JP2008259280A - Diagnosis method of motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータによって駆動される回転軸の回転角度を角度センサ部により検知し、モータが目的の角度位置に追従するようモータを制御するモータコントローラに関し、特にモータコントローラの故障を診断する診断手段を有するモータコントローラに関する。 The present invention relates to a motor controller that detects a rotation angle of a rotating shaft driven by a motor by an angle sensor unit and controls the motor so that the motor follows a target angular position, and more particularly, diagnostic means for diagnosing a failure of the motor controller. The present invention relates to a motor controller having
モータコントローラの故障を診断する診断手段を有するモータコントローラの一例が特許文献1に記載されている。特許文献1に記載されているものは、スロットル弁が固定されているシャフトの回転位置をセンサ部のホールICで検出し、ホールICからの出力信号にてスロットル弁の回転角度を算出するとともに、スロットル弁を回転駆動するブラシレスモータから出力されるロータ位置検出信号に基づいてスロットル弁の回転角度を算出し、センサ部のホールICに基づくスロットル弁の回転角度とブラシレスモータのロータ位置検出信号に基づくスロットル弁の回転角度とを比較することによりホールICの故障を診断している。
An example of a motor controller having diagnostic means for diagnosing a failure of the motor controller is described in
また、モータからロータ位置検出信号が出力されないDCモータのモータコントローラの一般的な技術が、図7に示されている。DCモータ30によって回転駆動される出力軸31には磁石32が固定されており、この磁石32の回転をセンサ素子33で検出し、センサ素子33は検出した検出信号を、マイクロコンピュータ34に備えられている故障診断手段35とモータ制御部36に出力する。モータ制御部36は目標となる出力軸31の回転角度とセンサ素子33の出力から算出される出力軸31の回転角度を比較し、その差がなくなるようにDCモータ30を駆動する指令信号(以下モータコマンド)を生成してモータドライバIC37に出力する。一方、故障診断手段35は、センサ素子33から出力される検出信号が、所定の範囲内の信号であるか否かを判断してモータコントローラの故障を診断する。
A general technique of a motor controller of a DC motor in which a rotor position detection signal is not output from the motor is shown in FIG. A
特許文献1に記載されたものは、センサ部のホールICに基づくスロットル弁の回転角度とブラシレスモータのロータ位置検出信号に基づくスロットル弁の回転角度との2つによってモータコントローラの故障を診断しているため、モータコントローラの故障を正確に診断することができる。しかしながら、このようにしてモータコントローラの故障の診断を行うには、モータにロータ位置検出用ホールIC(特許文献1では図示されず)が設けられていて、ロータ位置検出信号を出力するモータである必要があり、スロットル弁の回転角度検知用ホールICと合わせて複数個のホールICが必要であり、コストダウンを図ることができない。
In
また、図7に示されたモータコントローラは、その故障の診断は、DCモータ30を設定した回転位置に回転するためのセンサ素子33からの出力信号を用いてモータコントローラの故障を診断しており、どのようなモータにおいても適用することができ、また、複数のホール素子等を必要としないため、コストを低減できる。しかしながら、その故障診断は、センサ素子33からの出力信号のみを使用し、センサ素子33からの出力信号が、出力軸31の回転範囲で出力される出力信号であるか否かによってモータコントローラの故障を診断している。すなわち、故障診断手段35は、センサ素子33から出力され出力信号が出力軸31の回転範囲内で出力される出力信号の強さ(電圧値)であればモータコントローラが正常であると判定する。そのため、例えば、磁石32と出力軸31を接着している接着剤が温度サイクルにより劣化し、磁石32が出力軸31に充分に固定されない状態で出力軸31の回転と磁石32の回転が同期しない場合であっても、磁石32とセンサ素子33の距離が正常時と同等であって、センサ素子33からの出力信号の電圧値が正常範囲内となるときは、故障診断手段35はモータコントローラが正常と判定してしまう。
Further, the motor controller shown in FIG. 7 diagnoses the failure of the motor controller by using the output signal from the
図7に示されるモータコントローラではセンサ素子33からの出力信号のみを使用してモータコントローラを診断しているため、信頼性のあるモータコントローラの診断を行えない。
Since the motor controller shown in FIG. 7 diagnoses the motor controller using only the output signal from the
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でどのようなモータにも適用することができ、かつ、モータコントローラの故障を正確に診断することができるモータコントローラを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a motor controller that can be applied to any motor with a simple configuration and can accurately diagnose a failure of the motor controller. The purpose is to provide.
