JP4774975B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は電動機の制御装置に関し、より特定的には、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成された制御装置における電動機制御の異常検出に関する。

ハイブリッド車両に搭載される車輪駆動力発生用の電動機を始めとする電動機制御においては、電動機の出力を動作指令値に従って制御することが要求される。さらに、電動機制御に異常が発生したときには、速やかに異常を検出して適切な処置を講ずる必要がある。

このような観点から、エンジンおよび電動機を車両走行時の動力源として備えるハイブリッド車両について、トルクセンサを用いて動力源の異常を高い精度で検出するハイブリッド車両の異常検出装置が、たとえば特開平１０−２８５７１０号公報（特許文献１）に開示されている。

特開平１０−２８５７１０号公報（特許文献１）に開示されたハイブリッド車両の異常検出装置は、車両駆動軸における目標トルクとトルクセンサによる実際の検出トルクとの偏差が所定の基準値より大きいかどうかにより動力源の異常の有無を判断する。さらに、異常がある場合には、実際のスロットル弁開度やモータ電流値とそれらの指令値とに基づいてエンジンおよびモータジェネレータのいずれが異常であるかを判断する。このため、トルクセンサを用いて動力源の異常を高い精度で検出可能とするとともに、エンジンおよびモータジェネレータにそれぞれトルクセンサを設ける場合に比較して安価な構成とできる。
特開平１０−２８５７１０号公報

一般的に、電動機の制御装置は、所定プログラムに従って演算処理を実行するデジタルコンピュータを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成される。しかし、演算処理速度および演算処理量の制約により、上述した異常検出を含む電動機制御の全体を単一の電子制御ユニットで行なう構成とすることが非効率となるケースがある。

このようなケースでは、高速制御が要求される実際の電動機駆動制御と、動作要求に基づく電動機の動作指令値の生成や異常検出制御等を、相互に通信可能な別々のＥＣＵによって実行するような制御装置の構成が採用される。たとえば、複数のＥＣＵを階層構造とすることによって、各ＥＣＵに要求される演算処理量および演算速度を抑えた上で電動機の制御装置を効率的に構成することができる。

このような制御装置では、上位側のＥＣＵ（以下、単に上位ＥＣＵとも称する）によって生成された電動機の動作指令値（代表的には、トルク指令値）を下位側のＥＣＵ（以下、単に下位ＥＣＵとも称する）へ伝送し、下位ＥＣＵによって実際のモータ駆動制御を行なう制御構造となることが一般的である。

ここで、電動機制御を高度化するために、実際の電動機動作に応じて動作指令値の付加的な修正を可能とする制御構造を実現しようとすると、このような修正動作の効果を高めるためには、下位ＥＣＵにより応答性の高い処理を行なうことが好ましい。このような制御構造では、上位ＥＣＵで生成した動作指令値と、下位ＥＣＵで生成された付加的な動作指令値との両者を調整して、電動機制御での最終的な動作指令値を生成することになる。

しかしながら、上記のような制御構造では、本来電動機制御の異常検出を行なうべき上位ＥＣＵからは電動機制御の最終的な動作指令値を直接把握することができないため、電動機制御における正確な異常検出に支障を来たす可能性がある。

また、特に階層構造となっていなくても、複数のＥＣＵによって独立に生成された動作指令値を総合して最終的な動作指令値を設定する制御装置の構成では、そのうちの１つのＥＣＵによって正確な異常検出を行なうことが求められる。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成された電動機の制御装置において、電動機制御の異常を正確に検出することである。

本発明による電動機の制御装置は、第１の制御ユニットと、第２の制御ユニットと、第１の伝送手段と、指令値生成手段と、指令値設定手段と、電動機制御手段と、第２の伝送手段と、異常判定手段とを備える。第１の制御ユニットは、電動機の動作指令値を生成する。第２の制御ユニットは、第１の制御ユニットとの間で互いに情報を授受可能に構成され、かつ、電動機の動作を制御する。第１の伝送手段は、第１の制御ユニットから第２の制御ユニットへ第１の制御ユニットによる動作指令値を伝送する。指令値生成手段は、第２の制御ユニットにより、第１の制御ユニットによる動作指令値とは別に動作指令値を生成する。指令値設定手段は、第２の制御ユニットにより、第１の制御ユニットおよび第２の制御ユニットによりそれぞれ生成された動作指令値を総合して電動機の最終動作指令値を設定する。電動機制御手段は、第２の制御ユニットにより、指令値設定手段により設定された最終動作指令値に従って電動機の動作を制御する。第２の伝送手段は、第２の制御ユニットから第１の制御ユニットへ、電動機制御手段によって制御されている電動機の状態量と、第２の制御ユニットにより生成された動作指令値および最終動作指令値の少なくとも一方とを伝送する。異常判定手段は、第１の制御ユニットにより、第２の伝送手段により伝送された情報を用いて電動機の制御の異常を判定する。

