JP2022129047A - Motor control device, and electric motor apparatus provided with motor and control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータの制御装置、および、そのモータおよび制御装置を備える電動装置に関する。
BACKGROUND OF THE
直流電源から供給される電力で駆動される電動装置（モータなど）においては、直流電源から電動装置に供給される電源電圧（以下「供給電圧」ともいう）が変動することがあり、そのときも安定して作動することが要求される。たとえば電動装置としてオイルポンプ駆動用のモータを備える車両においては、補機バッテリなどの直流電源からモータに供給される電源電圧は、通常時では１２Ｖ程度であるが、高負荷時（たとえばスタータによるエンジンのクランキング時）には瞬間的に６Ｖ程度まで低下することがあり、そのような状況でもオイルポンプ駆動用のモータを適切に制御することが要求される。このため、電動装置を制御するための制御装置のなかには、供給電圧を検出し、供給電圧に合わせて電動装置の出力を制御するマイコンを搭載したものが存在する（たとえば特許文献１，２参照）。
In an electric device (motor, etc.) driven by power supplied from a DC power supply, the power supply voltage (hereinafter also referred to as "supply voltage") supplied to the electric device from the DC power supply may fluctuate. Stable operation is required. For example, in a vehicle equipped with a motor for driving an oil pump as an electric device, the power supply voltage supplied to the motor from a DC power supply such as an auxiliary battery is normally about 12 V, but when the load is high (for example, when the engine is driven by a starter) (during cranking), the voltage may momentarily drop to about 6V, and it is required to appropriately control the motor for driving the oil pump even in such a situation. For this reason, some control devices for controlling electric devices are equipped with a microcomputer that detects the supply voltage and controls the output of the electric device according to the supply voltage (see
マイコンで供給電圧を検出する場合、マイコンに内蔵されたＡ／Ｄコンバータを用いて供給電圧を検出することが多い。マイコンに内蔵されたＡ／Ｄコンバータを用いて供給電圧を検出する場合、供給電圧の検出範囲は０ＶからＡ／Ｄコンバータの基準電圧までの範囲となるが、Ａ／Ｄコンバータの基準電圧は、通常、マイコンの電源電圧に設定されている。そのため、マイコンの電源電圧よりも供給電圧が高い場合には、供給電圧をマイコンの電源電圧以下の略一定の電圧に降圧する分圧回路を設け、マイコンが、分圧回路によって供給電圧を降圧した後の電圧とマイコンの電源電圧とを用いて演算することによって、供給電圧の検出値を算出することになる。 When detecting the supply voltage with a microcomputer, the supply voltage is often detected using an A/D converter built into the microcomputer. When the supply voltage is detected using an A/D converter built into the microcomputer, the detection range of the supply voltage is from 0 V to the reference voltage of the A/D converter, but the reference voltage of the A/D converter is Normally, it is set to the power supply voltage of the microcomputer. Therefore, when the supply voltage is higher than the power supply voltage of the microcomputer, a voltage dividing circuit is provided to reduce the supply voltage to a substantially constant voltage equal to or lower than the power supply voltage of the microcomputer, and the microcomputer reduces the supply voltage by the voltage dividing circuit. A detected value of the supply voltage is calculated by performing calculation using the later voltage and the power supply voltage of the microcomputer.
上記のような構成において、供給電圧が過度に降下し、これに伴ってマイコンの電源電圧が過度に降下すると、Ａ／Ｄコンバータの基準電圧も低下してしまうため、供給電圧を正しく検出できない電圧範囲（以下「検出電圧無効範囲」ともいう）が生じることがあり、この影響で供給電圧が異常であるか否かを適切に判定することができなくなる場合がある。その対策として、Ａ／Ｄコンバータの基準電圧をマイコンの電源電圧とは独立して生成する方法が考えられるが、この手法では、精度の良い基準電圧を生成する回路が別途必要となるため、部品点数が増加し、コストアップや回路基板の大型化を招くため、好ましくない面がある。 In the above configuration, if the supply voltage drops excessively and the power supply voltage of the microcomputer accordingly drops, the reference voltage of the A/D converter also drops, making it impossible to correctly detect the supply voltage. A range (hereinafter also referred to as a "detection voltage invalid range") may occur, and this effect may make it impossible to appropriately determine whether the supply voltage is abnormal. As a countermeasure, it is possible to generate the reference voltage for the A/D converter independently of the power supply voltage for the microcomputer. There is an unfavorable aspect because the number of points increases, leading to an increase in cost and an increase in the size of the circuit board.
本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、部品点数を増加することなく、検出電圧無効範囲を狭小化することによって供給電圧が異常であるか否かを適切に判定することである。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and the object thereof is to narrow the detection voltage invalid range without increasing the number of parts, thereby determining whether the supply voltage is abnormal. is to be determined appropriately.
