JP4210098B2 - Motor drive device - Google Patents

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  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車など、多大な動力を必要とする場合、動力を増大するために、その車輪に連結される回転軸を、一対のモータによって駆動する。各モータは、それらの各モータに個別的に対応した制御手段によってトルクまたは回転速度がそれぞれ制御される。各モータの回転位置は、個別的な回転位置センサによって検出され、それらの回転位置センサの出力が、各モータに対応した制御手段に与えられる。或る先行技術では、これらの回転位置センサの故障を、その故障監視のために設けられたマイクロコンピュータを用いて検出する。したがってこの先行技術では、構成の簡略化が望まれる。
【０００３】
他の関連する技術（特許文献１参照）は、回路基板上に電子部品を装着する部品搭載装置において、部品搭載動作を行うヘッドを、水平面内で一方向に移動する２つのサーボ制御システムを備え、部品搭載ヘッドの鉛直軸線まわりの不所望なねじれを防ぎ、各サーボ制御システムは、サーボモータをそれぞれ備え、各サーボ制御システムによる部品搭載ヘッドの移動量を、各リニアスケールによってそれぞれ検出し、これらの検出された移動量の差の絶対値が、所定のリミット値を超えたとき、２つのサーボ制御システムの駆動電源をオフにする構成を開示する。この関連する技術は、前述のように各サーボ制御システムによる一方向の移動量の差を検出して各サーボ制御システムの故障を検出する構成であるので、一対のモータによって共通の回転軸を駆動する構成に、このような関連する技術を、そのまま適用することはできず、この関連する技術は、本発明の動機付けを与えるものではない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１３１０２２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、共通な回転軸を回転駆動する複数のモータの回転位置をそれぞれ検出する複数の回転位置センサのうち、少なくとも１つの回転位置センサが故障しても、各モータの回転制御を行うことができるようにしたモータ駆動装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置において、
各モータの回転位置をそれぞれ検出する複数の回転位置センサと、
各回転位置センサによって検出される回転位置の相互ずれ量を記憶する記憶手段と、
各回転位置センサの故障をそれぞれ検出する故障検出手段と、
故障検出手段によって１つの回転位置センサが故障していると検出された場合に、他の回転位置センサによって検出される回転位置と、記憶手段に記憶されている相互ずれ量とによって、前記故障している回転位置センサの検出位置を演算して推定する演算手段とを含むことを特徴とするモータの駆動装置である。
【００１６】
また本発明は、前記各回転位置センサは、
モータの回転位置に関する位相の異なる２つの信号を出力し、
故障検出手段は、各回転位置センサの前記位相の異なる２つの信号の関係に基づいて、回転位置センサの故障を検出することを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、複数の電動機によって同一軸の回転駆動を行い、各モータの回転位置を個別的に検出する２つの回転位置センサが故障を生じているかどうかを、故障検出手段によってそれぞれ検出し、メモリには、本件モータ駆動装置のたとえば製造時に回転位置センサの各出力の検出角度の差であるずれ量をずれ量検出手段で検出してメモリに予めストアしておき、故障検出手段が回転位置センサの故障を検出したとき、正常に動作する他の回転位置センサの出力と、メモリにストアされているずれ量とによって、故障を生じた回転位置センサの検出位置を、演算手段によって演算して推定する。こうして推定された回転位置センサの検出位置によって、その故障を生じた回転位置センサに対応する制御手段によって、その故障を生じた回転位置センサに対応するモータを回転駆動制御する。したがって回転位置センサが故障しても、モータ駆動装置が停止してしまうことはなく、モータの駆動制御処理を継続して行うことができ、複数のモータの制御性能を維持することができる。また回転位置センサの故障によるモータ駆動装置の全システムの故障率を低減することができる。
【００１８】
回転位置センサの故障を検出する故障検出手段は、回転位置センサからの位相の異なる２つの信号の関係に基づいて、故障を生じている回転位置センサを検出することができる。
【００１９】
また本発明は、回転位置センサは、
１相の励磁巻線を有するロータと、
励磁巻線に磁気結合し、相互に電気的に９０度ずれた２相の出力巻線を有するステータとを有し、
故障検出手段は、各出力巻線の出力電圧の２乗の和が予め定める範囲外にあるとき、回転位置センサが故障しているものと検出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、回転位置センサを構成する１入力２出力形式のレゾルバは、ステータの２相の出力巻線からの出力電圧の２乗の和が、ロータの励磁巻線に供給する正弦波などの予め定める位相時のタイミングで、予め定める範囲外にあるとき、その回転位置センサが故障しているものと検出する。