好ましくは、第２の伝送手段は、電動機の状態量および第２の制御ユニットにより生成された動作指令値を、第２の制御ユニットから第１の制御ユニットへ伝送し、制御装置は指令値演算手段をさらに備える。指令値演算手段は、第１の制御ユニットにより、第１の制御ユニットによる動作指令値と第２の伝送手段により伝送された第２の制御ユニットによる動作指令値とに基づいて、最終動作指令値を求める。さらに、異常判定手段は、指令値演算手段により求められた最終指令値および第２の伝送手段により伝送された電動機の状態量に基づき、電動機の制御の異常を判定する。

上記電動機の制御装置によれば、複数の制御ユニットにより構成された制御装置において、それぞれの制御ユニットで生成された動作指令値を総合して最終的な動作指令値を決定する制御構造としても、１つの制御ユニット（第１の制御ユニット）により電動機制御の異常検出を行なうことができる。これにより、各制御ユニットの処理能力を過度に高めることなく効率的に制御装置を構成する一方で、複数の制御ユニット間の適切な役割分担に従った電動機制御の実現および当該電動機制御における異常検出を正確に実行することが可能となる。

さらに好ましくは、本発明による電動機の制御装置は、指令値チェック手段をさらに備える。指令値チェック手段は、第１の制御ユニットにより、第２の伝送手段により伝送された第２の制御ユニットによる動作指令値が正常範囲内の値であるかどうかを判定する。
指令値演算手段は、指令値チェック手段により第２の制御ユニットによる動作指令値が正常範囲を外れている場合と判定された場合には、第２の制御ユニットによる動作指令値を考慮に入れることなく最終動作指令値を求める。

上記電動機の制御装置によれば、第２の制御ユニットによる付加的な動作指令値が正常範囲を超えて設定されている場合には、第１の制御ユニットによる動作指令値と第２の制御ユニットによる動作指令値が付加された状態で制御される電動機の状態量との比較により、電動機制御の異常判定が実行される。したがって、第２の制御ユニットによる付加的な動作指令値の設定異常についても、第１の制御ユニットにより異常検出が可能となる。

あるいは好ましくは、本発明による電動機の制御装置では、第１の制御ユニットは、電動機への出力要求に基づいて動作指令値を生成し、第２の制御ユニットは、指令値生成手段により、電動機の動作状態に基づいて第１の制御ユニットによる動作指令値に対して付加的に動作指令値を生成する。

上記電動機の制御装置によれば、第１の制御ユニットで電動機の出力要求に応じた基本的な動作指令値設定を行なう一方で、電動機の動作状態に応じた付加的な動作指令値の修正を第２の制御ユニット単独で高速に実行できる。したがって、第１の制御ユニットのみで動作指令値を生成する場合と比較して、電動機の制御性を向上させることができる。

好ましくは、本発明による電動機の制御装置では、電動機は、ハイブリッド車両に搭載されて車輪駆動力の発生に用いられる。さらに、第１の制御ユニットは、ハイブリッド車両の運転指令に従った電動機の出力要求トルクに従って動作指令値を生成し、第２の制御ユニットは、指令値生成手段により、電動機の動作状態に応じた付加的な出力トルク要求に従って動作指令値を生成する。

上記電動機の制御装置によれば、第１の制御ユニットにより運転指令に従った電動機の出力要求トルクに応じた基本的な動作指令値設定を行なう一方で、電動機の動作状態に応じた付加的な動作指令値の修正を第２の制御ユニット単独で高速に実行できる。したがって、第１の制御ユニットのみで動作指令値を生成する場合と比較して、車輪駆動力発生用電動機の回転変動等を速やかに抑制することによって、ハイブリッド車両の走行性を向上させることができる。

この発明による電動機の制御装置によれば、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成された電動機の制御装置において、電動機制御の異常を正確に検出することである。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、詳細な説明は原則として繰返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に従う電動機の制御装置によって制御される電動機を搭載したハイブリッド車両の全体構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両５００は、直流電源５１０、モータ駆動のための電力変換を行なう電力制御ユニット（ＰＣＵ）５２０、電動機５３０、エンジン５４０、動力分割機構５５０、発電機５６０、減速機５７０、駆動輪５８０ａ，５８０ｂおよび、ハイブリッド車両５００の全体動作を制御するハイブリッドＥＣＵ５９０を備える。

なお、図１には、前輪のみが駆動輪であるハイブリッド自動車を示したが、さらに後輪駆動用の電動機を設けて、４ＷＤハイブリッド自動車を構成することも可能である。

直流電源５１０は、充電可能な二次電池（たとえばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池）あるいは、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置から構成される。電力制御ユニット５２０は、電動機５３０を駆動制御するためのインバータ（図示せず）を含む。このインバータは、直流電源５１０から供給された直流電圧を電動機５３０駆動用の交流電圧に変換する。さらに、このインバータは、双方向の電力変換が可能なように構成され、電動機５３０の回生制動動作による発電電力（交流電圧）を直流電源５１０充電用の直流電圧に変換する機能を併せ持つものとする。すなわち、電動機５３０は、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。

