JP2019097304A - Motor drive system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のモーターで1つの出力軸を駆動するモーター駆動システムに関する。 The present invention relates to a motor drive system that drives one output shaft with a plurality of motors.
例えば、特許文献1に、モーターで発生させる逆起電圧に基づく電源電圧や電流の変化を判断してモーターに減磁が発生しているか否かを判定するモーター制御システムが、開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a motor control system that determines a change in power supply voltage or current based on a back electromotive voltage generated by a motor to determine whether or not demagnetization occurs in the motor.
上記特許文献1に記載の技術では、電源電圧よりも大きい逆起電圧をモーターで発生させて、モーターの減磁の有無を判定する。このため、必要な逆起電圧を発生させるためには、かなりの高速でモーターを回転させる必要がある。 In the technology described in Patent Document 1, a motor generates a counter electromotive voltage larger than the power supply voltage to determine the presence or absence of demagnetization of the motor. For this reason, in order to generate the required back electromotive force, it is necessary to rotate the motor at a considerably high speed.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、モーターをほぼ回転させることなくモーターの減磁の有無を判定することができる、モーター駆動システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive system capable of determining the presence or absence of demagnetization of a motor without substantially rotating the motor.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、複数のモーターで1つの出力軸を駆動するモーター駆動システムであって、第1電流に基づいて出力軸の回転トルクを発生する第1のモーターと、第2電流に基づいて出力軸の回転トルクを発生する第2のモーターと、正方向の回転トルクを第1のモーターに発生させ、かつ、逆方向の回転トルクを第2のモーターに発生させると共に、第1電流及び第2電流の少なくとも一方が所定の基準電流値以上において双方の回転トルクが釣り合って出力軸が静止するように、第1電流及び第2電流を制御する制御部と、制御部の電流制御によって出力軸を静止できない場合、又は出力軸を静止できたときの第1電流と第2電流との絶対値差が所定の閾値を越える場合は、第1のモーター及び第2のモーターのいずれかに減磁が生じていると判定する判定部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is a motor drive system in which one output shaft is driven by a plurality of motors, and a first of generating a rotational torque of the output shaft based on a first current. A motor, a second motor that generates rotational torque of the output shaft based on the second current, a rotational torque in the forward direction is generated in the first motor, and a rotational torque in the reverse direction is generated in the second motor And a control unit for controlling the first current and the second current so that the output shaft becomes stationary with both rotational torques being balanced when at least one of the first current and the second current is equal to or higher than a predetermined reference current value. If the output shaft can not be stopped by the current control of the control unit, or if the absolute value difference between the first current and the second current when the output shaft can be stopped exceeds the predetermined threshold, the first motor and the first motor Two mo Characterized in that it comprises a a determination unit demagnetization occurs in any of the coater, a.
この一態様のモーター駆動システムでは、第1のモーターと第2のモーターとによって出力軸に対して互いに反対方向となる回転トルクを発生させる制御を行って、出力軸の状態及び第1電流と第2電流との絶対値差を確認する。 In the motor drive system according to this aspect, the first motor and the second motor perform control to generate rotational torque in mutually opposite directions with respect to the output shaft, and the state of the output shaft, the first current, and 2 Check the difference in absolute value from the current.
この制御によれば、第1のモーター及び第2のモーターのいずれにも減磁が発生していない場合には、第1電流と第2電流との絶対値差が所定の閾値を越えることなく所定の基準電流値以上において出力軸を静止させることができる。一方、第1のモーター及び第2のモーターのいずれかに減磁が発生している場合には、出力軸を静止させたときの第1電流と第2電流との絶対値差が所定の閾値を越えることになるか、あるいは制御部が電流制御を行っても出力軸を静止させることができなくなる。従って、モーターに減磁が発生しているか否かを容易に判定することができる。 According to this control, when demagnetization does not occur in any of the first motor and the second motor, the absolute value difference between the first current and the second current does not exceed the predetermined threshold value. The output shaft can be stopped at a predetermined reference current value or more. On the other hand, when demagnetization occurs in either the first motor or the second motor, the absolute value difference between the first current and the second current when the output shaft is stopped is a predetermined threshold value. If the controller performs current control, the output shaft can not be stopped. Therefore, it can be easily determined whether or not demagnetization occurs in the motor.
