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JP2000324602A - 動力システムの故障検出方式 - Google Patents

動力システムの故障検出方式

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Publication number
JP2000324602A
JP2000324602A JP11127789A JP12778999A JP2000324602A JP 2000324602 A JP2000324602 A JP 2000324602A JP 11127789 A JP11127789 A JP 11127789A JP 12778999 A JP12778999 A JP 12778999A JP 2000324602 A JP2000324602 A JP 2000324602A
Authority
JP
Japan
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current
electric motor
failure
phase
abnormal
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.)
Pending
Application number
JP11127789A
Other languages
English (en)
Inventor
隆史 ▲鶴▼見
Takashi Tsurumi
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP11127789A priority Critical patent/JP2000324602A/ja
Priority to DE60033081T priority patent/DE60033081T8/de
Priority to EP00109250A priority patent/EP1050425B1/en
Priority to CA002307873A priority patent/CA2307873C/en
Priority to US09/565,487 priority patent/US6359405B1/en
Publication of JP2000324602A publication Critical patent/JP2000324602A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド車等の動力システムにおいて、
推進用の電気モータに供給される相電流を阻害する故障
の発生を検出する故障検出方式を提供すること。 【解決手段】 バッテリ３の直流電力はインバータ２０
０により３相交流電力に変換されて電気モータＭに給電
される。コントローラ１００は、電気モータＭの出力ト
ルクが目標トルクとなるようにインバータ２００を駆動
制御する。電気モータＭに供給される各相電流は電流セ
ンサーＳ10により検出されて比較回路１０４に与えられ
る。比較回路１０４は、検出された各相電流の値と電流
リミット値算出回路１０３により算出された電流リミッ
ト値１０３Ｓとを比較し、相電流が異常に上昇したこと
を表す信号１０４Ｓを出力する。この信号１０４Ｓはカ
ウンタ１０５でカウントされ、このカウント値に基づき
故障の発生が判定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気モータを動力
機として有する電気自動車やハイブリッド車などの車両
に搭載される動力システムの故障検出方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境保護や省エネルギーなどの観
点から、自動車の動力機として、エンジンのシリンダ内
に燃料を直接的に噴射するいわゆる筒内直噴エンジンが
開発されて実用化に至り、さらには、この種のエンジン
と推進用の電気モータとを組み合わせた動力システムを
搭載するハイブリッド車が注目されている。
【０００３】このハイブリッド車の一種に、エンジンの
出力を補助する補助駆動源として電気モータを使用する
パラレルハイブリッド車がある。このパラレルハイブリ
ッド車は、例えば、特開平７−１２３５０９号公報に開
示されているように、加速時においては電気モータによ
ってエンジンの出力をアシストし、減速時においては減
速回生によってバッテリ等への充電を行う等、様々な制
御を行い、バッテリの残容量を確保しつつ、ドライバー
の要求を満足できるようになっている。
【０００４】図５に、このハイブリッド車に搭載される
動力システムの主要部を示す。同図において、符号３
は、電気モータＭを駆動するためのバッテリーであり、
直流電力を発生する。符号２００は、バッテリー３から
給電される直流電力を３相交流電力に変換するインバー
タであり、後述するコントローラ８００からの信号Ｕ
Ｌ，ＵＨ，ＶＬ，ＶＨ，ＷＬ，ＷＨによりそれぞれ導通
