JP2015130769A - モータシステム制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却装置が正常である場合には出力停止を伴わない第１のフェールセーフ制御が実行されるので、車両退避運転が可能となる。【解決手段】モータシステム制御装置は、ＭＣＵ２２において、モータ４の温度を検出する温度センサ４１に異常が生じているか否かの判定、および、冷却装置３０に異常が生じているか否かの判定を行っている。そして、ＭＣＵ２２は、冷却装置３０に異常が生じていないと判定され、かつ、温度センサ４１に異常が生じていると判定されると、モータ４の出力停止を伴わない第１のフェールセーフ制御を実行し、冷却装置３０に異常が生じていると判定され、かつ、温度センサ４１に異常が生じていると判定されると、モータ４の出力停止を行わせる第２のフェールセーフ制御を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却装置を備えた車両用モータシステムを制御するモータシステム制御装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車など、駆動源としてモータを用いる車両においては、モータ及びモータを駆動するインバータなどの駆動装置の過熱を防ぐために、通常、モータ及びインバータを冷却する冷却システムが搭載される。一般的な冷却システムは、冷却水の循環路、冷却水を循環させるポンプ、及び冷却水を冷却するラジエータを備えている。

従来、駆動モータの過熱による故障を防止するために、駆動モータに温度センサを取り付け、モータ温度などに基づいて駆動モータの出力を制限し、さらに所定温度を超えた場合には出力を停止する制御が行われることがある。例えば、特許文献１に記載の発明では、モータおよびインバータを備える駆動システムを冷却する冷却装置を備え、モータ温度あるはインバータ温度と冷却装置の冷却水温度との差に基づいて駆動モータの出力を制限する技術が開示されている。この場合、モータ温度あるいはインバータ温度と冷却水温度との差が小さい場合には、冷却装置の冷却能力が低いと判断されて、駆動モータの出力が制限される。

特開２００６−１４９０６４号公報

ところで、モータ温度などを計測するために取り付けた温度センサが故障した場合、モータの過熱度合いが分からなくなるため、一般的には出力を停止するフェールセーフ処置が取られることが多い。しかしながら、温度センサが壊れた場合でも冷却装置が正常に動作していれば、モータを駆動することが可能であり、出力を停止するフェールセーフでは十分な車両退避運転を実現することができない。例えば、モータのみで走行する電気自動車では、出力を停止してしまうと車両退避運転を実施することができない。

本発明は、モータおよびインバータを冷却する冷却液の循環路と、その循環路に前記冷却液を循環させるポンプとを少なくとも有する冷却装置が設けられた車両用モータシステムに用いられる、モータシステム制御装置であって、前記モータの温度を検出するモータ温度センサと、前記モータ温度センサの検出値に基づいて前記モータを制御するモータ制御部と、前記モータ温度センサに異常が生じているか否かを判定するモータ温度センサ異常判定部と、前記冷却装置に異常が生じているか否かを判定する冷却装置異常判定部と、を備え、前記モータ制御部は、前記冷却装置異常判定部により異常が生じていないと判定され、かつ、前記モータ温度センサ異常判定部により異常が生じていると判定されると、前記モータの出力停止を伴わない第１のフェールセーフ制御を実行し、前記冷却装置異常判定部により異常が生じていると判定され、かつ、前記モータ温度センサ異常判定部により異常が生じていると判定されると、前記モータの出力停止を行わせる第２のフェールセーフ制御を実行することを特徴とする。

本発明によれば、第１のフェールセーフ制御を実行することにより、車両退避運転が可能となる。

図１は、本発明に係るモータシステム制御装置の一実施の形態を説明するためのブロック図である。 図２は、温度センサ４１が正常な場合のモータ運転制御、および温度センサ４１が異常な場合のモータ運転制御を説明するフローチャートである。 図３は、図２のステップＳ２０４の詳細処理の一例を示すフローチャートである。 図４は、温度センサ４１に天絡が発生した場合の出力例を示す図である。 図５は、第１のフェールセーフ制御の一例を示す図である。 図６は、第１のフェールセーフ制御の第２の例を示すフローチャートである。 図７は、モータ発熱量ΔＴinとモータ電流値との関係を示す図である。 図８は、モータ放熱量ΔＴoutと冷却液温度との関係を示す図である。 図９は、モータ温度センサ故障時における第１のフェールセーフ制御の第３の例を示すタイムチャートである。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明に係るモータシステム制御装置の一実施の形態を説明するためのブロック図であり、冷却装置３０が設けられた車両用モータシステムを示したものである。図１に示すモータシステムは電動車両（例えば、電気自動車）に適用され、走行用のモータ４と、インバータ１０と、モータ４およびインバータ１０を冷却する冷却装置３０と、インバータ１０を介してモータ４を制御するＭＣＵ（Motor Control Unit）２２と、車両全体の制御を行うＶＣＵ(Vehicle Control Unit)２０とを備えている。冷却装置３０は、冷却液の循環路２と冷却液を循環させるポンプ３と、冷却液の熱を放出させ冷却するためのラジエータ５とを備えている。