【００２１】
また本発明は、回転位置センサは、
相互に電気的に９０度ずれた２相の励磁巻線を有するステータと、
励磁巻線に磁気結合し、相互に電気的に９０度ずれた２相の出力巻線を有するロータとを有し、
故障検出手段は、各出力巻線の出力電圧の２乗の和が予め定める範囲外にあるとき、回転位置センサが故障しているものと検出することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、回転位置センサを構成する２入力２出力形式のレゾルバは、ステータの２相の出力巻線からの出力電圧の２乗の和が、ロータの励磁巻線に供給する正弦波などの予め定める位相時のタイミングで、予め定める範囲外にあるとき、その回転位置センサが故障しているものと検出する。
【００２５】
本発明は、前記モータ駆動装置と、
前記モータによって回転駆動される回転軸からの動力が車輪に伝達される動力伝達機構とを含むことを特徴とする電気自動車である。
【００２６】
本発明に従えば、モータ駆動装置は電気自動車に関連して実施することができるが、その他の各種の技術分野において本発明を実施することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の参考例の電気的構成を示すブロック図である。電気自動車である車両の走行駆動のためのマイクロコンピュータなどによって実現される車両制御回路２は、運転者が操作するアクセルペダル３の踏込み量に対応する指令値をライン４，５に導出し、モータ駆動装置のためのマイクロコンピュータによってそれぞれ実現される処理回路６，７にそれぞれ与える。これらの処理回路６，７と、処理回路６，７にそれぞれ対応して設けられるＲ／Ｄ（Resolver／Digital）コンバータ８，９とは、コントローラ１１を構成する。
【００２８】
図２は、図１に示されるコントローラ１１に関連する電気的構成を示すブロック図である。電気自動車の出力を増大するために、一対のモータ１２，１３が設けられる。動力伝達機構１５は、歯車列などによって実現され、モータ１２，１３によって回転駆動される共通の回転軸１６からの動力を、電気自動車の駆動輪である車輪に伝達する。これらのモータ１２，１３の各出力軸には、回転位置センサ１８，１９がそれぞれ備えられる。各回転位置センサ１８，１９は、モータ１２，１３の各出力軸の回転位置をそれぞれ検出する。回転位置センサ１８，１９は、たとえば後述の図８〜図１４のように、レゾルバによって実現される。
【００２９】
これらの回転位置センサ１８，１９からの各出力軸の回転位置を表す位置信号は、ライン２１，２２を介して、コントローラ１１のＲ／Ｄコンバータ８，９にそれぞれ与えられ、デジタル値に変換される。Ｒ／Ｄコンバータ８，９の各デジタル出力は、回転位置センサ１８，１９にそれぞれ対応する処理回路６，７に与えられるとともに、これらの回転位置センサ１８，１９からライン２１，２２に導出される位置信号はまた、他の処理回路７，６にそれぞれ与えられて処理回路６，７内でアナログ／デジタル変換される。こうして処理回路６は、Ｒ／Ｄコンバータ８からの出力と、回転位置センサ１９からの出力とを受信し、もう１つの処理回路７は、Ｒ／Ｄコンバータ９からの出力と、回転位置センサ１８からの出力とを受信する。
【００３０】
車両制御回路２からライン４，５にそれぞれ導出される個別指令信号は、共通の回転軸１６に目標となる回転位置変化率である回転速度またはトルクを生じさせるための、各モータ１２，１３に対する指令信号である。ライン４，５にそれぞれ導出される個別指令信号は、各モータ１２，１３が分担して負担すべき回転速度またはトルクを表す。処理回路６，７は、車両制御回路２のライン４，５をそれぞれ介する個別指令信号に応答し、これらの処理回路６，７にそれぞれ対応するモータ１２，１３を駆動するインバータ２３，２４にライン２５，２６を介して制御信号を与える。
【００３１】
図３は、処理回路６の動作を説明するためのフローチャートである。ステップａ１からステップａ２に移り、処理回路６は、車両制御回路２からライン４を介する個別指令信号に応答し、Ｒ／Ｄコンバータ８から与えられるセンサ１８の回転位置が、ライン４の個別指令信号が表す回転速度またはトルクを達成することができるように、演算して得た制御信号を、ライン２５に導出してインバータ２３に与える。こうしてモータ１２は、処理回路６からの制御信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、回転駆動される。こうして電気自動車の運転者が操作するアクセルペダル３の踏込み量に対応して、モータ１２が制御され、正常時の定期ルーチンの動作が実行される。
【００３２】
ステップａ３では、処理回路６は、Ｒ／Ｄコンバータ８からの回転位置センサ１８によって検出されたモータ１２の出力軸の回転位置を表す信号に基づいて、そのモータ１２の回転速度Ｎ１を演算して検出する。またこの処理回路６は、もう１つの回転位置センサ１９からの出力を受信してデジタル値に変換し、モータ１３の出力軸の回転位置を表す回転位置センサ１９からの出力を演算して、モータ１３の回転速度Ｎ２を求める。
【００３３】
