JP3626432B2

JP3626432B2 - 車両用モータ制御装置および車両用モータ制御装置の診断方法

Info

Publication number: JP3626432B2
Application number: JP2001233534A
Authority: JP
Inventors: 康郎松永; 篤史國見
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd; Astemo Ltd
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: JP2003047104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車あるいはハイブリッド車などの車両に用いられる車両用モータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車およびハイブリッド車において、駆動用モータに３相交流同期モータを採用し、インバータをベクトル制御することによりトルク制御を行う制御装置が知られている（特開２０００−１３４７１６号公報）。この電気自動車の制御装置では、トルクプロセッシングコントローラがモータコントローラにトルク指令を送信し、トルク指令を受けたモータコントローラがインバータを制御する。
【０００３】
モータコントローラは、メインマイクロコンピュータ（以下、メインマイコンと呼ぶ）とサブマイクロコンピュータ（以下、サブマイコンと呼ぶ）とを有している。メインマイコンは、アクセル状態などの運転条件で決定されるトルク指令やモータの実回転角に基づいて、モータ制御指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄｍ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑｍ＊およびモータ電気角θｍを演算する。また、サブマイコンは、上記トルク指令とメインマイコンで演算されたモータ電気角とに基づいて、疑似モータ制御指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄｓ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑｓ＊およびモータ電気角θｓを演算する。メインマイコンは、ｄ軸電流指令値Ｉｄｍ＊−Ｉｄｓ＊間の比較、ｑ軸電流指令値Ｉｑｍ＊−Ｉｑｓ＊間の比較、およびモータ電気角θｍ−θｓ間の比較を行い、その差が所定値より大きければ制御異常と診断して、モータへの電力供給を中止する。サブマイコンは、電流指令値Ｉｄｓ＊、Ｉｑｓ＊と３相モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの座標変換値Ｉｄｓ、Ｉｑｓをそれぞれ算出し、ＩｄｓとＩｄｓ＊、ＩｑｓとＩｑｓ＊をそれぞれ比較し、その差が所定値より大きければ制御異常と診断して、モータへの電力供給を中止する。また、サブマイコンは、θｍ−θｓ間の比較も行って制御異常を診断し、異常診断はモータへの電力供給を中止する。
【０００４】
そして従来は、このような診断の信頼性を担保する目的で、メインマイコンとサブマイコンの診断機能を診断している。この診断（以下、トルク比較機能診断と呼ぶ）は、車両起動時に擬似的に上述した各種指令値などを出力することによって行う。この時、センサレス制御に切り替えると共に、各相の電流のフィードバック制御ループの電流制御ゲインを通常走行時よりも大きい値に切り替えている。これにより、診断回の擬似的な各種電流指令によりモータが作動することを防ぎ、車両挙動の影響、例えば不所望に車両が振動することを抑えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトルク比較機能の診断では、モータにトルクが発生しないようにｄ軸電流のみを流していたが、センサレス制御に起因するモータ磁極位置の推定誤差が発生して、ｑ軸にも微少電流が流れてしまっていた。このｑ軸に流れる電流によりモータが作動し、車両挙動に影響が表れるので、乗員に違和感を感じさせることがあった。
【０００６】
本発明の目的は、トルク比較機能の診断時に不必要な車両挙動を発生させない車両用モータ制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図１〜図３を参照して本発明を説明する。
（１）本発明による車両用モータ制御装置は、直流電力を交流電力に変換してモータ４に供給する電力変換装置１と、電力変換装置１からモータ４へ印加される電力を制御する第１のモータ制御指令を演算する第１の演算装置２１と、第１のモータ制御指令に対する疑似的な第２のモータ制御指令を演算する第２の演算装置３１と、第１および第２の演算装置２１，３１によりそれぞれ演算された第１および第２のモータ制御指令を比較演算して、比較演算結果が異常を示すときにモータ４への電力の供給を停止する比較停止装置２１，３１，４１と、モータ４の最大駆動周波数より大きい周波数を有する診断用の第１および第２のモータ制御指令を比較停止装置２１，３１へ与えて比較演算が正常に行われるか否かを診断する診断装置２１，３１とを備えることにより、上記目的を達成する。
