WO2024009671A1 - モータ制御装置、モータ制御方法、及びモータ制御プログラム - Google Patents

モータ制御装置、モータ制御方法、及びモータ制御プログラム Download PDF

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armature winding
phase current
input
normally
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貴司 柏▲崎▼
康明 青木
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株式会社Soken
株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor control device, a motor control method, and a motor control program.
  • Patent Document 1 a control method that promptly discharges the charge stored in a smoothing capacitor while properly protecting an inverter and a three-phase AC motor when a vehicle collides.
  • Patent Document 1 when a collision is detected, all the upper arm transistors of the inverter are turned off, and all the lower arm transistors are turned on. Thereby, the current caused by the back electromotive force can be evenly distributed to each of the lower arm transistors and diodes to flow therethrough. This protects the inverter and suppresses demagnetization of the magnets of the three-phase AC motor.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and its main purpose is to provide a motor control device, a motor control method, and a motor control program that can suitably control the operation of a rotating electric machine during an abnormality.
  • a motor control device that solves the above problem includes a polyphase AC rotating electric machine having an n-phase (n is an integer of 5 or more) armature winding, and an inverter connected to the armature winding.
  • a motor control device applied to a control system comprising: a switch control unit that performs switching control of the inverter and inputs phase current to the armature winding of each phase; a determination unit that determines whether or not the phase current can be input normally for each of the armature windings of each phase, The switch control unit determines that the phase current cannot be input normally for the armature winding of one or more phases, and it is determined that the phase current can be input normally.
  • the gist is to change the phase of the phase current, input the phase current to the normal armature winding, and drive the rotating electric machine.
  • the phase current cannot be input normally to the armature winding of one or more phases, the phase of the phase current is changed and the armature winding of three or more of the remaining phases is input. Input the phase current to drive the rotating electrical machine. Therefore, it is possible to suppress a sudden increase in the amount of current, and it is possible to suppress generation of heat in the switching elements and failure of the inverter. Furthermore, since the rotating electrical machine can be continuously driven, the rotating electrical machine can be stopped while controlling the amount of current to slowly decrease. Therefore, the operation of the rotating electrical machine can be suitably controlled in the event of an abnormality.
  • a motor control method that solves the above problem includes a polyphase AC rotating electrical machine having an n-phase (n is an integer of 5 or more) armature winding, and an inverter connected to the armature winding.
  • a motor control method implemented by a motor control device applied to a control system comprising: a switch control step of performing switching control of the inverter to input phase current to the armature winding of each phase; a determination step of determining whether or not the phase current can be input normally for each of the armature windings of each phase, In the switch control step, in the case where it is determined in the determination step that the phase current cannot be input normally for the armature winding of one or more phases, it is determined that the phase current can be input normally.
  • the gist is to change the phase of the phase current, input the phase current to the normal armature winding, and drive the rotating electric machine.
  • the rotating electrical machine can be continuously driven, the rotating electrical machine can be stopped while controlling the amount of current to slowly decrease. Therefore, the operation of the rotating electrical machine can be suitably controlled in the event of an abnormality.
  • a motor control program that solves the above problem includes a polyphase AC rotating electrical machine having an n-phase (n is an integer of 5 or more) armature winding, and an inverter connected to the armature winding.
  • the switch control step in the case where it is determined in the determination step that the phase current cannot be input normally for the armature winding of one or more phases, it is determined that the phase current can be input normally.
  • the armature winding has three or more phases, the phase of the phase current is changed and the phase current is inputted to the normal armature winding to drive the rotating electric machine.
  • the rotating electrical machine can be continuously driven, the rotating electrical machine can be stopped while controlling the amount of current to slowly decrease. Therefore, the operation of the rotating electrical machine can be suitably controlled in the event of an abnormality.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the control system
  • FIG. 2 is a block diagram showing current feedback control processing
  • FIG. 3 is a flowchart showing switch control processing
  • FIG. 4 is a diagram showing PWM control
  • FIG. 5 (a) is a diagram showing the current waveform of the phase current in a normal state
  • (b) is a diagram showing the current waveform of the phase current in an abnormal state
  • FIG. 6 is a diagram showing a rotating magnetic field
  • FIG. 7 is a diagram showing phase current and torque during abnormality
  • FIG. 8 is a diagram showing a current waveform of a phase current in another example.
  • a control system including a motor control device is mounted on a vehicle such as an electric vehicle.
  • the control system 10 includes a rotating electric machine 20.
  • the rotating electric machine 20 is a polyphase AC synchronous motor having a five-phase armature winding, and includes a stator winding 21 as the armature winding of each phase connected in a star shape.
  • the phases are U, V, W, X, and Y.
  • the stator windings 21 of each phase are arranged to be shifted by 72 degrees in electrical angle.
  • the rotating electrical machine 20 of this embodiment is a permanent magnet synchronous motor that includes a rotor 22 as a rotor and a permanent magnet as a field pole.
  • the rotating electrical machine 20 is a vehicle-mounted main engine, and a rotor 22 is capable of transmitting power to drive wheels of a vehicle (not shown). Torque generated by the rotating electric machine 20 functioning as an electric motor is transmitted from the rotor 22 to the drive wheels. As a result, the drive wheels are rotationally driven.
  • the rotating electric machine 20 may be an in-wheel motor provided integrally with the wheels of the vehicle, or may be a so-called on-board motor provided in the body of the vehicle.
  • the control system 10 includes an inverter 30, a capacitor 31, and a storage battery 12 that is a DC power source.
  • the inverter 30 includes a series connection body of an upper arm switch Sp and a lower arm switch Sn for five phases.
  • each of the switches Sp and Sn is a voltage-controlled semiconductor switching element, specifically an IGBT. Therefore, the high potential side terminal of each switch Sp, Sn is a collector, and the low potential side terminal is an emitter. Freewheeling diodes Dp and Dn are connected antiparallel to each switch Sp and Sn.
  • the first end of the stator winding 21 is connected to the emitter of the upper arm switch Sp and the collector of the lower arm switch Sn.
  • the second ends of the stator windings 21 of each phase are connected at a neutral point.
  • the stator windings 21 of each phase are set to have the same number of turns.
  • the collector of the upper arm switch Sp of each phase and the positive terminal of the storage battery 12 are connected by a positive bus line Lp.
  • the emitter of the lower arm switch Sn of each phase and the negative terminal of the storage battery 12 are connected by a negative bus line Ln.
  • the positive bus Lp and the negative bus Ln are connected by a capacitor 31. Note that the capacitor 31 may be built into the inverter 30 or may be provided outside the inverter 30.