本開示によるモータの制御装置は、直流電源から供給される電力でモータを駆動するインバータと、直流電源から供給される電圧である供給電圧を電源として作動することによってインバータを駆動するドライバと、供給電圧あるいは供給電圧を降圧した電圧を制御電圧として生成する電源部と、制御電圧を電源として作動することによってドライバに対する指令を生成する演算部とを備える。演算部は、制御電圧を基準電圧として直流電源から入力される電圧のアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、制御電圧とＡ／Ｄコンバータの出力とを用いて供給電圧の検出値である検出電圧を算出するデジタル演算部とを含む。ドライバは、供給電圧の低下を検出する機能を有する。演算部は、ドライバによる供給電圧の低下の検出結果と、デジタル演算部によって算出された検出電圧とを用いて、供給電圧が異常であるか否かを判定する。 A motor control device according to the present disclosure includes an inverter that drives a motor with power supplied from a DC power supply, a driver that drives the inverter by operating with a supply voltage that is the voltage supplied from the DC power supply as a power supply, and a supply voltage. It comprises a power supply section that generates a voltage or a voltage obtained by stepping down the supply voltage as a control voltage, and a computing section that generates a command to the driver by operating with the control voltage as a power supply. The calculation unit uses an A/D converter that converts the analog value of the voltage input from the DC power supply using the control voltage as a reference voltage into a digital value, and the control voltage and the output of the A/D converter to obtain the detected value of the supply voltage. and a digital calculation unit for calculating the detected voltage. The driver has the function of detecting a drop in the supply voltage. The calculation unit determines whether the supply voltage is abnormal using the detection result of the supply voltage drop by the driver and the detected voltage calculated by the digital calculation unit.
本開示によれば、インバータを駆動するための既存のドライバが供給電圧の低下を検出する機能を有する点に鑑み、ドライバによる供給電圧の低下の検出結果と、デジタル演算部によって算出された検出電圧との双方を用いて、供給電圧が異常であるか否かを判定する。そのため、検出電圧のみを用いて供給電圧が異常であるか否かを判定する場合に比べて、検出電圧無効範囲を狭小化することができる。これにより、基準電圧を生成するための新たな回路を別途設けることなく、供給電圧が異常であるか否かを適切に判定することができる。その結果、部品点数を増加することなく、検出電圧無効範囲を狭小化することによって供給電圧が異常であるか否かを適切に判定することができる。 According to the present disclosure, in view of the fact that an existing driver for driving an inverter has a function of detecting a supply voltage drop, and are used to determine whether the supply voltage is abnormal. Therefore, the detection voltage invalid range can be narrowed compared to the case of determining whether or not the supply voltage is abnormal using only the detection voltage. Accordingly, it is possible to appropriately determine whether or not the supply voltage is abnormal without separately providing a new circuit for generating the reference voltage. As a result, it is possible to appropriately determine whether or not the supply voltage is abnormal by narrowing the detection voltage invalid range without increasing the number of parts.
以下、本開示の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the drawings below, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
（構成）