制御されるトランジスタ（ＩＧＢＴ）２０１，２０２，
２０３，２０４，２０５，２０６を備える。
【０００５】ここで、トランジスタ２０１および２０２
は、信号ＵＬおよびＵＨにより相補的に導通制御され、
これらの接続点からＵ相の交流電力を発生する。また、
トランジスタ２０３および２０４は、信号ＶＬおよびＶ
Ｈにより相補的に導通制御され、これらの接続点からＶ
相の交流電力を発生する。さらに、トランジスタ２０５
および２０６は、信号ＷＬおよびＷＨにより相補的に導
通制御され、これらの接続点からＷ相の交流電力を発生
する。
【０００６】符号Ｍは、インバータ２００から３相交流
電力が給電されて駆動される例えばＤＣブラシレス型の
電気モータ、符号Ｓ8はバッテリー３の出力電流を検出
する電流センサー、符号Ｓ9はバッテリー１０の出力電
圧を検出する電圧センサー、符号７０は電気モータ３０
の磁極位置を検出する磁極位置センサー、符号８００は
各センサーからの信号に基づいてインバータ２００を駆
動制御するための信号ＵＬ，ＵＨ，ＶＬ，ＶＨ，ＷＬ，
ＷＨを生成するコントローラである。以下の説明におい
て、電気モータＭを駆動制御するためのインバータ２０
０やコントローラ８００などの制御系をモータ制御シス
テムと称する。
【０００７】以下、このモータ制御システムによる電気
モータＭの制御動作を説明する。電気モータＭを電圧入
力により駆動する場合、モータ制御システムをなすコン
トローラ８００は、電気モータＭのトルク制御を行な
う。即ち、コントローラ８００は、電圧センサーＳ9、
電流センサーＳ8、および磁極位置センサー７０からの
各信号を入力し、バッテリー３から供給される電流およ
び電圧と、電気モータＭの回転数とをモニタする。そし
て、外部より指示された目標トルクと電気モータＭの回
転数とに応じてバッテリー３から供給されるべき目標電
力を求め、モニタされた電流と電圧との積（すなわち電
力）が目標電力と一致するようにインバータ２００に出
力する信号ＵＬ，ＵＨ，ＶＬ，ＶＨ，ＷＬ，ＷＨの各電
圧値を調整する。これにより、インバータ２００の各ト
ランジスタを流れる電流（すなわち各相電流）が制御さ
れる結果、電気モータＭの出力トルクが目標トルクとな
るように、トルク制御が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の動力
システムでは、厳重な品質管理の下に製造されるにもか
かわらず、長年の使用により各部品の経時的劣化が徐々
に進み、耐用年数を超えた場合、電気モータＭに供給さ
れる各相電流が阻害されるようなモードの故障が発生す
る場合がある。具体的な故障例としては、コントローラ
８００からインバータ２００のゲートに信号を供給する
ためのゲートドライブライン８１０や、インバータ２０
０から電気モータＭに３相交流電力を供給するための３
相線２１０の導通状態が不良となったり、断線する場合
が考えられる。また、インバータ２００を構成するトラ
ンジスタが導通不良となったり、電気モータＭの巻き線
が断線したり、電気モータＭの永久磁石が減磁するなど
の故障例も考えられる。
【０００９】ここで、上述の動力システムにおいて、電
気モータＭに供給される例えばＵ相の電流を阻害するよ
うな故障が発生した場合、上述のモータ制御システムに
よれば、Ｕ相の電流が阻害された状況下で目標トルクを
発生するように、残りのＶ相およびＷ相の電流を増加さ
せるため、Ｖ相およびＷ相の各電流値が異常に上昇する
こととなる。このようにトルク制御が行われると、見か
け上、電気モータＭの出力トルクには大きな変化が現れ
ず、車両のドライバーがその故障に気づかない場合が多
いという問題がある。また、この種の故障が長期間にわ
たって放置されると、電気モータ３０に供給される異常
電流に起因して故障個所が拡大するという問題もある。
【００１０】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、電気自動車やハイブリッド車などの動力システム
において、推進用の電気モータに供給される電流を阻害
するような故障の発生を検出する動力システムの故障検
出方式を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、以下の構成を有する。すなわち、この発
明にかかる動力システムの故障検出方式は、車両を走行
させる動力機としての電気モータ（例えば後述する電気
モータＭに相当する構成要素）と、前記電気モータに多
相電流を供給して該電気モータを駆動するモータ制御シ
ステム（例えば後述するバッテリ３、トルク制御処理回
路１０１、インバータ２００、電流センサーＳ8、電圧
センサーＳ9に相当する構成要素）とを有し、前記電気
モータの出力トルクが該電気モータが発生すべき目標ト
ルクとなるよう前記多相電流の各相電流を変化させるべ
く構成された動力システムにおいて、前記多相電流の各
相における異常な上昇電流を検出する異常電流検出手段
（例えば後述する電流センサーＳ10、電流リミット値算
