JP6652073B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、３相交流モータを制御するモータ制御装置に関し、特に、電流センサ故障時の制御に関する。

特許文献１に、３相交流モータを制御する制御装置が開示されている。特許文献１に開示されている制御装置は、１つの電流センサが故障した場合に、故障した電流センサに対応する相である故障相の電流値を、残りの２相の電流値により推定してモータ制御を継続する。

また、たとえば、特許文献２に記載されている制御装置など、ＰＷＭ制御方式と矩形波制御方式とを切り替えて３相交流モータを制御する制御装置も広く知られている。

特開２００４−９６９３３号公報 特開２０１３−２３００５２号公報

上記従来技術のように、１つの故障相の電流値を、残りの２相の電流値から推定する場合、その２相の電流値が正常であることが必要である。そこで、故障相の電流値を正常としている２相の電流値から推定している場合、正常としている２相の電流値の波形を電流指令値と比較することで、正常としている２相の電流値が、正常であるか否かを監視することが考えられる。

しかし、矩形波制御により３相交流モータを制御している場合、基調波の比率が低いことに起因して、電流センサが検出する電流値の波形は歪みが大きくなる。そのため、矩形波制御時はピーク等の特徴部位の検出が困難であり、その結果、電流値が正常であるか否かの判断を精度よく行うことが困難であった。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、故障相の電流値を他の２相の電流値から推定している場合おける制御の信頼性が高いモータ制御装置を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための本発明は、
直流電流を交流電流に変換して３相交流のモータに供給するインバータ（２０）と、
インバータがモータへ供給する３相の電流値をそれぞれ検出する３つの電流センサ（４０）と、
インバータがモータへ供給する３相の電流値に基づいて、インバータを制御し、かつ、制御方式をＰＷＭ制御と矩形波制御に切り替えることができるインバータ制御部（１１）とを備えたモータ制御装置であって、
３つの電流センサが故障しているか否かを判断する故障判断部（１２）と、
故障判断部による判断の結果、故障している１つの電流センサを特定でき、かつ、残りの２つの電流センサは正常であると判断できたことに基づいて、インバータを制御する制御方式をＰＷＭ制御に決定する制御方式決定部（１３）とを備え、
故障判断部は、故障している１つの電流センサが特定されたことにより、インバータを制御する方式がＰＷＭ制御に決定されている場合、インバータに指令する電流指令値と、正常である２つの電流センサが検出する電流値との比較に基づいて、正常である２つの電流センサの少なくとも一方が故障したか否かを逐次判断し、
インバータ制御部は、故障判断部による判断の結果、故障している１つの電流センサを特定でき、かつ、残りの２つの電流センサは正常であると判断できたことに基づいて、故障している電流センサが検出すべき電流値を、正常である２つの電流センサが検出した電流値から推定してインバータを制御するが、故障判断部が、正常である２つの電流センサの少なくとも一方が故障したと判断したことに基づいて、インバータを使用不可とする。

本発明では、故障している１つの電流センサを特定でき、かつ、残りの２つの電流センサは正常であると判断した場合には、インバータを制御する制御方式をＰＷＭ制御に決定する。ＰＷＭ制御は、矩形波制御よりも線電流の位相を精度よく決定することができるので、電流指令値と電流センサが検出する電流値との比較を精度よく行うことができるからである。

故障判断部は、インバータに指令する電流指令値と、正常である２つの電流センサが検出する電流値との比較に基づいて、正常である２つの電流センサの少なくとも一方が故障したか否かを判断する。このときの制御方式はＰＷＭ制御になっているので、電流指令値と電流センサが検出する電流値との比較を精度よく行うことができる。

したがって、正常である２つの電流センサの少なくとも一方が故障したか否かを精度よく判断することができる。よって、故障している１つの電流センサが検出すべき電流値を、他の２つの電流センサの検出値から推定してインバータを制御しているときの制御の信頼性が高くなる。

実施形態のモータ制御装置１００の全体構成図である。 図１のインバータ２０の構成図である。 ＰＷＭ制御を説明する図である。 図１の制御部１０が実行する退避走行判定処理を示すフローチャートである。 図４に続いて実行する処理を示すフローチャートである。 図４、図５とは別に、図１の制御部１０が実行する処理を示すフローチャートである。 ＰＷＭ制御における線電流の波形を例示する図である。 矩形波制御における線電流の波形を例示する図である。