さらに、電力制御ユニット５２０は、直流電圧のレベル変換を行なう昇降圧コンバータ（図示せず）をさらに含んでもよい。このような昇降圧コンバータを配置することにより、直流電源５１０の供給電圧よりも高電圧を振幅とする交流電圧によって電動機５３０を駆動することができるので、モータ駆動効率を向上することができる。

エンジン５４０は、燃料燃焼により駆動力を出力する。動力分割機構５５０は、エンジン５４０と電動機５３０，発電機５６０とに結合されており、これらの間で動力を分配する。すなわち、エンジン５４０によって生じた駆動力を、減速機５７０を介して駆動輪５８０ａ，５８０ｂへ伝達する経路と、発電機５６０へ伝達する経路とに分割可能である。

たとえば、動力分割機構５５０としては、サンギア、プラネタリキャリアおよびリングギアの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン５４０および電動機５３０，発電機５６０の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、発電機５６０のロータを中空としてその中心にエンジン５４０のクランク軸を通すことで動力分割機構５５０にエンジン５４０と電動機５３０，発電機５６０とを機械的に接続することができる。具体的には、発電機５６０のロータをサンギアと接続し、エンジン５４０のクランク軸をプラネタリキャリアと接続し、かつ、出力軸５５５をリングギアと接続する。出力軸５５５の回転は、減速機５７０を介して、駆動輪５８０ａ，５８０ｂへ伝達される。

このように、発電機５６０は、動力分割機構５５０を介して伝達されたエンジン５４０からの駆動力によって回転されて発電する。電力制御ユニット５２０は、発電機５６０を駆動制御するためのインバータ（図示せず）をさらに含む。このインバータは、発電機５６０による発電電力（交流電圧）を直流電源５１０の充電電力、あるいは電動機５３０の駆動電力として用いられる直流電圧に変換する。さらに、このインバータを双方向の電力変換が可能なように構成して、直流電源５１０からの直流電圧により発電機５６０をエンジン５４０に対して電動機として動作させ、エンジン５４０の始動を行ない得るように構成してもよい。すなわち、発電機５６０についても、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。

電動機５３０は、電力制御ユニット５２０から供給された交流電圧によって回転駆動されて、その駆動力は、出力軸５５５および減速機５７０を介して駆動輪５８０ａ，５８０ｂへ伝達されて、車両駆動力となる。また、電動機５３０が駆動輪５８０ａ，５８０ｂの減速に伴って回転される回生制動動作時には、電動機５３０は発電機として作用する。

ハイブリッド車両５００では、発進時ならびに低速走行時あるいは緩やかな坂を下るときとの軽負荷時には、エンジン効率の悪い領域を避けるために、エンジン５４０の駆動力を用いることなく、電動機５３０による駆動力で走行する。したがって、この場合には、暖機運転や発電機５６０の駆動による直流電源５１０の充電運転が必要な場合を除いてエンジン５４０の運転が停止される。なお、暖機運転や充電運転が必要な場合には、エンジン５４０はアイドル運転される。

一方、通常走行時には、エンジン５４０が始動され、エンジン５４０から出力された駆動力は、動力分割機構５５０によって駆動輪５８０ａ，５８０ｂの駆動力と、発電機５６０での発電用駆動力とに分割される。発電機５６０による発電電力は、電動機５３０の駆動に用いられる。したがって、通常走行時には、エンジン５４０による駆動力を電動機５３０による駆動力でアシストして、駆動輪５８０ａ，５８０ｂが駆動される。さらに、全開加速時には、直流電源５１０から供給される電力が電動機５３０の駆動にさらに用いられて、駆動輪５８０ａ，５８０ｂの駆動力がさらに増加する。

減速および制動時には、電動機５３０は、駆動輪５８０ａ，５８０ｂによって回転駆動されて発電する。電動機５３０の回生発電によって回収された電力は、電力制御ユニット５２０によって直流電圧に変換されて直流電源５１０の充電に用いられる。さらに、車両停止時には、エンジン５４０は自動的に停止される。

このように、ハイブリッド車両５００は、エンジン５４０によって発生された駆動力と電気エネルギを源として電動機５３０によって発生された駆動力との組合せによって、すなわち車両状況に応じてエンジン５４０および電動機５３０の動作を制御することにより燃費を向上させた車両運転を行なう。ハイブリッドＥＣＵ５９０は、電動機５３０およびエンジン５４０が発生する駆動力の分担を、運転指令（アクセル開度、ブレーキ操作等）に基づき車両状況に応じて制御する。

図２は、図１に示した電動機５３０および発電機５６０の制御構成をより詳しく説明するブロック図である。

図２を参照して、充電可能な直流電源５１０は、電源ライン５０２に直流電圧ＶＢを出力する。電力制御ユニット５２０は、コンバータ５２２と、平滑コンデンサ５２３と、インバータ５２４，５２６を含む。電力制御ユニット５２０中のコンバータ５２２およびインバータ５２４，５２６の動作は、下位ＥＣＵとして設けられた制御装置６００によって制御される。