（２）請求項２の発明は、請求項１の車両用モータ制御装置において、モータ４は、ベクトル制御される電力変換装置１からの電力で駆動される３相交流同期モータ４であり、第１の演算装置２１は、運転条件によって決定されるトルク指令値とモータ４の実回転角度とに基づいて、ｄ軸電流、ｑ軸電流およびモータ電気角を演算し、第２の演算装置３１は、トルク指令値と第１の演算装置２１で演算されたモータ電気角とに基づいて、ｄ軸電流、ｑ軸電流およびモータ電気角を演算することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項２の車両用モータ制御装置において、診断装置２１，３１は、ｑ軸電流をゼロとし、ｄ軸電流に所定値を与えて診断を行うことを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項２の車両用モータ制御装置において、診断装置２１，３１は、ｄ軸電流をゼロとし、ｑ軸電流に所定値を与えて診断を行うことを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかの車両用モータ制御装置において、比較停止装置２１，３１，４１は、第１の演算装置２１で演算されたｄ軸電流と第２の演算装置３１で演算されたｄ軸電流、第１の演算装置２１で演算されたｑ軸電流と第２の演算装置３１で演算されたｑ軸電流、および第１の演算装置２１で演算されたモータ電気角と第２の演算装置３１で演算されたモータ電気角とをそれぞれ比較し、それらの比較結果が異常値を示したときにモータ４への電力の供給を停止することを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの車両用モータ制御装置において、診断装置２１，３１は、比較演算が正常に行われるか否かの診断に用いる時定数を診断の前に検出し、検出した時定数の値が正常であると確認したときに診断を行うことを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、直流電力を交流電力に変換してモータ４へ印加する車両用モータ制御装置の診断方法において、モータ４へ印加する電力を制御する第１のモータ制御指令を演算し、第１のモータ制御指令に対する疑似的な第２のモータ制御指令を演算し、第１および第２のモータ制御指令を比較演算して、比較演算結果が異常を示すときにモータ４への電力の供給を停止し、モータ４の最大駆動周波数より大きい周波数を有する診断用の第１および第２のモータ制御指令により比較演算が正常に行われるか否かを診断することを特徴とする。
【０００８】
なお、上記課題を解決するための手段の項では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態の図１〜図３と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）請求項１〜７の発明によれば、トルク比較機能診断時に、モータの最大駆動周波数より大きい周波数のモータ制御指令値を用いることにより、モータにトルクを発生させるｑ軸に電流が流れたときでもモータが回転することはない。これにより、車両挙動の影響を抑えることができる。
（２）請求項３または４の発明によれば、ｄ軸電流もしくはｑ軸電流のどちらか片方の電流を０とすることにより、正確にトルク比較機能の診断を行うことができる。
（３）請求項５の発明によれば、第１および第２の制御装置で演算したｄ軸電流、ｑ軸電流、モータ電気角のそれぞれを比較して、トルク比較機能が異常であると診断したときにモータ４への電力の供給を停止するので、正確にトルク比較機能の診断を行うとともに、トルク比較機能の異常時に車両を走行させることなく、運転者の安全を確保することができる。
（４）請求項６の発明によれば、トルク比較機能の診断に用いる時定数を診断の前に検出して正常・異常の判断を行うことにより、より正確にトルク比較機能の診断を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による車両用モータ制御装置の一実施の形態の構成を図１に示す。この車両用モータ制御装置は、例えば電気自動車およびハイブリッド車に用いられるバッテリ８の直流電力を３相交流に変換するインバータ（ＩＮＶ）１は、電気自動車およびハイブリッド車の走行状態を制御するトルクプロセッシングコントローラ（ＴＰ／Ｃ）２とモータコントローラ（Ｍ／Ｃ）３により制御される。インバータ１から駆動用モータ４である３相交流同期モータに電力を供給するＵ，Ｖ，Ｗ各相の電源線には、各相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをそれぞれ検出する電流検出器５が設置されている。エンコーダ６は、磁極位置を認識するため駆動用モータ４の回転角信号を検出する。それぞれの電流検出器５が検出した３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとエンコーダ６が検出した回転角信号は、モータコントローラ３にフィードバックするようにしている。