出回路１０３、比較回路１０４に相当する構成要素）
と、前記異常電流検出手段により検出された異常な上昇
電流の発生頻度に基づき故障を判定する故障判定手段
（例えば後述するカウンタ１０５、故障判定処理部（ス
テップＳ１〜Ｓ４）に相当する構成要素）と、を備えた
ことを特徴としており、電気モータに供給される相電流
において発生する異常な上昇電流を検出して故障判断す
ることにより、推進用の電気モータに供給される一部の
相電流を阻害する故障の発生を検出するものである。
【００１２】すなわち、この発明によれば、モータ制御
システムは、電気モータが目標トルクを発生するように
各相電流を制御する。ここで、電気モータに供給される
多相電流のうちの或る相電流を阻害する故障が発生する
と、この相電流は減少し、電気モータの出力トルクは目
標トルクから低下する。このとき、モータ制御システム
は、他の相電流を増加させることにより、電気モータの
出力トルクを目標トルクに維持するように動作する。こ
の結果、一部の相電流が異常に上昇する。したがって、
この異常な上昇電流を検出すれば、故障の発生を検出す
ることが可能となる。また、相電流の異常な上昇は、故
障以外のノイズなどの他の要因によっても希に発生する
場合があるが、この発明によれば、異常な上昇電流の発
生頻度から故障に起因して発生する異常な上昇電流を把
握して故障を判定する。
【００１３】また、前記異常電流検出手段は、前記モー
タ制御システムから前記電気モータに供給される多相電
流の各相電流をそれぞれ検出する電流センサー（例えば
後述する電流センサーＳ10に相当する構成要素）と、前
記目標トルクと前記電気モータの回転数と前記電気モー
タに供給される電源電圧とに応じて、前記異常な上昇電
流を検出する上での基準を与える参照値（例えば後述す
る電流リミット値１０３Ｓに相当する要素）を算出する
参照値算出回路（例えば後述する電流リミット値算出回
路１０３に相当する構成要素）と、前記電流センサーに
より検出された各相電流の値と前記参照値とを比較する
比較回路（例えば後述する比較回路１０４に相当する構
成要素）と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】この構成によれば、電流センサーによって
検出された電気モータの各相電流の値を、異常な上昇電
流を検出する上での基準を与える参照値と比較すること
により、異常な上昇電流を検出する。ここで、参照電流
値は、例えば、全ての相電流が阻害されない状態下にお
いて各相電流が設定される最大値と、一部の相電流が阻
害された場合に他の相電流が設定される最小値との間に
設定される。
【００１５】さらに、前記故障判定手段は、前記比較回
路による比較の結果に基づき前記異常な上昇電流の発生
回数をカウントするカウンタ（例えば後述するカウンタ
１０５に相当する構成要素）を有し、前記カウンタのカ
ウント値が、前記電気モータに供給される各相電流にお
いて偶発的に発生する異常な上昇電流の発生頻度を有意
に超えたことを条件として、故障が発生した旨の判定を
行うこと（例えば後述する故障判定処理部が実行するス
テップＳ１〜Ｓ４に相当する機能）を特徴とする。
【００１６】この構成によれば、異常電流検出手段によ
り検出された異常な上昇電流の発生回数がカウントさ
れ、このカウント値が、偶発的に発生する異常な上昇電
流の発生頻度を有意に超えた場合、故障の発生が検出さ
れる。したがって、故障以外の偶発的な要因によって異
常な上昇電流が発生しても、故障が発生した旨の判定が
行われず、故障の発生に関する誤判定を回避することが
可能となる。
【００１７】さらにまた、前記比較回路での比較結果に
基づき、前記電気モータに供給される各相電流を制限す
る電流リミッタ回路（例えば後述する電流リミッタ回路
１０２に相当する構成要素）をさらに備えたことを特徴
とする。
【００１８】この構成によれば、電気モータに供給され
る相電流が異常に上昇した場合、この相電流が制限され
る。したがって、この相電流の制限量を適切に設定すれ
ば、異常な電流が流れても、上昇した相電流に起因して
故障が拡大することがなくなる。つまり、モータ制御シ
ステムは、或る相電流が阻害される故障が発生した場
合、電気モータの出力トルクが目標トルクとなるように
他の相電流を上昇させるが、この結果、電気モータに過
大な電流が流れ、故障が拡大する場合がある。そこで、
異常な上昇電流が発生した場合、故障を拡大するような
過大な電流の発生を電流リミッタ回路により抑制する。
【００１９】なお、この発明において、「電流の上昇」
とは、電流の絶対値の増加を意味するものする。したが
って、電流が正方向に増加した場合はもちろんのこと、
負方向に増加した場合も「電流の上昇」の概念に含まれ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。なお、各図において前述の図５
に示す要素と共通する要素には同一符号を付し、その説
明を適宜省略する。図１に、この実施の形態にかかる故