コンバータ５２２は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等の電力用半導体スイッチング素子（図示せず）を含んで構成された、双方向の電圧変換可能な昇降圧コンバータである。コンバータ５２２は、制御装置６００からのスイッチング制御信号ＳＧ０に応答したスイッチング制御により、電源ライン５０２の直流電圧ＶＢを昇圧して、直流電圧ＶＨを電源ライン５０４に出力する。あるいは、コンバータ５２２は、スイッチング制御信号ＳＧ０に応答したスイッチング制御により、電源ライン５０４の直流電圧ＶＨを降圧して、直流電圧ＶＢを電源ライン５０２に出力することもできる。コンバータ５２２での電圧変換比（昇圧比または降圧比）は、スイッチング制御信号ＳＧ０により可変制御される。

電動機５３０および発電機５６０の各々は、代表的には、三相のコイル巻線が設けられた固定子（図示せず）および図示しない回転子を含む、電動機および発電機の機能を併せ持つモータジェネレータとしての三相同期電動機により構成される。

インバータ５２４，５２６の各々は、電力用半導体スイッチング素子から構成された一般的な三相インバータであるので、構成の詳細説明は省略する。

インバータ５２４は、制御装置６００からのスイッチング制御信号ＳＧ１に応答した電力用半導体スイッチング素子（図示せず）のオンオフ制御（スイッチング制御）により、電源ライン５０４から受ける直流電圧ＶＨを三相交流電圧に変換し、その変換した三相交流電圧を電動機５３０へ出力することができる。これにより、電動機５３０は、トルク指令値に従った出力トルクを発生するように駆動制御される。

また、インバータ５２４は、ハイブリッド車両５００の回生制動時、車輪５８０ａ，５８０ｂからの回転力を受けて電動機５３０が発電した三相交流電圧を制御装置６００からのスイッチング制御信号ＳＧ１に従ったスイッチング制御により直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ライン５０４へ出力することができる。このように、インバータ５２４は、電動機５３０に対して双方向の電力変換を行なう。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド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の回生発電を伴う制動や、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両を減速（または加速の中止）させることを含む。

インバータ５２６は、制御装置６００からのスイッチング制御信号ＳＧ２に応答したスイッチング制御により、トルク指令値に従った出力トルクを発電機５６０により発生させることができる。さらに、インバータ５２６は、発電機５６０がエンジン５４０によって駆動されて発電する場合には、スイッチング制御信号ＳＧ２に応答したスイッチング制御により、発電機５６０が発電した三相交流電圧を直流電圧に変換して、その変換した直流電圧を電源ライン５０４へ出力することができる。このように、インバータ５２６は、発電機５６０に対して双方向の電力変換を行なう。

図１にも示したハイブリッドＥＣＵ５９０は上位ＥＣＵとして設けられ、制御装置（下位ＥＣＵ）６００とＬＡＮ（Local Area Network）等の通信経路５９５により連結される。これにより、両ＥＣＵ５９０，６００の間は、相互にデータ・情報等を授受可能に構成されている。

ハイブリッドＥＣＵ５９０は、運転指令（アクセル開度、ブレーキ操作等）に基づき車両状況に応じて、電動機５３０および発電機５６０のトルク指令値を生成する。また、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、通信経路５９５を介して伝送された電動機５３０および発電機５６０の動作状態に応じて、電動機５３０および発電機５６０を最適に駆動できるように直流電圧ＶＨの指令値を生成する。これらの動作指令値は、通信経路５９５を介して制御装置６００へ伝送される。

制御装置６００は、ハイブリッドＥＣＵ５９０からの動作指令値に従った、電動機５３０および発電機５６０の動作制御（電動機制御）が実行されるように、スイッチング制御信号ＳＧ０，ＳＧ１，ＳＧ２を生成する。上記のように、動作指令値に従った直流電圧ＶＨが生成されるようにコンバータ５２２の動作が制御され、かつ、電動機５３０および発電機５６０が動作指令値に従った出力トルクを発生するように、インバータ５２４，５２６での直流−交流電圧変換動作が制御される。

さらに、制御装置６００は、コンバータ５２２、インバータ５２４，５２６および電動機５３０，発電機５６０の種々の動作状態量を取得し、必要に応じて通信経路５９５を介してハイブリッドＥＣＵ５９０へ伝送することができる。ハイブリッドＥＣＵ５９０は、これらの動作状態量に基づき、電力制御ユニット５２０および電動機５３０，発電機５６０での制御異常（電動機制御異常）を検出する機能を有する。

図３は、電動機５３０の出力トルク制御を説明するブロック図である。
図３を参照して、制御装置６００は、振動抑制用トルク指令値算出部６１０と、加算点６１５と、電動機制御ブロック６２０とを含む。振動抑制用トルク指令値算出部６１０、加算点６１５および電動機制御ブロック６２０の各々は、制御装置６００による制御演算処理により実現される機能ブロックに相当する。

