JP2018050424A - 2軸型インバータ装置およびその逐次監視切替方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2台のモータ4,4を駆動する2つの駆動回路22,22と、モータ制御回路21と、各モータ4,4の回転を検出する2つのレゾルバ25,25と、その検出信号をディジタル化してモータ制御回路21に入力する2つの主使用のRDコンバータ1A,1Bとを有する。主使用のRDコンバータ1A,1Bとは別に,出力をモータ制御回路21に入力する監視用のRDコンバータ1Cが設けられ、この監視用のRDコンバータ1Cにレゾルバ1A,1Bの検出信号を切り替えて入力可能な切替スイッチ28が設けられている。
【選択図】図4
Description
このようなインバータ装置として、インホイールモータ駆動装置を用いるなど、左右の駆動輪を個別に駆動するモータを備えた電気自動車では、左右のモータの駆動回路およびモータ制御回路を1つの筐体内に備えた2軸型インバータ装置が用いられる。2軸型インバータ装置では、左右のモータに対するモータ制御回路は、一般的に1つのマイコンに設けられる。
しかし、同図のような左右のRDコンバータ1A,1Bにそれぞれ並列に監視用RDコンバータ1D,1Dを備える場合、上記のようにRDコンバータの個数が多くなってコスト高になるうえ、どちらのRDコンバータも自己診断で正常な場合、どちらが故障したかの判断が困難という問題点ある。
そのため、簡単な構成の追加でRDコンバータ1A,1B,1Cの確実な異常判断が行え、しかも異常である場合にもモータ4,4の駆動を続行することができる。
なお、この明細書において、「異常」は、故障および、故障とまでは言えなくても正常とは言えない状態を含む。
前記スイッチ切替部29aは、前記切替スイッチ28を交互に切り替え、
前記異常判断部29bは、前記切替スイッチ28の各切替状態において、前記監視用のRDコンバータ1Cの出力とこの監視用のRDコンバータ1Cに対し前記切替スイッチ28を介して接続状態にあるレゾルバ25側の前記主使用のRDコンバータ1A,1Bの出力とが一致するか否か比較し、両方の切替状態における前記一致するか否かの比較結果を用いて前記主使用および監視用のRDコンバータ1A,1B,1CのうちのいずれのRDコンバータ1A,1B,1Cが異常であるか、および全てのRDコンバータ1A,1B,1Cが正常であるとの判断を行い、
前記使用RDコンバータ切替部29cは、前記異常判断部29bにより、いずれかの主使用のRDコンバータ1A,1Bが異常であって前記監視用のRDコンバータ1Cが正常であると判断されたときは、異常と判断された主使用のRDコンバータ1A,1Bの出力に代えて前記監視用のRDコンバータ1Cの出力を前記モータ制御回路21によるモータ4の制御に用いらせ、前記監視用のRDコンバータ1Cが異常と判断されたときは前記監視用のRDコンバータ1Cによる監視を止めさせるようにしても良い。
前記異常判断部29bは、例えば、次のように異常のRDコンバータ1A,1B,1Cの特定が行える。
監視用のRDコンバータ1Cの検出側をいずれか一方のレゾルバ25に接続した場合、前記一方の主使用のRDコンバータ(例えば1A)の回転位置データとの比較で、差異があれば、そのどちらかのRDコンバータ1A,1Cの故障と診断が可能である。
監視用のRDコンバータ1Cの他方のレゾルバ25に接続した場合、前記他方の主使用のRDコンバータ(例えば1B)の回転位置データとの比較で、差異があれば、そのどちらかのRDコンバータ1B,1Cの故障と診断が可能である。
さらに、監視用のRDコンバータ1Cの検出側をどちらのレゾルバにつないでも回転位置データの差異があった場合、同時故障を考えなければ、監視用のRDコンバータ1Cが故障したと考えられる。
このように、同時故障を考えなければ、異常の発生したRDコンバータ1A,1B,1Cの特定と、その異常発生時の監視用のRDコンバータ1Cによる代替とが行える。
前記切替スイッチ28を一方のレゾルバ25に切り替える手順(S2)。
この切り替え状態で、前記一方のレゾルバ25に接続された前記主使用のRDコンバータ(例えば1A)の出力と前記監視用のRDコンバータ1Cの出力とを比較する第1の比較手順(S3)。
この比較の結果で両出力が一致している場合は、前記切替スイッチ28を他方のレゾルバ25に切り替え、前記他方のレゾルバ25に接続された前記主使用のRDコンバータ(例えば1B)の出力と前記監視用のRDコンバータ1Cの出力とを比較する第1の比較手順(S4、S5)。
