JP2015106930A - Motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、指令信号と三角波キャリア信号との比較結果に応じて生成されたPWM信号を用いて、モータの回転状態を制御するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that controls a rotation state of a motor using a PWM signal generated according to a comparison result between a command signal and a triangular wave carrier signal.
例えば、特許文献1に記載されているように、モータを含む装置に故障が発生した場合に、その故障原因などを解析するための故障解析用データとして、モータを制御するためのセンサデータ、制御処理過程で必要とするデータ、及び処理結果を示すデータなどを保存するようにしたものが知られている。
For example, as described in
この特許文献1の装置では、正常に制御が行われているときには、RAMの第1のメモリ領域を使用して上述したセンサデータなどを一時的に記憶して、データの受け渡しに利用する。そして、故障が検出された場合には、データの一時記憶領域を、第1のメモリ領域から第2のメモリ領域に切り替える。この結果、第1のメモリ領域には、故障検出時のセンサデータ等のデータが保存されることになる。
In the apparatus of
上述した特許文献1の装置では、モータを制御するために用いる各種データをRAMの第1のメモリ領域に一時的に記憶するようにしている。そのため、RAMの第1のメモリ領域に一時的に記憶される各種データの更新周期は、モータ制御のために、センサデータなどをサンプリングする周期と同じになる。
In the apparatus disclosed in
ここで、一般的には、モータ制御のためのセンサデータのサンプリング周期は、モータの回転速度に応じて変化する。例えば、モータの回転速度が低い場合には、モータの各相のステータコイルへの通電の切り換え周期が長くなる。そのため、センサデータとして各相に流れる電流をサンプリングする場合、そのサンプリング周期は、モータの回転速度が低くなるほど、長くなるように設定される。 Here, generally, the sampling period of the sensor data for motor control changes according to the rotational speed of the motor. For example, when the rotation speed of the motor is low, the switching cycle of energization to the stator coil of each phase of the motor becomes long. Therefore, when sampling the current flowing through each phase as sensor data, the sampling cycle is set to be longer as the motor rotational speed is lower.
一方、故障発生時には、例えばモータの各相に通電される電流値などが急変することも起こりえる。そのため、特許文献1の装置では、特に、モータの回転速度が低い場合に、RAMに記憶されるデータの更新周期が長くなりすぎて、故障解析用データが不十分となる虞がある。
On the other hand, when a failure occurs, for example, the current value supplied to each phase of the motor may change suddenly. Therefore, in the apparatus of
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、モータの回転速度が低い場合であっても、故障解析のために十分なデータを保存することが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a motor control device capable of storing sufficient data for failure analysis even when the rotational speed of the motor is low. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明によるモータ制御装置(21)は、指令信号と、三角波キャリア信号との比較結果に応じて生成されるPWM信号を用いて、インバータ回路(19)の各スイッチング素子(20)を駆動することにより、モータの回転状態を制御するものであって、
三角波キャリア信号の周波数は、モータの回転速度に応じて変化するものであり、三角波キャリア信号の変化に同期するタイミングで、モータの制御に用いる少なくとも1つの制御パラメータを取得する取得手段(S100、S120、S300〜S320)と、
取得手段によって取得された制御パラメータを記憶する記憶手段(35)と、
モータ制御装置に異常が生じた場合に、その異常を検出する異常検出手段(S200)と、
異常検出手段によって異常が検出されたとき、記憶手段に記憶された制御パラメータを保存する保存手段(S150)と、を備え、
取得手段は、三角波キャリア信号の周波数が、所定の周波数よりも低い場合、三角波キャリア信号が変化する頻度よりも高い頻度で制御パラメータを取得して、記憶手段に記憶させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the motor control device (21) according to the present invention uses each PWM signal generated in accordance with the comparison result between the command signal and the triangular wave carrier signal to switch each inverter circuit (19). By driving the element (20), the rotational state of the motor is controlled,
The frequency of the triangular wave carrier signal changes according to the rotational speed of the motor, and acquisition means (S100, S120) that acquires at least one control parameter used for motor control at a timing synchronized with the change of the triangular wave carrier signal. , S300 to S320),
Storage means (35) for storing the control parameters acquired by the acquisition means;
When an abnormality occurs in the motor control device, an abnormality detecting means (S200) for detecting the abnormality,
Storage means (S150) for saving the control parameter stored in the storage means when an abnormality is detected by the abnormality detection means,
The acquisition unit is characterized in that when the frequency of the triangular wave carrier signal is lower than a predetermined frequency, the acquisition unit acquires the control parameter at a frequency higher than the frequency at which the triangular wave carrier signal changes and stores the control parameter in the storage unit.
上述したように、本発明では、指令信号と、三角波キャリア信号との比較結果に応じて生成されるPWM信号を用いてモータの回転状態を制御する。三角波キャリア信号の周波数は、モータの回転速度に応じて変化するように調整される。取得手段は、三角波キャリア信号の変化に同期するタイミングで、モータの制御に用いる少なくとも1つの制御パラメータを取得して、記憶手段に記憶させる。従って、モータの回転速度が相対的に高い場合には、三角波キャリア信号の周波数も高くなるので、取得手段は、比較的短い周期で制御パラメータを取得して、記憶手段に記憶させることができる。 As described above, in the present invention, the rotation state of the motor is controlled using the PWM signal generated according to the comparison result between the command signal and the triangular wave carrier signal. The frequency of the triangular wave carrier signal is adjusted so as to change according to the rotational speed of the motor. The acquisition unit acquires at least one control parameter used for controlling the motor at a timing synchronized with the change of the triangular wave carrier signal, and stores it in the storage unit. Therefore, when the rotational speed of the motor is relatively high, the frequency of the triangular wave carrier signal also increases, so that the acquisition unit can acquire the control parameter at a relatively short period and store it in the storage unit.
