JP6230677B1

JP6230677B1 - 回転電機の制御装置および制御方法

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Publication number: JP6230677B1
Application number: JP2016206170A
Authority: JP
Inventors: 秀昭川元; 和田　典之; 典之和田; 泰介岩切; 卓弥宮永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2036-10-20
Also published as: DE102017217709A1; US20180115270A1; CN107968617A; CN107968617B; JP2018068060A; US10224860B2

Abstract

【課題】スイッチング素子の故障状態を高精度に判断することができる回転電機の制御装置を提供する。【解決手段】直流電源３０と回転電機４０との間に接続され、直流電源の直流電力を交流電力に変換して回転電機を駆動制御する回転電機の制御装置であって、複数のスイッチング素子により構成されたインバータ１０と、回転電機の相電流を検出する相電流検出部１２と、相電流検出部で検出された相電流が基準値以上または基準値以下となる比率を導出する相電流比率導出部２２と、相電流比率導出部で導出された比率があらかじめ設定された比率閾値以上である場合に、スイッチング素子の故障状態を判断する素子故障判断部２１と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば車両に適用され、スイッチング素子を含むインバータを介して直流電源から電力が供給される回転電機の制御装置および制御方法に関する。

従来から、スイッチング素子および当該スイッチング素子と並列に接続された還流ダイオードを含むスイッチ部が各相のアームの正極側および負極側に設けられた３相のインバータを介して直流電源から電力が供給される回転電機の制御装置であって、インバータと回転電機との間を流れる各相電流を検出する３つのセンサから構成された相電流検出部と、各相電流の直流成分を導出する直流成分導出部と、直流成分導出部が導出した３相電流の直流成分のうち、少なくとも２つが閾値を超えた場合に、スイッチング素子に短絡故障が発生したと判断する短絡故障判断部と、を備えた回転電機の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

これは、インバータの各部品に故障が生じていない場合には、各相電流の直流成分、すなわち平均値が０Ａになることを利用するものであり、直流成分が閾値以上になったときに、スイッチング素子に短絡故障が発生したと判断する。

特許第４９６８６９８号

しかしながら、特許文献１において、車両の駆動に使用される回転電機は、運転状況に応じて短時間に回転やトルクが変動する。短時間に回転やトルクが変動すると、各相電流の直流成分が０Ａからオフセットする。また、相電流検出経路に振幅の大きなノイズが生じると、直流成分がオフセットする。そのため、各相電流の直流成分を利用する場合には、オフセットによりスイッチング素子に短絡故障が発生したと誤判断する恐れがある。

このとき、インバータのスイッチング素子に素子短絡判断回路を取り付けることで、オフセットによりスイッチング素子に短絡故障が発生したと誤判断するという問題を解決することはできるものの、素子短絡判断回路自身の故障は、判断することができないという問題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、スイッチング素子の故障状態を高精度に判断することができる回転電機の制御装置および制御方法を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機の制御装置は、直流電源と回転電機との間に接続され、直流電源の直流電力を交流電力に変換して回転電機を駆動制御する回転電機の制御装置であって、複数のスイッチング素子により構成された電力変換回路と、回転電機の相電流を検出する相電流検出部と、相電流検出部で検出された相電流が基準値以上または基準値以下となる比率を導出する相電流比率導出部と、相電流比率導出部で導出された比率があらかじめ設定された比率閾値以上である場合に、スイッチング素子の故障状態を判断する素子故障判断部と、を備えたものである。

また、この発明に係る回転電機の制御方法は、直流電源と回転電機との間に接続され、直流電源の直流電力を交流電力に変換して回転電機を駆動制御する回転電機の制御装置で実現される回転電機の制御方法あって、回転電機の相電流を検出する相電流検出ステップと、相電流検出ステップで検出された相電流が基準値以上または基準値以下となる比率を導出する相電流比率導出ステップと、相電流比率導出ステップで導出された比率があらかじめ設定された比率閾値以上である場合に、電力変換回路を構成するスイッチング素子の故障状態を判断する素子故障判断ステップと、を有するものである。

