・・（５）
具体的には、坂道での重力加速度α_Ｌは、勾配を最も厳しい条件である１０％として算出した値（α_Ｌ＝０．９７ｍ／ｓ^２）とすれば良い。また、マージンＭは、例えば、１ｍ／ｓ^２などや坂道での重力加速度α_Ｌの２倍などにすれば良い。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置は、トルク指令値を加速度指令値に換算し、トルクに代えて加速度で比較している。本実施形態のインバータ制御装置は、第１実施形態のインバータ制御装置１０と同様に、電流の周波数とトルク指令値とに基づいて異常の有無を判断しているため、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態のインバータ制御装置では、加速度指令値と加速度演算値とを比較するため、当該インバータ制御装置１０が搭載される車両の急加速や急減速といった運転者の意図しない急激な加速度の変化を検知することができる。

（第７実施形態）
この発明の第７実施形態のインバータ制御装置は、異常判断処理部１１４に代えて異常判断処理部１１４Ｆを有する点において第１実施形態のインバータ制御装置１０と異なる。図１９は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ｆの構成を示すブロック図である。異常判断処理部１１４Ｆは、時間微分演算部７７−１および７７−２が追加された点および比較部６０に代えて比較部６０Ｆを有する点において第１実施形態の異常判断処理部１１４と異なる。

時間微分演算部７７−１は、指令入力処理部１１０から入力されるトルク指令値に対して時間微分を行い、演算結果を比較部６０Ｆに出力する。時間微分演算部７７−２は、実トルク推定部５０から入力される実トルク推定値に対して時間微分を行い、演算結果を比較部６０Ｆに出力する。

比較部６０Ｆは、時間微分演算部７７−１の演算結果であるトルク指令値の変化率と、時間微分演算部７７−２の演算結果である実トルク推定値の変化率とを比較し、比較結果の異常判断信号を出力する。比較部６０Ｆは、例えば、実トルク推定値の変化率とトルク指令値の変化率との差分の絶対値が閾値以上の場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力する。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置は、第１実施形態のインバータ制御装置１０と同様に、電流の周波数とトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第８実施形態）
この発明の第８実施形態のインバータ制御装置は、異常判断処理部１１４Ｅに代えて異常判断処理部１１４Ｇを有する点において第６実施形態のインバータ制御装置と異なる。図２０は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ｇの構成を示すブロック図である。異常判断処理部１１４Ｇは、時間微分演算部７８−１および７８−２が追加された点および比較部６０Ｅに代えて比較部６０Ｇを有する点において第６実施形態の異常判断処理部１１４Ｅと異なる。

時間微分演算部７８−１は、換算係数乗算部８０Ｅから入力される加速度指令値に対して時間微分を行い、演算結果を比較部６０Ｇに出力する。時間微分演算部７８−２は、加速度演算部５０Ｅから入力される加速度演算値に対して時間微分を行い、演算結果を比較部６０Ｇに出力する。

比較部６０Ｇは、時間微分演算部７８−１の演算結果である加速度指令値の変化率と、時間微分演算部７８−２の演算結果である加速度演算値の変化率とを比較し、比較結果の異常判断信号を出力する。比較部６０Ｇは、例えば、加速度演算値の変化率と加速度指令値の変化率との差分の絶対値が閾値以上の場合に、異常である旨を示す異常判断信号を出力する。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置は、第６実施形態のインバータ制御装置と同様に、電流の周波数とトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第６実施形態と同様の効果が得られる。

（第９実施形態）
図２１は、この発明の第９実施形態のモータ駆動システム１Ｈの構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ駆動システム１Ｈは、インバータ制御装置１０に代えてインバータ制御装置１０Ｈを有する点および阻止スイッチ２３を追加した点において第１実施形態のモータ駆動システム１と異なる。インバータ制御装置１０Ｈは、安全制御ＣＰＵ１２を追加した点においてインバータ制御装置１０と異なる。

阻止スイッチ２３は、モータ制御ＣＰＵ１１からインバータ主回路２０へ供給されるゲート信号の供給経路に設けられており、阻止スイッチ２２に直列接続されている。阻止スイッチ２３は、阻止スイッチ２２と同様の構成である。

