特開 2024-135391 回転電機の制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135391

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】回転電機の制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/028 20160101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

H02P29/028

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046047

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100207859

【弁理士】

【氏名又は名称】塩谷 尚人

(72)【発明者】

【氏名】石川 凜太朗

【テーマコード（参考）】

5H501

【Ｆターム（参考）】

5H501AA20

5H501CC04

5H501EE08

5H501HB07

5H501JJ03

5H501LL22

5H501LL54

5H501MM09

5H501MM11

(57)【要約】

【課題】相電流センサの異常発生後において回転電機の駆動を継続することを可能とする。
【解決手段】回転電機システムは、回転電機１０，２０と、複数のスイッチのオンオフにより巻線の各相に電流を流すインバータ３０，４０とを備える。回転電機１０，２０は、各相に流れる相電流を検出する相電流センサ１３，２３を有し、インバータ３０，４０は、スイッチに流れる素子電流を検出する素子電流センサ３４，４４を有している。制御装置５０，６０は、相電流センサが異常であるか否かを判定する異常判定部と、相電流センサが異常であると判定された場合に、相電流センサの検出電流に代えて、素子電流センサの検出電流に基づいて回転電機の駆動を制御する制御部と、を備えている。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多相の巻線（１１，２１）を有する回転電機（１０，２０）と、半導体スイッチング素子からなる複数のスイッチ（３１，４１）を有し当該スイッチのオンオフにより前記巻線の各相に電流を流すインバータ（３０，４０）と、を備える回転電機システムに適用され、
前記回転電機は、前記巻線の各相に流れる相電流を検出する相電流センサ（１３，２３）を有し、前記インバータは、前記スイッチに流れる素子電流を検出する素子電流センサ（３４，４４）を有しており、
前記相電流センサにより検出された相電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する制御装置（５０，６０）を備える制御システムであって、
前記制御装置は、
前記相電流センサが異常であるか否かを判定する異常判定部と、
前記相電流センサが異常であると判定された場合に、前記相電流センサの検出電流に代えて、前記素子電流センサの検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する制御部と、
を備える、回転電機の制御システム。

【請求項2】

前記異常判定部は、前記相電流センサの異常である第１異常と、前記回転電機において前記相電流センサ以外の異常である第２異常とのいずれが生じているかを判定するものであり、
前記制御部は、
前記第１異常が生じていると判定された場合に、前記相電流センサの検出電流に代えて、前記素子電流センサの検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御し、
前記第２異常が生じていると判定された場合に、その第２異常が生じていると判定された前記回転電機の駆動を停止する、請求項１に記載の回転電機の制御システム。

【請求項3】

前記回転電機において、前記相電流センサにより検出された検出電流を目標電流に一致させるべく電流フィードバック制御が行われる制御システムであり、
前記異常判定部は、
前記相電流センサの検出電流と前記目標電流との差が所定値以上であり、かつ前記素子電流センサの検出電流と前記目標電流との差が所定値未満であることに基づいて、前記第１異常が生じている旨を判定し、
前記相電流センサの検出電流と前記目標電流との差が所定値以上であり、かつ前記素子電流センサの検出電流と前記目標電流との差が所定値以上であることに基づいて、前記第２異常が生じている旨を判定する、請求項２に記載の回転電機の制御システム。

【請求項4】

前記インバータは、前記素子電流センサによる検出電流が所定値よりも上昇したか否かを２値判定し、その判定結果に応じて前記スイッチを遮断させるスイッチ遮断回路（３５，４５）を有し、
前記素子電流センサの検出電流は、前記スイッチ遮断回路に入力されるとともに、Ａ／Ｄ変換を含む信号処理を行う信号処理部（５３，６３）に入力される構成となっており、
前記制御部は、前記素子電流センサの検出電流を前記信号処理部を介して取得し、その検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する、請求項１に記載の回転電機の制御システム。

【請求項5】

前記相電流センサ及び前記素子電流センサのうち少なくとも前記相電流センサから検出電流が入力される第１制御装置（５０）と、前記相電流センサ及び前記素子電流センサのうち少なくとも前記素子電流センサから検出電流が入力される第２制御装置（６０）とを備える制御システムであって、
前記第１制御装置は、
前記相電流センサが異常であるか否かを判定する前記異常判定部と、
前記異常判定部により前記相電流センサが異常であると判定された場合に、その旨を示す異常情報を前記第２制御装置に出力する情報出力部と、を有し、
前記第２制御装置は、前記第１制御装置から前記異常情報を入力した場合に、前記制御部による前記回転電機の制御として、前記素子電流センサの検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する、請求項１～４のいずれか１項に記載の回転電機の制御システム。

【請求項6】

前記回転電機システムは、前記回転電機として、第１回転電機（１０）と第２回転電機（２０）とを有し、前記各回転電機にそれぞれ前記インバータが設けられており、前記第１回転電機には前記相電流センサとして第１相電流センサ（１３）が設けられ、前記第２回転電機には前記相電流センサとして第２相電流センサ（２３）が設けられており、
前記異常判定部は、前記第１回転電機及び前記第２回転電機の各々において、前記相電流センサの異常である第１異常と、前記回転電機において前記相電流センサ以外の異常である第２異常とのいずれが生じているかを判定するものであり、
前記制御部は、
前記第１回転電機及び前記第２回転電機のいずれかにおいて前記第１異常が生じていると判定された場合に、前記各回転電機において前記相電流センサの検出電流に代えて、前記素子電流センサの検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御し、
前記第１回転電機及び前記第２回転電機のいずれかにおいて前記第２異常が生じていると判定された場合に、前記各回転電機のうち前記第２異常が生じていると判定された前記回転電機の駆動を停止する、請求項１～４のいずれか１項に記載の回転電機の制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機の制御システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転電機では、ステータ巻線の各相に流れる相電流が電流センサにより検出され、その検出電流に基づいて回転電機の駆動が制御される。また、従来、電流センサの異常を検出する技術が各種提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－５４６９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