本発明のモータコントローラは、モータによって駆動される回転体と、該回転体の回転角度を検知するセンサ部と、該モータを駆動する駆動回路と、該センサ部の出力信号に基づき該駆動回路に対する指令信号を算出するモータ制御部とを有し、前記センサ部が検知する回転体の回転角度と前記モータ制御部からの駆動回路に対する指令信号とに基づき、モータコントローラの故障診断を行う診断手段を有することを特徴としている。 A motor controller according to the present invention includes a rotating body driven by a motor, a sensor unit that detects a rotation angle of the rotating body, a driving circuit that drives the motor, and an output signal of the sensor unit. A motor control unit that calculates a command signal, and a diagnosis unit that performs a fault diagnosis of the motor controller based on the rotation angle of the rotating body detected by the sensor unit and the command signal from the motor control unit to the drive circuit. It is characterized by having.
本願発明は、モータを設定した回転位置に回転させるためのセンサ部が検知する回転体の回転角度とモータ制御部からの駆動回路に対する指令信号とに基づき、モータコントローラの故障診断を行っており、例えば、モータ制御部からの駆動回路に正転指令が出力されている場合には、センサ部が検知する回転体の回転角度が増加していないときにはモータコントローラが故障していると判定することができ、センサ素子を複数設けないで、簡単な構成でモータコントローラの診断を精度良く行うことができる。 The present invention performs failure diagnosis of the motor controller based on the rotation angle of the rotating body detected by the sensor unit for rotating the motor to the set rotational position and the command signal for the drive circuit from the motor control unit, For example, when a normal rotation command is output from the motor control unit to the drive circuit, it may be determined that the motor controller has failed when the rotation angle of the rotating body detected by the sensor unit has not increased. It is possible to accurately diagnose the motor controller with a simple configuration without providing a plurality of sensor elements.
また、本発明のモータコントローラは、診断手段が、センサ部が検知する回転体の回転角度から角速度を求め、この角速度とモータ制御部からの駆動回路に対する指令信号とに基づき故障診断を行う。 In the motor controller of the present invention, the diagnosis unit obtains an angular velocity from the rotation angle of the rotating body detected by the sensor unit, and performs failure diagnosis based on the angular velocity and a command signal from the motor control unit to the drive circuit.
また、本発明のモータコントローラは、診断手段が、センサ部が検知する回転体の回転角度変化の時間微分値を求め、この時間微分値とモータ制御部からの駆動回路に対する指令信号とに基づき故障診断を行う。 In the motor controller of the present invention, the diagnostic means obtains a time differential value of the rotation angle change of the rotating body detected by the sensor unit, and the failure is based on the time differential value and a command signal to the drive circuit from the motor control unit. Make a diagnosis.
また、本発明のモータコントローラは、センサ部が非接触式センサからなり、非接触式センサは具体的にはホールIC、MR素子、またはGMR素子である。 Further, in the motor controller of the present invention, the sensor unit includes a non-contact type sensor, and the non-contact type sensor is specifically a Hall IC, MR element, or GMR element.
また、本発明のモータコントローラは、診断手段による診断結果をモータ制御部と電気的に接続された不揮発性メモリに保存することを特徴としており、診断手段が故障と判定した場合等の診断結果を次回のモータ制御に利用できる。 In addition, the motor controller of the present invention is characterized in that the diagnosis result by the diagnosis means is stored in a nonvolatile memory electrically connected to the motor control unit, and the diagnosis result when the diagnosis means determines that a failure has occurred. It can be used for the next motor control.
さらに、本発明のモータコントローラは、診断手段が故障と判定した場合は、モータの駆動を停止させることを特徴としており、本発明ではモータコントローラの故障のときは直ちにモータを停止させてモータコントローラの破損を防止する。 Furthermore, the motor controller of the present invention is characterized in that when the diagnosis means determines a failure, the motor drive is stopped. In the present invention, when the motor controller fails, the motor is immediately stopped to stop the motor controller. Prevent damage.
