JP3541675B2 - 電気自動車用電動機の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車において、構成部品の故障を検知する機能を有する電気自動車用電動機の制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車には、電動機や電動機を駆動するためのインバータ等の構成部品が搭載されている。これらの構成部品が故障した場合には、これを早期に検出する必要があり、従来より電気自動車用電動機等の故障を検出する技術が提案されている。例えば、特開昭６０−５００４７７号公報には、電気自動車に搭載されたインバータの故障を検知するための短絡保護装置が開示されている。
【０００３】
このような従来の故障検出方法においては、例えばインバータに与えられる電流指令値と電動機に流れる実電流との偏差により電動機のコイル断線等の異常を検出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の故障検出方法では、電流指令値と実電流との各瞬時値を比較することにより行っていた。このため、電流指令値が小さい場合には、電流指令値と実電流との偏差も小さくなるので、十分に異常検出をすることができなくなるという問題があった。また、電流指令値が小さい場合にも異常検出をさせるためには、異常か否かを判定する電流偏差（スレッシュホルド）を小さくする必要があるが、実電流に含まれるノイズや過渡応答時の電流偏差により誤判定するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電流指令値が小さい場合にも高い精度で異常検出ができる電気自動車用電動機の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電気自動車用電動機あるいはこれを駆動するためのインバータ等の異常を検出する機能を有する電気自動車用電動機の制御装置であって、電流指令値と実電流との偏差を積分する積分手段と、前記積分手段の出力値が所定値以上となった場合に異常を判定する異常判定器と、を有する電気自動車用電動機の制御装置において、積分手段として電気自動車用電動機の電流制御に用いられるＰＩ演算器の積分項を使用することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面にしたがって説明する。
【０００９】
図１には、本発明に係る電気自動車用電動機の制御装置の構成のブロック図が示される。図１において、電気自動車用電動機であるモータ１０は、インバータ１２から三相電流を供給されて駆動される。このインバータ１２を制御するために、それぞれｄ軸及びｑ軸に対応する電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊が供給される。また、モータ１０に供給される三相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流センサ１４により検出され、三相（ｕｖｗ軸）とｄｑ軸との間で座標変換を行う座標変換器１６によりｄｑ軸上の実電流Ｉｄ，Ｉｑに変換される。これらの電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と実電流Ｉｄ，Ｉｑは、それぞれ減算器１８，２０に供給され、その偏差ΔＩｄ，ΔＩｑとしてＰＩ制御器２２，２４に入力される。ＰＩ制御器２２，２４では、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑがゼロになるように比例制御及び積分制御が行われ、制御電圧Ｖｄ，Ｖｑが出力される。これらの制御電圧Ｖｄ，Ｖｑは、ｄｑ軸から三相（ｕｖｗ軸）への変換を行う座標変換器２６に入力され、三相電圧に変換され、インバータ１０に入力される。
【００１０】
本実施形態においては、減算器１８，２０の出力である偏差ΔＩｄ，ΔＩｑは、それぞれ積分器２８、３０に入力され、ここから積分された値として出力されて異常判定器３２に入力される。もしモータ１０のコイル断線やインバータ１２の故障等が発生した場合にはＰＩ制御器２２，２４による制御が破綻し、上記偏差ΔＩｄ，ΔＩｑがゼロに収束しなくなる。このため、積分器２８、３０の出力値のレベルが上昇する。ただし、過渡応答時等でも短時間だけ偏差ΔＩｄ，ΔＩｑが大きくなり、積分器２８、３０の出力値が上昇することはある。従って、異常判定器３２では、積分器２８，３０の出力値のレベルが所定値を超え、その状態が所定の設定時間以上継続すると異常が発生したと判定し、システム停止等の異常処理を行う。
【００１１】
このように、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と実電流Ｉｄ，Ｉｑとの偏差であるΔＩｄ，ΔＩｑは、積分された結果が異常判定器３２により監視されているので、これらの偏差ΔＩｄ，ΔＩｑの値が小さい場合にも一定時間継続した場合には異常として検出することが可能となる。従って、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の値が小さい場合に、モータコイルの断線やインバータ故障等による異常が発生した時にも十分に異常を検出することができる。この場合、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑは、前述のように積分器２８，３０で積分されるため、異常状態が継続すれば積分器２８，３０の出力値のレベルも上昇してゆくので、異常判定器３２が異常と判定するレベルを大きな値としておくことができる。従って、ノイズや過度応答時の電流偏差で異常を誤判定することも防止できる。例えば、異常判定器３２における異常判定レベルを、インバータ１２の最大出力電圧よりも大きく設定しておけば、定常的にはありえない値であるので定常状態での誤判定を防止することができる。更に、積分器２８，３０はローパスフィルタ（ＬＰＦ）として作用するので、これによってもノイズや過度応答時における誤判定を防止できる。