安全制御ＣＰＵ１２は、モータ制御ＣＰＵ１１と並行してインバータ制御装置１０Ｈからインバータ主回路にわたる制御系の異常を別個に判断する。安全制御ＣＰＵ１２は、指令入力処理部１２０、異常判断処理部１２４、安全出力処理部１２５および周波数演算部１２６を含んでいる。これら各部は、安全制御ＣＰＵ１２が記憶部（図示略）に格納されているプログラムを実行することにより実現される機能部である。

周波数演算部１２６は、モータ制御ＣＰＵ１１における周波数演算部１１６と同様の処理を行い、その結果である電流の周波数を異常判断処理部１２４へ引き渡す。

指令入力処理部１２０は、モータ制御ＣＰＵ１１の指令入力処理部１１０との通信を担当する。指令入力処理部１２０は、指令入力処理部１１０が上位コントローラ３０に対して送受信するデータと同様のデータを指令入力処理部１１０から取得する。このような構成を実現するため、本実施形態のモータ制御ＣＰＵ１１の指令入力処理部１１０は、安全制御ＣＰＵ１２と上位コントローラ３０の通信を仲介するゲートウェイ機能を含んでいる。また、モータ制御ＣＰＵ１１の指令入力処理部１１０は、モータ制御ＣＰＵ１１における上位コントローラ３０からのデータの受信と安全制御ＣＰＵ１２における上位コントローラ３０からのデータの受信とを同期する機能を含んでいても良い。また、モータ制御ＣＰＵ１１の指令入力処理部１１０は、上位コントローラ３０への応答に際し、モータ制御ＣＰＵ１１による応答と安全制御ＣＰＵ１２による応答の論理和の応答を上位コントローラ３０へ送信する機能を含んでいても良い。

異常判断処理部１２４は、指令入力処理部１１０および１２０を介して与えられるトルク指令値と、周波数演算部１２６から与えられる電流の周波数とに基づいてインバータ制御装置１０Ｈからインバータ主回路２０にわたる制御系の異常の有無を判断して、異常判断処理結果である異常判断信号を安全出力処理部１２５へ出力する。異常判断処理部１２４は、このような異常判断処理をモータ制御ＣＰＵ１１の異常判断処理部１１４とは別個に行う。

安全出力処理部１２５は、異常判断処理部１２４から与えられる異常判断信号の内容が異常を表すものである場合に、阻止スイッチオフ信号を阻止スイッチ２３に出力して、阻止スイッチ２３にインバータ主回路２０へのゲート信号の供給を遮断させる。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置１０Ｈでは、モータ制御ＣＰＵ１１の異常判断処理部１１４が異常判断処理を行うとともに、安全制御ＣＰＵ１２の異常判断処理部１２４も異常判断処理を行う。このため、インバータ制御装置１０Ｈでは、モータ制御ＣＰＵ１１の異常判断処理部１１４が正常に異常の有無を判断することができなくなったとしても、安全制御ＣＰＵ１２の異常判断処理部１２４が異常の有無を判断することができる。このように、インバータ制御装置１０Ｈでは、異常判断処理が冗長化されているため、第１実施形態のインバータ制御装置１０に比べ、異常の有無をより確実に判断して安全出力を行うことができる。

また、本実施形態の安全制御ＣＰＵ１２は、モータ制御ＣＰＵ１１とは異なる独立したＣＰＵである。これにより、本実施形態では、安全性を高めるためのロックステップ機能やメモリパーティション機能をモータ制御ＣＰＵ１１に含ませる必要がない。従って、本実施形態では、モータ制御ＣＰＵ１１を安価なＣＰＵで構成することができる。

また、安全制御ＣＰＵ１２の異常判断処理部１２４は、モータ制御ＣＰＵ１１の異常判断処理部１１４と通信し、中間データの送受信を行っても良い。例えば、異常判断処理部１２４は、異常判断処理部１１４から当該異常判断処理部１１４の処理結果である異常判断信号を受信し、自己の処理結果の異常判断信号と一致しているか否かを判断しても良い。また、異常判断処理部１２４は、異常判断処理部１１４と異なる内容の異常判断処理を行っても良い。このようにすると、モータ制御ＣＰＵ１１と安全制御ＣＰＵ１２に共通の原因に起因する異常を回避あるいは軽減することができる。