電動機５３０には、モータ電流ＭＣＲＴを検出するための電流センサ５３２およびモータ回転角（電気角）θを検出するための回転位置センサ５３４が設けられる。電流センサ５３２は、インバータ５２４から電動機５３０への三相配線のうちの少なくとも２相に設けられる。三相電流の瞬時値の和が零であることより、二相分のモータ電流を検出することにより各相のモータ電流を検知することができる。また、回転位置センサ５３４によって検知されるモータ回転角θより電動機５３０の回転速度Ｎｍを検知することができる。

電動機制御ブロック６２０は、電流センサ５３２によって検出されたモータ電流ＭＣＲＴ（三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを総括的に表記するもの）およびモータ回転角θに基づき、代表的にはモータ電流ＭＣＲＴのフィードバック制御やモータ状態量に基づくトルク推定値を用いたトルクフィードバック制御により、インバータ５２４の動作を制御する。具体的には、電動機制御ブロック６２０は、トルク指令値Ｔｆに従った出力トルクを電動機５３０が発生するような交流電力がインバータ５２４から電動機５３０へ供給されるように、スイッチング制御信号ＳＧ１を生成する。言い換えると、インバータ５２４がスイッチング制御信号ＳＧ１に従った直流−交流（交流−直流）電力変換を行なうことにより、最終トルク指令値Ｔｆに従った出力トルクを発生するためのモータ電流がインバータ５２４から電動機５３０へ供給される。

振動抑制用トルク指令値算出部６１０は、電動機５３０のその時点での動作状態、たとえば回転位置センサ５３４の出力に基づき、ハイブリッド車両５００の振動を抑制するためのトルク指令値Ｔ２を算出する。

図４を参照して、振動抑制用トルク指令値算出部６１０は、回転数演算部６１２と、フィルタ処理部６１４と、トルク指令演算部６１６とを有する。

回転数演算部６１２は、回転位置センサ５３４が検出したモータ回転角θに基づき回転速度Ｎｍを算出する。この回転速度Ｎｍは、出力軸５５５（図１）の回転速度に相当する。したがって、回転速度Ｎｍの急変や周期的な変動は、ハイブリッド車両５００の走行を不安定なものとする。

フィルタ処理部６１４は、回転数演算部６１２により求められた回転速度Ｎｍにフィルタ処理を施すことにより、回転速度Ｎｍの急変成分および周期的変動成分を抽出する。そして、トルク指令演算部６１６は、フィルタ処理部６１４により抽出された回転速度Ｎｍの急変成分および周期的変動成分を打ち消すための付加的な出力トルク要求に従って制振用トルク指令値Ｔ２を生成する。すなわち、制振用トルク指令値Ｔ２は、上記急変成分および周期的変動成分と逆位相のトルク指令となる。制振用トルク指令値Ｔ２の生成には、電動機５３０の動作状態を逐次反映した高速処理が要求されるため、上位ＥＣＵ（ハイブリッドＥＣＵ５９０）へのデータ伝送および上位ＥＣＵでの演算処理を行なうことなく、下位ＥＣＵ（制御装置６００）側で実行する必要性が高い。すなわち、上位ＥＣＵのみでトルク指令値を生成する場合と比較して、電動機５３０の制御性を向上させることがで
きる。

再び図３を参照して、加算点６１５は、ハイブリッドＥＣＵ５９０からのトルク指令値Ｔ１および振動抑制用トルク指令値算出部６１０からの制振用トルク指令値Ｔ２との和を最終トルク指令値Ｔｆ（Ｔｆ＝Ｔ１＋Ｔ２）として、電動機制御ブロック６２０へ送出する。

このように、本発明の実施の形態では、電動機制御は上位ＥＣＵ（ハイブリッドＥＣＵ５９０）および下位ＥＣＵ（制御装置６００）の協調動作により実行される。特に、電動機５３０の制御に関して、ハイブリッドＥＣＵ５９０が動作指令値の生成および制御異常検出を行なう一方で、制御装置６００は、電動機５３０の動作制御を行なうとともに、実際の電動機５３０の動作に応じて動作指令値の付加的な修正を行なっている。そして、上位ＥＣＵで生成した動作指令値（トルク指令値Ｔ１）と、下位ＥＣＵで生成された付加的な動作指令値（制振用トルク指令値Ｔ２）との両者を調整して、電動機制御での最終的な動作指令値（最終トルク指令値Ｔｆ）を生成することにより、電動機の制御性を高めている。

図５は、本発明の実施の形態１に従う電動機の制御装置における電動機制御の異常検出を説明するフローチャートである。図５に示されるように、複数のＥＣＵにより構成される本発明の実施の形態に従う制御装置では、上位ＥＣＵ（ハイブリッドＥＣＵ５９０）および下位ＥＣＵ（制御装置６００）での処理を統合して電動機制御の異常検出が行なわれる。

図５を参照して、上位ＥＣＵは、ステップＳ１００により、運転指令（代表的にはアクセル開度）に従って電動機５３０およびエンジン５４０の間での出力配分を制御して、電動機５３０への出力要求に従ったトルク指令値Ｔ１を生成する。さらに、ステップＳ１０５により、上位ＥＣＵによりステップＳ１００で生成されたトルク指令値Ｔ１は、下位ＥＣＵへ伝送される。

