WO2019225016A1

WO2019225016A1 - インバータ制御方法及びインバータ制御システム

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Publication number: WO2019225016A1
Application number: PCT/JP2018/020209
Authority: WO
Inventors: 永山　和俊; 貴裕菊地
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2019-11-28
Also published as: JP6962462B2; JPWO2019225016A1

Abstract

モータに供給する電力を調節するインバータを備えたインバータ制御システムにおいて、モータの要求に応じてインバータのスイッチングを行う通常スイッチング制御を実行するインバータ制御方法であって、通常スイッチング制御の実行中に、該通常スイッチング制御を停止した場合のインバータの直流電圧であるインバータ電圧の上昇を、モータの状態を表すモータ状態パラメータに基づいて推定する推定工程と、インバータ電圧の上昇の推定結果に基づいて、通常スイッチング制御を停止するか否かを判断する判断工程と、を含むインバータ制御方法を提供する。

Description

インバータ制御方法及びインバータ制御システム

　本発明は、インバータ制御方法及びインバータ制御システムに関する。

　JP2006-74841Aには、モータの回転中にモータへの電力供給が停止した場合に、インバータの入力側に接続されたコンデンサ（平滑コンデンサ）の電圧（インバータの直流電圧）が所定値以上になるとモータのコイルを短絡するようにインバータを制御（非通常スイッチング制御）するモータ制御装置が開示されている。

　上記モータ制御装置において、モータへの電力供給中におけるインバータのスイッチング制御（通常スイッチング制御）から、上記非通常スイッチング制御に切り替えた時に平滑コンデンサが充電されることで、インバータの直流電圧が上昇して過電圧となることがある。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、通常スイッチング制御から非通常スイッチング制御への切り替え時におけるインバータの過電圧を抑制し得るインバータ制御方法及びインバータ制御システムを提供することを目的とする。

　本発明のある態様によれば、モータに供給する電力を調節するインバータを備えたインバータ制御システムにおいて、モータの要求に応じてインバータのスイッチングを行う通常スイッチング制御を実行するインバータ制御方法が提供される。このインバータ制御方法は、通常スイッチング制御の実行中に、該通常スイッチング制御を停止した場合のインバータの直流電圧であるインバータ電圧の上昇を、モータの状態を表すモータ状態パラメータに基づいて推定する推定工程を含む。また、このインバータ制御方法は、インバータ電圧の上昇の推定結果に基づいて、通常スイッチング制御を停止するか否かを判断する判断工程を含む。

　また、本発明の他の態様によれば、モータに供給する電力を調節するインバータと、モータの要求に応じてインバータのスイッチングを行う通常スイッチング制御を実行するインバータ制御装置と、を備えたインバータ制御システムが提供される。インバータ制御装置は、通常スイッチング制御の実行中に、該通常スイッチング制御を停止した場合のインバータの直流電圧であるインバータ電圧の上昇を、モータの状態を表すモータ状態パラメータに基づいて推定する推定部を備える。また、インバータ制御装置は、インバータ電圧の上昇の推定結果に基づいて、通常スイッチング制御を停止するか否かを判断する判断部と、を備える。

図１は、本発明の第１実施形態によるインバータ制御システムを構成するモータ制御装置の概略構成図である。図２は、第１実施形態における通常スイッチング制御の停止判定の流れを説明するフローチャートである。図３は、停止後インバータ電圧算出の流れを示すフローチャートである。図４は、通常スイッチング制御実行中と通常スイッチング制御停止後のモータに流れる電流の態様を説明する図である。図５は、通常スイッチング制御が停止される場合におけるインバータ電圧の変化を説明するグラフである。図６は、第２実施形態によるインバータ制御システムを構成するモータ制御装置の概略構成図である。図７は、第３実施形態における通常スイッチング制御の停止判定の流れを説明するフローチャートである。

　（第１実施形態）
　以下、図１～図５に基づいて、本発明の第１実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、記載の簡略化のため、電流及び電圧等の３相成分及びｄ－ｑ座標成分を、「ｄｑ軸電流値（id，iq）」、及び「３相電流値（iu,iv,iw）」等のように必要に応じてまとめて表記する。

　図１は、本実施形態のモータ制御装置１００の構成を説明する図である。なお、モータ制御装置１００の構成は、ＣＰＵ等の各種演算・制御装置、ＲＯＭ及びＲＡＭ等の各種記憶装置、並びに入出力インターフェース等を備える１又は２以上のコンピュータにより実現される。

　本実施形態のモータ制御装置１００は、電動車両などに搭載されて車両の駆動輪に接続される電動機としてのモータ１０９の動作を制御する装置である。

　図示のように、モータ制御装置１００は、主として、ドライバ操作情報指令部１０１と、車両コントローラ１０２と、バッテリ１０３と、リレー１０４と、インバータ１０５と、モータ制御部１０６と、を有している。

　ドライバ操作情報指令部１０１は、EVキー、シフト・ブレーキ、及びアクセルペダルなどにドライバによる操作が行われた場合に、当該操作に基づいた操作検出信号を車両コントローラ１０２に送信する。

　車両コントローラ１０２は、受信した操作検出信号に基づいて、リレー１０４にオン／オフを指令するオン／オフ指令信号を送信する。また、車両コントローラ１０２は、上記操作検出信号に応じたトルク指令値Ｔ*をモータ制御部１０６の電圧指令値演算部２０１に出力する。

　さらに、本実施形態の車両コントローラ１０２は、バッテリ１０３のSOC（state of charge）などの状態を表すパラメータに基づいて、バッテリ１０３の充電量が所定の基準値より低下した状態としての電欠状態であるか否かの判断を含むバッテリ１０３が正常であるか否かを判定するバッテリ診断を実行する。