  • the electrical paths L1 to L5 of each phase connecting the first end of the stator winding 21 of each phase and the inverter 30 are provided with energization cutoff portions that cut off the energization of the electrical paths L1 to L5 of each phase in the event of an abnormality. 40 are provided respectively.
  • the current cutoff unit 40 for example, a switch such as a pyrofuse or a relay that cuts off the electrical paths L1 to L5 due to an explosion is assumed.
  • the storage battery 12 is, for example, an assembled battery, and the terminal voltage of the storage battery 12 is, for example, several hundred volts.
  • the storage battery 12 is, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel-hydrogen storage battery.
  • the control system 10 includes a current sensor 32, a voltage sensor 33, a rotation angle sensor 34, a control device 50 as a motor control device, and the like.
  • Current sensor 32 detects the current flowing through stator winding 21 of each phase.
  • Voltage sensor 33 detects the terminal voltage of capacitor 31 as power supply voltage Vdc.
  • the rotation angle sensor 34 is, for example, a resolver, and detects the rotation angle (specifically, the electrical angle ⁇ ) of the rotor 22. The detected values of each of the sensors 32 to 34 are input to the control device 50.
  • the control device 50 is mainly composed of a microcomputer 50a, and the microcomputer 50a includes a CPU, ROM, RAM, and the like.
  • the functions provided by the microcomputer 50a can be provided by software recorded in a physical memory device and a computer that executes it, only software, only hardware, or a combination thereof.
  • the microcomputer 50a is provided by an electronic circuit that is hardware, it can be provided by a digital circuit including a large number of logic circuits or an analog circuit.
  • the microcomputer 50a executes a program stored in a non-transitory tangible storage medium, which serves as a storage unit included in the microcomputer 50a. By executing the program, a method corresponding to the program is executed, and a function corresponding to the program is realized.
  • the storage unit is, for example, a nonvolatile memory. Note that the program stored in the storage unit can be updated via a network such as the Internet, for example.
  • the control device 50 receives a torque command value (required torque) from a higher-level control device (such as a higher-level ECU) (not shown).
  • the control device 50 performs switching control of each switch Sp and Sn that constitute the inverter 30 in order to control the torque of the rotating electric machine 20 to the received torque command value.
  • the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn are turned on alternately with a dead time in between.
  • FIG. 2 is a block diagram showing current feedback control processing. Note that torque feedback control may be performed instead of current feedback control.
  • the current command value setting unit 51 uses a torque-dq map to calculate the torque command value (power running torque command value or power generation torque command value) for the rotating electric machine 20 and the electric power obtained by time-differentiating the electrical angle ⁇ . Based on the angular velocity ⁇ , a d-axis current command value and a q-axis current command value are set.
  • the power generation torque command value is, for example, a regenerative torque command value when the rotating electrical machine 20 is used as a power source for a vehicle.
  • the dq conversion unit 52 converts current detection values (five phase currents) by the current sensors 32 provided for each phase into d-axis current and q, which are components of an orthogonal two-dimensional rotating coordinate system with the field direction as the d-axis. Convert to shaft current.
  • the d-axis current feedback control unit 53 calculates the d-axis command voltage as a manipulated variable for feedback-controlling the d-axis current to the d-axis current command value. Further, the q-axis current feedback control unit 54 calculates a q-axis command voltage as a manipulated variable for feedback-controlling the q-axis current to the q-axis current command value. In each of these feedback control units 53 and 54, a command voltage is calculated using a PI feedback method based on the deviation of the d-axis current and the q-axis current from the current command value.
  • the five-phase conversion unit 55 converts the d-axis and q-axis command voltages into U-phase, V-phase, W-phase, X-phase, and Y-phase command voltages.
  • each of the above-mentioned parts 51 to 55 is a feedback control part that performs feedback control of the fundamental wave current based on the dq conversion theory, and the command voltages of the U phase, V phase, W phase, X phase, and Y phase are under feedback control. It is a value.
  • the U-phase, V-phase, W-phase, X-phase, and Y-phase command voltages have sinusoidal waveforms whose phases are shifted by 72 degrees in electrical angle.
  • Each of the units 51 to 55 described above is realized by the control device 50 executing a program.
  • the signal generation unit 56 generates drive signals GU for the upper and lower arm switches Sp and Sn of each phase by five-phase modulation based on command voltages and power supply voltage Vdc of U phase, V phase, W phase, X phase, and Y phase. Execute switch control processing to generate .
  • the switch control processing will be explained in detail with reference to FIG. 3.
  • the U phase will be explained below as an example, the same applies to other phases.
  • the switch control process is performed by the control device 50 as the signal generation section 56. That is, the control device 50 executes a predetermined program to realize the function of the signal generation section 56.
  • the control device 50 determines whether the phase current (or phase voltage) can be normally input for each stator winding 21 of each phase (step S100).
  • the determination in step S100 may be made by a well-known method.
  • the control device 50 inputs the value of the phase current of each phase from the current sensor 32, and determines whether the current value of each phase is within the normal range. By determining whether the phase current can be input normally, it may be determined whether or not the phase current can be input normally. Further, for example, by detecting an ON failure or an OFF failure of each switch Sp, Sn of the inverter 30, it may be determined whether the phase current can be input normally.
  • step S100 corresponds to a determination step, and by implementing this step S100, the control device 50 functions as a determination section.
  • step S100 determines whether the determination result in step S100 is affirmative (if normal input is possible). If the determination result in step S100 is affirmative (if normal input is possible), the control device 50 performs normal switch control shown in steps S101 and S102. That is, the control device 50 calculates the normalized command voltage of each phase based on the command voltage of each phase and the power supply voltage Vdc (step S101). Then, the control device 50 generates the normalized command voltage of each phase as a modulation signal S1, and performs PWM control based on the modulation signal S1 and carrier signal Sig (step S102).
  • FIG. 4 shows an example of the U-phase, that is, an example of the modulation signal S1 based on the U-phase normalized command voltage Vu.
  • the control device 50 generates drive signals GU for the upper and lower arm switches Sp and Sn of each phase based on the PWM signal of each phase and the logical inversion signal of the PWM signal of each phase. That is, the control device 50 generates a drive signal GUH for the upper arm switch Sp of each phase and a drive signal GUL for the lower arm switch Sn of each phase.
  • FIG. 4 shows the transition of the carrier signal Sig and the like over a period of 180 electrical degrees.
  • the control device 50 outputs the generated drive signal GU of each phase to the gates of the upper and lower arm switches Sp and Sn of each phase via a driver. In this way, PWM control as switching control of the inverter 30 is executed, and the PWM voltage waveform (output waveform) is input to the stator winding 21. As a result, a phase voltage is input to the stator winding 21 of each phase, and a phase current flows.