ステップａ４では、処理回路６は、検出されたモータ１２，１３の回転速度Ｎ１，Ｎ２の差の絶対値｜Ｎ１−Ｎ２｜を減算して求める。この差の絶対値が、予め定める値Ｎ０以上であるか、すなわち式１が成立するかどうかが比較される。
｜Ｎ１−Ｎ２｜ ≧ Ｎ０ …（１）
【００３４】
このステップａ４において、式１が成立しなければ、すなわちモータ１２，１３の検出された回転速度Ｎ１，Ｎ２の差の絶対値が、予め定める値Ｎ０未満であれば、ステップａ５において、通常の処理が行われ、回転位置センサ１８，１９は故障を生じておらず、正常であるものと判定され、電気自動車の駆動制御が継続して行われる。
【００３５】
ステップａ４で、前述の式１が成立するものと判断されたとき、次のステップａ６では、２つの回転位置センサ１８，１９のいずれか少なくとも一方が故障を生じたものと判定する。そこでステップａ７では、２つのモータ１２，１３の駆動のフェールセーフ処理が実行される。すなわち処理回路６は、モータ１２のための制御信号をライン２５から導出せず、モータ１２を停止させる。
【００３６】
モータ１３および回転位置センサ１９に対応するもう１つの処理回路７も、処理回路６と同様な構成を有する。処理回路６において前述の図３のステップａ７においてフェールセーフ処理を実行するとき、ライン２７を介してそのフェールセーフ処理を実行することを表す信号をもう１つの処理回路７に伝送し、これによって処理回路７はまた、モータ１３を停止させる。処理回路６は、処理回路７からの同様なフェールセーフ処理の実行を表す信号をライン２７を介して受信したとき、モータ１２を停止させる。こうして両処理回路６，７によるフェールセーフ処理の実行が確実になり、電気自動車の安全性が高められる。このように本実施例においては、２つのモータが１つの回転軸に接続される構成であるため、各モータにおける回転位置の相互関係に基づいて故障検出およびフェールセーフが可能となる。
モータ１２，１３は、３相の誘導モータ、サーボモータなどであってもよい。
【００３７】
図４は、本発明の実施の一形態の処理回路６の動作を説明するためのフローチャートである。この図４に示される実施の形態は、前述の図１〜図３に示される参考例に類似し、対応する部分には同一の参照符を用いて説明を行う。ステップｂ１からステップｂ２に移り、前述の図３のステップａ２と同様に、電気自動車の走行駆動のためのモータ１２の定期ルーチンの制御を行う。
【００３８】
ステップｂ３では、処理回路６は、Ｒ／Ｄコンバータ８を介する回転位置センサ１８からの出力と、もう１つの回転位置センサ１９からの出力とをそれぞれ受信し、２つのモータ１２，１３の各出力軸の回転位置、すなわち１回転未満の角度Ａ１，Ａ２を検出して取得する。こうして得られた各回転位置センサ１８，１９によって検出された回転位置Ａ１，Ａ２を減算し、その差ΔＡ１２（＝Ａ１−Ａ２）を求める。こうして得られた前記差ΔＡ１２は、処理回路６に備えられるメモリ３１にストアされる。このような差ΔＡ１２のメモリ３１へのストア動作は、たとえば本件モータ駆動装置の工場における製造完了時、実行されてもよく、または回転位置センサ１８，１９が正常に動作している状態で、たとえば定期的に、実行されるように構成してもよい。
【００３９】
ステップｂ４では、処理回路６は、回転位置センサ１８が異常な出力を導出して故障を生じたかどうかを判断する。回転位置センサ１８が故障を生じていれば、この回転位置センサ１８が故障を生じていることを表わす信号を、もう１つの処理回路７に、ライン２７を介して送信するとともに、次のステップｂ５では、もう１つの回転位置センサ１９が異常であって故障を生じているかどうかを表わす信号を、処理回路７からライン２７を介して受信して判断する。回転位置センサ１９が故障を生じていなければ、次のステップｂ６に移り、正常な回転位置センサ１９から得られる回転位置Ａ２と、メモリ３１に予めストアされている前記差ΔＡ１２とを用いて、故障した回転位置センサ１８が出力すべきモータ１２の回転位置を演算して、その推定値Ａ１０を求める。
Ａ１０ ＝ Ａ２＋ΔＡ１２ …（２）
【００４０】
ステップｂ７では、式２で得られたモータ１２の出力軸の推定角度である推定回転位置Ａ１０を用いて、モータ１２のための制御信号をライン２５から導出し、モータ１２がライン４を介する個別指令信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、回転制御する。こうして一方の回転位置センサ１８が故障を生じても、他方の正常な回転位置センサ１９を用いて、モータ１２を回転駆動して制御することができる。処理回路６は、図３に示される動作を繰返し行い、このことは処理回路７に関しても同様である。このように本実施例においては、２つのモータが１つの回転軸に接続される構成であるため、各モータにおける回転位置の相互関係に基づいて故障検出およびフェールセーフが可能となる。
【００４１】
図５は、図４に示される本発明の実施の形態におけるもう１つの処理回路７の動作を説明するためのフローチャートである。この処理回路７は、前述の処理回路６と同様な動作を行う。ステップｃ１からステップｃ２に移り、電気自動車の走行駆動のためのモータ１３の定期ルーチンの制御を行う。
【００４２】