なお、図１において、ＭＣＵ２２の上位コントローラであるＶＣＵ２０は、車両に設けられた各センサの情報や各制御ユニットからの情報を基に総合的な車両の挙動を演算する。例えば、車両速度情報やアクセル情報から車両駆動に必要なモータトルクを演算し、その結果をトルク指令として後述のＭＣＵ２２に出力する。また、冷却液の温度情報からポンプ３に対して駆動要求を出したりする。

ＭＣＵ２２は、インバータ１０を介してモータ４を制御するモータコントローラである。ＣＡＮを通じて上位コントローラであるＶＣＵ２０より受信したトルク要求に従い、そのトルク要求を実現する為に必要な電流指令値を演算する。ＭＣＵ２２は、電流センサ４２ｕ、４２ｖ、４２ｗによりＵＶＷ各相に流れている実電流を検出し、電流指令値と実電流が一致するようにＰＷＭデューティを算出してインバータ１０に出力する。

インバータ１０は、例えば、３個のＩＧＢＴモジュールを有しており、ＭＣＵ２２からのＰＷＭ信号に従って各ＩＧＢＴモジュールを駆動することにより、図示していないバッテリ等の高電圧直流電源から供給された直流電圧を、ＵＶＷの３相交流電圧に変換する。この３相交流電圧をモータ４に供給することで、要求されたトルクをモータ４から出力することが出来る。

冷却液の循環路２には、冷却液の温度を検出するための温度センサ２４が設けられている。温度センサ２４はインバータ１０の冷却液入口付近に設けられ、インバータ１０へ流入する冷却液の温度を検出する。温度センサ２４は、冷却液の温度がより正確に検出できるように、インバータ１０に設けられた各ＩＧＢＴモジュールの発熱の影響を受けにくい位置に設けられる。

図１に示す例では、冷却液の温度を検出する温度センサ２４を循環路２のインバータ１０の近くに配置しているが、ラジエータ５の冷却液出口付近に設けても良い。温度センサ２４の温度検出データは、ＭＣＵ２２に入力される。なお、温度検出データをＶＣＵ２０に取り込むような構成としても良いが、その場合には、ＣＡＮ経由などによってＭＣＵ２２に温度検出データを送信し、ＭＣＵ２２でも冷却液温度を認識できるようにしておく。

また、インバータ１０やモータ４には、過熱による破損を避けるために温度センサ１１，４１が設けられている。温度センサ１１，４１の温度検出データはＭＣＵ２２に取り込まれ、検出された温度に応じたモータ４の出力制限が実施される。出力制限の具体例は後述するが、そのような出力制限を行った場合でも、インバータ１０やモータ４の温度が上昇して検出温度が所定温度以上になると、例えば、強制的にＰＷＭデューティ出力を停止することで、過熱による破損を防止するような構成となっている。

また、ＶＣＵ２０はポンプ３に対して、回転数指令値を送信する。通常、回転数指令値は予め設定された値であるが、冷却液温度に応じて回転数指令を変える構成としても良い。例えば、冷却液温度を低温、中温、高温の３つの領域に分け、各温度領域に対する回転数指令値を予め設定しておき、検出された冷却液温度に応じて設定された回転数をポンプ３に送信するようにしてもよい。ポンプ３には回転数センサ（例えば、エンコーダ等）３１が設けられており、実際の回転数を取得してＶＣＵ２０に通知する。また、循環路２には冷却液の流量を計測する流量センサ２３が設けられており、検出された流量データはＶＣＵ２０に取り込まれる。