回転電機において相電流センサの異常が生じた場合には、回転電機の駆動が停止されることが考えられる。この場合、例えば電気自動車の走行駆動源として回転電機が用いられている構成では、車両の走行が不可となる。この点、相電流センサの異常発生後にも回転電機の駆動を継続できる技術が望まれる。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、相電流センサの異常発生後において回転電機の駆動を継続することを可能とする回転電機の制御システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決すべく、本発明は、
多相の巻線（１１，２１）を有する回転電機（１０，２０）と、半導体スイッチング素子からなる複数のスイッチ（３１，４１）を有し当該スイッチのオンオフにより前記巻線の各相に電流を流すインバータ（３０，４０）と、を備える回転電機システムに適用され、
前記回転電機は、前記巻線の各相に流れる相電流を検出する相電流センサ（１３，２３）を有し、前記インバータは、前記スイッチに流れる素子電流を検出する素子電流センサ（３４，４４）を有しており、
前記相電流センサにより検出された相電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する制御装置（５０，６０）を備える制御システムであって、
前記制御装置は、
前記相電流センサが異常であるか否かを判定する異常判定部と、
前記相電流センサが異常であると判定された場合に、前記相電流センサの検出電流に代えて、前記素子電流センサの検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。

【0007】

回転電機とインバータとを備える回転電機システムでは、回転電機において、巻線の各相に流れる相電流が相電流センサにより検出され、その検出電流に基づいて回転電機の駆動が制御される。また、インバータでは、スイッチ（スイッチング素子）に流れる素子電流が素子電流センサにより検出され、その検出電流に基づいて正側経路及び負側経路の短絡が検知される構成となっている。そして、かかる構成において、相電流センサが異常であると判定された場合に、相電流センサの検出電流に代えて、素子電流センサの検出電流に基づいて回転電機の駆動を制御するようにした。これにより、相電流センサの異常発生後において回転電機の駆動を継続させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態における回転電機システムの概略構成図。

【図2】インバータの構成を示す図。

【図3】メイン制御装置及びサブ制御装置の機能を示す機能ブロック図。

【図4】メイン制御装置による回転電機の制御処理を示すフローチャート。

【図5】サブ制御装置による回転電機の制御処理を示すフローチャート。

【図6】別例においてメイン制御装置及びサブ制御装置の機能を示す機能ブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態における回転電機システムを図面に基づいて説明する。図１は、動力源として２つの回転電機を有する車載の回転電機システムの概略構成図である。

【0010】

本回転電機システムは、第１回転電機１０及び第２回転電機２０を備えており、回転電機１０，２０ごとにインバータ３０，４０が設けられている。各回転電機１０，２０は、それぞれ多相（例えば３相）のステータ巻線１１，２１（図２参照）を有する交流式回転電機であり、力行機能と回生発電機能を有する。これら各回転電機１０，２０は、いずれも車両の走行動力源として用いられている。ただし、第１回転電機１０が走行動力源として用いられ、第２回転電機２０が発電機として用いられる構成であってもよい。

【0011】

第１回転電機１０は、ロータの回転角を検出する回転角センサ１２と、ステータ巻線に流れる各相の相電流を検出する相電流センサ１３とを有している。相電流センサ１３は、例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の相電流のうち２相の相電流を検出するものであるとよい。ただし、３相の相電流を検出するものであってもよい。同様に、第２回転電機２０は、ロータの回転角を検出する回転角センサ２２と、ステータ巻線２１に流れる各相の相電流を検出する相電流センサ２３とを有している。なお、以下の説明では、第１回転電機１０に設けられた回転角センサ１２、相電流センサ１３を「第１回転角センサ１２、第１相電流センサ１３」とも称し、第２回転電機２０に設けられた回転角センサ２２、相電流センサ２３を「第２回転角センサ２２、第２相電流センサ２３」とも称する。

【0012】

インバータ３０，４０は、交流電力と直流電力とを変換する電力変換回路であり、インバータ３０，４０により各回転電機１０，２０に対する電力の入出力が調整される。インバータ３０は、メイン制御装置５０からの駆動指令に基づいて駆動可能となっている一方、サブ制御装置６０からの駆動指令に基づいて駆動可能となっている。また、インバータ４０も同様に、メイン制御装置５０からの駆動指令に基づいて駆動可能となっているとともに、サブ制御装置６０からの駆動指令に基づいて駆動可能となっている。

【0013】

図２にインバータ３０，４０の構成を示す。各インバータ３０，４０は、直流電源である高圧バッテリ８０に接続されている。

【0014】

インバータ３０は、相ごとに、上アーム及び下アームに設けられた各スイッチ３１の直列接続体を備えている。本実施形態では、各スイッチ３１として、電圧制御型の半導体スイッチング素子が用いられており、具体的にはＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどが用いられている。各スイッチ３１には、フリーホイールダイオードとしてのダイオード３２が逆並列に接続されている。各スイッチ３１にはそれぞれ駆動回路３３が設けられており、制御装置５０，６０から各駆動回路３３に駆動指令が入力されると、その駆動指令に応じて、相ごとに上下アームの各スイッチ３１が交互にオンオフされる。

