JP2017131087A - 電流センサの異常検知装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る電流センサの異常検知装置が適用される冷凍サイクルの一例を示す。
冷凍装置等において冷媒を循環させる冷凍サイクル1では、気化した冷媒を圧縮機2で圧縮して昇温し、圧縮・昇温した冷媒が、凝縮器3において電動ファン4を回転させる強制冷却等によって放熱・凝縮されて液体とされ、さらに膨張弁5で減圧・膨張して一部の液体を蒸発させ、そして蒸発器6で周囲空気から熱を奪って残りの液体を気化させる。蒸発器6で気化した冷媒は圧縮機2で再度圧縮され、これを繰り返すことで冷媒が循環する。
図2は、モータ10とその駆動制御系を含むモータシステムの一例を示している。
モータ10は、3相ブラシレスモータであり、U相のコイルCU、V相のコイルCV及びW相のコイルCWの3相のコイルを含む図示省略のステータと、永久磁石を含む図示省略のロータと、を有している。U相コイルCU、V相コイルCV及びW相のコイルCWは、それぞれの一端が中性点Nで電気的に接続されてスター状に結線され、それぞれの他端が後述するインバータ12に接続されている。また、モータ10のロータ近傍には、例えば、モータ10のロータの回転による磁気変化を電気信号に変換するホール素子等、ロータの回転位置に関する出力信号Vθmを出力する回転位置センサ11が設けられている。なお、モータ10のステータは、デルタ状結線で構成されていても、本発明に係る電流センサの異常検知装置を適用可能である。
直流電源14からの電力をモータ10へ供給するインバータ12は、U相、V相及びW相の各相について、直流電源14の高電位側と低電位側との間に、ダイオードDを逆並列に接続した2つのスイッチング素子を直列に接続して設けた3相ブリッジ回路を有している。U相については上アーム側のスイッチング素子SU +及び下アーム側のスイッチング素子SU −の間にU相コイルCUの他端が接続され、V相については上アーム側のスイッチング素子SV +及び下アーム側のスイッチング素子SV −の間にV相コイルCVの他端が接続され、W相については上アーム側のスイッチング素子SW +及び下アーム側のスイッチング素子SW −の間にW相コイルCWの他端が接続されている。なお、スイッチング素子には、本実施形態で用いられているIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)に限らず、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等の半導体素子を用いてもよい。
モータ10を制御するモータ制御装置18は、電流センサ16の出力信号Vrs、回転位置センサ11の出力信号Vθm、及び、外部の上位制御装置(図示省略)からの指令信号を、適宜、A/D(Analog/Digital)変換し、変換したデジタル値に基づいて、インバータ12のスイッチング素子SU +,SU −,SV +,SV −,SW +,SW −の各制御端子に対する制御信号としてのPWM信号を生成して出力する。これにより、U相のコイルCU、V相のコイルCV及びW相のコイルCWの3相のコイルに対して正弦波通電(180度通電)が行われるようにしている。モータ制御装置18は、図示省略するが、コンピュータや、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等の記憶手段を内蔵し、モータ制御装置18における後述の各機能は、予め記憶されたプログラムを読み込んで動作するコンピュータにより実行されるものとして説明する。ただし、これに限らず、ハードウェアの構成により各機能の一部又は全部を実現することも可能である。
ロータ回転角検出部22は、回転位置センサ11の出力信号Vθmに基づいて、モータ10のロータの回転角θmを検出する。
図3は、相電流検出部20における相電流検出方法を説明するための回路図である。図3を用いて相電流検出部20における相電流検出方法を説明する。