（モータ運転制御）
次いで、モータ４に設けられている温度センサ４１が異常となった場合のモータ運転制御（出力制限制御）について、図２，３のフローチャートを参照して説明する。図２は、温度センサ４１が正常な場合のモータ運転制御、および温度センサ４１が異常な場合のモータ運転制御を説明するフローチャートである。この処理は、ＭＣＵ２２において所定の時間間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ２０２では、ＭＣＵ２２は温度センサ４１に異常が発生したか否かを判定する。温度センサ４１の異常としては、例えば、断線や短絡などがあり、そのような異常が発生した場合には、温度センサ４１の出力が正常時の使用範囲から外れることがある。このような場合には、温度センサ４１の出力が使用範囲外となったことで温度センサ４１の異常を検知することが可能である。

一方、図４のように断線や短絡が発生しても使用範囲外とならない場合がある。ラインＬ１０は温度センサ４１の出力例であり、時刻ｔ１において天絡が発生した場合を示す。この場合には、温度センサ４１の出力の傾き（変化率）ΔＴＭから異常を判断することができる。一般に、断線や短絡が発生すると、温度センサ４１の出力の変化（変化率ΔＴＭ）は通常の場合よりも速くなる。そのため、温度センサ４１の変化率が所定値（通常では取り得ない値）より大きい場合には、温度センサ４１の異常と判定しても良い。

なお、図２のステップＳ２０２の判定において、温度センサ１１で検出されるインバータ１０のＩＧＢＴ温度や、温度センサ２４により検出される冷却液温度を加味して判定を行うようにしても良い。例えば、ＩＧＢＴ温度や冷却液温度が中程度の温度になっているにも関わらず、温度センサ４１で検出されるモータ温度のみが高温を示している場合には、使用範囲内の温度であっても温度センサ４１の異常と判定する。

ステップＳ２０２で温度センサ４１が異常でないと判定された場合には、ステップＳ２１０へ進み、温度センサ４１が異常であると判定された場合には、ステップＳ２０４へ進む。

先ず、温度センサ４１が異常でないと判定されてステップＳ２１０へ進んだ場合について説明する。ステップＳ２１０では、温度センサ４１で検出されるモータ温度が所定値を超えたか否かを判定する。温度センサ４１の検出温度（モータ温度）が所定値（出力制限が必要となる閾値）を超えた場合には、ステップＳ２１２へ進み、温度センサ４１で検出されるモータ温度に従って従来と同様の出力制限制御を実施する。モータ温度が所定値よりも低い場合にはステップＳ２１４へ進み、通常のモータ駆動制御、すなわちＶＣＵ２０からの要求トルクを実現するようなモータ制御を実行する。

次に、ステップＳ２０２で温度センサ４１が異常と判定された場合について説明する。ステップＳ２０２でＹＥＳ（温度センサ４１が異常）と判定されると、ステップＳ２０４に進んで、冷却装置３０に異常が発生したか否かを判定する。なお、ステップＳ２０４の判定の詳細処理については後述する。

ステップＳ２０４で冷却装置３０が正常であると判定された場合には、ステップＳ２０８へ進み第１のフェールセーフ制御を実施する。冷却装置３０が正常である場合には、通常運転においてモータ４の温度が過温度付近に達することは稀であるため、ＶＣＵ２０の要求トルクに応じた通常のモータ制御を継続することが可能である。しかし、冷却液の冷却性能劣化、周囲温度、およびステップＳ２０４における冷却装置３０の異常判定精度などを考慮し、ステップＳ２０８では、トルク制限を行う第１のフェールセーフ制御によりモータ４を駆動する。なお、第１のフェールセーフ制御の詳細については後述する。

一方、ステップＳ２０４において冷却装置３０が異常であると判定された場合には、ステップＳ２０６へ進み第２のフェールセーフ制御を実行する。この場合、冷却装置３０が異常であるため、モータ温度が上昇し易い状態となっている。そのため、第２のフェールセーフ制御ではモータ出力を厳しく制限する制御が実行され、具体的には、従来のように出力停止する。

または、出力停止はしないが、かなり絞った出力で制御するようにしても良い。例えば、冷却装置３０が異常で冷却液温度が通常よりは高温（例えば、８０℃程度）となっていた場合でも、モータ温度が過温度にならない程度の出力でモータを駆動制御する。ただし、このかなり絞った出力は車両を退避運転させるには不十分な程度に小さい。また、そのように出力を絞ってもモータ温度が過温度になるおそれがある場合には、出力を停止することになる。

このように、本実施の形態では、温度センサ４１が異常と判断された場合でも、冷却装置３０が正常であるか異常であるかに応じて異なるフェールセーフ制御を行い、冷却装置３０が正常であれば第１のフェールセーフ制御を行って、退避運転が可能となるようにした。