上述した本発明のモーター駆動システムによれば、モーター(出力軸)をほぼ回転させることなく、モーターの減磁の有無を判定することができる。 According to the motor drive system of the present invention described above, the presence or absence of demagnetization of the motor can be determined without substantially rotating the motor (output shaft).
[概要]
本発明のモーター駆動システムは、第1のモーターと第2のモーターとによって1つの出力軸に対して互いに反対方向となる回転トルクを発生させる制御を行い、出力軸の静止/回転の状態及び第1電流と第2電流との絶対値差に基づいて、モーターに減磁が発生しているか否かを判断する。これにより、モーター(出力軸)をほぼ回転させることなく、モーターの減磁の有無を判定することができる。
[Overview]
The motor drive system according to the present invention performs control to generate rotational torque in mutually opposite directions with respect to one output shaft by the first motor and the second motor, and the static / rotational state of the output shaft and Based on the difference in absolute value between the first current and the second current, it is determined whether or not demagnetization occurs in the motor. Thereby, the presence or absence of demagnetization of the motor can be determined without substantially rotating the motor (output shaft).
[システム構成]
図1は、本発明の一実施形態に係るモーター駆動システム1の構成を示す概略図である。図1において、本実施形態に係るモーター駆動システム1は、第1のモーター11と、第2のモーター12と、第1の制御部21と、第2の制御部22と、第1の電流センサー31と、第2の電流センサー32と、回転角センサー33と、減磁判定部34と、出力軸40と、バッテリー50と、を備えている。
[System configuration]
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a motor drive system 1 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a motor drive system 1 according to the present embodiment includes a first motor 11, a
第1のモーター11は、バッテリー50を電源として駆動する電動機である。この第1のモーター11は、第1の制御部21から供給される電流(以下「第1電流」という)に基づいて、出力軸40を所定の方向へ回転させるためのトルクを発生する。第1のモーター11には、例えば3相DCモーターを用いることができる。
The first motor 11 is an electric motor that drives the
第2のモーター12は、バッテリー50を電源として駆動する電動機である。この第2のモーター12は、第2の制御部22から供給される電流(以下「第2電流」という)に基づいて、出力軸40を所定の方向へ回転させるためのトルクを発生する。第2のモーター12には、例えば3相DCモーターを用いることができる。
The
第1の制御部21は、第1のモーター11に供給する第1電流を制御して、出力軸40を所定の方向に回転させるトルクを第1のモーター11に発生させるための構成である。この第1の制御部21には、例えば、6つのスイッチング素子(MOSトランジスタなど)によって構成される3相ブリッジ型インバーター回路を用いることができる。
The
第2の制御部22は、第2のモーター12に供給する第2電流を制御して、出力軸40を所定の方向に回転させるトルクを第2のモーター12に発生させるための構成である。この第2の制御部22には、例えば、6つのスイッチング素子(MOSトランジスタなど)によって構成される3相ブリッジ型インバーター回路を用いることができる。
The
この第1の制御部21及び第2の制御部22は、通常、共に同じ方向に出力軸40を回転させるトルクをそれぞれ発生させるための第1電流及び第2電流を、第1のモーター11及び第2のモーター12に供給する。これに対し、第1の制御部21及び第2の制御部22は、後述する減磁判定処理では、互いに反対方向に出力軸40を回転させるトルク(図1の矢印を参照)をそれぞれ発生させるための第1電流及び第2電流を、第1のモーター11及び第2のモーター12に供給する。
The
第1の電流センサー31は、第1の制御部21が第1のモーター11に供給する第1電流を検出するための構成である。第1の電流センサー31で検出された第1電流の値は、減磁判定部34に出力される。
The first
第2の電流センサー32は、第2の制御部22が第2のモーター12に供給する第2電流を検出するための構成である。第2の電流センサー32で検出された第2電流の値は、減磁判定部34に出力される。
The second
回転角センサー33は、出力軸40の近傍に設けられ、出力軸40の回転角度を検出するための構成である。回転角センサー33で検出された出力軸40の回転角度は、減磁判定部34に出力される。
The
減磁判定部34は、第1の電流センサー31から第1電流の値を、第2の電流センサー32から第2電流の値を、回転角センサー33から出力軸40の回転角度を、それぞれ入力する。そして、減磁判定部34は、第1電流の値、第2電流の値、及び出力軸40の回転角度に基づいて、後述する減磁判定処理を実行する。
The
上述した第1の制御部21及び第2の制御部22は、請求項の「制御部」に該当する。また、第1の電流センサー31、第2の電流センサー32、回転角センサー33、及び減磁判定部34は、請求項の「判定部」に該当する。