【００１２】
以上のとおり、積分項にはＬＰＦの作用があるのでノイズ対策処理が必要ない。また、異常判定器３２における判定ロジックが、積分器２８，３０の出力のレベル判定と継続時間の計測のみであって単純な動作でよい。従って、制御用マイコンの演算負荷を軽くすることができる。
【００１３】
図２には、本発明に係る電気自動車用電動機の制御装置の変形例の構成のブロック図が示され、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略する。図２において特徴的な点は、異常判定器３２への入力を、積分器ではなくＰＩ制御器２２，２４の出力とした点にある。すなわち、ＰＩ制御器２２，２４には、積分動作をさせるための積分項があり、小さな偏差であっても所定時間継続した場合にはその出力である制御電圧Ｖｄ，Ｖｑの値が大きくなる。従って、前述したように、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の値が小さい状態でも、モータ１０あるいはインバータ１２になんらかの異常が発生し、制御電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と実電流Ｉｄ，Ｉｑとの偏差ΔＩｄ，ΔＩｑがなくならない状態となった場合には、異常判定器３２により確実に異常状態を判定することが可能となる。
【００１４】
以上のように、電流制御で使用されるＰＩ制御器２２，２４の演算結果を利用するので、新たに演算を行う必要がなく、制御用マイコンの演算負荷を軽くすることができる。
【００１５】
図３には、図２に示された電気自動車用電動機の制御装置における異常判定の動作のフローが示される。図３において、異常判定器３２にＰＩ制御器２２，２４の演算結果であるＶｄ，Ｖｑが入力される（Ｓ１）。
【００１６】
次に異常判定器３２では、Ｖｄの絶対値が所定の閾値よりも大きいか否かが判定される（Ｓ２）。
【００１７】
Ｓ２において、Ｖｄの絶対値が閾値よりも小さい場合にはＳ１のステップに戻る。また、Ｓ２において、Ｖｄの絶対値が閾値以上の場合には、Ｖｑの絶対値が閾値より大きいか否かが判定される（Ｓ３）。
【００１８】
Ｓ３において、Ｖｑの絶対値が所定の閾値未満である場合にはＳ１のステップに戻る。これに対してＶｑの絶対値が閾値以上である場合にはＶｄの絶対値とＶｑの絶対値とが共に閾値以上となっている継続時間が設定時間よりも長いか否かが判定される（Ｓ４）。
【００１９】
Ｓ４において上記継続時間が設定時間未満である場合にはＳ１のステップに戻る。これに対して継続時間が設定時間以上である場合には異常状態が発生したと判定し、異常判定器３２がシステム停止等の異常処理を行う（Ｓ５）。
【００２０】
なお、上述した閾値を設定するかわりに、ＰＩ制御器２２，２４の積分項のリミッタへの到達によって異常の発生を判断することも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流指令値と実電流との偏差を積分し、この積分値のレベル判定によって異常判定を行うので、電流指令値が小さく、偏差が小さい場合にも確実に異常の検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気自動車用電動機の制御装置の構成のブロック図である。
【図２】本発明に係る電気自動車用電動機の制御装置の変形例の構成のブロック図である。
【図３】図２に示された電気自動車用電動機の制御装置において、異常判定を行う動作のフローを示す図である。
【符号の説明】
１０ モータ、１２ インバータ、１４ 電流センサ、１６，２６ 座標変換器、１８，２０ 減算器、２２，２４ ＰＩ制御器、２８，３０ 積分器、３２異常判定器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車において、構成部品の故障を検知する機能を有する電気自動車用電動機の制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車には、電動機や電動機を駆動するためのインバータ等の構成部品が搭載されている。これらの構成部品が故障した場合には、これを早期に検出する必要があり、従来より電気自動車用電動機等の故障を検出する技術が提案されている。例えば、特開昭６０−５００４７７号公報には、電気自動車に搭載されたインバータの故障を検知するための短絡保護装置が開示されている。
【０００３】