【0015】

また、各スイッチ３１には、スイッチング素子を流れる電流を検出する素子電流センサ３４が設けられており、素子電流センサ３４の検出信号は駆動回路３３に入力される。素子電流センサ３４は、例えばスイッチ３１のセンス端子に流れるセンス電流を検出するものであるとよい。駆動回路３３には、上下アームの短絡により過電流が流れた時にスイッチ遮断を行うスイッチ遮断回路３５が設けられている。スイッチ遮断回路３５は、素子電流センサ３４による検出電流が所定値よりも上昇したか否かを２値判定し、その判定結果に応じてスイッチ３１（スイッチング素子）を遮断させるハード回路であり、例えば比較器等を有する構成となっている。また、素子電流センサ３４の検出信号は駆動回路３３を介して各制御装置５０，６０に入力される。

【0016】

インバータ４０は、インバータ３０と同様の構成を有しており、以下に略述する。インバータ４０は、相ごとに、上アーム及び下アームに設けられた各スイッチ４１の直列接続体を備えており、各スイッチ４１にはダイオード４２が逆並列に接続されている。各スイッチ４１にはそれぞれ駆動回路４３が設けられている。また、各スイッチ４１には、スイッチング素子を流れる電流を検出する素子電流センサ４４が設けられている。駆動回路４３には、上下アームの短絡により過電流が流れた時にスイッチ遮断を行うスイッチ遮断回路４５が設けられている。なお以下の説明では、インバータ３０の素子電流センサ３４を「第１素子電流センサ３４」、インバータ４０の素子電流センサ４４を「第２素子電流センサ４４」とも称する。

【0017】

図１の説明に戻る。メイン制御装置５０及びサブ制御装置６０は、２つの回転電機１０，２０を制御する回転電機制御装置であり、車両運転状態下において各制御装置５０，６０よりも上位となる上位制御装置７０からの指令信号に基づいて、各回転電機１０，２０の駆動を制御する。メイン制御装置５０及びサブ制御装置６０は、通信線７１を通じて相互に各種情報の受け渡しが可能となっている。メイン制御装置５０は、通常時において２つの回転電機１０，２０の制御を行う制御装置であり、サブ制御装置６０は、メイン制御装置５０による回転電機１０，２０の制御実行中において何らかの異常が生じた場合に、メイン制御装置５０に代わって、回転電機１０，２０の制御を代行する制御装置である。サブ制御装置６０により、車両における退避走行時の制御が行われる。メイン制御装置５０が「第１制御装置」に相当し、サブ制御装置６０が「第２制御装置」に相当する。以下に、各制御装置５０，６０の構成を詳しく説明する。

【0018】

メイン制御装置５０は、ＣＰＵや各種メモリを有するマイクロコンピュータを主体として構成された電子制御装置であり、各種センサの検出信号や上位制御装置７０からの指令信号に基づいて、各回転電機１０，２０の駆動を制御すべく、各インバータ３０，４０に対して駆動指令を出力する。

【0019】

メイン制御装置５０は、第１回転電機１０の駆動を制御する第１制御部５１と、第２回転電機２０の駆動を制御する第２制御部５２とを有している。これら各制御部５１，５２は、各回転電機１０，２０の制御量（例えばトルク）をそれぞれ指令値に制御すべく、インバータ３０，４０の各スイッチ３１のスイッチング制御を実施する。また、メイン制御装置５０は、相電流センサ１３，２３や素子電流センサ３４，４４の検出電流を入力し、Ａ／Ｄ変換等の信号処理を行う信号処理部５３を有している。

【0020】

図３を用いて、メイン制御装置５０における第１制御部５１及び第２制御部５２の機能を具体的に説明する。

【0021】

第１制御部５１は、目標電流算出部５１ａと、相電流取得部５１ｂと、素子電流取得部５１ｃと、Ｄｕｔｙ算出部５１ｄと、異常判定部５１ｅと、情報出力部５１ｆとを備えている。目標電流算出部５１ａは、上位制御装置７０から受信した第１回転電機１０の指令トルク（第１指令トルク）と、第１回転角センサ１２により検出された第１回転電機１０の回転角θ１とに基づいて、各相に流れる相電流の目標値（目標電流）を算出する。相電流取得部５１ｂは、第１相電流センサ１３により検出された検出電流を、第１回転電機１０に実際に流れた相電流として取得する。素子電流取得部５１ｃは、第１素子電流センサ３４により検出された検出電流を素子電流として取得する。相電流取得部５１ｂ及び素子電流取得部５１ｃは、図１に示す信号処理部５３を介して相電流や素子電流を取得する。各取得部５１ｂ，５１ｃは、相ごとに相電流や素子電流を取得するものであるとよい。

【0022】

Ｄｕｔｙ算出部５１ｄは、目標電流算出部５１ａにより算出された目標電流と、相電流取得部５１ｂにより取得された相電流とに基づいて、インバータ３０の各スイッチ３１をＰＷＭ駆動するためのデューティ比を算出するとともに、そのデューティ比によりスイッチ駆動のための駆動信号を生成する。各スイッチ３１の駆動信号は各相において上下のアームごとに生成され、インバータ３０の各駆動回路３３に出力される。この駆動信号により、インバータ３０において各スイッチ３１のスイッチング制御が行われる。これにより、第１回転電機１０において、第１相電流センサ１３により検出された検出電流を目標電流に一致させるべく電流フィードバック制御が行われる。