図１は、本実施の形態による制御システム１の概略構成を示す図である。制御システム１は、たとえば車両に搭載される。
(Constitution)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
制御システム１は、直流電源１１と、電動装置１０と、上位コントローラ１２とを備える。電動装置１０は、直流電源１１から供給される電力によって作動する。制御システム１が車両に搭載される場合、電動装置１０は車両の補機装置に相当し、直流電源１１は車両の補機装置を作動する電力を蓄える補機バッテリに相当し、上位コントローラ１２は車両全体を制御する電子制御装置に相当し得る。以下では、直流電源１１から電動装置１０に供給される電圧を「供給電圧」ともいう。
The
電動装置１０は、モータ２０と、オイルポンプ２１と、制御装置３０とを備える。電動装置１０は、直流電源１１より供給される電力により、制御装置３０を用いてモータ２０を駆動し、オイルポンプ２１を回転することでオイルを吸入し吐出する。
The
特に、車両においては、電動装置１０以外の多数の補機装置が直流電源１１（補機バッテリ）に接続されており、それらの補機装置の作動状況に応じて直流電源１１から電動装置１０に供給される「供給電圧」は大きく変動する場合がある。供給電圧が大きく変動した場合においても、オイルポンプ２１を適切に作動することが求められる。
In particular, in a vehicle, a large number of auxiliary devices other than the
制御装置３０は、インバータ３１と、ドライバ３２と、制御電源部３３と、制御演算部３４とを備える。直流電源１１からの供給電圧は、インバータ３１、ドライバ３２、制御電源部３３、および制御演算部３４に供給される。
The
インバータ３１は、直流電源１１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ２０に出力する。これにより、モータ２０が駆動される。本実施の形態においは、モータ２０は多相のブラシレスモータであり、インバータ３１はモータ２０のコイルの各相に応じた複数のスイッチング素子を有する。インバータ３１の各スイッチング素子は、ドライバ３２により通電（オン）と非通電（オフ）とのいずれかの状態に適宜切り替えられる。
ドライバ３２は、制御演算部３４からの指令に応じて、インバータ３１の各スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを実際に行なう。ドライバ３２は、直流電源１１からの「供給電圧」が下限値Ｖ１以上である場合に作動するように構成されている。言い換えれば、供給電圧が下限値Ｖ１未満になると、ドライバ３２は非作動状態（停止状態）となる。
さらに、ドライバ３２には、電圧低下検出部３２ａが備えられる。電圧低下検出部３２ａは、供給電圧の低下を検出する機能を有する。具体的には、電圧低下検出部３２ａは、供給電圧が下限値Ｖ１に近い所定値Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）まで低下すると、供給電圧の低下を検出する。ドライバ３２は、たとえば電圧低下検出機能（電圧低下検出部３２ａ）を有するワンチップゲートドライバなど、インバータ３１のスイッチング素子のブリッジ回路を駆動するための集積回路によって実現することができる。
Further, the
本実施の形態においては、ドライバ３２の電圧低下検出部３２ａによる供給電圧の低下の検出結果を示す信号が、制御演算部３４に入力されるように構成されている。この点については後に詳述する。
In the present embodiment, a signal indicating the detection result of the supply voltage drop by the voltage
ドライバ３２は、制御演算部３４からの指令に応じてインバータ３１の各スイッチング素子を制御する。これにより、モータ２０が制御演算部３４の指令に応じて駆動される。
制御電源部３３は、直流電源１１からの供給電圧を略一定の電圧に降圧し、降圧された略一定の電圧を制御電圧として制御演算部３４に出力する。以下では、本実施の形態では、直流電源１１が車両用の補機バッテリであることを想定し、通常状態において供給電圧が１２Ｖ程度であり、制御電源部３３が供給電圧を５Ｖ程度の制御電圧に降圧する場合について説明する。なお、たとえば、供給電圧が５Ｖ程度である場合には、制御電源部３３は、供給電圧そのものを制御電圧として生成するようにしてもよい。
The control
制御演算部３４は、制御電源部３３から供給される制御電圧を電源として作動することによって、ドライバ３２に対する指令を生成する。制御演算部３４は、制御電源部３３からの「制御電圧」が制御回路の作動可能最低電圧となる供給電圧の下限値Ｖ０以上である場合に作動するように構成されている。言い換えれば、供給電圧が下限値Ｖ０未満になると、制御演算部３４は非作動状態（停止状態）となる。
The
さらに、制御演算部３４は、供給電圧を検出するためのＡ／Ｄコンバータ３４ａ（後述の図２参照）を備える。以下では、制御演算部３４によって検出された供給電圧を「検出電圧」とも称する。制御演算部３４は、供給電圧の変動に起因するモータ２０の出力変動を抑制するため、ドライバ３２へ出力する指令のＤｕｔｙ比を、検出電圧に基づいて補正する。
Furthermore, the
さらに、制御演算部３４は、供給電圧が過度に低い状態ではモータ２０により駆動されるオイルポンプ２１の出力性能を確保することができなくなることに鑑み、検出電圧がしきい値Ｖｔｈ未満であるか否かを判定する。制御演算部３４は、検出電圧がしきい値Ｖｔｈ未満である場合、供給電圧が異常であると判定して、モータ２０を停止するとともに供給電圧が異常である旨を上位コントローラ１２へ通知する。
Furthermore, in view of the fact that the output performance of the
図２は、制御演算部３４における、供給電圧の検出に関する部分を模式的に示す図である。制御演算部３４は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、Ａ／Ｄコンバータ３４ａと、デジタル演算部３４ｂとを備える。Ａ／Ｄコンバータ３４ａおよびデジタル演算部３４ｂは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのマイコンによって構成することができる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a part related to supply voltage detection in the