しかしながら、モータの回転速度が相対的に低くなると、三角波キャリア信号の周波数も低下する。そのため、取得手段が制御パラメータを取得し、記憶手段に記憶させる周期も長くなってしまう。この場合、記憶手段に記憶される制御パラメータでは、故障解析のためのデータとしては、不十分になる虞がある。 However, when the rotational speed of the motor becomes relatively low, the frequency of the triangular carrier signal also decreases. For this reason, the acquisition unit acquires the control parameter and stores it in the storage unit. In this case, the control parameters stored in the storage means may be insufficient as data for failure analysis.
そこで、本発明では、三角波キャリア信号の周波数が所定の周波数よりも低い場合、取得手段が、三角波キャリア信号が変化する頻度よりも高い頻度で制御パラメータを取得して、記憶手段に記憶させることとした。これにより、モータ制御装置に異常が発生した場合に、記憶手段に記憶された制御パラメータを保存することで、モータの回転速度に係わらず、故障解析のために十分なデータを保存することが可能となる。 Therefore, in the present invention, when the frequency of the triangular wave carrier signal is lower than the predetermined frequency, the acquisition unit acquires the control parameter at a frequency higher than the frequency at which the triangular wave carrier signal changes, and stores the control parameter in the storage unit. did. As a result, when an abnormality occurs in the motor control device, it is possible to save sufficient data for failure analysis regardless of the motor rotation speed by saving the control parameters stored in the storage means. It becomes.
なお、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。 Note that the reference numerals in the parentheses merely show an example of a correspondence relationship with a specific configuration in an embodiment described later in order to facilitate understanding of the present invention, and limit the scope of the present invention. It is not intended.
また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。 Further, the technical features described in the claims of the claims other than the features described above will become apparent from the description of embodiments and the accompanying drawings described later.
以下、本発明の実施形態に係るモータ制御装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。なお、本実施形態に係るモータ制御装置は、例えば車両に搭載され、燃料タンクに貯留された燃料を汲み上げて、燃料噴射システムへ提供する燃料ポンプのモータを駆動するために用いられたり、あるいは、いわゆるエアコンにおいて、車室内に吹き出す風量を調節するためのブロワファンのモータを駆動するために用いられたりする。ただし、本実施形態のモータ制御装置によって駆動制御されるモータの用途は、これらに限られるものではない。 Hereinafter, a motor control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the motor control device according to the present embodiment. The motor control device according to the present embodiment is mounted on, for example, a vehicle and used to drive a motor of a fuel pump that pumps up fuel stored in a fuel tank and provides it to a fuel injection system, or In a so-called air conditioner, it is used to drive a blower fan motor for adjusting the amount of air blown into the passenger compartment. However, the application of the motor that is driven and controlled by the motor control device of the present embodiment is not limited to these.
本実施形態に係るモータ制御装置が制御対象とするモータ(図示せず)として、例えばロータに永久磁石を有し、ステータに3相分のステータコイルを有する、3相ブラシレスモータを用いることができる。ただし、本実施形態に係るモータ制御装置が制御対象とするモータは、3相ブラシレスモータのみに限られるものではなく、ブラシ付きモータや、あるいは誘導モータであっても良い。さらには、2相もしくは3相以上の多相モータであってもよい。 As a motor (not shown) to be controlled by the motor control device according to the present embodiment, for example, a three-phase brushless motor having a permanent magnet in the rotor and a stator coil for three phases in the stator can be used. . However, the motor to be controlled by the motor control device according to the present embodiment is not limited to a three-phase brushless motor, and may be a brushed motor or an induction motor. Further, it may be a multiphase motor having two phases or three phases.