【0023】

異常判定部５１ｅは、第１相電流センサ１３に異常が生じているか否かを判定する。本実施形態では特に、異常判定部５１ｅは、第１相電流センサ１３の検出電流が異常値である場合、すなわち、第１相電流センサ１３の検出電流が目標電流に対して所定以上乖離している場合に、その原因が、第１相電流センサ１３の異常に起因するものであるか、第１回転電機１０において第１相電流センサ１３以外の異常に起因するものであるかを特定する。

【0024】

具体的には、異常判定部５１ｅは、第１相電流センサ１３の検出電流と第１回転電機１０の目標電流との差が所定値以上であり、かつ第１素子電流センサ３４の検出電流と第１回転電機１０の目標電流との差が所定値未満であることに基づいて、第１回転電機１０において第１相電流センサ１３の異常であるセンサ異常が生じていると判定する。また、第１相電流センサ１３の検出電流と第１回転電機１０の目標電流との差が所定値以上であり、かつ第１素子電流センサ３４の検出電流と第１回転電機１０の目標電流との差が所定値以上である場合に、第１回転電機１０において相電流センサ以外の異常である回転電機異常が生じていると判定する。センサ異常としては、センサ信号線の断線や地絡等が考えられる。また、回転電機異常としては、ステータ巻線やロータ軸受の故障等が考えられる。なお、センサ異常が「第１異常」に相当し、回転電機異常が「第２異常」に相当する。

【0025】

情報出力部５１ｆは、異常判定部５１ｅによりセンサ異常及び回転電機異常のいずれかが生じていると判定された場合に、その異常発生の旨を示す異常情報をサブ制御装置６０に出力する。

【0026】

一方、第２制御部５２は、第１制御部５１と同様の構成を有しており、目標電流算出部５２ａと、相電流取得部５２ｂと、素子電流取得部５２ｃと、Ｄｕｔｙ算出部５２ｄと、異常判定部５２ｅと、情報出力部５２ｆとを備えている。

【0027】

目標電流算出部５２ａは、上位制御装置７０から受信した第２回転電機２０の指令トルク（第２指令トルク）と、第２回転角センサ２２により検出された第２回転電機２０の回転角θ２とに基づいて、各相に流れる相電流の目標値（目標電流）を算出する。相電流取得部５２ｂは、第２相電流センサ２３により検出された検出電流を実際の相電流として取得する。素子電流取得部５２ｃは、第２素子電流センサ４４により検出された検出電流を素子電流として取得する。

【0028】

Ｄｕｔｙ算出部５２ｄは、目標電流算出部５２ａにより算出された目標電流と、相電流取得部５２ｂにより取得された相電流とに基づいて、インバータ４０の各スイッチ４１をＰＷＭ駆動するためのデューティ比を算出するとともに、そのデューティ比によりスイッチ駆動のための駆動信号を生成する。これにより、第２回転電機２０において、第２相電流センサ２３により検出された検出電流を目標電流に一致させるべく電流フィードバック制御が行われる。

【0029】

異常判定部５２ｅは、第２相電流センサ２３に異常が生じているか否かを判定する。本実施形態では特に、異常判定部５２ｅは、第２相電流センサ２３の検出電流が異常値である場合、すなわち、第２相電流センサ２３の検出電流が目標電流に対して所定以上乖離している場合に、その原因が、第２相電流センサ２３の異常に起因するものであるか、第２回転電機２０において第２相電流センサ２３以外の異常に起因するものであるかを特定する。

【0030】

具体的には、異常判定部５２ｅは、第２相電流センサ２３の検出電流と第２回転電機２０の目標電流との差が所定値以上であり、かつ第２素子電流センサ４４の検出電流と第２回転電機２０の目標電流との差が所定値未満であることに基づいて、第２回転電機２０において第２相電流センサ２３の異常であるセンサ異常（第１異常）が生じていると判定する。また、第２相電流センサ２３の検出電流と第２回転電機２０の目標電流との差が所定値以上であり、かつ第２素子電流センサ４４の検出電流と第２回転電機２０の目標電流との差が所定値以上である場合に、第２回転電機２０において相電流センサ以外の異常である回転電機異常（第２異常）が生じていると判定する。

【0031】

情報出力部５２ｆは、異常判定部５２ｅによりセンサ異常及び回転電機異常のいずれかが生じていると判定された場合に、その異常発生の旨を示す異常情報をサブ制御装置６０に出力する。

【0032】

一方、図１に示すように、サブ制御装置６０は、第１回転電機１０の駆動を制御する第１制御部６１と、第２回転電機２０の駆動を制御する第２制御部６２とを有している。これら各制御部６１，６２は、メイン制御装置５０の第１制御部５１及び第２制御部５２の代わりに各回転電機１０，２０の駆動を制御するものである。また、サブ制御装置６０は、素子電流センサ３４，４４の検出電流を入力し、Ａ／Ｄ変換等の信号処理を行う信号処理部６３を有している。

【0033】

サブ制御装置６０は、メイン制御装置５０において回転電機異常又はセンサ異常が生じた場合に、メイン制御装置５０に代わって各回転電機１０，２０の駆動を制御する。サブ制御装置６０では、相電流センサ１３，２３の検出電流に代えて、素子電流センサ３４，４４の検出電流に基づいて回転電機１０，２０の制御が実施される。サブ制御装置６０は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウエアで構成されている。