（第１０実施形態）
第１実施形態における比較部６０は、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値以上である場合、異常である旨の異常判断信号を出力した。この発明の第１０実施形態は、第１実施形態の比較部６０の処理を改良したものである。本実施形態のインバータ制御装置の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態の比較部は、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続したか否かを判断する。そして、本実施形態の比較部は、当該状態が所定時間持続した場合、異常である旨の異常判断信号を出力し、当該状態が所定時間持続しなかった場合、安全である旨の異常判断信号の出力を維持する。

図２２は、本実施形態の比較部において異常と判断しなかった場合の処理を示すタイムチャートである。図２２の例では、時刻ｔ１１において実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値ｔｈ以上になった。当該差分の絶対値が閾値以上になると、モータ制御ＣＰＵ１１は、その時刻ｔ１１において内部タイマの計時を開始する。比較部は、この時刻ｔ１１の時点では安全である旨の異常判断信号（図２２ではＬレベルの異常判断信号）の出力を維持し、時刻ｔ１１以降も引き続いて、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値ｔｈ以上であるか否かを判断する。図２２の例では、閾値ｔｈ以上であった当該差分の絶対値が、内部タイマが予め定められた時間を計時する前の時刻ｔ１２において閾値ｔｈ未満になった。当該差分の絶対値が閾値未満になると、モータ制御ＣＰＵ１１は、その時刻ｔ１２において内部タイマの計時をリセットする。そして、比較部は、引き続き安全である旨の異常判断信号の出力を維持する。

図２３は、本実施形態の比較部において異常と判断した場合の処理を示すタイムチャートである。図２３においても図２２と同様に、時刻ｔ１１において実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値ｔｈ以上になった。図２３の例では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの間に当該差分の絶対値が閾値ｔｈ未満にならず、時刻ｔ１３において内部タイマが予め定められた時間を計時した。この時刻ｔ１３において、比較部は、異常を検知した旨の異常判断信号（図２３ではＨレベルの異常判断信号）を出力する。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置では、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続した場合に異常と判断するため、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値にオーバーシュート等の過渡現象が生じた場合に、誤って異常と判断するのを防止することができる。

本実施形態の比較部では、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続したか否かを判断していたが、比較部は、加速度演算値と加速度指令値の差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続したか否かを判断しても良い。

（第１１実施形態）
この発明の第１１実施形態によるインバータ制御装置は、異常判断処理部１１４Ａに代えて異常判断処理部１１４Ｊを有する点において第２実施形態のインバータ制御装置と異なる。図２４は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部１１４Ｊの構成を示すブロック図である。異常判断処理部１１４Ｊは、実トルク推定部５０に代えて加速度演算部５０Ｅを有し、移動平均算出部７０−２に代えて移動平均算出部７０−４を有し、比較部６０Ｅに代えて比較部６０Ｊを有する点において異常判断処理部１１４Ａと異なる。

加速度演算部５０Ｅは、第６実施形態の加速度演算部５０Ｅと同じである。移動平均算出部７０−４は、加速度演算部５０Ｅから入力される加速度演算値の移動平均を算出し、算出結果を比較部６０Ｊに出力する。以下、移動平均算出部７０−４の特徴を説明する。

図２５〜図２７は、インバータ制御装置に異常が発生して車両が運転者の意図に依らず急加速または急減速した場合の加速度演算値とトルク指令値を示すタイムチャートである。図２５は、停止の状態から急加速した場合あるいは徐行速度（例えば１０ｋｍ／ｈ以下）の状態から急加速した場合を示しており、図２６は、通常速度（例えば４０ｋｍ／ｈ程度）の状態から急加速した場合を示しており、図２７は、通常速度の状態から急減速した場合を示している。

車両が運転者の意図に依らず急加速または急減速した場合、運転者は、このような事態に反応してブレーキやアクセルを操作する。異常が発生してから運転者がこのような操作を行うまでの時間を運転者の反応時間という。この反応時間は、個人差がある。このため、本実施形態では、複数の運転者の反応時間を平均した平均反応時間を想定する。運転者の平均反応時間は、例えば５００ｍｓである。図２５および図２６では、運転者の平均反応時間の経過後にブレーキを表すマイナスのトルク指令値が与えられており、図２７では、運転者の平均反応時間の経過後にアクセルを表すプラスのトルク指令値が与えられている。