このような従来の故障検出方法においては、例えばインバータに与えられる電流指令値と電動機に流れる実電流との偏差により電動機のコイル断線等の異常を検出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の故障検出方法では、電流指令値と実電流との各瞬時値を比較することにより行っていた。このため、電流指令値が小さい場合には、電流指令値と実電流との偏差も小さくなるので、十分に異常検出をすることができなくなるという問題があった。また、電流指令値が小さい場合にも異常検出をさせるためには、異常か否かを判定する電流偏差（スレッシュホルド）を小さくする必要があるが、実電流に含まれるノイズや過渡応答時の電流偏差により誤判定するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電流指令値が小さい場合にも高い精度で異常検出ができる電気自動車用電動機の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電気自動車用電動機あるいはこれを駆動するためのインバータ等の異常を検出する機能を有する電気自動車用電動機の制御装置であって、電流指令値と実電流との偏差を積分する積分手段と、前記積分手段の出力値が所定値以上となった場合に異常を判定する異常判定器と、を有する電気自動車用電動機の制御装置において、積分手段として電気自動車用電動機の電流制御に用いられるＰＩ演算器の積分項を使用することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面にしたがって説明する。
【０００９】
図１には、本発明に係る電気自動車用電動機の制御装置の構成のブロック図が示される。図１において、電気自動車用電動機であるモータ１０は、インバータ１２から三相電流を供給されて駆動される。このインバータ１２を制御するために、それぞれｄ軸及びｑ軸に対応する電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊が供給される。また、モータ１０に供給される三相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流センサ１４により検出され、三相（ｕｖｗ軸）とｄｑ軸との間で座標変換を行う座標変換器１６によりｄｑ軸上の実電流Ｉｄ，Ｉｑに変換される。これらの電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と実電流Ｉｄ，Ｉｑは、それぞれ減算器１８，２０に供給され、その偏差ΔＩｄ，ΔＩｑとしてＰＩ制御器２２，２４に入力される。ＰＩ制御器２２，２４では、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑがゼロになるように比例制御及び積分制御が行われ、制御電圧Ｖｄ，Ｖｑが出力される。これらの制御電圧Ｖｄ，Ｖｑは、ｄｑ軸から三相（ｕｖｗ軸）への変換を行う座標変換器２６に入力され、三相電圧に変換され、インバータ１０に入力される。
【００１０】
本実施形態においては、減算器１８，２０の出力である偏差ΔＩｄ，ΔＩｑは、それぞれ積分器２８、３０に入力され、ここから積分された値として出力されて異常判定器３２に入力される。もしモータ１０のコイル断線やインバータ１２の故障等が発生した場合にはＰＩ制御器２２，２４による制御が破綻し、上記偏差ΔＩｄ，ΔＩｑがゼロに収束しなくなる。このため、積分器２８、３０の出力値のレベルが上昇する。ただし、過渡応答時等でも短時間だけ偏差ΔＩｄ，ΔＩｑが大きくなり、積分器２８、３０の出力値が上昇することはある。従って、異常判定器３２では、積分器２８，３０の出力値のレベルが所定値を超え、その状態が所定の設定時間以上継続すると異常が発生したと判定し、システム停止等の異常処理を行う。
【００１１】
このように、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と実電流Ｉｄ，Ｉｑとの偏差であるΔＩｄ，ΔＩｑは、積分された結果が異常判定器３２により監視されているので、これらの偏差ΔＩｄ，ΔＩｑの値が小さい場合にも一定時間継続した場合には異常として検出することが可能となる。従って、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の値が小さい場合に、モータコイルの断線やインバータ故障等による異常が発生した時にも十分に異常を検出することができる。この場合、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑは、前述のように積分器２８，３０で積分されるため、異常状態が継続すれば積分器２８，３０の出力値のレベルも上昇してゆくので、異常判定器３２が異常と判定するレベルを大きな値としておくことができる。従って、ノイズや過度応答時の電流偏差で異常を誤判定することも防止できる。例えば、異常判定器３２における異常判定レベルを、インバータ１２の最大出力電圧よりも大きく設定しておけば、定常的にはありえない値であるので定常状態での誤判定を防止することができる。更に、積分器２８，３０はローパスフィルタ（ＬＰＦ）として作用するので、これによってもノイズや過度応答時における誤判定を防止できる。
【００１２】
以上のとおり、積分項にはＬＰＦの作用があるのでノイズ対策処理が必要ない。また、異常判定器３２における判定ロジックが、積分器２８，３０の出力のレベル判定と継続時間の計測のみであって単純な動作でよい。従って、制御用マイコンの演算負荷を軽くすることができる。
【００１３】