  • control period of the control device 50 is sufficiently shorter than the period of the carrier signal Sig.
  • the carrier signal Sig of this embodiment is a carrier wave, and is a triangular wave signal having an equal rising speed and falling speed.
  • phase current cannot be normally input to the stator winding 21 of any phase among the five-phase stator winding 21.
  • a phase current may not be normally input to the stator winding 21 of the phase connected to the failed switching element.
  • an abnormality such as a disconnection occurs in the stator winding 21 of one of the phases, and the phase current cannot be input normally.
  • step S100 determines whether there are four phases of stator windings 21 that can normally input the phase current (abnormal stator windings 21 There is only one phase) (step S201). If this determination result is negative, the switch control process ends. In this case, ACS may be performed by turning on one of the upper and lower arm switches Sp and Sn of the inverter 30 and turning off the other.
  • step S201 determines whether the determination result in step S201 is affirmative.
  • the control device 50 controls the energization interrupting unit to interrupt the energization of the electrical paths L1 to L5 connected to the stator winding 21 that is determined to be unable to normally input the phase current. 40 (step S202). For example, if it is determined that normal phase current cannot be input to the U-phase stator winding 21, the connection is made to one end of the U-phase stator winding 21 (the end opposite to the neutral point). In order to cut off the energization to the electrical path L1, the energization cutoff section 40 provided in the electrical path L1 is controlled.
  • the control device 50 specifies a normalized command voltage (voltage command value) for instructing the phase current (and phase voltage) to be input to the remaining normal four-phase stator windings 21 (step S203).
  • the control device 50 controls the stator windings 21 of the four phases that are determined to be able to normally input the phase current, to be placed one phase earlier in electrical angle than the phase for which it is determined that the phase current cannot be inputted normally.
  • the phase of the phase current (and phase voltage) to be input to the stator winding 21 of the phase is retarded, and the stator winding 21 of the phase one electrical angle after the phase determined to be unable to be input normally is retarded.
  • the phase current (and phase voltage) to be input to the remaining stator windings 21 is determined so as to advance the phase of the input phase current (and phase voltage).
  • step S203 the rotating magnetic field formed by the stator windings 21 of the remaining four phases is inputted to the stator windings 21 of each phase determined to be normally inputtable so that the rotating magnetic field is circular.
  • a normalized command voltage (voltage command value) for specifying the phase of the phase current is set.
  • the normalized command voltage for specifying the phase of the phase current input to the stator winding 21 of each remaining phase may be specified, for example, by map calculation or by calculation. Note that in the case of identification by map calculation, a map is prepared for each phase in which an abnormality has occurred (that is, for each combination of four normal phases).
  • the control device 50 generates a modulation signal S1 based on the specified normalized command voltage of each phase, and performs PWM control based on the modulation signal S1 and the carrier signal Sig in the same manner as in step S102 ( Step S204).
  • PWM control as switching control of the inverter 30 is executed, and the PWM voltage waveform (output waveform) is input to the stator winding 21. Therefore, the phase voltages determined in step S203 are input to the remaining four-phase stator windings 21, and phase currents flow.
  • stator winding 21 By carrying out the above process, even if any one phase of stator winding 21 fails, the rotating magnetic field formed by the remaining four phases of stator winding 21 can be circularized, as shown by the broken line in FIG. It is possible to make it into a shape.
  • the rotating magnetic field formed at this time has a circular shape, although the magnetic field is weaker than the rotating magnetic field (indicated by the solid line) when phase current is input to the five-phase stator winding 21.
  • FIG. 6 is a schematic illustration, and in reality, some unevenness (torque ripple) is formed.
  • the torque ripple is within the allowable range in an emergency. Specifically, the torque ripple is set to fall within a range of 10% or less. In other words, when the average torque is 100Nm, the torque is set to fall within the range of 95Nm to 100Nm.
  • the above embodiment has the following excellent effects.
  • phase current cannot be input normally for any one phase of the stator winding 21, and if it determines that there are four phases of normal stator windings 21, the phase current
  • the rotating electric machine 20 is driven by changing the phase of the stator winding 21 and inputting the phase current to the remaining four phases of the stator winding 21.
  • the rotating electric machine 20 can be continuously driven, the rotating electric machine 20 can be stopped while controlling the amount of current to slowly decrease. Therefore, a short circuit current based on back electromotive force does not flow. Therefore, even in the rotating electrical machine 20 using a strong magnet, it is possible to suppress a sudden increase in the amount of current.
  • the control device 50 selects one of the four phase stator windings 21 that are determined to be able to normally input the phase current. , retards the phase of the phase current to be input to the stator winding 21 of the previous phase in electrical angle than the phase that is determined to be unable to be input normally, and input to the stator winding 21 of the next phase after the phase. Advance the phase of the phase current. This allows the rotating magnetic field to approximate a circular shape by simply changing the control details.
  • phase current input to the stator windings 21 of each phase determined to be able to be input normally is adjusted so that the rotating magnetic field formed by the remaining four phases of stator windings 21 has a circular shape.
  • a normalized command voltage (voltage command value) for specifying the phase is set. This makes it possible to control torque and suppress the occurrence of noise, torque ripple, and the like. Moreover, when specifying this normalized command voltage by map calculation, it becomes possible to reduce the processing load on the control device 50.
  • the control device 50 interrupts the energization so as to interrupt the energization of the electrical paths L1 to L5 connected to the stator winding 21. 40. Thereby, it is possible to reliably prevent current from flowing through the abnormal stator winding 21. For example, even if an on-failure occurs in the switches Sp and Sn, unexpected overcurrent can be prevented from flowing through the stator winding 21.
  • the phase of the phase current to be input to the stator winding 21 of the phase one before the phase determined to be unable to be input normally is retarded, and the phase current is input to the stator winding 21 of the phase one after The phase of the phase current input to the circuit was advanced.
  • the phases one and two before the phase that has been determined to be unable to be input normally may be The phase of the phase current input to the stator winding 21 may be retarded, and the phase of the phase current input to the stator winding 21 of the next phase and the second phase may be advanced. At this time, the advancing or retarding angle may be changed for each phase.
  • stator windings 21 As long as the rotating magnetic field formed by the remaining stator windings 21 can be approximated to a circular shape, how the phase is advanced or retarded may be changed arbitrarily.
  • the rotating electric machine 20 having the stator winding 21 of 5 phases is employed, but there is no need to limit it to 5 phases, and the rotating electric machine 20 having the stator winding 21 of an integral number of phases of 5 or more phases is adopted.
  • a rotating electrical machine 20 having an n-phase (n is an integer of 5 or more) stator winding 21 may be employed.