【0034】

図３を用いて、サブ制御装置６０における第１制御部６１及び第２制御部６２の機能を具体的に説明する。

【0035】

第１制御部６１は、目標電流算出部６１ａと、素子電流取得部６１ｂと、Ｄｕｔｙ算出部６１ｃとを備えている。目標電流算出部６１ａは、上位制御装置７０から受信した第１指令トルクと、第１回転電機１０の回転角θ１とに基づいて、各相に流れる相電流の目標値（目標電流）を算出する。素子電流取得部６１ｂは、第１素子電流センサ３４により検出された検出電流を素子電流として取得する。

【0036】

Ｄｕｔｙ算出部６１ｃは、目標電流算出部６１ａにより算出された目標電流と、素子電流取得部６１ｂにより取得された素子電流とに基づいて、インバータ３０の各スイッチ３１をＰＷＭ駆動するためのデューティ比を算出するとともに、そのデューティ比によりスイッチ駆動のための駆動信号を生成する。各スイッチ３１の駆動信号は各相において上下のアームごとに生成され、インバータ３０の各駆動回路３３に出力される。この駆動信号により、インバータ３０において各スイッチ３１のスイッチング制御が行われる。これにより、第１回転電機１０において、第１素子電流センサ３４により検出された検出電流を目標電流に一致させるべく電流フィードバック制御が行われる。

【0037】

一方、第２制御部６２は、第１制御部６１と同様の構成を有しており、目標電流算出部６２ａと、素子電流取得部６２ｂと、Ｄｕｔｙ算出部６２ｃとを備えている。

【0038】

目標電流算出部６２ａは、上位制御装置７０から受信した第２指令トルクと、第２回転電機２０の回転角θ２とに基づいて、各相に流れる相電流の目標値（目標電流）を算出する。素子電流取得部６２ｂは、第２素子電流センサ４４により検出された検出電流を素子電流として取得する。

【0039】

Ｄｕｔｙ算出部６２ｃは、目標電流算出部６２ａにより算出された目標電流と、素子電流取得部６２ｂにより取得された素子電流とに基づいて、インバータ４０の各スイッチ４１をＰＷＭ駆動するためのデューティ比を算出するとともに、そのデューティ比によりスイッチ駆動のための駆動信号を生成する。これにより、第２回転電機２０において、第２相電流センサ２３により検出された検出電流を目標電流に一致させるべく電流フィードバック制御が行われる。

【0040】

本実施形態では、メイン制御装置５０において、いずれかの制御部５１，５２の異常判定部５１ｅ，５２ｅによりセンサ異常又は回転電機異常が生じていると判定された場合には、メイン制御装置５０に代わって、サブ制御装置６０により各回転電機１０，２０の駆動が制御される。このとき、サブ制御装置６０では、相電流センサ１３，２３の検出電流に代えて、素子電流センサ３４，４４の検出電流に基づいて回転電機１０，２０の制御が行われる。また特に、回転電機異常が生じていると判定された場合には、各回転電機１０，２０のうち回転電機異常が生じていると判定された回転電機の駆動が停止され、一方の回転電機のみの制御が行われる。

【0041】

図４は、メイン制御装置５０により実行される各回転電機１０，２０の制御処理を示すフローチャートであり、本処理は、所定周期で繰り返し実行される。本実施形態では、図４の処理により、上述した第１制御部５１及び第２制御部５２の各機能が実現されるものとなっている。なお、メイン制御装置５０による各回転電機１０，２０の制御は同様のものであればよく、ここでは第１回転電機１０の制御について説明する。

【0042】

図４において、ステップＳ１１では、上位制御装置７０から受信した指令トルクと、第１回転角センサ１２により検出された第１回転電機１０の回転角θ１とに基づいて、第１回転電機１０の目標電流を算出する。また、ステップＳ１２では、第１相電流センサ１３により検出された相電流を取得し、続くステップＳ１３では、第１素子電流センサ３４により検出された素子電流を取得する。

【0043】

その後、ステップＳ１４では、第１回転電機１０の異常判定を実施する。この異常判定は、異常判定部５１ｅの機能として説明した手法により行われればよい。このとき、第１相電流センサ１３の異常であるセンサ異常と、第１回転電機１０において第１相電流センサ以外の異常である回転電機異常とのいずれかが生じているかが判定される。具体的には、相電流と目標電流との差が所定値以上であり、かつ素子電流と目標電流との差が所定値未満であれば、センサ異常が生じていると判定される。また、相電流と目標電流との差が所定値以上であり、かつ素子電流と目標電流との差が所定値以上であれば、回転電機異常が生じていると判定される。

【0044】

補足すれば、相電流と目標電流と素子電流とのうち、目標電流と素子電流とが同一又は略同一であり、かつ相電流のみが乖離していれば、センサ異常（第１相電流センサ１３の異常）が生じていると判定される。また、相電流と素子電流とが同一又は略同一であり、かつ目標電流のみが乖離していれば、回転電機異常が生じていると判定される。

【0045】

その後、ステップＳ１５では、ステップＳ１４の判定結果が、センサ異常を示すものであるか否かを判定し、続くステップＳ１６では、ステップＳ１４の判定結果が、回転電機異常を示すものであるか否かを判定する。そして、ステップＳ１５，Ｓ１６が共に否定されればステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、通常処理により第１回転電機１０の駆動を制御する。この場合、目標電流と各相の相電流とに基づいて、第１回転電機１０の相電流がフィードバック制御される。

