JP2012196074A - 電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを招くことなく常に電動機を正常に制御電動機制御装置を得る。
【解決手段】位置センサ信号θｄに基づき位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの故障を判定して故障判定信号Ｆを生成し、かつ第１の位相θ１を生成する位置センサ故障判定手段１０と、故障判定信号Ｆおよび位置センサ信号θｄに基づき電動機２の回転速度ωを演算する回転速度演算手段９と、第１の位相θ１、故障判定信号Ｆおよび回転速度ωに基づき位相指令θｒを生成する位相指令生成手段１１と、電動機２に対する駆動信号の大きさを表す振幅指令Ａｒを生成する振幅指令生成手段７と、位相指令θｒおよび振幅指令Ａｒに基づき駆動信号を電動機２に印加する通電手段１２とを備える。位相指令生成手段１１は、故障判定信号Ｆが位置センサの一部故障を示す場合には、第１の位相θ１と、第１の位相θ１および回転速度ωに基づく第２の位相θ２とを用いて位相指令θｒを生成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の位置センサにより回転子の磁極位置を検出して、複数の位置センサ信号（磁極検出位置）に基づいて電動機を制御する電動機制御装置に関するものである。

一般に、位置センサを用いて回転子の磁極位置を検出して電動機を制御する電動機制御装置においては、位置センサが故障した場合に、電動機を正常に制御することが不可能になるという問題がある。

そこで、位置センサの他に、別途に磁極位置を推定する磁極位置推定手段を設け、位置センサ信号（磁極位置の検出値）と磁極位置の推定値とを対比することにより、位置センサの故障の有無を判定する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特許文献１においては、磁極位置推定手段として、電動機の回転中に固定子（電機子）に発生する誘起電圧の位相を検出する手段が用いられている。

特開２００７−２０９１０５号公報

従来の電動機制御装置は、特許文献１に記載のように、位置センサの故障の有無を判定するために、特別な磁極位置推定手段を設ける必要があるので、故障判定演算処理が複雑になり、コストアップを招くうえ電動機の制御性能を十分に満足することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、特別な磁極位置推定手段を追加することなく位置センサの故障の有無を判定することにより、常に電動機を正常に制御することのできる電動機制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る電動機制御装置は、電動機の磁極位置を検出する複数の位置センサと、複数の位置センサからの各位置センサ信号に基づき複数の位置センサの少なくとも１つの故障を判定して故障判定信号を生成するとともに、各位置センサ信号に基づき第１の位相を生成する位置センサ故障判定手段と、故障判定信号および各位置センサ信号に基づき電動機の回転速度を演算する回転速度演算手段と、第１の位相、故障判定信号および回転速度に基づき位相指令を生成する位相指令生成手段と、電動機に対する駆動信号の大きさを表す振幅指令を生成する振幅指令生成手段と、位相指令および振幅指令に基づき駆動信号を生成して電動機に印加する通電手段と、を備え、位相指令生成手段は、故障判定信号が複数の位置センサの一部の故障を示す場合には、第１の位相および回転速度を用いて第２の位相を算出し、第１および第２の位相を用いて位相指令を生成するものである。

この発明によれば、特別な磁極位置推定手段を追加することなく位置センサの故障の有無を判定することができるうえ、位置センサの一部が故障しても、他の健全な位置センサにより検出される位置センサ信号を用いて電動機の制御を続行することができる。
また、すべての位置センサが故障した場合には、電動機制御装置の制御状態に応じて、電動機の制御を続行または停止することができる。

この発明の実施の形態１に係る電動機制御装置の概略構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る位置センサ信号のパターンを示すタイミングチャートである。 図１内の位置センサ故障判定手段の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る電動機制御装置の概略構成を電動機とともに示すブロック図である。

図１において、電動機制御装置１により制御される電動機２（たとえば、同期電動機）は、巻線が巻回された複数の磁極を有する固定子３と、固定子３に対向配置された永久磁石の磁極を有する回転子４とを備えている。
固定子３の巻線には、電動機制御装置１からの３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の駆動信号が印加される。

図１では具体的に示されていないが、電動機２の固定子３には、回転子４の３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の磁極位置を検出するために、３つの位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗ（たとえば、ホール素子）が取り付けられている。
３つの位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗは、電動機制御装置１の機能に含まれており、検出信号として３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の位置センサ信号θｄを生成する。