  • the phase of the phase current to be input to the stator winding 21 of the phase one before the phase determined to be unable to be input normally is retarded, and the stator winding of the phase one after the phase is delayed. What is necessary is to advance the phase of the phase current input to the line 21.
  • phase currents may be input so as to retard the W phase by 14.5 degrees and advance the Y phase by 14.5 degrees.
  • the stator windings of the phases one to three phases before the phase determined to be unable to be input normally are The phase of the phase current input to the line 21 may be retarded, and the phase of the phase current input to the stator winding 21 of one to three subsequent phases may be advanced.
  • phase of the phase current is changed to replace the remaining stator windings 21.
  • the rotating electrical machine 20 may be driven by inputting a phase current to the winding 21.
  • the phase of the phase current flowing through the stator windings 21 of each phase determined to be able to be input normally is controlled so that the rotating magnetic field formed by the stator windings 21 of the remaining phases has a circular shape. do it.
  • the phases of the remaining phase currents may be controlled so that they are equally spaced.
  • control unit and the method described in the present disclosure are implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. may be done.
  • the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by a processor configured with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control unit and the method described in the present disclosure may be implemented using a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be implemented by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may also be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible storage medium.
  • a motor control device (50) applied to the control system (10) a switch control unit that performs switching control of the inverter and inputs phase current to the armature winding of each phase; a determination unit that determines whether or not the phase current can be input normally for each of the armature windings of each phase, The switch control unit determines that the phase current cannot be input normally for the armature winding of one or more phases, and it is determined that the phase current can be input normally.
  • a motor control device that changes the phase of the phase current, inputs the phase current to the normal armature winding, and drives the rotating electric machine.
  • the switch control unit controls the armature winding to which the phase current is determined to be normally inputtable.
  • the phase of the phase current to be input to the armature winding of the phase one phase earlier in electrical angle than the phase determined to be unable to be inputted normally is retarded, and the phase current to be inputted to the armature winding of the phase which is determined to be not inputted normally is delayed.
  • the motor control device according to any one of configurations 1 to 3, wherein the voltage command value that specifies the phase of the phase current is specified with reference to a map.
  • An electrical path (L1 to L5) is provided for each phase to connect the armature winding and the inverter, An energization cutoff section (40) capable of interrupting energization of the electrical path of each phase is provided, When the armature winding is determined to be unable to normally input a phase current, the switch control section operates the energization cutoff section so as to cut off the energization of the electrical path connected to the armature winding.
  • the motor control device according to any one of controlling configurations 1 to 4.
  • the motor control method includes changing the phase of the phase current and inputting the phase current to the normal armature winding to drive the rotating electric machine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

制御装置（５０）は、ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に接続されるインバータ（３０）と、を備える制御システム（１０）に適用される。制御装置（５０）は、前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御部と、各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定部と、を備える。前記スイッチ制御部は、前記判定部によって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる。