障検出方式が適用されたパラレルハイブリッド車に搭載
される動力システムの全体構成を示す。動力機としての
エンジンＥ及び電気モータＭの両方の駆動力は、オート
マチックトランスミッションあるいはマニュアルトラン
スミッションよりなるトランスミッションＴを介して駆
動輪たる前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達される。また、ハイブリ
ッド車の減速時に前輪Ｗｆ，Ｗｆ側から電気モータＭ側
に駆動力が伝達されると、電気モータＭは発電機として
機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネ
ルギーを電気エネルギーとして回収する。なお、駆動用
の電気モータとは別に、発電機を備える構成としてもよ
い。
【００２１】電気モータＭの駆動及び回生作動は、モー
タＥＣＵ１からの制御指令を受けてパワードライブユニ
ット２により行われる。このパワードライブユニット２
には、電気モータＭと電気エネルギーの授受を行う高圧
系のバッテリ３が接続されており、バッテリ３は、例え
ば、複数のセルを直列に接続したモジュールを１単位と
して更に複数個のモジュールを直列に接続したものであ
る。また、ハイブリッド車両には、各種補機類を駆動す
るための１２ボルトの補助バッテリ４が搭載されてお
り、この補助バッテリ４はバッテリ３にダウンバータ５
を介して接続される。ＦＩＥＣＵ１１により制御される
ダウンバータ５は、バッテリ３の電圧を降圧して補助バ
ッテリ４を充電する。
【００２２】モータＥＣＵ１は、後述のＦＩＥＣＵ１１
の管理の下に電気モータＭの駆動状態を制御するための
もので、バッテリ３から供給される電流および電圧をそ
れぞれ検出する電流センサーＳ8および電圧センサーＳ9
からの各信号と、パワードライブユニット２から電気モ
ータＭに供給される３相電流を検出する電流センサーＳ
10からの信号とを入力し、パワードライブユニット２を
駆動制御する。
【００２３】ＦＩＥＣＵ１１は、前記モータＥＣＵ１及
び前記ダウンバータ５に加えて、エンジンＥへの燃料供
給量を制御する燃料供給量制御手段６の作動と、スター
タモータ７の作動の他、点火時期等の制御を行う。その
ために、ＦＩＥＣＵ１１には、従動輪たる後輪Ｗｒ，Ｗ
ｒの回転数に基づいて車速を検出する車速センサＳ1か
らの信号と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数
センサＳ2からの信号と、トランスミッションＴのシフ
トポジションを検出するシフトポジションセンサＳ3か
らの信号と、ブレーキペダル８の操作を検出するブレー
キスイッチＳ4からの信号と、クラッチペダル９の操作
を検出するクラッチスイッチＳ5からの信号と、スロッ
トル開度を検出するスロットル開度センサＳ6からの信
号と、吸気管負圧を検出する吸気管負圧センサＳ7から
の信号とが入力される。尚、図１中、符号２１はＣＶＴ
制御用のＣＶＴＥＣＵを示し、符号３１はバッテリ３を
保護し、バッテリ３の残容量を算出するバッテリＥＣＵ
を示す。
【００２４】図２に、上述の図１に示す動力システムの
構成要素のうち、この実施の形態にかかる故障検出方式
に関連する要素を抽出して示す。図２において、符号Ｓ
ｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、３相線２１０を介してインバータ２
００から電気モータＭに供給される３相交流電力の各相
電流を検出するための電流センサーであって、これらは
電流センサーＳ10を構成する。
【００２５】符号２００は、パワーユニットドライブ２
に内蔵されたインバータであり、バッテリ３の直流電力
を３相交流電力に変換して電気モータＭに供給するもの
である。符号１００は、モータＥＣＵ１に内蔵されたコ
ントローラであり、電気モータＭのトルク制御に関する
処理を実行するトルク制御処理回路１０１に加えて、こ
の発明にかかる故障検出を行うための電流リミッタ回路
１０２、電流リミット御値算出回路１０３、比較回路１
０４、およびカウンタ１０５を有する。
【００２６】ここで、トルク制御処理回路１０１は、外
部から指定された目標トルクＴに応じて、インバータ２
００を駆動制御するための信号ＵＬ，ＵＨ，ＶＬ，Ｖ
Ｈ，ＷＬ，ＷＨを、ゲートドライブライン８１０を介し
てインバータ２００に与えることにより、電気モータＭ
のトルク制御を行うものであり、前述の図５に示すコン
トローラ８００と同等の機能を有する。
【００２７】電流リミッタ回路１０２は、ゲートドライ
ブライン８１０上に設けられ、電気モータＭに供給され
る各相電流が異常に上昇した場合に、インバータ２００
に与えられる信号ＵＬ，ＵＨ，ＶＬ，ＶＨ，ＷＬ，ＷＨ
の電圧値を制限することにより、電気モータＭに供給さ
れる電流を制限するためのものである。電流リミット値
算出回路１０３は、電気モータＭに供給される各相電流
の異常な上昇を検出して電気モータＭに供給される電流
を制限する上での基準を与える電流リミット値１０３Ｓ