　そして、車両コントローラ１０２は、バッテリ１０３が正常ではないと判定すると、バッテリ１０３の充電量の消費を抑制する観点から、トルク指令値Ｔ*をゼロに設定して電圧指令値演算部２０１に出力する。さらに、この場合、車両コントローラ１０２は、リレー１０４にオフ指令信号を送信する。

　バッテリ１０３は、力行時にインバータ１０５を介してモータ１０９に電力を供給する電源として機能する。また、バッテリ１０３は、回生時にインバータ１０５を介してモータ１０９から供給される電力を蓄電する。

　リレー１０４は、車両コントローラ１０２からの上記オン／オフ指令信号に応じて、バッテリ１０３とインバータ１０５との間を導通させる状態（オン状態）、及びこれらの間を電気的に遮断する状態（オフ状態）が切り替わるように開閉する。特に、リレー１０４は、車両コントローラ１０２からのオフ指令信号を受けると、バッテリ１０３とインバータ１０５との間を電気的に遮断するように開放する。

　インバータ１０５は、上記トルク指令値Ｔ*に基づいて生成されるモータ制御部１０６からのスイッチング信号に応じて、バッテリ１０３からの直流電力を３相交流電力に変換してモータ１０９に供給する。

　より具体的に、インバータ１０５は、直流電力と３相交流電力の間の変換を行うためのスイッチング素子１０７と、当該インバータ１０５内部の電圧を平滑化する平滑コンデンサ１０８と、を有する。

　スイッチング素子１０７は、上アームSupの３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のスイッチング素子Supu，Supv，Supwと、下アームSdwの３相のスイッチング素子Sdwu，Sdwv，Sdww（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とを備える。なお、各スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）により構成されるが、他にも、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、及びＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）などを用いてもよい。また、各スイッチング素子Supu，Supv，Supw，Sdwu，Sdwv，Sdwwには、逆並列にダイオードが接続されている。そして、各スイッチング素子Supu，Supv，Supw，Sdwu，Sdwv，Sdwwは、後述するスイッチ信号変換部２０４からスイッチング信号としてのＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）信号を受信すると、当該ＰＷＭ信号に応じたディーティー比で開閉される。すなわち、スイッチング素子１０７は、ＰＷＭ信号に基づいたスイッチング制御（通常スイッチング制御）にしたがって開閉される。

　これにより、モータ１０９は、トルク指令値Ｔ*（＞０）に応じたモータ駆動力を発生することとなる。なお、トルク指令値Ｔ*が負の場合には、インバータ１０５は、モータ１０９の回生電力を直流電力に変換してバッテリ１０３に充電する。

　次に、モータ制御部１０６は、電圧指令値演算部２０１と、電流制御部２０２と、２相／３相変換部２０３と、スイッチ信号変換部２０４と、３相／２相変換部２０５と、モータ角検出部２０６と、直流電圧検出部２０７と、電源供給停止判定部２０８と、を有している。

　電圧指令値演算部２０１は、トルク指令値Ｔ*、モータ１０９の電気角速度（以下では、「モータ電気角速度ω」とも称する）、インバータ１０５の直流電圧であるインバータ電圧HVに基づいて、d軸電流指令値id*、及びq軸電流指令値iq*を演算する。

　より詳細には、電圧指令値演算部２０１は、トルク指令値Ｔ*、モータ電気角速度ω、及びインバータ電圧HVの間の関係を定めた所定のテーブルに基づいて、dq軸電流指令値（id*，iq*）を演算する。電圧指令値演算部２０１は、演算したdq軸電流指令値（id*，iq*）を電流制御部２０２に出力する。

　電流制御部２０２は、モータ１０９に実際に流れるdq軸電流値（id,iq）が、電圧指令値演算部２０１から入力されるdq軸電流指令値（id*，iq*）に近づくように、dq軸電圧指令値（vd*，vq*）を演算する。なお、以下では、モータ１０９に実際に流れるdq軸電流値を、「モータ電流値（id,iq）」又は「モータ電流値i」とも称する。

　例えば、電流制御部２０２は、以下の式（１）にしたがうＰＩ制御に基づいて、dq軸電圧指令値（vd*，vq*）を演算する。

　なお、式（１）中のKpd及びKpqはそれぞれd軸比例ゲイン及びq軸比例ゲインを意味する。また、Kid及びKiqはそれぞれd軸積分ゲイン及びq軸積分ゲインを意味する。さらに、Ld及びLqはそれぞれd軸インダクタンス及びq軸インダクタンスを意味する。また、φは永久磁石鎖交磁束数を意味する。

　そして、電流制御部２０２は、演算したdq軸電圧指令値（vd*，vq*）を２相／３相変換部２０３に出力する。

　２相／３相変換部２０３は、モータ角検出部２０６で検出したモータ１０９の回転子の電気角θを用いて、入力されたdq軸電圧指令値（vd*，vq*）を以下の式（２）に基づいて３相電圧指令値（vu*,vv*,vw*）に変換する。

　そして、２相／３相変換部２０３は、演算した３相電圧指令値（vu*,vv*,vw*）をスイッチ信号変換部２０４に出力する。

　スイッチ信号変換部２０４は、３相電圧指令値（vu*,vv*,vw*）と搬送波(例えば数kHz～10数kHz程度の三角波)を比較結果に基づいて、インバータ１０５にスイッチング素子１０７をスイッチングするためのスイッチング信号（ＰＷＭ信号）を生成する。そして、スイッチ信号変換部２０４は、このスイッチング信号をインバータ１０５に出力する。さらに、本実施形態のスイッチ信号変換部２０４は、電源供給停止判定部２０８からスイッチング停止信号を受信した場合には、スイッチング信号に基づく通常スイッチング制御の停止を指令する停止信号をインバータ１０５に出力する。

