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WO2008001949A1 - Dispositif d'entraînement de moteur - Google Patents

Dispositif d'entraînement de moteur Download PDF

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Publication number
WO2008001949A1
WO2008001949A1 PCT/JP2007/063416 JP2007063416W WO2008001949A1 WO 2008001949 A1 WO2008001949 A1 WO 2008001949A1 JP 2007063416 W JP2007063416 W JP 2007063416W WO 2008001949 A1 WO2008001949 A1 WO 2008001949A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phase
motor
short
circuit
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2007/063416
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kenjiro Shiba
Takashi Tanaka
Nobutaka Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to US12/306,180 priority Critical patent/US8045301B2/en
Priority to DE112007001594.2T priority patent/DE112007001594B4/de
Priority to CN2007800249544A priority patent/CN101485080B/zh
Publication of WO2008001949A1 publication Critical patent/WO2008001949A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors fed from DC supply lines
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    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • 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
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
    • 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
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions

Definitions

  • the present invention relates to a motor drive device, and more particularly to a motor drive device capable of continuing the operation of a motor when a short circuit failure occurs in a drive circuit that controls the drive of the motor.
  • a hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine.
  • a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power source is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source.
  • An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.
  • the retreat travel at this time depends only on the inertial force acting on the drive wheels because no power is supplied to the drive shaft. For this reason, it is difficult to secure a travel distance sufficient to reliably retract the vehicle.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 4-1 2 0 8 8 3 discloses a three-phase alternating current even when a switching element constituting the inverter fails.
  • An inverter device for driving a three-phase AC motor capable of continuing motor operation is disclosed.
  • the inverter device for driving a three-phase AC motor includes a DC power supply circuit including a rectifier circuit that rectifies the output of the AC power supply, and first to second switches each including two semiconductor switch elements connected in series. 3 arm circuits connected in parallel, an inverter circuit that converts the DC voltage from the DC power supply circuit into a three-phase AC voltage, and a PWM controller that controls the inverter circuit with P WM (pulse width modulation) And drives a three-phase AC motor in which three-phase excitation windings are star-connected.
  • a DC power supply circuit including a rectifier circuit that rectifies the output of the AC power supply, and first to second switches each including two semiconductor switch elements connected in series. 3 arm circuits connected in parallel, an inverter circuit that converts the DC voltage from the DC power supply circuit into a three-phase AC voltage, and a PWM controller that controls the inverter circuit with P WM (pulse width modulation) And drives a three-phase AC motor in which three-phase excitation windings
  • the DC power supply circuit has a voltage dividing circuit that equally divides the output voltage of the rectifier circuit and outputs the divided voltage to the neutral point.
  • the first to third arm circuits each have two It has first to third output points composed of connection points of semiconductor switch elements. Between the neutral point and the first to third output points, there is a neutral point connection switch circuit for selectively connecting the neutral point and any one of the first to third output points. Arranged.
  • the neutral point connection switch circuit causes the output point of the arm circuit including the failed semiconductor switch element to The sex point is connected.
  • the excitation winding of the three-phase AC motor is in the same state as when a healthy two-phase excitation winding is V-connected.
  • the PWM controller performs PWM control on the four semiconductor switch elements included in the two arm circuits that control the current flowing in the V-connected two-phase excitation winding, and outputs a three-phase balanced output current. To generate an AC motor.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-231501 discloses three current sensors that detect currents flowing in the respective phases of a three-phase motor, or based on detected currents from the current sensors. P Image 007/063416 If an abnormality is detected in any of the current control circuits that execute the idback control, the motor drive control is executed in the fault diagnosis circuit as the assisting motor control means instead of the motor control circuit. An electric vehicle control device is disclosed.
  • a backup microcomputer is installed as a failure diagnosis circuit, which is an alternative motor drive control means, separately from the microcomputer that constitutes the original motor control circuit.
  • the inverter device for driving the three-phase AC motor disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 4-1 2 0 8 8 3
  • the three-phase AC motor can be used even after the failure of the semiconductor switch element is detected
  • a neutral point connection switch circuit is required to connect the output point of the alarm circuit including the semiconductor switch element with the short-circuit failure to the neutral point of the DC power supply circuit.
  • the inverter device must be large.
  • the equipment cost will increase.
  • the motor drive device includes a three-phase AC motor, a power source provided so as to be able to supply DC power to the first and second power lines, and the first and second power lines and the three-phase AC motor. And a control device that controls the power converter so that the output of the three-phase AC motor matches the target output.
  • the power conversion device includes first to third circuits connected from the first phase force of the three-phase AC motor to the third phase coil. Each of the first to third circuits has first and second switching elements connected in series via a connection point with each phase coil of the three-phase AC motor. To do.
  • the control device detects a switching element that detects a short circuit failure in the first to third circuits, and a switching circuit that detects a short circuit failure in the short circuit detection unit.
  • a motor drive control unit that controls a current flowing through each phase coil of the three-phase AC motor by a switching operation of at least one or more switching elements arranged to face each other through the connection point.
  • the switching device does not include the switching element and belongs to the normal circuit.
  • the motor drive control unit performs the three switching operations of the second switching elements of the second and third circuits in response to the detection of a short circuit failure in the first switching element of the first circuit.
  • the current flowing through each phase coil of the phase AC motor is controlled.
  • the switching elements that constitute the remaining two normal circuits are switched.
  • the three-phase AC motor can be driven in succession while suppressing an increase in the passing current of a normal circuit.
  • the short circuit detection unit detects a switching element having a short circuit failure based on an amplitude of a current flowing through each phase coil of the three-phase AC motor.
  • the short-circuit detection unit responds to the fact that the current flowing through the first phase coil of the three-phase AC motor is offset in the direction of the first polarity beyond the amplitude during steady operation of the three-phase AC motor. Thus, it is determined that the first switching element of the first circuit has a short-circuit fault.
  • a short circuit occurs from among a total of 6 switching elements.
  • a single switching element that has failed can be easily identified.
  • the motor drive control unit performs the switching operation of the second switching element of the third circuit in response to the detection of the short-circuit fault in the first switching element of each of the first and second circuits. Controls the current flowing through each phase coil of a three-phase AC motor.
  • the motor drive control unit detects the first fault of the third circuit in response to the detection of the short-circuit fault in the first switching element of the first circuit and the second switching element of the second circuit.
  • the current flowing through each phase coil of the three-phase AC motor is controlled by the switching operation of the second switching element.
  • the switching element that constitutes the normal remaining one is switched.
  • the three-phase AC motor can be continuously driven while suppressing an increase in the passing current of a normal circuit. Therefore, the output performance of the motor at the time of a short circuit failure can be further improved.
  • the short circuit detection unit detects a switching element having a short circuit failure based on the amplitude of the interphase voltage of the three-phase AC motor.
  • the short-circuit detection unit has a predetermined upper limit threshold and lower limit threshold set in advance based on the amplitude of the interphase voltage of the three-phase AC motor during normal operation, and the interphase voltage of each three-phase AC motor Based on the magnitude relationship between the amplitude and the upper and lower thresholds, the switching element with a short circuit failure is detected.
  • the short-circuit detecting unit detects a switching element having a short-circuit fault based on the voltage between the terminals of the first and second switching elements constituting each of the first to third circuits.
  • the motor drive device described above it is possible to easily identify up to six switching elements having a short circuit failure. As a result, it is possible to easily select the switching element to be switched and continue to drive the three-phase AC motor.
  • the three-phase AC motor is coupled to a drive shaft of the vehicle.
  • the safety and output performance of the motor when an inverter abnormality is detected can be ensured with a simple and inexpensive device configuration.
  • the traveling performance during the retreat traveling can be secured easily and inexpensively, and the reliability can be enhanced.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration related to motor generator control of a vehicle according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram of the motor drive device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the control device of FIG.
  • Fig. 4 is a diagram for explaining a method for identifying an arm having a short-circuit fault in an inverter.
  • FIG. 5 is a diagram showing the output waveform of the motor current flowing through the U phase that has a short circuit failure.
  • FIG. 6 is a diagram showing an output waveform of a motor current flowing through a plurality of phases having a short circuit failure.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining drive control of the motor generator.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining drive control of the motor generator.
  • FIG. 9 is a timing chart of control signals for switching the opposite arm of the U-phase upper arm.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating output waveforms of motor currents flowing in the V phase and the W phase when the upper arm of the U phase has a short circuit failure.
  • Figure 11 shows the output of the motor current flowing through each phase by motor drive control according to the present invention.
  • P ⁇ 007/063416 is a diagram showing a force waveform.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the motor drive control according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic block diagram of a motor drive device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 14 is a functional block diagram of the control device of FIG.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the definition of the voltage between each phase of the motor generator.
  • Fig. 16 shows the output waveform of the voltage between each phase when the upper arm of the W phase has a short circuit fault.
  • Fig. 17 is a diagram showing the relationship between the waveform pattern of the voltage between each phase of the motor generator, the short-circuit fault phase, and the short-circuit fault arm.
  • Fig. 18 is a diagram showing the output waveform of the voltage between each phase of the motor generator when multiple phases are short-circuited.
  • Fig. 19 is a diagram showing the relationship between the waveform pattern of the voltage between each phase of the motor generator, the short-circuit fault phase, and the short-circuit fault arm.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the waveform pattern of each phase voltage of the motor generator, the short-circuit fault phase, and the short-circuit fault arm. .
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a method for identifying a short-circuited location according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining drive control of the motor generator.
  • FIG. 23 is a timing chart of control signals for switching the lower arm of the W phase, which is the opposite arm of the upper arm of the U phase and the V phase.
  • FIG. 24 is a flowchart for explaining the motor drive control according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration relating to motor generator control of a vehicle according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the vehicle has an engine ENG, a battery B, a transaxle 50, and a power control unit (PCU) 20 that controls motor generators MG1 and MG2.
  • PCU power control unit
  • the engine E N G generates drive power from the combustion energy of fuel such as gasoline.
  • Knotter B supplies power to power control unit 20.
  • Battery B is composed of a rechargeable secondary battery, and typically a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, or a large-capacity capacitor (capacitor) is applied.
  • Transaxle 50 has a transmission and axle (axle) as an integral structure.
  • Power control unit 20 converts the DC power supplied from battery B into AC power and outputs it to motor generator MG 2. Alternatively, the power control unit 20 converts the AC power supplied from the motor generators MG 1 and MG 2 into DC power and outputs it to the battery B.
  • the power split mechanism PSD includes a path for transmitting the driving force generated by the engine ENG to the drive shaft 5 2 for driving the wheels 5 4 via the speed reducers RD and DG 53, and a path for transmitting to the motor generator MG 1. Can be divided.
  • Each of the motor generators MG 1 and MG 2 can function as both a generator and an electric motor. However, since the motor generator MG 1 generally operates as a generator, it may be called a “generator”. MG 2 is sometimes called an “motor” because it operates primarily as an electric motor. 'The motor generator MG 1 is rotated by the driving force from the engine ENG transmitted through the power split mechanism PSD and generates electric power. The electric power generated by motor generator MG 1 is supplied to power control unit 20 and used as charging power for battery B or as driving power for motor generator MG 2. Motor generator MG 2 is rotationally driven by AC power supplied from power control unit 20.
  • the driving force generated by the motor generator MG 2 is transmitted to the drive shaft 52 via the clutch 51, the reduction gears RD and DG 53.
  • the clutch 51 is composed of a hydraulic clutch, an electromagnetic clutch, and the like.
  • the output torque of the motor generator MG 2 is reduced to the wheels via the speed reducers RD and DG53 at a torque transmission rate according to the control command from the control device 30. Communicate to 54.
  • the electromotive force (AC power) generated in the motor generator MG 2 is supplied to the power control unit 20.
  • the battery B is charged by converting the AC power supplied to the power control unit 20 into DC power and outputting it to the battery B.
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram of the motor drive device according to the present embodiment.
  • the motor drive device 100 includes a battery B, voltage sensors 10 and 13, system relays SR1 and SR2, capacitors C 1 and C 2, a boost converter 12, and inverters 14 and 3 1, current sensors 24 and 28, and a control device 30.
  • the inverters 14 and 31 provided corresponding to the motor generators MG 1 and MG 2 respectively, and the boost converter 12 provided in common with the inverters 14 and 31 are the power control unit 20 in FIG. Configure.
  • Motor generators MG 1 and MG2 consist of a three-phase AC synchronous motor, and are driven by the electric power stored in battery B and the driving force of engine ENG.
  • the motor generator MG 2 is a drive motor for generating torque for driving the drive wheels of the vehicle.
  • the motor generator MG 1 is a motor that has a function of a generator driven by the engine ENG and that operates as an electric motor for the engine ENG, for example, can start the engine ENG.
  • Boost converter 12 includes a reactor L 1, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) elements Q 1 and Q 2, and diodes D 1 and D 2.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • One end of the reactor 1 is connected to the power line of the battery B, and the other end is an intermediate point between the IGBT element Q1 and the IGBT element Q2, that is, an end of the IGBT element Q1. Connected between the Mitter and the collector of I GBT element Q2.
  • the I GBT elements Q l and Q2 are connected in series between the power line VL and the ground line S L.
  • the collector of I GBT element Q1 is connected to the power line VL and I GT
  • the emitter of the BT element Q 2 is connected to the earth line S L.
  • diodes D 1 and D 2 for passing current from the emitter side to the collector side are arranged between the collector emitters of the I GBT elements Ql and Q 2, respectively.
  • Inverter 14 converts the DC voltage output from boost converter 12 to three-phase AC and outputs the same to motor generator MG 2 driving wheel 54. Inverter 14 returns the electric power generated in motor generator MG 2 to boost converter 12 in accordance with regenerative braking. At this time, boost converter 12 is controlled by control device 30 so as to operate as a step-down circuit.
  • Inverter 14 includes U phase 15, V phase 16, and W phase 17.
  • the V phase 16 and the W phase 17 are provided in parallel between the power supply line VL and the ground line SL.
  • U phase 15 consists of I GBT elements Q 3 and Q 4 force connected in series.
  • V phase 16 consists of I GBT elements Q 5 and Q 6 connected in series.
  • W phase 17 consists of I GBT elements Q7 and Q8 connected in series. Further, diodes D3 to D8 for passing current from the emitter side to the collector side are connected between the collectors and the emitters of the respective IGBT elements Q3 to Q8.
  • motor generator MG 2 is a three-phase permanent magnet motor, and is configured by connecting one end of three coils of U, V, and W phases in common to a midpoint.
  • the other end of the U-phase coil is at the midpoint of the I GBT elements Q3 and Q4
  • the other end of the V-phase coil is at the midpoint of the IGBT elements Q5 and Q6
  • the other end of the W-phase coil is the IGBT element Q7, Q8 is connected to each midpoint.
  • the switching elements included in boost converter 12 and inverter 14 are not limited to I08 elements (not limited to 31 to 08, but may be composed of other power elements such as MOSFETs.
  • the current sensor 24 has a current MCRT 2 (I u,
  • Inverter 31 is connected to boost converter 12 in parallel with inverter 14.
  • Inverter 3 1 converts the DC voltage output from boost converter 12 to three-phase AC and outputs the same to motor generator MG 1.
  • Inverter 31 receives the boosted voltage from boost converter 12 and drives motor generator MG 1 to start engine ENG, for example.