抵抗Ｒ１，Ｒ２は、供給電圧を制御演算部３４の制御電圧（５Ｖ）と同じレベルに降圧するための分圧回路である。すなわち、本実施の形態においては、Ａ／Ｄコンバータ３４ａを用いて供給電圧（１２Ｖ）を検出するところ、通常、Ａ／Ｄコンバータによる検圧検出範囲は、０Ｖから制御電圧（５Ｖ）の範囲となる。そのため、制御電圧（５Ｖ）よりも高い供給電圧（１２Ｖ）を検出する場合には、図２のように、供給電圧を制御電圧と同じレベルに降圧するための分圧回路（抵抗Ｒ１，Ｒ２）が設けられる。
The resistors R1 and R2 are voltage dividing circuits for stepping down the supply voltage to the same level as the control voltage (5V) of the control
具体的には、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、直流電源１１とグランドとの間に直列に接続される。抵抗Ｒ１，Ｒ２間の電圧がＡ／Ｄコンバータ３４ａに入力される。抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値をそれぞれｒ１，ｒ２とすると、抵抗Ｒ１，Ｒ２間の電圧（すなわちＡ／Ｄコンバータ３４ａに実際に入力される電圧のアナログ値）は、オームの法則により、供給電圧×ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）と表わすことができる。
Specifically, the resistors R1 and R2 are connected in series between the
Ａ／Ｄコンバータ３４ａは、制御電源部３３からの制御電圧（５Ｖ）を基準電圧として、抵抗Ｒ１，Ｒ２間の電圧（アナログ値）をデジタル値に変換する。
The A/
デジタル演算部３４ｂは、制御電源部３３から供給される制御電圧と、Ａ／Ｄコンバータ３４ａから出力されるデジタル値とを用いて、供給電圧の検出値である「検出電圧」を算出する。デジタル演算部３４ｂによって算出される検出電圧は、下記の式（１）によって表わすことができる。
The
検出電圧＝制御電圧×Ｄ／Ｎ×（ｒ１＋ｒ２）／ｒ２ ・・・（１）
式（１）において、「Ｄ」はＡ／Ｄコンバータ３４ａが出力するデジタル値を表わし、「Ｎ」はＡ／Ｄコンバータ３４ａの量子化レベル数を表わす。たとえば、Ａ／Ｄコンバータ３４ａのビット数が１２である場合、量子化レベル数Ｎは「４０９６」（＝２１２）である。なお、ｒ１，ｒ２は、上述したように、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値をそれぞれ表わす。
Detection voltage=control voltage×D/N×(r1+r2)/r2 (1)
In equation (1), "D" represents the digital value output from A/
上記のような構成において、供給電圧が過度に降下し、これに伴って制御演算部３４の電源電圧である「制御電圧」が過度に降下すると、供給電圧の検出に問題が発生することがある。上述のように、制御電圧は、制御電源部３３によって、直流電源１１からの供給電圧（１２Ｖ）を略一定の電圧（５Ｖ）に降圧することによって生成される。この際、供給電圧は制御電圧よりも高い所定値Ｖｍ（たとえば６Ｖ）以上である必要があり、供給電圧が所定値Ｖｍよりも降下すると、制御電圧が略一定の電圧よりも降下する。供給電圧がさらに降下して下限値Ｖ０（たとえば４Ｖ）を下回ると制御演算部３４の作動は停止されるが、制御電圧が降下を始める供給電圧の所定値Ｖｍから制御演算部３４の作動が停止される下限値Ｖ０までの電圧範囲（以下「中間電圧範囲」ともいう）では制御演算部３４は作動状態を維持する。
In the configuration as described above, if the supply voltage drops excessively and the "control voltage", which is the power supply voltage of the
上述したように、供給電圧を検出するためのＡ／Ｄコンバータ３４ａは、制御演算部３４の電源電圧である制御電圧を基準電圧として検出電圧を算出する。しかしながら、制御演算部３４は、供給電圧の低下によって制御電圧が略一定の電圧（５Ｖ）未満に降下して上述の中間電圧範囲に含まれる状態になった場合においても、降下後の制御電圧（５Ｖ未満の電圧）を基準電圧として供給電圧を算出することになる。この影響で、制御電圧が中間電圧範囲に含まれる状態においては、制御演算部３４は、供給電圧を正しく算出できないという問題がある。
As described above, the A/
図３は、実際の供給電圧と、制御電源部３３によって生成される制御電圧と、制御演算部３４によって算出される検出電圧と、ドライバ３２による電圧低下検出結果との関係の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the actual supply voltage, the control voltage generated by the control
制御電圧は供給電圧を降圧して生成されるため、供給電圧が所定値Ｖｍ（たとえば６Ｖ）未満になると、制御電圧も略一定の電圧（たとえば５Ｖ）よりも降下する。制御電圧が略一定の電圧よりも降下することによって、Ａ／Ｄコンバータ３４ａの基準電圧が略一定の電圧よりも降下する。検出電圧は降下した基準電圧（制御電圧）と比較されるため、実施の供給電圧よりも高く検出され、下限値Ｖ０から所定値Ｖｍまでの中間電圧範囲において、デジタル演算部３４ｂは、実際の供給電圧と乖離した検出電圧を算出してしまう。特に、中間電圧範囲においては、図３に示されるように、供給電圧の低下に応じて、検出電圧が増加している。そのため、図３に示される下限値Ｖ０から所定値Ｖ０＿ｈｉまでの範囲に供給電圧が含まれる場合、上述の式（１）で検出電圧Ｖｄが算出されたとしても、算出された検出電圧Ｖｄから実際の供給電圧を一意に特定できない、すなわち図３に示す所定値Ｖｄ＿ｌｏｗであるのか所定値Ｖｄ＿ｈｉであるのかを特定できない、という問題が発生する。以下では、検出電圧から供給電圧を一意に特定することができない供給電圧範囲（すなわち供給電圧を正しく検出できない電圧範囲）を「検出電圧無効範囲」と称する。