　これにより、インバータ１０５は、上記スイッチング信号に基づいて、バッテリ１０３の直流電力をモータ３相交流電力に変換するようにスイッチング素子１０７をスイッチングする通常スイッチング制御によって動作する。また、電源供給停止判定部２０８からスイッチング停止信号を受けた場合はスイッチングを停止する。すなわち、通常スイッチング制御が停止される。

　３相／２相変換部２０５は、モータ角検出部２０６からの電気角θに基づいて、電流センサ１１１で検出された３相実電流値（ｉu，ｉv，ｉw）を以下の式（３）に基づいてモータ電流値（id,iq）に変換する。

　３相／２相変換部２０５は、得られたモータ電流値（id,iq）を電流制御部２０２及び電源供給停止判定部２０８に出力する。

　モータ角検出部２０６は、モータ１０９に設けたレゾルバ等の回転位置検出器１１０により、電気角θ、及びモータ電気角速度ωを検出する。モータ角検出部２０６は、検出した電気角θを３相／２相変換部２０５に出力するとともに、検出したモータ電気角速度ωを電圧指令値演算部２０１及び電源供給停止判定部２０８に出力する。

　直流電圧検出部２０７は、インバータ電圧HVを検出する。より詳細には、直流電圧検出部２０７は、インバータ１０５の平滑コンデンサ１０８の電圧をインバータ電圧HVとして検出する。直流電圧検出部２０７は、検出したインバータ電圧HVを電圧指令値演算部２０１に出力する。

　電源供給停止判定部２０８は、車両コントローラ１０２から入力されるリレーオン／オフ信号に基づいて、モータ１０９の状態に応じて通常スイッチング制御を停止するか否かの判定を行う。電源供給停止判定部２０８は、通常スイッチング制御を停止すると判定した場合には、上記スイッチング停止信号をスイッチ信号変換部２０４に出力する。以下では、電源供給停止判定部２０８による処理について詳細に説明する。

　図２は、電源供給停止判定部２０８により実行される通常スイッチング制御の停止判定の流れを説明するフローチャートである。なお、以下の制御ルーチンは、通常スイッチング制御中に所定周期で繰り返し実行される。

　ステップＳ１１０において、電源供給停止判定部２０８は、車両コントローラ１０２からリレーオフ信号を受信したか否かを判定する。電源供給停止判定部２０８は、リレーオフ信号を受信したと判定すると、ステップＳ１２０の処理へ以降する。なお、電源供給停止判定部２０８は、リレーオフ信号を受信していないと判定すると、ステップＳ１６０へ移行し、通常スイッチング制御を継続する。

　すなわち、車両コントローラ１０２は、上述のように、バッテリ１０３のＳＯＣなどに応じて、当該バッテリ１０３の状態が電欠状態などの異常状態である場合にリレーオフ信号を生成して出力する。したがって、電源供給停止判定部２０８は、このリレーオフ信号を受信した場合には、後述するステップＳ１２０及びステップＳ１４０の判定を実行し、好適なタイミングで通常スイッチング制御を停止すべきと判断する。

　ステップＳ１２０において、電源供給停止判定部２０８は、交流であるモータ誘起電圧HVm（ω）の全波整流ピーク値HVmp（ω）が所定の電圧閾値HVth未満であるか否かを判定する。なお、以下では、記載の簡略化の観点から、全波整流ピーク値HVmp（ω）を意味する場合にも、特に区別すべき場合を除いて単に「モータ誘起電圧HVm（ω）」という用語を用いる。

　ここで、電圧閾値HVthは、通常スイッチング制御が停止された場合にインバータ電圧HVが意図しない過電圧状態となるか否かという観点から定まるインバータ電圧HVの上限値である。

　したがって、モータ誘起電圧HVm（ω）が電圧閾値HVthを超えるようであれば、後述するステップＳ１３０における停止後インバータ電圧HVoffの演算、及びステップＳ１４０以降のこれに基づく判断処理を実行するまでも無く、通常スイッチング制御を継続すべきと判断できる。このような、車両コントローラ１０２からのトルク指令値Ｔ*がゼロでリレーオフ時に、停止後インバータ電圧HVoffが高い場合は、弱め磁界（ｄ軸電流指令値id*＜０）でのスイッチング制御が実行される。

　ステップＳ１２０に係る処理をより詳細に説明する。電源供給停止判定部２０８は、先ず、モータ誘起電圧HVm（ω）を以下の式（４）を用いて演算する。

　なお、式（４）中のＫは、誘起電圧定数を意味する。

　電源供給停止判定部２０８は、演算したモータ誘起電圧HVm（ω）と電圧閾値HVthとの大小を比較する。電源供給停止判定部２０８は、モータ誘起電圧HVm（ω）が電圧閾値HVth未満であると判定すると、ステップＳ１３０の処理を実行する。なお、電源供給停止判定部２０８は、モータ誘起電圧HVm（ω）が電圧閾値HVth以上であると判定すると、ステップＳ１６０へ移行し、通常スイッチング制御を継続する。

　ステップＳ１３０において、電源供給停止判定部２０８は、通常スイッチング制御を停止した後のインバータ電圧HVの推定値である停止後インバータ電圧HVoffを算出する処理を実行する。

　図３は、停止後インバータ電圧HVoffの算出について説明するフローチャートである。

　ステップＳ１３１において、電源供給停止判定部２０８は、仮停止後インバータ電圧HViを推定する。ここで、仮停止後インバータ電圧HViとは、通常スイッチング制御を停止する直前のインバータ電圧HVである停止直前インバータ電圧HVbとすると、通常スイッチング制御を停止した場合に、インダクタンスエネルギーＵＬに起因した電圧上昇（第１電圧上昇値ΔHVi）のみを考慮した場合における当該停止後のインバータ電圧HVである。