この比較の結果で両出力が一致している場合は、前記2つの主使用のRDコンバータ1A,1Bおよび前記監視用のRDコンバータ1Cの全てが正常として判断し、前記監視用のRDコンバータ1Cによる監視を続ける手順(S6)。
前記第2の比較手順(S4、S5)での比較の結果が不一致である場合は、他方の主使用のRDコンバータ1Bが異常と判断し、監視用のRDコンバータ1Cの出力を前記他方の主使用のRDコンバータ1Bの出力の代わりにモータ4の制御に使用させるようにする手順(S7,S8)。
前記第1の比較手順(S3)で、両出力が不一致である場合は、前記切替スイッチ28を前記他方のレゾルバ25に切り替える手順(S9)。
この切り替え状態で他方の主使用のRDコンバータ1Bの出力と前記監視用のRDコンバータ1Cの出力とを比較する第3の比較手順(S10)。
この比較の結果、両出力が一致する場合は前記一方の主使用のRDコンバータ1Aが異常と判断し、前記切替スイッチ28を前記一方のレゾルバ25側に切り替え、前記監視用のRDコンバータ1Cの出力を前記一方の主使用のRDコンバータ1Aの出力の代わりにモータ4の制御に使用させる手順(S11、S12、S13)。
前記第3の比較手順(S10)で両出力が不一致である場合は、前記監視用のRDコンバータ1Cが異常と判断し、この監視用のRDコンバータ1Cによる監視を中止する手順(S14、S15)。
RDコンバータが1個内蔵されたマイコンを上記のように用いることで、この発明の2軸型インバータ装置の構成が簡素となる。
RDコンバータが2個内蔵されたマイコンを上記のように用いることで、この発明の2軸型インバータ装置の構成がより簡素となる。
この発明の2軸型インバータ装置20を電気自動車に適用した場合、主使用のRDコンバータ1A,1Bに異常が発生しても、安全な場所に退避するまで取合えず走行を続けることができ、走行の安全性が向上する。
前記切替スイッチ28を一方のレゾルバ25に切り替える手順(S2)。
この切り替え状態で、前記一方のレゾルバ25に接続された前記主使用のRDコンバータ(例えば1A)の出力と前記監視用のRDコンバータ1Cの出力とを比較する第1の比較手順(S3)。
この比較の結果で両出力が一致している場合は、前記切替スイッチ28を他方のレゾルバ25に切り替え、前記他方のレゾルバ25に接続された前記主使用のRDコンバータ(例えば1B)の出力と前記監視用のRDコンバータ1Cの出力とを比較する第1の比較手順(S4、S5)。
この比較の結果で両出力が一致している場合は、前記2つの主使用のRDコンバータ1A,1Bおよび前記監視用のRDコンバータ1Cの全てが正常として判断し、前記監視用のRDコンバータ1Cによる監視を続ける手順(S6)。
前記第2の比較手順(S4、S5)での比較の結果が不一致である場合は、他方の主使用のRDコンバータ1Bが異常と判断し、監視用のRDコンバータ1Cの出力を前記他方の主使用のRDコンバータ1Bの出力の代わりにモータ4の制御に使用させるようにする手順(S7,S8)。
前記第1の比較手順(S3)で、両出力が不一致である場合は、前記切替スイッチ28を前記他方のレゾルバ25に切り替える手順(S9)。
この切り替え状態で他方の主使用のRDコンバータ1Bの出力と前記監視用のRDコンバータ1Cの出力とを比較する第3の比較手順(S10)。
この比較の結果、両出力が一致する場合は前記一方の主使用のRDコンバータ1Aが異常と判断し、前記切替スイッチ28を前記一方のレゾルバ25側に切り替え、前記監視用のRDコンバータ1Cの出力を前記一方の主使用のRDコンバータ1Aの出力の代わりにモータ4の制御に使用させる手順(S11、S12、S13)。
前記第3の比較手順(S10)で両出力が不一致である場合は、前記監視用のRDコンバータ1Cが異常と判断し、この監視用のRDコンバータ7による監視を中止する手順(S14、S15)。
レゾルバ25の出力はアナログ信号であるため、モータ制御回路21で取扱を可能とするために、各レゾルバ25,25の検出信号をディジタル化して前記モータ制御回路21に入力する2つのRDコンバータ1(1A,1B)(なお、複数のRDコンバータを個別に区別する必要のないときは、単に「RDコンバータ1」と称することがある)が設けられている。
