TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2020115700
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200730
出願番号2019005865
出願日20190117
発明の名称インバータ装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人アイテック国際特許事務所
主分類H02M 7/487 20070101AFI20200703BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】インバータの各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときでも、3相モータをある程度の精度で駆動可能にする。
【解決手段】各相の各素子として複数のスイッチング素子および複数のダイオードを有し、3相モータを駆動する中性点クランプ型の3レベルインバータと、3相モータの各相に3レベルの電圧が印加されるように3レベルインバータを制御する制御装置と、を備えるインバータ装置において、制御装置は、各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときには、各相の各素子のうち短絡故障していない素子を用いて、3相モータの各相に2レベルの電圧が印加されるように3レベルインバータを制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
各相の各素子として複数のスイッチング素子および複数のダイオードを有し、3相モータを駆動する中性点クランプ型の3レベルインバータと、
前記3相モータの各相に3レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御する制御装置と、
を備えるインバータ装置であって、
前記制御装置は、前記各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときには、前記各相の各素子のうち短絡故障していない素子を用いて、前記3相モータの各相に2レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御する、
インバータ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、インバータ装置に関し、詳しくは、中性点クランプ型の3レベルインバータを備えるインバータ装置に関する。
続きを表示(約 13,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来、この種のインバータ装置としては、3相モータを駆動する中性点クランプ型の3レベルインバータを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここで、この3レベルインバータは、U相、V相、W相の第1〜第4スイッチおよび第1〜第4ダイオードと、第1〜第6クランプダイオードと、第1,第2コンデンサとを有する。U相、V相、W相の第1〜第4スイッチは、それぞれ、直流側の正極ラインおよび負極ラインに対してこの順に直列に接続されている。U相、V相、W相の第1〜第4スイッチには、それぞれ、U相、V相、W相の第1〜第4ダイオードが並列に接続されている。U相、V相、W相の第2,第3スイッチの接続点には、それぞれ、モータのU相、V相、W相が接続されている。U相、V相、W相の第1,第2スイッチの接続点には、それぞれ、第1、第3、第5クランプダイオードのカソードが接続されている。第1、第3、第5クランプダイオードのアノードには、それぞれ、第2、第4、第6クランプダイオードのカソードが接続されている。第2、第4、第6クランプダイオードのアノードには、それぞれ、U相、V相、W相の第3,第4スイッチの接続点が接続されている。第1,第2コンデンサは、正極ラインおよび負極ラインに対してこの順に直列に接続されている。第1,第2コンデンサの接続点(中性点)には、第1,第2クランプダイオードの接続点と、第3,第4クランプダイオードの接続点と、第5,第6クランプダイオードの接続点とが接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2016−220325号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
こうしたインバータ装置において、U相、V相、W相の第1〜第4スイッチおよび第1〜第4ダイオードと、第1〜第6クランプダイオードのうちの何れかが短絡故障したときでも、3相モータをある程度の精度で駆動することが求められている。
【0005】
本発明のインバータ装置は、インバータの各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときでも、3相モータをある程度の精度で駆動可能にすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のインバータ装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明のインバータ装置は、
各相の各素子として複数のスイッチング素子および複数のダイオードを有し、3相モータを駆動する中性点クランプ型の3レベルインバータと、
前記3相モータの各相に3レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御する制御装置と、
を備えるインバータ装置であって、
前記制御装置は、前記各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したときには、前記各相の各素子のうち短絡故障していない素子を用いて、前記3相モータの各相に2レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御する、
ことを要旨とする。
【0008】
この本発明のインバータ装置では、各相の各素子(複数のスイッチング素子および複数のダイオード)のうちの何れかが短絡故障したときには、各相の各素子のうち短絡故障していない素子を用いて、3相モータの各相に2レベルの電圧が印加されるように3レベルインバータを制御する。これにより、複数のスイッチング素子および複数のダイオードのうちの何れかが短絡故障したときでも、3相モータをある程度の精度で駆動することができる。
