JP2010035339A - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電流検出手段の数を抑えるとともに、電流検出手段によって検出された相電流の1つが異常になっても、全ての相電流を継続して検出することができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置は、電力変換回路11と、電流センサ13〜15と、制御回路16とを備えている。電流センサ13〜15は、各相に1つずつ設けられている。制御回路16は、電流センサ13〜15の検出結果に基づいて電力変換回路11を制御する。電流センサ13〜15によって検出された相電流のうち1つの相電流が異常であるときには、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求める。そして、正常に検出された相電流と、求めた相電流とに基づいて電力変換回路11を制御する。これにより、従来4個必要であった電流センサを3個に抑えるとともに、電流センサ13〜15によって検出された相電流の1つが異常になっても、全ての相電流を継続して検出することができる。
【選択図】図1
【解決手段】モータ制御装置は、電力変換回路11と、電流センサ13〜15と、制御回路16とを備えている。電流センサ13〜15は、各相に1つずつ設けられている。制御回路16は、電流センサ13〜15の検出結果に基づいて電力変換回路11を制御する。電流センサ13〜15によって検出された相電流のうち1つの相電流が異常であるときには、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求める。そして、正常に検出された相電流と、求めた相電流とに基づいて電力変換回路11を制御する。これにより、従来4個必要であった電流センサを3個に抑えるとともに、電流センサ13〜15によって検出された相電流の1つが異常になっても、全ての相電流を継続して検出することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、相電流を検出する電流検出手段を備えたモータ制御装置に関する。
従来、相電流を検出する電流検出手段を備えたモータ制御装置として、例えば特許文献1に開示されているモータ駆動回路がある。このモータ駆動回路は、バッテリから供給される直流電力を3相交流電力に変換して3相モータに供給する。モータ駆動回路は、3相モータのa相及びc相の相電流を検出する電流検出回路をそれぞれ備えている。a相とc相の相電流は、電流検出回路によって直接検出される。b相の相電流は、a相とc相の相電流から算出される。モータ駆動回路は、検出等されたa相、b相及びc相の相電流に基づいて3相モータの相電流を制御する。
特開2005−313807号公報
ところで、前述したモータ駆動回路において、例えば、a相の電流検出回路が異常になると、a相の相電流を検出できなくなる。また、a相とc相の相電流からb相の相電流を算出しているため、b相の相電流も得られなくなる。そのため、3相モータを制御できなくなってしまうという問題があった。これに対し、従来、a相とc相の電流検出回路をそれぞれ二重化する構成がとられていた。この場合、a相の電流検出回路の1つが異常になっても、もう1つの電流検出回路でa相の相電流を検出できる。また、検出したa相の相電流とc相の相電流とからb相の相電流を算出することができる。これにより、電流検出回路の1つが異常なっても継続して3相モータを制御することができる。しかし、この構成では、4個の電流検出回路が必要となり、コストを抑えることが困難であった。また、消費電力を抑えることも困難であった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電流検出手段の数を抑えるとともに、電流検出手段によって検出された相電流の1つが異常になっても、全ての相電流を継続して検出することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、各相に1つずつ電流検出手段を設けるとともに、検出された相電流のうち1つの相電流が異常であるときには、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求めることで、全ての相電流を継続して検出できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
すなわち、請求項1に記載のモータ制御装置は、 直流電力を交流電力に変換して多相モータに供給する電力変換手段と、多相モータの各相に流れる相電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出結果に基づいて電力変換手段を制御する制御手段と、を備えたモータ制御装置において、電流検出手段は、各相に1つずつ設けられ、制御手段は、電流検出手段によって検出された相電流のうち1つの相電流が異常であるときには、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求めることを特徴とする。
この構成によれば、3相の場合、従来4個必要であった電流検出手段が3個で済むことになる。そのため、従来に比べ電流検出手段の数を抑えることができる。しかも、電流検出手段によって検出された相電流の1つが異常になっても、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求めるため、全ての相電流を継続して検出することができる。なお、4相以上の多相においても同様の効果を得ることができる。
請求項2に記載のモータ制御装置は、請求項1に記載のモータ制御装置において、制御手段は、多相モータに、対称多相交流電流が流れるように電力変換手段を制御し、対称多相交流電流において全ての相電流の総和が0になることに基づいて、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求めることを特徴とする。この構成によれば、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を確実に求めることができる。
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
まず、図1及び図2を参照してモータ制御装置の構成について説明する。ここで、図1は、本実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。図2は、制御回路の回路図である。