前記スイッチ切替部29aは、前記切替スイッチ28を交互に切り替えるように、切替スイッチ28の入力端子に制御信号を出力する手段である。この切替えは、例えば初期診断時に複数回行うようにしても良く、また2軸型インバータ装置20の動作中に一定時間置き、例えば1秒毎に行うようにしても良い。
監視用のRDコンバータ1Cの検出側をいずれか一方のレゾルバ25に接続した場合、前記一方の主使用のRDコンバータ1A,1Bの回転位置データとの比較で、差異があれば、そのどちらかのRDコンバータ1A,1Bの故障と診断が可能である。
監視用のRDコンバータ1Cの他方のレゾルバ25に接続した場合、前記他方の主使用のRDコンバータ1A,1Bの回転位置データとの比較で、差異があれば、そのどちらかのRDコンバータ1A,1Bの故障と診断が可能である。
さらに、監視用のRDコンバータ1Cの検出側をどちらのレゾルバにつないでも回転位置データの差異があった場合、同時故障を考えなければ、監視用のRDコンバータが故障したと考えられる。
スタート(手順S1)は、前述のように1秒置きとするなど、定められた規則に従って切り返して行われる。
スタートすると、まず、前記切替スイッチ28をいずれか一方のレゾルバ25に切り替える(手順S2)。同図では、一方を左側、他方を右側としており、以下、前記一方および他方をそれぞれ左側および右側として説明する。
この比較の結果で両出力が一致している場合は、前記左右のRDコンバータ1A,1Bおよび前記監視用のRDコンバータ1Cの全てが正常として判断する(手順S6)。
前記第1の比較手順S3で一致した場合は、左側のRDコンバータ1Aと監視用のRDコンバータ1Cは正常と判断でき、さらに(第2の比較手順S5でも一致した場合は、右側のRDコンバータ1Bも正常と判断できるためである。この手順S6の判断が終えると、手順S2に戻り、監視用のRDコンバータ1Cによる監視を続ける手順(S6)。
この比較の結果、両出力が一致する場合は右側のRDコンバータ1Bが異常と判断し(手順S11)、切替スイッチ28を左側のレゾルバ25側に切り替え(手順S12)、監視用のRDコンバータ1Cの出力を左側のRDコンバータ1Aの出力の代わりにモータ4の制御に使用させる(手順S13)。
そのため、簡単な構成の追加でRDコンバータ1A,1B,1Cの確実な異常判断が行え、しかも異常である場合にもモータ4,4の駆動を続行することができる。
また、前記構成の逐次監視手段29または図4と共に前述した各手順S1〜S15を実行することで、この2軸型インバータ装置20による異常判断、および監視用のRDコンバータ1Cによる代替への切替え等が、効果的に実現できる。
RDコンバータが1個内蔵されたマイコンを上記のように用いることで、この2軸型インバータ装置20の構成が簡素となる。
RDコンバータが2個内蔵されたマイコンの場合、上記の構成とすることで、この2軸型インバータ装置20の構成がより簡素となる。
前記逐次監視切替手段29は、検出側および励磁側の切替スイッチ28,31の切り替えの指令と、RDコンバータ1の異常の判断と、この異常の判断結果に応じた監視用のRDコンバータ1Cによる代替使用のための指令とを、定められた規則に従って行う。具体的には次の表2,表3に示す切替え、異常判断、および代替処理を行う。表2は左側の主使用のRDコンバータ1Aと監視用のRDコンバータ1Cとの間で行う判断,処理を、表3は右側の主使用のRDコンバータ1Bと監視用のRDコンバータ1Cとの間で行う判断,処理をそれぞれ示す。両表2,3の内容は、左側であるか右側であるかを除き、同じ内容である。
両方の自己診断手段32で異常と判断された場合は、RDコンバータ1における励磁回路3の異常と判断する。念のため、励磁側の切替スイッチ32で、励磁回路3(3A〜3C)を切り替えて、両方の自己診断手段32で異常と判断されることを確認する。異常と判断されたRDコンバータ1の励磁回路3または検出回路2は、修理が完了するまで使用しない。
なお、前記逐次監視切替手段29による一連の処理は、例えば初期診断時に複数回行うようにしても良く、また2軸型インバータ装置20の動作中に一定時間置き、例えば1秒毎に行うようにしても良い。
監視用のRDコンバータ1Cは、検出側の切替スイッチ28が左側に切替わっている場合は、左側のレゾルバ25のSIN の検出コイル38とCOS の検出コイル39からの信号を受け取り、左側の回転位置データを計測する。検出側の切替スイッチ28が右側に切替わっている場合は、右側のレゾルバ25からの回転位置データを計測し、右側の主使用のRDコンバータ1Bの値と比較する。この場合は、監視用のRDコンバータ1Cの励磁回路3Cは使用しない。