（冷却装置３０の正常/異常の判定）
次に、図２のステップＳ２０４の処理の詳細について、図３のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ４０２では、温度センサ２４で検出された冷却液温度ＴＷが所定温度以上か否かを判定する。冷却液温度ＴＷが所定温度以上であると判定されると、ステップＳ４１０へ進み冷却装置３０の異常と判定する。一方、冷却液温度ＴＷが所定温度よりも低いと判定されると、ステップＳ４０４へ進む。

なお、ステップＳ４０２からステップＳ４１０に進んで冷却装置３０の異常と判定した場合には、図２に示したように第２のフェールセーフ制御が実行されるので、ステップＳ４０２における閾値（所定温度）を第１のフェールセーフ制御を許可する温度に設定しても良い。例えば、冷却装置３０としては正常であっても、何らかの要因（例えば、環境温度が高い等）により冷却液温度が高めになっている場合には、第１のフェールセーフ制御を実行するとモータ温度が過温度に達してしまう可能性がある。そこで、上述のようにステップＳ４０２の所定温度を設定しておけば、このような場合にはステップＳ４０２でＹＥＳと判定されるので、第１のフェールセーフ制御ではなく第２のフェールセーフ制御が実行されることになる。

次いで、ステップＳ４０４では冷却液流量から冷却装置３０の状態を判定する。すなわち、流量センサ２３の計測値（冷却液流量）が所定正常範囲を超えているか否かを判定し、冷却液流量が所定正常流量範囲を超えている場合にはステップＳ４１０へ進んで冷却装置３０の異常と判定する。例えば、循環路２の一部に穴が開いている場合には、冷却液流量は、本来の正常動作中の冷却液流量より低下することになる。そのため、流量センサ２３で計測される冷却液流量が所定正常流量範囲を下回っていることから、そのような状態を判定することが可能となる。

一方、冷却液流量が正常の場合には、ステップＳ４０４でＮＯと判定されてステップＳ４０６へ進む。ステップＳ４０６では、ポンプ３の状態から冷却装置３０の状態を判定する。例えば、循環路２が閉塞した場合にはポンプ３の回転数が低下するので、ポンプ３の回転数が正常回転数範囲外であることから冷却装置３０の異常を検出することができる。図１の構成では、ポンプ３の回転数情報はＶＣＵ２０に取り込まれ、ＭＣＵ２２はＣＡＮを介してＶＣＵ２０から送信された回転数情報に基づいて、ステップＳ４０６の判定を行う。

なお、冷却装置３０に流量センサ２３が設けられていない場合には、ステップＳ４０４の処理を省略しても良い。また、ポンプ３のトルクを計測できる構成の場合には、そのポンプ負荷の状態を冷却装置３０の判定に利用しても良い。循環路２が閉塞している場合にはポンプ負荷が大きくなるので、例えば、必要回転数を継続しようとした場合にはトルクが大きくなる。そのため、そのトルク増大から、冷却装置３０が異常であると判定しても良い。このように、冷却装置３０の構成に応じて、種々の異常判定処理が考えられる。図３に示すフローチャートは、図１の構成における判定処理の一例を示したものである。

なお、ステップＳ４０４における冷却液流量の閾値や、ステップＳ４０６におけるポンプ回転数の閾値は、冷却液温度や後述するモータ温度推定値に応じて可変としても良い。また、冷却液温度やモータ温度推定値が低い場合には、冷却液流量やポンプ回転数が多少変動して冷却能力が変化してもモータが過温度に達するまでは猶予があるので、上記閾値を大きく設定しても良い。逆に、冷却液温度やモータ温度推定値が高い場合には，冷却液流量やポンプの回転数変動に対して余裕が無いので、厳しい閾値に設定するようにしても良い。

（第１のフェールセーフ制御）
次に、図５を参照して第１のフェールセーフ制御の一例について説明する。図５（ａ）は、温度センサ４１により計測された温度の時間変化を示し、図５（ｂ）はモータ４の実際の温度の時間変化を示し、図５（ｃ）はモータトルクの時間変化を示す図である。図５に示す例は、時刻ｔ５１で温度センサ４１が天絡故障した場合を示す。時刻ｔ５１で温度センサ４１が天絡故障すると、図５（ａ）に示すように温度センサ４１の計測値が上昇する。そのため、温度センサ４１の計測値ラインの傾きが異常に大きいこと等から、温度センサ４１が異常であると判定することができる。図５の例では、時刻ｔ５２において温度センサ異常と判定される（故障確定）。すなわち、図２のフローチャートのステップＳ２０２においてＹＥＳと判定される。