ステップｃ３では、処理回路７は、Ｒ／Ｄコンバータ９を介する回転位置センサ１９からの出力と、もう１つの回転位置センサ１８からの出力とをそれぞれ受信し、２つのモータ１２，１３の各出力軸の回転位置、すなわち１回転未満の角度Ａ２，Ａ１を検出して取得する。こうして得られた各回転位置センサ１９，１８によって検出された回転位置Ａ２，Ａ１を検出して取得する。こうして得られた各回転位置センサ１９，１８によって検出された回転位置Ａ２，Ａ１を減算し、その差ΔＡ２１（＝Ａ２−Ａ１）を求める。こうして得られた前記差ΔＡ２１は、処理回路７に備えられるメモリ３２にストアされる。このような差ΔＡ２１のメモリ３２へのストア動作は、たとえば本件モータ駆動装置の工場における製造完了時、実行されてもよく、または回転位置センサ１９，１８が正常に動作している状態で、たとえば定期的に、実行されるように構成してもよい。
【００４３】
ステップｃ４では、処理回路７は、回転位置センサ１９が異常な出力を導出して故障を生じたかどうかを判断する。回転位置センサ１９が故障を生じていれば、そのことを表わす信号をライン２７を介して処理回路６に送信する。次のステップｃ５では、もう１つの回転位置センサ１８が異常であって故障を生じているかどうかを、前述のように処理回路６からライン２７を介する信号を受信して、判断する。回転位置センサ１８が故障を生じていれば、次のステップｃ６に移り、正常な回転位置センサ１８から得られる回転位置Ａ１と、メモリ３２に予めストアされている前記差ΔＡ２１とを用いて、故障した回転位置センサ１９が出力すべきモータ１３の回転位置を演算して、その推定値Ａ２０を求める。
Ａ２０ ＝ Ａ１＋ΔＡ２１ …（３）
【００４４】
ステップｃ７では、式３で得られた故障した回転位置センサ１９の推定角度である推定回転位置Ａ２０を用いて、車両制御回路２からライン５を介して与えられる個別指令信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、モータ１３を回転制御する制御信号を、ライン２６から導出する。こうしてステップｃ８では、回転位置センサ１８，１９がいずれも正常であるとき、およびいずれか一方が異常であって故障を生じ、他方が正常であるとき、モータ１２，１３の駆動制御を、２つの回転位置センサ１８，１９のいずれもが正常であるときと同様な通常の制御動作を実施することができる。また処理回路７は、図４の動作を繰返して行い、処理回路７は図５の動作を繰返して行う。このように本実施例においては、２つのモータが１つの回転軸に接続される構成であるため、各モータにおける回転位置の相互関係に基づいて故障検出およびフェールセーフが可能となる。
【００４５】
図６は、本発明の実施の他の形態の電気的構成の一部を示すブロック図である。この実施の形態は、前述の図１、図２の参考例、ならびに図４および図５に示される実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、１つの処理回路３４が設けられ、この処理回路３４に、車両制御回路２からライン４，５を介する前述と同様な個別指令信号が与えられる。処理回路３４やメモリ３５が設けられる。処理回路３４は、前述と同様にマイクロコンピュータなどによって実現され、各回転位置センサ１８，１９からＲ／Ｄコンバータ８，９をそれぞれ介する位置信号が与えられる。処理回路３４は、ライン４，５を介する個別指令信号が表す回転速度またはトルクを、各モータ１２，１３が達成するように、各回転位置センサ１８，１９の位置信号に応答し、前述と同様に、回転駆動制御する。
【００４６】
図７は、図６に示される実施の形態における処理回路３４の動作を説明するためのフローチャートである。この図６および図７に示される実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を用いて説明を行う。ステップｄ１からステップｄ２に移り、前述の図３のステップａ２と同様に、電気自動車の走行駆動のためのモータ１２，１３の定期ルーチンの制御を行う。
【００４７】
ステップｄ３では、処理回路３４は、Ｒ／Ｄコンバータ８を介する回転位置センサ１８からの出力と、もう１つの回転位置センサ１９からの出力とをそれぞれ受信し、２つのモータ１２，１３の各出力軸の回転位置、すなわち１回転未満の角度Ａ１，Ａ２を検出して取得する。こうして得られた各回転位置センサ１８，１９によって検出された回転位置Ａ１，Ａ２を減算し、その差ΔＡ１２（＝Ａ１−Ａ２）を求める。こうして得られた前記差ΔＡ１２は、処理回路３４に備えられるメモリ３５にストアされる。このような差ΔＡ１２のメモリ３１へのストア動作は、たとえば本件モータ駆動装置の工場における製造完了時、実行されてもよく、または回転位置センサ１８，１９が正常に動作している状態で、たとえば定期的に、実行されるように構成してもよい。
【００４８】
ステップｄ４では、処理回路３４は、回転位置センサ１８が異常な出力を導出して故障を生じたかどうかを判断する。回転位置センサ１８が故障を生じていれば、次のステップｄ５では、もう１つの回転位置センサ１９が異常であって故障を生じているかどうかを判断する。回転位置センサ１９が故障を生じていなければ、次のステップｄ６に移り、正常な回転位置センサ１９から得られる回転位置Ａ２と、メモリ３５に予めストアされている前記差ΔＡ１２とを用いて、故障した回転位置センサ１８が出力すべきモータ１２の回転位置を演算して、その推定値Ａ１０を求める。
Ａ１０ ＝ Ａ２＋ΔＡ１２ …（４）
【００４９】