［全体構成］
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態の全体構成図である。モータ制御装置１００は車両１に搭載される。この車両１は、３相交流のモータ４００を駆動力源とする。車両１の駆動力源として、他に内燃機関を備えていてもよく、また、モータ４００とは別のモータをさらに車両１の駆動力源として備えていてもよい。

モータ４００には減速機５００が連結されている。減速機５００はモータ４００と車軸６１０とを連結しており、モータ４００の動力は減速機５００を介して車軸６１０に伝達される。車軸６１０には車輪６００が連結されており、車輪６００は車軸６１０と一体的に車軸６１０の軸回りに回転する。また、車輪６００の回転は、車軸６１０および減速機５００を介してモータ４００に伝達される。

モータ４００は、高圧電池３００から供給される電力によって駆動する。高圧電池３００は、数百ボルトの直流電流を出力する。高圧電池３００から出力された直流電流は、昇圧コンバータ３０を介してインバータ２０に供給される。昇圧コンバータ３０は、高圧電池３００から出力された直流電流を昇圧してインバータ２０に供給する。

インバータ２０は、供給された直流電流を交流に変換してモータ４００に出力する。モータ４００は、インバータ２０から供給される交流電流により駆動される。また、車輪６００の回転が車軸６１０および減速機５００を介してモータ４００に伝達されてモータ４００のロータが回転させられる場合、モータ４００は発電機として機能して交流電流を発生させる。

モータ４００が発電した交流電流は、インバータ２０により直流に変換される。高圧電池３００は二次電池であり、インバータ２０より直流に変換された電流により充電される。

制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータである。制御部１０は、ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭなどの非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に記憶されているプログラムを実行することで、インバータ制御部１１、故障判断部１２、制御方式決定部１３として機能する。これらの機能を実行すると、プログラムに対応する方法が実行される。これら各部の機能は後述する。

制御部１０には、車速センサ５１０、アクセルセンサ５２０、ブレーキセンサ５３０、レゾルバ５４０などの車両１に備えられた各種のセンサの検出値が入力される。

車速センサ５１０は、車両１の速度すなわち車速を検出する。アクセルセンサ５２０は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。ブレーキセンサ５３０は、ブレーキペダルの踏み込み力を検出する。この踏み込み力は、たとえば、ブレーキ油圧から検出する。レゾルバ５４０は、モータ４００が備えるロータの機械角を検出する。これらのセンサからの検出値は、直接、制御部１０に入力されてもよいし、他のＥＣＵから制御部１０に提供されてもよい。

また、モータ制御装置１００は、電流センサ４０も備える。電流センサ４０は、インバータ２０がモータ４００に出力する電流すなわち線電流を検出するセンサである。電流センサ４０が検出した電流値Ｉを示す信号も制御部１０に供給される。制御部１０は、種々のセンサから供給される値に基づいて昇圧コンバータ３０およびインバータ２０を制御する。

［インバータ２０の構成］
インバータ２０の構成を図２に示す。インバータ２０は、６つのスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６、及び、６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６を備えている。スイッチング素子Ｔ２１、Ｔ２２は、スイッチング素子Ｔ２１を高電位側として直列接続され、Ｕ相上アーム、下アームを構成している。スイッチング素子Ｔ２１、Ｔ２２の接続点は、モータ４００の図示しないＵ相コイルに電気的に接続されている。

スイッチング素子Ｔ２３、Ｔ２４は、スイッチング素子Ｔ２３を高電位側として直列接続され、Ｖ相上アーム、下アームを構成している。スイッチング素子Ｔ２３、Ｔ２４の接続点は、モータ４００の図示しないＶ相コイルに電気的に接続されている。

スイッチング素子Ｔ２５、Ｔ２６は、スイッチング素子Ｔ２５を高電位側として直列接続され、Ｗ相上アーム、下アームを構成している。スイッチング素子Ｔ２５、Ｔ２６の接続点は、モータ４００の図示しないＷ相コイルに電気的に接続されている。

スイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６としては、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴなどを採用することができる。ダイオードＤ２１〜Ｄ２６は、対応するスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６に対して逆並列に接続されている。ダイオードＤ２１〜Ｄ２６のアノードが、対応するスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のエミッタ電極に接続されている。