  • boost converter 12 is controlled by control device 30 to operate as a step-down circuit.
  • inverter 31 Although the internal configuration of inverter 31 is not shown, it is similar to inverter 14, and detailed description will not be repeated.
  • the current sensor 28 detects the current MCRT 1 flowing through the motor generator MG 1 and outputs it to the control device 30.
  • clutch 51 is arranged between the rotating shaft of motor generator MG 2 and reduction gear RD (not shown). Clutch 51 connects and disconnects the rotating shaft of motor generator MG 2 to drive shaft 52 in accordance with a control command from control device 30.
  • the battery B is a chargeable / dischargeable secondary battery, and is made of, for example, nickel metal hydride or lithium ion. Further, instead of the battery B, a chargeable / dischargeable accumulator other than the secondary battery, for example, a capacitor may be used. Voltage sensor 10 detects DC voltage Vb output from battery B and outputs the detected DC voltage Vb to control device 30.
  • Capacitor C 1 smoothes DC voltage Vb supplied from battery B, and outputs the smoothed DC voltage Vb to boost converter 12.
  • Boost converter 12 boosts DC voltage Vb supplied from battery B and supplies the boosted voltage to capacitor C2. More specifically, when boost converter 12 receives signal PWMC from control device 30, boost converter 12 boosts a DC voltage according to the period during which I GBT element Q 2 is turned on by signal PWMC, and supplies the boosted voltage to capacitor C 2. . When boost converter 12 receives signal PWMC from control device 30, boost converter 12 decreases the DC voltage supplied from inverter 14 (or 3 1) via capacitor C 2 and charges battery B. '
  • Capacitor C 2 smoothes the DC voltage from boost converter 12 and supplies the smoothed DC voltage to inverters 14 and 31.
  • the voltage sensor 13 detects the voltage across the container C 2, that is, the output voltage Vm of the boost converter 12 (corresponding to the input voltage to the inverters 14 and 3 1, and so on). The detected output voltage Vm is output to the control device 30.
  • the inverter 14 converts the DC voltage into an AC voltage based on the signal D R V 2 from the control device 30 and drives the motor generator MG 2.
  • motor generator MG2 is driven to generate the required torque specified by torque command value TR2.
  • Inverter 14 is also used to control the AC voltage generated by motor generator MG 2 during regenerative braking of a hybrid vehicle or electric vehicle equipped with motor drive device 100 based on signal DRV 2 from control device 30.
  • the voltage is converted to DC voltage, and the converted DC voltage is supplied to boost converter 12 via capacitor C2.
  • the inverter 31 converts the DC voltage into an AC voltage based on the signal D R V 1 from the control device 30 and drives the motor generator MG 1. As a result, the motor generator MG 1 is driven to generate the required torque specified by the torque command value TR 1. Also, the inverter 14 is equipped with a motor drive unit, 1 0 0. During regenerative braking of a hybrid vehicle or an electric vehicle, the AC voltage generated by the motor generator MG 1 is converted to a DC voltage based on the signal DRV 1 from the control device 30. The converted DC voltage is boosted via the capacitor C 2. Supply to converter 1 2.
  • regenerative braking here refers to braking that involves regenerative power generation when the driver operating the hybrid vehicle or electric vehicle performs a foot brake operation, or while the foot brake is not operated
  • the controller 30 includes a control unit 30 connected to an external ECU (Electric Control Unit), which includes decelerating the vehicle and decelerating (or stopping acceleration) while regenerating power by turning off the pedal.
  • ECU Electronic Control Unit
  • 3416 Luk command values TR 1 and TR 2 and motor speed MRN 1 and MRN2 are received, output voltage Vm is received from voltage sensor 1 3, DC voltage Vb is received from voltage sensor 10, motor current MCRT 1, from current sensor 24 Take MCRT 2.
  • control device 30 determines whether the inverter 14 drives the motor generator MG 2 based on the output voltage Vm, the torque command value TR 2 and the motor current MCRT 2 when the inverter 14 drives the motor generator MG 2.
  • Control device 30 switches IGBT elements Q3 to Q8 of inverter 31 when inverter 31 drives motor generator MG1 based on output voltage Vm, torque command value TR1 and motor current MCRT1.
  • the control signal DR VI is generated, and the generated signal DRV 1 is output to the inverter 31.
  • the control device 30 controls the DC voltage Vb, the output voltage Vm, the torque command value TR 2 (or TR 1) and the motor speed.
  • MRN 2 or MRN 1
  • a signal P WMC for switching control of the IGBT elements Q 1 and Q2 of the boost converter 12 is generated by a method described later and output to the boost converter 12.
  • control device 30 generates a signal SE for turning system relays SR 1 and SR 2 on / off and outputs the signal SE to system relays SR 1 and SR 2.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the control device 30 of FIG.
  • control device 30 serves as a control means for inverter 14, a motor control phase voltage calculation unit 32, an inverter drive signal conversion unit 34, an inverter abnormality detection unit 36, and a short-circuit location detection unit. 38 and a power transmission control unit 42. Although illustration is omitted, control device 30 further includes control means for inverter 31 and negative pressure converter 12. '
  • the motor control phase voltage calculation unit 32 receives the input voltage Vm of the inverter 14 from the voltage sensor 13, receives the motor currents I u, I v, and I w flowing in each phase of the motor generator MG 2 from the current sensor 24, Receive torque command value TR 2 from external ECU The Based on these input signals, the motor control phase voltage calculation unit 32 manipulates the voltage applied to each phase coil of the motor generator MG 2 (hereinafter also referred to as a voltage command). Vu *, Vv * , Vw * is calculated, and the calculated result is output to the inverter drive signal converter 34.
  • the inverter drive signal conversion unit 34 is actually connected to each IGBT element Q3-Q of the inverter 14.
  • a signal DRV2 for turning 8 on / off is generated, and the generated signal DRV2 is output to each IGBT element Q3-Q8.
  • each of the IGBT elements Q3 to Q8 is subjected to switching control, and the motor generator MG2 outputs the commanded torque.
  • the current flowing through each phase of the motor generator MG2 is controlled.
  • the motor horse section dynamic current MCRT 2 is controlled, and the motor torque corresponding to the torque command value TR 2 is output.
  • Inverter abnormality detector 36 detects an abnormality that has occurred in inverter 14 during drive control of motor generator MG2.
  • the abnormality detection of the inverter 14 is performed, for example, based on the detection value of the current sensor built in each of the IGBT elements Q3 to Q8 of the inverter 14.
  • the inverter abnormality detection unit 36 determines that an abnormality has occurred due to a short-circuit failure of I 08 elements 3 to Q8 in response to the detection of an overcurrent in one of the detected values of the current sensor. Generate signal F INV indicating the result.
  • the inverter abnormality detection unit 36 outputs the generated signal F I NV to the short circuit location detection unit 38 and the inverter drive signal conversion unit 34.
  • the abnormality detection of the inverter 14 can also be performed based on the detection value of the temperature sensor built in each of the IGBT elements Q3 to Q8.
  • one of the detected values of the temperature sensor is high temperature, and an abnormality due to a short-circuit failure of the IGBT elements Q3 to Q8 is determined in response to detection of overheating of the IGBT element.
  • the short-circuit location detection unit 38 Upon receiving the signal FI NV from the inverter abnormality detection unit 36, the short-circuit location detection unit 38 identifies the IGBT element in which the short-circuit failure has occurred based on the motor currents I u, I v, I w from the current sensor 24. Do. The short-circuit location detection unit 38 identifies the phase in which the short-circuit fault has occurred and the arm (either the upper arm or the lower arm) in which the short-circuit fault has occurred in the phase by a method described later. And the short-circuit location detection unit 38 A signal DE indicating the identified short-circuit point is generated and output to the power transmission control unit 42 and the inverter drive signal conversion unit 34.
  • power transmission control unit 4 2 When power transmission control unit 4 2 receives signal DE from short circuit location detection unit 3 8, power transmission control unit 4 2 cuts clutch 51 and cuts off power transmission between motor generator MG 2 and drive shaft 52. This is to prevent the motor generator MG 2 from receiving power from the wheels 54 and rotating at high speed to generate a large counter electromotive force and increase the motor drive current. For this reason, the power transmission control unit 4 2 intentionally disconnects the clutch 51 to immediately reduce the motor speed.
  • the power transmission control unit 4 2 connects the clutch 51 again once the motor rotational speed MRN 2 falls below a predetermined value. As a result, the vehicle shifts to retreat travel using motor generator MG 2 as a driving force source.
  • the inverter drive signal conversion unit 3 4 receives the voltage commands V u *, VV *, Vw *, and each phase coil received from the motor control phase voltage calculation unit 3 2, and Based on the signal DE from the short-circuit detection unit 3 8, a signal DRV 2 for switching control of each IGBT element Q 3 to Q 8 of the inverter 14 is generated, and the generated signal DRV 2 is output to the inverter 14 To do.
  • inverter 14 can continue to perform drive control of motor generator MG 2 even after the occurrence of a short-circuit failure, so that evacuation of the vehicle can be ensured.
  • the signal DRV 2 at the time of the short-circuit failure of the inverter 14 is different from the phase to which the short-circuit failure arm belongs so that overcurrent does not flow through the IGBT element of the short-circuit failure arm, as will be described later. Generated for switching operation. This makes it possible to retract the vehicle to a safe place while protecting the inverter 14 from overheating.
  • the motor drive device 100 has a short-circuit fault from among the three phases 15 to 17 constituting the inverter 14 according to the detection of the abnormality of the inverter 14.
  • the first feature is to specify the arm that has been used.
  • the motor drive unit 100 0 performs switching control on the phases other than the phase to which the short-circuit fault arm belongs after the abnormality detection of the inverter 14.
  • the second feature is that the generator MG2 is continuously driven.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of identifying the short-circuited arm of the inverter 14.
  • the midpoint of the power line VL of the inverter 14 becomes conductive with the midpoint of the U phase 15 due to a short circuit of the I GBT element Q3, as shown in the figure, the midpoint of the power line VL to the U phase 15 to the motor generator
  • the U-phase motor current Iu flows through the MG U-phase coil.
  • the U-phase motor current Iu is, at the midpoint of the motor generator MG2, the first path R t 1 from the intermediate point of the V-phase coil to the V-phase 16 to the diode D5 to the power supply line VL and the W-phase
  • the coil is branched to the second path R t 2 from the middle point of the W phase 17 to the diode D 7 to the power supply line VL.
  • Equation (1) the relationship of Equation (1) is established among the three-phase motor currents Iu, Iv, and Iw.
  • FIG. 5 is a diagram showing an output waveform of the motor current I u flowing through the U-phase 15 having a short circuit failure.
  • the motor current Iu shows an AC waveform with a constant amplitude (amplitude A) during steady operation.
  • the motor currents IV and Iw (not shown) show AC waveforms with amplitude A in the same way, and each has a phase difference of + 120 ° or 1120 ° with respect to the motor current Iu. Yes.
  • the motor current I u corresponds to the sum of the motor current IV and the motor current I w as described above. As shown in the figure, The current waveform is offset to the high current side. Note that the absolute value of the offset value at this time exceeds the amplitude A during steady operation.
  • the offset value is detected for each of the motor currents I u, IV and I w detected by the current sensor 24, and the absolute value of the detected offset value is in steady operation. It is configured to determine whether or not the amplitude A exceeds the hour. According to this configuration, when the absolute value of the offset value is determined to exceed the amplitude A for any of the motor currents Iu, Iv, and Iw, the phase corresponding to the motor current is short-circuited. A fault is detected.
  • the short-circuited arm is identified from the phase based on the polarity of the offset value.
  • the direction in which the motor current flows from each phase 15 to 17 of the inverter 14 to the motor generator MG 2 is the positive direction
  • the direction in which the motor current flows from the motor generator MG 2 to each phase 15 to 17 Judgment that the upper arm has a short-circuit failure when the motor currents I u, IV and I w have increased in the positive direction, that is, the polarity of the offset value is positive when the direction is negative. Is done.
  • the current values of motor currents Iu, IV, and Iw increase in the negative direction, that is, the polarity of the offset value is negative, it is determined that the lower arm has a short circuit failure.
  • the motor currents I u and I flowing in the coils of each phase by the current sensor 2 4 By detecting v and Iw and detecting the absolute value and polarity of the offset value for the current waveform during steady operation from the detected values, it is possible to identify the arm in which the short-circuit failure has occurred.
  • the short-circuit failure pattern in the inverter 14 may include a short-circuit failure in two or three phases in addition to a short-circuit failure in only one of the three phases as shown in FIG. However, if two or three phases are short-circuited, the motor current detected by current sensor 24 is one-phase short-circuited as shown in Fig. 5, as shown in Fig. 6. Since it is relatively small with respect to the failure and lower than the amplitude A during normal operation, it can be identified as a one-phase short-circuit failure.
  • 7 and 8 are diagrams for explaining the drive control of motor generator MG2. 7 and 8 are based on the assumption that the upper arm of U-phase 15 (I GB T element Q3) has a short-circuit failure, as in FIG.
  • the lower arm of the V phase 16 and the lower arm of the W phase 17 that are controlled by switching belong to a normal phase different from the U phase 15 that is short-circuited, and the upper arm of the U phase 15 In this positional relationship, the phases 15 to 17 are opposed to each other with an intermediate point between them.
  • the present invention belongs to a phase different from the phase in which the short circuit has failed, and is opposed to each other with the intermediate point of each phase 15 to 17 in the positional relationship with the arm having the short circuit failure. Is also simply called “opposing arm”.
  • FIG. 9 is a timing chart of control signals for switching operation of the lower arm of V phase 1 6 and the lower arm of W phase 1 7 which are the opposite arms of the upper arm of U phase 15.
  • the lower arm of V phase 16 and the lower arm of W phase 17 are turned on / off at a predetermined duty ratio.
  • the intermediate point of each phase 16, 17 has a rectangular wave shape with a predetermined duty ratio.
  • a voltage waveform that switches between power supply voltage and ground voltage is induced.
  • a continuous alternating current flows through motor generator MG2.
  • the control signal has a predetermined dead time for preventing both arms from being turned on simultaneously.
  • the motor generator MG 2 is driven while the opposing arm of the short-circuit fault arm is switched to drive the motor generator MG 2, while suppressing the increase in the current passing through the short-circuit fault phase.
  • the motor drive device 100 is installed only with the existing device configuration without requiring a new device for continuously driving the motor generator MG2. 7 063416 The evacuation traveling of the mounted vehicle can be secured.
  • control device 30 controls inverter 14 so as to drive motor generator MG 2 at a low torque and a low rotational speed.
  • inverter drive signal conversion unit 3 4 of control device 30 sets carrier frequency ⁇ c based on the torque of motor generator MG 2 and the motor rotational speed necessary to ensure the vehicle's evacuation travel. .
  • FIG. 10 is a diagram showing output waveforms of motor currents I V and I w flowing through V phase 16 and W phase 17 when the upper arm of U phase 15 is short-circuited, respectively.
  • FIG. 11 is a diagram showing output waveforms of motor currents I u, I V, and I w flowing through phases 15 to 17 by motor drive control according to the present invention.
  • Figure 11 shows that when the upper arm of U-phase 15 is short-circuited, the lower arm of V-phase 1 6 and the lower arm of W-phase 1 7 are This is obtained by switching control.