図２には、本発明に係る電気自動車用電動機の制御装置の変形例の構成のブロック図が示され、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略する。図２において特徴的な点は、異常判定器３２への入力を、積分器ではなくＰＩ制御器２２，２４の出力とした点にある。すなわち、ＰＩ制御器２２，２４には、積分動作をさせるための積分項があり、小さな偏差であっても所定時間継続した場合にはその出力である制御電圧Ｖｄ，Ｖｑの値が大きくなる。従って、前述したように、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の値が小さい状態でも、モータ１０あるいはインバータ１２になんらかの異常が発生し、制御電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と実電流Ｉｄ，Ｉｑとの偏差ΔＩｄ，ΔＩｑがなくならない状態となった場合には、異常判定器３２により確実に異常状態を判定することが可能となる。
【００１４】
以上のように、電流制御で使用されるＰＩ制御器２２，２４の演算結果を利用するので、新たに演算を行う必要がなく、制御用マイコンの演算負荷を軽くすることができる。
【００１５】
図３には、図２に示された電気自動車用電動機の制御装置における異常判定の動作のフローが示される。図３において、異常判定器３２にＰＩ制御器２２，２４の演算結果であるＶｄ，Ｖｑが入力される（Ｓ１）。
【００１６】
次に異常判定器３２では、Ｖｄの絶対値が所定の閾値よりも大きいか否かが判定される（Ｓ２）。
【００１７】
Ｓ２において、Ｖｄの絶対値が閾値よりも小さい場合にはＳ１のステップに戻る。また、Ｓ２において、Ｖｄの絶対値が閾値以上の場合には、Ｖｑの絶対値が閾値より大きいか否かが判定される（Ｓ３）。
【００１８】
Ｓ３において、Ｖｑの絶対値が所定の閾値未満である場合にはＳ１のステップに戻る。これに対してＶｑの絶対値が閾値以上である場合にはＶｄの絶対値とＶｑの絶対値とが共に閾値以上となっている継続時間が設定時間よりも長いか否かが判定される（Ｓ４）。
【００１９】
Ｓ４において上記継続時間が設定時間未満である場合にはＳ１のステップに戻る。これに対して継続時間が設定時間以上である場合には異常状態が発生したと判定し、異常判定器３２がシステム停止等の異常処理を行う（Ｓ５）。
【００２０】
なお、上述した閾値を設定するかわりに、ＰＩ制御器２２，２４の積分項のリミッタへの到達によって異常の発生を判断することも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流指令値と実電流との偏差を積分し、この積分値のレベル判定によって異常判定を行うので、電流指令値が小さく、偏差が小さい場合にも確実に異常の検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気自動車用電動機の制御装置の構成のブロック図である。
【図２】本発明に係る電気自動車用電動機の制御装置の変形例の構成のブロック図である。
【図３】図２に示された電気自動車用電動機の制御装置において、異常判定を行う動作のフローを示す図である。
【符号の説明】
１０ モータ、１２ インバータ、１４ 電流センサ、１６，２６ 座標変換器、１８，２０ 減算器、２２，２４ ＰＩ制御器、２８，３０ 積分器、３２異常判定器。
Claims (1)
- 電気自動車用電動機あるいはこれを駆動するためのインバータ等の異常を検出する機能を有する電気自動車用電動機の制御装置であって、
電流指令値と実電流との偏差を積分する積分手段と、
前記積分手段の出力値が所定値以上となった場合に異常を判定する異常判定器と、を有し、
前記積分手段は、前記電気自動車用電動機の電流制御に用いられるＰＩ演算器の積分項を使用することを特徴とする電気自動車用電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12896598A JP3541675B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 電気自動車用電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12896598A JP3541675B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 電気自動車用電動機の制御装置 |
Publications (2)
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| JPH11332002A JPH11332002A (ja) | 1999-11-30 |
| JP3541675B2 true JP3541675B2 (ja) | 2004-07-14 |
Family
ID=14997803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12896598A Expired - Fee Related JP3541675B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 電気自動車用電動機の制御装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3541675B2 (ja) |
Cited By (2)
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-
1998
- 1998-05-12 JP JP12896598A patent/JP3541675B2/ja not_active Expired - Fee Related
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