前述したように、図２のフローチャートでは、ステップＳ２０２でＹＥＳと判定されると、ステップＳ２０４において冷却装置異常の有無が判定される。ここで、冷却装置３０が正常である場合には、すなわちステップＳ２０４からステップＳ２０８へ進んだ場合には、第１のフェールセーフ制御が実行される。ここでは、時刻ｔ５２において、モータ４の最大出力（出力の上限値）の設定を、従来の設定値からより低い値である連続定格出力に切り換える。そして、時刻ｔ５２以後は、モータ出力が連続定格出力を超えないように制御される第１のフェールセーフ制御が実行される。

ここで、連続定格出力とは、モータ４をその出力で長時間運転していたとしても、冷却装置３０が正常であればモータ４が過温度とならない出力のことである。なお、図５（ｃ）は、最大出力を連続定格出力に切り換えた場合のモータトルクおよび最大トルク（最大出力に相当するトルク）の推移を示したものである。温度センサ４１の故障が確定する時刻ｔ５２において、最大トルクは、連続定格出力に相当する連続定格トルクに切り換えられる。

そのため、第１のフェールセーフ制御が実行される時刻ｔ５２以降は、上位コントローラであるＶＣＵ２０から連続定格トルク以上のトルク指令（図５（ｃ）の破線で示す）がＭＣＵ２２に入力されたとしても、連続定格トルク（すなわち連続定格出力）以下となるように最終トルクが制限される。その結果、図５（ｂ）に示すように、モータ４の運転を継続しても、モータ温度は限界温度まで達することがない。

なお、連続定格出力は、冷却液温度に応じて可変とすることができるので、予め冷却液温度ＴＷに応じた連続定格出力のマップを用意しておき、第１のフェールセーフ制御中は冷却液温度ＴＷからそのマップを検索して連続定格出力を算出するようにしても良い。また、冷却液流量ＦＷに応じても連続定格出力の値は変わるため、冷却流量情報ＦＷを考慮しても良い。

図６は、第１のフェールセーフ制御の第２の例を示すフローチャートである。図６に示す第１のフェールセーフ制御では、モータ温度を推定することによって、モータ運転時に連続定格出力以上の出力を出せるようにした。先ず、ステップＳ５０１では、電流センサ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗの検出値に基づいてモータ４に流れる電流値を算出する。なお、電流センサ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗの検出値に代えて、ＭＣＵ２２で演算している電流指令値に基づいてモータ４に流れる電流値を算出しても良い。すなわち、電流センサ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗまたはＭＣＵ２２は、モータ電流値を取得する電流値取得部として機能する。

電流センサ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗの検出値には検出誤差が含まれており、実際に流れている電流より小さい値を検知することがある。そのため、より安全に制御するためには、電流センサ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗの検出値から算出される電流値と電流指令値から算出される電流値とを比較し、値の大きい方をモータ４に流れる電流値とするのが好ましい。

ステップＳ５０２では、ステップＳ５０１で算出したモータ電流値に基づいて、モータ４の発熱量ΔＴinを算出する。モータ４の発熱量はモータの損失によって決まるため、モータ電流値からモータ発熱量を求めることができる。損失による発熱量はモータ電流値が大きいほど大きいので、図７に示すようにモータ４の発熱量はモータ電流値が大きいほど大きくなる。例えば、図７のような電流に応じたモータ発熱量マップを予め実験で求めておき、モータ電流値に応じてモータ発熱量をマップ検索で求めても良い。

ステップＳ５０３では、冷却液温度ＴＷからモータ放熱量ΔＴoutを算出する。モータ４に蓄積された熱は冷却液に伝達されるが、その放熱量は冷却液温度とモータ温度とに依存する。図８はモータ放熱量ΔＴoutと冷却液温度との関係を示す図である。実線で示すラインＬ１は、モータ温度がＴＭ１の場合のモータ放熱量ΔＴoutと冷却液温度との関係を示しており、破線で示すラインＬ２，Ｌ３は、モータ温度がＴＭ２，ＴＭ３の場合のΔＴoutと冷却液温度との関係を示している。なお、モータ温度はＴＭ１＜ＴＭ２＜ＴＭ３の関係にある。