を算出するためのものである。
【００２８】なお、この実施の形態において、「電流の
上昇」とは、電流の絶対値の増加を意味するものする。
したがって、電流が正方向に増加した場合はもちろんの
こと、負方向に増加した場合も「電流の上昇」の概念に
含まれる。
【００２９】比較回路１０４は、参照電流値１０３Ｓと
電流センサーＳ10により検出された相電流値とを比較し
て、相電流値が参照電流値を超えたか否かを示す信号１
０４Ｓを出力するものである。カウンタ１０５は、比較
回路１０４からの信号１０４Ｓに基づき、電気モータＭ
に供給される相電流が異常に上昇した回数をカウントす
るものである。
【００３０】また、図示しないが、コントローラ１００
は、カウンタ１０５のカウント値に基づき故障の判定処
理を実行するための故障判定処理部を備えている。この
故障判定処理部には、故障を判断するための前提条件を
与える故障検知条件が予め設定されており、この故障検
知条件が満足された場合にカウンタ１０５のカウント値
に基づき判定を行うように構成されている。この実施の
形態では、故障検知条件として、電気モータＭの回転数
が２０００ｒｐｍ以上であることと、その出力トルクが
１ｋｇｆｍ以上であることの２つの条件が設定されてい
る。
【００３１】また、この故障判定処理部には、故障の発
生を判断する上での基準を与えるためのしきい値が設定
されている。このしきい値は、電気モータＭに供給され
る各相電流における異常な上昇電流の発生頻度が、ノイ
ズなどの故障以外の要因に起因して偶発的に発生する異
常な上昇電流の発生頻度を有意に超えたことの指標とな
るものである。このしきい値は、例えば、この発明が適
用される動力システムにおいて、或る一定期間での異常
な上昇電流の発生回数を観測することにより実験的に取
得される。
【００３２】以下、この実施の形態にかかる故障検出方
式の動作について、まず、故障が存在しない場合を説明
する。コントローラ１００のトルク制御処理回路１０１
は、外部から指示された目標トルクＴに基づき、この目
標トルクＴを得る上でバッテリ３から供給されるべき目
標電力を求める。そして、図３（ａ）に例示するよう
に、電圧センサーＳ9と電流センサーＳ8とによりそれぞ
れ検出された電圧値と電流値との積が目標電力と一致す
る方向に、各信号ＵＬ，ＵＨ，ＶＬ，ＶＨ，ＷＬ，ＷＨ
の電圧を調整してインバータ２００のゲートに印加し、
電気モータＭのトルク制御を行なう。
【００３３】一方、電流リミット値算出回路１０３は、
電気モータＭに供給される相電流の異常な上昇を判断す
る上での基準を与える電流リミッタ値１０３Ｓを算出す
る。ここで、電気モータＭに供給される相電流は、発生
すべき目標トルクＴ、電気モータＭの回転数Ｒ、バッテ
リ３の電源電圧ＶＢに応じて異なる。すなわち、目標ト
ルクＴが大きく設定された状態では、各相電流は増加さ
れ、目標トルクＴが小さく設定された状態では、各相電
流は抑えられる。また、目標トルクは電気モータＭの回
転数に応じて設定されるので、回転数に応じて各相電流
も変化する。さらに、電気モータＭの出力トルクは、電
気モータＭに供給される電力（電流と電圧との積）に応
じて定まるので、バッテリ３の電源電圧に応じて相電流
も変化する。
【００３４】このように、通常時の動作状態において、
目標トルクＴ、回転数Ｒ、電源電圧ＶＢに応じて相電流
が常に変化している。このため、電気モータＭに供給さ
れる相電流の上昇が異常かどうかについての判断は、目
標トルクＴや回転数Ｒなどを考慮する必要がある。そこ
で、電流リミット値算出回路１０３は、目標トルクＴと
電気モータＭの回転数Ｒと電源電圧ＶＢとに基づき、相
電流の上昇が異常かどうかの判断の基準を与える電流リ
ミッタ値１０３Ｓを算出する。
【００３５】比較回路１０４は、電流リミット値算出回
路１０３により算出された電流リミット値１０３Ｓと各
電流センサーＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗにより検出された各相電
流値とを比較し、検出された相電流値が、電流リミット
値１０３Ｓを超えたか否かを表す信号１０４Ｓを出力す
る。いま、故障は存在しないので、電流センサーＳ10に
より検出された各相電流の値は電流リミット値１０３Ｓ
を超えることがなく、この旨を表す信号１０４Ｓが出力
される。以下の説明において、電流センサーＳ 10により
検出された相電流が電流リミット値１０３Ｓを超えた場
合、信号１０４Ｓが論理値「１」を示し、相電流が電流
リミット値１０３Ｓを超えていない場合、信号１０４Ｓ
が論理値「０」を示すものとする。
【００３６】電流リミッタ回路１０２は、比較回路１０
４から、相電流値が電流リミット値１０３Ｓを超えてい
ない旨の論理値「０」を示す信号１０４Ｓを受けると、
トルク制御処理回路１０１から出力される信号ＵＬ，Ｕ
Ｈ，ＶＬ，ＶＨ，ＷＬ，ＷＨを制限することなく、その
ままインバータ２００に与える。カウンタ１０５は、比
較回路１０４から信号１０４Ｓを入力して、相電流値が