  • the motor current I u passing through the U phase 15 is offset by the switching control of the opposing arm. It can be seen that the value decreases. According to this, it is possible to drive the motor generator MG 2 while suppressing an increase in the passing current of the short-circuited phase.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the motor drive control according to the first embodiment of the present invention.
  • inverter abnormality detection unit 36 is connected to inverter 14 based on the detection value of the current sensor built in each IGBT element Q 3 to Q 8 during motor generator MG 2 drive control. Detects an abnormality that occurred in (Step SO 1). At this time, the inverter abnormality detection unit 36 determines that there is an abnormality due to a short-circuit fault in the IGBT elements Q3 to Q8 according to the detection of an overcurrent in one of the detection values of the current sensor, and the determination A signal FINV indicating the result is generated. The generated signal FI ′ NV is output to the short-circuit location detection unit 38 and the inverter drive signal conversion unit 34, respectively.
  • the inverter drive signal conversion unit 34 Upon receiving the signal FI NV, the inverter drive signal conversion unit 34 temporarily performs a DRV signal for switching control of each of the I GBT elements Q 3 to Q 8 of the inverter 14 in order to protect the I GBT element from overcurrent. Is stopped and the inverter 14 is stopped (step S 02).
  • the short-circuit location detection unit 38 uses the above-described method to detect a short-circuit failure based on the motor currents I u, IV and I w from the current sensor 24.
  • the element is specified (step S 03).
  • the short circuit location detection unit 38 identifies the phase in which the short circuit failure has occurred and the arm in which the short circuit failure has occurred (either the upper arm or the lower arm), it generates a signal DE indicating the identified short circuit location. And output to the inverter drive signal converter 34 and the power transmission controller 42.
  • step SO4 When power transmission control unit 42 receives signal DE from short circuit location detection unit 38, power transmission control unit 42 cuts clutch 51 and blocks power transmission between motor generator MG2 and drive shaft 52 (step SO4). As a result, the motor rotational speed is rapidly reduced, so that a large back electromotive force is prevented from being generated in motor generator MG2. Note that the clutch 51 may not be disengaged when the motor speed is equal to or lower than the predetermined speed.
  • the power transmission control unit 42 and the inverter drive signal conversion unit 34 each determine whether the short-circuit fault phase is only one phase based on the signal DE from the short-circuit location detection unit 38 (step SO 5).
  • the power transmission control unit 42 waits for the motor rotational speed MRN 2 to fall below the predetermined value MRN-std (step SO6),
  • the clutch 51 is connected again (step SO7).
  • the vehicle shifts to retreat travel using motor generator MG 2 as a drive source.
  • the inverter drive signal conversion unit 34 sets the carrier frequency of the carrier signal to the normal carrier frequency. To the carrier frequency when an inverter abnormality is detected (step SO8).
  • step SO 9 Furthermore, in the passenger compartment, the user is notified that the vehicle has shifted to evacuation.
  • the warning light for turning on is turned on (step SO 9).
  • the inverter drive signal converter 3 4 is a carrier having the voltage command V u *, VV *, V w * s and the changed carrier frequency fc of each phase coil received from the motor control phase voltage calculator 3 2. Based on the signal, a signal DRV 2 for switching control of the opposite arm of the short-circuit failure arm is generated, and the generated signal DRV 2 is output to the inverter 14 (step S 1 0).
  • step S 1 1 the inverter 14 continues the drive control of the motor generator MG 2 even after the occurrence of the short-circuit failure, and the evacuation traveling of the vehicle is secured.
  • step S 0 5 When it is determined in step S 0 5 that the short-circuit failure phase is a plurality of phases, the clutch 51 is not connected by the power transmission control unit 42, and the routine shifts to normal vehicle stop control. (Step S1 2).
  • the short-circuit fault arm in response to the detection of the abnormality of the inverter, the short-circuit fault arm is specified, and the opposing arm of the specified short-circuit fault arm is switched.
  • the motor generator By continuing to drive the motor generator, it is possible to ensure that the vehicle is retracted while preventing overcurrent from flowing through the short-circuited arm.
  • the method for identifying the short-circuit fault arm of the inverter 14 that is the first feature of the present invention is described below, in addition to the identification method based on the motor currents I u, IV and I w of the inverter 14 described above. In addition, identification based on the voltage between each phase of the motor generator MG can also be performed.
  • FIG. 13 is a schematic block diagram of a motor drive device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the motor drive device 10 OA is added to the motor drive device 100 shown in FIG. 1 with voltage sensors 18 to 20 for detecting the phase voltage of the motor generator MG 2, and the control device 3 0 is changed to control device 3 OA. Therefore, the detailed description about the part which overlaps with FIG. 1 is abbreviate
  • voltage sensor 1 8 is connected to U phase and V of motor generator MG 2. 'The phase voltage VV u between the phases is detected, and the detected phase voltage VV u is output to the control device 3 OA.
  • Voltage sensor 19 detects an interphase voltage Vw V between V phase and W phase of motor generator MG 2 and outputs the detected interphase voltage Vw V to control device 30 A.
  • Voltage sensor 20 detects interphase voltage V uw between W phase and U phase of motor generator MG 2, and outputs the detected interphase voltage V uw to control device 30 A.
  • FIG. 14 is a functional block diagram of the control device 30 A of FIG.
  • the control device 3 O A in FIG. 13 differs from the control device 30 in FIG. Therefore, a detailed description of the parts overlapping with those in FIG. 2 is omitted.
  • short-circuit location detection unit 3 8 A when short-circuit location detection unit 3 8 A receives signal INV from inverter abnormality detection unit 3 6, motors input from voltage sensors 1 8 to 20 described above according to the method described below. Based on the interphase voltages V vu, V w V, and V uw of generator MG 2, identify the phase where the short-circuit occurred and the arm where the short-circuit fault occurred in that phase (either the upper arm or the lower arm) . Then, the short circuit location detection unit 3 8 A generates a signal DE indicating the specified short circuit location and outputs the signal D E to the inverter drive signal conversion unit 3 4 and the power transmission control unit 4 2.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the definition of the voltage between each phase of motor generator MG 2.
  • interphase voltage V vu between U phase and V phase of motor generator MG 2 is positive when V phase is higher than U phase and U phase is V Negative when the potential is higher than the phase.
  • Motor generator MG 2's interphase voltage Vw v between phase V and phase W is positive when phase W is higher than phase V, and when phase V is higher than phase W. Is negative.
  • Interphase voltage V uw between W phase and U phase of motor generator MG 2 is positive when W phase is higher than U phase and negative when U phase is higher than W phase.
  • the voltage sensors 1 8 to 2 0 are positive depending on the potential of the corresponding two phases. Or output negative interphase voltage Vv u, Vw v, Vuw.
  • FIG. 16 is a diagram showing output waveforms of interphase voltages V V u, Vw V, and Vuw when the upper arm of W phase 17 is short-circuited as an example.
  • the interphase voltages Vv u, Vw V and Vuw show AC waveforms with a constant amplitude during steady operation.
  • the interphase voltage Vv u between the U-phase and V-phase that does not include the short-circuit failure phase is the waveform pattern indicated by [1] Will come to show. That is, it shows a waveform in which the amplitude exceeds the preset upper and lower thresholds and increases in the positive and negative directions, respectively.
  • the interphase voltage Vwv between the V phase and the W phase corresponding to the short-circuit failure phase shows the waveform pattern indicated by [2] in the figure. In other words, it shows a waveform whose amplitude increases only in the positive direction. This is due to the increase in the potential of the W phase due to an increase in the passing current of the W phase 17 that was short-circuited.
  • the interphase voltage V u w between the W phase and the U phase corresponding to the short-circuit fault phase 17 shows the waveform pattern indicated by [3] in the figure. In other words, it shows a waveform whose amplitude increases only in the negative direction. This is because, as in the voltage waveform pattern in [2] above, the W-phase potential rose due to an increase in the passing current of the short-circuited W-phase 17.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the waveform pattern of the interphase voltages V V u, Vw V, and Vuw of motor generator MG 2 and the short-circuit fault phase and short-circuit fault arm. As can be seen from Fig. 17, the combinations of voltage waveform patterns [1] to [3] are different for each short-circuit fault phase and short-circuit fault arm.
  • the embodiment of the present invention determines whether the amplitudes of the interphase voltages Vvu, Vw V, Vuw detected by the voltage sensors 18 to 20 exceed the upper threshold and the lower threshold.
  • T / JP2007 / 063416 The configuration is fixed. According to this configuration, the amplitude of one of the interphase voltages Vvu, Vw V, or Vuw exceeds the upper threshold or lower threshold, and the amplitude of the remaining two interphase voltages exceeds the upper threshold or lower threshold. In response to exceeding, it is possible to identify the short-circuited phase and the short-circuited arm from that phase.
  • control unit 3 OA short-circuit point detection unit 38 8 is connected to the waveform pattern of each phase voltage VV u, Vw V, Vuw of the motor generator MG 2 in FIG.
  • the relationship is stored in the storage area in advance, and the relationship between the amplitude of each phase voltage VV u, Vwv, yuw from the voltage sensors 18 to 20 and the upper threshold and lower threshold is compared with the relationship in FIG. Identifies the short-circuit fault phase and the short-circuit fault arm.
  • the short circuit failure phase and short circuit failure arm can be specified.
  • VV u, Vwv, and Vuw are one of six patterns in total, which are the voltage waveform patterns [1] to [3] shown in Fig. 16 plus the voltage waveform patterns [4] to [6] shown in Fig. 18. Will come to show. '
  • FIG. 18 is a diagram showing output waveforms of the interphase voltages Vv u, Vwv, Vuw when a plurality of phases are short-circuited.
  • the voltage waveform pattern [4] shows an AC waveform with a constant amplitude during steady operation, but shows a waveform in which the amplitude gradually decreases after a short circuit failure occurs in multiple phases.
  • the voltage waveform pattern [5] shows an AC waveform with a constant amplitude during steady operation, and shows a waveform whose amplitude increases only in the positive direction after a short-circuit failure occurs in multiple phases. The increased amplitude is lower than the upper threshold.
  • the voltage waveform pattern [6] shows an AC waveform with a constant amplitude during steady operation, and shows a waveform whose amplitude increases only in the negative direction after the short-circuit failure of multiple phases. The increased amplitude is lower than the lower threshold. 7063416 If any two of the three phases are short-circuited, the voltage VV u, Vw V, Vuw between the motor generator MG 2 will be the voltage waveform pattern [1]- Indicates one of [6]. The combination of voltage waveform patterns varies depending on the short-circuited phase as shown in Figure 19.
  • the phase between the V phase that is the short circuit phase and the U phase that is the non-short circuit phase The voltage Vv u shows the voltage waveform pattern [2] whose amplitude exceeds the upper threshold.
  • the interphase voltage Vwu between the short-circuited phase W and the non-shorted phase U-phase shows a voltage waveform pattern [3] whose amplitude exceeds the lower threshold.
  • the phase voltage Vw V between the V phase and W phase, which is a short-circuited phase shows the voltage waveform pattern [4], and its amplitude gradually decreases.
  • the voltages Vv u, Vwv, V uw between the phases indicate the combination of voltage waveform patterns shown in Fig. 20 according to the short-circuit fault arm of each phase.
  • the U, V, and W phases of motor generator MG 2 are approximately equipotential.
  • the interphase voltages Vv u, Vwv, and Vuw all show the voltage waveform pattern [4], and the amplitude gradually decreases.
  • the short-circuit point detection unit 38 A compares the amplitudes of the interphase voltages VV u, Vwv, V uw input from the voltage sensors 18 to 20 with the upper and lower thresholds, and compares them. By selecting the combination of voltage waveform patterns corresponding to the result from Fig. 18 and Fig. 20, the short-circuited fault phase and its arm are identified.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a method of identifying a short-circuit location according to a modification of the present embodiment.
  • voltage sensors 21 to 21 for detecting collector-emitter voltages VCE 3 to VCE8 are respectively applied to IGBT elements Q3 to Q8 constituting U phase 15, V phase 16 and W phase 17. 26 is arranged.
  • Each of the voltage sensors 21 to 26 detects the collector-emitter voltages VCE 3 to VCE 8 of the corresponding IGBT elements Q3 to Q8, and outputs them to the short circuit location specifying unit 38 A inside the control device 30 (not shown).
  • the short-circuit location specifying part 38A When receiving the collector-emitter voltages VCE3 to VCE8 from the voltage sensors 21 to 26, respectively, the short-circuit location specifying part 38A receives the collector-emitter voltages VCE3 to VCE8 above the specified threshold voltage. It is determined whether or not. At this time, the short-circuit location specifying part 38 A is selected from the collector-emitter voltage VCE 3 to VCE 8.
  • the short-circuit fault phase and the short-circuit fault arm must be identified even when multiple phases have short-circuit faults, even by the method of identifying the short-circuit location according to this modified example. Is possible.
  • step SO 3 the method for identifying a short-circuit location described in the second embodiment of the present invention is actually an alternative to the “detection of short-circuit location by motor current” in step SO 3 in the series of motor drive control shown in FIG. Is to be executed. Therefore, when the short circuit of only one phase is determined by the specifying method according to the second embodiment of the present invention, the motor drive control shown in step SO6 and subsequent steps is performed to ensure the vehicle retreat travel.
  • the second embodiment of the present invention it is possible to specify the short-circuit failure arm in more detail when the abnormality of the inverter is detected.
  • the method for identifying a short-circuit location it is possible to identify a short-circuit fault arm included in each phase not only for a single phase but also for a plurality of phases. According to this, even if any two of the three phases are short-circuited, the inverter 14 is overheated by switching the remaining normal one phase as described below.
  • the motor generator MG 2 can be continuously driven while being protected from the above. The following describes drive control of motor generator MG 2 after detection of a two-phase short-circuit fault.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining drive control of motor generator MG 2.
  • Figure 22 assumes that the upper arm of U-phase 15 (108 elements ⁇ 33) and the upper arm of V-phase 16 (108 elements (35) are short-circuited.
  • the path of motor current I u is the W phase coil of motor generator MG 2
  • the path R t 3 force from the diode D 7 to the electrical line VL is switched to the path R t 13 from the W-phase coil to the ground line GL via the IGBT element Q8.
  • the path of the motor current I v is the path from the W phase coil of the motor generator MG 2 through the diode D 7 to the electric line 1 VL R t 4 force, etc., from the W phase coil through the IGT element Q8 Switched to route R t 1 3 leading to ground line GL.
  • FIG. 23 is a timing chart of control signals for causing the switching operation of the lower arm of the W phase 17 that is the opposite arm of the upper arm of the U phase 15 and the V phase 16.
  • the lower arm of W phase 17 is turned on / off at a predetermined duty ratio.
  • a voltage waveform that switches between the power supply voltage and the ground voltage in the form of a rectangular wave having a predetermined duty ratio at the intermediate point of W phase 17 Is induced.
  • a continuous alternating current flows through motor generator MG2.
  • the motor generator MG 2 is driven by switching the opposite arm of the short-circuit failure arm to increase the current passing through the normal phase.
  • the motor generator MG 2 can be continuously driven while suppressing the size. Therefore, while the inverter 14 is protected from overheating, the retreat travel of the vehicle on which the motor drive device 100 is mounted can be ensured.
  • control device 30 controls inverter 14 so as to drive motor generator MG at a low torque and a low rotational speed in order to secure a travel distance.