本実施形態のモータ制御装置21には、モータ制御のため、及び/又は、モータ制御装置に何らかの異常が生じた場合に、その異常を検出するため、電源電圧センサ10、インバータ入力電圧センサ11、温度センサ12、V相電流センサ13及びW相電流センサ14などの各種のセンサからの検出信号が入力される。
In the
電源電圧センサ10は、モータ制御装置21に供給される電源電圧を検出する。インバータ入力電圧センサ11は、インバータ回路19へ入力される電圧を検出する。温度センサ12は、インバータ回路19における各スイッチング素子20の温度を検出する。V相電流センサ13及びW相電流センサ14は、モータのV相ステータコイル及びW相ステータコイルに流れる電流をそれぞれ検出する。
The power
上述した各種センサによる検出値がモータ制御に利用される一例について説明する。例えば、本実施形態に係るモータ制御装置21では、モータの各相に流れる電流の目標値(指令値)が定められ、V相電流センサ13及びW相電流センサ14によって検出される実際の電流が定められた目標値に近づくように電流フィードバック制御が実行される。この電流フィードバック制御は、各相に流れる電流、モータの回転速度、外部から与えられる要求トルクなどに基づいて指令値を定め、この指令値と三角波キャリア信号との比較により、インバータ回路19の各スイッチング素子を駆動するためのPWM信号を生成することにより行われる。
An example in which detection values from the various sensors described above are used for motor control will be described. For example, in the
なお、インバータ回路19の入力電圧は、スイッチング素子20がオンしたときに、モータに印加されるものである。また、インバータ回路19のスイッチング素子20の温度が所定温度を超えて高温になった場合、スイッチング素子20の損傷を防止するため、スイッチング素子のオン時間を短くすることが望まれる。このような理由から、本実施形態によるモータ制御装置21では、電流フィードバック制御を実行する際に、インバータ入力電圧及びスイッチング素子温度も考慮して、指令値を算出するようにしている。
The input voltage of the
次に、上述した各種センサによる検出値が異常検出に利用される一例について説明する。本実施形態に係るモータ制御装置21では、上述した各種のセンサによって検出される検出値に対し、正常な変動範囲が予め定められている。モータ制御装置21が、正常に作動して、モータ制御を実行している場合、各種センサの検出値は、正常な変動範囲に収まる。しかしながら、モータ制御装置21になんらかの異常が生じた場合には、各種センサの検出値が正常な変動範囲を逸脱する場合がある。そのため、本実施形態では、各種センサの検出値が、それぞれの正常な変動範囲を逸脱した場合に、モータ制御装置21に異常が生じたとみなす。
Next, an example in which detection values obtained by the various sensors described above are used for abnormality detection will be described. In the
また、モータ制御装置21の異常の一例として、モータの各相のステータコイルに過剰な電流が流れてしまうことが挙げられる。この過電流状態は、V相電流センサ13及びW相電流センサ14によって検出される電流が、正常な変動範囲の上限を超えたことをもって判断しても良い。しかし、本実施形態では、ノイズによる誤検出の低減、及び過電流状態の検出の遅延防止のため、専用の過電流検出回路24を設けている。この過電流検出回路24は、V相電流センサ13及びW相電流センサ14によって検出される電流が所定の上限値を超えたときに過電流信号を出力する。この過電流信号の出力が所定時間(数十ms)継続した場合、モータの各相のステータコイルに過剰な電流が流れる過電流状態であることが検出される。
Moreover, as an example of abnormality of the
上述した各種のセンサの検出信号は、所定のサンプリング周期で、マルチプレクサ22を介してA/Dコンバータ23に順番に出力される。なお、サンプリング周期については、後に詳細に説明する。A/Dコンバータ23は、入力されたアナログの検出信号を、デジタルの検出信号に変換する。変換された検出信号は、入力ポート25を介して、バス26に出力される。これにより、CPU37は、各種センサの検出信号に基づいて、モータ制御のための処理を行ったり、RAM35に一時点に記憶させたりすることが可能になる。
The detection signals of the various sensors described above are sequentially output to the A /
モータ制御装置21には、イグニッションスイッチの状態に応じた信号を出力するIG信号センサ15からの信号も入力されている。このIG信号センサ15からの信号が、入力回路27及び入出力ポート30を介して取り込まれることで、モータ制御装置21は、イグニッションスイッチのオン、オフに連動して、動作を開始したり、停止したりすることが可能となる。
The
モータには、当該モータの回転角度に関連する位置情報を検出して出力する位置検出装置として、レゾルバセンサ16が設けられている。このレゾルバセンサ16の検出信号も入力回路28及び入出力ポート30を介してモータ制御装置21に取り込まれる。レゾルバセンサ16は、良く知られているように、モータのロータとステータとにそれぞれ設けられたコイルを有する。そして、ロータ側のコイルに交流電圧を加えた状態でロータが回転すると、ステータ側のコイルとの距離が変化するので、ステータ側のコイルには、振幅が変化する交流電圧が発生する。この電圧変化から、モータの回転角度位置や回転速度を検出することができる。
The motor is provided with a
あるいは、位置検出装置として、3相の各々の相に与えられる擬似交流電流(擬似正弦波電流)であるU相、V相、W相電流の電流位相を検出する3個のホール素子を用いても良い。これらのホール素子は、それぞれ特定のステータコイルの電流変化を、磁束の変化として検出する。3相ブラシレスモータにおいては、3相の擬似交流電流であるU相電流、V相電流、W相電流の位相が120度づつずれている。従って、3個のホール素子の検出信号を組み合わせることにより、モータ(ロータ)が60度回転するごとに、その回転位置を検出することができる。そして、モータが60度回転するために要した時間から、モータの単位時間当りの回転数(すなわち、回転速度)を算出することができる。 Alternatively, as the position detection device, three Hall elements that detect the current phases of the U-phase, V-phase, and W-phase currents, which are pseudo alternating currents (pseudo sine wave currents) applied to each of the three phases, are used. Also good. Each of these Hall elements detects a current change in a specific stator coil as a change in magnetic flux. In the three-phase brushless motor, the phases of the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current, which are three-phase pseudo alternating currents, are shifted by 120 degrees. Therefore, by combining the detection signals of the three Hall elements, the rotational position can be detected every time the motor (rotor) rotates 60 degrees. The number of rotations of the motor per unit time (that is, the rotation speed) can be calculated from the time required for the motor to rotate 60 degrees.