電動機制御装置１は、電動機２を制御するための回転速度指令ωｒを生成する回転速度指令生成手段５と、回転速度偏差Δω（回転速度指令ωｒ−回転速度ω）を算出する減算器６と、振幅指令Ａｒを生成する振幅指令生成手段７と、速度補償量ωｃを生成する速度補償量生成手段８と、電動機２の回転速度ωを演算する回転速度演算手段９と、位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの故障の有無を判定する位置センサ故障判定手段１０と、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の位相指令θｒを生成する位相指令生成手段１１と、固定子３の巻線に３相の駆動信号を印加する通電手段１２と、を備えている。

速度補償量生成手段８は、回転速度指令ωｒの変化量に基づいて速度補償量ωｃを生成する。
速度補償量ωｃ（回転速度指令ωｒの変化量）としては、たとえば、回転速度指令の今回値ωｒａから回転速度指令ωｒの前回値ωｒｂを減算した値、または、この減算値にさらに速度補償倍率を乗算した値が用いられる。

たとえば、回転速度指令ωｒの変化量に対して電動機２の回転速度ωの変化量が十分に小さいことがあらかじめ分かっている場合には、速度補償量生成手段８は、上記減算値に１未満の速度補償倍率を乗算した値を速度補償量ωｃとして生成する。

これにより、位置センサ故障判定手段１０内で算出される判定位相θｊと、位相指令生成手段１１内で算出される第２の位相θ２および位相指令θｒ（後述する）との各々の演算精度を高めることができる。

回転速度演算手段９は、３相分の位置センサ信号θｄのうちから選択された健全な位置センサ信号を用いて電動機２の回転速度ωを算出する。
たとえば、回転速度演算手段９は、ある１相分の位置センサ信号のパルス間隔を時間計測して回転速度ωを演算するが、位置センサ故障判定手段１０からの故障判定信号Ｆに基づき故障していると判定された位置センサ信号は、回転速度ωの演算に用いないようにする。

たとえば、回転速度演算手段９は、３相分の位置センサ信号θｄの各々を用いて回転速度ωを演算しておき、実際に出力する回転速度ωとしては、健全な位置センサ信号に基づいて演算された回転速度ωを選択して生成するようにしておく。なお、健全な位置センサ信号は、故障判定信号Ｆによって特定することが可能である。

振幅指令生成手段７は、故障判定信号Ｆに基づき位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの故障有無状態を認識し、位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗのすべてが故障している場合には、回転速度指令ωｒに基づき振幅指令Ａｒを生成し、位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの一部が故障している場合、または位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗのすべてが正常である（故障していない）場合には、回転速度偏差Δωに基づき振幅指令Ａｒを生成する。

振幅指令生成手段７において、回転速度偏差Δωに基づき振幅指令Ａｒを生成する際の具体的演算方法としては、Ｐ制御を行い回転速度偏差Δωに比例する振幅指令Ａｒを生成するか、または、ＰＩ制御を行うことにより、回転速度偏差Δωに比例する項と回転速度偏差Δωの積分値に比例する項との和を振幅指令Ａｒとすることが挙げられる。

なお、回転速度偏差Δωに基づく振幅指令Ａｒと回転速度指令ωｒに基づく振幅指令Ａｒとの間に大きな差が生じて、これらの振幅指令Ａｒを切り替えたときに、電動機２の制御が不安定になり得る場合には、たとえば、振幅指令生成手段７において、振幅指令Ａｒにローパスフィルタをかけて最終的な振幅指令Ａｒとするなどの処理を追加してもよい。

位置センサ故障判定手段１０は、３相分の位置センサ信号θｄに基づき第１の位相θ１を算出するとともに、判定位相θｊとの間に所定値以上の差があれば、故障判定信号Ｆを生成する。故障判定信号Ｆは３相分の位置センサそれぞれの故障の有無が分かるようにその値を設定する。

たとえば、位置センサ故障判定手段１０は、故障判定信号Ｆを３ビットとして、各相に対して各ビットを割り当てておき、該当する位置センサが健全であれば「０」（正常値）を設定し、該当する位置センサが故障していれば「１」（異常値）を設定する。
また、位置センサ故障判定手段１０は、位相指令生成手段１１に対して第１の位相θ１を入力する。位置センサ故障判定手段１０の詳細な機能については後述する。