  • the carrier frequency is set to the normal carrier frequency f 1 power converter. Change to the carrier frequency f 2 when an abnormality is detected. Then, the inverter drive signal converter 34 generates a signal DRV2 for switching control of the opposite arm shown in FIG. 23 using the carrier signal changed to the carrier frequency f2, and the generated signal DRV2 is generated. Output to the IGBT element of the opposite arm.
  • FIG. 24 is a flowchart for explaining motor drive control according to the third embodiment of the present invention.
  • the flowchart of FIG. 24 shows the vehicle stop control (step S 1 2) that is executed when it is determined in the flowchart of FIG. 12 that the short-circuit failure phase at step SO 5 is not only one phase.
  • the drive control is executed. Steps S 051 to S 12 are replaced.
  • step S 05 if it is determined by the signal DE from the short-circuit point detection unit 38 A that the short-circuit fault phase is not only one phase (“No” in step S 05), the power transmission control The unit 42 and the inverter drive signal conversion unit 34 are further short-circuited. It is determined whether or not the failed phase is two phases (step S O.5 1). When it is determined that the short-circuit failure phase is two phases, the power transmission control unit 42 waits for the motor rotation speed MRN2 to fall below the predetermined value MRN-std (step SO 6), and then latches again. 5 Connect 1 (Step S 07). As a result, the vehicle shifts to retreat travel using motor generator MG 2 as a driving force source.
  • the inverter drive signal conversion unit 34 changes the carrier frequency of the carrier signal from the normal carrier frequency to the carrier frequency when the inverter abnormality is detected in response to determining that the short-circuit failure phase is only two phases. Change (Step SO 8). Furthermore, a warning light is lit in order to inform the user that the vehicle has shifted to the evacuation travel (step S O 9).
  • the inverter drive signal conversion unit 34 is based on the voltage command Vu *, VV *, Vw * of each phase coil received from the motor control phase voltage calculation unit 32 and the carrier signal having the changed carrier frequency fc.
  • a signal DRV 2 for switching control of the opposite arm of the short-circuit fault arm in the normal one phase is generated, and the generated signal DRV 2 is output to the inverter 14 (step S 10).
  • step S 05 1 When it is determined in step S 05 1 that all three phases have short-circuit faults, the clutch 51 is not connected by the power transmission control unit 42 and the routine proceeds to normal vehicle stop control (step S 12 );
  • the specified short-circuit fault alarm By switching the opposing arm to continue driving the motor generator, it is possible to ensure that the vehicle is retracted while preventing overcurrent from flowing in the normal phase. As a result, it is possible to achieve both motor safety and output performance when an inverter abnormality is detected with a simple and inexpensive device configuration.
  • the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is not described above, but in the claims. Accordingly, it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the terms of the claims. ⁇ Industrial applicability
  • the present invention can be used in a motor drive device for driving a motor that is connected to a drive shaft of a vehicle.

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Description

明細書 モータ駆動装置 技術分野
この発明は、 モータ駆動装置に関し、 特に、 モータを駆動制御する駆動回路の 短絡故障時にモータの運転継続が可能なモータ駆動装置に関する。 背景技術
最近、 環境に配慮した自動車として、 ハイプリッド自動車 （Hybrid Vehicle) および電気自動車 （Electric Vehicle) が注目されている。 ハイブリッド自動車 は、 従来のエンジンに加え、 直流電源とインバータとインバータによって駆動さ れるモータとを動力源とする自動車である。 つまり、 エンジンを駆動することに より動力源を得るとともに、 直流電源からの直流電圧をインバータによって交流 電圧に変換し、 その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力 源を得るものである。
また、 電気自動車は、 直流電源とインバータとインバータによって駆動される モータとを動力源とする自動車である。
このようなハイプリッド自動車または電気自動車に搭載されるモータ駆動装置 においては、 通常、 インバータを構成するスイッチング素子が短絡故障する等の .異常が検出されると、 インパータの運転を停止させて、 短絡故障したスィッチン グ素子に過大な電流が通過することにより当該スィツチング素子に接続されるが 過熱されるのを防止している。
このとき、 車両の駆動軸に連結されるモータにはその回転数に応じた逆起電力 が発生するため、 モータが高回転数のときには、 高い逆起電力を受けてインバー タの通過電流が増大するという問題が起こり得る。 そのため、 ある種の車両にお いては、 インバータの異常が検出されたことに応じて、 駆動軸とモータとの間に 配されたクラツチを切断して駆動軸からモータへの動力伝達を遮断し、 クラッチ が切断された状態で、 車両を他の車両や歩行者等の妨げにならない場所まで退避 させるための走行、 いわゆる退避走行に移行させることが行なわれている。
し力 しながら、 このときの退避走行は、 駆動軸に対する動力供給がなされない ため、 駆動輪に作用する慣性力にのみ依存したものとなる。 そのため、 車両を確 実に退避させるだけの走行距離を確保することが困難となる。
そこで、 最近では、 退避走行に必要なトルクを確保する技術として、 たとえば 特開 2 0 0 4— 1 2 0 8 8 3号公報は、 インバータを構成するスィツチング素子 の故障時においても、 三相交流モータの運転を継続することができる三相交流モ ータ駆動用ィンバータ装置を開示する。
これによれば、 三相交流モータ駆動用インバータ装置は、 交流電源の出力を整 流する整流回路を含む直流電源回路と、 各々が直列接続された 2つの半導体スィ ツチ素子を含む第 1〜第 3のアーム回路が並列に接続されて構成され、 直流電源 回路からの直流電圧を三相交流電圧に変換するインバータ回路と、 インバータ回 路を P WM (パルス幅変調） 制御するための PWM制御器とを備え、 三相分の励 磁巻線が星型結線された三相交流モータを駆動する。
そして、 当該インバータ装置において、 直流電源回路は、 整流回路の出力電圧 を等分して中性点に出力する分圧回路を有し、 第 1〜第 3のアーム回路はそれぞ れ、 2つの半導体スィツチ素子の接続点により構成される第 1〜第 3の出力点を 有する。 中性点と第 1〜第 3の出力点との間には、 中性点と第 1〜第 3の出力点 のいずれか 1つとを選択的に接続するための中性点接続スィッチ回路が配置され る。
以上の構成において、 インバータ回路を構成する複数の半導体スィツチ素子の いずれかに故障が検出されると、 中性点接続スィッチ回路により、 故障した半導 体スィツチ素子を含むアーム回路の出力点と中性点とが接続される。 これにより、 三相交流モータの励磁巻線は健全な二相の励磁卷線が V結線されたのと同じ状態 となる。 この状態において、 PWM制御器は、 V結線された二相の励磁卷線に流 れる電流を制御する 2つのアーム回路に含まれる 4つの半導体スィツチ素子を P WM制御し、 三相平衡の出力電流を生成して交流モータを駆動する。
また、 特開平 9— 2 3 5 0 1号公報は、 3相モータの各相に流れる電流をそれ ぞれ検出する 3個の電流センサ、 もしくは電流センサからの検出電流に基づきフ P 画 007/063416 イードバック制御を実行する電流制御回路のいずれかに異常が検出された場合に は、 モータ制御回路の代わりに捕助モータ制御手段としての故障診断回路にモー タ駆動制御を実行させる電気車制御装置を開示する。
これによれば、 代替モータ駆動制御手段である故障診断回路として、 本来のモ ータ制御回路を構成するマイコンとは別に、 バックアップ用マイコンが搭載され る。
しかしながら、 上述した特開 2 0 0 4 - 1 2 0 8 8 3号公報の三相交流モータ 駆動用インバータ装置によれば、 半導体スィツチ素子の故障が検出された以降に おいても三相交流モータの運転を継続するためには、 短絡故障した半導体スィッ チ素子を含むァーム回路の出力点を直流電源回路の中性点に接続するための中性 点接続スイツ.チ回路が必要となる。 そのため、 インバータ装置が大型なものとな らざるを得ない。 また、 装置コス トの増加を招くことになる。
また、 特開平 9一 2 3 5 0 1号公報の電気車制御装置においては、 電流センサ 等の正常時と異常時とのそれぞれに対応して制御回路が設けられるため、 上記特 開 2 0 0 4— 1 2 0 8 8 3号公報と同様に、 装置規模および装置コストの点に問 題が残る。 さらに、 他の特許文献においても、 既存の装置構成のみによって短絡 故障が生じたィンバータを駆動制御するための方策については開示されていない。 それゆえ、 この発明は、 力かる課題を解決するためになされたものであり、 そ の目的は、 簡易かつ低廉な装置構成で、 インバータ異常検出時のモータの安全性 と出力性能とを確保可能なモータ駆動装置を提供することである。 発明の開示
この発明によれば、 モータ駆動装置は、 三相交流モータと、 第 1および第 2電 源線へ直流電力を供給可能に設けられた電源と、 第 1および第 2電源線と三相交 流モータとの間で電力変換を行なう電力変換装置と、 三相交流モータの出力が目 標出力に一致するように電力変換装置を制御する制御装置とを備える。 電力変換 装置は、 三相交流モータの第 1相力 ら第 3相のコイルにそれぞれ接続される第 1 から第 3の回路を含む。 第 1から第 3の回路の各々は、 三相交流モータの各相コ ィルとの接続点を介して直列接続された第 1および第 2のスイッチング素子を有 する。 制御装置は、 第 1から第 3の回路の中から短絡故障したスイッチング素子 を検出する短絡検出部と、 短絡検出部で短絡故障したスィツチング素子が検出さ れたことに応じて、 短絡故障したスィツチング素子と接続点を介して対向して配 置される少なくとも 1つ以上のスイッチング素子のスイッチング動作により、 三 相交流モータの各相コイルを流れる電流を制御するモータ駆動制御部とを含む。 上記のモータ駆動装置によれば、 第 1から第 3の回路の 1つ、 または2つにス ィツチング素子の短絡故障が生じたときには、 当該スィツチング素子を含まない 正常な回路に属し、 かつ当該スィツチング素子が構成するアームとは異なるァー ムを構成するスィツチング素子をスイッチング動作させることにより、 短絡故障 した回路の通過電流が増大するの抑えながら、 三相交流モータを継続して駆動す ることができる。 したがって、 従来短絡故障対応として設けられていた中性点接 続スィツチ回路や補助モータ制御手段などを新たに追加することなく、 既存の装 置構成のみでモータの安全性と出力性能とを両立させることができる。
好ましくは、 モータ駆動制御部は、 第 1の回路の第 1のスイッチング素子に短 絡故障が検出されたことに応じて、 第 2および第 3の回路の第 2のスイッチング 素子のスィツチング動作により三相交流モータの各相コイルを流れる電流を制御 する。
上記のモータ駆動装置によれば、 第 1および第 3の回路のいずれか 1つを構成 するスィツチング素子に短絡故障が生じたときには、 正常な残りの 2つの回路を 構成するスイッチング素子をスイッチング動作させることにより、 正常な回路の 通過電流が増大するの抑えながら、 三相交流モータを II続して駆動することがで きる。
好ましくは、 短絡検出部は、 三相交流モータの各相コイルを流れる電流の振幅 に基づいて、 短絡故障したスィツチング素子を検出する。
より好ましくは、 短絡検出部は、 三相交流モータの第 1相のコイルを流れる電 流が、 第 1極性の方向に三相交流モータの定常運転時の振幅を超えてオフセット されたことに応じて、 第 1の回路の第 1のスィツチング素子が短絡故障したと判 定する。
上記のモータ駆動装置によれば、 合計 6個のスィツチング素子の中から短絡故 障した単一のスイッチング素子を簡易に特定することができる。 この結果、 スィ ッチング動作させるスイツチング素子を容易に選出して三相交流モータを駆動し 続けることができる。
好ましくは、 モータ駆動制御部は、 各第 1および第2の回路の第 1のスィッチ ング素子に短絡故障が検出されたことに応じて、 第 3の回路の第 2のスィッチン グ素子のスィツチング動作により三相交流モータの各相コイルを流れる電流を制 御する。
好ましくは、 モータ駆動制御部は、 第 1の回路の第 1のスイッチング素子と第 2の回路の第 2のスィツチング素子とに短絡故障が検出されたことに応じて、 第 3の回路の第 1および第 2のスィツチング素子のスィツチング動作により三相交 流モータの各相コイルを流れる電流を制御する。
上記のモータ駆動装置によれば、 第 1〜第 3の回路のうちの 2つの回路を構成 するスィツチング素子に短絡故障が生じたときには、 正常な残りの 1つの回路を 構成するスィツチング素子をスィツチング動作させることにより、 正常な回路の 通過電流が増大するの抑えながら、 三相交流モータを継続して駆動することがで きる。 したがって、 短絡故障時のモータの出力性能をより一層向上させることが できる。
好ましくは、 短絡検出部は、 三相交流モータの相間電圧の振幅に基づいて、 短 絡故障したスィツチング素子を検出する。
より好ましくは、 短絡検出部は、 定常運転時の三相交流モータの相間電圧の振 幅に基づいて予め設定された所定の上限閾値および下限閾値を有し、 各三相交流 モータの相間電圧の振幅と上限閾値および下限閾値との大小関係に基づいて、 短 絡故障したスィツチング素子を検出する。
上記のモータ駆動装置によれば、 最大 6個の短絡故障したスィツチング素子を 簡易に特定することができる。 この結果、 スイッチング動作させるスイッチング 素子を容易に選出して三相交流モータを駆動し続けることができる。
好ましくは、 短絡検出部は、 各第 1から第 3の回路を構成する第 1および第 2 のスィツチング素子の端子間電圧に基づいて、 短絡故障したスィツチング素子を 検出する。 上記のモータ駆動装置によれば、 最大 6個の短絡故障したスィツチング素子を 簡易に特定することができる。 この結果、 スイッチング動作させるスイッチング 素子を容易に選出して三相交流モータを駆動し続けることができる。
好ましくは、 三相交流モータは、 車両の駆動軸に連結される。
上記のモータ駆動装置によれば、 駆動回路を構成するスイッチング素子に短絡 故障が生じたときでも、 既存の装置構成のみで三相交流モータの駆動を継続して 車両の退避走行を確保することができる。 この結果、 簡易かつ低廉に信頼性の高 い車両を実現することができる。
この発明によれば、 簡易かつ低廉な装置構成で、 インバータ異常検出時のモー タの安全性と出力性能とを確保することができる。 この結果、 この発明によるモ 一タ駆動装置を搭載した車両においては、 簡易かつ低廉に退避走行時の走行性能 を確保でき、 その信頼性を高めることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 この発明の実施の形態 1に係る車両のモータジェネレータ制御に関す る構成を示すブロック図である。
図 2は、 この発明の実施の形態 1によるモータ駆動装置の概略回路図である。 図 3は、 図 2の制御装置の機能ブロック図である。
図 4は、 ィンバータの短絡故障したアームを特定する方法を説明するための図 である。
図 5は、 短絡故障した U相を流れるモータ電流の出力波形を示す図である。 図 6は、 短絡故障した複数相を流れるモータ電流の出力波形を示す図である。 図 7は、 モータジェネレータの駆動制御を説明するための図である。
図 8は、 モータジェネレータの駆動制御を説明するための図である。
図 9は、 U相の上アームの対向アームをスイッチング動作させるための制御信 号のタイミングチャートである。
図 1 0は、 U相の上アームが短絡故障したときに、 V相および W相をそれぞれ 流れるモータ電流の出力波形を示す図である。
図 1 1は、 この発明によるモータ駆動制御により各相を流れるモータ電流の出 P 霞 007/063416 力波形を示す図である。
図 1 2は、 この発明の実施の形態 1によるモータ駆動制御を説明するためのフ ローチャートである。
図 1 3は、 この発明の実施の形態 2によるモータ駆動装置の概略ブロック図で ある。
図 1 4は、 図 1 3の制御装置の機能プロック図である。
図' 1 5は、 モータジェネレータの各相間電圧の定義を説明するための図である。 図 1 6は、 W相の上アームが短絡故障したときの各相間電圧の出力波形を示す 図である。
図 1 7は、 モータジェネレータの各相間電圧の波形パターンと短絡故障相およ び短絡故障アームとの関係を示す図である。
図 1 8は、 複数相が短絡故障したときのモータジェネレータの各相間電圧の出 力波形を示す図である。
図 1 9は、 モータジェネレータの各相間電圧の波形パターンと短絡故障相およ び短絡故障アームとの関係を示す図である。
図 2 0は、 モータジェネレータの各相間電圧の波形パターンと短絡故障相およ ぴ短絡故障アームとの関係を示す図である。 .