Since the control voltage is generated by stepping down the supply voltage, when the supply voltage becomes less than the predetermined value Vm (eg 6V), the control voltage also drops below a substantially constant voltage (eg 5V). When the control voltage drops below the substantially constant voltage, the reference voltage of the A/
この対策として、検出電圧から供給電圧を常に一意の関係で得られるよう、Ａ／Ｄコンバータ３４ａの基準電圧を制御電圧とは独立して生成する方法が考えられる。しかしながら、この手法は、精度の良い基準電圧を生成する回路が別途必要となるため、部品点数が増加し、コストアップおよび回路基板の大型化を招くため、好ましくない面がある。
As a countermeasure for this, a method of generating the reference voltage for the A/
そこで、本実施の形態による制御演算部３４は、ドライバ３２の電圧低下検出部３２ａの機能を利用することによって「検出電圧無効範囲」を狭小化するように構成されている。上述したように、ドライバ３２は、供給電圧が下限値Ｖ１から所定値Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）までの電圧低下検出範囲に含まれる場合に、供給電圧の低下を検出する。本実施の形態においては、ドライバ３２による供給電圧低下の検出結果を示す信号が、制御演算部３４に入力されるように構成されている。
Therefore, the
図３に示す例では、下限値Ｖ１と下限値Ｖ０とが一致し、所定値Ｖ２と所定値Ｖｍとが一致する例が示されている。この場合、中間電圧範囲とドライバ３２による電圧低下検出範囲とを一致させることができる。これにより、制御演算部３４は、ドライバ３２による電圧低下が検出されたか否かによって、供給電圧が中間電圧範囲に含まれるか否かを判定することができる。そして、制御演算部３４は、供給電圧が中間電圧範囲に含まれる場合には、たとえば上述の式（１）とは別の検出式を用いることで、正しい検出電圧を算出することが可能である。たとえば図３に示すような検出電圧Ｖｄが算出された場合においても、ドライバ３２による電圧低下が検出されている場合には供給電圧が所定値Ｖｄ＿ｌｏｗであると判定し、ドライバ３２による電圧低下が検出されていない場合には供給電圧が所定値Ｖｄ＿ｈｉであると判定することができる。言い換えれば、図３に示す例では、ドライバ３２による電圧低下の検出結果を利用することによって、検出電圧無効範囲を無くすことができる。
The example shown in FIG. 3 shows an example in which the lower limit value V1 and the lower limit value V0 match, and the predetermined value V2 and the predetermined value Vm match. In this case, the intermediate voltage range and the voltage drop detection range by the
本実施の形態においては、検出電圧がしきい値Ｖｔｈ未満である場合には供給電圧が異常であると判定されてモータ２０が停止されることに鑑み、しきい値Ｖｔｈが中間電圧範囲の上限である所定値Ｖｍ以上である場合は、中間電圧範囲における供給電圧を算出しなくてもよい。
In the present embodiment, when the detected voltage is less than the threshold value Vth, it is determined that the supply voltage is abnormal and the
なお、図３に示す例では中間電圧範囲とドライバ３２による電圧低下検出範囲とを一致させているが、ドライバ３２の電圧低下検出機能によっては中間電圧範囲と電圧低下検出範囲とを一致させることができない場合も想定される。
In the example shown in FIG. 3, the intermediate voltage range and the voltage drop detection range of the
図４は、中間電圧範囲の上限である所定値Ｖｍよりも電圧低下検出範囲の上限である所定値Ｖ２が高い場合における、供給電圧と制御電圧と検出電圧と電圧低下検出結果との関係の一例を示す図である。なお、図４には、中間電圧範囲の下限値Ｖ０よりも電圧低下検出範囲の下限値Ｖ１が低い例が示されている。 FIG. 4 shows an example of the relationship between the supply voltage, the control voltage, the detected voltage, and the voltage drop detection result when the predetermined value V2, which is the upper limit of the voltage drop detection range, is higher than the predetermined value Vm, which is the upper limit of the intermediate voltage range. It is a figure which shows. Note that FIG. 4 shows an example in which the lower limit value V1 of the voltage drop detection range is lower than the lower limit value V0 of the intermediate voltage range.