この発明に係る回転電機の制御装置および制御方法によれば、回転電機の相電流を検出し、検出された相電流が基準値以上または基準値以下となる比率を導出し、導出された比率があらかじめ設定された比率閾値以上である場合に、電力変換回路を構成するスイッチング素子の故障状態を判断する。
そのため、スイッチング素子の故障状態を高精度に判断することができる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置を、直流電源および回転電機とともに示す構成図である。（ａ）〜（ｃ）は、回転電機に流れる電流を正常時と故障発生時とについて示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置の故障判断処理を示すフローチャートである。（ａ）、（ｂ）は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置における相電流振幅閾値の決め方を説明するための参考図である。（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置における回転速度閾値の決め方を説明するための参考図である。（ａ）、（ｂ）は、スイッチング素子の故障が開放故障である場合に、回転電機に流れる電流を示す説明図である。（ａ）、（ｂ）は、スイッチング素子の故障が短絡故障である場合に、回転電機に流れる電流を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置の故障判断処理の効果を示す説明図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機の制御装置を、直流電源および回転電機とともに示す構成図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機の制御装置の故障判断処理を示すフローチャートである。

以下、この発明に係る回転電機の制御装置および制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置を、直流電源および回転電機とともに示す構成図である。図１において、この発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置は、インバータ１０とインバータ制御部２０とから構成されている。

インバータ１０は、直流電源３０の直流電力を交流電力に変換して回転電機４０に供給するとともに、回転電機４０の交流電力を直流電力に変換して直流電源３０に供給する。また、回転電機４０には、回転電機４０の回転速度を検出する回転速度検出部４１が設けられている。

この発明の実施の形態１では、回転電機４０が３相交流モータである場合を例に挙げて説明する。３相交流モータとしては、例えば永久磁石式３相交流同期モータや３相ブラシレスモータが使用される。また、回転電機４０が３相交流モータであることから、インバータ１０も３相のインバータを例に挙げて説明する。

インバータ１０は、電源入力側の直流母線間に接続された各相のスイッチング素子１１からなる電力変換回路と、交流母線に流れる回転電機４０の各相の電流を検出する相電流検出部１２とを有している。また、インバータ１０は、インバータ制御部２０からのスイッチ指令に応じて、スイッチング素子１１をオンオフさせることで、直流と交流との変換を実現する。

スイッチング素子１１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応した正極側スイッチング素子１１ａと負極側スイッチング素子１１ｂとがそれぞれ互いに直列に接続され、直流電源３０に対して並列に接続されている。

また、Ｕ相の正極側スイッチング素子１１ａと負極側スイッチング素子１１ｂとの中点は、回転電機４０のＵ相の入力と接続され、Ｖ相の正極側スイッチング素子１１ａと負極側スイッチング素子１１ｂとの中点は、回転電機４０のＶ相の入力と接続され、Ｗ相の正極側スイッチング素子１１ａと負極側スイッチング素子１１ｂとの中点は、回転電機４０のＷ相の入力と接続されている。

回転電機４０は、各相の電流により回転電機４０内で誘起されるトルクと、外部から与えられる負荷トルクとの合計トルクにより、回転または停止する。

なお、この発明の実施の形態１では、３相交流の回転電機４０およびインバータ１０を例に挙げて説明するが、３相以外であってもこの発明を適用可能である。また、直流電源３０については、直流電力を供給することができる装置であれば、蓄電器やスイッチング電源、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の形態は問わない。

また、スイッチング素子１１について、図１ではトランジスタを示したが、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等、スイッチング素子の種類に制約はない。

また、スイッチング素子１１の各トランジスタには、直流電源３０の負極側から正極側に向かう方向、すなわち下段側から上段側に向かう方向を順方向として、並列に環流ダイオードが接続されている。

インバータ制御部２０は、相電流検出部１２で検出された回転電機４０の各相の電流を監視し、相電流が所望の電流となるように、スイッチング素子１１をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動する指令を出力する。このとき、すべてのスイッチング素子１１が正常であり、回転電機４０が回転していれば、各相に交流電流が流れる。

また、インバータ制御部２０は、故障判断許可部２１、相電流比率導出部２２および素子故障判断部２３を有している。故障判断許可部２１は、回転速度検出部４１で検出された回転電機４０の回転速度、および相電流検出部１２で検出された回転電機４０の各相の電流に基づいて、スイッチング素子１１の故障判断を許可する。

相電流比率導出部２２は、相電流検出部１２で検出された回転電機４０の各相の電流に基づいて、各相の電流が基準値以上または基準値以下となる比率を導出する。素子故障判断部２３は、相電流比率導出部２２で導出された比率があらかじめ設定された比率閾値以上である場合に、スイッチング素子１１が故障状態にあると判断する。