下位ＥＣＵは、ステップＳ２００により、上位ＥＣＵよりトルク指令値Ｔ１を受信する。さらに、下位ＥＣＵは、ステップＳ２１０により、現在の電動機５３０の動作状態から、図３，４に示した振動抑制用トルク指令値算出部６１０により制振用トルク指令値Ｔ２を算出する。

さらに、下位ＥＣＵは、ステップＳ２２０により、上位ＥＣＵからのトルク指令値Ｔ１およびステップＳ２１０で算出した制振用トルク指令値Ｔ２の和に従って最終トルク指令値Ｔｆを設定する（Ｔｆ＝Ｔ１＋Ｔ２）。このように、ステップＳ２１０で求められた制振用トルク指令値Ｔ２は、本来のトルク指令値Ｔ１を電動機５３０の動作状態に応じて修正するためのトルク指令値である。

下位ＥＣＵは、ステップＳ２３０により、最終トルク指令値Ｔｆに従った電動機制御を実行する。具体的には、最終トルク指令値Ｔｆに従った出力トルクを電動機５３０が出力するように、インバータ５２４におけるスイッチング動作が制御される。

さらに、下位ＥＣＵは、ステップＳ２４０により、電動機制御実行中における電動機５３０の状態量（代表にはモータ電流ＭＣＲＴ，モータ回転角θ等）およびステップＳ２１０により下位ＥＣＵで求めた車両制振用トルク値Ｔ２を上位ＥＣＵへ送信する。なお、ステップＳ２４０では、車両制振用トルク値Ｔ２とともに、あるいは車両制振用トルク値Ｔ２に代えて、ステップＳ２３０で算出した最終トルク指令値Ｔｆを、下位ＥＣＵから上位ＥＣＵへ送信してもよい。

上位ＥＣＵは、ステップＳ１１０により、下位ＥＣＵから伝送されたモータ状態量および制振用トルク指令値Ｔ２（および／または最終トルク指令値Ｔｆ）を受信する。

さらに、上位ＥＣＵは、ステップＳ１２０により、下位ＥＣＵからの受信データに基づきトルク値実績Ｔｊを算出する。たとえば、トルク値実績Ｔｊの算出については、モータ電流ＭＣＲＴからｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを求め、（１）式に従って算出することができる。

Ｔｊ＝Ｋｔ・Ｉｑ＋ｐ・（Ｌｄ−Ｌｑ）・Ｉｄ・Ｉｑ …（１）
（１）式中において、トルク定数Ｋｔおよびｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑは、電動機５３０の定数であり、ｐは電動機５３０の極対数である。なお、（１）式に従った演算を逐次実行する他、これらのモータ定数に従ってモータ電流Ｉｄ，Ｉｑを引数としてトルク値実績Ｔｊを算出するマップを予め用意してもよい。

あるいは、モータ電流ＭＣＲＴとしての各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、直流電圧ＶＨの検出値およびスイッチング制御信号ＳＧ２によって求められる各相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ
とから求められるモータ電力Ｐｍｔならびに、回転速度Ｎｍすなわち回転角速度ωにより、下記（２）式に従ってトルク値実績Ｔｊを算出することも可能である。

Ｔｊ＝Ｐｍｔ／ω＝（Ｉｕ・Ｖｕ＋Ｉｖ・Ｖｖ＋Ｉｗ・Ｖｗ）／ω …（２）
さらに、上位ＥＣＵは、ステップＳ１３０により、下位ＥＣＵから受信した制振用トルク指令値Ｔ２に基づき最終トルク指令値Ｔｆを算出する（Ｔｆ＝Ｔ１＋Ｔ２）。これにより、上位ＥＣＵにおいても、下位ＥＣＵにおいて付加したトルク指令値を反映して、下位ＥＣＵによる実際の電動機制御での最終トルク指令値Ｔｆを取得することができる。

なお、ステップＳ２４０において、下位ＥＣＵから上位ＥＣＵに対して最終トルク指令値Ｔｆを送信した場合には、上記の演算を行なうことなく、受信した最終トルク指令値Ｔｆをそのまま採用することができる。

そして、上位ＥＣＵは、ステップＳ１４０では、トルク偏差｜ΔＴ｜＝｜Ｔｆ−Ｔｊ｜を算出する。さらに、上位ＥＣＵは、ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で求めたトルク偏差｜ΔＴ｜と基準値とを比較する。トルク偏差｜ΔＴ｜が基準値以下である場合（ステップＳ１５０におけるＮＯ判定時）には、電動機５３０のトルク制御（電動機制御）は正常であると判定される（ステップＳ１６０）。これに対して、トルク偏差｜ΔＴ｜が基準値を超えている場合（ステップＳ１５０におけるＹＥＳ判定時）には、電動機５３０のトルク制御（電動機制御）の異常発生が検出される（ステップＳ１７０）。