【００１１】
トルクプロセッシングコントローラ（ＴＰ／Ｃ）２は、アクセル信号、シフト信号、ブレーキ信号およびモータコントローラ３がエンコーダ６の信号に基づいて算出したモータ回転数に基づいてトルク指令値を演算し、モータコントローラ３に出力する。モータコントローラ３は、トルクプロセッシングコントローラ２で演算したトルク指令値、それぞれの電流検出器５で検出した各相のモータ電流、エンコーダ６で検出したモータ回転角信号に基づいて、ＰＷＭ信号を演算する。インバータ１の図示しないスイッチング素子は、ＰＷＭ信号に基づいて駆動され、バッテリ８の直流電流を所望の電圧の交流に変換して出力する。また、モータコントローラ３は、後述する条件が満足されたときに開閉器７を開放してバッテリ８からインバータ１への電力の供給を遮断する。
【００１２】
モータコントローラ３の内部構成を図２に示す。モータコントローラ３は、メインマイコン２１とサブマイコン３１とＯＲ回路４１とを備えている。メインマイコン２１は、モータ制御演算部２２、座標変換部２３、比較部２４、電流制御部２５、制御モード切替部２６、ゲイン設定部２７を備えている。サブマイコン３１は、モータ制御演算部３２、座標変換部３３、比較部３４を備えている。
【００１３】
メインマイコン２１内のモータ制御演算部２２は、トルクプロセッシングコントローラ２で演算したトルク指令値と、エンコーダ６で検出したモータ回転角信号とに基づいて、モータ制御指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄｍ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑｍ＊、モータ電気角θｍを演算して、比較部２４と電流制御部２５に入力する。モータ電気角θｍは、座標変換部２３とサブマイコン３１の座標変換部３３へも入力される。座標変換部２３は、モータ制御演算部２２で演算したモータ電気角θｍに基づいて、それぞれの電流検出器５で検出した各相モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、ｄ軸電流のフィードバック値Ｉｄｍおよびｑ軸電流のフィードバック値Ｉｑｍに座標変換（３相／２相変換）して電流制御部２５に出力する。比較部２４は、モータ制御演算部２２で演算したモータ制御指令値Ｉｄｍ＊，Ｉｑｍ＊，θｍと、後述するサブマイコン３１内のモータ制御演算部３２で演算した疑似モータ制御指令値Ｉｄｓ＊，Ｉｑｓ＊，θｓとをそれぞれ比較し、いずれかに所定値以上の差があるとＯＲ回路４１へ停止指令を出力する。電流制御部２５は、モータ制御指令値Ｉｄｍ＊，Ｉｑｍ＊，θｍと、電流フィードバック値Ｉｄｍ，Ｉｑｍとに基づいて電流フィードバック制御を行い、インバータ１へＰＷＭ信号を出力する。
【００１４】
サブマイコン３１内のモータ制御演算部３２は、トルクプロセッシングコントローラ２で演算したトルク指令値と、エンコーダ６で検出したモータ回転角信号とに基づいて、疑似モータ制御指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄｓ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑｓ＊、モータ電気角θｓを演算して、比較部３４とメインマイコン２１内の比較部２４へ入力する。座標変換部３３は、メインマイコン２１内のモータ制御演算部２２で演算したモータ電気角θｍに基づいて、それぞれの電流検出器５で検出したモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、ｄ軸電流のフィードバック値Ｉｄｓおよびｑ軸電流のフィードバック値Ｉｑｓに座標変換（３相／２相変換）する。比較部３４は、モータ制御演算部３２で演算したモータ制御指令値Ｉｄｓ＊，Ｉｑｓ＊と、座標変換部３３で変換した電流フィードバック値Ｉｄｓ，Ｉｑｓとをそれぞれ比較する。さらに、メインマイコン２１内のモータ制御演算部２２で演算されたモータ電気角θｍとサブマイコン３１内のモータ制御演算部３２で演算したモータ電気角θｓとを比較する。これらの比較の結果、いずれかに所定値以上の差があるとＯＲ回路４１へインバータ１の停止指令（後述するＭＣＦＡＩＬ信号とＦＣＦＡＩＬ信号）を出力する。
【００１５】
図３は、モータコントローラ３のメインマイコン２１とサブマイコン３１との間で、電流指令値や異常判断信号などの信号の流れを説明する図である。図中、Ｉｄｍ＊，Ｉｑｍ＊は、それぞれトルク指令に対してメインマイコン２１のモータ制御演算部２２が演算したｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値である。また、Ｉｄｓ＊，Ｉｑｓ＊は、それぞれトルク指令に対してサブマイコン３１のモータ制御演算部３２が演算したｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値である。Ｉｄｓ，Ｉｑｓはそれぞれ、電流検出器５によって検出したモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとエンコーダ６が検出したモータ回転角とに基づいて、座標変換部３３が演算したｄ軸フィードバック電流、ｑ軸フィードバック電流を示している。