図 2 1は、 この発明の実施の形態 2の変更例による短絡箇所の特定方法を説明 するための図である。
図 2 2は、 モータジェネレータの駆動制御を説明するための図である。
図 2 3は、 U相および V相の上アームの対向アームである W相の下アームをス ィツチング動作させるための制御信号のタイミングチャートである。
図 2 4は、 この発明の実施の形態 3によるモータ駆動制御を説明するためのフ ローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。 なお、 図中同一符号は同一または相当部分を示す。
[実施の形態 1 ] 2007/063416 図 1は、 この発明の実施の形態 1に係る車両のモータジェネレータ制御に関す る構成を示すプロック図である。
図 1を参照して、 車両は、 エンジン E N Gと、 バッテリ Bと、 トランスアクス ノレ 5 0と、 モータジェネレータ MG 1 ， MG 2の制御を行なうパワー制御ュニッ ト （Power Control Unit ： P C U) 2 0と、 駆動軸 5 2と、 車輪 5 4と、 制御装 置 3 0とを備える。
エンジン E N Gは、 ガソリン等の燃料の燃焼エネルギを源として駆動力を発生 する。 ノ ッテリ Bは、 パワー制御ュュット 2 0へ電力を供給する。 バッテリ Bは、 充電可能な二次電池で構成され、 代表的には二ッケル水素電池やリチウムイオン 電池ゃ大容量コンデンサ (キャパシタ) 等が適用される。
トランスアクスノレ 5 0は、 トランスミッションとアクスル （車軸） とを一体構 造として備えており、 動力分割機構 P S Dと、 減速機 R Dと、 ディファレンシャ ルギヤ （D G) 5 3と、 モータジェネレータ MG 1と、 モータジェネレータ MG 2と、 クラッチ 5 1とを有する。
パワー制御ュニット 2 0は、 バッテリ Bから供給された直流電力を交流電力に 変換してモータジェネレータ MG 2へ出力する。 あるいは、 パワー制御ユニット 2 0は、 モータジ-ネレータ MG 1 , MG 2から供給された交流電力を直流電力 に変換してバッテリ Bへ出力する。
動力分割機構 P S Dは、 エンジン E N Gによって生じた駆動力を減速機 R Dお よび D G 5 3を介して車輪 5 4駆動用の駆動軸 5 2へ伝達する経路と、 モータジ エネレータ MG 1へ伝達する経路とに分割可能である。
モータジェネレータ MG 1 ， MG 2の各々は、 発電機としても電動機としても 機能し得るが、 モータジェネレータ MG 1は概ね発電機として動作することが多 いため 「発電機」 と呼ばれることがあり、 モータジェネレータ MG 2は主として 電動機として動作するため 「電動機」 と呼ばれることがある。 ' モータジェネレータ MG 1は、 動力分割機構 P S Dを介して伝達されたェンジ ン E N Gからの駆動力によって回転されて発電する。 モータジェネレータ MG 1 による発電電力は、 パワー制御ュ-ット 2 0に供給され、 パッテリ Bの充電電力 として、 あるいはモータジェネレータ MG 2の駆動電力として用いられる。 モータジェネレータ MG 2は、 パワー制御ュ-ット 20から供給された交流電 力によって回転駆動される。 モータジェネレータ MG 2によって生じた駆動力は、 クラッチ 5 1、 減速機 RDおよび DG 53を介して駆動軸 52へ伝達される。 な お、 クラッチ 5 1は、 油圧クラッチおよび電磁クラッチ等から構成され、 制御装 置 30からの制御指令に応じたトルク伝達率でモータジェネレータ MG 2の出力 トルクを減速機 RDおよび DG53を介して車輪 54に伝達する。
また、 回生制動動作時にモータジェネレータ MG 2が車輪 54の減速に伴なつ て回転される場合には、 モータジェネレータ MG 2に生じた起電力 （交流電力） がパワー制御ュニット 20へ供給される。 この場合には、 パワー制御ュニット 2 0が供給された交流電力を直流電力に変換してバッテリ Bへ出力することにより、 バッテリ Bが充電される。
図 2は、 本実施の形態に係るモータ駆動装置の概略回路図である。
図 2を参照して、 モータ駆動装置 100は、 ノ ッテリ Bと、 電圧センサ 10， 13と、 システムリレー SR1， SR2と、 コンデンサ C 1 , C 2と、 昇圧コン バータ 12と、 インバータ 14, 3 1と、 電流センサ 24， 28と、 制御装置 3 0とを備える。 図 2において、 モータジェネレータ MG 1， MG 2にそれぞれ対 応して設けられるインバータ 14, 31と、 インバータ 14， 31に共通して設 けられる昇圧コンバータ 12とは、 図 1におけるパヮ一制御ュニット 20を構成 する。
モータジェネレータ MG 1， MG2は、 3相交流同期電動機からなり、 バッテ リ Bに蓄えられた電力およびエンジン ENGの駆動力によって駆動される。 モー タジェネレータ MG 2は、 車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するため の駆動モータである。 モータジェネレータ MG 1は、 エンジン ENGにて駆動さ れる発電機の機能を持つように、 そして、 エンジン ENGに対して電動機として 動作し、 たとえばエンジン ENGを始動し得るようなモータである。
昇圧コンバータ 1 2は、 リアク 'トル L 1 と、 I GB T (Insulated Gate Bipolar Transistor) 素子 Q 1 , Q 2と、 ダイォード D 1， D 2とを含む。
リアク トル 1の一方端はバッテリ Bの電源ラインに接続され、 他方端は I G BT素子 Q 1と I GBT素子 Q2との中間点、 すなわち、 I GBT素子 Q 1のェ ミッタと I GBT素子 Q 2のコレクタとの間に接続される。
I GBT素子 Q l, Q2は、 電源ライン VLとアースライン S Lとの間に直列 に接続される。 I GBT素子 Q1のコレクタは電源ライン VLに接続され、 I G
BT素子 Q 2のェミッタはアースライン S Lに接続される。 また、 各 I GBT素 子 Ql， Q 2のコレクターェミッタ間には、 ェミッタ側からコレクタ側に電流を 流すダイォード D 1， D 2がそれぞれ配されている。
インバータ 14は、 車輪 54を駆動するモータジェネレータ MG 2に対して昇 圧コンバータ 12の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。 またイン バータ 14は、 回生制動に伴ない、 モータジェネレータ MG 2において発電され た電力を昇圧コンバータ 12に戻す。 このとき昇圧コンバータ 12は、 降圧回路 として動作するように制御装置 30によって制御される。
インバータ 14は、 U相 15と、 V相 16と、 W相 17とからなる。 U相 15、
V相 16および W相 17は、 電源ライン VLとアースライン S Lとの間に並列に 設けら^ bる。
U相 15は、 直列接続された I GBT素子 Q 3, Q 4力 らなる。 V相 16は、 直列接続された I GBT素子 Q 5， Q6からなる。 W相 1 7は、 直列接続された I GBT素子 Q7, Q8からなる。 また、 各 I G B T素子 Q 3〜Q 8のコレクタ —ェミッタ間には、 ェミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイォード D 3〜D 8がそれぞれ接続されている。
各相の中間点は、 モータジェネレータ MG 2の各相コイルの各相端に接続され ている。 すなわち、 モータジェネレータ MG 2は、 3相の永久磁石モータであり、 U, V, W相の 3つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。 U相 コイルの他端が I GBT素子 Q 3， Q4の中間点に、 V相コイルの他端が I GB T素子 Q5, Q6の中間点に、 W相コイルの他端が I GBT素子 Q7, Q8の中 間点にそれぞれ接続されている。 なお、 昇圧コンバータ 12およびインバータ 1 4にそれぞれ含まれるスイッチング素子は、 I 08丁素子(31〜08に限定され ず、 MOSFET等の他のパワー素子で構成しても良い。
電流センサ 24は、 モータジェネレータ MG 2に流れる電流 MCRT 2 (I u,
I V, I w) を検出して制御装置 30へ出力する。 インバータ 31は、 昇圧コンバータ 12に対してインバータ 14と並列に接続 される。 インバータ 3 1は、 モータジェネレータ MG 1に対して昇圧コンバータ 12の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。 インバータ 31は、 昇 圧コンバータ 1 2から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジン ENGを始動さ せるためにモータジェネレータ MG 1を駆動する。
また、 インバータ 31は、 エンジン ENGのクランクシャフトから伝達される 回転トルクによってモータジェネレータ MG 1で発電された電力を昇圧コンパ一 タ 12に戻す。 このとき昇圧コンバータ 1 2は、 降圧回路として動作するように 制御装置 30によって制御される。
インバータ 31の内部構成は、 図示しないがインバータ 14と同様であり、 詳 細な説明は繰返さない。 電流センサ 28は、 モータジエネレータ MG 1に流れる 電流 MCRT 1を検出して制御装置 30へ出力する。
クラッチ 51は、 図 1で述べたように、 モータジェネレータ MG 2の回転軸と 減速機 RD (図示せず） との間に配置される。 クラッチ 5 1は、 制御装置 30か らの制御指令により、 モータジェネレータ MG 2の回転軸を駆動軸 52に連結ノ 切断する。
バッテリ Bは、 充放電可能な二次電池であり、 例えば、 ニッケル水素またはリ チウムイオンなどからなる。 また、 バッテリ Bに代えて、 二次電池以外の充放電 可能な蓄電器、 例えばキャパシタを用いても良い。 電圧センサ 10は、 バッテリ Bから出力される直流電圧 Vbを検出し、 検出した直流電圧 Vbを制御装置 30 へ出力する。
システムリレー SR 1， SR2は、 制御装置 30からの信号 SEによりオン/ オフされる。
コンデンサ C 1は、 バッテリ Bから供給された直流電圧 Vbを平滑化し、 その 平滑化した直流電圧 Vbを昇圧コンバータ 1 2へ出力する。
昇圧コンバータ 12は、 バッテリ Bから供給された直流電圧 Vbを昇圧してコ ンデンサ C 2へ供給する。 より具体的には、 昇圧コンバータ 12は、 制御装置 3 0から信号 PWMCを受けると、 信号 PWMCによって I GBT素子 Q 2がオン された期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサ C 2に供給する。 また、 昇圧コンバータ 1 2は、 制御装置 3 0から信号 PWMCを受けると、 コ ンデンサ C 2を介してインバータ 1 4 (または 3 1 ) から供給された直流電圧を 降圧してバッテリ Bを充電する。 '
コンデンサ C 2は、 昇圧コンバータ 1 2からの直流電圧を平滑化し、 その平滑 化した直流電圧をインバータ 1 4， 3 1へ供給する。 電圧センサ 1 3は、 コンテ、 ンサ C 2の両端の電圧、 すなわち、 昇圧コンバータ 1 2の出力電圧 Vm (インバ ータ 1 4， 3 1への入力電圧に相当する。 以下同じ。 ） を検出し、 その検出した 出力電圧 Vmを制御装置 3 0へ出力する。
インバータ 1 4は、 コンデンサ C 2から直流電圧が供給されると、 制御装置 3 0からの信号 D R V 2に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジエネレ ータ MG 2を駆動する。 これにより、 モータジェネレータ MG 2は、 トルク指令 値 T R 2によって指定された要求トルクを発生するように駆動される。 また、 ィ ンバータ 1 4は、 モータ駆動装置 1 0 0が搭載されたハイプリッド自動車または 電気自動車の回生制動時、 モータジェネレータ MG 2が発電した交流電圧を制御 装置 3 0からの信号 D R V 2に基づいて直流電圧に変換し、 変換した直流電圧を コンデンサ C 2を介して昇圧コンバータ 1 2へ供給する。
インバータ 3 1は、 コンデンサ C 2から直流電圧が供給されると、 制御装置 3 0からの信号 D R V 1に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジエネレ ータ MG 1を駆動する。 これにより、 モータジエネレ^"タ MG 1は、 トルク指令 値 T R 1によって指定された要求トルクを発生するように駆動される。 また、 ィ ンバータ 1 4は、 モータ駆動装置， 1 0 0が搭載されたハイプリッド自動車または 電気自動車の回生制動時、 モータジェネレータ MG 1が発電した交流電圧を制御 装置 3 0からの信号 D R V 1に基づいて直流電圧に変換し、 変換した直流電圧を コンデンサ C 2を介して昇圧コンバータ 1 2へ供給する。
なお、 ここで言う回生制動とは、 ハイブリッド自動車または電気自動車を運転 するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制 動や、 フットブレーキを操作しないものの、 走行中にアクセルペダルをオフする ことで回生発電をさせながら車速を減速 （または加速を中止） させることを含む, 制御装置 3 0は、 外部に設けられた E C U (Electric Control Unit) からト 3416 ルク指令値 TR 1， TR 2およびモータ回転数 MRN 1， MRN2を受け、 電圧 センサ 1 3から出力電圧 Vmを受け、 電圧センサ 10から直流電圧 Vbを受け、 電流センサ 24からモータ電流 MCRT 1， MCRT 2を受ける。 そして、 制御 装置 30は、 出力電圧 Vm、 トルク指令値 TR 2およびモータ電流 MCRT 2に 基づいて、 後述する方法によりインバータ 14がモータジェネレータ MG 2を駆 動するときにインパータ 14の I GBT素子 Q 3〜Q 8をスイッチング制御する ための信号 DRV 2を生成し、 その生成した信号 DRV 2をインバータ 14へ出 力する。
また、 制御装置 30は、 出力電圧 Vm、 トルク指令値 TR 1およびモータ電流 MCRT 1に基づいて、 インバータ 31がモータジェネレータ MG 1を駆動する ときにインバータ 31の I GBT素子 Q 3〜Q 8をスィツチング制御するための 信号 DR VIを生成し、 その生成した信号 DRV 1をインバータ 31へ出力する。 さらに、 制御装置 30は、 インバータ 14 (または 31) がモータジエネレー タ MG2 (または MG 1) を駆動するとき、 直流電圧 Vb、 出力電圧 Vm、 トル ク指令値 TR 2 (または TR 1) およびモータ回転数 MRN 2 (または MRN 1) に基づいて、 後述する方法により昇圧コンバータ 1 2の I GBT素子 Q 1 , Q2をスィッチング制御するための信号 P WM Cを生成して昇圧コンバータ 1 2 へ出力する。
さらに、 制御装置 30は、 システムリ レー SR 1， SR 2をオン/オフするた めの信号 S Eを生成してシステムリレー SR 1， SR 2へ出力する。