電流リミット値１０３Ｓを超えている旨を表す論理値
「１」をカウントする。
【００３７】すなわち、カウンタ１０５は、図４（ａ）
に示すように、信号１０４Ｓの論理値「１」を入力する
と、それまでのカウント値に「１」を加算し、これを新
たなカウント値とすることにより、信号１０４Ｓの論理
値「１」を累積してカウント値とする（ステップＳ）。
図４（ａ）に示すフローは、信号１０４Ｓとして比較回
路１０４から論理値「１」が出力された場合に随時実行
されるようにルーチン化されている。いま、故障は存在
しないので、信号１０４Ｓは論理値「０」に固定され、
カウンタ１０５のカウント値はゼロを維持する。
【００３８】コントローラ１００の図示しない故障判定
処理部は、以下に説明するように、図４（ｂ）に示すフ
ローに従って、一定時間毎にカウンタ１０５のカウント
数に基づき故障の発生を判定するための処理を実行す
る。 ステップＳ１：まず、電気モータＭの回転数Ｒとその出
力トルクが故障検知条件を満足しているか否かを判定す
る。いま、故障検知条件として、電気モータＭの回転数
が２０００ｒｐｍ以上であることと、出力トルクが１ｋ
ｇｆｍ以上であることの２つの条件が設定されているの
で、これらの各条件が満足されているかどうかが判定さ
れる。
【００３９】ステップＳ２：ここで、故障検知条件が満
足されている場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、カウンタ
１０５のカウント値が、故障の発生を判断する上での指
標を与えるしきい値以上か否かを判定する。 ステップＳ３：カウント値がこのしきい値以上である場
合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、故障が発生したものと確
定し、故障が発生した旨の判定を行う。
【００４０】ステップＳ４：また、上述のステップＳ１
において故障検知条件が満足されていない場合（ステッ
プＳ１：ＮＯ）、またはステップＳ２においてカウント
値がしきい値未満である場合（ステップＳ２：ＮＯ）に
は、カウンタ１０５のカウント値がゼロにリセットさ
れ、この処理が一旦終了する。上述のステップＳ１から
Ｓ４の一連の処理は、例えば１００ｍｓｅｃの一定時間
毎に実行されるようにルーチン化されており、この処理
は一定時間の間隔をおいて、繰り返し実行される。
【００４１】上述の図４（ｂ）に示す処理が実行される
過程において、カウンタ１０５は一定時間ごとにリセッ
トされるので、結局のところ、カウンタ１０５のカウン
ト値は、一定期間での異常な上昇電流の発生回数を示
す。この実施の形態では、１００ｍｓｅｃ毎に図４
（ｂ）に示す処理を実行するものとしたが、この処理の
繰り返し周期は、例えば、上述のしきい値を取得する際
に設定される期間（異常な上昇電流の発生回数を観測す
るための期間）と同一に設定される。以上により、カウ
ンタ１０５のカウント値に基づき、図示しない故障判定
処理部による故障判定が行われる。
【００４２】次に、図２において、３相線２１０を構成
するＶ相の配線が断線した場合を例として、この実施の
形態にかかる故障検出方式の動作を具体的に説明する。
この場合、図３（ｂ）に示すように、電気モータＭに供
給される３相電流のうち、Ｖ相の電流が阻害され、電気
モータＭの出力トルクが低下しようとする。このとき、
トルク制御処理回路１０１は、この出力トルクが目標ト
ルクに維持されるように、Ｕ相およびＷ相の各相電流を
上昇させる。
【００４３】ここで、図３（ｂ）に示すように、Ｕ相お
よびＷ相の電流が、電流リミット値１０３Ｓで特定され
る電流しきい値ＴＨ（またはしきい値ＴＬ）を超える
と、比較回路１０４は、信号１４０Ｓとして論理値
「１」を出力する。これを入力する電流リミッタ回路１
０２は、信号ＵＬ，ＵＨ，ＶＬ，ＶＨ，ＷＬ，ＷＨの電
圧値を下げ、インバータ２００から電気モータＭに供給
される電流が過剰とならないように制限する。したがっ
て、この場合、電気モータＭのトルク制御は、電流リミ
ッタ回路１０２により電気モータＭに供給される電流が
制限された状態で行われることとなる。
【００４４】また、比較回路１０４は、Ｕ相およびＷ相
の電流値が電流しきい値ＴＨを超える都度、信号１０４
Ｓとして論理値「１」を出力し、カウンタ１０５のカウ
ント値を進める。図示しない故障判定処理部は、カウン
タ１０５のカウント値が、故障の発生を判断するための
基準を与えるしきい値を超えると、電気モータＭに供給
される電流を阻害する故障が発生したものと判断し、故
障が検出される。この検出結果は、例えばドライバーに
故障の発生を報知するなどの各種の警告処理に利用され
る。
【００４５】上述の実施の形態にかかる故障検出方式に
よれば、推進用の電気モータＭに供給される或る相電流
が阻害されると他の相電流が上昇することに着目し、こ
の相電流の上昇を検出して故障を判定するようにしたの
で、推進用の電気モータＭに供給される相電流を阻害す
るモードの故障の発生を検出することができる。したが