ステップｄ７では、式４で得られたモータ１２の出力軸の推定角度である推定回転位置Ａ１０を用いて、モータ１２のための制御信号をライン２５から導出し、モータ１２がライン４を介する個別指令信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、ステップｄ１１で通常と同様な回転制御をする。こうして一方の回転位置センサ１８が故障を生じても、他方の正常な回転位置センサ１９を用いて、モータ１２を回転駆動して制御することができる。
【００５０】
ステップｄ７では、回転位置センサ１８が異常な出力を導出しておらず、故障を生じていないことが判断されると、次のステップｄ８では、もう１つの回転位置センサ１９が異常であって故障を生じているかどうかを、判断する。回転位置センサ１９が故障を生じていれば、次のステップｄ９に移り、正常な回転位置センサ１８から得られる回転位置Ａ１と、メモリ３２に予めストアされている前記差ΔＡ１２とを用いて、故障した回転位置センサ１９が出力すべきモータ１３の回転位置を演算して、その推定値Ａ２０を求める。
Ａ２０ ＝ Ａ１−ΔＡ１２ …（５）
【００５１】
ステップｄ１０では、式５で得られた故障した回転位置センサ１９の推定角度である推定回転位置Ａ２０を用いて、車両制御回路２からライン５を介して与えられる個別指令信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、モータ１３を回転制御する制御信号を、ライン２６から導出する。こうしてステップｄ１１では、回転位置センサ１８，１９がいずれも正常であるとき、およびいずれか一方が異常であって故障を生じ、他方が正常であるとき、モータ１２，１３の駆動制御を、２つの回転位置センサ１８，１９のいずれもが正常であるときと同様な通常の制御動作を実施することができる。また処理回路３４は、図７の動作を繰返して行う。このように本実施例においては、２つのモータが１つの回転軸に接続される構成であるため、各モータにおける回転位置の相互関係に基づいて故障検出およびフェールセーフが可能となる。
【００５２】
図８は、本発明の実施の一形態の回転位置センサ１８の構成を示す電気回路図である。回転位置センサ１８は基本的に、レゾルバ本体５１と、レゾルバ本体５１に備えられる１位相の励磁巻線５２を励磁する励磁回路５３と、２相の出力巻線５４，５５の出力が与えられる処理回路５６とを含む。
【００５３】
図９は、レゾルバ本体５１の構成を簡略化して示す図である。レゾルバ本体５１は、１入力、２出力の形式であり、ロータの励磁巻線５２は、回転トランス５７を介して、図１８に示される励磁回路５３から正弦波電圧Ｅ１２が与えられる。
Ｅ１２ ＝ Ｅ sin ωｔ …（６）
【００５４】
励磁巻線５２に磁気結合する２相の出力巻線５４，５５の各出力電圧Ｅ２４，Ｅ１３は、処理回路５６に与えられる。
Ｅ１３ ＝ Ｋ・Ｅ sin ωｔ・sin θ …（７）
Ｅ２４ ＝ Ｋ・Ｅ sin ωｔ・cos θ …（８）
Ｅは電圧、Ｋは変圧比、θは回転位置を表す回転角である。ｔは時間を表す。
【００５５】
励磁回路５３において、電源５８の出力は発振回路５９に与えられ、その角周波数ωを有する発振周波数信号は、バッファ６０を介して、前述の図６のように励磁巻線５２に与えられる。出力巻線５４，５５のいずれか一方の出力を微分演算することによって、モータ１２の出力軸の回転速度を求めることができる。
【００５６】
処理回路５６において、出力巻線５４，５５の各出力は、増幅回路６１，６２から両波整流回路６３，６４に与えられて全波整流され、ローパスフィルタ６５，６６で平滑され、直流増幅回路６７，６８に与えられて直流増幅され、直流電圧Ｖｙ，Ｖｘとしてライン２１に導出される。増幅回路６１の出力電圧Ｅ１３は、前述の式７のとおりであり、増幅回路６２の出力電圧Ｅ２４は、式８のとおりである。
【００５７】
両波整流回路６３，６４には、バッファ６０から励磁巻線５２に与えられる信号が入力され、これによって両波整流回路６３，６４からは、予め定める値をＡとするとき、ｓｉｎωｔ＝Ａとなるタイミングｔ＝ｔ１，ｔ２，…で、両信号Ｅ１３，Ｅ２４の振幅をモニタすると、それぞれ
Ｖｙ ＝ Ａ・Ｋ・Ｅ sin θ …（９）
Ｖｘ ＝ Ａ・Ｋ・Ｅ cos θ …（10）
となる。ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ＝１という関係があるため、出力信号の２乗の和Ｓを計算すると、

Figure 0004210098
という一定値になり、この値Ｓが公差内に収まるか否かを判定することにより、レゾルバの異常検出を行うことができる。
【００５８】
図１０は、ステータの出力巻線５４，５５の出力電圧Ｅ１３，Ｅ２４のタイミングｔ１，ｔ２，…における検出位置を表す回転角θに依存する波形を示す図である。こうして全波整流回路６３，６４における前記タイミングｔ１，ｔ２，…の出力電圧Ｅ１３，Ｅ２４に対応する直流電圧Ｖｙ，Ｖｘによって、回転角θを検出することができる。ライン２１の出力は、図１のＲ／Ｄコンバータ８によってデジタル値に変換され、出力回路６に与えられる。
【００５９】
図１１は、処理回路による回転位置センサ１８の故障検出動作を示すフローチャートである。ステップｆ１からステップｆ２に移り、Ｒ／Ｄコンバータ８を介する回転位置センサ１８の出力を受信し、次のステップｆ３で、予め定める周期的な各タイミングｔ１，ｔ２で、直流電圧Ｖｘ，Ｖｙをモニタし、前述の式１１で示される和Ｓを演算する。ステップｆ５では、この和Ｓが、予め定める範囲Ｓ１〜Ｓ２以内、すなわち