　図４は、スイッチ制御の停止前後におけるモータ電流iの流れについて説明する図である。特に、図４（ａ）は、通常スイッチング制御実行中のモータ１０９に流れる電流の態様を示している。また、図４（ｂ）は、通常スイッチング制御停止後のモータ１０９に流れる電流の態様を示している。なお、以下では、記載の簡略化のため、モータ電流等の各物理量をｄｑ軸座標系で表した量で説明を行う。

　先ず、モータ１０９のインダクタンス１０９ａのインダクタンスエネルギーＵＬは、通常スイッチング制御中のモータ電流値（id,iq）に対して、以下の式（５）で与えられる。

　一方、通常スイッチング制御が停止された場合には、インダクタンス１０９ａの有するインダクタンスエネルギーＵＬに起因して平滑コンデンサ１０８が充電される。ここで、トルク指令値Ｔ*がゼロでリレー１０４の遮断時にスイッチングしている場合（非通常スイッチング制御を実行している場合）、当該スイッチングによる損失でインバータ電圧HVは低下する。したがって、インバータ電圧HVが十分に低下して停止直前インバータ電圧HVbをゼロとみなし、上記インダクタンスエネルギーＵＬに起因する充電による平滑コンデンサ１０８の電圧の上昇量を第１電圧上昇値ΔHViとすると、当該電圧上昇による平滑コンデンサ１０８のエネルギー増加量ΔＵＣは、以下の式（６）で与えられる。

　ここで、インダクタンス１０９ａがインダクタンスエネルギーＵＬを有する状態で通常スイッチング制御を停止する場合、リレー１０４が遮断されていることから、インダクタンスエネルギーＵＬのほぼ全てが、平滑コンデンサ１０８の充電に用いられることとなる。

　したがって、通常スイッチング制御が停止される直前のインダクタンスエネルギーＵＬと通常スイッチング制御が停止された後の平滑コンデンサ１０８のエネルギー増加量ΔＵＣとが等しいとみなすことができる。

　さらに、インダクタンスエネルギーＵＬに起因した電圧上昇のみを考慮した通常スイッチング制御のインバータ電圧HVである仮停止後インバータ電圧HViは、以下の式（７）により定めることができる。

　すなわち、式（７）から明らかなように、仮停止後インバータ電圧HViは、停止直前インバータ電圧HVbと第１電圧上昇値ΔHViの和となる。

　さらに、上述のように、インダクタンスエネルギーＵＬ＝平滑コンデンサ１０８のエネルギー増加量ΔＵＣであることから、式（５）及び式（６）に基づけば、以下の式（８）の関係が導かれる。

　したがって、電源供給停止判定部２０８は、式（７）及び式（８）から仮停止後インバータ電圧HViを求めることができる。より具体的に、電源供給停止判定部２０８は、停止直前インバータ電圧HVbとして直流電圧検出部２０７の電圧検出値、電流センサ１１１で検出された電流値のｄｑ軸座標系に変換した値、並びにこれら電流検出値及び電圧検出値に基づいて予め定められたマップから得られるインダクタンスLd，Lqを式（７）及び式（８）に適用することで、仮停止後インバータ電圧HViを計算することができる。

　なお、式（８）における第１電圧上昇値ΔHViの演算については、予め、モータ電流iの実効値と第１電圧上昇値ΔHViの関係が定められたマップを用いて行っても良い。

　図３に戻り、ステップＳ１３２において、電源供給停止判定部２０８は、モータ誘起電圧HVm（ω）による平滑コンデンサ１０８の充電に基づく電圧上昇値としての第２電圧上昇値ΔHVmを演算する。

　図５は、通常スイッチング制御が停止される場合におけるインバータ電圧HVの変化を説明するグラフである。

　特に、図５（ａ）は、通常スイッチング制御の停止前後におけるインバータ電圧HVの時間変化を示すグラフである。なお、図５（ａ）において、通常スイッチング制御を停止するタイミングを「t_off」として示す。また、図５（ａ）には、モータ電流iの大きさの変化を二点鎖線グラフで示している。

　さらに、図５（ｂ）は、弱め界磁電流を最大とした時（弱め界磁電流でモータ誘起電圧HVm（ω）をできるだけ下げるようにした時）のモータ電気角速度ωに対する停止後インバータ電圧HVoffの変化を示すグラフである。

　図５（ａ）のスイッチング停止タイミングt_off以降において、モータ誘起電圧HVm（ω）が上述の仮停止後インバータ電圧HViより大きい場合、これらの電圧差を解消するように平滑コンデンサ１０８が充電されて、インバータ電圧HVが少なくともモータ誘起電圧HVm（ω）まで上昇することとなる。

　このとき、平滑コンデンサ１０８が充電される過程において、主にモータ１０９からインバータ１０５側に向かう電流が流れる。この電流によって、モータ１０９のインダクタンス１０９ａにおけるインダクタンスエネルギーＵＬが変化する。

　したがって、本実施形態では、このインダクタンスエネルギーＵＬの変化も考慮すべく、第２電圧上昇値ΔHVmを演算し、上述の仮停止後インバータ電圧HViに第２電圧上昇値ΔHVmを加えて、停止後インバータ電圧HVoffを算出する。

　一方、インバータ電圧HVがモータ誘起電圧HVm（ω）以上となる場合であっても、仮停止後インバータ電圧HViとモータ誘起電圧HVm（ω）が相互に近い値の場合には、第２電圧上昇値ΔHVmが生じることがある。