本発明によると、ブラシレスモータ等の特別なモータに限られず、どのモータにおいても、新たにセンサを追加することなく簡単な構成でモータコントローラの故障について信頼性の高い診断をすることができる。 According to the present invention, not limited to a special motor such as a brushless motor, any motor can perform a highly reliable diagnosis of a motor controller failure with a simple configuration without adding a new sensor.
以下、本発明に係るモータコントローラの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1にはモータコントローラの構成を示し、図2はモータコントローラの機能ブロック図を示している。 Embodiments of a motor controller according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the motor controller, and FIG. 2 shows a functional block diagram of the motor controller.
1は、2輪駆動から4輪駆動へ、あるいは4輪駆動から2輪駆動へとその車輪の駆動方式を切り替えるためのモータであり、本実施形態ではDC電源で駆動されるDCモータである。モータ1は一般的なモータであれば特に制限事項はなく、3相ブラシレスモータやリニア駆動式のモータでもよい。モータ1の駆動軸2にはウォームギア3が取り付けられており、ウォームギア3は、回転体である出力軸5に固着された出力ギア4に噛合している。モータ1が駆動されて出力軸5が回転することにより車輪の駆動方式が切り替えられる。出力軸5には磁石6が固定されており、出力軸5と同期して回転する。磁石6はフェライト磁石、ネオジウム磁石あるいはサマリウムコバルト磁石のいずれの磁石でもよく、また、磁石の形状は円柱状、立方体あるいはその中間形状でもよい。
磁石6の上方には回路基板7が配置されており、磁石6と対向する位置には、磁石6の動きを検知するホール素子からなるセンサ素子8が配置されており、磁石6とセンサ素子8によって出力軸5の回転角度を検知するセンサ部が構成されている。センサ素子8は、磁力の強さに反応するホール素子、磁力線の方向に反応するMR素子もしくはGMR素子のいずれでも、磁石6の回転角度に応じた出力信号が生成されるものであればよい。
A circuit board 7 is disposed above the
また、回路基板7には、マイクロコンピュータ9、モータ1を駆動する駆動回路を有するモータドライバIC10、マイクロコンピュータ9内の情報を保存する機能を有しているEEPROM10が備えられている。
The circuit board 7 includes a
マイクロコンピュータ9は、図2に示すように、モータコントローラの故障診断を行う診断手段15とモータ制御部16を有している。モータ制御部16には、車輪の駆動方式を切り替える切替信号とセンサ素子8で生成された出力信号が入力され、モータ制御部16は実装しているソフトウェアによりセンサ素子8の出力信号を角度情報に変換する。車輪の駆動方式を切り替える切替信号がモータ制御部16に入力されると、モータ制御部16は、センサ素子8に基づく出力軸5の回転角度と車輪の駆動方式を切り替えるための出力軸5の回転角度とを比較し、出力軸5が駆動方式を切り替える回転角度になるまでモータ1を駆動するモータコマンドをモータドライバIC10と診断手段15に出力する。
As shown in FIG. 2, the
モータコマンドとしては、図3に示される4つの指令信号がある。すなわち、モータドライバIC10のスイッチS1,S4をONにする正転指令、スイッチS2,S3をONにする反転指令、スイッチS1〜S4の全てをOFFにする停止指令、スイッチS4のみをONにするブレーキ指令の4種類のモータコマンドがある。モータ制御部16は4種類のうちのいずれかをモータドライバIC10に出力することによりモータドライバIC10の駆動回路でモータ1を駆動する。
There are four command signals shown in FIG. 3 as motor commands. That is, a forward rotation command for turning on the switches S1 and S4 of the motor driver IC 10, a reverse command for turning on the switches S2 and S3, a stop command for turning off all the switches S1 to S4, and a brake for turning on only the switch S4 There are four types of command motor commands. The
診断手段15は、モータ制御部16からの正転指令、反転指令、停止指令又はブレーキ指令とセンサ素子8からのセンサ出力信号に基づいてモータコントローラを診断する。
The
図4にはモータ制御部16からモータ1を正転させる正転指令が出力されている場合におけるセンサ素子8による出力軸5の回転角度を示している。モータコントローラが正常な場合には、センサ素子8に基づく出力軸5の回転角度は、正転指令が出力されている間は時間に応じて大きくなる。したがって、診断手段15は、モータ制御部16から正転指令が出力されているときにセンサ素子8に基づく出力軸5の回転角度が減少する場合にはモータコントローラが故障していると判定する。
FIG. 4 shows the rotation angle of the
図5にはモータ制御部16からモータ1をブレーキさせるブレーキ指令、またはモータ1を停止させる停止指令が出力されている場合におけるセンサ素子8に基づく出力軸5の回転角度を示している。モータコントローラが正常な場合には、センサ素子8に基づく出力軸5の回転角度は、ブレーキ指令または停止指令が出力されている間は変化しない。出力軸5が停止される回転角度は予め設定されているので、診断手段15にその角度の上限値と下限値とを設定しておき、診断手段15は、センサ素子8に基づく出力軸5の回転角度が変化して上限値と下限値の範囲を超えた場合にはモータコントローラが故障していると判定する。
FIG. 5 shows the rotation angle of the