Ｓ１ ≦ Ｓ ≦Ｓ２ …（12）
であるか、またはその式１２の範囲外であるかを判断する。式１２の範囲内であれば、ステップｆ６では、回転位置センサ１８は正常であるものと判断し、その範囲外であれば、ステップｆ７で回転位置センサ１８は故障しているものと判断し、こうして一連の回転位置センサ１８に関する故障検出動作をステップｆ８で終了する。このような動作が、繰返される。
【００６０】
図１２は、本発明の実施の他の形態の回転位置センサ１８におけるレゾルバ本体２１の構成を簡略化して示す図である。このレゾルバ本体２１は、２入力、２出力の形式を有し、ステータには、互いに直角なＡ相の励磁巻線４１とＢ相の励磁巻線４２とが設けられ、これらの２相の励磁巻線４１，４２は、相互に電気的に９０度ずれて配置される。ロータには、Ｃ相の出力巻線４４とＤ相の出力巻線４５とが備えられ、これらの出力巻線４４，４５は、励磁巻線４１，４２と磁気結合し、これらの出力巻線４４，４５は相互に電気的に９０度ずれて配置される。Ｃ相の出力巻線４４の出力ｅｃは、回転トランス４７からブラシレスで導出される。同様にしてＤ相の出力巻線４５の出力ｅｄは、回転トランス４８からブラシレスで導出され、前述の電圧ｅｃとは９０度ずれている。
【００６１】
図１３は、図１２に示されるレゾルバである回転位置センサ１８の動作を説明するための波形図である。Ａ相固定子巻線４１と、Ｃ相回転子巻線４４との成す角度をθとし、Ａ相固定子巻線４１に図１３（１）に示される正弦波電圧ｅａが与えられ、Ｂ相固定子巻線４２に余弦波電圧ｅｂが与えられるとき、Ｃ相回転子巻線４４には、図１３（２）に示される電圧ｅｃが誘起される。
ｅａ ＝ Ｅｍ sin ωｔ …（13）
ｅｂ ＝ Ｅｍ cos ωｔ …（14）
ｅｃ ＝ Ｅｍ sin （ωｔ＋θ） …（15）
Ｅｍは、これらの正弦波電圧の振幅値であり、ωは、正弦波電圧の各周波数であり、ｔは時間を表す。
【００６２】
この電圧ｅｃを、前述のように回転子トランス４７を通してブラシレスで検出する。電圧ｅｃの角度θ１，θ２（総括的に前述のようにθで示す）が表す位相差は、出力巻線４４、したがってモータ１２の出力軸の回転位置に対応する。Ｃ相出力巻線４４の出力電圧ｅｃを微分演算することによって、モータ１２の出力軸の回転速度を求めることができる。図１２の出力巻線４４，４５の出力は、前述の図８に示される処理回路５６に与えられ、そのほかの構成は、前述の実施の形態と同様である。
【００６３】
図１４は、本発明の参考例の回転位置センサ１８におけるレゾルバ本体７２の構成を簡略化して示す図である。図１４のレゾルバ本体７２の構成は、前述の図１２および図１３のレゾルバ本体７１の構成に類似し、ステータには、互いに直角なＡ相の励磁巻線４１とＢ相の励磁巻線４２とが施され、各励磁巻線４１，４２には、前述と同様な正弦波電圧ｅａ，ｅｂが印加される。ロータ４３は、モータ１２の出力軸に固定され、Ｃ相の出力巻線４４が、ロータに固定される。Ｃ相の出力巻線４４の出力は、回転トランス４５からブラシレスで電圧ｅｃとして導出される。Ｃ相出力巻線４４の出力電圧ｅｃを微分演算することによって、モータ１２の出力軸の回転速度を求めることができる。
【００６４】
図１４の回転位置センサ１８は、前述の図１〜図３の参考例に関連して、実施されることができる。
上述の説明は、主として回転位置センサ１８に関して行われたけれども、もう１つの回転位置センサ１９に関しても同様な構成となっている。図８〜図１３の実施の各形態では、回転位置センサ１８または１９の個別的な故障検出を容易に行うことができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の回転位置センサのうちの少なくとも１つの回転位置センサが故障しても、モータ駆動装置のシステムを停止させることなく、回転制御処理を継続して行うことができ、モータの制御性能を維持することができるとともに、回転位置センサの故障によるモータ駆動装置の全システムの故障率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例の一部の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるコントローラ１１に関連する電気的構成を示すブロック図である。
【図３】 処理回路６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】 本発明の実施の一形態の処理回路６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示される本発明の実施の形態におけるもう１つの処理回路７の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の他の形態の電気的構成の一部を示すブロック図である。
【図７】図６に示される実施の形態における処理回路３４の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の一形態の回転位置センサ１８の構成を示す電気回路図である。
【図９】レゾルバ本体５１の構成を簡略化して示す図である。
【図１０】ステータの出力巻線５４，５５の出力電圧Ｅ１３，Ｅ２４のタイミングｔ１，ｔ２，…における検出位置を表す回転角θに依存する波形を示す図である。