　より詳細に説明すると、例えば、図５（ｂ）に示すように、モータ電気角速度ωがω１～ω２の区間においては、インバータ電圧HVがモータ誘起電圧HVm（ω）以上であるものの、停止後インバータ電圧HVoffが仮停止後インバータ電圧HViを越えて増大している。

　これは、スイッチング停止タイミングt_off後におけるインバータ電圧HVの上昇過渡状態においては、上述した通常スイッチング制御が停止される直前のインダクタンスエネルギーＵＬに起因する平滑コンデンサ１０８への充電と、モータ誘起電圧HVm（ω）に起因する平滑コンデンサ１０８への充電が並行して行われることで、インバータ電圧HVをより増大させる作用が働くためである。

　これに対して、本実施形態では、当該作用を考慮した第２電圧上昇値ΔHVmと仮停止後インバータ電圧HViの関係を定める予め実験等に基づいて得られるマップを用いて、仮停止後インバータ電圧HViから第２電圧上昇値ΔHVmを演算する。

　そして、ステップＳ１３３において、電源供給停止判定部２０８は、以下の式（９）に基づいて、停止後インバータ電圧HVoffを演算する。

　そして、電源供給停止判定部２０８は、以上説明した流れでステップＳ１３０におけるインバータ電圧HVの上昇の推定を実行すると、図２に示すステップＳ１４０の処理を実行する。

　ステップＳ１４０において、電源供給停止判定部２０８は、停止後インバータ電圧HVoffが、電圧閾値HVth未満であるか否かを判定する。そして、電源供給停止判定部２０８は、停止後インバータ電圧HVoffが電圧閾値HVth未満と判定した場合には、ステップＳ１５０の処理に移行する。

　ステップＳ１５０において、電源供給停止判定部２０８は、通常スイッチング制御を停止する。具体的に、電源供給停止判定部２０８は、スイッチ信号変換部２０４にスイッチング停止信号を出力する。

　すなわち、停止後インバータ電圧HVoffが電圧閾値HVth未満である場合には、通常スイッチング制御を停止した場合のインバータ電圧HVが、意図しない過電圧状態となる可能性が無いか、又はこの可能性が低いと判断されることとなる。

　一方、上記ステップＳ１４０において、電源供給停止判定部２０８は、停止後インバータ電圧HVoffが電圧閾値HVth以上であると判定した場合には、ステップＳ１６０の処理に移行する。

　ステップＳ１６０において、電源供給停止判定部２０８は、通常スイッチング制御を継続する。すなわち、モータ１０９は、車両コントローラ１０２からのトルク指令に基づいた通常スイッチング制御を継続することとなる。

　すなわち、本実施形態では、停止後インバータ電圧HVoffが電圧閾値HVth以上である状態では通常スイッチング制御が継続され、停止後インバータ電圧HVoffが電圧閾値HVth未満となった場合に、通常スイッチング制御を停止することとなる。

　以上説明した第１実施形態に係るによれば、以下の作用効果を奏する。

　本実施形態では、モータ１０９に供給する電力を調節するインバータ１０５を備えたインバータ制御システム（モータ制御装置１００）において、モータ１０９の要求に応じてインバータ１０５のスイッチングを行う通常スイッチング制御を実行するインバータ制御方法が提供される。

　そして、このインバータ制御方法は、通常スイッチング制御の実行中に、該通常スイッチング制御を停止した後のインバータ１０５の直流電圧であるインバータ電圧HVの上昇を、モータ１０９の状態を表すモータ状態パラメータ（モータ電気角速度ω及びモータ電流i等）に基づいて推定する推定工程を有する（図２のステップＳ１２０及びステップＳ１３０参照）。

　さらに、このインバータ制御方法は、インバータ電圧HVの上昇の推定結果に基づいて、通常スイッチング制御を停止するか否かを判断する判断工程（ステップＳ１２０、及びステップＳ１４０～ステップＳ１６０）を有する。

　すなわち、本実施形態のインバータ制御方法によれば、通常スイッチング制御中において当該通常スイッチング制御を停止した場合のインバータ電圧HVの上昇を考慮しつつ、通常スイッチング制御の停止及び継続を判断することができる。

　より詳細には、通常スイッチング制御を停止した場合のインバータ電圧HVの上昇が、過電圧状態となることを抑制する観点から定まる所定範囲以下に抑えるように、好適な通常スイッチング制御の停止タイミングを判断することができる。したがって、インバータ電圧HVが過電圧状態となることを抑制できるタイミングで、通常スイッチング制御を停止させることができる。

　結果として、本実施形態のシステムにおいてインバータ１０５の過電圧診断を実行する場合、インバータ１０５、又はモータ１０９に実際には異常が無いにもかかわらず、通常スイッチング制御を停止した際のインバータ電圧HVの上昇によって異常と判断される事態を好適に抑制することができる。

　特に、コスト低減及び小型化などの観点から平滑コンデンサ１０８のサイズが比較的小さく構成される場合においては、そのキャパシタ容量Cが小さくなる。このため、通常スイッチング制御が停止された後において、上述したインダクタンスエネルギー等に起因して生じる電力を平滑コンデンサ１０８が吸収する能力も低くなる。

　このため、小型の平滑コンデンサ１０８を有するインバータ１０５では、上述の過電圧診断において過電圧と判断するためのインバータ電圧HVの閾値も相対的に小さい値に設定される。結果として、通常スイッチング制御の停止時におけるインバータ電圧HVの電圧上昇に起因した意図しない過電圧判定が生じ易くなる。

　これに対して、本実施形態の構成であれば、上述のように、意図しない過電圧判定を好適に回避し得るタイミングで、通常スイッチング制御を停止させることができる。すなわち、平滑コンデンサ１０８が小型化されたシステムにおいては、過電圧判定の頻発を抑制する効果をより顕著に発揮することができる。