Description

モータ制御装置、モータ制御方法、及びモータ制御プログラム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２２年７月４日に出願された日本出願番号２０２２－１０７９１４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、モータ制御装置、モータ制御方法、及びモータ制御プログラムに関する。
　従来、車両が衝突する際、インバータや三相交流電動機を適正に保護しながら、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電する制御方法が知られている（例えば、特許文献１）。
　特許文献１の開示では、衝突が検知された場合、インバータの上アームトランジスタを全てオフするとともに、下アームトランジスタを全てオンする。これにより、逆起電力による電流を各下アームトランジスタ及びダイオードに均等に分配させて、流すことができる。これにより、インバータを保護し、また、三相交流電動機の磁石の減磁を抑制できる。
特開２０１２－１１０２００号公報
　ところで、インバータを構成するスイッチング素子に異常が生じた場合においても、電動機の逆起電力が平滑コンデンサや補機類などに入力されて２次異常が生じる可能性がある。このため、スイッチング素子に異常が生じた場合、インバータの上アームトランジスタ及び下アームトランジスタのどちらか一方をオンにしてＡＣＳ（Active Short Circuit）を実施することにより、短絡電流を流して、過電圧を抑制している。
　しかしながら、近年においては、電動機において高出力が要求されるため、強磁石（鎖交磁束が大きい磁石）が採用される傾向がある。そして、ＡＣＳ実行時に流れる電流は、磁石の鎖交磁石に比例するため、強磁石が採用された電動機では、電流量が大きくなり、スイッチング素子が過剰に発熱し、熱による故障や異常が発生する可能性がある。また、ＡＣＳを実施した場合、ブレーキトルクが発生し、車両の駆動できないという問題もある。
　本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、異常時に、回転電機の動作を好適に制御できるモータ制御装置、モータ制御方法、及びモータ制御プログラムを提供することを主たる目的とする。
　上記課題を解決するモータ制御装置は、ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線を有する多相交流式の回転電機と、前記電機子巻線に接続されるインバータと、を備える制御システムに適用されるモータ制御装置において、
　前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御部と、
　各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定部と、を備え、
　前記スイッチ制御部は、前記判定部によって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させて、前記回転電機を駆動させることを要旨とする。
　上記構成に示すように、いずれか１相以上の電機子巻線について正常に相電流を入力できない場合、相電流の位相を変更し、残った複数相のうち３相以上の電機子巻線に相電流を入力させて、回転電機を駆動させる。このため、電流量が急上昇することを抑制することができ、スイッチング素子が発熱し、インバータが故障することを抑制できる。また、回転電機を継続して駆動させることができるため、ゆっくりと電流量が小さくなるように制御しつつ、回転電機を停止させることができる。よって、異常時に、回転電機の動作を好適に制御できる。
　上記課題を解決するモータ制御方法は、ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線を有する多相交流式の回転電機と、前記電機子巻線に接続されるインバータと、を備える制御システムに適用されるモータ制御装置が実施するモータ制御方法であって、
　前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
　各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定ステップと、を備え、
　前記スイッチ制御ステップでは、前記判定ステップによって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させて、前記回転電機を駆動させることを要旨とする。
　これにより、電流量が急上昇することを抑制することができ、スイッチング素子が発熱し、インバータが故障することを抑制できる。また、回転電機を継続して駆動させることができるため、ゆっくりと電流量が小さくなるように制御しつつ、回転電機を停止させることができる。よって、異常時に、回転電機の動作を好適に制御できる。
　上記課題を解決するモータ制御プログラムは、ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線を有する多相交流式の回転電機と、前記電機子巻線に接続されるインバータと、を備える制御システムに適用されるモータ制御装置が実行するモータ制御プログラムにおいて、
　前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
　各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定ステップと、を備え、
　前記スイッチ制御ステップでは、前記判定ステップによって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させて、前記回転電機を駆動させる。
　これにより、電流量が急上昇することを抑制することができ、スイッチング素子が発熱し、インバータが故障することを抑制できる。また、回転電機を継続して駆動させることができるため、ゆっくりと電流量が小さくなるように制御しつつ、回転電機を停止させることができる。よって、異常時に、回転電機の動作を好適に制御できる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、制御システムの構成図であり、 図２は、電流フィードバック制御処理を示すブロック図であり、 図３は、スイッチ制御処理を示すフロチャートであり、 図４は、ＰＷＭ制御を示す図であり、 図５は、（ａ）は、正常時における相電流の電流波形を示す図、（ｂ）は、異常時における相電流の電流波形を示す図であり、 図６は、回転磁界を示す図であり、 図７は、異常時における相電流及びトルクを示す図であり、 図８は、別例における相電流の電流波形を示す図である。
　以下、本開示に係るモータ制御装置を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、モータ制御装置を備える制御システムは、電気自動車等の車両に搭載されている。
　図１に示すように、制御システム１０は、回転電機２０を備えている。回転電機２０は、５相の電機子巻線を有する多相交流式の同期モータであり、星形結線された各相の電機子巻線としてのステータ巻線２１を備えている。本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相とする。各相のステータ巻線２１は、電気角で７２°ずつずれて配置されている。本実施形態の回転電機２０は、回転子としてのロータ２２に界磁極としての永久磁石を備える永久磁石同期モータである。
　回転電機２０は、車載主機であり、ロータ２２が図示しない車両の駆動輪と動力伝達可能とされている。回転電機２０が電動機として機能することにより発生するトルクが、ロータ２２から駆動輪に伝達される。これにより、駆動輪が回転駆動させられる。なお、回転電機２０は、車両の車輪に一体に設けられるインホイールモータであってもよいし、車両の車体に備えられるいわゆるオンボードモータであってもよい。
　制御システム１０は、インバータ３０と、コンデンサ３１と、直流電源である蓄電池１２とを備えている。インバータ３０は、上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体を５相分備えている。本実施形態において、各スイッチＳｐ，Ｓｎは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはＩＧＢＴである。このため、各スイッチＳｐ，Ｓｎの高電位側端子はコレクタであり、低電位側端子はエミッタである。各スイッチＳｐ，Ｓｎには、フリーホイールダイオードＤｐ，Ｄｎが逆並列に接続されている。
　各相において、上アームスイッチＳｐのエミッタと、下アームスイッチＳｎのコレクタとには、ステータ巻線２１の第１端が接続されている。各相のステータ巻線２１の第２端同士は、中性点で接続されている。なお、本実施形態において、各相のステータ巻線２１は、ターン数が同じに設定されている。
　各相の上アームスイッチＳｐのコレクタと、蓄電池１２の正極端子とは、正極側母線Ｌｐにより接続されている。各相の下アームスイッチＳｎのエミッタと、蓄電池１２の負極端子とは、負極側母線Ｌｎにより接続されている。正極側母線Ｌｐと負極側母線Ｌｎとは、コンデンサ３１により接続されている。なお、コンデンサ３１は、インバータ３０に内蔵されていてもよいし、インバータ３０の外部に設けられていてもよい。
　また、各相のステータ巻線２１の第１端と、インバータ３０とを接続する各相の電気経路Ｌ１～Ｌ５には、異常時に各相の電気経路Ｌ１～Ｌ５の通電を遮断する通電遮断部４０がそれぞれ設けられている。通電遮断部４０としては、例えば、爆発によりで電気経路Ｌ１～Ｌ５を遮断するパイロヒューズや、リレーなどのスイッチが想定されている。