【0009】
ここで、前記3レベルインバータは、前記複数のスイッチング素子としてのU相、V相、W相の第1〜第4スイッチング素子と、前記複数のダイオードとしての前記U相、V相、W相の第1〜第4ダイオードおよび第1〜第6クランプダイオードと、第1,第2コンデンサとを有する。前記U相、V相、W相の前記第1〜第4スイッチング素子は、それぞれ、直流側の正極ラインおよび負極ラインに対してこの順に直列に接続されている。前記U相、V相、W相の前記第1〜第4スイッチング素子には、それぞれ、前記U相、V相、W相の前記第1〜第4ダイオードが並列に接続されている。前記U相、V相、W相の前記第2,第3スイッチング素子の接続点には、それぞれ、前記モータのU相、V相、W相が接続されている。前記U相、V相、W相の前記第1,第2スイッチング素子の接続点には、それぞれ、前記第1、第3、第5クランプダイオードのカソードが接続されている。前記第1、第3、第5クランプダイオードのアノードには、それぞれ、前記第2、第4、第6クランプダイオードのカソードが接続されている。前記第2、第4、第6クランプダイオードのアノードには、それぞれ、前記U相、V相、W相の前記第3,第4スイッチング素子の接続点が接続されている。前記第1,第2コンデンサは、前記正極ラインおよび前記負極ラインに対してこの順に直列に接続されている。前記第1,第2コンデンサの接続点(中性点)には、前記第1,第2クランプダイオードの接続点と、前記第3,第4クランプダイオードの接続点と、前記第5,第6クランプダイオードの接続点とが接続されている。
【0010】
本発明のインバータ装置において、前記制御装置は、前記U相、V相、W相の前記第1〜第4スイッチング素子と前記U相、V相、W相の前記第1〜第4ダイオードと前記第1〜第6クランプダイオードとのうちの何れも短絡故障していないときには、前記3相モータの各相にハイレベル、ミドルレベル、ローレベルの3レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御するものとしてもよい。
【0011】
この場合、前記U相、V相、W相の前記第1スイッチング素子および前記第1ダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記3相モータの各相にハイレベル、ローレベルの2レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御するものとしてもよい。前記U相、V相、W相の前記第2スイッチング素子および前記第2ダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記3相モータの各相にハイレベル、ミドルレベルの2レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御するものとしてもよい。
【0012】
前記U相、V相、W相の前記第3スイッチング素子および前記第3ダイオードのうちの何れかかが短絡故障したときには、前記3相モータの各相にミドルレベル、ローレベルの2レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御するものとしてもよい。前記U相、V相、W相の前記第4スイッチング素子および前記第4ダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記3相モータの各相にハイレベル、ローレベルの2レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御するものとしてもよい。
【0013】
前記第1、第3、第5クランプダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記3相モータの各相にミドルレベル、ローレベルの2レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御するものとしてもよい。前記第2、第4、第6クランプダイオードのうちの何れかが短絡故障したときには、前記3相モータの各相にハイレベル、ミドルレベルの2レベルの電圧が印加されるように前記3レベルインバータを制御するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明の一実施例としてのインバータ装置を備える駆動装置20の構成の概略を示す構成図である。
ECU30により実行される制御モード設定ルーチン一例を示す説明図である。
制御モードに通常モードを設定したときの各相の電圧Vu,Vv,Vwおよび電流Iu,Iv,Iwの一例を示す説明図である。
スイッチング素子Su1,Sv1,Sw1およびダイオードDu1,Dv1,Dw1のうちの何れかが短絡故障し、制御モードにHLモードを設定したときの各相の電圧Vu,Vv,Vwおよび電流Iu,Iv,Iwの一例を示す説明図である。
スイッチング素子Su2,Sv2,Sw2およびダイオードDu2,Dv2,Dw2のうちの何れかが短絡故障し、制御モードにHMモードを設定したときの各相の電圧Vu,Vv,Vwおよび電流Iu,Iv,Iwの一例を示す説明図である。
クランプダイオードDc1,Dc3,Dc5のうちの何れかが短絡故障し、制御モードにMLモードを設定したときの各相の電圧Vu,Vv,Vwおよび電流Iu,Iv,Iwの一例を示す説明図である。
変形例の駆動装置120の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【0016】
図1は、本発明の一実施例としてのインバータ装置を備える駆動装置20の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、図示するように、走行用のモータ22と、モータ22を駆動するインバータ24と、インバータ24に電力ライン28を介して接続されるバッテリ26と、インバータ24を制御する電子制御ユニット(以下、「ECU」という)30とを備える。ここで、「インバータ装置」としては、主として、インバータ24およびECU30が相当する。
【0017】
モータ22は、3相同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込めまれた回転子と、固定子コアに3相コイルが巻回された固定子とを有する。バッテリ26は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。