さらに、インバータ２０は、保護回路２７ｕ、２７ｖ、２７ｗを備えている。これら保護回路２７ｕ、２７ｖ、２７ｗは、それぞれ、上アームのｕ相、ｖ相、ｗ相に配置されている。これら保護回路２７ｕ、２７ｖ、２７ｗは、公知の構成であり、過電流および過熱が生じた場合には電流を遮断する。保護回路２７ｕ、２７ｖ、２７ｗと制御部１０とは接続されており、制御部１０は、保護回路２７ｕ、２７ｖ、２７ｗが作動したことを検知可能である。

モータ制御装置１００は、さらに３つの電流センサ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗを備えている。これら３つの電流センサ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗを区別しないときは電流センサ４０と記載する。

電流センサ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗは、磁電変換素子であり、それぞれ、インバータ２０の接続ライン２０ｕ、２０ｖ、２０ｗに流れる電流を検出するために設けられている。これらの接続ライン２０ｕ、２０ｖ、２０ｗは、インバータ２０の各相上下アームの接続点を、モータ４００の対応する相のコイルに接続するための接続ラインである。

［制御部１０の機能］
インバータ制御部１１は、ハイブリッドＥＣＵなどの上位ＥＣＵから指令されるトルク指令値と、電流センサ４０が検出した接続ライン２０ｕ、２０ｖ、２０ｗの電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいて、各相の電流指令値を逐次演算する。そして、その電流指令値に基づいてインバータ２０を制御する。インバータ２０の制御は、本実施形態ではベクトル制御を用いる。

インバータ制御部１１は、インバータ２０のスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６をオンオフ制御する方式として、ＰＷＭ制御と矩形波制御とが可能であり、これら２つの制御を切り替えて実行できる。

ＰＷＭ制御は、図３に示すように、三角波などである搬送波Ｃａと、正弦波である各相のモータ電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊との大小比較に基づいて、各相のＰＷＭ信号を生成する。スイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６は、生成されたＰＷＭ信号に基づいてスイッチングされる。一方、矩形波制御では、モータ電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊の正負符号に応じてスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６をオンオフする。

矩形波制御は、ＰＷＭ制御に比べて、高トルクが出せ、高回転域でも制御が可能であり、発熱が少ないという利点がある。一方、ＰＷＭ制御はモータ４００のトルク制御が容易であり、かつその回転が比較的低い回転域であっても滑らかなものとすることができるなどの利点がある。したがって、矩形波制御とＰＷＭ制御を、モータ４００の動作領域に応じて使い分けることが広く行われている。

矩形波制御およびＰＷＭ制御は、どちらの制御であっても、３相の電流値Ｉが必要になる。したがって、３つの電流センサ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのいずれか一つが故障した場合に、モータ制御を継続すべきか否かが問題となる。

モータ４００の３相の電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０が成立するので、２相の電流値Ｉが検出できれば、残りの１相は計算することができる。したがって、３つの電流センサ４０のうち１つの電流センサ４０が故障しただけであれば、モータ制御を継続することはできる。

しかし、１つの電流値Ｉを計算により求めてモータ制御を継続する場合、残りの２相の電流センサ４０が正常であることが必要となる。そこで、本実施形態の制御部１０は、図４、図５、図６に示す処理を実行することで、２つの電流センサ４０が正常か否かを逐次判断しつつ、モータ制御を行う。

制御部１０は、図４に示す退避走行判定処理を周期的に実行する。退避走行とは、１つの電流センサ４０が故障した状態での、しばらくの間に限定したモータ走行である。この退避走行では、故障した１つの電流センサ４０が検出すべき電流値Ｉを、他の２つの電流センサ４０が検出した電流値Ｉから推定することになる。退避走行判定処理では、退避走行を継続できるか否かを判定する。

Ｓ１では、モータ４００を使用不可に決定しているか否かを判断する。モータ４００を使用不可に決定するのは、後述するＳ４、Ｓ１２、Ｓ１９およびＳ３７である。すでに、Ｓ４、Ｓ１２、Ｓ１９およびＳ３７のいずれかを実行している場合にはＳ１の判断はＹＥＳになる。Ｓ１の判断がＹＥＳであれば図４の処理を終了する。この場合、モータ４００は使用できないので、他の駆動力源を用いて車両１は走行する。他の区動力源を備えていない場合には車両１は走行できないことになる。