　蓄電池１２は、例えば組電池であり、蓄電池１２の端子電圧は例えば数百Ｖである。蓄電池１２は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素蓄電池等の２次電池である。
　制御システム１０は、電流センサ３２、電圧センサ３３、回転角センサ３４、及びモータ制御装置としての制御装置５０等を備えている。電流センサ３２は、各相のステータ巻線２１に流れる電流を検出する。電圧センサ３３は、コンデンサ３１の端子電圧を電源電圧Ｖｄｃとして検出する。回転角センサ３４は、例えばレゾルバであり、ロータ２２の回転角（具体的には、電気角θ）を検出する。各センサ３２～３４の検出値は、制御装置５０に入力される。
　制御装置５０は、マイコン５０ａを主体として構成され、マイコン５０ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えている。マイコン５０ａが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン５０ａがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン５０ａは、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体（non-transitory tangible storage medium）に格納されたプログラムを実行する。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行され、また、プログラムに対応する機能が実現する。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークを介して更新可能である。
　制御装置５０は、図示しない上位制御装置（上位ＥＣＵ等）からトルク指令値（要求トルク）を受信する。制御装置５０は、回転電機２０のトルクを受信したトルク指令値に制御すべく、インバータ３０を構成する各スイッチＳｐ，Ｓｎのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとは、デッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。
　続いて、図２を用いて、制御装置５０により実行される回転電機２０のトルク制御の一例について説明する。図２に示す例では、トルク制御として、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相の各相電流を制御する電流フィードバック制御が行われる。図２は、電流フィードバック制御処理を示すブロック図である。なお、電流フィードバック制御に代えて、トルクフィードバック制御が行われてもよい。
　図２において、電流指令値設定部５１は、トルク－ｄｑマップを用い、回転電機２０に対するトルク指令値（力行トルク指令値又は発電トルク指令値）や、電気角θを時間微分して得られる電気角速度ωに基づいて、ｄ軸の電流指令値とｑ軸の電流指令値とを設定する。なお、発電トルク指令値は、例えば回転電機２０が車両用動力源として用いられる場合、回生トルク指令値である。
　ｄｑ変換部５２は、相ごとに設けられた電流センサ３２による電流検出値（５つの相電流）を、界磁方向をｄ軸とする直交２次元回転座標系の成分であるｄ軸電流とｑ軸電流とに変換する。
　ｄ軸電流フィードバック制御部５３は、ｄ軸電流をｄ軸の電流指令値にフィードバック制御するための操作量としてｄ軸の指令電圧を算出する。また、ｑ軸電流フィードバック制御部５４は、ｑ軸電流をｑ軸の電流指令値にフィードバック制御するための操作量としてｑ軸の指令電圧を算出する。これら各フィードバック制御部５３，５４では、ｄ軸電流及びｑ軸電流の電流指令値に対する偏差に基づき、ＰＩフィードバック手法を用いて指令電圧が算出される。
　５相変換部５５は、ｄ軸及びｑ軸の指令電圧を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、及びＹ相の指令電圧に変換する。なお、上記の各部５１～５５が、ｄｑ変換理論による基本波電流のフィードバック制御を実施するフィードバック制御部であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、及びＹ相の指令電圧がフィードバック制御値である。本実施形態において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、及びＹ相の指令電圧は、電気角で位相が７２°ずつずれた正弦波状の波形となる。上記の各部５１～５５は、制御装置５０がプログラムを実行することにより実現される。
　信号生成部５６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、及びＹ相の指令電圧及び電源電圧Ｖｄｃに基づく５相変調により、各相の上，下アームスイッチＳｐ，Ｓｎの駆動信号ＧＵを生成するためのスイッチ制御処理を実施する。ここで、図３を参照してスイッチ制御処理について詳しく説明する。以下では、Ｕ相を例にして説明する場合もあるが、他相も同様である。スイッチ制御処理は、信号生成部５６としての制御装置５０により実施される。つまり、制御装置５０が所定のプログラムを実行することにより、信号生成部５６としての機能が実現される。
　制御装置５０は、各相のステータ巻線２１ごとに、相電流（又は相電圧）を正常に入力可能か否かについて判定する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００の判定は、周知の方法でよく、例えば、制御装置５０は、例えば、電流センサ３２から、各相の相電流の値を入力し、各相の電流値が正常範囲内であるか否かを判定することにより、相電流を正常に入力可能か否かについて判定してもよい。また、例えば、インバータ３０の各スイッチＳｐ，Ｓｎのオン故障又はオフ故障を検出することにより、相電流を正常に入力可能か否かについて判定してもよい。また、例えば、各スイッチＳｐ，Ｓｎの温度を検出し、温度が正常範囲内であるか否かを判定することにより、相電流を正常に入力可能か否かについて判定してもよい。このステップＳ１００が、判定ステップに相当し、このステップＳ１００を実施することにより、制御装置５０は、判定部として機能する。
　このステップＳ１００の判定結果が肯定の場合（正常に入力可能である場合）、制御装置５０は、ステップＳ１０１～ステップＳ１０２で示す正常時のスイッチ制御を行う。すなわち、制御装置５０は、各相の指令電圧と電源電圧Ｖｄｃに基づいて、各相の規格化指令電圧を算出する（ステップＳ１０１）。そして、制御装置５０は、各相の規格化指令電圧を変調信号Ｓ１として生成し、変調信号Ｓ１とキャリア信号Ｓｉｇに基づいてＰＷＭ制御を実施する（ステップＳ１０２）。
　すなわち、制御装置５０は、図４に示すように、変調信号Ｓ１（＝規格化指令電圧）と、キャリア信号Ｓｉｇとの大小比較に基づいて、各相のＰＷＭ信号を算出する。なお、図４では、Ｕ相における例、つまり、Ｕ相の規格化指令電圧Ｖｕに基づく変調信号Ｓ１の例を示す。制御装置５０は、各相のＰＷＭ信号と、各相のＰＷＭ信号の論理反転信号とに基づいて、各相の上，下アームスイッチＳｐ、Ｓｎの駆動信号ＧＵを生成する。つまり、制御装置５０は、各相の上アームスイッチＳｐの駆動信号ＧＵＨ及び各相の下アームスイッチＳｎの駆動信号ＧＵＬを生成する。なお、図４には、電気角で１８０度の期間にわたるキャリア信号Ｓｉｇ等の推移を示す。
　制御装置５０は、生成した各相の駆動信号ＧＵをそれぞれ各相の上，下アームスイッチＳｐ，Ｓｎのゲートに対してドライバを介して出力する。このように、インバータ３０のスイッチング制御としてのＰＷＭ制御が実行され、ＰＷＭ電圧波形（出力波形）がステータ巻線２１に入力される。これにより、各相のステータ巻線２１に、相電圧が入力され、相電流が流れることとなる。
　なお、制御装置５０の制御周期は、キャリア信号Ｓｉｇの周期よりも十分に短い。また、本実施形態のキャリア信号Ｓｉｇは、搬送波であり、上昇速度及び下降速度が等しい三角波信号である。
　ところで、５相のステータ巻線２１のうちいずれかの相のステータ巻線２１に対して正常に相電流を入力できない場合がある。例えば、インバータ３０のスイッチング素子がオン故障又はオフ故障が生じることにより、故障したスイッチング素子と接続されている相のステータ巻線２１に対して正常に相電流を入力できない場合がある。そのほか、いずれかの相のステータ巻線２１に断線などの異常が生じて正常に相電流を入力できない可能性もある。
　従来、この場合では、逆起電力が平滑コンデンサや補機類などに入力されて２次異常を防止するため、インバータ３０の上，下アームスイッチＳｐ、Ｓｎのいずれかを短絡させて、過電圧を抑制することが一般的に行われていた。
　しかしながら、回転電機２０が車両の主機として採用される場合、高出力が要求されるため、強磁石が採用される傾向があり、この場合、逆起電力に基づく短絡電流が大きくなる可能性があった。電流量が大きくなると、正常に動作させているスイッチング素子が過剰に発熱し、熱による故障等が発生する可能性がある。また、そもそも短絡させてしまうと、動力源が喪失し、車両が立ち往生してしまい、異常が生じた場所によっては、不都合な事態（車両渋滞等）が生じる可能性もあった。
　そこで、５相のステータ巻線２１のうちいずれかの相のステータ巻線２１に対して正常に相電流を入力できない場合、次のような処理を行うこととした。以下、異常時におけるスイッチ制御について説明する。