位相指令生成手段１１は、故障判定信号Ｆと、第１の位相θ１と、速度補償量ωｃと、回転速度ωに基づいて位相指令θｒを生成する。位相指令生成手段１１の詳細な機能については後述する。

通電手段１２は、振幅指令Ａｒと位相指令θｒに基づいて交流の駆動信号を生成する。
具体的には、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータ、ＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータなどが挙げられる。また、インバータの大まかな区分として、電圧型、電流型の２種類が存在するが、ここでは電圧型のＰＷＭインバータを用いるものとする。

以下、位置センサ故障判定手段１０の詳細な機能について、まず、第１の位相θ１について説明する。
図２は電動機２が１回転したときの３相分の位置センサ信号θｄとそれに対する位相θの値［ｄｅｇ］とを示す模式的に示すタイミングチャートである。

位置センサ信号θｄの立ち上がりまたは立ち下がりを検出することにより、位相θの値が求められる。
つまり、Ｕ相の位置センサ信号θｄにおいて、立ち上がりは０度、立ち下がりは１８０度であり、Ｖ相の位置センサ信号θｄにおいて、立ち上がりは１２０度、立ち下がりは３００度であり、Ｗ相の位置センサ信号θｄにおいて、立ち上がりは２４０度、立ち下がりは６０度である、と求めることができる。
このように、位置センサ信号θｄから、６０度ごとの位相θの値を求めることができる。位置センサ信号θｄから求められる位相を第１の位相θ１として生成し、出力する。

なお、位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの故障判定基準となる判定位相θｊは、第１の位相θ１が得られた後に、位置センサ故障判定手段１０において、以下の式（１）のように算出される。

θｊ＝θ１＋（ω＋ωｃ）×ｔ１ ・・・（１）

ただし、式（１）において、時間ｔ１は、第１の位相θ１が得られた時点では「０」とする。

次に、図２および図３を参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による故障判定信号Ｆの生成動作について説明する。
図３は位置センサ故障判定手段１０の動作を示すフローチャートであり、第１の位相θ１と判定位相θｊとの比較に基づく故障判定信号Ｆの生成処理（ステップＳ１〜Ｓ８）を示している。

図３において、まず、位置センサ故障判定手段１０は、位置センサ信号θｄに変化が生じて第１の位相θ１の値が更新されたときに、更新された第１の位相θ１の値と判定位相θｊの値との偏差｜θ１−θｊ｜を所定値εと比較し、｜θ１−θｊ｜＞εの関係を満たすか否かを判定する（ステップＳ１）。

なお、所定値εは、すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗが健全で電動機２の制御が正常に行われている場合の第１の位相θ１と判定位相θｊとの偏差や、要求される位置センサ故障検出精度などを勘案して定められる値であり、たとえば「１０度」に設定されているものとする。

また、所定値εは、固定値である必要もなく、可変設定され得る。たとえば、電動機２の制御が正常に行われている場合の第１の位相θ１と判定位相θｊとの偏差が、電動機２の回転速度ωによって異なる場合、または要求される位置センサ故障検出精度が電動機２の回転速度ωによって異なる場合には、電動機２の回転速度ωに応じて異なる値に設定されてもよい。

ステップＳ１において、｜θ１−θｊ｜≦ε（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、位置センサ信号θｄ（位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗ）は正常と見なし、故障判定信号Ｆに正常値（たとえば、「０」）を設定して、図３の処理ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１において、｜θ１−θｊ｜＞ε（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、位置センサ信号θｄ（位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗ）のいずれかに異常が生じているので、少なくとも１つの位置センサが故障していると見なし、位置センサ信号θｄの検出パターンと正常時の基準パターンとの比較を行う（ステップＳ２）。

具体的には、正常な位置センサ信号θｄの値の組み合わせと位相θとの関係があらかじめ分かっているので、式（１）による判定位相θｊに基づく本来得られるべき位置センサ信号の値の組み合わせ（たとえば、図２に示すような正常パターン）と、実際に得られた位置センサ信号θｄの値との組み合わせとを比較して、実際に差異が生じている相の位置センサを特定する。

次に、ステップＳ２（位置センサ信号θｄのパターン比較）により判明した差異が生じている相の位置センサが故障しているものと見なして、故障判定信号Ｆとして異常値（たとえば、位置センサに対応するビットに「１」）を設定する（ステップＳ３）。