また、位置検出装置として、上述したようなレゾルバセンサ16やホール素子を設けることなく、モータの各相の誘起電圧から、モータの回転位置及び回転速度を演算しても良い。
Further, as the position detection device, the rotational position and the rotational speed of the motor may be calculated from the induced voltage of each phase of the motor without providing the
故障診断装置17は、モータ制御装置21に異常が発生して、故障した場合に、ディーラなどでモータ制御装置21に接続され、RAM35に保存された故障解析用データを読み出して、故障箇所や故障の態様などを診断するものである。故障診断装置17は、モータ制御装置21の通信回路29に接続され、この通信回路29との間で各種の情報をやり取りする。例えば、故障診断装置17から通信回路29に、故障解析用データの読み出し要求が送信される。この読み出し要求に応じて、CPU37がRAM35から故障解析用データを読み出し、通信回路29を通じて、故障診断装置17に送信する。
The failure diagnosis device 17 is connected to the
また、モータ制御装置21に異常が発生した場合、出力ポート32及び駆動回路31を介して、警告灯などの異常警告手段を駆動するための駆動信号が出力される。この異常警告により、車両のユーザに異常の発生を認識させることができ、ディーラ等へ車両を持ち込むことを促すことができる。
When an abnormality occurs in the
モータ制御装置21においては、主として、CPU37が、ROM36に記憶された制御プログラムに従って種々の処理を実行することで、モータ制御が実行される。例えば、CPU37は、図2に示すように、外部から与えられる要求トルクやモータの実際の回転速度に基づいて各相に対応した指令値(U相指令値、V相指令値、W相指令値)を算出する。この指令値の算出は、例えばモータが所定角度進むごとに実行される。算出された指令値は、モータ制御装置21において発生された三角波信号と比較される。そして、CPU37は、指令値と三角波信号との比較結果から、各相のステータコイルへ通電する擬似交流電流を発生させるためのPWM信号を生成する。
In the
各相に対応して生成されたPWM信号は、出力ポート34及び駆動回路33を介してインバータ回路19に出力される。インバータ回路19は、モータのU相、V相、W相に対応するように、ブリッジ接続された1対のスイッチング素子20を3組有している。PWM信号は、それらのスイッチング素子20のゲートに供給され、各スイッチング素子20が、対応するPWM信号に従ってそれぞれオンオフされる。これにより、モータの各相のステータコイルには、指令値に応じた擬似交流電流が通電される。
The PWM signal generated corresponding to each phase is output to the
ここで、図2に示すように、指令値は正弦波形状を持つように算出され、その正弦波の周波数が、モータの回転速度が速くなるほど高くなる(周期が短くなる)ように定められる。一方、三角波信号は、例えばカウントアップとカウントダウンとを交互に繰り返すアップダウンカウンタを用いて生成される。このアップダウンカウンタは、ハード的なものでも、ソフト的なものであっても良い。この三角波信号の周波数や周期も、指令値の周波数や周期と同様の傾向を持って変化するように、同じタイミングで、例えば、カウントアップ及びカウントダウンする値が変更されたり、カウントアップ及びカウントダウンするクロック周波数が変更されたりする。これにより、生成されるPWM信号の周期を適切に調整することができる。 Here, as shown in FIG. 2, the command value is calculated so as to have a sine wave shape, and the frequency of the sine wave is determined so as to increase (the cycle becomes shorter) as the rotation speed of the motor increases. On the other hand, the triangular wave signal is generated using, for example, an up / down counter that alternately repeats counting up and counting down. This up / down counter may be hardware or software. The frequency and period of this triangular wave signal change with the same tendency as the frequency and period of the command value, for example, the clock that counts up and down, or the clock that counts up and down is changed at the same timing. The frequency is changed. Thereby, the period of the generated PWM signal can be adjusted appropriately.