The
なお、第1の制御部21、第2の制御部22、減磁判定部34及びの全て又は一部は、典型的には中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit)、メモリ、及び入出力インタフェースを含んだ電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)として構成され得る。電子制御ユニットでは、メモリに格納されたプログラムをCPUが読み出して実行することによって、上述した所定の機能が実現される。
Typically, all or part of
[減磁判定処理]
次に、図2、図3A、図3B、及び図3Cをさらに参照して、本発明の一実施形態に係るモーター駆動システム1が実行する処理を説明する。図2は、モーター駆動システム1が実行する減磁判定処理の手順を示すフローチャートである。図3A、図3B、及び図3Cは、第1電流及び第2電流の各電流値と出力軸40の回転トルクとの関係を示す図である。
[Demagnetization determination processing]
Next, the process performed by the motor drive system 1 according to the embodiment of the present invention will be described with further reference to FIGS. 2, 3A, 3B, and 3C. FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the demagnetization determination process performed by the motor drive system 1. 3A, 3B, and 3C are diagrams showing the relationship between the current values of the first current and the second current, and the rotational torque of the
ステップS201:モーター駆動システム1に電気的な故障があるかないか、を判断する。電気的な故障とは、モーターの減磁が原因とならない故障であって、例えば電流センサーの異常やインバーター回路の異常などである。システムに電気的な故障がない場合(ステップS201、なし)は、ステップS202に処理が進む。一方、システムに電気的な故障がある場合(ステップS201、あり)は、ドライバーなどに対してモーター駆動システム1に電気的な故障があることを所定の手法を用いて通知して、本減磁判定処理が終了する。 Step S201: It is determined whether or not there is an electrical failure in the motor drive system 1. The electrical failure is a failure not caused by the demagnetization of the motor, such as an abnormality of a current sensor or an abnormality of an inverter circuit. If there is no electrical failure in the system (step S201, none), the process proceeds to step S202. On the other hand, when there is an electrical failure in the system (Step S201, Yes), a driver or the like is notified that there is an electrical failure in motor drive system 1 using a predetermined method, and this demagnetization is performed. The determination process ends.
ステップS202:第1のモーター11及び第2のモーター12が共に過熱しているかしていないか、を判断する。過熱していない状態とは、モーターの温度が駆動不可能になる所定の上限温度に達していない状態であり、例えば上限温度までにある程度の余裕がある状態とすることができる。モーターが過熱していない場合(ステップS202、なし)は、ステップS203に処理が進む。一方、モーターが過熱している場合(ステップS202、あり)は、ドライバーなどに対して第1のモーター11及び第2のモーター12の少なくとも一方が過熱していることを所定の手法を用いて通知して、本減磁判定処理が終了する。
Step S202: It is determined whether the first motor 11 and the
ステップS203:第1のモーター11に、出力軸40を正方向に回転させるトルクを発生させる第1電流の供給を開始する。第2のモーター12に、出力軸40を逆方向に回転させるトルクを発生させる第2電流の供給を開始する。各モーターへの電流供給が開始されると、ステップS204に処理が進む。
Step S203: The supply of the first current for generating the torque for rotating the
ステップS204:第1電流の値が所定の基準電流値以上、又は、第2電流の値が所定の基準電流値以上であるか否か、を判断する。この基準電流値は、例えば、モーター駆動システム1に要求される出力軸40の駆動力に基づいて設定することができる。第1電流の値及び第2電流の値の少なくとも一方が基準電流値以上である場合(ステップS204、はい)は、減磁判定の実施条件が成立したためステップS208に処理が進む。一方、第1電流の値及び第2電流の値の少なくとも一方が基準電流値以上ではない場合(ステップS204、いいえ)は、減磁判定の実施条件が成立していないためステップS205に処理が進む。