図４に示すように、中間電圧範囲の上限である所定値Ｖｍよりも電圧低下検出範囲の上限である所定値Ｖ２が高い場合は、図４に示す所定値Ｖ２＿ｌｏｗから所定値Ｖ２までの電圧範囲が検出電圧無効範囲となる。しかしながら、この検出電圧無効範囲は、ドライバ３２による電圧低下の検出結果を用いない場合の検出電圧無効範囲（図４に示す下限値Ｖ０から所定値Ｖ０＿ｈｉまでの範囲）よりも狭小化されていることが理解できる。
As shown in FIG. 4, when the predetermined value V2 that is the upper limit of the voltage drop detection range is higher than the predetermined value Vm that is the upper limit of the intermediate voltage range, the voltage range from the predetermined value V2_low to the predetermined value V2 shown in FIG. is the detection voltage invalid range. However, this detection voltage invalid range is narrower than the detection voltage invalid range (the range from the lower limit value V0 to the predetermined value V0_hi shown in FIG. 4) when the voltage drop detection result by the
本実施の形態においては、検出電圧がしきい値Ｖｔｈ未満である場合には供給電圧が異常であると判定されてモータ２０が停止されることに鑑み、しきい値Ｖｔｈが電圧低下検出範囲の上限値である所定値Ｖ２よりも高い場合は、電圧低下検出範囲における供給電圧を算出しなくてもよい。
In the present embodiment, when the detected voltage is less than the threshold value Vth, it is determined that the supply voltage is abnormal and the
図５は、中間電圧範囲の上限である所定値Ｖｍよりも電圧低下検出範囲の上限である所定値Ｖ２が低い場合における、供給電圧と制御電圧と検出電圧と電圧低下検出結果との関係の一例を示す図である。なお、図５においても、図４と同様、中間電圧範囲の下限値Ｖ０よりも電圧低下検出範囲の下限値Ｖ１が低い例が示されている。 FIG. 5 shows an example of the relationship between the supply voltage, the control voltage, the detected voltage, and the voltage drop detection result when the predetermined value V2, which is the upper limit of the voltage drop detection range, is lower than the predetermined value Vm, which is the upper limit of the intermediate voltage range. It is a figure which shows. As in FIG. 4, FIG. 5 also shows an example in which the lower limit value V1 of the voltage drop detection range is lower than the lower limit value V0 of the intermediate voltage range.
図５に示すように、中間電圧範囲の上限である所定値Ｖｍよりも電圧低下検出範囲の上限である所定値Ｖ２が低い場合は、図５に示す所定値Ｖ２から所定値Ｖ２＿ｈｉまでの電圧範囲が検出電圧無効範囲となる。しかしながら、この検出電圧無効範囲は、ドライバ３２による電圧低下の検出結果を用いない場合の検出電圧無効範囲（図５に示す下限値Ｖ０から所定値Ｖ０＿ｈｉまでの範囲）よりも狭小化されていることが理解できる。
As shown in FIG. 5, when the predetermined value V2 that is the upper limit of the voltage drop detection range is lower than the predetermined value Vm that is the upper limit of the intermediate voltage range, the voltage range from the predetermined value V2 to the predetermined value V2_hi shown in FIG. is the detection voltage invalid range. However, this detection voltage invalid range is narrower than the detection voltage invalid range (the range from the lower limit value V0 to the predetermined value V0_hi shown in FIG. 5) when the voltage drop detection result by the
本実施の形態においては、検出電圧がしきい値Ｖｔｈ未満である場合には供給電圧が異常であると判定されてモータ２０が停止されることに鑑み、しきい値Ｖｔｈが電圧低下検出範囲の上限値である所定値Ｖ２よりも高い場合は、しきい値Ｖｔｈ未満における供給電圧を算出しなくてもよい。
In the present embodiment, when the detected voltage is less than the threshold value Vth, it is determined that the supply voltage is abnormal and the
また、図４，図５のどちらの場合においても、中間電圧範囲の下限値Ｖ０よりも電圧低下検出範囲の下限値Ｖ１が低い。これにより、制御演算部３４が作動している状態において、ドライバ３２は常に作動している状態となる。そのため、制御演算部３４の作動中においては、制御演算部３４は、ドライバ３２による供給電圧低下の検出結果を取得することが可能である。
4 and 5, the lower limit value V1 of the voltage drop detection range is lower than the lower limit value V0 of the intermediate voltage range. As a result, the
図６は、制御演算部３４がモータ２０の制御中に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、予め定められた条件が成立する毎（たとえば所定周期毎）に繰り返し実行される。
FIG. 6 is a flow chart showing an example of a processing procedure performed by the
制御演算部３４は、ドライバ３２による電圧低下が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。
The