発振回路38は、例えば水晶振動子を有し、一定周波数のクロック信号を発生する。発振回路38により発生される一定周波数のクロック信号は、そのクロック信号に従ってモータ制御装置21が動作した場合、モータが最高回転速度で回転していても、指令値の算出を含むPWM信号の生成に必要な処理を完了できるように設定されている。
The
RAM35は、モータ制御に必要なセンサの検出信号や、CPU37による制御処理過程で算出されたデータなどを一時的に記憶する。さらに、このRAM35には、故障解析用データを記憶するための故障解析用データ記憶エリアが定められている。
The
図3は、RAM35における、故障解析用データ記憶エリアの一例を示している。この故障解析用データ記憶エリアには、図3に示すように、電源電圧値、V相電流値、W相電流値、素子温度など、各種のセンサによって検出される複数のデータからなるデータ群が記憶される。なお、記憶されるデータ群には、CPU37による演算処理結果が含まれていても良い。故障解析用データ記憶エリアは、n個のブロックに区画されている。従って、各データを周期的にサンプリングして記憶する際、故障解析用データ記憶エリアにn周期分のデータ群を保持しておくことが可能である。周期的にサンプリングして記憶したデータ群の数がn個に達した後は、最も古いデータ群を保存しているブロックが新たに取得したデータ群によって書き換えられる。
FIG. 3 shows an example of a failure analysis data storage area in the
さらに、RAM35の故障解析用データ記憶エリアには、異常が発生したときに、その異常の種類を示す異常コードを記憶するための領域が設けられている。CPU37が、モータ制御装置21になんらかの異常が生じたことを検出して、その異常の種類を示す異常コードを異常コード記憶領域に書き込むと、それ以降の故障解析用データ記憶エリア内のデータ群の書き換えが禁止され、記憶されているデータ群がフリーズされる。また、RAM35の故障解析用データ記憶エリアには、データ群がフリーズされたとき、データ群が記憶されているブロック数を記憶するための領域も設けられている。
Further, the failure analysis data storage area of the
次に、本実施形態のモータ制御装置21の特徴部分に係る、故障解析用データの記憶処理について、詳しく説明する。
Next, the failure analysis data storage process related to the characteristic part of the
上述したように、本実施形態のモータ制御装置21においては、指令値と三角波信号との比較結果に応じて生成されるPWM信号を用いてモータの回転状態が制御される。その際、三角波信号の周波数及び周期は、モータの回転速度に応じて変化するように調整される。
As described above, in the
ここで、図2に示されるように、原則として、三角波信号中の1個の三角波に対して1個のPWM信号が生成される。このPWM信号により、スイッチング素子がオン、オフされ、各相の電流が変化する。このため、モータ制御のためのセンサ検出信号は、三角波信号の変化に同期するタイミングで、サンプリングすると都合が良い。このようにすると、モータの回転速度が高くなるとサンプリング周期が短くなり、逆に回転速度が低くなるとサンプリング周期が長くなる。従って、検出対象となるパラメータの変化の周期に追従するように、サンプリング周期を変更することができるためである。 Here, as shown in FIG. 2, in principle, one PWM signal is generated for one triangular wave in the triangular wave signal. With this PWM signal, the switching element is turned on and off, and the current of each phase changes. For this reason, it is convenient to sample the sensor detection signal for motor control at a timing synchronized with the change of the triangular wave signal. In this way, the sampling period is shortened when the rotation speed of the motor is increased, and conversely, the sampling period is lengthened when the rotation speed is decreased. Therefore, the sampling period can be changed so as to follow the period of change of the parameter to be detected.
図4は、一例として、三角波信号の山部及び谷部が発生するタイミングにて、モータ制御用のセンサ検出信号をサンプリングし、制御用データとしてRAM35に記憶するとともに、同じタイミングにて、故障解析用データをRAM35の記憶エリアの各ブロックに記憶させた場合の波形図を示している。なお、図4において、制御用データ及び各ブロックに記されているアルファベットは、どの時点でサンプリングしたデータであるかを示している。また、図4には、故障解析用データを保存するブロック数を“4”とした例を示している。
FIG. 4 shows an example in which a sensor detection signal for motor control is sampled and stored in the
この場合、図4に示すように、モータの回転速度が相対的に高い場合には、三角波信号の周波数も高くなる。このため、比較的短い周期でデータをサンプリングすることができるので、十分なデータ群をRAM35の故障解析用データ記憶エリアに記憶させることができる。したがって、モータ制御装置21に故障が発生した場合、その故障解析用データから、故障の箇所や故障の態様などを解析することが可能となる。
In this case, as shown in FIG. 4, when the rotational speed of the motor is relatively high, the frequency of the triangular wave signal is also high. For this reason, since data can be sampled with a relatively short cycle, a sufficient data group can be stored in the failure analysis data storage area of the
一方、図5に示すように、モータの回転速度が相対的に低い場合には、三角波信号の周波数も低下する。そのため、データのサンプリング周期も相対的に長くなってしまう。故障発生時には、例えばモータの各相に通電される電流値などが急変することも起こりえる。このような観点からすると、モータの回転速度が低い場合、故障解析用データが不十分となる虞がある。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when the rotational speed of the motor is relatively low, the frequency of the triangular wave signal also decreases. For this reason, the data sampling cycle also becomes relatively long. When a failure occurs, for example, the current value supplied to each phase of the motor may change suddenly. From this point of view, when the rotational speed of the motor is low, the failure analysis data may be insufficient.