Step S204: It is determined whether or not the value of the first current is equal to or greater than a predetermined reference current, or the value of the second current is equal to or greater than the predetermined reference current. The reference current value can be set based on, for example, the driving force of the
ステップS205:出力軸40が静止しているか否かを判断する。例えば、所定時間経過しても出力軸40の回転角度が変化しない場合には、双方のモーターの回転トルクが釣り合って静止しているとシステムにおいて判断することができる。出力軸40が静止している場合(ステップS205、はい)は、ステップS206に処理が進む。一方、出力軸40が静止していない場合(ステップS205、いいえ)は、ステップS207に処理が進む。
Step S205: It is determined whether the
ステップS206:出力軸40が静止している場合には、第1電流及び第2電流の両方の電流値を、共に増大させる。電流値を共に増大させた後、ステップS204に処理が戻る。
Step S206: If the
ステップS207:出力軸40が静止していない場合には、第1電流及び第2電流のいずれか一方の電流値を、増大させる。具体的には、出力軸40の回転が止まるように、回転トルクが小さい方のモーターの電流値を増大させる。例えば、出力軸40が正方向に回転しているのであれば、第2電流を増大させて逆方向の回転トルクを大きくする。一方の電流値を増大させた後、ステップS204に処理が戻る。
Step S207: If the
ステップS208:減磁判定の実施条件が成立した状態で、出力軸40が静止しているか否かを判断する。静止の判断については、上述した通りである。出力軸40が静止している場合(ステップS208、はい)は、ステップS209に処理が進む。一方、出力軸40が静止していない場合(ステップS208、いいえ)は、モーターの減磁がある(異常)と判定する。具体的には、出力軸40が回転している方向とは反対方向の回転トルクを発生させているモーターに減磁が生じていると判定する。そして、判定がなされると、本減磁判定処理が終了する。
Step S208: It is determined whether or not the
例えば、この図3Cのように、いくら電流量を増やしても第2電流によって生じる回転トルクと、基準電流値の第1電流によって生じる回転トルクとの間に差があれば、出力軸40が正方向に回転し続けることとなる。よって、この場合には、回転角センサー33において所定の回転角度を検出した時点で、モーターの減磁あり(異常)と判定することができる。
For example, as shown in FIG. 3C, if there is a difference between the rotational torque generated by the second current and the rotational torque generated by the first current of the reference current no matter how much the current amount is increased, the
ステップS209:出力軸40が静止している場合には、第1電流の値から第2電流の値を減じた電流値差の絶対値が、所定の閾値未満であるか否か、を判断する。この閾値は、第1電流と第2電流との乖離を判定するための閾値であり、モーター駆動システム1の要求規格などに基づいて適切に設定される。電流値差の絶対値が閾値未満である場合(ステップS209、はい)は、モーターの減磁がない(正常)と判定する(図3Aを参照)。一方、電流値差の絶対値が閾値以上である場合(ステップS209、いいえ)は、モーターの減磁がある(異常)と判定する。具体的には、値が大きい電流を流している方のモーターに減磁が生じていると判定する。そして、判定がなされると、本減磁判定処理が終了する。
Step S209: If the
例えば、この図3Bのように、各モーターの回転トルクが釣り合って出力軸40が静止していても、その回転トルクを発生させるために流している電流値に大きな乖離があれば、モーター駆動システム1全体の効率が悪化することとなる。よって、この場合には、第1の電流センサー31及び第2の電流センサー32を介して閾値以上となる電流値差を検出した時点で、モーターの減磁あり(異常)と判定することができる。
For example, as shown in FIG. 3B, even if the rotational torque of each motor is balanced and the
[作用・効果]
上述のように、本発明の一実施形態に係るモーター駆動システム1によれば、第1のモーター11と第2のモーター12とによって出力軸40に対して互いに反対方向となる回転トルクを発生させる制御を行って、出力軸40の状態及び第1電流と第2電流との絶対値差を確認する。
[Operation / effect]
As described above, according to the motor drive system 1 according to the embodiment of the present invention, the first motor 11 and the
この制御によれば、第1のモーター11及び第2のモーター12のいずれにも減磁が発生していない場合には、第1電流と第2電流との絶対値差が所定の閾値を越えることなく所定の基準電流値以上において出力軸40を静止させることができる。よって、出力軸をほぼ回転させることなく、モーターに減磁が発生していないことを容易に判定することができる。
According to this control, when demagnetization does not occur in any of the first motor 11 and the
一方、第1のモーター11及び第2のモーター12のいずれかに減磁が発生している場合には、出力軸40を静止させたときの第1電流と第2電流との絶対値差が所定の閾値を越えることになるか、あるいは第1の制御部21及び第2の制御部22が電流制御を行っても出力軸40を静止させることができなくなる。よって、出力軸をほぼ回転させることなく、モーターに減磁が発生していることを容易に判定することができる。