このように、本実施形態では、センサ素子を複数設けることなく、簡単な構成でモータコントローラについて信頼性の高い診断を行うことができる。そして、診断手段15は、モータコントローラが故障と判定したときは、故障である旨の信号をモータ制御部16に出力し安全性の観点からモータ1の駆動を停止させる。また、故障情報を使用者に伝えるため、外部にCAN通信などを介して送信し、例えば、カーナビなどの表示装置に表示するか、もしくはモータ制御部16と電気的に接続されたEEPROM11などの不揮発性メモリに記憶させる。
As described above, in the present embodiment, a highly reliable diagnosis can be performed on the motor controller with a simple configuration without providing a plurality of sensor elements. When the motor controller determines that the motor controller has failed, the
さらに、診断手段15は、センサ素子8が検知する出力軸5の回転角度から角速度を求め、この角速度とモータ制御部16からの駆動回路に対して出力されるモータコマンドに基づいてモータコントローラの故障を診断してもよい。
Further, the diagnostic means 15 obtains an angular velocity from the rotation angle of the
図6は、モータコントローラの他の診断方法を説明するものであり、センサ素子8が検知する出力軸5の回転角度から時間微分値を求めたときの時間微分値の正負とモータコマンドとの関係が示されている。モータ制御部16からモータ1を正転させる正転指令が出力されている場合には、診断手段15は、時間微分値が正(時間微分値>0)であればモータコントローラが正常と判定し、時間微分値が負(時間微分値<0)であればモータコントローラは故障していると判定する。また、モータ制御部16からモータ1を反転させる反転指令が出力されている場合には、診断手段15は、時間微分値が負(時間微分値<0)であればモータコントローラは正常と判定し、時間微分値が正(時間微分値>0)であればモータコントローラが故障していると判定する。センサ素子8が検知する出力軸5の回転角度から時間微分値を求めて診断することによりきめ細かい診断ができる。
FIG. 6 explains another diagnosis method of the motor controller, and the relationship between the positive and negative of the time differential value and the motor command when the time differential value is obtained from the rotation angle of the
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said embodiment. Moreover, each component is not limited to the said structure, unless the characteristic function of this invention is impaired.
1 モータ
3 ウォームギア
4 出力ギア
5 出力軸
6 磁石
7 回路基板
8 センサ素子
9 マイクロコンピュータ
10 モータドライバIC
11 EEPROM
DESCRIPTION OF
11 EEPROM
Claims (7)
前記センサ部が検知する回転体の回転角度と前記モータ制御部からの駆動回路に対する指令信号とに基づき、モータコントローラの故障診断を行う診断手段を有することを特徴とするモータコントローラ。 A rotating body driven by a motor, a sensor unit for detecting a rotation angle of the rotating body, a driving circuit for driving the motor, and a motor control for calculating a command signal for the driving circuit based on an output signal of the sensor unit A motor controller comprising:
A motor controller comprising diagnostic means for diagnosing a failure of a motor controller based on a rotation angle of a rotating body detected by the sensor unit and a command signal from the motor control unit to a drive circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007097154A JP2008259280A (en) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Diagnosis method of motor controller |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007097154A JP2008259280A (en) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Diagnosis method of motor controller |
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Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=39982310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007097154A Withdrawn JP2008259280A (en) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Diagnosis method of motor controller |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2007
- 2007-04-03 JP JP2007097154A patent/JP2008259280A/en not_active Withdrawn
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