相電流特定テーブルには、スイッチング素子SU +,SU −,SV +,SV −,SW +,SW −のオン(ON)・オフ(OFF)状態の組み合せであるスイッチングパターンが8通りあり、スイッチング素子SU +,SV +,SW +が全てオンになり、かつ、スイッチング素子SU −,SV −,SW −が全てオフになるスイッチングパターンと、スイッチング素子SU +,SV +,SW +が全てオフになり、かつ、スイッチング素子SU −,SV −,SW −が全てオンになるスイッチングパターンと、を除いて、各スイッチングパターンに対応して検出される相電流Iu,Iv,Iwが、中性点Nに向けて流れる方向を示すプラス(+)記号と、中性点Nからインバータ12に向けて流れる方向を示すマイナス(−)記号と、を付して最右欄に特定されている。
前述のように、相電流検出部20は、単一の電流センサ16の出力信号Vrsと、シャント抵抗Rsの既知の抵抗値と、PWM信号設定部40で設定されたPWM信号と、に基づいて、相電流Iu,Iv,Iwを電流方向も含めて検出することができるが、インバータ12に複数の電流センサが備えられている場合のように、電流センサ相互の出力信号を互いに比較して、いずれの電流センサが異常であるか否かを検知することができない。
図10は、本発明の第2実施形態に係る電流センサ16の異常検知装置を適用したモータシステムの一例を示すブロック回路図である。なお、第1実施形態と共通の構成については、同一の符号を付してその説明を極力省略する(以下同様である)。
第1実施形態に係るモータ制御装置18の相電流推定部42は、圧縮機2の吐出圧力及び吸入圧力並びにロータの回転速度のうちの少なくとも1つに基づいて推定相電流値I*を推定していたが、第2実施形態に係るモータ制御装置18Aの相電流推定部42Aでは、第1温度センサ48の出力信号から検出されたスイッチング素子SW +に関する温度Tsに基づいて、推定相電流値I*を推定している。
図12は、本発明の第3実施形態に係る電流センサ16の異常検知装置を適用したモータシステムの一例を示すブロック回路図である。
図14は、本発明の第4実施形態に係る電流センサ16の異常検知装置を適用したモータシステムの一例を示すブロック回路図である。
Claims (4)
- 圧縮機を駆動するモータへ電力を供給するインバータに備えられた電流センサが異常であるか否かを検知する、電流センサの異常検知装置であって、
前記電流センサの出力信号に基づいて前記モータの相電流を検出する検出部と、
前記圧縮機の吐出圧力及び吸入圧力並びに前記モータの回転速度のうち少なくとも1つに基づいて、前記相電流を推定する推定部と、
前記検出部で検出された前記相電流の検出値と前記推定部で推定された前記相電流の推定値との比較を行い、該比較の結果に基づいて、前記電流センサが異常であるか否かを検知する検知部と、
を含んで構成されたことを特徴とする、電流センサの異常検知装置。 - モータへ電力を供給するインバータに備えられた電流センサが異常であるか否かを検知する、電流センサの異常検知装置であって、
前記電流センサの出力信号に基づいて前記モータの相電流を検出する検出部と、
前記インバータのスイッチング素子又はその近傍に備えられた第1温度センサの出力信号に基づいて、前記相電流を推定する推定部と、
前記検出部で検出された前記相電流の検出値と前記推定部で推定された前記相電流の推定値との比較を行い、該比較の結果に基づいて、前記電流センサが異常であるか否かを検知する検知部と、
を含んで構成されたことを特徴とする、電流センサの異常検知装置。 - モータへ電力を供給するインバータに備えられた電流センサが異常であるか否かを検知する、電流センサの異常検知装置であって、
前記インバータのスイッチング素子又はその近傍に備えられた第1温度センサの出力信号に基づいて、前記モータの相電流を推定する推定部と、
前記推定部で推定された前記相電流の推定値と、前記電流センサ又はその近傍に備えられた第2温度センサの出力信号に基づいて検出された前記電流センサに関する温度と、に基づいて、前記電流センサが異常であるか否かを検知する検知部と、
を含んで構成されたことを特徴とする、電流センサの異常検知装置。 - モータへ電力を供給するインバータに備えられた電流センサが異常であるか否かを検知する、電流センサの異常検知装置であって、
前記モータの回転駆動前に、前記モータに対する通電を所定のパターンで保持した状態で、前記電流センサ又はその近傍に備えられた温度センサの出力信号に基づいて検出された前記電流センサに関する温度に基づいて、前記電流センサが異常であるか否かを検知する検知部を含んで構成されたことを特徴とする、電流センサの異常検知装置。
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