図1に示すモータ制御装置1(モータ制御装置)は、高電圧バッテリB10の出力する直流高電圧を3相交流電圧に変換して3相交流モータM1に供給し、3相交流モータM1を駆動する装置である。つまり、直流電力を交流電力に変換して3相交流モータM1を駆動する装置である。モータ制御装置1は、平滑用コンデンサ10と、電力変換回路11(電力変換手段)と、駆動回路12と、電流センサ13〜15(電流検出手段)と、制御回路16(制御手段)とから構成されている。
平滑用コンデンサ10は、高電圧バッテリB10の直流電圧を平滑するための素子である。平滑用コンデンサ10の正極端子及び負極端子は、高電圧バッテリB10の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。
電力変換回路11は、平滑用コンデンサ10によって平滑された高電圧バッテリB10の直流電圧を3相交流電圧に変換し、3相交流モータM1に供給する回路である。つまり、直流電力を交流電力に変換して3相交流モータM1に供給する回路である。電力変換回路11は、IGBT110〜115によって構成されている。
IGBT110〜115は、オン、オフすることで直流電圧を3相交流電圧に変換するためのスイッチング素子である。IGBT110、113、IGBT111、114及びIGBT112、115は、それぞれ直列接続されている。具体的には、IGBT110〜112のエミッタ端子が、IGBT113〜115のコレクタ端子にそれぞれ接続されている。直列接続された3組のIGBT110、113、IGBT111、114及びIGBT112、115は、並列接続されている。3つのIGBT110〜112のコレクタ端子は平滑用コンデンサ10の正極端子に、3つのIGBT113〜115のエミッタ端子は平滑用コンデンサ10の負極端子にそれぞれ接続されている。IGBT110〜115のゲート端子は、駆動回路12にそれぞれ接続されている。また、直列接続されたIGBT110、113、IGBT111、114及びIGBT112、115の直列接続点に形成されるU、V、W相端子は、3相交流モータM1にそれぞれ接続されている。
駆動回路12は、制御回路16から出力される駆動信号に基づいて電力変換回路11を駆動する回路である。具体的には、IGBT110〜115毎に設けられ、駆動信号に基づいてIGBT110〜115をオン、オフする回路である。駆動回路12の駆動信号入力端子は、制御回路16にそれぞれ接続されている。また、出力端子は、IGBT110〜115のゲートにそれぞれ接続されている。
電流センサ13〜15は、各相に1つずつ設けられ、基準電圧を中心に±10Vの電圧を供給されることで作動し、3相交流モータM1に流れるU相電流、V相電流及びW相電流をそれぞれ検出して出力する素子である。具体的には、U相電流、V相電流及びW相電流に対応した、基準電圧を中心に±10Vの範囲内の電圧を出力するホールICを用いた磁気式の素子である。電流センサ13〜15は、電力変換回路11のU相配線、V相配線及びW相配線にそれぞれ配設されている。電流センサ13〜15の電源入力端子及び出力端子は、制御回路16にそれぞれ接続されている。
制御回路16は、外部から入力される指令、及び、電流センサ13〜15の検出結果に基づいてIGBT110〜115のオン、オフを制御するための駆動信号を出力する回路である。また、電流センサ13〜15によって検出された相電流のうち1つの相電流が異常であるときには、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求め、正常に検出された相電流と、求めた相電流とに基づいて駆動信号を出力する回路でもある。図2に示すように、制御回路16は、+5V電源回路160と、15V電源回路161と、−5V電源回路162と、電圧変換回路163と、マイクロコンピュータ164とから構成されている。
+5V電源回路160は、低電圧バッテリB11の直流電圧を、車体の電位を基準として+5Vに変換して出力する回路である。+5V電源回路160の電源入力端子は、低電圧バッテリB11の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。低電圧バッテリB11の負極端子は、車体に接地されている。また、+5V電源回路160の電源出力端子は、電流センサ13〜15の基準電源入力端子にそれぞれ接続されている。これにより、電流センサ13〜15に、基準電圧として+5Vが供給されることとなる。さらに、電源出力端子は、電圧変換回路163及びマイクロコンピュータ164の電源入力端子にも
それぞれ接続されている。
それぞれ接続されている。
15V電源回路161は、低電圧バッテリB11の直流電圧を、車体の電位を基準として15Vに変換して出力する回路である。15V電源回路161の電源入力端子は、低電圧バッテリB11の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。また、電源出力端子は、電流センサ13〜15の+電源入力端子にそれぞれ接続されている。これにより、電流センサ13〜15に、基準電圧+5Vを中心に+10Vが供給されることとなる。
−5V電源回路162は、低電圧バッテリB11の直流電圧を、車体の電位を基準として−5Vに変換して出力する回路である。−5V電源回路162の電源入力端子は、低電圧バッテリB11の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。また、電源出力端子は、電流センサ13〜15の−電源入力端子にそれぞれ接続されている。これにより、電流センサ13〜15に、基準電圧+5Vを中心に−10Vが供給されることとなる。
電圧変換回路163は、+5Vの電圧を供給されることで作動し、電流センサ13〜15の出力電圧を、マイクロコンピュータ164の入力可能な0〜5Vの範囲内の電圧に変換するための回路である。電圧変換回路163の電源入力端子は、+5V電源回路160の電源出力端子に接続されている。また、電圧変換回路163の入力端子は、電流センサ13〜15の出力端子にそれぞれ接続されている。
マイクロコンピュータ164は、+5Vの電圧を供給されることで作動し、外部から入力される指令、及び、電圧変換回路163によって変換された電流センサ13〜15の出力電圧に基づいて、IGBT110〜115のオン、オフを制御するための駆動信号を出力する素子である。また、電流センサ13〜15によって検出された相電流のうち1つの相電流が異常であるときには、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求め、正常に検出された相電流と、求めた相電流とに基づいて駆動信号を出力する回路でもある。マイクロコンピュータ164の電源入力端子は、+5V電源回路160の電源出力端子に接続されている。また、電圧入力端子は、電圧変換回路163の電圧出力端子にそれぞれ接続されている。さらに、駆動信号出力端子は、駆動回路12にそれぞれ接続されている。