そのため、本実施形態に係るモータ制御装置21においては、図6に示すように、モータの回転速度が相対的に低い場合、三角波信号の山部及び谷部のタイミングに加え、その山部と谷部との途中のタイミングにおいても、RAM35の故障解析用データ記憶エリアにデータ群を記憶させるようにした。すなわち、三角波信号が変化する頻度よりも高い頻度でデータ群をサンプリングして、故障解析用データ記憶エリアに記憶するようにした。これにより、モータ制御装置21に異常が発生した場合に、モータの回転速度に係わらず、故障解析のために十分なデータ群を得ることが可能となる。
Therefore, in the
以下、モータ制御装置21において実行される故障解析用データを記憶するための具体的な制御処理に関して、図7〜図9のフローチャートを参照して説明する。まず、図7のフローチャートに示す処理について説明する。この処理は、所定時間経過するごとに実行される。
Hereinafter, specific control processing for storing failure analysis data executed in the
まず、ステップS100では、故障解析用データとして、RAM35に記憶するデータ群のサンプリングタイミングが到来したか否かを判定する。サンプリングタイミングが到来したか否かは、例えば上述したアップダウンカウンタのカウント値に基づいて判定することができる。サンプリングタイミングが到来したと判定した場合には、ステップS110の処理に進む。一方、まだサンプリングタイミングが到来していないと判定した場合には、サンプリングタイミングとなるまで待機する。
First, in step S100, it is determined whether or not the sampling timing of the data group stored in the
ステップS110では、RAM35に、既に異常コードが書き込まれているか否かを判定する。異常コードが書き込まれている場合、RAM35の故障解析用データ記憶エリアは、保護されている状態である。そのため、ステップS120以降の処理を実行することなく、図7のフローチャートに示す処理を終了する。一方、異常コードが書き込まれていない場合、ステップS120の処理に進む。
In step S110, it is determined whether or not an abnormal code has already been written in the
ステップS120では、マルチプレクサ22及びA/Dコンバータ23を動作させて、各センサの検出信号をサンプリングして取得する。続くステップS130では、ステップS120において取得したセンサ検出信号を、RAM35の故障解析用データ記憶エリアの該当するブロックに書き込んで記憶させる。この際、該当のブロックに古いデータが記憶されている場合には、新たに取得したデータが古いデータに上書きされ、データ内容が更新される。
In step S120, the
ここで、図8のフローチャートのステップS200に示すように、図7のフローチャートの処理とは別個に、所定の周期で、異常検出処理が繰り返し実行される。この異常検出処理は、上述したように、各センサの検出値が、正常な変動範囲に収まっているか否か、あるいは、過電流検出回路24から出力される過電流信号が所定時間(数十ms)継続したか否かなどに基づいて、モータ制御装置21に異常が発生したことが検出される。
Here, as shown in step S200 of the flowchart of FIG. 8, the abnormality detection process is repeatedly executed at a predetermined cycle separately from the process of the flowchart of FIG. As described above, this abnormality detection processing is performed by checking whether or not the detection value of each sensor is within the normal fluctuation range, or the overcurrent signal output from the
そして、図7のフローチャートのステップS140では、上述した異常検出処理の検出結果に基づいて、異常が検出されたか否かが判定される。この際、異常が検出されたと判定されると、ステップS150に進み、検出された異常の種類を示す異常コードをRAM35にセットする。
In step S140 of the flowchart of FIG. 7, it is determined whether or not an abnormality has been detected based on the detection result of the abnormality detection process described above. At this time, if it is determined that an abnormality is detected, the process proceeds to step S150, and an abnormality code indicating the type of the detected abnormality is set in the
次に、図9のフローチャートに示す処理について説明する。この処理は、三角波信号の周波数が変更されるタイミング毎に実行される。 Next, the process shown in the flowchart of FIG. 9 will be described. This process is executed every time the frequency of the triangular wave signal is changed.
ステップS300では、三角波信号の周波数が所定の閾値以下であるか否かが判定される。この判定処理において、所定の閾値以下と判定された場合、ステップS310の処理に進む。一方、所定の閾値よりも高いと判定された場合、ステップS320の処理に進む。 In step S300, it is determined whether or not the frequency of the triangular wave signal is equal to or lower than a predetermined threshold value. In this determination process, when it is determined that the value is equal to or less than the predetermined threshold, the process proceeds to step S310. On the other hand, if it is determined that the value is higher than the predetermined threshold value, the process proceeds to step S320.
処理がステップS310に進むとき、モータの回転速度が相対的に低く、三角波信号の周波数も相対的に低く調節された状態である。このため、ステップS310では、三角波信号の山部及び谷部のタイミングに加え、その山部と谷部との途中のタイミングも、サンプリングタイミングとして設定する。山部と谷部との途中のタイミングをサンプリングタイミングとして定めるには、例えば、山部から谷部までの時間間隔よりも短い所定の時間間隔をカウントするカウンタを設ける。そして、カウンタが所定の時間間隔のカウントを満了する毎の定時タイミングをサンプリングタイミングとすれば良い。 When the process proceeds to step S310, the rotational speed of the motor is relatively low and the frequency of the triangular wave signal is adjusted to be relatively low. For this reason, in step S310, in addition to the timing of the peaks and valleys of the triangular wave signal, the timing in the middle of the peaks and valleys is also set as the sampling timing. In order to determine the timing between the peak and valley as the sampling timing, for example, a counter that counts a predetermined time interval shorter than the time interval from the peak to the valley is provided. Then, a fixed timing every time the counter expires a predetermined time interval may be set as a sampling timing.
このようにすると、三角波信号の周波数が低くなるほど、山部と谷部との間に含まれる定時タイミングの数が増加する。そのため、三角波信号の周波数が低くなるほど、三角波信号の変化の頻度に対して、故障解析用データをサンプリングする頻度を高くすることができる。 In this way, the lower the frequency of the triangular wave signal, the greater the number of scheduled timings included between the peaks and valleys. Therefore, the frequency of sampling the failure analysis data can be increased with respect to the frequency of change of the triangular wave signal as the frequency of the triangular wave signal is lowered.