ここで、部品（本実施形態ではインバータ制御装置）の故障の発生を起点として車両の危険事象が発生すると考えられるまでの時間間隔であるフォールトトレラントタイムインターバル（以下、ＦＴＴＩという）という指標がある。図２８は、車両の速度とＦＴＴＩと運転者の平均反応時間と異常判断タイミングの関係を示す図である。図２８に示すように、ＦＴＴＩは車両の速度によって想定される値が異なる。

運転者が徐行速度以下で運転するのは車両が歩行者と接近する虞が非常に高い状況下であるからと想定される。このような状況では、運転者が平均反応時間でブレーキを操作したとしても歩行者と接触して交通事故が発生する虞がある。このような状況を考慮し、車両の速度が徐行速度以下である場合、ＦＴＴＩは、運転者の平均反応時間以下であると想定される。ＦＴＴＩを考慮すれば、異常の判断は、ＦＴＴＩ以内の時点で行われる必要がある。そこで、本実施形態のインバータ制御装置では、車両の速度が徐行速度以下である場合には、異常判断タイミングｔｆ（異常である旨の判断のタイミング）がＦＴＴＩの終了時刻と重なるように異常判断処理を行う。このような異常判断タイミングｔｆで異常判断処理を行うために、図２５に示すように、移動平均算出部７０−４は、ＦＴＴＩとほぼ同じ時間区間において得られる加速度演算値のサンプルを用いて加速度演算値の移動平均を算出する。

これに対して、運転者が通常速度で運転する状況下では、車間距離が十分に確保されていると想定される。このような状況では、徐行速度以下の場合に比べ、異常が発生して交通事故に至るまでの時間に余裕がある。このため、車両の速度が通常速度である場合、ＦＴＴＩは、運転者の平均反応時間よりも長いと想定される。通常速度で走行中に部品等の故障に起因して加速度の急激な変化が発生し、運転者が敏感に反応すると、ブレーキやアクセルなどの誤操作が行われる虞がある。この場合の平均反応速度は、ＦＴＴＩよりも短いと考えられる。そこで、本実施形態のインバータ制御装置では、車両の速度が通常速度である場合には、異常判断タイミングｔｆが運転者の平均反応時間の終了時刻と重なるように異常判断処理を行う。このような異常判断タイミングｔｆで異常判断処理を行うために、図２６および図２７に示すように、移動平均算出部７０−４は、運転者の平均反応時間とほぼ同じ時間区間において得られる加速度演算値のサンプルを用いて加速度演算値の移動平均を算出する。

図２４において、比較部６０Ｊは、トルク指令値の移動平均と加速度演算値の移動平均に基づいて異常の有無を判断する点において比較部６０Ａと異なる。

ところで、モータ制御処理部１１２は、トルク指令値に対してフィードバック制御を行っている。そこで、図２５〜図２７に示すように、比較部６０Ｊでは、異常判断時点よりもフィードバック制御の時定数分だけ過去において算出されて保持されていたトルク指令値の移動平均を用いて異常判断を行う。これにより、トルク指令値に対して加速度演算値が遅れて得られることによる誤判断を回避することができる。

比較部６０Ｊは、加速度演算値の移動平均が正の加速度閾値α_ｔｈ以上であり、かつ、トルク指令値の移動平均が負の値である場合、異常である旨を表す異常判断信号を出力する。これは、減速を指示しているのに対して許容を超えて加速しているからである。また、比較部６０Ｊは、加速度演算値の移動平均が負の加速度閾値α_ｔｈ以下であり、かつ、トルク指令値の移動平均が正の値である場合、異常である旨を表す異常判断信号を出力する。これは、加速を指示しているのに対して許容を超えて減速しているからである。

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置では、加速度演算値の移動平均を算出するためのサンプルの時間区間を、車両の速度と運転者の平均反応時間とＦＴＴＩとに基づいて決定している。このため、本実施形態のインバータ制御装置では、異常が発生したとしても、危険事象を未然に回避することができ、安全状態を維持することができる。

（変形）
以上本発明の各実施形態について説明したが、これら実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。