図 3は、 図 2の制御装置 30の機能ブロック図である。
図 3を参照して、 制御装置 30は、 インバータ 14の制御手段として、 モータ 制御用相電圧演算部 32と、 インバータ用駆動信号変換部 34と、 インバータ異 常検出部 36と、 短絡箇所検出部 38と、 動力伝達制御部 42とを含む。 なお、 図示は省略するが、 制御装置 30は、 インバータ 31および畀圧コンバータ 12 の制御手段をさらに含む。 '
モータ制御用相電圧演算部 32は、 インバータ 14の入力電圧 Vmを電圧セン サ 13から受け、 モータジェネレータ MG 2の各相に流れるモータ電流 I u, I v， I wを電流センサ 24から受け、 トルク指令値 TR 2を外部 ECUから受け る。 そして、 モータ制御用相電圧演算部 32は、 これらの入力信号に基づいて、 モータジェネレータ MG 2の各相のコイルに印加する電圧の操作量 （以下、 電圧 指令とも称する。 ） Vu*, Vv *, Vw*を計算し、 その計算した結果をイン バータ用駆動信号変換部 34へ出力する。
ィンバータ用駆動信号変換部 34は、 モータ制御用相電圧演算部 32からの各 相コイルの電圧指令 Vu *， Vv *， Vw*に基づいて、 実際にインバータ 14 の各 I GBT素子 Q 3〜Q 8をオン/オフする信号 D RV 2を生成し、 その生成 した信号 DRV2を各 I GBT素子 Q 3〜Q 8へ出力する。
これにより、 各 I GBT素子 Q 3〜Q8は、 スイッチング制御され、 モータジ エネレータ MG 2が指令されたトルクを出力する.ようにモータジェネレータ MG 2の各相に流す電流を制御する。 このようにして、 モータ馬区動電流 MCRT 2が 制御され、 トルク指令値 TR 2に応じたモータトルクが出力される。
ィンバータ異常検出部 36は、 モータジエネレータ MG 2の駆動制御時におい てインバータ 14に発生した異常を検出する。 インパータ 14の異常検出は、 た とえば、 インバータ 14の各 I GBT素子 Q 3〜Q 8に内蔵された電流センサの 検出値に基づいて行なわれる。 このとき、 インバータ異常検出部 36は、 電流セ ンサの検出値のいずれかに過電流が検出されたことに応じて、 I 08丁素子 3 ~Q8の短絡故障による異常と判定し、 その判定した結果を示す信号 F INVを 生成する。 そして、 インバータ異常検出部 36は、 その生成した信号 F I NVを 短絡箇所検出部 38およびインバータ用駆動信号変換部 34へ出力する。
なお、 インバータ 14の異常検出は、 各 I GBT素子 Q3〜Q8に内蔵された 温度センサの検出値に基づいて行なうこともできる。 この場合、 温度センサの検 出値のいずれかが高温であり、 I GBT素子の過熱が検出されたことに応じて、 I G B T素子 Q 3〜Q 8の短絡故障による異常が判定される。
短絡箇所検出部 38は、 インバータ異常検出部 36から信号 F I NVを受ける と、 電流センサ 24からのモータ電流 I u， I v， I wに基づいて短絡故障が発 生した I GBT素子の特定を行なう。 短絡箇所検出部 38は、 後述する方法によ り、 短絡故障が発生した相と、 その相における短絡故障が生じたアーム （上ァ一 ムおよび下アームのいずれか） とを特定する。 そして、 短絡箇所検出部 38は、 その特定した短絡箇所を示す信号 D Eを生成して動力伝達制御部 4 2およびイン バータ用駆動信号変換部 3 4へ出力する。
動力伝達制御部 4 2は、 短絡箇所検出部 3 8から信号 D Eを受けると、 クラッ チ 5 1を切断して、 モータジェネレータ MG 2と駆動軸 5 2との間の動力伝達を 遮断する。 これは、 モータジェネレータ MG 2が車輪 5 4からの動力伝達を受け て高回転となり、 大きな逆起電力を発生してモータ駆動電流を増大させるのを回 避するためである。 そのため、 動力伝達制御部 4 2は、 意図的にクラッチ 5 1を 切断してモータ回転数を直ちに低下させることとする。
なお、 動力伝達制御部 4 2は、 後述するように、 一旦モータ回転数 MR N 2が 所定値以下に低下すると、 再びクラッチ 5 1を連結させる。 これにより、 車両は モータジェネレータ MG 2を駆動力源とした退避走行に移行する。
このとき、 インバータ用駆動信号変換部 3 4は、 インバータ 1 4の異常検出後 は、 モータ制御用相電圧演算部 3 2から受ける各相コイルの電圧指令 V u * , V V * , Vw *、 および短絡箇所検出部 3 8からの信号 D Eに基づいてインバータ 1 4の各 I G B T素子 Q 3〜Q 8をスィツチング制御するための信号 D R V 2を 生成し、 その生成した信号 D R V 2をインバータ 1 4へ出力する。 この結果、 ィ ンバータ 1 4は短絡故障発生後においても、 モータジェネレータ MG 2の駆動制 御を継続して行なうことが可能となるため、 車両の退避走行を確保することがで きる。
なお、 インバータ 1 4の短絡故障時における信号 D R V 2については、 後述す るように、 短絡故障したアームの I G B T素子に過電流が流れないように、 短絡 故障したアームが属する相とは異なる相をスィツチング動作させるように生成さ れる。 これにより、 インバータ 1 4を過熱から保護しながら、 車両を安全な場所 まで退避させることが可能となる。
以上のように、 この発明によるモータ駆動装置 1 0 0は、 インバータ 1 4の異 常が検出されたことに応じて、 インバータ 1 4を構成する 3相 1 5〜1 7の中か ら短絡故障したアームを特定することを第 1の特徴とする。
さらに、 モータ駆動装置 1 0 0は、 インバータ 1 4の異常検出後において、 短 絡故障したアームが属する相以外の相をスィツチング制御することにより、 モー タジェネレータ MG 2を継続して駆動させることを第 2の特徴とする。
これらの特徴により、 モータ駆動装置 100を搭載した車両は、 インバータ 1
4の過熱を防止しながら、 退避走行を確保することができる。 以下に、 上記第 1 および第 2の特徴について詳細に説明する。
最初に、 この発明の第 1の特徴であるインパータ 14の短絡故障アームを特定 する方法について説明する。
図 4は、 インバータ 14の短絡故障したアームを特定する方法を説明するため の図である。
図 4を参照して、 インバータ 14を構成する 3相 15〜17のうち、 U相 1 5 の上アーム （すなわち、 I GBT素子 Q3) が短絡故障したものと仮定する。 このとき、 I GBT素子 Q 3に内蔵される電流センサによって過電流が検出さ れたことに応じて、 インバータ異常検出部 36は、 信号 F I NVをインバータ用 駆動信号変換部 34へ出力し、 ィンバータ 14の運転を停止する。 しかしながら、 このとき、 モータジェネレータ MG 2は駆動輪 54の回転を受けて未だ回転して いるため、 その回転数に応じた逆起電力がモータジェネレータ MG 2に発生する。 これにより、 インバータ 14の短絡故障した U相 15に過大な短絡電流が誘起さ れることとなる。
詳細には、 I GBT素子 Q 3の短絡によってインバータ 14の電源ライン VL が U相 15の中間点と導通すると、 図中に示すように、 電源ライン VL〜U相 1 5の中間点〜モータジェネレータ MGの U相コイルを経路として U相モータ電流 I uが流れる。 そして、 U相モータ電流 I uは、 モータジェネレータ MG2の中 点において、 V相コイル〜 V相 1 6の中間点〜ダイオード D 5〜電源ライン VL に至る第 1の経路 R t 1と、 W相コイル〜 W相 17の中間点〜ダイオード D 7〜 電源ライン VLに至る第 2の経路 R t 2とに分岐される。
すなわち、 3相 15~17において、 短絡故障した U相 15の上アームと、 V および W相 16， 17のダイオード D5, D 7との間には、 モータジェネレータ MG2を介在して閉回路が形成されることになる。 そして、 この閉回路において、 3相モータ電流 I u， I v， I wの間には、 式 （1) の関係が成立する。
| l u | = | l v | + | l w | (1) PC漏 00鶴 416 これによれば、 短絡故障した U相 1 5には、 図 5に示すように、 定常運転時の 略 2倍の電流値に相当する過大な短絡電流が流れることになる。
図 5は、 短絡故障した U相 1 5を流れるモータ電流 I uの出力波形を示す図で ある。
図 5から明らかなように、 モータ電流 I uは、 定常運転時には、 一定の振幅 (振幅 A) からなる交流波形を示す。 なお、 図示しないモータ電流 I V , I wに ついても同様に振幅 Aの交流波形を示し、 各々がモータ電流 I uに対して + 1 2 0 ° または一 1 2 0 ° の位相差を有している。
これに対して、 短絡故障の発生時以降においては、 モータ電流 I uは、 上述し たように、 モータ電流 I Vとモータ電流 I wとの和に相当することとなり、 図中 に示すように、 高電流側にオフセットされた電流波形となる。 なお、 このときの オフセット値の絶対値は定常運転時の振幅 Aを上回る値となる。
そこで、 本発明の実施の形態は、 電流センサ 2 4にて検出されるモータ電流 I u , I V , I wの各々についてオフセット値を検出し、 その検出されたオフセッ ト値の絶対値が定常運転時の振幅 Aを上回るか否かを判定する構成とする。 本構 成によれば、 モータ電流 I u， I v， I wのいずれかについてオフセット値の絶 対値が振幅 Aを上回ると判定されたことに応じて、 当該モータ電流に対応する相 の短絡故障が検出される。
そして、 オフセット値と振幅 Aとの大小関係に基づいて短絡故障した相が検出 されると、 さらに、 オフセット値の極性に基づいて当該相の中から短絡故障した アームが特定される。
詳細には、 モータ電流がインバータ 1 4の各相 1 5〜1 7からモータジエネレ ータ MG 2へ流れる方向を正方向とし、 かつ、 モータジェネレータ MG 2から各 相 1 5〜1 7へ流れる方向を負方向としたときに、 モータ電流 I u , I V , I w の電流値が正方向に増加したこと、 すなわち、 オフセット値の極性が正であるこ とに応じて、 上アームが短絡故障したと判定される。 一方、 モータ電流 I u， I V , I wの電流値が負方向に増加したこと、 すなわち、 オフセット値の極性が負 であることに応じて、 下アームが短絡故障したと判定される。
以上のように、 電流センサ 2 4により各相コイルを流れるモータ電流 I u , I v， I wを検出し、 その検出値から定常運転時の電流波形に対するオフセット値 の絶対値および極性を検出することにより、 短絡故障が生じたアームを特定する ことが可能となる。
なお、 インバータ 14における短絡故障のパターンには、 図 4のように 3相の うちの 1相のみが短絡故障する以外に、 2相、 もしくは 3相が短絡故障する場合 がある。 しかしながら、 2相、 もしくは 3相が短絡故障した場合には、 図 6に示 すように、 電流センサ 24にて検出されるモータ電流は、 オフセット値の絶対値 が図 5で示した 1相短絡故障に対して相対的に小さく、 かつ、 定常運転時の振幅 Aを下回るため、 1相短絡故障と識別することができる。
次に、 この発明の第 2の特徴であるインバータの異常検出後におけるモータジ エネレータ MG 2の駆動制御について説明する。
図 7および図 8は、 モータジヱネレータ MG 2の駆動制御を説明するための図 である。 なお、 図 7および図 8は、 図 4と同様に、 U相 15の上アーム （I GB T素子 Q3) が短絡故障したことを前提としている。
図 7および図 8を参照して、 U相 15の上アームが短絡故障したときには、 V 相 16の下アーム （1 &8丁素子(36) および W相 17の下アーム （I GBT素 子 Q8) をスィツチング動作させることによってモータジェネレータ MGを駆動 する。
なお、 スイッチング制御される V相 16の下アームおょぴ W相 17の下アーム は、 短絡故障している U相 15とは異なる正常な相に属し、 かつ U相 15の上ァ ームとの位置関係において、 各相 15〜17の中間点を挟んで対向している。 こ の発明は、 このように、 短絡故障している相とは異なる相に属し、 かつ短絡故障 したアームとの位置関係において各相 1 5〜1 7の中間点を挟んで対向している アームを、 単に 「対向アーム」 とも称する。
詳細には、 図 7に示すように、 V相 16の下アーム （1 &5丁素子<36) のみ をオンした状態では、 モータ電流 I uの経路は、 モータジェネレータ MGの V相 コイルからダイオード D 5を介して電源ライン VLに至る経路 R t 1力 ら、 V相 コイルから I GBT素子 Q6を介して接地ライン GLに至る経路 R t 10に切換 えられる。 したがって、 U相 15の上アームと Vおよび W相 16, 17のダイォ ード D 5 , D 7との間で形成される閉回路において、 ダイオード D 7を通過した モータ電流 I wのみが帰還されることになる。 この結果、 モータ電流 I uが低減 する。
図 8についても同様に、 W相 1 7の下アーム （I G B T素子 Q 8 ) のみをオン した状態では、 モータ電流 I uの経路は、 モータジェネレータ MG 2の W相コィ ルからダイォード D 7を介して電源ライン V Lに至る経路 R t 2力 ら、 W相コィ ルから I G B T素子 Q 8を介して接地ライン G Lに至る経路 R t 1 2に切換えら れる。 これにより、 U相 1 5の上アームと Vおよび W相 1 6， 1 7のダイオード D 5 , D 7との間に形成される閉回路において、 ダイオード D 5を通過したモー タ電流 I Vのみが帰還することとなるため、 モータ電流 I uが低減する。
図 9は、 U相 1 5の上アームの対向アームである V相 1 6の下アームおよび W 相 1 7の下アームをスィツチング動作させるための制御信号のタイミングチヤ一 トである。
図 9に示すように、 V相 1 6の下アームと W相 1 7の下アームとは、 所定のデ ユーティ比でオン/オフされる。 このように、 V相 1 6の下アームと W相 1 7の 下アームとをオン Zオフすることにより、 各相 1 6 , 1 7の中間点には、 所定の デューティ比からなる矩形波状に電源電圧と接地電圧とに切換わる電圧波形が誘 起される。 この結果、 モータジェネレータ MG 2には、 連続した交流電流が流れ ることになる。
なお、 図 9に示すスィツチング動作においては、 V相 1 6の下アームと W相 1
7の下アームとはともに、 電源ラインと導通しているモータジェネレータ MG 2 の中点と接地ラインとの間に直列に接続されているため、 同時にオンすることを 防止する必要がある。 そのため、 制御信号には、 両アームが同時にオンされるの を防止するための所定のデッドタイムが設けられている。
以上に述べたように、 短絡故障アームの対向アームをスィツチング動作させて モータジェネレータ MG 2を駆動することにより、 短絡故障した相を通過する電 流の増大を抑えながら、 モータジェネレータ MG 2を ¾続して,駆動することが可 能となる。 これにより、 モータジェネレータ MG 2を継続駆動させるための新た な装置を必要とすることなく、 既存の装置構成のみでモータ駆動装置 1 0 0を搭 7 063416 載した車両の退避走行を確保することができる。