この際、図6に示すように、カウンタは、山部及び谷部が生じるタイミングを起点として、所定の時間間隔をカウントするようにしても良い。このようにすると、大部分の区間におけるサンプリング間隔を揃えることが可能となる。ただし、この場合、カウンタのカウント満了による定時タイミングと、山部及び谷部のタイミングとが重なったり、近接したりすることが考えられる。あまりにも短時間の内に、故障解析用データのサンプリングを繰り返すことは必要ないので、定時タイミングと山部及び谷部とのタイミングとが時間差が、所定範囲内である場合には、定時タイミングによるサンプリングをキャンセルするようにしても良い。 At this time, as shown in FIG. 6, the counter may count a predetermined time interval starting from the timing at which the peaks and valleys occur. In this way, it is possible to make the sampling intervals in most sections uniform. However, in this case, it is conceivable that the scheduled timing due to the expiration of the count of the counter overlaps with the timing of the peaks and valleys, or closes. Since it is not necessary to repeat the sampling of the failure analysis data within a very short time, if the time difference between the scheduled timing and the peak and valley timings is within a predetermined range, it depends on the scheduled timing. Sampling may be canceled.
さらに、サンプリング間隔を均等にすべく、山部から谷部までの時間間隔を所定数の区間に等分するように、カウンタがカウントする時間を定めるようにしても良い。 Furthermore, in order to equalize the sampling interval, the time counted by the counter may be determined so that the time interval from the peak to the valley is equally divided into a predetermined number of intervals.
上述した各例において、三角波の周波数の変化に応じて、カウンタがカウントする時間を変更するようにしても良い。これにより、三角波の周波数の変化に対応して、適切なサンプリング間隔を定めることが可能になる。 In each example described above, the time counted by the counter may be changed according to the change in the frequency of the triangular wave. As a result, it is possible to determine an appropriate sampling interval corresponding to a change in the frequency of the triangular wave.
あるいは、故障解析用データのサンプリング間隔は、三角波信号の山部及び谷部とは無関係に、カウンタがカウントを満了するタイミングだけから決定しても良い。この場合、ステップS200における所定の閾値に相当する三角波信号の周波数における山部と谷部との時間間隔よりも、カウンタがカウントする時間間隔を短く設定することで、三角波信号の変化の頻度よりも高い頻度で、故障解析用データを取得することができる。さらに、カウンタがカウントする時間間隔のみでサンプリングタイミングを定めるので、そのサンプリング間隔も均等にすることができる。 Alternatively, the sampling interval of the failure analysis data may be determined only from the timing when the counter finishes counting, regardless of the peak and valley of the triangular wave signal. In this case, by setting the time interval counted by the counter to be shorter than the time interval between the peak and the valley at the frequency of the triangular wave signal corresponding to the predetermined threshold value in step S200, the frequency of the change of the triangular wave signal is set. Failure analysis data can be acquired at a high frequency. Furthermore, since the sampling timing is determined only by the time interval counted by the counter, the sampling interval can be made uniform.
カウンタがカウントする時間間隔のみでサンプリングタイミングを定める場合、その時間間隔を、三角波信号の周波数の変化に応じて変更するようにしても良い。このようにすると、三角波の周波数の変化に対応して、適切なサンプリング間隔を定めることが可能になる。 When the sampling timing is determined only by the time interval counted by the counter, the time interval may be changed according to the change in the frequency of the triangular wave signal. In this way, it is possible to determine an appropriate sampling interval corresponding to the change in the frequency of the triangular wave.
一方、ステップS320では、モータの回転速度は相対的に高く、三角波の周波数も相対的に高い状態であるため、カウンタによる定時タイミングは使用せず、三角波の山部及び谷部のタイミングを、故障解析用データのサンプリングタイミングに設定する。 On the other hand, in step S320, since the rotational speed of the motor is relatively high and the frequency of the triangular wave is also relatively high, the fixed timing by the counter is not used, and the peak and trough timings of the triangular wave are failed. Set to the sampling timing of analysis data.
次に、図10のフローチャートに示す処理について説明する。図10のフローチャートは、過電流検出回路24から出力される過電流信号に基づいて、過電流異常を判定する際の処理を示している。
Next, the process shown in the flowchart of FIG. 10 will be described. The flowchart of FIG. 10 shows processing for determining an overcurrent abnormality based on the overcurrent signal output from the
まず、ステップS400では、過電流検出回路24から過電流信号が出力されているか否かに基づき、過電流が検出されているかどうかを判定する。過電流が検出されている場合、ステップS410に進んで、過電流異常カウンタによるカウントを開始させる。既に、過電流異常カウンタのカウントが開始されている場合には、そのカウントを継続させる。
First, in step S400, based on whether or not an overcurrent signal is output from the
続くステップS420では、過電流異常カウンタのカウント時間が、所定時間(例えば数十ms)に達したか否かが判定される。そして、過電流異常カウンタのカウント時間が所定時間に達したと判定されると、ステップS430に進んで、過電流異常フラグをセットする。このような処理により、例えばノイズにより各相のステータコイルの電流が極短時間変動したような場合に、誤って過電流異常を検出してしまうことが防止できる。 In the subsequent step S420, it is determined whether or not the count time of the overcurrent abnormality counter has reached a predetermined time (for example, several tens of ms). If it is determined that the count time of the overcurrent abnormality counter has reached a predetermined time, the process proceeds to step S430, and an overcurrent abnormality flag is set. By such processing, it is possible to prevent erroneous detection of overcurrent when the current of the stator coil of each phase fluctuates for a very short time due to noise, for example.