って、電気モータがトルク制御された状態であっても、
ドライバーが故障の発生を早期に知ることが可能とな
る。
【００４６】また、上述の実施の形態では、３相線２１
０が断線した場合を例として故障の検出動作を説明した
が、この実施の形態にかかる故障検出方式によれば、３
相線２１０の断線に限らず、ゲートドライブライン８１
０が断線したり、インバータ２００を構成する各トラン
ジスタ（ＩＧＢＴ）が導通不良となった場合や、電気モ
ータＭのモータ巻き線が断線したり、電気モータの永久
磁石が減磁した場合などのように、電気モータＭの出力
トルクの低下を招くような一切の故障の発生を検出する
ことができる。
【００４７】なぜならば、この種の動力システムでは、
電気モータの出力トルクが目標トルクとなるように電気
モータＭに供給される電流が制御され、出力トルクの低
下が生じると、電気モータに供給される電流が上昇する
からである。例えば、ある相の電流が供給不能となった
場合、インバータ２００に入力される電力が目標値と一
致するようにトルク制御が行われ、残りの相の電流値が
結果的に正常値よりも増加する。また、電気モータＭの
永久磁石が減磁した場合にも、インバータの入力電力が
目標値と一致するようにトルク制御が行われる結果、必
要な出力トルクが得られる。このとき、トルク定数も変
化するため正常値よりも多くの相電流を流す必要があ
り、相電流が上昇される。したがって、このような現象
が起きた場合、電流リミッタ回路１０２が作動し、その
単位時間あたりの作動回数を確認することにより、故障
の有無を判断することが可能となる。
【００４８】また、上述の実施の形態では、一部の相電
流が上昇する故障例について説明したが、電気モータＭ
の内部に故障原因が存在する場合には、トルク制御が行
われる結果、全ての相の電流値が上昇する傾向を示す場
合がある。したがって、この場合、全ての相電流が異常
に上昇したことを検出することにより、故障部位を特定
することが可能となる。同様にして、電流が異常に上昇
した部位を解析して故障部位を割り出し、故障の発生部
位を表示させるように構成することも可能である。
【００４９】以上、この発明の実施の形態を説明した
が、この発明は、これらの実施形態に限られるものでは
なく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等が
あっても本発明に含まれる。例えば上述の実施の形態で
は、電流リミッタ回路１０２を設けて、相電流が異常に
上昇した場合に、電気モータＭに供給される電流を制限
するようにしたが、電気モータに供給される電流の上昇
が特に故障を拡大する性質のものでない場合には、電流
リミッタ回路１０２を省いてもよく、必要に応じて電流
リミッタ回路１０２を設ければよい。
【００５０】また、上述の実施の形態では、電気モータ
Ｍに３相交流電力を供給するように構成された動力シス
テムについて説明したが、これに限定されることなく、
多相の交流電力を電気モータに供給するように構成され
た動力システムあればよい。さらに、上述の実施の形態
では、電流リミット値算出回路１０３は、目標トルク
Ｔ、回転数Ｒ、および電源電圧ＶＢに基づいて電流リミ
ット値１０３Ｓを算出するものとしたが、これに限定さ
れることなく、この発明を適用しようとする動力システ
ムの特性に応じて電流リミット値を適切に設定すればよ
い。さらにまた、上述の実施の形態では、電流リミッタ
回路１０２を独立に設けるものとしたが、トルク制御処
理回路１０１の機能として実現してもよい。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、以下の効果を得ることができる。すなわち、電気モ
ータの出力トルクが該電気モータが発生すべき目標トル
クとなる方向に多相電流の各相電流を変化させるように
構成された動力システムにおいて、前記多相電流の各相
における異常な上昇電流を検出し、検出された異常な上
昇電流の発生頻度に基づき故障を判定するようにしたの
で、電気自動車やハイブリッド車などの動力システムに
おいて、推進用の電気モータに供給される電流を阻害す
るモードの故障の発生を検出することができる。
【００５２】また、電気モータに供給される多相電流の
各相電流をそれぞれ検出し、目標トルクと電気モータの
回転数と電気モータに供給される電源電圧とに応じて、
異常な上昇電流を検出する上での基準を与える参照値を
算出し、検出された各相電流の値と前記参照値とを比較
するようにしたので、電気モータに供給される相電流の
異常な上昇を検出することが可能となる。
【００５３】各相電流の値と前記参照値との比較の結果
に基づき異常な上昇電流の発生回数をカウントし、その
カウント値が、電気モータに供給される各相電流におい
て偶発的に発生する異常な上昇電流の発生頻度を有意に
超えたことを条件として、故障が発生した旨の判定を行
うようにしたので、故障に起因した相電流の上昇を判別
することができる。したがって、故障の発生に関する誤
判定を回避しながら故障の発生のみを検出することが可