【００１６】
上述したように、メインマイコン２１内の比較部２４は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｍ＊とＩｄｓ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑｍ＊とＩｑｓ＊の比較をそれぞれ行い、両者のうちいずれかの差が所定値より大きければ制御異常と診断する。サブマイコン内部の比較部３４では、ｄ軸電流指令値Ｉｄｓ＊と座標変換値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｓ＊と座標変換値Ｉｑｓをそれぞれ比較し、両者のうちいずれかの差が所定値より大きければ制御異常と診断する。制御異常と診断されると、ＯＲ回路４１からＲＬＹＣＵＴ信号が出力されて開閉器７が開放する。また、このＲＬＹＣＵＴ信号は、それぞれメインマイコン２１およびサブマイコン３１へも入力される。さらに、メインマイコン２１による制御異常信号ＭＣＦＡＩＬ信号は、サブマイコン３１に入力され、サブマイコン３１による制御異常信号ＦＣＦＡＩＬ信号はメインマイコン２１に入力される。
【００１７】
本発明による車両用モータ制御装置では、上述したトルク比較機能診断のために、モータ４が駆動可能である最大駆動周波数より大きい高周波電流を用いる。これにより、ｑ軸に電流が流れた場合でもモータ４が駆動することはないので、車両挙動の影響を抑えることができる。なお、車両挙動とは、例えば車両が不所望に走行することなどである。
【００１８】
制御モード切替部２６は、車両起動時のトルク比較機能の診断を行うために、センサレス制御モードに切り替える指令を両方のモータ制御演算部２２，３２に指示する。ゲイン設定部２７は、センサレス制御モードの切替指令を受けて、センサレス制御モードでの積分ゲイン、比例ゲインを電流制御部２５に設定する。この制御ゲインは、通常走行時に設定される値より大きい値であり、これにより、トルク比較機能診断を短時間（例えば３０ｍｓ）に行い、車両挙動への影響を小さくする。なお、センサレス制御では、エンコーダ６によって検出されるモータ回転角信号を用いることなく、電流検出器５が検出する各相の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを３相／２相座標変換して得られる電流値Ｉｄｓ，Ｉｑｓと、電流指令値Ｉｄｓ＊，Ｉｑｓ＊とを用いたＰＩ制御を行う。このセンサレス制御によってｄ軸にのみ電流指令を与え、ｑ軸のモータ電流検出値からモータ磁極の位置を検出する。
【００１９】
以下、モータコントローラ３による車両起動時のトルク機能の診断制御を、図４〜図８を用いて説明する。ステップＳ１から始まる制御は、操作者が車両を起動させるためのスタートスイッチ（不図示）を操作することによって始まる。以下の制御では、メインマイコン２１とサブマイコン３１が並行してそれぞれの処理を実行する。ステップＳ１では、メインマイコン２１の起動が完了したか否かを判定する。これは、インバータリレー７が投入済みであり、モータ回転が停止している（あるいは、所定値以下である）こと、位相カウンタが初期化されていることを確認することにより行われる。メインマイコン２１の起動が完了したと判定すると、ステップＳ２に進み、完了していないと判定すると起動が完了するまでステップＳ１にて待機する。
【００２０】
ステップＳ２では、モータ回転数が５０ｒｐｍより小さいか否かを判定する。これは、センサレス制御を開始するための条件である。すなわち、ステップＳ２では、センサレス制御への切替条件が成立したか否かを判定する。モータ回転数が５０ｒｐｍより小さいと判定するとステップＳ３に進み、５０ｒｐｍ以上であると判定するとステップＳ２で待機する。
【００２１】
ステップＳ３では、電流制御部２５のフィードバック制御ループの各種制御ゲインを、センサレス制御用の制御ゲインに切り替える。これは、メインマイコン２１内のゲイン設定部２７にて行う。本実施の形態では、ｄ軸，ｑ軸の積分ゲインは通常時の４倍に、比例ゲインは通常時の１．３３倍に設定する。なお、ゲイン値はこれらの値に限定されるものではなく、制御特性により実験的に決定する。
【００２２】
ステップＳ３でセンサレス制御用の制御ゲインに切り替えると、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、モータ４の磁極位置の検出を行う。センサレス制御では、モータ４がトルクを発生しないようにｄ軸にのみ電流指令値（≠０）を与えるので、ｄ軸のモータ電流検出値からモータ磁極の位置を検出する。次のステップＳ５では、センサレス制御が終了したか否かを判定する。これは、センサレス制御を行う所定時間（例えば３０ｍｓ）が経過したか否かにより判定する。センサレス制御が終了したと判定するとステップＳ６に進み、終了していないと判定するとステップＳ５で待機する。