ここで、 車両が退避走行に移行した後においては、 走行距離を確保するために、 モータジェネレータ MG 2の消費電力量が制限される。 具体的には、 制御装置 3 0は、 モータジェネレータ MG 2を低トルクおよび低回転数で駆動するように、 インバータ 1 4を制御する。 このとき、 制御装置 3 0のインバータ用駆動信号変 換部 3 4は、 車両の退避走行を確保するのに必要なモータジェネレータ MG 2の トルクおよびモータ回転数に基づいてキヤリァ周波数 ί cを設定する。
図 1 0は、 U相 1 5の上アームが短絡故障したときに、 V相 1 6および W相 1 7をそれぞれ流れるモータ電流 I V， I wの出力波形を示す図である。
図 1 1は、 この発明によるモータ駆動制御により各相 1 5〜1 7を流れるモー タ電流 I u , I V , I wの出力波形を示す図である。 図 1 1は、 図 6および図 7 で述べたように、 U相 1 5の上アームが短絡故障したときに、 対向アームである V相 1 6の下アームおよび W相 1 7の下アームをスイッチング制御することによ り得られたものである。
図 1 0と図 1 1とを対比すると、 U相 1 5を通過するモータ電流 I uについて は、 上アームが短絡故障することにより生じるオフセットは、 対向アームをスィ ツチング制御することにより、 その絶対値が減少することが分かる。 これによれ ば、 短絡故障した相の通過電流の増大を抑えながら、 モータジェネレータ MG 2 を駆動することが可能となる。
図 1 2は、 この発明の実施の形態 1によるモータ駆動制御を説明するためのフ ローチャートである。
図 1 2を参照して、 インバータ異常検出部 3 6は、 モータジェネレータ MG 2 の駆動制御時において、 各 I G B T素子 Q 3〜Q 8に内蔵された電流センサの検 出値に基づいてインバータ 1 4に発生した異常を検出する （ステップ S O 1 ) 。 このとき、 インバータ異常検出部 3 6は、 電流センサの検出値のいずれかに過電 流が検出されたことに応じて、 I G B T素子 Q 3〜Q 8の短絡故障による異常と 判定し、 その判定した結果を示す信号 F I N Vを生成する。 生成された信号 F I ' N Vは、 短絡箇所検出部 3 8およびインバータ用駆動信号変換部 3 4へそれぞれ 出力される。 インバータ用駆動信号変換部 34は、 信号 F I NVを受けると、 過電流から I GBT素子を保護するために、 一旦、 インバータ 14の各 I GBT素子 Q 3~Q 8をスイッチング制御するための信号 DRVの生成を停止して、 インバータ 14 を運転停止状態とする (ステップ S 02) 。
次に、 短絡箇所検出部 38は、 信号 F I NVを受けたことに応じて、 上述した 方法により、 電流センサ 24からのモータ電流 I u， I V , I wに基づいて短絡 故障が発生した I GBT素子の特定を行なう (ステップ S 03) 。 短絡箇所検出 部 38は、 短絡故障が発生した相と、 その相における短絡故障が生じたアーム (上アームおよび下アームのいずれか） とを特定すると、 その特定した短絡箇所 を示す信号 D Eを生成してィンバータ用駆動信号変換部 34および動力伝達制御 部 42へ出力する。
動力伝達制御部 42は、 短絡箇所検出部 38から信号 D Eを受けると、 クラッ チ 51を切断して、 モータジェネレータ MG 2と駆動軸 52との間の動力伝達を 遮断する （ステップ S O 4) 。 これにより、 モータ回転数が急激に低下されるた め、 モータジェネレータ MG 2に大きな逆起電力が発生するのが防止される。 な お、 モータ回転数が所定の回転数以下であるときには、 クラッチ 51を切断しな い場合もある。
さらに、 動力伝達制御部 42およびインバータ用駆動信号変換部 34は、 それ ぞれ、 短絡箇所検出部 38からの信号 DEに基づいて、 短絡故障した相が 1相の みか否かを判定する （ステップ S O 5) 。 そして、 短絡故障した相が 1相のみと 判定されると、 動力伝達制御部 42は、 モータ回転数 MR N 2が所定値 MR N— s t d以下に低下するのを待って （ステップ S O 6) 、 再びクラッチ 5 1を連結 させる （ステップ S O 7) 。 これにより、 車両はモータジェネレータ MG 2を駆 動力源とした退避走行に移行する。
また、 インバータ用駆動信号変換部 34は、 短絡箇所検出部 38からの信号 D Eに基づいて短絡故障した相が 1相のみと判定されると、 キヤリァ信号のキヤリ ァ周波数を、 正常時のキヤリァ周波数からィンバータ異常検出時のキヤリァ周波 数に変更する （ステップ S O 8) 。
さらに、 車室内では、 ユーザに対して車両が退避走行に移行したことを報知す るための警告灯が点灯される （ステップ S O 9 ) 。
インバータ用駆動信号変換部 3 4は、 モータ制御用相電圧演算部 3 2から受け る各相コイルの電圧指令 V u * , V V * , V w * s および変更されたキャリア周 波数 f cを有するキャリア信号に基づいて、 短絡故障アームの対向アームをスィ ツチング制御するための信号 D R V 2を生成し、 その生成した信号 D R V 2をィ ンバータ 1 4へ出力する （ステップ S 1 0 ) 。
この結果、 インバータ 1 4は短絡故障発生後においても、 モータジェネレータ MG 2の駆動制御を継続して行ない、 車両の退避走行が確保される （ステップ S 1 1 ) c
なお、 ステップ S 0 5において短絡故障した相が複数相であると判定されたと きには、 動力伝達制御部 4 2によるクラッチ 5 1の連結が行なわれず、 通常の車 両停止制御へと移行する （ステップ S 1 2 ) 。
以上のように、 この発明の実施の形態 1によれば、 インバータの異常が検出さ れたことに応じて、 短絡故障したアームを特定し、 特定された短絡故障アームの 対向アームをスィツチング動作させてモータジェネレータの駆動を継続させるこ とにより、 短絡故障したアームに過電流が流れるのを防止しながら、 車両の退避 走行を確保することが可能となる。 この結果、 簡易かつ低廉な装置構成で、 イン バータ異常検出時のモータの安全 14と出力性能とを両立させることができる。
[実施の形態 2 ]
この発明の第 1の特徴であるインバータ 1 4の短絡故障アームを特定する方法 については、 上述したインバータ 1 4のモータ電流 I u， I V , I wに基づいた 特定方法以外に、 以下に述べるように、 モータジェネレータ MGの各相間電圧に 基づいた特定も行なうことができる。
図 1 3は、 この発明の実施の形態 2によるモータ駆動装置の概略ブロック図で ある。 なお、 モータ駆動装置 1 0 O Aは、 図 1のモータ駆動装置 1 0 0に対して、 モータジェネレータ MG 2の相間電圧を検出するための電圧センサ 1 8〜2 0を 付加し、 かつ、 制御装置 3 0を制御装置 3 O Aに変更したものである。 よって、 図 1と重複する部分についての詳細な説明は省略する。
図 1 3を参照して、 電圧センサ 1 8は、 モータジェネレータ MG 2の U相と V '相との間の相間電圧 V V uを検出し、 その検出した相間電圧 V V uを制御装置 3 O Aへ出力する。 電圧センサ 1 9は、 モータジェネレータ MG 2の V相と W相と の間の相間電圧 Vw Vを検出し、 その検出した相間電圧 Vw Vを制御装置 3 0 A へ出力する。 電圧センサ 2 0は、 モータジェネレータ MG 2の W相と U相との間 の相間電圧 V u wを検出し、 その検出した相間電圧 V u wを制御装置 3 0 Aへ出 力する。
図 1 4は、 図 1 3の制御装置 3 0 Aの機能プロック図である。 図 1 3の制御装 置 3 O Aは、 図 2の制御装置 3 0に対して、 短絡箇所検出部 3 8を短絡箇所検出 部 3 8 Aに変更したものである。 よって、 図 2と重複する部分についての詳細な 説明は省略する。
図 1 4を参照して、 短絡箇所検出部 3 8 Aは、 インバータ異常検出部 3 6から 信号 I N Vを受けると、 以下に述べる方法により、 上述した電圧センサ 1 8〜 2 0から入力されるモータジェネレータ MG 2の各相間電圧 V v u， V w V , V u wに基づいて短絡箇所が発生した相と、 その相における短絡故障が生じたアーム (上アームおよび下アームのいずれか） とを特定する。 そして、 短絡箇所検出部 3 8 Aは、 その特定した短絡箇所を示す信号 D Eを生成してインバータ用駆動信 号変換部 3 4および動力伝達制御部 4 2へ出力する。
最初に、 本発明の実施の形態による短絡箇所の特定方法に用いる各相間電圧の 定義を示す。
図 1 5は、 モータジェネレータ MG 2の各相間電圧の定義を説明するための図 である。
図 1 5を参照して、 モータジェネレータ MG 2の U相と V相との間の相間電圧 V v uは、 V相が U相よりも高電位となるときを正とし、 かつ、 U相が V相より も高電位となるときを負とする。 モータジェネレータ MG 2の V相と W相との間 の相間電圧 Vw vは、 W相が V相よりも高電位となるときを正とし、 かつ、 V相 が W相よりも高電位となるときを負とする。 モータジェネレータ MG 2の W相と U相との間の相間電圧 V u wは、 W相が U相よりも高電位となるときを正とし、 U相が W相よりも高電位となるときを負とする。
したがって、 電圧センサ 1 8〜2 0は、 対応する 2つの相の電位に応じて、 正 または負の相間電圧 Vv u, Vw v, Vuwを出力する。
図 16は、 一例として W相 17の上アームが短絡故障したときの各相間電圧 V V u, Vw V, Vuwの出力波形を示す図である。
図 16を参照して、 各相間電圧 Vv u， Vw V , Vuwは、 定常運転時には、 一定の振幅からなる交流波形を示す。
これに対して、 W相 17の上アームが短絡故障した時点以降においては、 短絡 故障相を含まない U相と V相との間の相間電圧 Vv uは、 図中 [1] で示す波形 パターンを示すようになる。 すなわち、 振幅が予め設定された上限閾値および下 限閾値を超えて正方向および負方向にそれぞれ増加する波形を示す。
一方、 V相と短絡故障相に対応する W相との相間電圧 Vwvは、 図中 [2] で 示す波形パターンを示すようになる。 すなわち、 振幅が正方向にのみ増加する波 形を示す。 これは、 短絡故障した W相 17の通過電流が増加したことによって W 相の電位が上昇したことによる。
また、 短絡故障相 17に対応する W相と U相との間の相間電圧 V u wは、 図中 [3] で示す波形パターンを示すようになる。 すなわち、 振幅が負方向にのみ増 加する波形を示す。 これは、 上記 [2] の電圧波形パターンと同様に、 短絡故障 した W相 17の通過電流が增加したことによつて W相の電位が上昇したことによ る。
以上のように、 U， V, W相 1 5〜17のいずれか 1つが短絡故障した場合、 モータジェネレータ MG 2の各相間電圧 V V u， Vw V , Vuwは、 短絡故障相 を含まない 2相の相間電圧は、 正および負方向にそれぞれ振幅が増加する。 これ に対し、 一方に短絡故障相 17を含む 2相の相間電圧は、 短絡故障相に応じて正 方向または負方向のいずれかに振幅が増加する。 図 17は、 モータジェネレータ MG 2の各相間電圧 V V u， Vw V, Vuwの波形パターンと短絡故障相および 短絡故障アームとの関係を示す図である。 図 17から分かるように、 短絡故障相 および短絡故障アームごとに、 電圧波形パターン [1] 〜 [3] の組合せが異な る。
そこで、 本発明の実施の形態は、 電圧センサ 18〜20にて検出される相間電 圧 Vvu, Vw V , Vuwの振幅が上限閾値および下限閾値を超えるか否かを判 T/JP2007/063416 定する構成とする。 本構成によれば、 各相間電圧 Vvu， Vw V, Vuwのいず れか 1つの振幅が上限閾値および下限閾値を超えたこと、 かつ、 残り 2つの相間 電圧の振幅が上限閾値または下限閾値を超えたことに応じて、 短絡故障した相と 当該相の中から短絡故障したアームとを特定することができる。
実際には、 制御装置 3 OAの短絡箇所検出部 38八が図1 7のモータジエネレ ータ MG 2の各相間電圧 V V u， Vw V , Vuwの波形パターンと短絡故障相お よび短絡故障アームとの関係を予め記憶領域に格納しており、 電圧センサ 18〜 20からの各相間電圧 V V u, Vwv, y u wの振幅と上限閾値および下限閾値 とを比較した結果と図 17の関係とを照合することにより短絡故障相と短絡故障 アームとを特定する。
さらに、 本発明の実施の形態によれば、 モータジェネレータ MG 2の相間電圧
V V u, Vwv, Vuwの振幅に基づいて、 上述した 1相のみが短絡故障したと き以外に、 2相、 もしくは 3相が短絡故障したときであっても、 その短絡故障相 と短絡故障アームとを特定することが可能となる。
詳細には、 複数相が短絡故障したとき、 モータジェネレータ MG 2の相間電圧
V V u, Vwv, Vuwは、 上述した図 16の電圧波形パターン [1] 〜 [3] に、 図 18に示す電圧波形パターン [4] 〜 [6] を加えた合計 6パターンのう ちのいずれかを示すようになる。 '
図 18は、 複数相が短絡故障したときの各相間電圧 Vv u, Vwv, Vuwの 出力波形を示す図である。
図 18を参照して、 電圧波形パターン [4] は、 定常運転時には一定の振幅か らなる交流波形を示すが、 複数相が短絡故障した時点以降では、 振幅が次第に減 少する波形を示す。
電圧波形パターン [5] は、 定常運転時には一定振幅からなる交流波形を示す 力 複数相が短絡故障した時点以降では、 正方向のみに振幅が増加する波形を示 す。 なお、 増加後の振幅は上限閾値よりも低い。
電圧波形パターン [6] は、 定常運転時には一定振幅からなる交流波形を示す 力 複数相が短絡故障した時点以降では、 負方向にのみ振幅が増加する波形を示 す。 なお、 増加後の振幅は下限閾値よりも低い。 7063416 そして、 3相のうちのいずれか 2相が短絡故障した場合、 モータジェネレータ MG 2の各相間電圧 V V u, Vw V , Vuwはそれぞれ、 図 16および図 18に 示す電圧波形パターン [1] 〜 [6] のうちの 1つを示す。 電圧波形パターンの 組合せは、 図 19に示すように、 その短絡故障した相ごとに異なる。
たとえば、 図 19を参照して、 W相 17の上アームと V相 16の上アームとが 短絡故障した場合には、 短絡相である V相と非短絡相である U相との間の相間電 圧 Vv uは、 電圧波形パターン [2] を示し、 その振幅が上限閾値を超える。 ま た、 短絡相である W相と非短絡相である U相との間の相間電圧 Vwuは、 電圧波 形パターン [3] を示し、 その振幅が下限閾値を超える。 これに対し、 短絡相で ある V相と W相との間の相間電圧 Vw Vは、 電圧波形パターン [4] を示し、 そ の振幅が次第に減少する。
さらに、 3相の全てが短絡故障した場合には、 各相間電圧 Vv u, Vwv, V uwは、 各相の短絡故障アームに応じて、 図 20で示す電圧波形パターンの組合 せを示す。