ドライバ３２による電圧低下が検出された場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御演算部３４は、供給電圧が異常であると判定（ステップＳ２２）してモータ２０を停止する（ステップＳ２４）とともに、供給電圧が異常である旨を上位コントローラ１２に通知する（ステップＳ２６）。
If a voltage drop by the
ドライバ３２による電圧低下が検出されていない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御演算部３４は、上述の式（１）によって検出電圧を算出する（ステップＳ１２）。
If a voltage drop by
次いで、制御演算部３４は、ステップＳ１２で算出された検出電圧がしきい値Ｖｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
Next, the
検出電圧がしきい値Ｖｔｈ未満でない場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、制御演算部３４は、供給電圧が正常であると判定する（ステップＳ１６）。そして、制御演算部３４は、ステップＳ１２で算出された検出電圧に基づいて、モータ２０の出力補正値を算出する（ステップＳ１８）。たとえば、制御演算部３４は、検出電圧が通常値（１２Ｖ程）よりも低下している場合には、モータ２０の出力が検出電圧が通常値である場合と同じとなるように、モータ２０の出力補正値を算出する。そして、制御演算部３４は、モータ２０の出力補正値に基づいてモータ２０を駆動する（ステップＳ２０）。これにより、供給電圧が通常値よりも低下した場合であっても、モータ２０の出力変動を抑制することができる。
If the detected voltage is not less than threshold value Vth (NO in step S14),
一方、検出電圧がしきい値Ｖｔｈ未満である場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、制御演算部３４は、ドライバ３２による電圧低下が検出された場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）と同様に、供給電圧が異常であると判定（ステップＳ２２）してモータ２０を停止する（ステップＳ２４）とともに、供給電圧が異常である旨を上位コントローラ１２に通知する（ステップＳ２６）。
On the other hand, if the detected voltage is less than the threshold Vth (YES in step S14), the
なお、図６においては供給電圧が異常であるとの判定（ステップＳ２２）がなされた後のステップＳ２４において、モータ２０を停止する例を示した。しかしながら、ステップＳ２４の処理において、モータ２０を停止することに変えて、モータ２０の出力を予め定められた固定値とするようにしてもよい。
Note that FIG. 6 shows an example in which the
図７は、制御演算部３４による供給電圧の異常判定手法の一例を説明するための図である。図７は、上述の図４に対して、しきい値Ｖｔｈと、制御演算部３４が行なう異常判定（第１判定、第２判定）とを追記したものである。なお、図７に示す例では、しきい値Ｖｔｈが、電圧低下検出範囲の上限である所定値Ｖ２よりも高い値に設定されている。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a supply voltage abnormality determination method by the
制御演算部３４は、供給電圧が異常であるか否かを判定する処理として、ドライバ３２による電圧低下の検出結果に基づく異常判定（第１判定）と、検出電圧としきい値Ｖｔｈとの比較結果に基づく異常判定（第２判定）とを行なう。
As processing for determining whether the supply voltage is abnormal, the
具体的には、ドライバ３２による電圧低下が検出された場合、すなわち実際の供給電圧が電圧低下検出範囲に含まれる場合に、制御演算部３４は、供給電圧が異常であると判定する。したがって、たとえば検出電圧が図７に示す電圧誤認範囲に含まれる場合において、検出電圧のみでは正常と誤判定し得る場合であっても、ドライバ３２による電圧低下の検出結果に基づく異常判定（第１判定）によって、供給電圧が異常であると適切に判定することができる。
Specifically, when a voltage drop is detected by the
一方、ドライバ３２による電圧低下が検出されない場合、すなわち実際の供給電圧が電圧低下検出範囲の上限である所定値Ｖ２よりも高い場合、制御演算部３４は、検出電圧を算出し、検出電圧としきい値Ｖｔｈとの比較結果によって、供給電圧が異常であるか否かを判定する（第２判定）。この際、ドライバ３２による電圧低下の検出結果に基づく異常判定（第１判定）を併用することで、しきい値Ｖｔｈを所定値Ｖ０＿ｈｉよりも小さい値に設定することができる。これにより、検出電圧無効範囲を狭小化して、供給電圧を正常と判定する範囲を拡大することができる。すなわち、仮に検出電圧としきい値Ｖｔｈとの比較結果に基づく異常判定（第２判定）のみを行なう場合には、図７に示す下限値Ｖ０から所定値Ｖ０＿ｈｉまでの範囲が検出電圧無効範囲となり、検出電圧が下限値Ｖ０から所定値Ｖ０＿ｈｉまでの範囲に含まれる場合には供給電圧を正しく検出することはできない。
On the other hand, when the voltage drop by the
これに対し、本実施の形態においては、ドライバ３２による電圧低下が検出されていない場合には、制御演算部３４は、実際の供給電圧が少なくとも所定値Ｖ２以上であることを認識することができる。そのため、しきい値Ｖｔｈを所定値Ｖ０＿ｈｉよりも小さい値に設定することができる。すなわち、検出電圧としきい値Ｖｔｈとの比較結果に基づく異常判定（第２判定）のみを行なう場合に比べて、検出電圧無効範囲を狭小化することができる。これにより、供給電圧を正常と判定する範囲を拡大することができる。
On the other hand, in the present embodiment, when the voltage drop by the
以上のように、本実施の形態による制御装置３０は、直流電源１１から供給される電力でモータ２０を駆動するインバータ３１と、直流電源１１から供給される電圧である供給電圧を電源として作動することによってインバータ３１を駆動するドライバ３２と、供給電圧あるいは供給電圧を降圧した電圧を制御電圧として生成する制御電源部３３と、制御電圧を電源として作動することによってドライバ３２に対する指令を生成する制御演算部３４とを備える。制御演算部３４は、制御電圧を基準電圧として、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって供給電圧を降圧した電圧のアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ３４ａと、制御電圧とＡ／Ｄコンバータ３４ａの出力とを用いて供給電圧の検出値である検出電圧を算出するデジタル演算部３４ｂとを含む。ドライバ３２は、供給電圧の低下を検出する電圧低下検出部３２ａを有する。制御演算部３４は、ドライバ３２による供給電圧の低下の検出結果と、デジタル演算部３４ｂによって算出された検出電圧とを用いて、供給電圧が異常であるか否かを判定する。
As described above, the