次に、図1及び図2を参照してモータ制御装置の動作について説明する。
図1及び図2において、外部から指令が入力されると、モータ制御装置1は動作を開始する。マイクロコンピュータ164は、入力された指令、及び、電流センサ13〜15の検出結果に基づいて、IGBT110〜115をオン、オフするための駆動信号を出力する。具体的には、3相交流モータM1に、対称3相交流電流が流れるように、駆動信号を出力する。駆動回路12は、マイクロコンピュータ164から出力される駆動信号に基づいて、IGBT110〜115を所定のタイミングでオン、オフして、高電圧バッテリB10の直流電圧を3相交流電圧に変換し、3相交流モータM1に供給する。ここで、故障等によって、電流センサ13〜15によって検出された相電流のうち1つの相電流が異常になると、マイクロコンピュータ164は、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求め、正常に検出された相電流と、求めた相電流とに基づいて駆動信号を出力する。具体的には、対称3相交流電流において、全ての相電流の総和が0になることに基づいて、異常な相に対応した相電流を求め、駆動信号を出力する。
最後に、具体的効果について説明する。本実施形態によれば、従来の構成では、4個必要であった電流センサが3個で済むことになる。そのため、従来に比べ電流センサの数を抑えることができる。しかも、電流センサによって検出された相電流の1つが異常になっても、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求めるため、全ての相電流を継続して検出することができる。
また、本実施形態によれば、対称3相交流電流において、全ての相電流の総和が0になることに基づいて、異常な相に対応した相電流を求める。そのため、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を確実に求めることができる。
なお、本実施形態では、モータ制御装置によって、3相交流モータを駆動する例を挙げているが、これに限られるものではない。4相以上の多相モータを駆動する場合においても、同様に適用することができる。
また、本実施形態では、電流センサが、ホールICを用いた磁気式の素子である例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、抵抗を用いて相電流を検出するものであってもよい。方式に関わらず相電流を検出できればよい。
1・・・モータ制御装置(モータ制御装置)、10・・・平滑用コンデンサ、11・・・電力変換回路(電力変換手段)、110〜115・・・IGBT、12・・・駆動回路、13〜15・・・電流センサ(電流検出手段)、16・・・制御回路(制御手段)、160・・・+5V電源回路160、161・・・15V電源回路161、162・・・−5V電源回路162、163・・・電圧変換回路、164・・・マイクロコンピュータ、B10・・・高電圧バッテリ、B11・・・低電圧バッテリ、M1・・・3相交流モータ
Claims (2)
- 直流電力を交流電力に変換して多相モータに供給する電力変換手段と、
前記多相モータの各相に流れる相電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出結果に基づいて前記電力変換手段を制御する制御手段と、
を備えたモータ制御装置において、
前記電流検出手段は、各相に1つずつ設けられ、
前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出された相電流のうち1つの相電流が異常であるときには、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求めることを特徴とするモータ制御装置。 - 前記制御手段は、前記多相モータに、対称多相交流電流が流れるように前記電力変換手段を制御し、対称多相交流電流において全ての相電流の総和が0になることに基づいて、正常に検出された相電流から異常な相に対応した相電流を求めることを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008195138A JP2010035339A (ja) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008195138A Pending JP2010035339A (ja) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | モータ制御装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012065482A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
JP2012085513A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-04-26 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
-
2008
- 2008-07-29 JP JP2008195138A patent/JP2010035339A/ja active Pending
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JP2012065482A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
JP2012085513A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-04-26 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
US8779706B2 (en) | 2010-09-17 | 2014-07-15 | Denso Corporation | Control apparatus for rotary electric machines |
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