【００２３】
ステップＳ６〜Ｓ９では、異常診断に用いられる時定数の整合性判断を行う。トルク比較機能診断時には、時定数の正確性については確認できないので、比較部２４，３４での異常診断を実施する前（後）に時定数の値を確認する。これにより、時定数が何らかの原因により書き換えられた場合にも、正確に異常診断を行うことができる。ステップＳ６では、不図示の時定数データＲＯＭから、時定数ΔＩｄ１とΔＩｑ１を読み出す。次のステップＳ７では、不図示の時定数データＲＯＭから、時定数ΔＩｄ２とΔＩｑ２の読み出しを行い、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ΔＩｄ１とΔＩｑ１、ΔＩｄ２とΔＩｑ２とがそれぞれ一致するか否かを判定する。すなわち、次式（１）が成立するか否かを判定する。
ΔＩｄ１＝ΔＩｑ１，
ΔＩｄ２＝ΔＩｑ２ …（１）
式（１）の関係を満たさないと判定するとステップＳ９に進み異常であると判定する。式（１）の関係を満たすと判定するとステップＳ１０に進む。
【００２４】
ステップＳ１０では、比較部２４および３４の診断モード、すなわちトルク比較機能診断モードへ遷移し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、モータ４の回転数が５０００ｒｐｍより大きいか否かを判定する。５０００ｒｐｍより大きいと判定すると、ステップＳ１２にてトルク機能診断モードを終了する信号を送信して、ステップＳ５５に進む。５０００ｒｐｍ以下であると判定するとステップＳ１３に進む。
【００２５】
ステップＳ１３では、サブマイコン３１内の比較部３４の診断を開始する信号ＣＨＫ１をサブマイコン３１に出力し、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、メインマイコン２１内の比較部２４での診断をマスクするための制御を行う。すなわち、サブマイコン３１内の比較部３４での診断を行っている間は、メインマイコン２１内の比較部２４での診断は行わないようにする。
【００２６】
ステップＳ１５では、１ｋＨｚのｄ軸電流Ｉｄｍ＝−１１０［Ａ］、１ｋＨｚのｑ軸電流Ｉｑｍ＝０［Ａ］を出力する。上述したように、従来の制御装置によるトルク比較機能診断時にもｄ軸電流のみを流すようにしていたが、モータ４の磁極位置の推定誤差に起因して、ｑ軸にも電流が流れてしまっていた。本発明による車両用モータ制御装置におけるトルク比較機能診断時には、モータ４の最大駆動周波数より大きい１ｋＨｚの高周波電流をモータ４へ出力する。これにより、ｑ軸に電流が流れた場合でもモータ４が作動しない。したがって、車両挙動に影響が表れることはない。本実施の形態では、周波数を１ｋＨｚ，Ｉｄｍ＝−１１０［Ａ］としているが本発明はこの値に限定されることはなく、電気自動車やハイブリッド車両の使用によって適宜決定される。
【００２７】
ここで、ステップＳ１０１から始まるサブマイコン３１で行う制御について図４〜図８を参照して説明する。サブマイコン３１で行う各種処理のうち、メインマイコン２１と同じ処理については説明を省略する。ステップＳ１０１では、サブマイコン３１の起動が完了したか否かを判定する。この判定は、メインマイコン２１で行うステップＳ１の判定と同じ条件に基づいて行われる。また、次のステップＳ１０２〜Ｓ１０５も、メインマイコン２１で行うステップＳ６〜ステップＳ９と同じである。
【００２８】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１２でメインマイコン２１が送信したトルク機能診断制御を終了する信号を受信したか否かを判定する。受信したと判定するとステップＳ１５０に進む。受信していないと判定するとステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ステップＳ１３でメインマイコン２１が送信したＣＨＫ１信号を受信したことを確認して、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、サブマイコン３１内の比較部３４の診断モードへ遷移し、ステップＳ１０９に進む。
【００２９】
ステップＳ１０９では、それぞれの電流検出器５で検出したモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出し、座標変換部３３でｄ軸電流のフィードバック値Ｉｄｍおよびｑ軸電流のフィードバック値Ｉｑｍに変換（３相／２相変換）する。次のステップＳ１１０では、座標変換後の電流Ｉｄｍ，Ｉｑｍを比較部３４に入力し、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、上述したように、モータ制御指令値Ｉｄｓ＊と電流フィードバック値Ｉｄｓ、およびＩｑｓ＊とＩｑｓとをそれぞれ比較し、異常診断を行う。すなわち、次式（２）または（３）の関係を満たすときは異常であると判定して、メインマイコン２１にＦＣＦＡＩＬ信号を出力する。ＦＣＦＡＩＬ信号は、サブマイコン３１の制御異常を示す信号である。