前記スイッチ切替部29aは、前記検出側および励磁側の切替スイッチ28,31を定められた規則に従って交互に切り替える。この切り替えの組み合わせの形態として、前記励磁側の切替スイッチ31につき、一方の前記主使用のRDコンバータの励磁信号が前記一方のレゾルバ25に入力される切替状態であって、かつ検出側の切替スイッチ28につき、前記一方のレゾルバ25の検出信号が前記監視用のRDコンバータ1Cに入力される切替状態である組み合わせ切替形態と、監視用のRDコンバータ1Cの励磁信号が前記レゾルバ25に入力される切替状態であって、かつこの一方のレゾルバ25の検出信号が前記一方の主使用のRDコンバータ1A,1Bに入力される切替状態である組み合わせ切替形態とを含む。基本となる組み合わせ切替形態は、前記励磁側の切替スイッチ31につき、一方の前記主使用のRDコンバータ1A,1Bの励磁信号が前記一方のレゾルバ25に入力される切替状態であって、かつ検出側の切替スイッチ28についても、前記一方のレゾルバ25の検出信号が前記主使用のRDコンバータ1A,1Bに入力される切替状態である。
1C…監視用のRDコンバータ
3(3A〜3C)…励磁回路
4…モータ
5…インホイールモータ駆動装置
8…ECU
12…バッテリ
20…2軸型インバータ装置
21…モータ制御回路
22…駆動回路
23…個別モータ制御部
24L,24R…左右のインバータ装置部
25…レゾルバ
28…検出側の切替スイッチ
29…逐次監視切替手段
29a…スイッチ切替部
29b…異常判断部
29c…使用RDコンバータ切替部
31…励磁側の切替スイッチ
32…自己診断手段
52,53…車輪
Claims (7)
- それぞれインバータを有し2台のモータを駆動する2つの駆動回路と、これら駆動回路を制御するモータ制御回路と、前記各モータの回転を検出する2つのレゾルバと、これらレゾルバの検出信号をディジタル化して前記モータ制御回路に入力する2つの主使用のRDコンバータとを有する2軸型インバータ装置であって、
前記主使用のRDコンバータとは別に設けられて出力を前記モータ制御回路に入力する監視用のRDコンバータと、この監視用のRDコンバータに前記2つのレゾルバの検出信号を切り替えて入力可能な切替スイッチとを備える2軸型インバータ装置。 - 請求項1に記載の2軸型インバータ装置において、スイッチ切替部、異常判断部、および使用RDコンバータ切替部を有する逐次監視切替手段を前記モータ制御回路に備え、
前記スイッチ切替部は、前記切替スイッチを交互に切り替え、
前記異常判断部は、前記切替スイッチの各切替状態において、前記監視用のRDコンバータの出力とこの監視用のRDコンバータに対し前記切替スイッチを介して接続状態にあるレゾルバ側の前記主使用のRDコンバータの出力とが一致するか否か比較し、両方の切替状態における前記一致するか否かの比較結果を用いて前記主使用および監視用のRDコンバータのうちのいずれのRDコンバータが異常であるか、および全てのRDコンバータが正常であるかの判断を行い、
前記使用RDコンバータ切替部は、前記異常判断部により、いずれかの主使用のRDコンバータが異常であって前記監視用のRDコンバータが正常であると判断されたときは、異常と判断された主使用のRDコンバータの出力に代えて前記監視用のRDコンバータの出力を前記モータ制御回路によるモータの制御に用い、前記監視用のRDコンバータが異常と判断されたときは前記監視用のRDコンバータによる監視を止める、
2軸型インバータ装置。 - 請求項1に記載の2軸型インバータ装置において、前記モータ制御回路が、次の各手順により、前記RDコンバータの異常の特定と、前記監視用のRDコンバータによる代替への切替えを行う逐次監視切替手段を備える2軸型インバータ装置。
前記切替スイッチを一方のレゾルバに切り替える手順(S2)。
この切り替え状態で、前記一方のレゾルバに接続された前記主使用のRDコンバータの出力と前記監視用のRDコンバータの出力とを比較する第1の比較手順(S3)。
この比較の結果で両出力が一致している場合は、前記切替スイッチを他方のレゾルバに切り替え、前記他方のレゾルバに接続された前記主使用のRDコンバータの出力と前記監視用のRDコンバータの出力とを比較する第1の比較手順(S4、S5)。
この比較の結果で両出力が一致している場合は、前記2つの主使用のRDコンバータおよび前記監視用のRDコンバータの全てが正常として判断し、前記監視用のRDコンバータによる監視を続ける手順(S6)。