Ｓ１の判断がＮＯであればＳ２へ進む。Ｓ２では、電流センサ４０が故障しているか否かを、予め設定した判断条件に基づいて判断する。判断条件は、たとえば、各電流センサ４０が出力する電流値Ｉが、制御電流範囲に入っていないという条件である。電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、ある一定の範囲内で制御されているはずである。そこで、電流センサ４０が検出した電流値Ｉが制御電流範囲に入っていない場合には、その電流値Ｉを検出した電流センサ４０が異常であると判断する。

また、判断条件としては、他に、３つの電流センサ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗが検出した電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの合計値がゼロにならないという条件がある。ただし、この条件が成立したとしても、いずれかの電流センサ４０が故障していると判断できるが、どの電流センサ４０が故障しているかは判断できない。

Ｓ２の判断がＮＯである場合にも図４の処理を終了する。ただし、Ｓ２の判断がＮＯである場合、どの電流センサ４０も故障していないことになるので、退避走行ではない正常時の走行制御を行う。正常時の走行制御では、インバータ制御部１１は、３つの電流センサ４０が検出した電流値Ｉを用いてモータ４００を制御する。

Ｓ２の判断がＹＥＳであればＳ３に進む。Ｓ３では、電流センサ４０の故障が発生してから一定時間走行したか否かを判断する。一定時間はたとえば１０時間である。なお、走行した時間は、故障が発生してから実際に車両１が走行している時間でもよいし、故障発生からの経過時間でもよい。

Ｓ３の判断がＹＥＳであればＳ４に進む。Ｓ４では、次トリップ以降でのモータ４００の使用を不可とする。加えて、車両１に搭載された表示部に、点検が必要であることを意味するメッセージを表示してもよい。次トリップは、電源オフ後、次にイグニッションスイッチが電源オン状態になって開始する次回の走行を意味する。Ｓ４の処理により、退避走行は、上記一定時間程度に制限される。また、一定時間経過した場合に即座にモータ使用不可とするのではなく、現在のトリップではモータ使用可を継続するので、走行中に、走行制御が変化してしまうことを抑制できる。

Ｓ４を実行後はＳ５に進む。また、Ｓ３の判断がＮＯである場合にもＳ５に進む。Ｓ５では、故障相が特定できたか否かを判断する。故障相は、３相のうち、電流値Ｉが異常である相を意味する。よって、故障相が特定できかた否かは、故障している電流センサ４０が特定できたか否かを意味する。

この判断は、各電流センサ４０が検出した電流値Ｉが前述の制御電流範囲内であるか否かにより行う。Ｓ２の判断において、３つの電流値の合計値がゼロにならないことのみにより判断結果をＹＥＳとした場合には故障相の特定はできない。Ｓ５の判断がＹＥＳであれば、後述する図５のＳ１１に進む。一方、Ｓ５の判断がＮＯであればＳ６に進む。Ｓ６〜Ｓ１０は故障相を特定するための処理である。

Ｓ６では、全部のスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断する。これにより、モータ４００には電流が供給されないことになるので、モータ４００の回転数が低下する。なお、回転数は、一定時間（たとえば１分）当たりの回転数であるので、回転速度ということもできる。

Ｓ７では、モータ４００の回転数が、異常相判定のために設定された判定閾値以下であるか否かを判断する。この判定閾値は、急激な車速変化が生じないようにするための値である。モータ４００の回転数が高いことは、車速が高いことを意味する。判定閾値は、たとえば、車速が３０ｋｍ／ｈに相当する閾値とすることができる。

車速が高い状態で、次のＳ８において下アームの３相のスイッチング素子Ｔ２２、Ｔ２４、Ｔ２６をオンにすると、大きな回生制動力により急激な車速変動が生じて、乗員に大きな違和感を与える恐れがある。そこで、このＳ７の判断を行うのである。

Ｓ７の判断がＮＯであれば図４の処理を終了する。図４の処理は周期的に実行するようになっており、また、上述したように、ゲートを遮断することでモータ４００の回転数が低下するので、次回以降の図４の処理を実行したときにＳ７の判断がＹＥＳになる可能性がある。