｜Ｉｄｓ＊−Ｉｄｓ｜＞｜ΔＩｄ２｜ …（２）
｜Ｉｑｓ＊−Ｉｑｓ｜＞｜ΔＩｑ２｜ …（３）
【００３０】
メインマイコン２１は、ステップＳ１６にてＦＣＦＡＩＬ信号に基づいたＲＬＹＣＵＴ信号が発生したか否かを判定する。図３に示すように、メインマイコン２１にはサブマイコン３１からＦＣＦＡＩＬ信号が入力され、ＯＲ回路４１からＲＬＹＣＵＴ信号が入力される。ＲＬＹＣＵＴ信号が発生していないと判定するとステップＳ１７に進み、異常であると判定する。ＲＬＹＣＵＴ信号が発生していると判定するとステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、再びサブマイコン３１内の比較部３４の診断を開始する信号ＣＨＫ１をサブマイコン３１に出力し、ステップＳ１９に進む。
【００３１】
サブマイコン３１は、ステップＳ１１２において、ステップＳ１８でメインマイコン２１が出力したＣＨＫ１信号を受信したことを確認してステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３では、ＦＣＦＡＩＬ信号に基づいたＲＬＹＣＵＴ信号が発生したか否かを判定する。図３に示すように、サブマイコン３１にはメインマイコン２１からＭＣＦＡＩＬ信号が入力され、ＯＲ回路４１からＲＬＹＣＵＴ信号が入力される。ＲＬＹＣＵＴ信号が発生していないと判定するとステップＳ１１４に進み、異常であると判定する。ＲＬＹＣＵＴ信号が発生していると判定するとステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では、ＦＣＦＡＩＬ信号をクリアして、ステップＳ１１６に進む。サブマイコン３１は、ＦＣＦＡＩＬ信号をクリアした旨の信号をメインマイコン２１に送信する。
【００３２】
メインマイコン２１は、ＦＣＦＡＩＬ信号がクリアされた旨の信号を受信した後、ステップＳ１９にてｄ軸電流Ｉｄｍとｑ軸電流Ｉｑｍを出力する。このときの出力値は、Ｉｄｍ，Ｉｑｍともに０［Ａ］である。次のステップＳ２０ではＲＬＹＣＵＴ信号がクリアされているか否かを判定する。クリアされていないと判定するとステップＳ２１に進み、異常であると判定する。クリアされていると判定すると、ステップＳ２２に進む。
【００３３】
メインマイコン２１が行う制御において、ステップＳ２２からステップＳ３０で行う制御は、ステップＳ１３からステップ２１までの制御と同じなので、それぞれの説明については省略する。ただし、ステップＳ２４で出力する電流値ＩｄｍとＩｑｍはそれぞれ、１ｋＨｚのＩｄｍ＝０［Ａ］，１ｋＨｚのＩｑｍ＝−１１０［Ａ］である。本発明による車両用モータ制御装置では、モータ４の最大駆動周波数より大きい高周波の電流を用いて異常診断を行うので、ｄ軸のみではなく、ｑ軸にも電流を流して診断を行う。つまり、ｑ軸に電流を流して異常診断を行っても、車両挙動の影響は発生しない。また、サブマイコン３１が行う制御において、ステップＳ１１６からステップＳ１２３で行う制御は、ステップ１０７からステップＳ１１５で行う制御と同じなので、それぞれの説明については省略する。サブマイコン３１は、ステップＳ２４で出力する電流値Ｉｄｍ，Ｉｑｍに基づいてトルク比較機能診断を行う。
【００３４】
メインマイコン２１は、ステップＳ２９でＲＬＹＣＵＴ信号をクリアしたと判定すると、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３１ではＣＨＫ１信号をサブマイコン３１に出力して、ステップＳ３２に進む。サブマイコン３１は、ステップＳ１２４にて、メインマイコン２１が出力したＣＨＫ１信号を受信したことを確認してステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５では、ＣＨＫ１信号に基づいたＲＬＹＣＵＴ信号がクリアされているか否かを判定する。クリアされていないと判定するとステップＳ１２６に進み、異常であると判定する。クリアされていると判定すると、ステップＳ１２７に進む。ステップＳ１２７では、メインマイコン２１内の比較部２４に対する診断開始信号ＣＨＫ２をメインマイコン２１に出力し、ステップＳ１２８に進む。
【００３５】
メインマイコン２１は、ステップＳ３２にて、サブマイコン３１が出力したＣＨＫ２信号を受信したことを確認してステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、ＲＬＹＣＵＴ信号がクリアされたか否かを判定する。クリアされていないと判定するとステップＳ３４に進み、異常であると判定する。クリアされたと判定するとステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、メインマイコン２１の制御異常を示す異常信号ＭＣＦＡＩＬをクリアして、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３６では、サブマイコン３１にＣＨＫ１信号を出力して、ステップＳ３７に進む。