【図１１】処理回路による回転位置センサ１８の故障検出動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の他の形態の回転位置センサ１８におけるレゾルバ本体２１の構成を簡略化して示す図である。
【図１３】図１２に示されるレゾルバである回転位置センサ１８の動作を説明するための波形図である。
【図１４】 本発明の参考例の回転位置センサ１８におけるレゾルバ本体７２の構成を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
２ 車両制御回路
６，７，３４ 処理回路
８，９ Ｒ／Ｄコンバータ
１２，１３ モータ
１５ 動力伝達機構
１６ 回転軸
１８，１９ 回転位置センサ
３１，３２，３５ メモリ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor driving device that drives one rotating shaft by a plurality of motors.
[0002]
[Prior art]
When a large amount of power is required, such as an electric vehicle, the rotating shaft connected to the wheel is driven by a pair of motors in order to increase the power. Each motor is controlled in torque or rotational speed by control means individually corresponding to each motor. The rotational position of each motor is detected by an individual rotational position sensor, and the output of those rotational position sensors is given to the control means corresponding to each motor. In a certain prior art, the failure of these rotational position sensors is detected using a microcomputer provided for monitoring the failure. Therefore, in this prior art, simplification of the configuration is desired.
[0003]
Another related technique (see Patent Document 1) includes two servo control systems that move a head for performing a component mounting operation in one direction in a horizontal plane in a component mounting apparatus for mounting an electronic component on a circuit board. Each servo control system is equipped with a servo motor, and the amount of movement of the component mounting head by each servo control system is detected by each linear scale. A configuration is disclosed in which the drive power supplies of the two servo control systems are turned off when the absolute value of the difference between the detected movement amounts exceeds a predetermined limit value. This related technology is configured to detect a failure in each servo control system by detecting a difference in the amount of movement in one direction by each servo control system as described above, so a common rotating shaft is driven by a pair of motors. Such a related technique cannot be applied to the configuration as it is, and this related technique does not provide the motivation of the present invention.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-131022