Ｓ７の判断がＹＥＳになればＳ８に進む。Ｓ８では、下アームの３相のスイッチング素子Ｔ２２、Ｔ２４、Ｔ２６をオンにして、モータ４００の逆起電力による３相交流を発生させる。なお、下アーム相のスイッチング素子Ｔ２２、Ｔ２４、Ｔ２６に代えて、上アーム相のスイッチング素子Ｔ２１、Ｔ２３、Ｔ２５をオンにしてもよい。

Ｓ９では、３相の電流推定値をそれぞれ算出する。電流推定値は次のようにして算出する。まず、レゾルバ５４０により検出される機械角をもとに電気角を算出する。その電気角の時間変化からモータ４００の回転速度を算出する。この回転速度と逆起電力定数から逆起電力を算出する。さらに、逆起電力と予め記憶しておいた回路抵抗値より、３相の電流推定値を算出する。

Ｓ１０では、Ｓ９で算出した電流推定値と、電流センサ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗが検出した電流値Ｉとを比較して、電流推定値から最もずれている電流値Ｉを検出した電流センサ４０を故障している電流センサ４０に決定する。電流推定値と電流値Ｉとのずれは、波形全体で比較する。ただし、ピーク値あるいはピークの発生時刻で比較してもよい。なお、電流推定値とのずれが所定以上となる相が２つ以上ある場合、故障していると推定できる電流センサ４０が２つ以上あると推定する。

Ｓ１０を実行した後は、図５のＳ１１に進む。また、前述したように、Ｓ５で故障相が特定できたと判断した場合にも図５のＳ１１に進む。

Ｓ１１では、故障相が１相のみか否かを判断する。この判断がＮＯ、すなわち、故障相が２相以上であれば、Ｓ１２に進む。Ｓ１２では、モータ４００の使用を不可とし、全部のスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断する。Ｓ１２を実行したら図５の処理を終了する。Ｓ１１の判断がＹＥＳであればＳ１３に進む。

Ｓ１３では、モータ４００の回転数がＰＷＭ制御上限数よりも低いか否かを判断する。ＰＷＭ制御は、回転数が高いとスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチングが間に合わない等の問題があるので、ＰＷＭ制御上限数が定められている。Ｓ１３では、このＰＷＭ制御上限数とモータ４００の回転数とを比較して、ＰＷＭ制御が可能か否かを判断する。

Ｓ１３の判断がＮＯであればＳ１４に進む。Ｓ１４では、全部のスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断する。Ｓ１４を実行したら図５の処理を終了する。ただし、Ｓ６において説明したように、全部のスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断すると、モータ４００の回転数が低下するので、次回以降の図５の処理を実行したときにＳ１３の判断がＹＥＳになる可能性がある。

Ｓ１３の判断がＹＥＳになればＳ１５に進む。Ｓ１５では、矩形波制御を禁止して、ＰＷＭ制御に移行する。続くＳ１６では、２つの正常相の電流値Ｉから、故障相の電流値Ｉを推定する。正常相とは、３相のうち、故障相と判断していない相を意味する。すでに説明したように、３相の電流値Ｉの和が０になることから、２つの正常相から故障相の電流値Ｉを推定できる。Ｓ１７では、３つの電流値Ｉに基づいて各相の電流指令値を演算する。

Ｓ１８では、２つの正常相の電流指令値と、正常相に対応する電流センサ４０が検出した電流値Ｉとを比較する。具体的には、ピークタイミングのずれが時間閾値内であるか否かを判断する。時間閾値は、正常時におけるピークタイミングのずれに基づいて予め設定しておく。

いずれか一方の電流指令値と電流センサ４０が検出した電流値Ｉとのずれが時間閾値を超えている場合に、Ｓ１８の判断をＮＯとする。Ｓ１８の判断がＮＯになる場合、正常相であるとしていた相が故障相であることになる。したがって、Ｓ１８の判断がＮＯになる場合には、２つ以上の電流センサ４０が故障している可能性が高い。２つ以上の電流センサ４０が故障していると、信頼性のあるモータ制御は困難である。

そこで、Ｓ１８の判断がＮＯであった場合にはＳ１９に進み、モータ４００を使用不可とし、全部のスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断する。Ｓ１９を実行したら図５の処理を終了する。