能となる。
【００５４】さらに、各相電流の値と前記参照値との比
較の結果に基づき、電気モータに供給される各相電流を
制限するようにしたので、故障に起因して上昇する電流
が原因となって、故障が拡大することを防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態にかかる故障検出方式
が適用された動力システムの全体構成を示すブロック図
である。
【図２】 この発明の実施の形態にかかる故障検出方式
の適用例を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態にかかる故障検出方式
の動作を説明するための相電流の波形図である。
【図４】 この発明の実施の形態にかかる故障検出方式
の動作の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】 従来例にかかる動力システムの構成例を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
１：モータＥＣＵ ２：パワードライブユニット ３：バッテリ ７０：磁極位置センサー １００：コントローラ １０１：トルク制御処理回路 １０２：電流リミッタ回路 １０３：電流リミット値算出回路 １０３Ｓ：電流リミット値 １０４：比較回路 １０４Ｓ：信号 １０５：カウンタ ２００：インバータ ２０１〜２０６：トランジスタ（ＩＧＢＴ） ２１０：３相線 ８１０：ゲートドライブライン Ｍ：電気モータ Ｓ8，Ｓ10，Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ：電流センサー Ｓ9：電圧センサー Ｔ：目標トルク Ｒ：回転数 ＶＢ：電源電圧 Ｓ：ステップ Ｓ１〜Ｓ４：ステップ（故障検出処理部の機能）
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA08 PI16 PI24 PI29 PO02 PU10 PU11 PU22 PU23 PU25 PV02 PV09 PV23 QI04 QN03 QN21 QN27 RB08 RE01 RE05 SE04 SE05 SE08 SE09 TB03 TE02 TE03 TE06 TI02 TO12 TO13 TO14 TO23 TO30 TR01 TR04 TU02 TU20 TW01 TZ09

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両を走行させる動力機としての電気モ
    ータと、前記電気モータに多相電流を供給して該電気モ
    ータを駆動するモータ制御システムとを有し、前記電気
    モータの出力トルクが該電気モータが発生すべき目標ト
    ルクとなるよう前記多相電流の各相電流を変化させるべ
    く構成された動力システムにおいて、 前記多相電流の各相における異常な上昇電流を検出する
    異常電流検出手段と、 前記異常電流検出手段により検出された異常な上昇電流
    の発生頻度に基づき故障を判定する故障判定手段と、 を備えたことを特徴とする動力システムの故障検出方
    式。
  2. 【請求項２】 前記異常電流検出手段は、 前記モータ制御システムから前記電気モータに供給され
    る多相電流の各相電流をそれぞれ検出する電流センサー
    と、 前記目標トルクと前記電気モータの回転数と前記電気モ
    ータに供給される電源電圧とに応じて、前記異常な上昇
    電流を検出する上での基準を与える参照値を算出する参
    照値算出回路と、 前記電流センサーにより検出された各相電流の値と前記
    参照値とを比較する比較回路と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載の動力システ
    ムの故障検出方式。
  3. 【請求項３】 前記故障判定手段は、 前記比較回路による比較の結果に基づき前記異常な上昇
    電流の発生回数をカウントするカウンタを有し、 前記カウンタのカウント値が、前記電気モータに供給さ
    れる各相電流において偶発的に発生する異常な上昇電流
    の発生頻度を有意に超えたことを条件として、故障が発
    生した旨の判定を行うことを特徴とする請求項１または
    ２の何れかに記載の動力システムの故障検出方式。
  4. 【請求項４】 前記比較回路での比較結果に基づき、前
    記電気モータに供給される各相電流を制限する電流リミ
    ッタ回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１ない
    し３の何れかに記載の動力システムの故障検出方式。
JP11127789A 1999-05-07 1999-05-07 動力システムの故障検出方式 Pending JP2000324602A (ja)

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