　また、本実施形態において、上記推定工程では、上記モータ状態パラメータとしてのモータ速度としてのモータ電気角速度ωに基づいて、通常スイッチング制御を停止した後のインバータ電圧HVの推定値である停止後インバータ電圧HVoffを演算する（図３のステップＳ１３０～ステップＳ１３３）。また、上記判断工程では、停止後インバータ電圧HVoffが所定の閾値電圧である電圧閾値HVth未満である場合に通常スイッチング制御を停止すると判断し（ステップＳ１４０のＹｅｓ）、停止後インバータ電圧HVoffが電圧閾値HVth以上である場合に通常スイッチング制御を継続すると判断する（ステップＳ１４０のＮｏ）。

　これにより、通常スイッチング制御を停止した後のインバータ電圧HVの上昇の推定、及び通常スイッチング制御を停止するか否かの判断を実行するための具体的な態様が提供される。

　さらに、本実施形態では、通常スイッチング制御中のモータ１０９のインダクタンスエネルギーＵＬによるインバータ電圧HVの上昇分としての第１電圧上昇値ΔHViを演算する（図３のステップＳ１３１）。さらに、通常スイッチング制御の停止後においてモータ誘起電圧HVm（ω）に起因するインバータ電圧HVの上昇分としての第２電圧上昇値ΔHVmを演算する（図３のステップＳ１３２）。

　第１電圧上昇値ΔHVi及び第２電圧上昇値ΔHVmに基づいて、上記インバータ電圧HVの上昇を推定する（図３のステップＳ１３１～ステップＳ１３３）。

　これにより、通常スイッチング制御中のモータ１０９のインダクタンスエネルギーＵＬ、及びモータ誘起電圧HVm（ω）の双方を考慮し、通常スイッチング制御を停止した場合のインバータ電圧HVの上昇を推定することができる。このため、インバータ電圧HVの上昇の推定精度をより向上させることができるので、より好適な通常スイッチング制御の停止又は継続の判断を実現することができる。

　さらに、第１電圧上昇値ΔHVi及び第２電圧上昇値ΔHVmは、モータ状態パラメータの検出値（モータ角検出部２０６により検出されるモータ電気角速度ω及び電流センサ１１１により検出されるモータ電流i）、並びにインバータ電圧HVの検出値（直流電圧検出部２０７による検出値）に基づいて演算される。

　これにより、リアルタイムに取得される各パラメータに基づいて、第１電圧上昇値ΔHVi及び第２電圧上昇値ΔHVmの演算を実行することができる。これにより、停止後インバータ電圧HVoffの推定精度がより向上するので、通常スイッチング制御の停止又は継続の判断の精度をさらに向上させることができる。結果として、インバータ電圧HVが過電圧状態となり得る状態で通常スイッチング制御を停止してしまう事態を、より好適に抑制できる。

　また、本実施形態では、上記インバータ制御方法を実行するためのインバータ制御システムであるモータ制御装置１００が提供される。

　このモータ制御装置１００は、モータ１０９に供給する電力を調節するインバータ１０５と、モータ１０９の要求に応じてインバータ１０５のスイッチングを行う通常スイッチング制御を実行するインバータ制御装置としてのモータ制御部１０６と、を有する。

　そして、モータ制御部１０６の電源供給停止判定部２０８は、通常スイッチング制御の実行中に、該通常スイッチング制御を停止した後のインバータ１０５の直流電圧であるインバータ電圧HVの上昇を、モータ１０９の状態を表すモータ状態パラメータに基づいて推定する推定部と、インバータ電圧HVの上昇の推定結果に基づいて、通常スイッチング制御を停止するか否かを判断する判断部として機能する。

　これにより、上記インバータ制御方法を実行するための具体的なシステム構成が提供されることとなる。

　（第２実施形態）
　次に、図６を参照しつつ第２実施形態について説明する。なお、以下では上記実施形態の構成に対する変更点のみを説明する。したがって、以下において特に明確に説明しない構成については、第１実施形態の構成と同一である。

　図６は、本実施形態のモータ制御装置２００の構成を説明する図である。図示のように、本実施形態のモータ制御装置２００は、第１実施形態のモータ制御装置１００の構成に加えて、モータ１０９に設けられてモータ温度Tmoを検出するサーミスタ１１２と、平滑コンデンサ１０８に設けられてコンデンサ温度Tcを検出するサーミスタ１１３と、有している。

　そして、本実施形態では、電源供給停止判定部２０８は、上記図２のステップＳ１２０におけるモータ誘起電圧HVm（ω）の演算（式（４）参照）において用いる誘起電圧定数Kを、サーミスタ１１２で検出されるモータ温度Tmoを用いて補正した補正誘起電圧定数K´を求める。

　また、電源供給停止判定部２０８は、上記ステップＳ１３１において、平滑コンデンサ１０８のキャパシタ容量Cを、サーミスタ１１３で検出されるコンデンサ温度Tcにより補正して補正後キャパシタ容量C´を求める。

　具体的には、第１実施形態で説明した式（６）中の「キャパシタ容量C」を、「補正後キャパシタ容量C´」に置き換えて、平滑コンデンサ１０８のエネルギー増加量ΔＵＣを演算する。そして、この補正後のエネルギー増加量ΔＵＣを用いて第１実施形態と同様の方法で第１電圧上昇値ΔHViを演算する。

　また、電源供給停止判定部２０８は、上記ステップＳ１３２における第２電圧上昇値ΔHVmの演算において、式（４）中の「誘起電圧定数K」を「補正誘起電圧定数K´」に置き換えて、補正後モータ誘起電圧HVm´（ω）を演算する。そして、補正後モータ誘起電圧HVm´（ω）を用いて、第１実施形態と同様に第２電圧上昇値ΔHVmを演算する。