以下、上記構成の回転電機の制御装置における故障判断処理について説明する。まず、スイッチング素子１１に故障が発生した場合の相電流波形について説明する。インバータ１０が故障なく正常に動作しており、回転電機４０が回転していれば、各相の電流は、図２（ａ）に示されるように、０Ａを中心とした正弦波になる。このとき、０Ａを基準値とすると、各相の電流が基準値以上となる比率は、ほぼ５０％となる。

一方、スイッチング素子１１の１個に短絡故障が発生すると、各相の電流は、図２（ｂ）に示されるようになり、スイッチング素子１１の１個に開放故障が発生すると、各相の電流は、図２（ｃ）に示されるようになる。このとき、０Ａを基準値とすると、特定の相において、相電流が基準値以上となる比率は、正側方向または負側方向にほぼ１００％となる。

そこで、この発明の実施の形態１では、上述したスイッチング素子１１に故障が発生した場合の相電流波形を利用して、図３に示したこの発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置の故障判断処理を示すフローチャートに記載の手順で、スイッチング素子１１の故障を判断する。

図３において、まず、ステップＳ１０１において、故障判断許可部２１は、回転速度検出部４１で検出された回転電機４０の回転速度、および相電流検出部１２で検出された回転電機４０の各相の電流を受け取り、回転速度および相電流の振幅がそれぞれ閾値以上であれば、スイッチング素子１１の故障判断を許可する。

なお、スイッチング素子１１の故障判断を許可するための閾値について、回転速度閾値の決め方は、後述する比率導出周期のトレードオフで説明し、ここでは、相電流振幅閾値の決め方について説明する。具体的には、相電流振幅閾値は、相電流検出部１２の誤差と、インバータ制御部２０の制御性とを考慮して決定される。

例えば、直流誤差が１５Ａである場合には、図４（ａ）に示されるように、故障が生じていなくても、相電流振幅が１５Ａ以下のときには、相電流が基準値である０Ａ以上となる比率が１００％となる。

一方、相電流振幅が２０Ａであれば、図４（ｂ）に示されるように、相電流が基準値である０Ａ以上となる比率が７７％となる。そこで、故障判断許可部２１は、相電流振幅閾値を２０Ａとし、相電流振幅が２０Ａ以上である場合にスイッチング素子１１の故障判断を許可するとよい。

続いて、スイッチング素子１１の故障判断が許可されると、ステップＳ１０２において、相電流比率導出部２２は、各相の電流が基準値以上または基準値以下となる比率を導出する。このとき、相電流比率の導出は、相電流を電気角１周期以上計測する必要がある。

相電流は、回転電機４０の回転速度に比例した周期であるため、回転電機４０が高速回転すると、相電流波形は低速回転時と比べて短い周期の波形となる。そのため、相電流の電気角１周期毎に比率を導出しようとすると、回転速度が上昇するほど比率導出間隔が短くなって処理負荷が高くなるので、固定周期で相電流の比率を更新するとよい。

なお、比率導出周期については、下記のトレードオフを考慮して決めるとよい。すなわち、１点目として処理負荷、２点目として下限回転速度、３点目として故障が発生してから故障と判断するまでの時間である。

ここで、処理負荷については、比率導出周期が短いほど処理負荷が高くなる。また、下限回転速度については、電気角１周期以上の計測ができなくなるため、比率導出周期が短いほど低回転時の判断ができなくなる。また、故障が発生してから故障と判断するまでの時間については、比率導出周期が長いほど判断に時間がかかる。

例えば、回転電機４０が１２極の磁石を有する永久磁石式同期モータについて、比率導出周期を１００ｍｓとすると、回転速度が１０００ｒ／ｍｉｎである場合には、図５（ａ）に示されるように、電気角１０周期分の比率を導出できる。また、回転速度が１００ｒ／ｍｉｎである場合には、図５（ｂ）に示されるように、電気角１周期分の比率を導出できる。

一方、回転速度が５０ｒ／ｍｉｎである場合には、図５（ｃ）に示されるように、電気角０．５周期分の比率しか導出できず、正しい比率を導出することができない。そのため、図５（ｃ）の例では、スイッチング素子１１に故障は生じていないものの、相電流が基準値である０Ａ以上または０Ａ以下となる比率が１００％と判断されてしまう。そこで、故障判断許可部２１は、回転速度閾値を下限回転速度とするとよい。

次に、相電流比率が導出されると、ステップＳ１０３において、素子故障判断部２３は、相電流比率導出部２２で導出された比率が比率閾値以上であれば、スイッチング素子１１に故障が発生したと判断する。