上記構成によれば、インバータ３１を駆動するための既存のドライバ３２が供給電圧の低下を検出する電圧低下検出部３２ａを有する点に鑑み、ドライバ３２による供給電圧の低下の検出結果と、デジタル演算部３４ｂによって算出された検出電圧との双方を用いて、供給電圧が異常であるか否かを判定する。そのため、検出電圧のみを用いて供給電圧が異常であるか否かを判定する場合に比べて、検出電圧無効範囲を狭小化することができる。これにより、新たな回路を別途設けることなく、供給電圧が異常であるか否かを適切に判定することができる。その結果、部品点数を増加することなく、検出電圧無効範囲を狭小化することによって供給電圧が異常であるか否かを適切に判定することができる。
According to the above configuration, in view of the fact that the existing
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiments, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
１ 制御システム、１０ 電動装置、１１ 直流電源、１２ 上位コントローラ、２０ モータ、２１ オイルポンプ、３０ 制御装置、３１ インバータ、３２ ドライバ、３２ａ 電圧低下検出部、３３ 制御電源部、３４ 制御演算部、３４ａ Ａ／Ｄコンバータ、３４ｂ デジタル演算部、Ｒ１，Ｒ２ 抵抗。
Claims (10)
直流電源から供給される電力で前記モータを駆動するインバータと、
前記直流電源から供給される電圧である供給電圧を電源として作動することによって前記インバータを駆動するドライバと、
前記供給電圧あるいは前記供給電圧を降圧した電圧を制御電圧として生成する電源部と、
前記制御電圧を電源として作動することによって前記ドライバに対する指令を生成する演算部とを備え、
前記演算部は、
前記制御電圧を基準電圧として前記直流電源から入力される電圧のアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記制御電圧と前記Ａ／Ｄコンバータの出力とを用いて前記供給電圧の検出値である検出電圧を算出するデジタル演算部とを含み、
前記ドライバは、前記供給電圧の低下を検出する機能を有し、
前記演算部は、前記ドライバによる前記供給電圧の低下の検出結果と、前記デジタル演算部によって算出された前記検出電圧とを用いて、前記供給電圧が異常であるか否かを判定する、モータの制御装置。 A control device for a motor,
an inverter that drives the motor with power supplied from a DC power supply;
a driver that drives the inverter by operating with a supply voltage, which is the voltage supplied from the DC power supply, as a power supply;
a power supply that generates the supply voltage or a voltage obtained by stepping down the supply voltage as a control voltage;
a computing unit that generates a command for the driver by operating with the control voltage as a power supply;
The calculation unit is
an A/D converter that converts an analog value of the voltage input from the DC power supply using the control voltage as a reference voltage into a digital value;
a digital calculation unit that calculates a detected voltage, which is a detected value of the supply voltage, using the control voltage and the output of the A/D converter;
The driver has a function of detecting a drop in the supply voltage,
The computing unit determines whether or not the supply voltage is abnormal by using a detection result of the drop in the supply voltage by the driver and the detected voltage calculated by the digital computing unit. Control device.
前記ドライバによって前記供給電圧の低下が検出されない場合、前記デジタル演算部によって算出された前記検出電圧がしきい値未満であるか否かを判定し、
前記検出電圧が前記しきい値未満であると判定された場合に、前記供給電圧が異常であると判定し、
前記検出電圧が前記しきい値未満であると判定されない場合に、前記供給電圧が正常であると判定する、請求項１または２に記載のモータの制御装置。 The calculation unit is
determining whether the detected voltage calculated by the digital operation unit is less than a threshold value when the driver does not detect a drop in the supply voltage;
determining that the supply voltage is abnormal when the detected voltage is determined to be less than the threshold;
3. The motor control device according to claim 1, wherein said supply voltage is determined to be normal when said detected voltage is not determined to be less than said threshold value.
前記インバータは、前記多相モータの各相を、前記直流電源に電気的に接続または切断するための複数のスイッチング素子を有する、請求項１～３のいずれかに記載のモータの制御装置。 the motor is a polyphase motor,
4. The motor control device according to claim 1, wherein said inverter has a plurality of switching elements for electrically connecting or disconnecting each phase of said multiphase motor to or from said DC power supply.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2021027589A JP2022129047A (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Motor control device, and electric motor apparatus provided with motor and control device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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