Ｓ１８の判断がＹＥＳであった場合にはＳ２０に進む。Ｓ２０では、モータ４００の回転数変動量が一定以内か否かを判断する。２つ以上の電流センサ４０が故障した場合、検出した電流値Ｉおよび検出した電流値Ｉから推定した電流値Ｉが、接続ライン２０ｕ、２０ｖ、２０ｗに実際に流れている電流の大きさとは違った値になる。実際に流れている電流の大きさとは違っている電流値Ｉに基づいて算出された電流指令値が出力されると、モータ４００のトルクが急変する可能性があり、モータ４００のトルクが急変すると、モータ４００の回転数も急変する。したがって、モータ４００の回転数変動量が一定以内か否かを判断することでも、２つ以上の電流センサ４０が故障しているか否かを判断することができる。なお、変動量は、単位時間当たりの最大値と最小値の差である。

Ｓ２０の判断がＮＯである場合も、２つ以上の電流センサ４０が故障している可能性が高いので、Ｓ２０の判断がＮＯである場合もＳ１９を実行してモータ４００を使用不可とし、かつ、スイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断する。

Ｓ２０の判断がＹＥＳである場合にはＳ２１へ進む。Ｓ２１では、モータ４００の過電流、過熱が検出されているか否かを判断する。この判断は、３つの保護回路２７ｕ、２７ｖ、２７ｗの少なくとも一つが作動したか否かにより行う。Ｓ２１の判断がＹＥＳである場合にもＳ１９を実行してモータ４００を使用不可とし、かつ、スイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断する。

Ｓ２１の判断がＮＯであればＳ２２へ進む。Ｓ２２ではモータ４００の指令トルクの変化量を制限して退避走行を行う。指令トルクの変化量を制限する理由は、１つの電流センサ４０が故障している状態であるので、全部の電流センサ４０が故障していない場合と比較すれば、電流値Ｉの信頼性は低い。指令トルクの変化量が少なければ、電流値Ｉの精度が低くても、モータ４００が発生するトルクが急激に変動してしまうことを抑制できる。そこで、指令トルクの変化量を制限するのである。制御部１０は、指令トルクの変化量を制限する必要があることを、トルク指令値を演算する上位ＥＣＵに通知する。

次に図６を説明する。図６は、退避走行中に周期的に実行する処理である。Ｓ３１では、モータ４００が使用不可となっているか否かを判断する。この判断がＹＥＳであれば図６の処理を終了する。Ｓ３１の判断がＮＯであればＳ３２に進む。

Ｓ３２では、減速要求があったか否かを判断する。ブレーキセンサ５３０の検出値に基づいて、ブレーキペダルが踏み込まれていると判断できる場合には減速要求があったと判断できる。また、アクセルオフとなった場合にも減速要求があったと判断してもよい。Ｓ３２の判断がＮＯであれば図６の処理を終了し、ＹＥＳであればＳ３３に進む。

Ｓ３３では、昇圧電圧よりもモータ逆起電力が大きくなるように昇圧指令値を調整する。Ｓ３３を実行する場合、車両１は減速中である。減速中にはモータ４００には逆起電圧が生じる。この逆起電圧は車速から計算することができる。昇圧電圧は、昇圧コンバータ３０がインバータ２０に出力する電圧である。

Ｓ３４では、全部のスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断する。続くＳ３５では、逆起電圧の検出値が昇圧電圧よりも大きいか否かを判断する。この判断がＹＥＳであればＳ３６に進む。Ｓ３６に進む場合、モータ４００の逆起電力により、全波整流での回生電流が生じている状態である。

Ｓ３６では、正常な２相の電流値Ｉが、電流推定値と第１電流閾値以上ずれているか否かを判断する。電流推定値の算出方法はＳ９と同じである。第１電流閾値は、電流センサ４０が正常である場合における電流値Ｉと、電気角から計算により求められる理論値、すなわち、上記電流推定値とのずれに基づいて予め設定される。

２相の電流値Ｉのうち、いずれか一方でも電流推定値とのずれが第１電流閾値以上であればＳ３６の判断をＹＥＳとする。Ｓ３６の判断がＹＥＳであれば、正常であるとしていた相に対応する電流センサ４０も故障した可能性が高い。