（１）第１実施形態のインバータ制御装置１０における比較部６０では、実トルク推定値とトルク指令値との差分の絶対値が閾値以上であるか否かを判断していた。このようなトルク比較の閾値を、第６実施形態において示した加速度比較の閾値α_ｔｈを用いて決定しても良い。具体的には、第１実施形態の式（２）において、加速度演算値α^＃を加速度比較の閾値α_ｔｈに置き換えた換算式を用いてトルク比較の閾値を決定すれば良い。

（２）各実施形態の技術的特徴を適宜組み合わせても良い。例えば、第２実施形態の技術的特徴と第６実施形態の技術的特徴を組み合わせても良い。この態様の異常判断処理部は、トルク指令値を加速度指令値に換算してその加速度指令値の移動平均を算出し、電流の周波数から加速度演算値を算出してその加速度演算値の移動平均を算出し、加速度演算値の移動平均と加速度指令値の移動平均との差分の絶対値が閾値以上の場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力する、という具合である。

（３）第６実施形態において、加速度比較の閾値α_ｔｈは、坂道に停車している車両にかかる重力加速度α_Ｌに基づいて決定していた。しかし、インバータ制御装置は、車両の傾斜角度情報が与えられ、その傾斜角度情報に基づいて閾値α_ｔｈを決定しても良い。

（４）各実施形態のインバータ制御装置は電気自動車に搭載されていた。しかし、インバータ制御装置は、モータと原動機とを動力源とするハイブリッド電気自動車に搭載されても良い。

（５）各実施形態のインバータ制御装置では、電流の周波数に基づいて異常の有無を判断していた。しかし、インバータ制御装置は、電流の周波数に代えて回転速度センサ４４の検出結果である速度検出値に基づいて異常の有無を判断しても良い。ただし、この場合、インバータ制御装置は、異常の有無の判断において回転速度センサ４４の故障の有無の影響を受ける。従って、各実施形態のように、電流の周波数に基づいて異常の有無を判断する方がより好ましい。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｈ…モータ駆動システム、５，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｈ…インバータ装置、１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｈ…インバータ制御装置、１１…モータ制御ＣＰＵ、１２…安全制御ＣＰＵ、２０…インバータ主回路、２２，２３…阻止スイッチ、３０…上位コントローラ、４０…モータ、４２…電流検出器、４３…電圧検出器、４４…回転速度センサ、４５…動力伝達装置、４６…変速機、４７…ディファレンシャル、４８…駆動輪、５０，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｅ…実トルク推定部、５０Ｅ…加速度演算部、６０，６０Ａ，６０Ｅ，６０Ｆ，６０Ｇ，６０Ｊ…比較部、７０，７０−１，７０−２，７０−４…移動平均算出部、７１，７２，７３…レジスタ、７４…加算器、７５…乗算器、７７−１，７７−２，７８−１，７８−２…時間微分演算部、８０Ｅ…換算係数乗算部、１１０，１２０…指令入力処理部、１１１…制御指令入力処理部、１１２…モータ制御処理部、１１３…制御出力処理部、１１４，１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄ，１１４Ｅ，１１４Ｆ，１１４Ｇ，１１４Ｊ，１２４…異常判断処理部、１１５，１２５…安全出力部、１１６，１２６…周波数演算部。

Claims (14)