　以上説明したように、本実施形態によれば、第２電圧上昇値ΔHVmの演算におけるモータ誘起電圧HVm（ω）を、モータ１０９の温度であるモータ温度Tmoに基づいて補正する。

　また、第１電圧上昇値ΔHViの演算において用いるインバータ１０５の平滑コンデンサ１０８のキャパシタ容量Cを、平滑コンデンサ１０８の温度であるコンデンサ温度Tcに基づいて補正する。

　すなわち、一般に、誘起電圧定数K及びキャパシタ容量Cは、それぞれモータ温度Tmo及びコンデンサ温度Tcに応じて変化する。したがって、これら誘起電圧定数K及びキャパシタ容量Cを、モータ温度Tmo及びコンデンサ温度Tcに基づいて補正し、当該補正後の補正誘起電圧定数K´及び補正後キャパシタ容量C´に基づいて第１電圧上昇値ΔHVi及び第２電圧上昇値ΔHVmを演算することで、これら値に基づいた通常スイッチング制御を停止した場合のインバータ電圧HVの上昇をより高精度に推定することができる。

　（第３実施形態）
　次に、図７を参照して第３実施形態について説明する。なお、以下では上記第１実施形態の構成に対する変更点のみを説明する。したがって、以下において特に明確に説明しない構成については、上記第１実施形態と同一である。本実施形態では、第１実施形態における停止後インバータ電圧HVoffに基づいた通常スイッチング制御の停止又は継続の判断に代えて、モータ電気角速度ωに基づいて当該判断を実行する。

　図７は、本実施形態における通常スイッチング制御の停止判定の流れを説明するフローチャートである。

　図示のように、本実施形態では、電源供給停止判定部２０８は、第１実施形態と同様にステップＳ１１０の判定を行う。そして、電源供給停止判定部２０８は、当該判定の結果が肯定的である場合にステップＳ１２０´の判定を行う。

　ステップＳ１２０´において、電源供給停止判定部２０８は、モータ電気角速度ωの絶対値（以下、単に「角速度絶対値｜ω｜」とも記載する）が、所定の角速度閾値ωth未満であるか否かを判定する。すなわち、本実施形態では、第１実施形態における上記モータ誘起電圧HVm（ω）と電圧閾値HVthとの間の大小関係の判定、及び停止後インバータ電圧HVoffと電圧閾値HVthの大小関係の判定に代えて、角速度絶対値｜ω｜と角速度閾値ωthとの間の大小関係の判定に基づいて通常スイッチング制御の停止判定を実行する。

　ここで、式（４）から理解されるように、モータ誘起電圧HVm（ω）は、実質的にモータ電気角速度ωに基づいて決定される。また、図５（ｂ）から理解されるように、インバータ電圧HVが電圧閾値HVthに近い領域では、停止後インバータ電圧HVoffもモータ電気角速度ωに依存する。特に図５（ｂ）に示す例では、当該領域では、モータ電気角速度ωと停止後インバータ電圧HVoffの間の関係は、モータ電気角速度ωとモータ誘起電圧HVm（ω）の間の関係と同様に略線形の関係となっている。したがって、モータ誘起電圧HVm（ω）及び停止後インバータ電圧HVoffに基づく判定に代えて、角速度絶対値｜ω｜を用いても第１実施形態におけるステップＳ１２０と同様の判定を実行することができる。

　すなわち、本実施形態では、モータ電気角速度ωと、通常スイッチング制御の停止前後におけるインバータ電圧HVの上昇の間の予め定められた関係（図５（ｂ））を取得する。そして、電源供給停止判定部２０８は、当該インバータ電圧HVの上昇に相関するモータ電気角速度ωに基づいて、通常スイッチング制御の停止判定を実行する。

　なお、角速度閾値ωthは、上記電圧閾値HVthに対応する角速度絶対値｜ω｜の上限値である。特に、本実施形態では、モータ１０９の個体差によるバラつき、及びモータ温度Tmoを考慮してモータ誘起電圧HVm（ω）が最も大きくなる条件、及びトルク指令値T*をゼロと仮定した場合におけるインバータ電圧HVの時のモータ電流i（インダクタンスエネルギー相当の量）が最も大きくなる条件から角速度閾値ωthを設定することができる。

　例えば、角速度閾値ωthは、図５（ｂ）に示すマップに基づいて、停止後インバータ電圧HVoffが電圧閾値HVthとなるときの角速度絶対値｜ω｜を、角速度閾値ωthに設定する。

　これにより、角速度絶対値｜ω｜と角速度閾値ωthの大小関係の判定は、第１実施形態で説明したステップＳ１２０におけるモータ誘起電圧HVm（ω）と電圧閾値HVthの間の大小関係の判定、及びステップＳ１４０における停止後インバータ電圧HVoffと電圧閾値HVthの大小関係の判定と実質的に等価となるか、より安全度が高い判定になる。

　そして、電源供給停止判定部２０８は、角速度絶対値｜ω｜が角速度閾値ωth未満であると判定すると、ステップＳ１５０の処理に移行し、通常スイッチング制御を停止する。なお、電源供給停止判定部２０８は、角速度絶対値｜ω｜が角速度閾値ωth以上であると判定すると、ステップＳ１６０へ移行し、通常スイッチング制御を継続する。

　以上説明した本実施形態の構成によれば、上記推定工程では、上記モータ状態パラメータをモータ電気角速度ωとインバータ電圧HVの上昇の間の予め定められた関係を取得する（図５参照）。そして、判定工程では、モータ電気角速度ωの絶対値である角速度絶対値｜ω｜が所定の閾値速度としての角速度閾値ωth未満である場合には、通常スイッチング制御を停止すると判断し、角速度絶対値｜ω｜が角速度閾値ωth以上である場合には、通常スイッチング制御を継続すると判断する（ステップＳ１２０´、ステップＳ１５０、及びステップＳ１６０）。