【0046】

ステップＳ１５が肯定された場合はステップＳ１８に進み、ステップＳ１６が肯定された場合はステップＳ１９に進む。ステップＳ１８では、センサ異常が生じていることを示す異常情報をサブ制御装置６０に送信する。また、ステップＳ１９では、回転電機異常が生じていることを示す異常情報をサブ制御装置６０に送信する。

【0047】

その後、ステップＳ２０では、メイン制御装置５０による第１回転電機１０の制御が停止される。

【0048】

図５は、サブ制御装置６０により実行される各回転電機１０，２０の制御処理を示すフローチャートであり、本処理は、所定周期で繰り返し実行される。本実施形態では、図５の処理により、上述した第１制御部６１及び第２制御部６２の各機能が実現されるものとなっている。なお、サブ制御装置６０による各回転電機１０，２０の制御は同様のものであればよく、ここでは第１回転電機１０の制御について説明する。

【0049】

図５において、ステップＳ２１では、メイン制御装置５０から異常情報を受信したか否かを判定する。異常情報を受信していなければ、そのまま本処理を終了し、異常情報を受信していれば、後続のステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、異常情報が、第１回転電機１０の回転電機異常を示すものであるか否かを判定する。そして、ステップＳ２２が肯定されればそのまま本処理を終了し、ステップＳ２２が否定されればステップＳ２３に進む。この場合、第１回転電機１０で回転電機異常が生じている状況下では、サブ制御装置６０による第１回転電機１０の制御が行われず、第１回転電機１０は停止状態となる。

【0050】

ステップＳ２３では、上位制御装置７０から受信した指令トルクと、第１回転角センサ１２により検出された第１回転電機１０の回転角θ１とに基づいて、第１回転電機１０の目標電流を算出する。また、ステップＳ２４では、第１素子電流センサ３４により検出された素子電流を取得する。その後、ステップＳ２５では、第１素子電流センサ３４により検出された素子電流を用いて、第１回転電機１０の駆動を制御する。この場合、目標電流と相ごとの素子電流とに基づいて、第１回転電機１０の相電流がフィードバック制御される。

【0051】

なお、サブ制御装置６０による第２回転電機２０の制御では、ステップＳ２２において、異常情報が、第２回転電機２０の回転電機異常を示すものであるか否かを判定し、肯定された場合にそのまま本処理を終了するとよい。これにより、第２回転電機２０で回転電機異常が生じている状況下では、サブ制御装置６０による第２回転電機２０の制御が行われず、第２回転電機２０は停止状態となる。要するに、上記ステップＳ２２によれば、異常情報が、いずれか一方の回転電機の異常を示すものである場合に、他方の回転電機のみが駆動されるようになっている。

【0052】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

【0053】

各回転電機１０，２０の相電流センサ１３，２３が異常であると判定された場合に、相電流センサ１３，２３の検出電流に代えて、インバータ３０，４０の素子電流センサ３４，４４の検出電流に基づいて回転電機１０，２０を制御するようにした。これにより、相電流センサ１３，２３の異常発生後において回転電機１０，２０の駆動を継続させることができる。

【0054】

相電流センサ１３，２３の検出電流が異常値である場合には、回転電機１０，２０において相電流センサ１３，２３が異常である場合と、相電流センサ以外が異常である場合とが考えられる。この点を考慮し、相電流センサ１３，２３の異常である第１異常と、回転電機１０，２０において相電流センサ以外の異常である第２異常とのいずれが生じているかを判定するようにした。そして、第１異常が生じていると判定された場合に、相電流センサ１３，２３の検出電流に代えて、素子電流センサ３４，４４の検出電流に基づいて回転電機１０，２０の駆動を制御し、第２異常が生じていると判定された場合に、その第２異常が生じていると判定された回転電機の駆動を停止するようにした。この構成によれば、異常発生の形態に応じて適正な対応が可能となっている。

【0055】

相電流センサ１３，２３の検出電流と回転電機１０，２０の目標電流との差が所定値以上であり、かつ素子電流センサ３４，４４の検出電流と回転電機１０，２０の目標電流との差が所定値未満であることに基づいて、第１異常（相電流センサの異常）が生じている旨を判定するようにした。また、相電流センサ１３，２３の検出電流と回転電機１０，２０の目標電流との差が所定値以上であり、かつ素子電流センサ３４，４４の検出電流と回転電機１０，２０の目標電流との差が所定値以上であることに基づいて、第２異常（回転電機異常）が生じている旨を判定するようにした。これにより、相電流センサ１３，２３の検出電流が異常値である場合において、相電流センサ自体が異常である場合と、相電流センサ以外の回転電機異常が生じている場合とを適正に判別することができる。

【0056】

インバータ３０，４０のスイッチ遮断回路３５，４５では、素子電流センサ３４，４４の検出電流の２値判定（所定値より大きいか小さいかの判定）により過電流判定が行われ、その判定結果に応じてスイッチ遮断が行われる。また、相電流センサ１３，２３の異常時には、インバータ３０，４０での過電流判定（２値判定）に用いられる素子電流を流用することで、相電流センサ１３，２３の検出電流を用いずとも、回転電機１０，２０の駆動を継続させることができる。この場合、回転電機システムにおける既存構成を用いつつ、回転電機１０，２０の駆動を好適に行わせることができる。