【0018】
インバータ24は、中性点クランプ型の3レベルインバータとして構成されており、U相、V相、W相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4およびダイオードDu1〜Du4,Dv1〜Dv4,Dw1〜Dw4と、クランプダイオードDc1〜Dc6と、コンデンサC1,C2とを有する。スイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4としては、例えば、IGBTが用いられる。
【0019】
U相のスイッチング素子Su1〜Su4は、電力ライン28の正極ライン28pおよび負極ライン28nに対してこの順に直列に接続されている。U相のスイッチング素子Su1〜Su4には、それぞれ、U相のダイオードDu1〜Du4が並列に(電力ライン28の負極ライン28n側から正極ライン28p側が順方向となるように)接続されている。U相のスイッチング素子Su2,Su3の接続点には、モータ22のU相が接続されている。U相のスイッチング素子Su1,Su2の接続点には、クランプダイオードDc1のカソードが接続されている。クランプダイオードDc1のアノードには、クランプダイオードDc2のカソードが接続されている。クランプダイオードDc2のアノードには、U相のスイッチング素子Su3,Su4の接続点が接続されている。
【0020】
V相のスイッチング素子Sv1〜Sv4は、電力ライン28の正極ライン28pおよび負極ライン28nに対してこの順に直列に接続されている。V相のスイッチング素子Sv1〜Sv4には、それぞれ、V相のダイオードDv1〜Dv4が並列に(電力ライン28の負極ライン28n側から正極ライン28p側が順方向となるように)接続されている。V相のスイッチング素子Sv2,Sv3の接続点には、モータ22のV相が接続されている。V相のスイッチング素子Sv1,Sv2の接続点には、クランプダイオードDc3のカソードが接続されている。クランプダイオードDc3のアノードには、クランプダイオードDc4のカソードが接続されている。クランプダイオードDc4のアノードには、V相のスイッチング素子Sv3,Sv4の接続点が接続されている。
【0021】
W相のスイッチング素子Sw1〜Sw4は、電力ライン28の正極ライン28pおよび負極ライン28nに対してこの順に直列に接続されている。W相のスイッチング素子Sw1〜Sw4には、それぞれ、W相のダイオードDw1〜Dw4が並列に(電力ライン28の負極ライン28n側から正極ライン28p側が順方向となるように)接続されている。W相のスイッチング素子Sw2,Sw3の接続点には、モータ22のW相が接続されている。W相のスイッチング素子Sw1,Sw2の接続点には、クランプダイオードDc5のカソードが接続されている。クランプダイオードDc5のアノードには、クランプダイオードDc6のカソードが接続されている。クランプダイオードDc6のアノードには、W相のスイッチング素子Sw3,Sw4の接続点が接続されている。
【0022】
コンデンサC1,C2は、定格容量が互いに同一に構成されており、電力ライン28の正極ライン28pおよび負極ライン28nに対してこの順に直列に接続されている。コンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)には、クランプダイオードDc1,Dc2の接続点と、クランプダイオードDc3,Dc4の接続点と、クランプダイオードDc5,Dc6の接続点とが接続されている。
【0023】
ECU30は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポートを備える。ECU30には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。ECU30に入力される信号としては、例えば、モータ22の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ22aからの回転位置θmや、モータ22の各相の電流を検出する電流センサ22u,22vからの各相の電流Iu,Ivを挙げることができる。インバータ24の各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4およびダイオードDu1〜Du4,Dv1〜Dv4,Dw1〜Dw4やクランプダイオードDc1〜Dc6のそれぞれに取り付けられた図示しない温度センサからのそれぞれの温度も挙げることができる。さらに、バッテリ26の電圧を検出する電圧センサ26aからの電圧Vbや、バッテリ26の電流を検出する電流センサ26bからの電流Ibを挙げることもできる。
【0024】
ECU30からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。ECU30から出力される信号としては、例えば、インバータ24の各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4への制御信号が出力ポートを介して出力される。ECU30は、回転位置センサ22aからのモータ22の回転子の回転位置θmに基づいてモータ22の電気角θeや回転数Nmを演算したり、電流センサ26bからのバッテリ26の電流Ibに基づいてバッテリ26の蓄電割合SOCを演算したりする。
【0025】
こうして構成された実施例の駆動装置20では、ECU30は、モータ22がトルク指令Tm*で駆動されるようにパルス幅変調制御(PWM制御)によりインバータ24のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のスイッチング制御を行なう。
【0026】