【００３６】
サブマイコン３１は、ステップＳ１２８にて、ＣＨＫ１信号を受信したことを確認してステップＳ１２９に進む。ステップＳ１２９では、ｄ軸電流Ｉｄｓ＊＝１５０［Ａ］，ｑ軸電流Ｉｑｓ＊＝０［Ａ］の内部出力を行う。ここでの電流指令値Ｉｄｓ＊，Ｉｑｓ＊は、メインマイコン２１内の比較部２４で診断を行うためのものであり、高周波電流を用いる必要はない。次のステップＳ１３０では、サブマイコン３１内の比較部３４による診断をマスクするための制御を行う。すなわち、メインマイコン２１内の比較部２４で診断を行っている間は、サブマイコン３１内の比較部３４での診断は行わないようにする。
【００３７】
メインマイコン２１は、ステップＳ３７において、サブマイコン３１の電流指令値Ｉｄｓ＊，Ｉｑｓ＊を検出してステップＳ３８に進む。ステップＳ３８では、上述したように、Ｉｄｍ＊とＩｄｓ＊，Ｉｑｍ＊とＩｑｓ＊とをそれぞれ比較することにより、制御異常診断を行う。すなわち、次式（４）または（５）の関係を満たすときは異常であると判定する。
｜Ｉｄｍ＊−Ｉｄｓ＊｜＞｜ΔＩｄ１｜ …（４）
｜Ｉｑｍ＊−Ｉｑｓ＊｜＞｜ΔＩｑ１｜ …（５）
次のステップＳ３９では、ステップＳ３８で行った制御異常診断の結果に基づいて、ＭＣＦＡＩＬ信号をサブマイコン３１に出力する。
【００３８】
サブマイコン３１は、ステップＳ１３１にてＲＬＹＣＵＴ信号が発生しているか否かを判定する。発生していないと判定するとステップＳ１３２に進み、異常であると判定する。ＲＬＹＣＵＴ信号が発生していると判定するとステップＳ１３３に進む。ステップＳ１３３では、ＣＨＫ２信号をメインマイコン２１に出力してステップＳ１３４に進む。
【００３９】
メインマイコン２１は、ステップ４０にて、サブマイコン３１が出力したＣＨＫ２信号を受信したことを確認して、ステップＳ４１に進む。ステップＳ４１では、ＲＬＹＣＵＴ信号が発生しているか否かを判定する。発生していないと判定するとステップＳ４２に進み、異常であると判定する。ＲＬＹＣＵＴ信号が発生していると判定するとステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では、ＭＣＦＡＩＬ信号をクリアして、ステップＳ４４に進む。
【００４０】
サブマイコン３１は、ステップＳ１３４にて、ＲＬＹＣＵＴ信号をクリアしてステップＳ１３５に進む。ステップＳ１３５では、ｄ軸電流Ｉｄｓ＊＝０，ｑ軸電流Ｉｑｓ＊＝０の内部出力を行い、ステップＳ１３６に進む。ステップＳ１３６では、ＲＬＹＣＵＴ信号がクリアされたか否かを判定する。クリアされていないと判定すると、ステップＳ１３７に進み、異常であると判定する。クリアされたと判定すると、ステップＳ１３８に進む。ステップＳ１３８では、メインマイコン２１にＣＨＫ２信号を出力してステップＳ１３９に進む。
【００４１】
メインマイコン２１は、ステップＳ４４でＣＨＫ２信号を受信したことを確認してステップＳ４５に進む。ステップＳ４５からステップＳ５２までの制御は、ステップＳ３７からステップＳ４４までの制御と同じであるので、それぞれの説明については省略する。また、サブマイコン３１が行う処理のうち、ステップＳ１３９からステップＳ１４８で行う処理は、ステップ１２９からステップＳ１３８で行う処理と同じなので、それぞれの説明については省略する。ただし、ステップＳ１３９で出力する電流値Ｉｄｓ＊とＩｑｓ＊はそれぞれ、Ｉｄｓ＊＝０［Ａ］，Ｉｑｓ＊＝１５０［Ａ］である。すなわち、ステップＳ１３９で出力する電流指令値Ｉｄｓ＊，Ｉｑｓ＊に基づいて、メインマイコン２１内の比較部２４はトルク比較機能診断を行う。
【００４２】
メインマイコン２１は、ステップＳ５２でＣＨＫ２信号を受信するとステップＳ５３に進む。ステップＳ５３では、ＲＬＹＣＵＴ信号をクリアしてステップＳ５４に進む。ステップＳ５４では、ＣＨＫ１信号を出力してステップＳ５５に進む。ステップＳ５５では、インバータ１の制御のためのベクトル演算を開始する。
【００４３】
サブマイコン３１は、ステップＳ１４９において、メインマイコン２１が出力したＣＨＫ２信号を受信したことを確認してステップＳ１５０に進む。ステップＳ１５０では、インバータ１の制御のためのベクトル演算を開始して本制御を終了する。
【００４４】
本発明の車両用モータ制御装置によれば、電流指令値と実際の電流値とからトルク比較機能診断を行う際に、診断用の疑似電流指令値として、モータ４を駆動させる最大駆動周波数より大きい高周波電流を用いることにより、モータ４が作動することなく車両挙動の影響を抑えることができる。これにより、従来の制御装置では車両が完全に停止した状態でなければトルク比較機能診断を行うことができなかったが、本発明による電気自動車およびハイブリッド車の制御装置では、モータ４が所定回転数以下である、車両走行時にも診断を行うことができる。さらに、トルク比較機能診断の前後に時定数の確認を行うことにより、より正確に診断を行うことができる。