このとき、上述したように、スイッチング素子１１に故障が発生した場合には、相電流が基準値である０Ａ以上または０Ａ以下となる比率がほぼ１００％となるが、実際には相電流検出部１２の誤差を考慮して基準値と比率閾値との関係を調整する必要がある。そこで、例えば「−１０Ａ以上（１０Ａ未満）の比率が９５％以上であったら故障と判断する」等と設定するとよい。

続いて、スイッチング素子１１に故障が発生したと判断された場合には、ステップＳ１０４において、素子故障判断部２３は、発生した故障が短絡故障であるか開放故障であるかを判断する。

ここで、素子故障判断部２３は、スイッチ指令をすべてオフにした状態における各相の電流が、発生した故障が短絡故障であるか開放故障であるかで異なることから、故障が発生したと判断された場合に、スイッチ指令をすべてオフにする。

具体的には、発生した故障が開放故障であり、かつ回転電機４０の回転により誘起される電圧よりも、直流電源３０の電圧のほうが高い場合には、各相に電流は流れない。

一方、発生した故障が開放故障であり、かつ回転電機４０の回転により誘起される電圧よりも、直流電源３０の電圧のほうが低い場合には、スイッチング素子１１の各環流ダイオードにより全波整流回路が形成され、図６（ａ）、図６（ｂ）に示されるように、各相に対称的な電流が流れる。

なお、図６（ａ）は、回転電機４０の誘起電圧と直流電源３０の電圧との電圧差が小さい場合を示し、図６（ｂ）は、回転電機４０の誘起電圧と直流電源３０の電圧との電圧差が大きい場合を示している。図６（ａ）では、電流が流れない瞬間があるものの、各相に対称的な電流が流れている。

また、発生した故障が短絡故障である場合には、図７（ａ）、図７（ｂ）に示されるように、一定方向の電流が流れる。このとき、故障が発生した相と正常な相とでは、流れる電流の向きが逆になる。

そこで、この現象を利用し、ある相の相電流が閾値ａ以上となって、残りの相の相電流が逆向きで閾値ｂ以上となった場合に、発生した故障が短絡故障であると判断する。ここで、故障が発生した相に流れる電流は、正常な相に流れる電流の和であることから、閾値ｂ＝閾値ａ÷正常な相の数とすればよい。また、閾値ａは、全波整流により流れる電流よりも大きくするとよい。

なお、インバータ１０が単相である場合には、相電流検出部１２で検出された相電流が、あらかじめ設定された閾値以上流れている場合に、発生した故障が短絡故障であると判断する。

次に、発生した故障が短絡故障であると判断された場合には、ステップＳ１０５において、素子故障判断部２３は、発生した短絡故障が正極側スイッチング素子１１ａで起こっているか、負極側スイッチング素子１１ｂで起こっているかを判断する。

具体的には、短絡故障したスイッチング素子１１が正極側スイッチング素子１１ａであった場合には、相電流波形が図７（ａ）のようになり、短絡故障したスイッチング素子１１が負極側スイッチング素子１１ｂであった場合には、相電流波形が図７（ｂ）のようになる。このことから、閾値ａ以上流れた電流の向きに基づいて、故障したスイッチング素子１１が正極側か負極側かを判断することができる。

続いて、発生した短絡故障が正極側か負極側かが判断されると、ステップＳ１０６において、素子故障判断部２３は、短絡故障したスイッチング素子１１と同極の正常なスイッチング素子１１をオンにする。これにより、３相短絡状態となり、電流波高値が図８に示されるように減少する。

以上のように、実施の形態１によれば、直流電源と回転電機との間に接続され、直流電源の直流電力を交流電力に変換して回転電機を駆動制御する回転電機の制御装置であって、複数のスイッチング素子により構成された電力変換回路と、回転電機の相電流を検出する相電流検出部と、相電流検出部で検出された相電流が基準値以上または基準値以下となる比率を導出する相電流比率導出部と、相電流比率導出部で導出された比率があらかじめ設定された比率閾値以上である場合に、スイッチング素子の故障状態を判断する素子故障判断部と、を備える。
そのため、スイッチング素子の故障状態を高精度に判断することができる。

また、この構成により、回転電機４０を駆動する基本構成のみで素子故障を判断することができ、追加センサが不要となる。すなわち、特許文献１では、相電流の直流成分を用いて故障判断を行うため、直流成分を抽出する必要がある。これに対して、この発明の実施の形態１によれば、相電流を交流のまま用いて、相電流が閾値以上または以下となる比率を用いて判断を行う。