インバータ24の制御では、最初に、モータ22の各相に流れる電流の総和が値0であるとして、モータ22の電気角θeを用いてU相、V相の電流Iu,Ivをd軸,q軸の電流Id,Iqに座標変換(3相−2相変換)する。続いて、モータ22のトルク指令Tm*に基づいてd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*を設定し、d軸,q軸の電流Id,Iqと電流指令Id*,Iq*との差分が打ち消されるようにd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を設定する。そして、モータ22の電気角θeを用いてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*をU相、V相、W相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に座標変換(2相−3相変換)する。そして、U相、V相、W相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいてU相、V相、W相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPWM信号を生成し、生成したスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPMW信号を用いてスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のスイッチング制御を行なう。
【0027】
次に、こうして構成された実施例の駆動装置20の動作、特に、各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPWM信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう際の制御モードの設定処理について説明する。図2は、ECU30により実行される制御モード設定ルーチン一例を示す説明図である。このルーチンは、繰り返し実行される。
【0028】
図2の制御モード設定ルーチンが実行されると、インバータ24の各相の各素子(スイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4およびダイオードDu1〜Du4,Dv1〜Dv4,Dw1〜Dw4やクランプダイオードDc1〜Dc6)のうちの何れかが短絡故障したか否かを判定する(ステップS100)。この処理は、例えば、インバータ24の各相の各素子に取り付けられた図示しない温度センサからの温度を閾値と比較することにより行なうことができる。これは、インバータ24の各相の各素子の短絡故障の要因として、過熱による熱破壊が考えられるためである。
【0029】
ステップS100でインバータ24の各相の各素子のうちの何れも短絡故障していないと判定したときには、制御モードに通常モードを設定して(ステップS110)、本ルーチンを終了する。制御モードに通常モードを設定すると、モータ22の各相にハイレベル(Hレベル)、ミドルレベル(Mレベル)、ローレベル(Lレベル)の3レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPWM信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【0030】
ここで、U相のスイッチング素子Su1〜Su4のオンオフとモータ22のU相の電圧Vuとの関係について説明する。スイッチング素子Su1,Su2をオンにすると共にスイッチング素子Su3,Su4をオフにすると、電力ライン28の正極ライン28pからスイッチング素子Su1,Su2を介してモータ22のU相に電流が流れる。このとき、モータ22のU相の入力端子の電位は、電力ライン28の正極ライン28pの電位に略等しくなり、モータ22のU相の電圧Vuは、ハイレベルになる。
【0031】
スイッチング素子Su3,Su4をオンにすると共にスイッチング素子Su1,Su2をオフにすると、モータ22のU相の入力端子からスイッチング素子Su3,Su4を介して電力ライン28の負極ライン28nに電流が流れる。このとき、モータ22のU相の入力端子の電位は、電力ライン28の負極ライン28nの電位に略等しくなり、モータ22のU相の電圧Vuは、ローレベルになる。
【0032】
スイッチング素子Su2,Su3をオンにすると共にスイッチング素子Su1,Su4をオフにすると、コンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)からクランプダイオードDc1およびスイッチング素子Su2を介してモータ22の入力端子に電流が流れたり、モータ22の入力端子からスイッチング素子Su3およびクランプダイオードDc2を介してコンデンサC1,C2の接続点に電流が流れたりする。このとき、モータ22のU相の入力端子の電位は、コンデンサC1,C2の接続点の電位に略等しくなり、モータ22のU相の電圧Vuは、ミドルレベルになる。
【0033】
V相のスイッチング素子Sv1〜Sv4のオンオフとモータ22のV相の電圧Vvとの関係や、W相のスイッチング素子Sw1〜Sw4のオンオフとモータ22のW相の電圧Vwとの関係も同様である。
【0034】
ステップS100でインバータ24の各相の各素子のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、インバータ24の各相の各素子のうちの何れが故障したかを判定する(ステップS120)。この処理は、ステップS100の処理と同様に(またはまとめて)行なうことができる。
【0035】
ステップS120で、スイッチング素子Su1,Sv1,Sw1およびダイオードDu1,Dv1,Dw1のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにHLモードを設定して(ステップS130)、本ルーチンを終了する。制御モードにHLモードを設定すると、モータ22の各相にハイレベルおよびローレベルの2レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPWM信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【0036】
スイッチング素子Su1が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Su2をオンにすると、電力ライン28の正極ライン28pからスイッチング素子Su1,Su2を介してモータ22のU相に電流が流れ、モータ22のU相の電圧Vuはハイレベルになる。また、スイッチング素子Su3,Su4をオンにすると、モータ22のU相の入力端子からスイッチング素子Su3,Su4を介して電力ライン28の負極ライン28nに電流が流れ、モータ22のU相の電圧Vuはローレベルになる。
【0037】