　図３に示すように、ステップＳ１００の判定結果が否定の場合（正常に入力できない場合）、正常に相電流を入力できるステータ巻線２１が４相存在するか否か（異常なステータ巻線２１が１相だけであるか否か）を判定する（ステップＳ２０１）。この判定結果が否定の場合、スイッチ制御処理を終了する。なお、この場合、インバータ３０の上，下アームスイッチＳｐ、Ｓｎのいずれか一方をオン、他方をオフして、ＡＣＳを実施してもよい。
　一方、ステップＳ２０１の判定結果が肯定の場合、制御装置５０は、正常に相電流を入力できないと判定されたステータ巻線２１に繋がる電気経路Ｌ１～Ｌ５の通電を遮断させるように、通電遮断部４０を制御する（ステップＳ２０２）。例えば、Ｕ相のステータ巻線２１に対して正常な相電流を入力できないと判定された場合、Ｕ相のステータ巻線２１の一端（中性点とは反対側の端部）に接続される電気経路Ｌ１への通電を遮断すべく、電気経路Ｌ１に設けられた通電遮断部４０を制御する。
　次に、制御装置５０は、残った正常な４相のステータ巻線２１に入力させる相電流（及び相電圧）を指示するための規格化指令電圧（電圧指令値）を特定する（ステップＳ２０３）。このステップＳ２０３において、制御装置５０は、正常に相電流を入力可能であると判定された４相のステータ巻線２１のうち、正常に入力できないと判定された相よりも電気角において１つ前の相のステータ巻線２１に入力させる相電流（及び相電圧）の位相を遅角させるとともに、正常に入力できないと判定された相よりも電気角において１つ後の相のステータ巻線２１に入力させる相電流（及び相電圧）の位相を進角させるように、残ったステータ巻線２１に対して入力させる相電流（及び相電圧）を決定する。
　例えば、ステータ巻線２１が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相の順番で並んでいる場合において、図５（ｂ）に示すように、Ｗ相が失陥した場合、Ｖ相の相電流を３６°遅角させ、Ｘ相の相電流を３６°進角させるように、残ったステータ巻線２１に対して入力させる相電流を決定する。なお、図５（ａ）は、全ての相が正常であるときの各相電流の位相を示し、図５（ｂ）は、Ｗ相が失陥した場合における残りの各相電流の位相を示す。そして、決定した相電流（及び相電圧）を入力させるように、各相の規格化指令電圧を特定する。
　すなわち、ステップＳ２０３において、残った４相のステータ巻線２１によって形成される回転磁界が円形状となるように、正常に入力可能であると判定された各相のステータ巻線２１に入力される相電流の位相を指定するための規格化指令電圧（電圧指令値）が設定される。残った各相のステータ巻線２１に対して入力される相電流の位相を指定するための規格化指令電圧は、例えば、マップ演算により特定されてもよいし、計算により特定されてもよい。なお、マップ演算により特定される場合、異常が生じた相毎（つまり、正常な４相の組み合わせごと）にマップが用意されることとなる。
　そして、制御装置５０は、特定した各相の規格化指令電圧に基づいて変調信号Ｓ１を生成し、ステップＳ１０２と同様にして、変調信号Ｓ１と、キャリア信号Ｓｉｇに基づいてＰＷＭ制御を実施する（ステップＳ２０４）。これにより、インバータ３０のスイッチング制御としてのＰＷＭ制御が実行され、ＰＷＭ電圧波形（出力波形）がステータ巻線２１に入力される。このため、残った４相のステータ巻線２１に、ステップＳ２０３で決定された相電圧が入力され、相電流が流れることとなる。
　上記処理を実施することにより、図６の破線で示すように、いずれか１相のステータ巻線２１が失陥しても、残った４相のステータ巻線２１により形成される回転磁界を円形状にすることが可能となる。このときに形成される回転磁界は、５相のステータ巻線２１に相電流を入力する場合の回転磁界（実線で示す）に比較して、磁界が弱くなるものの円形状となる。なお、図６は、模式的に示したものであり、実際には、若干の凹凸（トルクリプル）が形成される。ただし、緊急時において許容範囲内のトルクリプルとなっている。具体的には、トルクリプルが、１０％以下の範囲内に収まるように設定されている。つまり、平均トルクが１００Ｎｍの場合、トルクが９５Ｎｍ～１００Ｎｍの範囲内に収まるように設定されている。
　また、図７に示すように、いずれか１相のステータ巻線２１が失陥しても、過電流が流れることを抑制しつつ、回転電機２０のトルクを制御することが可能となることがわかる。ただし、当然ながら、１相のステータ巻線２１が失陥することにより、回転電機２０の出力（トルク）が低下することとなるが、緊急時において許容範囲内のトルク低下となっている。具体的には、車両を移動させることが可能な程度のトルクが出力可能となっている。
　上記実施形態において、以下の優れた効果を奏する。
　（１）制御装置５０は、いずれか１相のステータ巻線２１について正常に相電流を入力できないと判定した場合であって、正常なステータ巻線２１が４相存在すると判定した場合、相電流の位相を変更し、残った４相のステータ巻線２１に当該相電流を入力させて、回転電機２０を駆動させるようにした。つまり、回転電機２０を継続して駆動させることができるため、ゆっくりと電流量が小さくなるように制御しつつ、回転電機２０を停止させることができる。このため、逆起電力に基づく短絡電流が流れることがない。したがって、強磁石を使用した回転電機２０であっても、電流量が急上昇することを抑制することができる。よって、インバータ３０の各スイッチＳｐ，Ｓｎが過剰に発熱し、インバータ３０が故障することを抑制できる。また、異常時に、回転電機２０の動作を好適に制御できる。このため、動力源が喪失してしまうことを防止し、車両が急停止してしまうことを防止できる。
　（２）制御装置５０は、いずれか１相のステータ巻線２１について正常に相電流を入力できないと判定された場合、正常に入力可能であると判定された４相のステータ巻線２１のうち、正常に入力できないと判定された相よりも電気角において１つ前の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を遅角させるとともに、１つ後の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を進角させる。これにより、簡単な制御内容の変更で、回転磁界を円形状に近づけることができる。
　（３）残った４相のステータ巻線２１によって形成される回転磁界が円形状となるように、正常に入力可能であると判定された各相のステータ巻線２１に入力される相電流の位相を指定するための規格化指令電圧（電圧指令値）が設定される。これにより、トルクの制御が可能となり、かつ、騒音やトルクリプルなどの発生を抑制することができる。また、この規格化指令電圧をマップ演算により特定する場合、制御装置５０の処理負担を軽くすることが可能となる。
　（４）制御装置５０は、正常に相電流を入力できないと判定されたステータ巻線２１が存在する場合、そのステータ巻線２１に繋がる電気経路Ｌ１～Ｌ５の通電を遮断させるように、通電遮断部４０を制御する。これにより、異常なステータ巻線２１に電流が流れることを確実に防止することができる。例えば、スイッチＳｐ，Ｓｎのオン故障が生じた場合であっても、ステータ巻線２１に予期しない過電流が流れることを防止できる。
　（他の実施形態）
　以下、上記実施形態における制御システム１０の一部を変更した変形例について説明する。
　・上記実施形態では、正常に入力できないと判定された相よりも１つ前の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を遅角させるとともに、１つ後の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を進角させていた。この別例として、残った４相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相が等間隔となるように、正常に入力できないと判定された相よりも１つ前及び２つ前の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を遅角させるとともに、１つ後の相及び２つ後の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を進角させてもよい。その際、相毎に、進角又は遅角させる角度を変更してもよい。
　すなわち、残ったステータ巻線２１によって形成される回転磁界が円形状に近づけるのであれば、どのように位相を進角又は遅角させるかは任意に変更してもよい。
　・上記実施形態において、５相のステータ巻線２１を有する回転電機２０を採用したが、５相に限定する必要がなく、５相以上の整数相のステータ巻線２１を有する回転電機２０を採用してもよい。つまり、ｎ相（ｎは、５以上の整数）のステータ巻線２１を有する回転電機２０を採用してもよい。この場合、前述したように、正常に入力できないと判定された相よりも１つ前の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を遅角させるとともに、１つ後の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を進角させればよい。例えば、電気角でＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相、Ａ相の順番で７相のステータ巻線２１を有するときに、Ｘ相のステータ巻線２１が失陥した場合、図８に示すように、Ｗ相を１４．５°遅角させ、Ｙ相を１４．５°進角させるように相電流を入力させればよい。
　また、前述同様、残った６相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相が等間隔となるように、正常に入力できないと判定された相よりも１～３つ前の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を遅角させるとともに、１～３つ後の相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を進角させてもよい。