1. モータを駆動するインバータ主回路の作動制御を上位コントローラから与えられるトルク指令値に基づいて行うインバータ制御装置であって、
   前記インバータ主回路の出力電流の電流検出値に基づいて電流の周波数を算出する周波数演算手段と、
   前記周波数演算手段によって算出された前記電流の周波数と前記トルク指令値とに基づいて異常の有無を判断する異常判断手段と、を有し、
   前記異常判断手段は、
   前記電流の周波数に基づいて前記モータの実トルク推定値を算出し、
   前記実トルク推定値を時間微分して実トルク推定値の変化率を算出し、
   前記トルク指令値を時間微分してトルク指令値の変化率を算出し、
   前記実トルク推定値の変化率と前記トルク指令値の変化率との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力する
   ことを特徴とするインバータ制御装置。
2. モータを駆動するインバータ主回路の作動制御を上位コントローラから与えられるトルク指令値に基づいて行うインバータ制御装置であって、
   前記インバータ主回路の出力電流の電流検出値に基づいて電流の周波数を算出する周波数演算手段と、
   前記周波数演算手段によって算出された前記電流の周波数と前記トルク指令値とに基づいて異常の有無を判断する異常判断手段と、を有し、
   前記異常判断手段は、
   前記電流の周波数を時間微分して加速度演算値を算出し、
   前記トルク指令値に換算係数を乗算して加速度指令値を算出し、
   前記加速度演算値と前記加速度指令値とを比較する
   ことを特徴とするインバータ制御装置。
3. 前記異常判断手段は、
   前記加速度演算値と前記加速度指令値との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のインバータ制御装置。
4. 前記異常判断手段は、
   前記加速度演算値と前記加速度指令値との差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続した場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のインバータ制御装置。
5. 前記異常判断手段は、
   前記加速度演算値の移動平均と、前記加速度指令値の移動平均とを算出し、前記加速度演算値の移動平均と前記加速度指令値の移動平均との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のインバータ制御装置。
6. 前記異常判断手段は、
   前記加速度演算値を時間微分して加速度演算値の変化率を算出し、
   前記加速度指令値を時間微分して加速度指令値の変化率を算出し、
   前記加速度演算値の変化率と前記加速度指令値の変化率との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のインバータ制御装置。
7. 前記閾値は、
   当該インバータ制御装置が搭載された車両にかかる坂道での重力加速度の値に基づいて決定されることを特徴とする請求項３から６のいずれか１の請求項に記載のインバータ制御装置。
8. モータを駆動するインバータ主回路の作動制御を上位コントローラから与えられるトルク指令値に基づいて行うインバータ制御装置であって、
   前記インバータ主回路の出力電流の電流検出値に基づいて電流の周波数を算出する周波数演算手段と、
   前記周波数演算手段によって算出された前記電流の周波数と前記トルク指令値とに基づいて異常の有無を判断する異常判断手段と、を有し、
   前記異常判断手段は、
   前記トルク指令値の移動平均を算出し、
   前記電流の周波数に基づいて加速度演算値の移動平均を算出し、
   前記トルク指令値の移動平均と前記加速度演算値の移動平均とに基づいて異常の有無を判断するインバータ制御装置。
9. 前記異常判断手段は、
   前記加速度演算値の移動平均を算出するためのサンプルの時間区間を、当該インバータ制御装置が搭載される車両の速度と運転者の平均反応時間とフォールトトレラントタイムインターバルとに基づいて決定することを特徴とする請求項８に記載のインバータ制御装置。
10. 前記異常判断手段は、
    前記車両の速度が徐行速度以下である場合、フォールトトレラントタイムインターバルとほぼ同じ時間区間において得られる加速度演算値のサンプルを用いて加速度演算値の移動平均を算出し、
    前記車両の速度が通常速度である場合、運転者の平均反応時間とほぼ同じ時間区間において得られる加速度演算値のサンプルを用いて加速度演算値の移動平均を算出する
    ことを特徴とする請求項９に記載のインバータ制御装置。
11. 前記異常判断手段は、
    異常判断時点の加速度演算値の移動平均と、当該異常判断時点よりもフィードバック制御の時定数分だけ過去において算出されて保持されていたトルク指令値の移動平均とに基づいて異常の有無を判断することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１の請求項に記載のインバータ制御装置。
12. 前記周波数演算手段は、前記電流検出値が表す電流の周期の逆数を電流の周波数として算出することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１の請求項に記載のインバータ制御装置。
13. 前記周波数演算手段は、
    前記電流検出値をサンプリング周期で取り込み、
    前記サンプリング周期毎に前記電流検出値が表す電流ベクトルの位相角を算出し、
    前記サンプリング周期毎の前記電流ベクトルの位相角の差分を前記サンプリング周期で除算して電流の周波数を算出する
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１の請求項に記載のインバータ制御装置。
14. インバータ主回路の作動制御を行うモータ制御処理手段と、前記周波数演算手段と、前記異常判断手段として機能するモータ制御用の制御手段と、
    前記モータ制御用の制御手段とは別個に、前記周波数演算手段と、前記異常判断手段として機能する安全制御用の制御手段と、
    を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１の請求項に記載のインバータ制御装置。
    

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