前記第2の比較手順(S4、S5)での比較の結果が不一致である場合は、他方の主使用のRDコンバータが異常と判断し、監視用のRDコンバータの出力を前記他方の主使用のRDコンバータの出力の代わりにモータの制御に使用させるようにする手順(S7,S8)。
前記第1の比較手順(S3)で、両出力が不一致である場合は、前記切替スイッチを前記他方のレゾルバに切り替える手順(S9)。
この切り替え状態で他方の主使用のRDコンバータの出力と前記監視用のRDコンバータの出力とを比較する第3の比較手順(S10)。
この比較の結果、両出力が一致する場合は前記一方の主使用のRDコンバータが異常と判断し、前記切替スイッチを前記一方のレゾルバ側に切り替え、前記監視用のRDコンバータの出力を前記一方の主使用のRDコンバータの出力の代わりにモータの制御に使用させるようにする手順(S11、S12、S13)。
前記第3の比較手順(S10)で両出力が不一致である場合は、前記監視用のRDコンバータが異常と判断し、この監視用のRDコンバータによる監視を中止する手順(S14、S15)。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の2軸型インバータ装置において、前記モータ制御回路にRDコンバータが1個内蔵されたマイコンが用い、前記内蔵されたRDコンバータが前記監視用のRDコンバータである2軸型インバータ装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の2軸型インバータ装置において、前記モータ制御回路にRDコンバータが2個内蔵されたマイコンが用いられ、これら内蔵された2つのRDコンバータが前記主使用のRDコンバータであり、前記監視用のRDコンバータが前記マイコンに対して外付けである2軸型インバータ装置。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の2軸型インバータ装置において、前記2台のモータが電気自動車における左右の駆動輪をそれぞれ駆動するモータである2軸型インバータ装置。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の2軸型インバータ装置において、前記主使用および監視用のRDコンバータの異常判断と使用の切り替えを行う2軸型インバータ装置の逐次監視切替方法であって、次の各手順を行うことを特徴とする。
前記切替スイッチを一方のレゾルバに切り替える手順(S2)。
この切り替え状態で、前記一方のレゾルバに接続された前記主使用のRDコンバータの出力と前記監視用のRDコンバータの出力とを比較する第1の比較手順(S3)。
この比較の結果で両出力が一致している場合は、前記切替スイッチを他方のレゾルバに切り替え、前記他方のレゾルバに接続された前記主使用のRDコンバータの出力と前記監視用のRDコンバータの出力とを比較する第1の比較手順(S4、S5)。
この比較の結果で両出力が一致している場合は、前記2つの主使用のRDコンバータおよび前記監視用のRDコンバータの全てが正常として判断し、前記監視用のRDコンバータによる監視を続ける手順(S6)。
前記第2の比較手順(S4、S5)での比較の結果が不一致である場合は、他方の主使用のRDコンバータが異常と判断し、監視用のRDコンバータの出力を前記他方の主使用のRDコンバータの出力の代わりにモータの制御に使用させるようにする手順(S7,S8)。
前記第1の比較手順(S3)で、両出力が不一致である場合は、前記切替スイッチを前記他方のレゾルバに切り替える手順(S9)。
この切り替え状態で他方の主使用のRDコンバータの出力と前記監視用のRDコンバータの出力とを比較する第3の比較手順(S10)。
この比較の結果、両出力が一致する場合は前記一方の主使用のRDコンバータが異常と判断し、前記切替スイッチを前記一方のレゾルバ側に切り替え、前記監視用のRDコンバータの出力を前記一方の主使用のRDコンバータの出力の代わりにモータの制御に使用させるようにする手順(S11、S12、S13)。
前記第3の比較手順(S10)で両出力が不一致である場合は、前記監視用のRDコンバータが異常と判断し、この監視用のRDコンバータによる監視を中止する手順(S14、S15)。
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