しかし、スイッチング素子Su2,Su3をオンにすると、スイッチング素子Su1,Su2,Su3およびクランプダイオードDc2を介して電力ライン28の正極ライン28pとコンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)とが短絡してしまう。このため、モータ22のU相の電圧Vuをミドルレベルにすることができない。スイッチング素子Sv1,Sw1およびダイオードDu1,Dv1,Dw1のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、スイッチング素子Su1,Sv1,Sw1およびダイオードDu1,Dv1,Dw1のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにHLモードを設定するものとした。これにより、スイッチング素子Su1,Sv1,Sw1およびダイオードDu1,Dv1,Dw1のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ22をある程度の精度で駆動することができる。
【0038】
ステップS120で、スイッチング素子Su2,Sv2,Sw2およびダイオードDu2,Dv2,Dw2のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにHMモードを設定して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。制御モードにHMモードを設定すると、モータ22の各相にハイレベルおよびミドルレベルの2レベルの電圧が印加されるように各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPWM信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【0039】
スイッチング素子Su2が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Su1をオンにすると、電力ライン28の正極ライン28pからスイッチング素子Su1,Su2を介してモータ22のU相に電流が流れ、モータ22のU相の電圧Vuはハイレベルになる。また、スイッチング素子Su3をオンにすると、コンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)からクランプダイオードDc1およびスイッチング素子Su2を介してモータ22の入力端子に電流が流れたり、モータ22の入力端子からスイッチング素子Su3およびクランプダイオードDc2を介してコンデンサC1,C2の接続点に電流が流れたりして、モータ22のU相の電圧Vuはミドルレベルになる。
【0040】
しかし、スイッチング素子Su3,Su4をオンにすると、クランプダイオードDc1およびスイッチング素子Su2,Su3,Su4を介してコンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)と電力ライン28の負極ライン28nとが短絡してしまう。このため、モータ22のU相の電圧Vuをローレベルにすることができない。スイッチング素子Sv2,Sw2およびダイオードDu2,Dv2,Dw2のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、スイッチング素子Su2,Sv2,Sw2およびダイオードDu2,Dv2,Dw2のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにHMモードを設定するものとした。これにより、スイッチング素子Su2,Sv2,Sw2およびダイオードDu2,Dv2,Dw2のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ22をある程度の精度で駆動することができる。
【0041】
ステップS120で、スイッチング素子Su3,Sv3,Sw3およびダイオードDu3,Dv3,Dw3のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにMLモードを設定して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。制御モードにMLモードを設定すると、モータ22の各相にミドルレベルおよびローレベルの2レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPWM信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【0042】
スイッチング素子Su3が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Su2をオンにすると、コンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)からクランプダイオードDc1およびスイッチング素子Su2を介してモータ22の入力端子に電流が流れたり、モータ22の入力端子からスイッチング素子Su3およびクランプダイオードDc2を介してコンデンサC1,C2の接続点に電流が流れたりして、モータ22のU相の電圧Vuはミドルレベルになる。また、スイッチング素子Su4をオンにすると、モータ22のU相の入力端子からスイッチング素子Su3,Su4を介して電力ライン28の負極ライン28nに電流が流れ、モータ22のU相の電圧Vuはローレベルになる。
【0043】
しかし、スイッチング素子Su1,Su2をオンにすると、スイッチング素子Su1,Su2,Su3およびクランプダイオードDc2を介して電力ライン28の正極ライン28pとコンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)とが短絡してしまう。このため、モータ22のU相の電圧Vuをハイレベルにすることができない。スイッチング素子Sv3,Sw3およびダイオードDu3,Dv3,Dw3のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、スイッチング素子Su3,Sv3,Sw3およびダイオードDu3,Dv3,Dw3のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにMLモードを設定するものとした。これにより、スイッチング素子Su3,Sv3,Sw3およびダイオードDu3,Dv3,Dw3のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ22をある程度の精度で駆動することができる。
【0044】