そこで、Ｓ３６の判断がＹＥＳであれば、Ｓ３７において、モータ４００を使用不可とし、全部のスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断する。Ｓ３６の判断がＮＯでれば、図６の処理を終了する。

Ｓ３５の判断がＮＯであればＳ３８に進む。Ｓ３８に進む場合、正常な２相に電流は流れていないはずである。Ｓ３８では、正常な２相の電流値Ｉは、０から第２電流閾値以上ずれているか否かを判断する。

２相の電流値Ｉのうち、いずれか一方でも０からのずれが第２電流閾値以上であればＳ３８の判断をＹＥＳとする。Ｓ３８の判断がＹＥＳである場合も、正常であるとしていた相に対応する電流センサ４０も故障した可能性が高い。そこで、Ｓ３８の判断がＹＥＳである場合も、Ｓ３７に進み、モータ４００を使用不可とし、全部のスイッチング素子Ｔ２１〜Ｔ２６のゲートを遮断する。Ｓ３８の判断がＮＯでれば、図６の処理を終了する。

なお、図４〜図６の処理において、Ｓ４、Ｓ１２、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ３７はインバータ制御部１１の処理であり、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５は制御方式決定部１３の処理である。その他の処理は、故障判断部１２の処理である。

［実施形態のまとめ］
以上、説明した本実施形態では、故障している電流センサ４０が検出すべき電流値Ｉを、故障していない２つの電流センサ４０が検出した電流値Ｉから推定する場合、ＰＷＭ制御を行う（Ｓ１５）。

図７にＰＷＭ制御における線電流の波形を示し、図８に矩形波制御における線電流の波形を示す。図７と図８の比較から分かるように、ＰＷＭ制御は、矩形波制御よりも線電流の波形のピーク等の特徴部位が分かりやすいので、位相を精度よく決定することができる。

故障相の電流値Ｉを推定してインバータ２０の制御を行っている間は、電流指令値と、正常である２つの電流センサ４０が検出した電流値Ｉとの比較に基づいて、正常である２つの電流センサ４０の少なくとも一方が故障したか否かを判断している（Ｓ１８）。このときの制御方式は、ＰＷＭ制御になっているので、電流指令値と電流センサ４０が検出する電流値Ｉとの比較を精度よく行うことができる。

したがって、正常である２つの電流センサ４０の少なくとも一方が故障したか否かを精度よく判断することができるので、退避走行時の制御の信頼性が向上する。

また、本実施形態では、Ｓ５において故障相が特定できないと判断した場合、モータ４００の回転数が判定閾値となったことを条件に、下アームの３相のスイッチング素子Ｔ２２、Ｔ２４、Ｔ２６をオンにして、故障相を決定する（Ｓ７〜Ｓ１０）。ＰＷＭ制御ではスイッチングにより擬似的な３相交流が生成されるのに対して、このとき電流センサ４０に検出される電流は、滑らかな３相交流になる。したがって、故障相を特定しやすくなる。

また、本実施形態では、退避走行中は、減速要求があったと判断した場合に、車両１の減速シーンを利用して、３相交流を発生させる。このときの３相交流も滑らかな波形になる。この３相交流を用いて、正常であるとしていた２つの電流センサ４０が正常を維持できているか否かを判断する。よって、退避走行時の制御の信頼性がより向上する。

また、本実施形態では、電流指令値と電流センサ４０が検出した電流値Ｉとのずれが大きい場合にモータ４００を使用不可とすることに加えて、モータ４００の回転数変動量が一定以内でない場合にも、モータ４００を使用不可とする。また、保護回路２７ｕ、２７ｖ、２７ｗが作動した場合にも、モータ４００を使用不可とする。これによっても、退避走行時の制御の信頼性が向上する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

＜変形例１＞
たとえば、Ｓ２０の判断およびＳ２１の判断のいずれか一方を省略してもよい。

＜変形例２＞
昇圧コンバータ３０を備えていなくてもよい。なお、昇圧コンバータ３０を備えていない場合には、昇圧電圧を高圧電池３００が出力する電池電圧に置き換えて、図６の処理を行う。