【００４５】
本発明は上述した実施の形態に何ら限定されることはない。例えば、電気自動車やハイブリッド車以外に、モータを用いて駆動する全てのものに適用することができる。すなわち、モータ駆動周波数より大きい高周波電流を用いることにより、モータを駆動させることなくトルク比較機能診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用モータ制御装置の構成を示す図
【図２】本発明による車両用モータ制御装置のモータコントローラの構成を示す図
【図３】モータコントローラ内のメインマイコンとサブマイコンの信号の流れを示す図
【図４】本発明による車両用モータ制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図５】図４に続く、本発明による車両用モータ制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図６】図５に続く、本発明による車両用モータ制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図７】図６に続く、本発明による車両用モータ制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図８】図７に続く、本発明による車両用モータ制御装置による制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１…インバータ、２…トルクプロセッシングコントローラ（ＴＰ／Ｃ）、３…モータコントローラ（Ｍ／Ｃ）、４…駆動用モータ、５…電流検出器、６…エンコーダ、７…開閉器、８…バッテリ、２１…メインマイクロコンピュータ、２２モータ制御演算部、２３…座標変換部、２４…比較部、２５…電流制御部、２６…制御モード切替部、２７…ゲイン設定部、３１…サブマイコン、３２…モータ制御演算部、３３…座標変換部、３４…比較部、４１…ＯＲ回路

Claims

直流電力を交流電力に変換してモータに供給する電力変換装置と、
前記電力変換装置から前記モータへ印加される電力を制御する第１のモータ制御指令を演算する第１の演算装置と、
前記第１のモータ制御指令に対する疑似的な第２のモータ制御指令を演算する第２の演算装置と、
前記第１および第２の演算装置によりそれぞれ演算された第１および第２のモータ制御指令を比較演算して、比較演算結果が異常を示すときに前記モータへの電力の供給を停止する比較停止装置と、
前記モータの最大駆動周波数より大きい周波数を有する診断用の第１および第２のモータ制御指令を前記比較停止装置へ与えて前記比較演算が正常に行われるか否かを診断する診断装置とを備えることを特徴とする車両用モータ制御装置。
請求項１の車両用モータ制御装置において、
前記モータは、ベクトル制御される電力変換装置からの電力で駆動される３相交流同期モータであり、
前記第１の演算装置は、運転条件によって決定されるトルク指令値と前記モータの実回転角度とに基づいて、ｄ軸電流、ｑ軸電流およびモータ電気角を演算し、
前記第２の演算装置は、前記トルク指令値と前記第１の演算装置で演算されたモータ電気角とに基づいて、ｄ軸電流、ｑ軸電流およびモータ電気角を演算することを特徴とする車両用モータ制御装置。
請求項２の車両用モータ制御装置において、
前記診断装置は、ｑ軸電流をゼロとし、ｄ軸電流に所定値を与えて前記診断を行うことを特徴とする車両用モータ制御装置。
請求項２の車両用モータ制御装置において、
前記診断装置は、ｄ軸電流をゼロとし、ｑ軸電流に所定値を与えて前記診断を行うことを特徴とする車両用モータ制御装置。
請求項２〜４のいずれかの車両用モータ制御装置において、
前記比較停止装置は、前記第１の演算装置で演算されたｄ軸電流と前記第２の演算装置で演算されたｄ軸電流、前記第１の演算装置で演算されたｑ軸電流と前記第２の演算装置で演算されたｑ軸電流、および前記第１の演算装置で演算されたモータ電気角と前記第２の演算装置で演算されたモータ電気角とをそれぞれ比較し、
それらの比較結果が異常値を示したときに前記モータへの電力の供給を停止することを特徴とする車両用モータ制御装置。
請求項１〜５のいずれかの車両用モータ制御装置において、
前記診断装置は、前記比較演算が正常に行われるか否かの診断に用いる時定数を診断の前に検出し、前記検出した時定数の値が正常であると確認したときに前記診断を行うことを特徴とする車両用モータ制御装置。
直流電力を交流電力に変換してモータへ印加する車両用モータ制御装置の診断方法において、
前記モータへ印加する電力を制御する第１のモータ制御指令を演算し、
前記第１のモータ制御指令に対する疑似的な第２のモータ制御指令を演算し、
前記第１および第２のモータ制御指令を比較演算して、比較演算結果が異常を示すときに前記モータへの電力の供給を停止し、
前記モータの最大駆動周波数より大きい周波数を有する診断用の第１および第２のモータ制御指令により前記比較演算が正常に行われるか否かを診断することを特徴とする車両用モータ制御装置の診断方法。