図８に示すように、冷却液温度が低い場合にはモータ温度と冷却液温度との差が大きくなるため、モータ放熱量ΔＴoutは大きくなり、逆に、冷却液温度が高い場合にはモータ放熱量ΔＴoutは小さくなる。なお、図８では、冷却流量を一定として図示しているが、モータ放熱量ΔＴoutは冷却液流量に応じて変わるため、冷却液流量の情報（すなわち、流量センサ２３で計測される冷却液流量ＦＷ）を考慮するのが好ましい。

なお、モータ放熱量ΔＴoutは、モータ４の熱が放射される箇所の冷却液が当該冷却液温度となっていることが前提である。しかし、モータ発熱量ΔＴinが非常に大きい場合には、モータ４の熱が放射されている箇所の冷却液温度が局所的に暖められることになるため、実際のモータ放熱量ΔＴoutは図８に示す放熱量よりも少なくなる。そのため、例えばモータ出力が大きい場合には、次のステップＳ５０４におけるモータ温度推定に誤差が生じることがある。

ステップＳ５０４では、ステップＳ５０２で算出されたモータ発熱量ΔＴinとステップＳ５０３で算出されたモータ放熱量ΔＴoutとから、モータ温度上昇度ΔＴを算出する。モータ温度上昇度ΔＴとは、単位時間当たりのモータ温度上昇を表す。そして、冷却液温度にモータ温度上昇度を加算することによりモータ温度推定値を算出する。すなわち、冷却液と同一温度であったモータ４の温度が、発熱により上昇するのをモータ温度上昇度ΔＴを用いて算出することになる。

ステップＳ５０５では、ステップＳ５０４で算出したモータ温度推定値に基づき、出力制限を実施する。モータ温度推定値が大きくなった場合には、更なるモータ温度上昇を防ぐために出力を制限し、モータ４に供給する電流を小さくする。ここでの制御では、図７，８に示すように電流値と冷却液温度を使って、予め測定しておいたマップから簡易的にモータ温度を推定する方法について説明したが、熱収支モデル等を用いて逐次熱量を計算し、モータ温度を推定するようにしても良い。そのような推定方法を採用することにより、モータ温度推定の精度を向上させることができる。

図９は、モータ温度センサ故障時における第１のフェールセーフ制御の、第３の例を示すタイムチャートである。図５の場合と同様に、図９（ａ）は、温度センサ４１により計測された温度の時間変化を示し、図９（ｂ）はモータ４の実際の温度の時間変化を示し、図９（ｃ）はモータトルクの時間変化を示す図である。

図９に示す例では、時刻ｔ９１において温度センサ４１に故障が発生し、時刻ｔ９２において温度センサ４１の故障が確定する。その結果、時刻ｔ９２以降から第１のフェールセーフ制御（図９では第１ＦＳと記載）が実行される。ここでの第１のフェールセーフ制御では、ＭＣＵ２２は、上位コントローラであるＶＣＵ２０からのトルク指令に対して、以下のような変化率制限を加えたトルクを最終トルクとして出力する。すなわち、図９（ｃ）に示すように、トルク指令の低下する状況においては、安全を考慮して変化率なし（トルク指令通り）とし、トルク指令の上昇する状況においては、トルク指令の変化率よりも小さな変化率でトルクが変化するように変化率制限をつけている。

なお、モータ温度としては、時刻ｔ９２からは推定値が用いられるようになり、この値にて図９（ｃ）に示すような出力制限をかけるようにしている。または、モータ温度が限界温度に近い高めの温度であると仮定して、出力制限をかけるようにしても良い。モータ温度推定は、上述した図６のステップＳ５０１からステップＳ５０４までの処理と同様な処理で行われる。また、図５における時刻ｔ５２以降においても、同様のモータ温度推定処理で得られたモータ温度推定値に基づいて出力制限を行うようにしても良い。

ここで、第１のフェールセーフ制御の実行中に時刻ｔ９３で冷却装置３０の異常（冷却系故障）が発生し、時刻ｔ９４にて冷却装置３０の異常が確定する場合について考える。時刻ｔ９４にて冷却装置３０の異常が確定するまでは、時刻ｔ９３以降も第１のフェールセーフ制御が継続される。仮に、変化率制限なしにて、この期間（ｔ９３〜ｔ９４）中に例えばフルトルクを出力してしまった場合、冷却装置３０に異常が発生しているので、モータ温度は一気に上昇してしまうことになる。その結果、時刻ｔ９４にて冷却装置３０の異常が確定する前にモータ過熱状態になってしまうおそれがある。