続いて、ステップＳ３で設定された故障判定信号Ｆの値に基づき、すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗが故障しているか否かを判定し（ステップＳ４）、少なくとも１つの位置センサが正常（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、図３の処理ルーチンを終了する。

一方、故障判定信号Ｆの値が「１１１」であって、ステップＳ４において、すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗが故障している（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、続いて、制御停止信号Ｔの出力が必要か否かを判定する（ステップＳ５）。

すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗが故障していると判定された場合には、後述するように、位相指令生成手段１１において、回転速度指令ωｒに基づいて位相指令θｒを生成するので、電動機２の制御を続行することが可能であるが、電動機制御装置１の制御状態によっては電動機２の制御を続行することが望ましくない場合（後述する）がある。

すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗが故障の場合でも電動機２の制御の続行が可能であって、ステップＳ５において、制御停止信号Ｔの出力が不要（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、図３の処理ルーチンを終了する。

一方、すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗが故障の場合に電動機２の制御を続行することが望ましくなく、制御停止信号Ｔの出力が必要（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、通電手段１２に対して制御停止信号Ｔを出力して電動機２の駆動を停止させ（ステップＳ６）、図３の処理ルーチンを終了する。

ここで、すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの故障時に、電動機２の制御状態によっては制御続行が望ましくない場合について、具体例をあげて説明する。
位相指令生成手段１１において、回転速度指令ωｒに基づいて位相指令θｒを生成して電動機２の制御を続行する際に、回転速度指令ωｒに基づいて生成する位相指令θｒが、本来出力されるべき位相指令に対して大きくずれた場合には、電動機２が脱調して、通電手段１２から電動機２に過電流が流れ続けて通電手段１２（ＰＷＭインバータ）が破壊される可能性がある。

このような通電手段１２の損傷を防ぐためには、たとえば電動機２または通電手段１２（ＰＷＭインバータ）に流れる過電流を検出する過電流検出手段を追加して、過電流の検出時には制御停止信号Ｔを出力することが望ましい。
過電流の検出手段としては、たとえばシャント抵抗およびシャント用ＩＣを用いた簡易な電流検出手段が適用可能である。

なお、上記のような電流検出手段は、電動機２または通電手段１２（ＰＷＭインバータ）に流れる過電流を検出可能な程度の精度と検出速度を有していればよく、電動機２の電流位相検出用の高精度かつ高速な電流検出手段を設ける必要がないので、格別なコストアップを招くことはない。

以下、この発明の実施の形態１による位相指令生成手段１１の詳細な機能について説明する。
図３の処理により、故障判定信号Ｆに基づき、どの位置センサが故障しているかが分かる。なお、すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗが正常であると判定されれば、健全な位置センサ信号に基づく第１の位相θ１のみを用いて位相指令θｒを生成することができるが、少なくとも１つの位置センサが故障している場合には、第１の位相θ１のみを用いて位相指令θｒを生成することはできない。

たとえば、Ｕ相の位置センサＤｕが故障している場合には、第１の位相θ１を用いて、位置センサ信号θｄ（Ｕ）の立ち上がりおよび立ち下がりに相当する０度および１８０度に対応した位相指令θｒを生成することができない。
したがって、位相指令生成手段１１は、第２の位相θ２を用いて、０度および１８０度に対応した位相指令θｒを生成する。

なお、第２の位相θ２は、判定位相θｊを求める式（１）の右辺に等しく、実質的に判定位相θｊと等しい。
このように、第１の位相θ１を用いずに第２の位相θ２に基づいて位相指令θｒを生成した場合には、次回に第２の位相θ２を生成する際に用いる第１の位相θ１として、今回の第２の位相θ２の値を用いる。

ただし、ステップＳ４において、故障判定信号Ｆ「１１１」から位置センサ信号θｄのすべてが異常と判定された場合には、回転速度ωを演算することができないので、第２の位相θ２を式（１）の右辺の形で求めることができない。
したがって、すべての位置センサ信号θｄが異常と判定された場合には、位相指令生成手段１１は、回転速度指令ωｒを用いて、以下の式（２）のように、第２の位相θ２を算出する。