そのため、直流成分を抽出する必要がないため、特許文献１に対して、処理負荷を軽減することができる。また、特許文献１では、直流成分が「ノイズ重畳時間×ノイズ振幅」の影響を受けるのに対して、この発明の実施の形態１では、相電流比率が「ノイズ重畳時間」の影響のみを受けることから、耐ノイズ性を向上させることができる。

また、特許文献１では、素子短絡故障のみしか判断できないのに対して、この発明の実施の形態１では、素子開放故障も判断することができる。また、特許文献１では、すべてのスイッチング素子がオフであるときにしか判断できないのに対して、この発明の実施の形態１では、スイッチング素子がＰＷＭ駆動している間に判断することができる。ただし、すべてのスイッチング素子がオフであるときに故障判断できる条件は、素子故障が短絡故障であって、かつ回転速度が一定値以上の場合に限定される。

また、素子故障判断部２３は、固定周期でスイッチング素子１１の故障状態を判断する。そのため、回転電機４０の高速回転時に、回転周期毎に判断する場合よりも処理負荷を軽減することができる。

また、故障判断許可部２１は、回転電機４０の回転速度があらかじめ設定された回転速度閾値以上である場合に、素子故障判断部２３による故障判断を許可する。そのため、回転速度が回転速度閾値以下の場合に故障判断をしないようにすることで、判断周期を短くすることができる。

また、故障判断許可部２１は、相電流検出部１２で検出された相電流の振幅があらかじめ設定された相電流振幅閾値以上である場合に、素子故障判断部２３による故障判断を許可する。そのため、相電流検出部１２の検出誤差による故障誤判断を防止することができる。

また、素子故障判断部２３は、直流電源３０の正極側に位置するスイッチング素子１１が短絡故障した場合に、短絡故障したスイッチング素子１１と同極の正常なスイッチング素子１１をオンにし、直流電源３０の負極側に位置するスイッチング素子１１が短絡故障した場合に、短絡故障したスイッチング素子１１と同極の正常なスイッチング素子１１をオンにする。そのため、３相短絡状態として電流波高値を減少させることができる。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係る回転電機の制御装置を、直流電源および回転電機とともに示す構成図である。図９において、この回転電機の制御装置は、図１に示した回転電機の制御装置に加えて、スイッチング素子１１のそれぞれに設けられた素子短絡判断回路１３を有している。その他の構成は、図１と同様なので、説明を省略する。

素子短絡判断回路１３は、スイッチング素子１１に流れる素子電流を計測し、素子電流があらかじめ設定された電流閾値以上となった場合に、スイッチング素子１１に短絡が発生したとして、インバータ制御部２０に素子短絡信号を出力する。

具体的には、素子短絡が発生した場合、例えば正極側スイッチング素子１１ａの１個が短絡故障した場合、同相の負極側スイッチング素子１１ｂがオンした瞬間に短絡電流が流れる。素子短絡判断回路１３は、この短絡電流が流れたとき、すなわち素子電流が電流閾値を超えたときに、素子短絡信号を出力する。

以下、上記構成の回転電機の制御装置における故障判断処理について、図１０に示したこの発明の実施の形態２に係る回転電機の制御装置の故障判断処理を示すフローチャートに記載の手順を参照しながら説明する。

図１０において、まず、ステップＳ２０１において、素子故障判断部２３は、素子短絡信号があるか否かを判断し、素子短絡信号があれば素子短絡故障と判断する。

ここで、素子短絡信号がない場合には、ステップＳ１０１以降のフローに移って、上述した実施の形態１と同様の処理により、素子故障を判断する。このとき、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、ステップＳ１０３およびステップＳ１０５の処理は、実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

なお、ステップＳ２０３は、ステップＳ１０４とほぼ同様であるが、素子短絡故障であると判断した場合に、同時に素子短絡判断回路１３も故障していると判断する。

続いて、素子短絡故障と判断されると、ステップＳ２０２において、素子故障判断部２３は、素子短絡故障が正極側か負極側かを判断する。そこで、素子故障判断部２３は、正極側スイッチング素子１１ａをすべてオンし、負極側スイッチング素子１１ｂをすべてオフして、３相短絡状態にする。

このとき、負極側スイッチング素子１１ｂが短絡故障していれば、故障が発生した相の正極側スイッチング素子１１ａおよび負極側スイッチング素子１１ｂに短絡電流が流れ、素子短絡信号が出力される。そのため、素子故障判断部２３は、３相短絡状態にしたときに、素子短絡信号があれば負極側スイッチング素子１１ｂが短絡故障していると判断し、素子短絡信号がなければ正極側スイッチング素子１１ａが短絡故障していると判断する。