ステップS120で、スイッチング素子Su4,Sv4,Sw4およびダイオードDu4,Dv4,Dw4のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにHLモードを設定して(ステップS160)、本ルーチンを終了する。制御モードにHLモードを設定すると、モータ22の各相にハイレベルおよびローレベルの2レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPWM信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【0045】
スイッチング素子Su4が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Su1,Su2をオンにすると、電力ライン28の正極ライン28pからスイッチング素子Su1,Su2を介してモータ22のU相に電流が流れ、モータ22のU相の電圧Vuはハイレベルになる。また、スイッチング素子Su3をオンにすると、モータ22のU相の入力端子からスイッチング素子Su3,Su4を介して電力ライン28の負極ライン28nに電流が流れ、モータ22のU相の電圧Vuはローレベルになる。
【0046】
しかし、スイッチング素子Su2,Su3をオンにすると、クランプダイオードDc1およびスイッチング素子Su2,Su3,Su4を介してコンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)と電力ライン28の負極ライン28nとが短絡してしまう。このため、モータ22のU相の電圧Vuをミドルレベルにすることができない。スイッチング素子Sv4,Sw4およびダイオードDu4,Dv4,Dw4のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、スイッチング素子Su4,Sv4,Sw4およびダイオードDu4,Dv4,Dw4のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにHLモードを設定するものとした。これにより、スイッチング素子Su4,Sv4,Sw4およびダイオードDu4,Dv4,Dw4のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ22をある程度の精度で駆動することができる。
【0047】
ステップS120で、クランプダイオードDc1,Dc3,Dc5のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにMLモードを設定して(ステップS170)、本ルーチンを終了する。制御モードにMLモードを設定すると、モータ22の各相にミドルレベルおよびローレベルの2レベルの電圧が印加されるように、各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPWM信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
【0048】
クランプダイオードDc1が短絡故障したときについて説明する。このときに、スイッチング素子Su2,Su3をオンにすると、コンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)からクランプダイオードDc1およびスイッチング素子Su2を介してモータ22の入力端子に電流が流れたり、モータ22の入力端子からスイッチング素子Su3およびクランプダイオードDc2を介してコンデンサC1,C2の接続点に電流が流れたりして、モータ22のU相の電圧Vuはミドルレベルになる。また、スイッチング素子Su3,Su4をオンにすると、モータ22のU相の入力端子からスイッチング素子Su3,Su4を介して電力ライン28の負極ライン28nに電流が流れ、モータ22のU相の電圧Vuはローレベルになる。
【0049】
しかし、スイッチング素子Su1,Su2をオンにすると、スイッチング素子Su1およびクランプダイオードDc1を介して電力ライン28の正極ライン28pとコンデンサC1,C2の接続点(中性点NP)とが短絡してしまう。このため、モータ22のU相の電圧Vuをハイレベルにすることができない。クランプダイオードDc3,Dc5のうちの何れかが短絡故障したときも同様に考えることができる。こうした理由により、クランプダイオードDc1,Dc3,Dc5のうちの何れかが短絡故障したときには、制御モードにMLモードを設定するものとした。これにより、クランプダイオードDc1,Dc3,Dc5のうちの何れかが短絡故障したときでも、モータ22をある程度の精度で駆動することができる。
【0050】
ステップS120で、クランプダイオードDc2,Dc4,Dc6のうちの何れかが短絡故障したと判定したときには、制御モードにHMモードを設定して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。制御モードにHMモードを設定すると、モータ22の各相にハイレベルおよびミドルレベルの2レベルの電圧が印加されるように各相のスイッチング素子Su1〜Su4,Sv1〜Sv4,Sw1〜Sw4のPWM信号を生成してこれらのスイッチング制御を行なう。
(【0051】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
負極
トヨタ自動車株式会社
負極
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
電極
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
負極
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
電池
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
正極
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
歯車
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
自動車
トヨタ自動車株式会社
変速機
トヨタ自動車株式会社
集電体
トヨタ自動車株式会社
回転機
トヨタ自動車株式会社
積層体
トヨタ自動車株式会社
負極層
トヨタ自動車株式会社
圧力容器
トヨタ自動車株式会社
測定装置
トヨタ自動車株式会社
内燃機関
トヨタ自動車株式会社
内燃機関
トヨタ自動車株式会社
通信装置
トヨタ自動車株式会社
蓄電装置
続きを見る