ステップS400にて、過電流は検出されていないと判定された場合、ステップS440の処理が実行される。ステップS440では、過電流異常カウンタをクリアする。また、続くステップS450では、過電流異常フラグをクリアする。 If it is determined in step S400 that no overcurrent has been detected, the process of step S440 is executed. In step S440, the overcurrent abnormality counter is cleared. In the subsequent step S450, the overcurrent abnormality flag is cleared.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. .
例えば、上述した実施形態では、異常が検出された場合、RAM35の故障解析用データ記憶エリアのデータ群をフリーズすることにより、故障診断用データを保存するようにした。しかしながら、別途、不揮発性メモリを用意しておき、CPU37の処理の空き時間を利用して、故障解析用データ記憶エリアのデータ群を不揮発性メモリにコピーして保存するようにしても良い。
For example, in the above-described embodiment, when an abnormality is detected, the data for failure diagnosis is stored by freezing the data group in the failure analysis data storage area of the
また、上述した実施形態では、三角波信号の変化に同期するタイミングとして、三角波信号の山部及び谷部のタイミングで、センサ検出信号をサンプリングした。しかしながら、三角波信号に同期するタイミングとしては、必ずしも山部及び谷部のタイミングに限られる訳ではなく、例えば山部及び谷部から所定時間経過したタイミングや、山部と谷部との中間点となるタイミングを用いても良い。 In the above-described embodiment, the sensor detection signal is sampled at the peak and valley timings of the triangular wave signal as the timing synchronized with the change of the triangular wave signal. However, the timing synchronized with the triangular wave signal is not necessarily limited to the timing of the peaks and valleys, for example, the timing when a predetermined time has elapsed from the peaks and valleys, and the midpoint between the peaks and valleys The following timing may be used.
10 電源電圧センサ、11 インバータ入力電圧センサ、12 温度センサ、13 V相電流センサ、14 W相電流センサ、15 IG信号センサ、16 レゾルバセンサ、17 故障診断装置、18 異常警告手段、19 インバータ回路、20 スイッチング素子、21 モータ制御装置、22 マルチプレクサ、23 A/Dコンバータ、24 過電流検出回路、25 入力ポート、26 バス、27 入力回路、28 入力回路、29 通信回路、30 入出力ポート、31 駆動回路、32 出力ポート、33 駆動回路、34 出力ポート、35 RAM、36 ROM、37 CPU、38 発振回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記三角波キャリア信号の周波数は、前記モータの回転速度に応じて変化するものであり、前記三角波キャリア信号の変化に同期するタイミングで、前記モータの制御に用いる少なくとも1つの制御パラメータを取得する取得手段(S100、S120、S300〜S320)と、
前記取得手段によって取得された前記制御パラメータを記憶する記憶手段(35)と、
前記モータ制御装置に異常が生じた場合に、その異常を検出する異常検出手段(S200)と、
前記異常検出手段によって異常が検出されたとき、前記記憶手段に記憶された制御パラメータを保存する保存手段(S150)と、を備え、
前記取得手段は、前記三角波キャリア信号の周波数が、所定の周波数よりも低い場合、前記三角波キャリア信号が変化する頻度よりも高い頻度で前記制御パラメータを取得して、前記記憶手段に記憶させることを特徴とするモータ制御装置。 Motor control for controlling the rotational state of the motor by driving each switching element (20) of the inverter circuit (19) using a PWM signal generated in accordance with a comparison result between the command signal and the triangular wave carrier signal. A device (21) comprising:
The acquisition means for acquiring at least one control parameter used for controlling the motor at a timing synchronized with the change of the triangular wave carrier signal, wherein the frequency of the triangular wave carrier signal changes in accordance with the rotational speed of the motor. (S100, S120, S300 to S320),
Storage means (35) for storing the control parameter acquired by the acquisition means;
An abnormality detection means (S200) for detecting an abnormality when an abnormality occurs in the motor control device;
A storage unit (S150) that stores the control parameter stored in the storage unit when an abnormality is detected by the abnormality detection unit;
The acquisition means acquires the control parameter at a frequency higher than the frequency of the change of the triangular wave carrier signal when the frequency of the triangular wave carrier signal is lower than a predetermined frequency, and stores the control parameter in the storage means. A motor control device.
前記保存手段は、前記記憶手段における書き換えを禁止することによって、前記制御パラメータを保存することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のモータ制御装置。 The storage means is capable of storing a predetermined plurality of control parameters, and after the number of control parameters repeatedly acquired by the acquisition means reaches the predetermined plurality, the oldest control parameters 6. The control parameter is stored by rewriting the newly acquired control parameter, and the storage unit stores the control parameter by prohibiting rewriting in the storage unit. Motor control device.
前記保存手段は、前記異常検出手段によって検出された異常の種類を示す情報を、前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項6に記載のモータ制御装置。 The abnormality detection means detects a plurality of types of abnormality,
The motor control device according to claim 6, wherein the storage unit stores information indicating the type of abnormality detected by the abnormality detection unit in the storage unit.
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