そのような場合、上述した図６に示す第１のフェールセーフ制御のように、モータ推定温度を用いて、モータ温度が限界温度を超えないように出力制限することも可能であるが、モータ温度が急上昇する状況においては、モータ温度推定値に誤差が発生することがあるため、十分とは言えない。

一方、図９に示す第１のフェールセーフ制御においては変化率制限を加えているため、モータ４の温度上昇を低く抑えることが可能となる。時刻ｔ９４において冷却装置３０の異常が確定されると、第２のフェールセーフ制御が実行される。ここでは、第２のフェールセーフ制御として出力停止を実施するようにしている。

図９に示す第１のフェールセーフ制御では、上述したような変化率制限を加えることにより、急激なモータ温度上昇を防ぐことができ、上述したように、冷却装置異常判定中にモータ４が過温度となるのを防止することができる。上記変化率制限は、モータ温度推定値や冷却液温度に応じて可変となるような構成としても良い。冷却液温度が低い場合には冷却能力が高いので、出力トルクがある程度大きくなっても、モータ温度上昇速度は遅くなる。そのため、冷却装置異常判定中にモータ過熱となることを防ぐことができる。そして、モータ温度センサが故障したとしても、上述のように冷却装置３０の異常有無によりフェールセーフを切り分けることで、車両退避走行を可能とすることができる。

なお、以上の実施形態では、モータ４に設けられた温度センサ４１に異常が発生した場合の制御について説明したが、図１のインバータ１０に設けられている温度センサ（例えば、ＩＧＢＴ温度センサ）１１に異常が発生した場合についても、同様の考え方を適用することができる。例えば、ＩＧＢＴ温度センサを１個使用しているインバータ１０の場合には、そのＩＧＢＴ温度センサが故障すると、温度による保護ができないとして一般にはモータ出力を停止する処理がとられる。しかしながら、冷却装置３０が正常な場合には、上述のような第１のフェールセーフ制御を行うことにより、退避走行を実施することが可能となる。この場合、温度センサ１１，４１の少なくとも一方が異常と判定されると、第１のフェールセーフ制御が実行される。なお、温度センサ１１が異常か否かの判定は、モータ４に設けられた温度センサ４１の場合と同様な処理で行うことができる。

また、３相のそれぞれにＩＧＢＴ温度センサが設けられている場合でも、例えば、１相のＩＧＢＴ温度センサが故障したときに、冷却装置３０の状態に応じてフェールセーフ処置を切り換えることにより、柔軟性の高い退避走行が可能となる。例えば、冷却装置３０が正常である場合には、３つのＩＧＢＴ温度センサが略等しい動作を示すことから、正常な残りのＩＧＢＴ温度センサを使って、より出力を出せるフェールセーフ制御を実行することも可能である。

逆に、冷却装置３０が異常である場合には、各ＩＧＢＴ温度センサの温度分布は大きくばらつくので、残りの２相のＩＧＢＴ温度センサをそのまま使って動作させると、故障したＩＧＢＴ温度センサの相の温度上昇を検知できずに素子損傷を招いてしまうおそれがある。その場合には、故障したＩＧＢＴ温度センサの相については温度推定値を用いてフェールセーフ制御を実施することにより、過熱による素子損傷を防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態のモータシステム制御装置は、ＭＣＵ２２において、モータ４の温度を検出する温度センサ４１に異常が生じているか否かの判定、および、冷却装置３０に異常が生じているか否かの判定を行っている。そして、ＭＣＵ２２は、冷却装置３０に異常が生じていないと判定され、かつ、温度センサ４１に異常が生じていると判定されると、モータ４の出力停止を伴わない第１のフェールセーフ制御を実行し、冷却装置３０に異常が生じていると判定され、かつ、温度センサ４１に異常が生じていると判定されると、モータ４の出力停止を行わせる第２のフェールセーフ制御を実行する。

このように、温度センサ４１に異常が生じていた場合であっても、冷却装置３０に異常が生じていない場合には、モータ４の出力停止を伴わない第１のフェールセーフ制御が実行されるので、その間に車両退避運転を行うことが可能となる。

さらに、ＭＣＵ２２は、インバータ１０に設けられている温度センサ１１に異常が生じているか否かの判定も行い、冷却装置３０に異常が生じていないと判定され、かつ、温度センサ４１および温度センサ１１の少なくとも一方に異常が生じていると判定されると、モータ４の出力停止を伴わない第１のフェールセーフ制御を実行し、冷却装置３０に異常が生じていると判定され、かつ、温度センサ４１および温度センサ１１の少なくとも一方に異常が生じていると判定されると、モータ４の出力停止を行わせる第２のフェールセーフ制御を実行するようにしても良い。