このように、実施の形態１に従う電動機制御の異常検出によれば、複数のＥＣＵ（上位ＥＣＵおよび下位ＥＣＵ）によって構成される電動機の制御装置において、上位ＥＣＵによる動作指令値（トルク指令値）を下位ＥＣＵで付加的に修正した場合にも、下位ＥＣＵにおける動作指令値（トルク指令値）の修正を反映した上で電動機制御の異常検出を行なうことができる。これにより、各ＥＣＵの処理能力を過度に高めることなく効率的に電動機の制御装置を構成する一方で、複数のＥＣＵ間の適切な役割分担に従った電動機制御の実現および当該電動機制御における異常検出を正確に実行することが可能となる。

ここで、図５に示したフローチャートと本発明の構成との対応関係について説明すれば、ステップＳ１０５およびＳ２００は本発明における「第１の伝送手段」に対応し、ステップＳ２１０は本発明における「指令値生成手段」に対応し、ステップＳ２２０は本発明での「指令値設定手段」に対応する。さらに、ステップＳ２３０は本発明における「電動機制御手段」に対応し、ステップＳ１１０およびＳ２４０は本発明における「第２の伝送手段」に対応し、ステップＳ１３０は、本発明における「指令値演算手段」に対応し、ステップＳ１４０〜Ｓ１７０は本発明における「異常判定手段」に対応する。

［実施の形態２］
実施の形態１で説明したように制振用トルク指令値Ｔ２は下位ＥＣＵにより設定され、かつ電動機制御に反映される。したがって、下位ＥＣＵにおけるデータ異常（データ化け等）による制振用トルク指令値Ｔ２の設定異常についても、上位ＥＣＵにより異常検出可能な構成とすることが好ましい。実施の形態２では、このような異常検出について説明する。

図６を参照して、実施の形態２に従う電動機の制御装置における電動機制御の異常検出では、図５に示した実施の形態１に従う異常検出と比較して、上位ＥＣＵにおいて、ステップＳ１２０およびＳ１３０の処理間に、ステップＳ３００およびＳ３１０が実行される点が異なる。図６に示したフローチャートのその他の部分の制御処理は図５と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

上位ＥＣＵは、ステップＳ３００では、下位ＥＣＵより受信した制振用トルク指令値Ｔ２が正常範囲内の値であるかどうかを判定する。具体的には、制振用トルク指令値の絶対値｜Ｔ２｜を、当該正常範囲内に対応して設定した上限値と比較する。そして、下位ＥＣＵより受信した制振用トルク指令値の絶対値｜Ｔ２｜が上限値を超えている場合（ステップＳ２００のＹＥＳ判定時）には、上位ＥＣＵは、ステップＳ３１０により、制振用トルク指令値Ｔ２＝０に修正する。

一方、受信した制振用トルク指令値Ｔ２が正常範囲内である場合（ステップＳ３００のＮＯ判定時）には、上位ＥＣＵは、ステップＳ３１０をスキップして、図５と同様のステップＳ１３０を実行する。

このため、受信した制振用トルク指令値Ｔ２が正常範囲内である場合には、図５と同様の制御処理がステップＳ１３０以降で実行されて、最終トルク指令値Ｔｆとトルク値実績Ｔｊ（Ｓ１２０）との比較により電動機制御の異常判定が実行される。

一方、データ化け等により、下位ＥＣＵでの制振用トルク指令値Ｔ２が正常範囲を超えて設定されている場合には、トルク指令値Ｔ２＝０に修正した上で、ステップＳ１３０以降の電動機制御の異常判定が実行される。このとき、実際の電動機制御は正常範囲を超えて設定された制振用トルク指令値Ｔ２を反映して実行されているため、トルク偏差｜ΔＴ｜の増大によって（ステップＳ１５０，Ｓ１７０）、下位ＥＣＵによる制振用トルク指令値Ｔ２の設定異常についても上位ＥＣＵにより電動機制御の異常として検出できる。

このように実施の形態２に従う電動機制御の異常検出によれば、下位ＥＣＵにおけるデータ異常（データ化け等）による付加的な動作指令値（制振用トルク指令値Ｔ２）の設定異常についても、上位ＥＣＵにより異常検出可能な構成とすることができる。

なお、図６におけるステップＳ３００，Ｓ３１０は本発明における「指令値チェック手段」に対応する。

以上、本発明の実施の形態では、ハイブリッド車両における電動機の制御装置を例示したが、電気自動車に搭載される電動機についても本発明による電動機の制御装置を適用できる。さらに、本発明は、複数のＥＣＵ（またはＣＰＵ）によって構成され、かつ、複数のＥＣＵ（ＣＰＵ）により独立に生成された動作指令値を調整して最終的な動作指令値を設定する制御構造を有する電動機の制御装置であれば、複数のＥＣＵ（ＣＰＵ）が階層構造であるか否か、ならびに、駆動制御される電動機の種類および搭載される機器・システム等を限定することなく、電動機制御の異常検出について適用可能である。

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て特許請求の範囲によって示され、特許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。