On the other hand, when demagnetization occurs in any of the first motor 11 and the
なお、上記実施形態では、第1のモーター11及び第2のモーター12の2つを備えたモーター駆動システム1を説明したが、3つ以上のモーターを備えたシステムにも同様に上述した減磁判定処理を適用することができる。3つ以上の複数のモーターを備える場合には、複数のモーターのうちいずれか2つに上述した第1のモーター11及び第2のモーター12の処理を行わせることで、どちらか一方のモーターに減磁が発生していることを判定することができる。
In the above embodiment, although the motor drive system 1 including two of the first motor 11 and the
本発明は、複数のモーターで1つの出力軸を駆動するモーター駆動システムに利用可能である。 The present invention is applicable to a motor drive system that drives one output shaft with a plurality of motors.
1 モーター駆動システム
11 第1のモーター
12 第2のモーター
21 第1の制御部
22 第2の制御部
31 第1の電流センサー
32 第2の電流センサー
33 回転角センサー
34 減磁判定部
40 出力軸
50 バッテリー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 motor drive system 11
Claims (1)
第1電流に基づいて前記出力軸の回転トルクを発生する第1のモーターと、
第2電流に基づいて前記出力軸の回転トルクを発生する第2のモーターと、
正方向の回転トルクを前記第1のモーターに発生させ、かつ、逆方向の回転トルクを前記第2のモーターに発生させると共に、前記第1電流及び前記第2電流の少なくとも一方が所定の基準電流値以上において双方の回転トルクが釣り合って前記出力軸が静止するように、前記第1電流及び前記第2電流を制御する制御部と、
前記制御部の電流制御によって前記出力軸を静止できない場合、又は前記出力軸を静止できたときの前記第1電流と前記第2電流との絶対値差が所定の閾値を越える場合は、前記第1のモーター及び前記第2のモーターのいずれかに減磁が生じていると判定する判定部と、を備える、
モーター駆動システム。 A motor drive system for driving one output shaft with a plurality of motors,
A first motor that generates a rotational torque of the output shaft based on a first current;
A second motor that generates a rotational torque of the output shaft based on a second current;
Rotational torque in the forward direction is generated in the first motor, and rotation torque in the opposite direction is generated in the second motor, and at least one of the first current and the second current is a predetermined reference current. A control unit configured to control the first current and the second current such that the rotational torques of both are in balance with each other and the output shaft is stopped;
When the output shaft can not be stopped by the current control of the control unit, or when the absolute value difference between the first current and the second current when the output shaft can be stopped exceeds the predetermined threshold value, And a determination unit that determines that demagnetization occurs in any of the first motor and the second motor,
Motor drive system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017224845A JP2019097304A (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Motor drive system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021093827A (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-17 | 株式会社豊田中央研究所 | Power transmission mechanism |
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2017
- 2017-11-22 JP JP2017224845A patent/JP2019097304A/en active Pending
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JP2021093827A (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-17 | 株式会社豊田中央研究所 | Power transmission mechanism |
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