なお、温度センサ４１が異常か否かの判定に、図６の処理で推定されるモータ温度推定値を利用するようにしても良い。すなわち、温度センサ４１の温度計測値とモータ温度推定値との差が大きくなって所定閾値を超えた場合には、温度センサ異常と判定する。温度センサ１１についても、同様にして異常判定を行うことができる。

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した各第１のフェールセーフ制御を単独に用いても良いし、あるいは組み合わせて用いても良い。

３…ポンプ、４…モータ、５…ラジエータ、１１，２４，４１…温度センサ、２０…ＶＣＵ、２２…ＭＣＵ、２３…流量センサ、３０…冷却装置、３１…回転数センサ、４２ｕ，４２ｖ，４２ｗ…電流センサ

Claims (6)

1. モータおよびインバータを冷却する冷却液の循環路と、その循環路に前記冷却液を循環させるポンプとを少なくとも有する冷却装置が設けられた車両用モータシステムに用いられる、モータシステム制御装置であって、
   前記モータの温度を検出するモータ温度センサと、
   前記モータ温度センサの検出値に基づいて前記モータを制御するモータ制御部と、
   前記モータ温度センサに異常が生じているか否かを判定するモータ温度センサ異常判定部と、
   前記冷却装置に異常が生じているか否かを判定する冷却装置異常判定部と、を備え、
   前記モータ制御部は、
   前記冷却装置異常判定部により異常が生じていないと判定され、かつ、前記モータ温度センサ異常判定部により異常が生じていると判定されると、前記モータの出力停止を伴わない第１のフェールセーフ制御を実行し、
   前記冷却装置異常判定部により異常が生じていると判定され、かつ、前記モータ温度センサ異常判定部により異常が生じていると判定されると、前記モータの出力停止を行わせる第２のフェールセーフ制御を実行する、モータシステム制御装置。
2. 請求項１に記載のモータシステム制御装置において、
   前記冷却液の温度を検出する冷却液温度センサと、
   前記循環路における冷却液流量を検出する流量センサと、
   前記ポンプの回転数を検出する回転数センサと、をさらに備え、
   前記冷却装置異常判定部は、前記冷却液の温度が所定値以上、前記冷却液流量が正常流量範囲外、および前記ポンプの回転数が正常回転数範囲外のいずれかの場合に、前記冷却装置に異常が生じていると判定する、モータシステム制御装置。
3. 請求項１または２に記載のモータシステム制御装置において、
   前記モータ制御部は、前記第１のフェールセーフ制御として、前記モータの出力がモータ連続運転を許容する連続定格出力以下となるような制御を行う、モータシステム制御装置。
4. 請求項１または２に記載のモータシステム制御装置において、
   前記モータ制御部は、前記第１のフェールセーフ制御として、トルク指令の変化率よりも小さい変化率でモータトルクが変化するような制御を行う、モータシステム制御装置。
5. 請求項２に記載のモータシステム制御装置において、
   前記モータに供給される電流の電流値を取得する電流値取得部と、
   前記冷却液温度センサで検出される冷却液温度および前記電流値取得部で取得されるモータ電流値に基づいて、前記モータの温度を推定するモータ温度推定部と、を備え、
   前記モータ制御部は、前記第１のフェールセーフ制御として、前記モータ温度推定部の推定値に基づいて前記モータの出力制限を行う、モータシステム制御装置。
6. 請求項１に記載のモータシステム制御装置において、
   前記インバータの温度を検出するインバータ温度センサと、
   前記インバータ温度センサに異常が生じているか否かを判定するインバータ温度センサ異常判定部と、をさらに備え、
   前記モータ制御部は、
   前記冷却装置異常判定部および前記モータ温度センサ異常判定部の異常判定に基づく、前記第１のフェールセーフ制御または前記第２のフェールセーフ制御を実行するモータ制御に加えて、
   前記冷却装置異常判定部により異常が生じていないと判定され、かつ、前記インバータ温度センサ異常判定部により異常が生じていると判定されると前記第１のフェールセーフ制御を実行し、
   前記冷却装置異常判定部により異常が生じていると判定され、かつ、前記インバータ温度センサ異常判定部により異常が生じていると判定されると前記第２のフェールセーフ制御を実行する、モータシステム制御装置。

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