　これにより、停止後インバータ電圧HVoffを直接演算することなく、通常スイッチング制御の停止又は継続の判断を実行することができる。すなわち、当該判断を、簡易な制御ロジックの構成で実現することができるので、モータ制御装置１００の演算負担を軽減しつつ、インバータ電圧HVの意図しない上昇を抑制し得る好適なタイミングで通常スイッチング制御の停止を実行することができる。

　以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記各実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　例えば、上記各実施形態では、電源供給停止判定部２０８は、リレー１０４がオフ（遮断）されたことを示すリレーオフ信号の受信をトリガとして、通常スイッチング制御の停止判定に係る処理を実行している。しかしながら、リレーオフ信号の受信に代えて、インバータ電圧HVがバッテリ１０３の仕様電圧範囲を超えたことをトリガとして、通常スイッチング制御の停止判定に係る処理を実行するようにしても良い。すなわち、通常スイッチング制御の停止判定のトリガとしては、バッテリ１０３の状態に応じて通常スイッチング制御の停止要求が生じたことを示す任意のイベントの検出を採用することができる。

　また、上記各実施形態では、モータ１０９の状態を表すパラメータとしてのモータ電気角速度ω、モータ電流値i、及びモータ温度Tmoなどに基づいて、通常スイッチング制御の停止判定を実行する例を説明した。

　しかしながら、通常スイッチング制御の停止後におけるインバータ電圧HVの上昇を示唆し得るものであれば、モータ１０９の状態を表す他のパラメータを用いても通常スイッチング制御の停止判定を実行しても良い。

　さらに、図２のステップＳ１３０における停止後インバータ電圧HVoffを求めるための各演算は、ｄｑ軸座標系以外の座標系（例えば、uvw座標系）に基づいて行っても良い。

　さらに、上記各実施形態の構成は、相互に矛盾しない範囲で適宜組み合わせが可能である。特に、第３実施形態の構成に第２実施形態で説明した構成を組み合わせても良い。

Claims

　モータに供給する電力を調節するインバータを備えたインバータ制御システムにおいて、前記モータの要求に応じて前記インバータのスイッチングを行う通常スイッチング制御を実行するインバータ制御方法であって、
　前記通常スイッチング制御の実行中に、該通常スイッチング制御を停止した場合の前記インバータの直流電圧であるインバータ電圧の上昇を、前記モータの状態を表すモータ状態パラメータに基づいて推定する推定工程と、
　前記インバータ電圧の上昇の推定結果に基づいて、前記通常スイッチング制御を停止するか否かを判断する判断工程と、を含む、
　インバータ制御方法。
　請求項１に記載のインバータ制御方法であって、
　前記推定工程では、前記モータ状態パラメータとしてのモータ速度に基づいて、前記通常スイッチング制御を停止した後の前記インバータ電圧の推定値である停止後インバータ電圧を演算し、
　前記判断工程では、前記停止後インバータ電圧が所定の閾値電圧未満である場合に前記通常スイッチング制御を停止すると判断し、前記停止後インバータ電圧が前記閾値電圧以上である場合に前記通常スイッチング制御を継続すると判断する、
　インバータ制御方法。
　請求項１に記載のインバータ制御方法であって、
　前記推定工程では、前記モータ状態パラメータとしてのモータ速度と前記インバータ電圧の上昇の間の予め定められた関係を取得し、
　前記判断工程では、前記モータ速度が所定の閾値速度未満である場合に前記通常スイッチング制御を停止すると判断し、前記モータ速度が前記閾値速度以上である場合に前記通常スイッチング制御を継続すると判断する、
　インバータ制御方法。
　請求項１～３の何れか１項に記載のインバータ制御方法であって、
　前記推定工程では、
　前記通常スイッチング制御中の前記モータのインダクタンスエネルギーによる前記インバータ電圧の上昇分としての第１電圧上昇値を演算し、
　前記通常スイッチング制御の停止後においてモータ誘起電圧に起因する前記インバータ電圧の上昇分としての第２電圧上昇値を演算し、
　前記第１電圧上昇値及び前記第２電圧上昇値に基づいて前記インバータ電圧の上昇を推定する、
　インバータ制御方法。
　請求項４に記載のインバータ制御方法であって、
　前記第１電圧上昇値及び前記第２電圧上昇値は、前記モータ状態パラメータ及び前記インバータ電圧の検出値に基づいて演算される、
　インバータ制御方法。
　請求項４又は５に記載のインバータ制御方法であって、
　前記第２電圧上昇値の演算における前記モータ誘起電圧を、前記モータの温度に基づいて補正する、
　インバータ制御方法。
　請求項４～６の何れか１項に記載のインバータ制御方法であって、
　前記第１電圧上昇値の演算において用いる前記インバータの平滑コンデンサのキャパシタ容量を、前記平滑コンデンサの温度に基づいて補正する、
　インバータ制御方法。
　モータに供給する電力を調節するインバータと、前記モータの要求に応じて前記インバータのスイッチングを行う通常スイッチング制御を実行するインバータ制御装置と、を備えたインバータ制御システムであって、
　前記インバータ制御装置は、
　前記通常スイッチング制御の実行中に、該通常スイッチング制御を停止した場合の前記インバータの直流電圧であるインバータ電圧の上昇を、前記モータの状態を表すモータ状態パラメータに基づいて推定する推定部と、
　前記インバータ電圧の上昇の推定結果に基づいて、前記通常スイッチング制御を停止するか否かを判断する判断部と、を備えた、
　インバータ制御システム。