図 20を参照して、 たとえば、 U， V， W相の上アームが全て短絡故障した場 合には、 モータジェネレータ MG 2の U相、 V相および W相は略等電位となるた め、 各相間電圧 Vv u, Vwv, Vuwは、 いずれも電圧波形パターン [4] を 示し、 その振幅が次第に減少することになる。
以上のことから、 モータジェネレータ MG 2の各相間電圧 V V u， Vwv, V uwの波形パターンが、 図 18およぴ図 20に示す組合せのいずれに該当するか •を判定することにより、.短絡故障した複数の相およびそのアームを特定すること が可能となる。
なお、 実際には、 短絡箇所検出部 38 Aが電圧センサ 18 ~20から入力され た各相間電圧 V V u， Vwv, V u wの振幅と上限閾値およぴ下限閾値とを比較 し、 その比較した結果に該当する電圧波形パターンの組合せを図 18および図 2 0から選出することにより、 短絡故障した相とそのアームとが特定される。
[変更例]
図 21は、 本実施の形態の変更例による短絡箇所の特定方法を説明するための 図である。 図 21を参照して、 U相 15、 V相 16および W相 1 7を構成する I G B T素 子 Q3〜Q8には、 コレクターエミッタ間電圧 VCE 3〜VCE8をそれぞれ検 出するための電圧センサ 21〜26が配される。 電圧センサ 21〜26の各々は、 対応する I GBT素子 Q3〜Q8のコレクタ一エミッタ間電圧 V C E 3 ~V C E 8を検出して図示しない制御装置 30内部の短絡箇所特定部 38 Aへ出力する。 短絡箇所特定部 38 Aは、 電圧センサ 21〜26からそれぞれコレクタ—エミ ッタ間電圧 V CE 3〜VCE8を受けると、 コレクターェミッタ間電圧 V CE 3 〜VCE 8の各々が所定の閾値電圧以上であるか否かを判定する。 このとき、 短 絡箇所特定部 38 Aは、 コレクターエミッタ電圧 VCE 3〜VCE 8のいずれか
(たとえば VCE 3とする） が閾値電圧を所定の期間継続して下回ったと判定さ れたことに応じて、 当該コレクターエミッタ電圧に対応する I GBT素子 (すな わち、 108丁素子(33) が短絡故障していると判断する。 したがって、 本変更 例に係る短絡箇所の特定方法によっても、 複数相が短絡故障したときであっても、 その短絡故障相と短絡故障アームとを特定することが可能となる。
なお、 本発明の実施の形態 2で述べた短絡箇所の特定方法は、 実際には、 図 1 2で示す一連のモータ駆動制御において、 ステップ S O 3の "モータ電流による 短絡箇所検出" の代替えとして実行されるものである。 したがって、 本発明の実 施の形態 2に係る特定方法により 1相のみの短絡が判定されると、 ステップ S O 6以降に示すモータ駆動制御が行なわれて車両の退避走行が確保されることとな る。
以上のように、 この発明の実施の形態 2によれば、 インバータの異常検出時に おいて、 短絡故障アームの特定をより詳細に行なうことが可能となる。
[実施の形態 3]
先の実施の形態 2に係る短絡箇所の特定方法によれば、 単相のみならず、 複数 相についても、 各相に含まれる短絡故障アームを特定することが可能となる。 こ れによれば、 3相のうちのいずれか 2相が短絡故障した場合であっても、 以下に 述べるように、 残された正常な 1相をスイッチング動作させることにより、 イン バータ 14を過熱から保護しながら、 モータジェネレータ MG 2を継続して駆動 することが可能となる。 以下に、 2相の短絡故障検出後におけるモータジェネレータ MG 2の駆動制御 について説明する。
図 22は、 モータジェネレータ MG 2の駆動制御を説明するための図である。 なお、 図 22は、 U相 1 5の上アーム （108丁素子<33) および V相 16の上 アーム （108丁素子(35) が短絡故障したことを前提としている。
図 22を参照して、 U相 15および V相 16の上アームがともに短絡故障した ときには、 短絡故障アームの対向アームである W相 17の下アーム （I GBT素 子 Q 8) をスィツチング動作させることによってモータジェネレータ MG 2を駆 動する。
詳細には、 図 22に示すように、 W相 1 7の下アーム （1 &8丁素子<38) の みをオンした状態では、 モータ電流 I uの経路は、 モータジェネレータ MG 2の W相コイルからダイオード D 7を介して電¾¾ライン VLに至る経路 R t 3力 ら、 W相コイルから I GBT素子 Q8を介して接地ライン GLに至る経路 R t 13に 切換えられる。 同様に、 モータ電流 I vの経路は、 モータジェネレータ MG 2の W相コイルからダイオード D 7を介して電¾1ライン VLに至る経路 R t 4力、ら、 W相コイルから I G T素子 Q8を介して接地ライン GLに至る経路 R t 1 3に 切換えられる。
これにより、 U相 15および V相 16の上アームと W相 17のダイオード D 7 との間に形成される閉回路において、 ダイオード D 7を通過するモータ電流 I w が低減する。
図 23は、 U相 15および V相 16の上アームの対向アームである W相 1 7の 下アームをスィツチング動作させるための制御信号のタイミングチャートである。 図 23に示すように、 W相 17の下アームは、 所定のデューティ比でオン/ォ フされる。 このように、 W相 1 7の下アームがオン/オフされることにより、 W 相 17の中間点には、 所定のデューティ比からなる矩形波状に電源電圧と接地電 圧とに切換わる電圧波形が誘起される。 この結果、 モータジェネレータ MG2に は、 連続した交流電流が流れることになる。
以上に述べたように、 短絡故障アームの対向アームをスィツチング動作させて モータジェネレータ MG 2を駆動することにより、 正常な相を通過する電流の増 大を抑えながら、 モータジエネレータ MG 2を継続して駆動することが可能とな る。 したがって、 インバータ 14を過熱から保護しながら、 モータ駆動装置 10 0を搭載した車両の退避走行を確保することができる。
ここで、 車両が退避走行に移行した後においては、 走行距離を確保するために、 制御装置 30は、 モータジェネレータ MGを低トルクおよび低回転数で駆動する ように、 ィンバータ 14を制御する。
このとき、 上述したように、 制御装置 30のインバータ用駆動信号変換部 34 は、 短絡箇所検出部 38 Aから信号 DEを受けると、 キャリア周波数を、'正常時 のキヤリァ周波数 f 1力ゝらィンバータ異常検出時のキヤリァ周波数 f 2に変更す る。 そして、 インバータ用駆動信号変換部 34は、 キャリア周波数 f 2に変更さ れたキャリア信号を用いて図 23で示す対向アームをスイッチング制御するため の信号 DRV2を生成し、 その生成した信号 DRV 2を対向アームの I GBT素 子へ出力する。
なお、 図 23および図 23では、 U相 1 5の上アーム （1 8丁素子03) お よび V相 1 6の上アーム （108丁素子 5) が短絡故障したときを一例として 説明したが、 他の例として、 U相 1 5の上アーム （1 &8丁素子 3) および V 相 16の下アーム （108丁素子<36) が短絡故障したときには、 U相 1 5の上 アームの対向アームに該当する W相 1 7の下アーム （108丁素子 8) と、 V 相 16の下アーム （108丁素子(36) の対向アームに該当する W相 1 7の上ァ ーム （108丁素子(37) とをスイッチング動作させることによりモータジエネ レータ MG 2を駆動する。
図 24は、 この発明の実施の形態 3によるモータ駆動制御を説明するためのフ ローチャートである。 なお、 図 24のフローチャートは、 図 12のフローチヤ一 トにおいて、 ステップ S O 5で短絡故障した相が 1相のみでないと判定されたと きに実行される車両停止制御 （ステップ S 1 2) を、 モータ駆動制御を実行する ステップ S 051〜S 12に置き換えたものである。
詳細には、 図 24を参照して、 短絡箇所検出部 38 Aからの信号 DEにより短 絡故障した相が 1相のみでないと判定されると （ステップ S 05で " No" ) 、 動力伝達制御部 42およびインバータ用駆動信号変換部 34は、 さらに、 短絡故 障した相が 2相であるか否かを判定する （ステップ S O.5 1) 。 そして、 短絡故 障した相が 2相と判定されると、 動力伝達制御部 42は、 モータ回転数 MRN2 が所定値 MRN— s t d以下に低下するのを待って （ステップ S O 6) 、 再びク ラッチ 5 1を連結させる （ステップ S 07) 。 これにより、 車両はモータジエネ レータ MG 2を駆動力源とした退避走行に移行する。
また、 インバータ用駆動信号変換部 34は、 短絡故障した相が 2相のみと判定 されたことに応じて、 キャリア信号のキャリア周波数を、 正常時のキャリア周波 数からインバータ異常検出時のキャリア周波数に変更する （ステップ S O 8) 。 さらに、 車室内では、 ユーザに対して車両が退避走行に移行したことを報知す るための警告灯が点灯される （ステップ S O 9) 。
インバータ用駆動信号変換部 34は、 モータ制御用相電圧演算部 32から受け る各相コイルの電圧指令 Vu *, V V *, Vw*、 および変更されたキャリア周 波数 f cを有するキャリア信号に基づいて、 正常な 1相における短絡故障アーム の対向アームをスィッチング制御するための信号 D R V 2を生成し、 その生成し た信号 DRV 2をインバータ 14へ出力する (ステップ S 10) 。
この結果、 インバータ 14の 2相に短絡故障が発生した後においても、 モータ ジエネレータ MG 2の駆動制御が継続して行なわれ、 車両の退避走行が確保きれ る (ステップ S 1 1) 。
なお、 ステップ S 05 1において短絡故障した相が 3相全てであると判定され たときには、 動力伝達制御部 42によるクラッチ 51の連結が行なわれず、 通常 の車両停止制御へと移行する （ステップ S 12 ) ；
以上のように、 この発明の実施の形態 3によれば、 複数相の短絡故障が特定さ れた場合であっても、 少なくとも 1相が正常である限りにおいて、 特定された短 絡故障ァームの対向アームをスィッチング動作させてモータジェネレータの駆動 を継続させることにより、 正常な相に過電流が流れるのを防止しながら、 車両の 退避走行を確保することが可能となる。 この結果、 簡易かつ低廉な装置構成で、 ィンバータ異常検出時のモータの安全性と出力性能とを両立させることができる。 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない と考えられるべきである。 本発明の範囲は上記した説明ではなく、 請求の範囲に よって示され、 請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれ ることが意図される。 · 産業上の利用可能性
この発明は、 車両の駆動軸に違結されるモータを駆動するためのモータ駆動装 置に利用することができる。 ·

Claims

請求の範囲
1. 三相交流モータ （MG2) と、
第 1および第 2電源線へ直流電力'を供給可能に設けられた電源 (B) と、 前記第 1および第 2電源線と前記三相交流モータ （MG2) との間で電力変換 を行なう電力変換装置 （14) と、
'前記三相交流モータ （MG2) の出力が目標出力に一致するように前記電力変 換装置 （14) を制御する制御装置 （30) とを備え、
前記電力変換装置 （14) は、 前記三相交流モータ （MG2) の第 1相から第 3相のコイルにそれぞれ接続される第 1から第 3の回路 （15〜17) を含み、 前記第 1から第 3の回路 （1 5〜17) の各々は、 前記三相交流モータ （MG 2 ) の各相コイルとの接続点を介して直列接続された第 1および第 2のスィッチ ング素子 （Q3〜Q8) を有し、
前記制御装置 （30) は、
前記第 1から第 3の回路 （1 5〜1 7) の中から短絡故障したスイッチング素 子を検出する短絡検出部 （38) と、
前記短絡検出部 （38) で短絡故障したスイッチング素子が検出されたことに 応じて、 前記短絡故障したスィツチング素子と前記接続点を介して対向して配置 される少なくとも 1つ以上のスィツチング素子のスイッチング動作により、 前記 三相交流モータ （MG2) の各相コイルを流れる電流を制御するモータ駆動制御 部 （34) とを含む、 モータ駆動装置。
2. 前記モータ駆動制御部 （34) は、 前記第 1の回路の前記第 1のスィッチン グ素子に短絡故障が検出されたことに応じて、 前記第 2および第 3の回路の前記 第 2のスィツチング素子のスィツチング動作により前記三相交流モータ （MG 2) の各相コイルを流れる電流を制御する、 請求の範囲 1に記載のモータ駆動装 置。
3. 前記短絡検出部 （38) は、 前記三相交流モータ （MG2) の各相コイルを 流れる電流の振幅に基づいて、 前記短絡故障したスィツチング素子を検出する、 請求の範囲 2に記載のモータ駆動装置。
4. 前記短絡検出部 （38) は、 前記三相交流モータ （MG2) の前記第 1相の コイルを流れる電流が、 第 1極性の方向に前記三相交流モータ （MG2) の定常 運転時の振幅を超えてオフセットされたことに応じて、 前記第 1の回路の前記第 1のスィツチング素子が短絡故障したと判定する、 請求の範囲 3に記載のモータ 駆動装置。
5. 前記モータ駆動制御部 （34) は、 各前記第 1および前記第 2の回路の前記 第 1のスィツチング素子に短絡故障が検出されだことに応じて、 前記第 3の回路 の前記第 2のスイッチング素子のスイッチング動作により前記三相交流モータ
(MG 2) の各相コイルを流れる電流を制御する、 請求の範囲 1に記載のモータ 駆動装置。
6. 前記モータ駆動制御部 （34) は、 前記第 1の回路の前記第 1のスィッチン グ素子と前記第 2の回路の前記第 2のスィッチング素子とに短絡故障が検出され たことに応じて、 前記第 3の回路の前記第 1および第 2のスィツチング素子のス イッチング動作により前記三相交流モータ （MG2) の各相コイルを流れる電流 を制御する、 請求の範囲 1に記載のモータ駆動装置。
7. 前記短絡検出部 （38) は、 前記三相交流モータ （MG2) の相間電圧の振 幅に基づいて、 前記短絡故障したスイッチング素子を検出する、 請求の範囲 2、 請求の範囲 5および請求の範囲 6のいずれか 1項に記載のモータ駆動装置。
8. 前記短絡検出部 （3.8) は、 前記定常運転時の前記三相交流モータ （MG 2) の相間電圧の振幅に基づいて予め設定された所定の上限閾値および下限閾値 を有し、 各前記三相交流モータ （MG2) の相間電圧の振幅と前記上限閾値およ び下限閾値との大小関係に基づいて、 前記短絡故障したスィツチング素子を検出 する、 請求の範囲 7に記載のモータ駆動装置。
9. 前記短絡検出部 （38) は、 各前記第 1から第 3の回路を構成する前記第 1 および第 2のスイッチング素子の端子間電圧に基づいて、 前記短絡故障したスィ ツチング素子を検出する、 請求の範囲 2、 請求の範囲 5および請求の範囲 6のい ずれか 1項に記載のモータ駆動装置。
10. 前記三相交流モータ （MG 2) は、 車両の駆動軸に連結される、 請求の範 囲 1に記載のモータ駆動装置。
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