　・上記各実施形態において、２相以上のステータ巻線２１が失陥した場合において、３相以上の正常なステータ巻線２１が残っている場合、相電流の位相を変更して、残ったステータ巻線２１に相電流を入力して、回転電機２０を駆動させてもよい。その場合、残った相のステータ巻線２１によって形成される回転磁界が円形状となるように、正常に入力可能であると判定された各相のステータ巻線２１に流れる相電流の位相を制御すればよい。例えば、残った相電流の位相が等間隔となるように、位相を制御すればよい。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　以下、上述した各実施形態から抽出される特徴的な構成を記載する。
［構成１］
　ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に接続されるインバータ（３０）と、を備える制御システム（１０）に適用されるモータ制御装置（５０）において、
　前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御部と、
　各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定部と、を備え、
　前記スイッチ制御部は、前記判定部によって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させて、前記回転電機を駆動させるモータ制御装置。
［構成２］
　前記スイッチ制御部は、前記判定部によって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線のうち、正常に入力できないと判定された相よりも電気角において１つ前の相の前記電機子巻線に入力させる相電流の位相を遅角させるとともに、正常に入力できないと判定された相よりも電気角において１つ後の相の前記電機子巻線に入力させる相電流の位相を進角させる構成１に記載のモータ制御装置。
［構成３］
　正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線によって形成される回転磁界が円形状となるように、正常に入力可能であると判定された各相の前記電機子巻線に入力される相電流の位相を指定する電圧指令値が設定される構成１又は２に記載のモータ制御装置。
［構成４］
　正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線によって形成される回転磁界が円形状となるように、正常に入力可能であると判定された各相の前記電機子巻線に入力される相電流の位相を指定する電圧指令値がマップを参照して特定される構成１～３のうちいずれかに記載のモータ制御装置。
［構成５］
　相毎に、前記電機子巻線と前記インバータとが接続される電気経路（Ｌ１～Ｌ５）が設けられており、
　各相の前記電気経路の通電を遮断可能な通電遮断部（４０）がそれぞれ設けられており、
　前記スイッチ制御部は、正常に相電流を入力できないと判定された前記電機子巻線が存在する場合、当該電機子巻線に繋がる前記電気経路の通電を遮断させるように、前記通電遮断部を制御する構成１～４のうちいずれかに記載のモータ制御装置。
［構成６］
　ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に接続されるインバータ（３０）と、を備える制御システム（１０）に適用されるモータ制御装置（５０）が実施するモータ制御方法において、
　前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
　各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定ステップと、を備え、
　前記スイッチ制御ステップでは、前記判定ステップによって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させて、前記回転電機を駆動させるモータ制御方法。
［構成７］
　ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に接続されるインバータ（３０）と、を備える制御システム（１０）に適用されるモータ制御装置（５０）が実行するモータ制御プログラムにおいて、
　前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
　各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定ステップと、を備え、
　前記スイッチ制御ステップでは、前記判定ステップによって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させて、前記回転電機を駆動させるモータ制御プログラム。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (7)

  1. 　ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に接続されるインバータ（３０）と、を備える制御システム（１０）に適用されるモータ制御装置（５０）において、
    　前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御部と、
    　各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定部と、を備え、
    　前記スイッチ制御部は、前記判定部によって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させるモータ制御装置。
  2. 　前記スイッチ制御部は、前記判定部によって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線のうち、正常に入力できないと判定された相よりも電気角において１つ前の相の前記電機子巻線に入力させる相電流の位相を遅角させるとともに、正常に入力できないと判定された相よりも電気角において１つ後の相の前記電機子巻線に入力させる相電流の位相を進角させる請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線によって形成される回転磁界が円形状となるように、正常に入力可能であると判定された各相の前記電機子巻線に入力される相電流の位相を指定する電圧指令値が設定される請求項１に記載のモータ制御装置。
  4. 　正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線によって形成される回転磁界が円形状となるように、正常に入力可能であると判定された各相の前記電機子巻線に入力される相電流の位相を指定する電圧指令値がマップを参照して特定される請求項１に記載のモータ制御装置。
  5. 　相毎に、前記電機子巻線と前記インバータとが接続される電気経路（Ｌ１～Ｌ５）が設けられており、
    　各相の前記電気経路の通電を遮断可能な通電遮断部（４０）がそれぞれ設けられており、
    　前記スイッチ制御部は、正常に相電流を入力できないと判定された前記電機子巻線が存在する場合、当該電機子巻線に繋がる前記電気経路の通電を遮断させるように、前記通電遮断部を制御する請求項１～４のうちいずれか１項に記載のモータ制御装置。
  6. 　ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に接続されるインバータ（３０）と、を備える制御システム（１０）に適用されるモータ制御装置（５０）が実施するモータ制御方法において、
    　前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
    　各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定ステップと、を備え、
    　前記スイッチ制御ステップでは、前記判定ステップによって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させて、前記回転電機を駆動させるモータ制御方法。
  7. 　ｎ相（ｎは、５以上の整数）の電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に接続されるインバータ（３０）と、を備える制御システム（１０）に適用されるモータ制御装置（５０）が実行するモータ制御プログラムにおいて、
    　前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
    　各相の前記電機子巻線ごとに、前記相電流を正常に入力可能か否かについて判定する判定ステップと、を備え、
    　前記スイッチ制御ステップでは、前記判定ステップによって、いずれか１相以上の前記電機子巻線について正常に前記相電流を入力できないと判定された場合であって、正常に入力可能であると判定された前記電機子巻線が３相以上ある場合、相電流の位相を変更し、正常な前記電機子巻線に当該相電流を入力させて、前記回転電機を駆動させるモータ制御プログラム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011523341A (ja) * 2008-06-09 2011-08-04 ロールス・ロイス・ピーエルシー 同期発電機
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