θ２＝θｂ＋ωｒ×ｔｏ ・・・（２）

ただし、式（２）において、θｂは前回の位相指令（演算値）、ｔｏは演算周期である。
このように、位相指令生成手段１１は、第１または第２の位相θ１、θ２に基づいて位相指令θｒを生成するが、第１または第２の位相θ１、θ２に対して所定値だけ位相を補償したものを位相指令θｒとしてもよい。

たとえば、通電手段１２は、電圧型のＰＷＭインバータからなり、電動機２に対して電圧信号を供給しているが、電動機２を高回転させる場合には、固定子３のインダクタンス成分の影響が大きくなって、電圧位相に対して電流位相が大きく遅れることになる。
このとき、磁極位相に対して電圧位相を進めなければ、所望の電動機効率が得られない場合があり、また、所望の回転速度を得るために、弱め磁束制御を行う必要がある場合もある。

このような場合には、磁極位相に対して所定値だけ位相指令θｒを進めるために、位相指令生成手段１１は、第１または第２の位相θ１、θ２に対して、所定値だけ位相を加算した値を位相指令θｒとして出力する。

なお、弱め磁束制御とは、回転子４が生成する界磁磁束を固定子３（電機子）の電流による磁束によって弱める制御を意味する。弱め磁束制御を行うためには、磁極位相に対して電流位相を進める必要があり、これにともない、電圧位相も進める必要がある。

通電手段１２（ＰＷＭインバータ）が１８０度通電および１２０度通電の矩形波駆動型であれば、６０度ごとの位相指令θｒで駆動信号の生成が可能である。
しかし、通電手段１２（ＰＷＭインバータ）が正弦波駆動型を用いる場合など、６０度よりも細かい位相指令θｒを出力する必要がある場合には、位相指令生成手段１１は、位相指令θｒとして、前回値θｂを用いて、以下の式（３）のように今回の位相指令θａを演算する。

θａ＝θｂ＋（ω＋ωｃ）×ｔｏ ・・・（３）

式（３）から求まる位相指令θａ（今回演算値）は、実質的に第２の位相θ２に等しくなるので、実際には、位相指令生成手段１１は、故障判定信号Ｆによらず第２の位相θ２を出力する。

故障判定信号Ｆに基づいて、第１または第２の位相θ１、θ２の一方を選択して出力する場合と、故障判定信号Ｆによらず第２の位相θ２を出力する場合と、を分けるために、位相指令生成手段１１は、第１の位相θ１の値の変化に着目する。

すなわち、位相指令生成手段１１は、第１の位相θ１の値が変化したときには、上記のうちの前者（第１または第２の位相θ１、θ２を選択）を実行し、第１の位相θ１の値が変化しないときには、後者（第２の位相θ２を出力）を実行する。
また、すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗが故障した場合には、前述の式（２）のように演算される第２の位相θ２を生成する。

以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図３）に係る電動機制御装置１は、電動機２の磁極位置を検出する複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗと、複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗからの各位置センサ信号θｄに基づき複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの少なくとも１つの故障を判定して故障判定信号Ｆを生成するとともに、各位置センサ信号θｄに基づき第１の位相θ１を生成する位置センサ故障判定手段１０と、故障判定信号Ｆおよび各位置センサ信号θｄに基づき電動機２の回転速度ωを演算する回転速度演算手段９と、第１の位相θ１、故障判定信号Ｆおよび回転速度ωに基づき位相指令θｒを生成する位相指令生成手段１１と、電動機２に対する駆動信号の大きさを表す振幅指令Ａｒを生成する振幅指令生成手段７と、位相指令θｒおよび振幅指令Ａｒに基づき駆動信号を生成して電動機２に印加する通電手段１２と、を備えている。

位相指令生成手段１１は、故障判定信号Ｆが複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの一部の故障を示す場合には、第１の位相θ１および回転速度ωを用いて第２の位相θ２を算出し、第１および第２の位相θ１、θ２を用いて位相指令θｒを生成する。
また、位相指令生成手段１１は、故障判定信号Ｆが複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗのすべての故障を示す場合には、電動機２の制御状態に応じて位相指令θｒを生成する。

故障判定信号Ｆは、各位置センサ信号θｄに対応した複数ビットを有する。
位置センサ故障判定手段１０は、各位置センサ信号θｄの正常な変化パターンの少なくとも一部をあらかじめ記憶しており、正常な変化パターンと各位置センサ信号θｄの変化パターンとを比較して、両者に差が生じた場合に、故障判定信号Ｆの複数ビットのうち、差が生じた位置センサ信号に対応するビットに異常値「１」を設定する。