次に、発生した短絡故障が正極側か負極側かが判断されると、ステップＳ１０６において、素子故障判断部２３は、短絡故障したスイッチング素子１１と同極の正常なスイッチング素子１１をオンにする。これにより、３相短絡状態となり、電流波高値が図８に示されるように減少する。

以上のように、実施の形態２によれば、スイッチング素子に流れる素子電流を計測し、素子電流があらかじめ設定された電流閾値以上となった場合に、スイッチング素子に短絡が発生したと判断する素子短絡判断回路をさらに備えている。
そのため、素子故障判断部２３よりも早期にスイッチング素子１１の短絡故障を判断することができる。また、素子短絡判断回路１３は、単独で自身の故障を判断することができないが、相電流比率を用いた素子故障判断部２３と組み合わせることで、素子短絡判断回路１３そのものの故障を判断することできる。

１０インバータ、１１スイッチング素子、１１ａ正極側スイッチング素子、１１ｂ負極側スイッチング素子、１２相電流検出部、１３素子短絡判断回路、２０インバータ制御部、２１故障判断許可部、２２相電流比率導出部、２３素子故障判断部、３０直流電源、４０回転電機、４１回転速度検出部。

Claims

直流電源と回転電機との間に接続され、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換して前記回転電機を駆動制御する回転電機の制御装置であって、
複数のスイッチング素子により構成された電力変換回路と、
前記回転電機の相電流を検出する相電流検出部と、
前記相電流検出部で検出された相電流が基準値以上または基準値以下となる比率を導出する相電流比率導出部と、
前記相電流比率導出部で導出された比率があらかじめ設定された比率閾値以上である場合に、前記スイッチング素子の故障状態を判断する素子故障判断部と、
を備えた回転電機の制御装置。
前記素子故障判断部は、固定周期で前記スイッチング素子の故障状態を判断する
請求項１に記載の回転電機の制御装置。
前記回転電機の回転速度があらかじめ設定された回転速度閾値以上である場合に、前記素子故障判断部による故障判断を許可する故障判断許可部をさらに備えた
請求項１または請求項２に記載の回転電機の制御装置。
前記相電流検出部で検出された相電流の振幅があらかじめ設定された相電流振幅閾値以上である場合に、前記素子故障判断部による故障判断を許可する故障判断許可部をさらに備えた
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
前記素子故障判断部は、前記スイッチング素子の故障状態を判断した場合において、前記電力変換回路が単相であれば、すべてのスイッチング素子をオフにした状態で、前記相電流検出部で検出された相電流があらかじめ設定された閾値以上であるときに、前記スイッチング素子の故障状態が短絡故障であると判断する
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
前記素子故障判断部は、前記スイッチング素子の故障状態を判断した場合において、前記電力変換回路が複数相であれば、すべてのスイッチング素子をオフにした状態で、前記相電流検出部で検出された相電流について、ある１相の相電流があらかじめ設定された閾値以上流れており、残りの相の相電流がこの相とは逆向きに閾値÷（相数−１）以上流れているときに、前記スイッチング素子の故障状態が短絡故障であると判断する
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
前記スイッチング素子に流れる素子電流を計測し、前記素子電流があらかじめ設定された電流閾値以上となった場合に、前記スイッチング素子に短絡が発生したと判断する素子短絡判断回路をさらに備えた
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
前記素子故障判断部は、前記直流電源の正極側に位置するスイッチング素子が短絡故障した場合に、短絡故障したスイッチング素子と同極の正常なスイッチング素子をオンにし、前記直流電源の負極側に位置するスイッチング素子が短絡故障した場合に、短絡故障したスイッチング素子と同極の正常なスイッチング素子をオンにする
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
直流電源と回転電機との間に接続され、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換して前記回転電機を駆動制御する回転電機の制御装置で実現される回転電機の制御方法あって、
前記回転電機の相電流を検出する相電流検出ステップと、
前記相電流検出ステップで検出された相電流が基準値以上または基準値以下となる比率を導出する相電流比率導出ステップと、
前記相電流比率導出ステップで導出された比率があらかじめ設定された比率閾値以上である場合に、電力変換回路を構成するスイッチング素子の故障状態を判断する素子故障判断ステップと、
を有する回転電機の制御方法。