【0057】

メイン制御装置５０が、相電流センサ１３，２３が異常であるか否かを判定し、相電流センサ１３，２３の異常発生時にその旨を示す異常情報をサブ制御装置６０に出力するようにした。また、サブ制御装置６０が、メイン制御装置５０から異常情報を入力した場合に、素子電流センサ３４，４４の検出電流に基づいて回転電機１０，２０を制御するようにした。この場合、回転電機１０，２０の制御系統が２系統で設けられ、正常時と異常時とで制御系統の切り替えが行われることにより、異常発生後において回転電機１０，２０の駆動を滞ることなく継続できる。

【0058】

各回転電機１０，２０のいずれかにおいてセンサ異常が生じている場合に、相電流に代えて素子電流による回転電機１０，２０の駆動制御を可能とするとともに、各回転電機１０，２０のいずれかにおいて回転電機異常が生じている場合に、回転電機異常が生じていない側での１モータ走行を可能とした。これにより、回転電機システムでの異常発生時において、２つの回転電機１０，２０のうち一方又は両方を用いた退避走行を適切に実施することができる。

【0059】

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

【0060】

・上記実施形態では、図５に示すサブ制御装置６０の制御処理において、メイン制御装置５０から異常情報を受信したこと（ステップＳ２１が肯定されること）を条件に、目標電流と素子電流とに基づいて各回転電機１０，２０の制御量を算出する構成としたが、これを変更してもよい。サブ制御装置６０が、異常情報の受信の有無にかかわらず、目標電流と素子電流とに基づいて各回転電機１０，２０の制御量を算出する構成であってもよい。これにより、メイン制御装置５０の制御中における異常発生時において、いち早くかつ円滑にサブ制御装置６０の制御への切り替えを行わせることができる。

【0061】

・メイン制御装置５０は、相電流センサ及び素子電流センサのうち少なくとも相電流センサから検出電流が入力されるものであればよい。メイン制御装置５０に対して、相電流センサ及び素子電流センサのうち相電流センサのみから検出電流が入力される場合には、メイン制御装置５０において、例えば相電流センサの電流検出値が予め定めた所定範囲内に入っていないことに基づいて、相電流センサが異常であることが判定されるとよい。

【0062】

・サブ制御装置６０は、メイン制御装置５０と同様に、相電流センサ及び素子電流センサの両方から検出電流が入力されるものであってもよい。この場合、サブ制御装置６０は、相電流センサが異常になっている回転電機では相電流センサの検出電流を制御に使用せず、相電流センサが正常である回転電機では相電流センサの検出電流を制御に使用するものであってもよい。

【0063】

・上記実施形態では、回転電機システムとして、第１回転電機１０と第２回転電機２０とを備える構成としたが、これを変更してもよい。例えば、回転電機システムは、１つの回転電機を備えるものであってもよい。

【0064】

図６は、１つの回転電機１０を有する回転電機システムについて各制御装置５０，６０の機能を示す図である。メイン制御装置５０は、目標電流算出部５１ａと、相電流取得部５１ｂと、素子電流取得部５１ｃと、Ｄｕｔｙ算出部５１ｄと、異常判定部５１ｅと、情報出力部５１ｆとを備えている。これら各部は図３で説明したものと同じ機能を有しており、以下には簡単に説明する。目標電流算出部５１ａは、上位制御装置７０から受信した回転電機１０の指令トルクと、回転角センサ１２により検出された回転電機１０の回転角θとに基づいて、各相に流れる相電流の目標値（目標電流）を算出する。相電流取得部５１ｂは、相電流センサ１３により検出された検出電流を、回転電機１０に実際に流れた相電流として取得する。素子電流取得部５１ｃは、素子電流センサ３４により検出された検出電流を素子電流として取得する。Ｄｕｔｙ算出部５１ｄは、目標電流と相電流とに基づいて、インバータ３０のスイッチ駆動のための駆動信号を生成する。

【0065】

異常判定部５１ｅは、相電流センサ１３に異常が生じているか否かを判定する。具体的には、異常判定部５１ｅは、目標電流と相電流と素子電流とに基づいて、相電流センサ１３の異常であるセンサ異常が生じているか否かを判定するとともに、相電流センサ以外の異常である回転電機異常が生じているか否かを判定する。情報出力部５１ｆは、異常判定部５１ｅによりセンサ異常及び回転電機異常のいずれかが生じていると判定された場合に、その異常発生の旨を示す異常情報をサブ制御装置６０に出力する。

【0066】

一方、サブ制御装置６０は、目標電流算出部６１ａと、素子電流取得部６１ｂと、Ｄｕｔｙ算出部６１ｃとを備えている。これら各部は図３で説明したものと同じ機能を有しており、以下には簡単に説明する。目標電流算出部６１ａは、上位制御装置７０から受信した指令トルクと、回転電機１０の回転角θとに基づいて目標電流を算出する。素子電流取得部６１ｂは、素子電流センサ３４により検出された検出電流を素子電流として取得する。Ｄｕｔｙ算出部６１ｃは、目標電流と素子電流とに基づいて、インバータ３０のスイッチ駆動のための駆動信号を生成する。

【0067】

上記構成では、メイン制御装置５０の異常判定部５１ｅによりセンサ異常又は回転電機異常が生じていると判定された場合に、メイン制御装置５０に代わって、サブ制御装置６０により回転電機１０の駆動が制御される。サブ制御装置６０では、相電流センサ１３の検出電流に代えて、素子電流センサ３４の検出電流に基づいて回転電機１０の制御が行われる。この場合、センサ異常が生じている状況下では、回転電機１０の駆動により車両の退避走行が行われ、回転電機異常が生じている状況下では、回転電機１０の駆動が停止される。