位置センサ故障判定手段１０は、各位置センサ信号θｄおよび回転速度ωを用いて判定位相θｊを算出し（式（１））、第１の位相θ１と判定位相θｊとの間に所定値ε以上の差が生じた場合に、故障判定信号Ｆに異常値「１」を設定する。

また、電動機制御装置１は、電動機２の回転速度指令ωｒを生成する回転速度指令生成手段５を備えており、位相指令生成手段１１は、故障判定信号Ｆが複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの一部の故障を示す場合には、回転速度ωに代えて、回転速度指令ωｒを用いて第２の位相θ２を算出する。

この場合、位置センサ故障判定手段１０は、各位置センサ信号θｄおよび回転速度指令ωｒを用いて判定位相θｊを算出し、第１の位相θ１と判定位相θｊとの間に所定値ε以上の差が生じた場合に、故障判定信号Ｆに異常値「１」を設定する。

また、電動機制御装置１は、電動機２の回転速度指令ωｒを生成する回転速度指令生成手段５と、回転速度指令ωｒに基づいて速度補償量ωｃを生成する速度補償量生成手段８と、を備えており、位相指令生成手段１１は、故障判定信号Ｆが複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの一部の故障を示す場合には、第１の位相θ１および回転速度ωに加えて、速度補償量ωｃを用いて第２の位相θ２を算出する。

速度補償量生成手段８は、回転速度指令ωｒの値の変化量に基づき速度補償量ωｃを生成する。
この場合、位置センサ故障判定手段１０は、各位置センサ信号θｄ、回転速度ωおよび速度補償量ωｃを用いて判定位相θｊを算出し、第１の位相θ１と判定位相θｊとの間に所定値ε以上の差が生じた場合に、故障判定信号Ｆに異常値「１」を設定して出力する。

また、位置センサ故障判定手段１０は、複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗのすべてが故障していると判定された場合に、通電手段１２に対して制御停止信号Ｔを生成し、電動機２の駆動を停止させる。
回転速度演算手段９は、故障判定信号Ｆが複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの一部の故障を示す場合には、健全な位置センサ信号θｄを用いて回転速度ωを演算する。

これにより、複数の位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの一部が故障しても、健全な位置センサ信号θｄに基づき電動機２の制御を続行することが可能となる。
また、すべての位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗが故障した場合には、電動機制御装置１による電動機２の制御状態に応じて、電動機２の制御を続行または停止することが可能となる。

したがって、特別な磁極位置推定手段を追加することなく位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの故障の有無を判定することが可能となり、コストアップを招くことなく、常に電動機２を正常に制御することができる。

なお、上記実施の形態１（図１）では、振幅指令Ａｒを回転速度偏差Δωに基づいて生成したが、振幅指令Ａｒの生成方法はこれに限定されることはない。たとえば、位置センサＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗの故障の有無によらず、回転速度指令ωｒに基づき振幅指令Ａｒを生成してもよく、または、ｄｑ座標系を用いたベクトル制御によって振幅指令Ａｒを生成してもよい。

また、３相交流によって電動機２（たとえば、同期電動機）を制御する電動機制御装置１を示したが、交流の相数および位置センサの数はこれに限定されることはない。
さらに、制御対象の電動機２が同期電動機の場合を例にとって説明したが、電動機２の種類が同期電動機に限定されることはない。

以上、この発明の実施の形態１として、好適な一例に関して説明したが、この発明は上記実施の形態１のみに限定されるものではなく、この発明の技術範囲内において、種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかである。

１ 電動機制御装置、２ 電動機、３ 固定子、４ 回転子、５ 回転速度指令生成手段、６ 減算器、７ 振幅指令生成手段、８ 速度補償量生成手段、９ 回転速度演算手段、１０ 位置センサ故障判定手段、１１ 位相指令生成手段、１２ 通電手段、Ａｒ 振幅指令、Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗ 位置センサ、Ｆ 故障判定信号、Ｔ 制御停止信号、Δω 回転速度偏差、ε 所定値、θ１ 第１の位相、θ２ 第２の位相、θｄ 位置センサ信号、θｊ 判定位相、θｒ 位相指令、ω 回転速度、ωｃ 速度補償量、ωｒ 回転速度指令。