１：車両 １０：制御部 １１：インバータ制御部 １２：故障判断部 １３：制御方式決定部 ２０：インバータ ２０ｕ：接続ライン ２０ｖ：接続ライン ２０ｗ：接続ライン ２７ｕ：保護回路 ２７ｖ：保護回路 ２７ｗ：保護回路 ３０：昇圧コンバータ ４０：電流センサ １００：モータ制御装置 ３００：高圧電池 ４００：モータ ５００：減速機 ５１０：車速センサ ５２０：アクセルセンサ ５３０：ブレーキセンサ ５４０：レゾルバ ６００：車輪 ６１０：車軸 Ｔ２１：上アーム Ｔ２２：下アーム Ｔ２３：上アーム Ｔ２４：下アーム Ｔ２５：上アーム Ｔ２６：下アーム

Claims (5)

1. 直流電流を交流電流に変換して３相交流のモータに供給するインバータ（２０）と、
   前記インバータが前記モータへ供給する３相の電流値をそれぞれ検出する３つの電流センサ（４０）と、
   前記インバータが前記モータへ供給する３相の電流値に基づいて、前記インバータを制御し、かつ、制御方式をＰＷＭ制御と矩形波制御に切り替えることができるインバータ制御部（１１）とを備えたモータ制御装置であって、
   ３つの前記電流センサが故障しているか否かを判断する故障判断部（１２）と、
   前記故障判断部による判断の結果、故障している１つの前記電流センサを特定でき、かつ、残りの２つの前記電流センサは正常であると判断できたことに基づいて、前記インバータを制御する制御方式を前記ＰＷＭ制御に決定する制御方式決定部（１３）とを備え、
   前記故障判断部は、故障している１つの前記電流センサが特定されたことにより、前記インバータを制御する方式が前記ＰＷＭ制御に決定されている場合、前記インバータに指令する電流指令値と、正常である２つの前記電流センサが検出する電流値との比較に基づいて、正常である２つの前記電流センサの少なくとも一方が故障したか否かを逐次判断し、
   前記インバータ制御部は、前記故障判断部による判断の結果、故障している１つの前記電流センサを特定でき、かつ、残りの２つの前記電流センサは正常であると判断できたことに基づいて、故障している前記電流センサが検出すべき電流値を、正常である２つの前記電流センサが検出した電流値から推定して前記インバータを制御するが、前記故障判断部が、正常である２つの前記電流センサの少なくとも一方が故障したと判断したことに基づいて、前記インバータを使用不可とするモータ制御装置。
2. 請求項１において、
   前記インバータは、上アーム（Ｔ２１、Ｔ２３、Ｔ２５）および下アーム（Ｔ２２、Ｔ２４、Ｔ２６）を備えており、
   前記故障判断部は、
   ３つの前記電流センサのうちの何れかが故障していると判断できるが、故障している前記電流センサを特定できない場合、前記上アームおよび前記下アームを遮断し、前記モータの回転数が予め定めた判定閾値以下であることに基づいて、前記上アームおよび前記下アームのいずれか一方をオンにし、
   前記上アームおよび前記下アームのいずれか一方をオンにしたときの前記３相の電流値を前記モータの電気角に基づいて推定し、３つの前記電流センサがそれぞれ検出した電流値のうち、推定した前記電流値との差が最も大きい電流値を検出した前記電流センサを、故障している前記電流センサであると判断する、モータ制御装置。
3. 請求項１または２において、
   前記モータは車両の駆動力源として用いられ、
   前記故障判断部は、前記車両が減速する際に、正常である２つの前記電流センサが検出すべき電流値を前記モータの電気角に基づいて推定し、推定した電流値と、正常である２つの前記電流センサが検出した電流値との比較に基づいて、正常である２つの前記電流センサの少なくとも一方が故障したか否かを判断するモータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
   前記インバータ制御部は、故障している前記電流センサが検出すべき電流値を、正常である２つの前記電流センサが検出した電流値から推定して前記インバータを制御している時間が、予め設定した一定時間を超えたことに基づいて、次回の走行における前記モータの使用を不可に決定するモータ制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、
   前記インバータは、過電流および過熱を検出する保護回路（２７ｕ、２７ｖ、２７ｗ）を備えており、
   前記インバータ制御部は、前記保護回路が作動した場合に、前記インバータを使用不可とするモータ制御装置。

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