【0068】

・上記実施形態では、回転電機の制御システムとして、メイン制御装置５０及びサブ制御装置６０を備える構成としたが、これを変更し、単一の制御装置を備える構成であってもよい。この場合、単一の制御装置により異常判定部及び制御部が構成される。制御装置は、相電流センサが異常であるか否かを判定し、相電流センサが異常であると判定された場合に、相電流センサの検出電流に代えて、素子電流センサの検出電流に基づいて回転電機を制御する。

【0069】

・本発明は、電動車両以外に、飛行体や船舶等、他の移動体に適用されるものであってもよい。また、定置式のシステムに適用されるものであってもよい。

【0070】

上述の実施形態から抽出される技術思想を以下に記載する。
［構成１］
多相の巻線（１１，２１）を有する回転電機（１０，２０）と、半導体スイッチング素子からなる複数のスイッチ（３１，４１）を有し当該スイッチのオンオフにより前記巻線の各相に電流を流すインバータ（３０，４０）と、を備える回転電機システムに適用され、
前記回転電機は、前記巻線の各相に流れる相電流を検出する相電流センサ（１３，２３）を有し、前記インバータは、前記スイッチに流れる素子電流を検出する素子電流センサ（３４，４４）を有しており、
前記相電流センサにより検出された相電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する制御装置（５０，６０）を備える制御システムであって、
前記制御装置は、
前記相電流センサが異常であるか否かを判定する異常判定部と、
前記相電流センサが異常であると判定された場合に、前記相電流センサの検出電流に代えて、前記素子電流センサの検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する制御部と、
を備える、回転電機の制御システム。
［構成２］
前記異常判定部は、前記相電流センサの異常である第１異常と、前記回転電機において前記相電流センサ以外の異常である第２異常とのいずれが生じているかを判定するものであり、
前記制御部は、
前記第１異常が生じていると判定された場合に、前記相電流センサの検出電流に代えて、前記素子電流センサの検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御し、
前記第２異常が生じていると判定された場合に、その第２異常が生じていると判定された前記回転電機の駆動を停止する、構成１に記載の回転電機の制御システム。
［構成３］
前記回転電機において、前記相電流センサにより検出された検出電流を目標電流に一致させるべく電流フィードバック制御が行われる制御システムであり、
前記異常判定部は、
前記相電流センサの検出電流と前記目標電流との差が所定値以上であり、かつ前記素子電流センサの検出電流と前記目標電流との差が所定値未満であることに基づいて、前記第１異常が生じている旨を判定し、
前記相電流センサの検出電流と前記目標電流との差が所定値以上であり、かつ前記素子電流センサの検出電流と前記目標電流との差が所定値以上であることに基づいて、前記第２異常が生じている旨を判定する、構成２に記載の回転電機の制御システム。
［構成４］
前記インバータは、前記素子電流センサによる検出電流が所定値よりも上昇したか否かを２値判定し、その判定結果に応じて前記スイッチを遮断させるスイッチ遮断回路（３５，４５）を有し、
前記素子電流センサの検出電流は、前記スイッチ遮断回路に入力されるとともに、Ａ／Ｄ変換を含む信号処理を行う信号処理部（５３，６３）に入力される構成となっており、
前記制御部は、前記素子電流センサの検出電流を前記信号処理部を介して取得し、その検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する、構成１～３のいずれか１つに記載の回転電機の制御システム。
［構成５］
前記相電流センサ及び前記素子電流センサのうち少なくとも前記相電流センサから検出電流が入力される第１制御装置（５０）と、前記相電流センサ及び前記素子電流センサのうち少なくとも前記素子電流センサから検出電流が入力される第２制御装置（６０）とを備える制御システムであって、
前記第１制御装置は、
前記相電流センサが異常であるか否かを判定する前記異常判定部と、
前記異常判定部により前記相電流センサが異常であると判定された場合に、その旨を示す異常情報を前記第２制御装置に出力する情報出力部と、を有し、
前記第２制御装置は、前記第１制御装置から前記異常情報を入力した場合に、前記制御部による前記回転電機の制御として、前記素子電流センサの検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御する、構成１～４のいずれか１つに記載の回転電機の制御システム。
［構成６］
前記回転電機システムは、前記回転電機として、第１回転電機（１０）と第２回転電機（２０）とを有し、前記各回転電機にそれぞれ前記インバータが設けられており、前記第１回転電機には前記相電流センサとして第１相電流センサ（１３）が設けられ、前記第２回転電機には前記相電流センサとして第２相電流センサ（２３）が設けられており、
前記異常判定部は、前記第１回転電機及び前記第２回転電機の各々において、前記相電流センサの異常である第１異常と、前記回転電機において前記相電流センサ以外の異常である第２異常とのいずれが生じているかを判定するものであり、
前記制御部は、
前記第１回転電機及び前記第２回転電機のいずれかにおいて前記第１異常が生じていると判定された場合に、前記各回転電機において前記相電流センサの検出電流に代えて、前記素子電流センサの検出電流に基づいて前記回転電機の駆動を制御し、
前記第１回転電機及び前記第２回転電機のいずれかにおいて前記第２異常が生じていると判定された場合に、前記各回転電機のうち前記第２異常が生じていると判定された前記回転電機の駆動を停止する、構成１～５のいずれか１つに記載の回転電機の制御システム。

【符号の説明】

【0071】

１０，２０…回転電機、１１，２１…ステータ巻線、１３，２３…相電流センサ、３０，４０…インバータ、３４，４４…素子電流センサ、５０…第１制御装置、６０…第２制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】