Claims (11)

1. 電動機の磁極位置を検出する複数の位置センサと、
   前記複数の位置センサからの各位置センサ信号に基づき前記複数の位置センサの少なくとも１つの故障を判定して故障判定信号を生成するとともに、前記各位置センサ信号に基づき第１の位相を生成する位置センサ故障判定手段と、
   前記故障判定信号および前記各位置センサ信号に基づき前記電動機の回転速度を演算する回転速度演算手段と、
   前記第１の位相、前記故障判定信号および前記回転速度に基づき位相指令を生成する位相指令生成手段と、
   前記電動機に対する駆動信号の大きさを表す振幅指令を生成する振幅指令生成手段と、
   前記位相指令および前記振幅指令に基づき前記駆動信号を生成して前記電動機に印加する通電手段と、を備え、
   前記位相指令生成手段は、前記故障判定信号が前記複数の位置センサの一部の故障を示す場合には、前記第１の位相および前記回転速度を用いて第２の位相を算出し、前記第１および第２の位相を用いて前記位相指令を生成することを特徴とする電動機制御装置。
2. 前記位相指令生成手段は、前記故障判定信号が前記複数の位置センサのすべての故障を示す場合には、前記電動機の制御状態に応じて前記位相指令を生成することを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
3. 前記故障判定信号は、前記各位置センサ信号に対応した複数ビットを有し、
   前記位置センサ故障判定手段は、前記各位置センサ信号の正常な変化パターンの少なくとも一部をあらかじめ記憶し、前記正常な変化パターンと前記各位置センサ信号の変化パターンとを比較して、両者に差が生じた場合に、前記故障判定信号の複数ビットのうち、前記差が生じた位置センサ信号に対応するビットに異常値を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機制御装置。
4. 前記電動機の回転速度指令を生成する回転速度指令生成手段を備え、
   前記位相指令生成手段は、前記故障判定信号が前記複数の位置センサの一部の故障を示す場合には、前記回転速度に代えて、前記回転速度指令を用いて前記第２の位相を算出することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電動機制御装置。
5. 前記電動機の回転速度指令を生成する回転速度指令生成手段と、
   前記回転速度指令に基づいて速度補償量を生成する速度補償量生成手段と、を備え、
   前記位相指令生成手段は、前記故障判定信号が前記複数の位置センサの一部の故障を示す場合には、前記第１の位相および前記回転速度に加えて、前記速度補償量を用いて前記第２の位相を算出することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電動機制御装置。
6. 前記速度補償量生成手段は、前記回転速度指令の値の変化量に基づき前記速度補償量を生成することを特徴とする請求項５に記載の電動機制御装置。
7. 前記位置センサ故障判定手段は、前記各位置センサ信号および前記回転速度を用いて判定位相を算出し、前記第１の位相と前記判定位相との間に所定値以上の差が生じた場合に、前記故障判定信号に異常値を設定することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電動機制御装置。
8. 前記電動機の回転速度指令を生成する回転速度指令生成手段を備え、
   前記位置センサ故障判定手段は、前記各位置センサ信号および前記回転速度指令を用いて判定位相を算出し、前記第１の位相と前記判定位相との間に所定値以上の差が生じた場合に、前記故障判定信号に異常値を設定することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電動機制御装置。
9. 前記電動機の回転速度指令を生成する回転速度指令生成手段と、
   前記回転速度指令に基づいて速度補償量を生成する速度補償量生成手段と、を備え、
   前記位置センサ故障判定手段は、前記各位置センサ信号、前記回転速度および前記速度補償量を用いて判定位相を算出し、前記第１の位相と前記判定位相との間に所定値以上の差が生じた場合に、前記故障判定信号に異常値を設定して出力することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電動機制御装置。
10. 前記位置センサ故障判定手段は、前記複数の位置センサのすべてが故障していると判定された場合に、前記通電手段に対して制御停止信号を生成し、前記電動機の駆動を停止させることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の電動機制御装置。
11. 前記回転速度演算手段は、前記故障判定信号が前記複数の位置センサの一部の故障を示す場合には、健全な位置センサ信号を用いて前記回転速度を演算することを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の電動機制御装置。

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