本発明の実施の形態に従う電動機の制御装置によって制御される電動機を搭載したハイブリッド車両の全体構成を説明するブロック図である。 図１に示した電動機および発電機の制御構成をより詳しく説明するブロック図である。 電動機の出力トルク制御を説明するブロック図である。 図３に示した振動抑制用トルク指令値算出部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に従う電動機の制御装置における電動機制御の異常検出を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２に従う電動機の制御装置における電動機制御の異常検出を説明するフローチャートである。

符号の説明

５００ ハイブリッド車両、５０２，５０４ 電源ライン、５１０ 直流電源、５２０ 電力制御ユニット、５２２ コンバータ、５２３ 平滑コンデンサ、５２４，５２６ インバータ、５３０ 電動機、５３２ 電流センサ、５３４ 回転位置センサ、５４０ エンジン、５５０ 動力分割機構、５５５ 出力軸、５６０ 発電機、５７０ 減速機、５８０ａ，５８０ｂ 車輪（駆動輪）、５９０ ハイブリッドＥＣＵ（上位ＥＣＵ）、５９５ 通信経路、６００ 制御装置（下位ＥＣＵ）、６１０ 振動抑制用トルク指令値算出部、６１２ 回転数演算部、６１４ フィルタ処理部、６１５ 加算点、６１６ トルク指令演算部、６２０ 電動機制御ブロック、ＭＣＲＴ モータ電流、Ｎｍ 回転速度、ＳＧ０，ＳＧ１，ＳＧ２ スイッチング制御信号、Ｔ１ トルク指令値（上位ＥＣＵ）、Ｔ２ 制振用トルク指令値（付加的修正）、Ｔｆ 最終トルク指令値、Ｔｊ トルク値実績、ＶＢ 直流電圧、ＶＨ 直流電圧、θ モータ回転角。

Claims (4)

1. 電動機の制御装置であって、
   前記電動機の動作指令値を生成する第１の制御ユニットと、
   前記第１の制御ユニットとの間で互いに情報を授受可能に構成された、前記電動機の動作を制御するための第２の制御ユニットと、
   前記第１の制御ユニットから前記第２の制御ユニットへ、前記第１の制御ユニットによる動作指令値を伝送する第１の伝送手段と、
   前記第２の制御ユニットにより、前記第１の制御ユニットによる動作指令値とは別に動作指令値を生成する指令値生成手段と、
   前記第２の制御ユニットにより、前記第１の制御ユニットおよび前記第２の制御ユニットによりそれぞれ生成された動作指令値の和によって前記電動機の最終動作指令値を設定する指令値設定手段と、
   前記第２の制御ユニットにより、前記指令値設定手段により設定された前記最終動作指令値に従って前記電動機の動作を制御する電動機制御手段と、
   前記第２の制御ユニットから前記第１の制御ユニットへ、前記電動機制御手段によって制御されている前記電動機の状態量と、前記第２の制御ユニットにより生成された動作指令値および前記最終動作指令値の少なくとも一方とを伝送する第２の伝送手段と、
   前記第１の制御ユニットにより、前記第２の伝送手段により伝送された情報を用いて前記電動機の制御の異常を判定する異常判定手段と、
   前記第２の伝送手段が、前記最終動作指令値を前記第２の制御ユニットから前記第１の制御ユニットへ伝送しなかった場合に、前記第１の制御ユニットによる動作指令値と前記第２の伝送手段により伝送された前記第２の制御ユニットによる動作指令値とに基づいて、前記最終動作指令値を求めるための指令値演算手段と備え、
   前記異常判定手段は、前記指令値演算手段により求められた前記最終動作指令値または前記第２の伝送手段により伝送された前記最終動作指令値と、前記第２の伝送手段により伝送された前記電動機の状態量とに基づき、前記電動機の制御の異常を判定する、電動機の制御装置。
2. 前記第１の制御ユニットにより、前記第２の伝送手段により伝送された前記第２の制御ユニットによる動作指令値が正常範囲内の値であるかどうかを判定する指令値チェック手段をさらに備え、
   前記指令値演算手段は、前記指令値チェック手段により前記第２の制御ユニットによる動作指令値が前記正常範囲を外れている場合と判定された場合には、前記第２の制御ユニットによる動作指令値を考慮に入れることなく前記最終動作指令値を求める、請求項１記載の電動機の制御装置。
3. 前記第１の制御ユニットは、前記電動機への出力要求に基づいて前記動作指令値を生成し、
   前記第２の制御ユニットは、前記指令値生成手段により、前記電動機の動作状態に基づいて、前記第１の制御ユニットによる動作指令値に対して付加的に前記動作指令値を生成する、請求項１に記載の電動機の制御装置。
4. 前記電動機は、ハイブリッド車両に搭載されて車輪駆動力の発生に用いられ、
   前記第１の制御ユニットは、前記ハイブリッド車両の運転指令に従った前記電動機の出力要求トルクに従って前記動作指令値を生成し、
   前記第２の制御ユニットは、前記指令値生成手段により、前記電動機の動作状態に応じた付加的な出力トルク要求に従って前記動作指令値を生成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機の制御装置。

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