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【発明の名称】 動力システムの故障検出方式
【発明者】 【氏名】▲鶴▼見 隆史
【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２００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。
【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ＵＬ，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ＶＨ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２００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２００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Ｓ10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，Ｗｒ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Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、３相線２１０を介してインバータ２００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１０４、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２００を駆動制御するための信号ＵＬ，ＵＨ，ＶＬ，ＶＨ，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１０４Ｓ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Ｓ10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１０４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，ＵＨ，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１ｋｇｆｍ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１０２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１０４Ｓ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２１０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８１０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。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成１１年５月７日（１９９９．５．７）
【代理人】 【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外８名）
【公開番号】 特開２０００−３２４６０２（Ｐ２０００−３２４６０２Ａ）
【公開日】 平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４）
【出願番号】 特願平１１−１２７７８９