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  The present inventionEyesThe targetDetects the rotational positions of multiple motors that rotate and drive a common rotating shaft.To provide a motor drive device capable of controlling the rotation of each motor even if at least one of the plurality of rotational position sensors fails.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  BookThe present invention relates to a motor driving device that drives one rotating shaft by a plurality of motors.
  A plurality of rotational position sensors for detecting the rotational position of each motor;
  Storage means for storing the mutual displacement amount of the rotational position detected by each rotational position sensor;
  A failure detection means for detecting a failure of each rotational position sensor;
  When it is detected by the failure detection means that one rotational position sensor is malfunctioning, the malfunction is detected by the rotational position detected by the other rotational position sensor and the mutual shift amount stored in the storage means. And a calculating means for calculating and estimating the detected position of the rotating position sensor.
[0016]
In the present invention, the rotational position sensors are
Output two signals with different phases related to the rotational position of the motor,
The failure detection means detects a failure of the rotational position sensor based on the relationship between the two signals having different phases of each rotational position sensor.
[0017]
According to the present invention, the failure detection means detects whether or not the two rotational position sensors that individually rotate the same axis by a plurality of electric motors and individually detect the rotational position of each motor have failed. In the memory, for example, at the time of manufacture of the motor drive device, the deviation amount, which is the difference between the detection angles of the outputs of the rotational position sensor, is detected by the deviation amount detection means and stored in advance in the memory, and the failure detection means rotates. When a position sensor failure is detected, the detection position of the rotational position sensor in which the failure has occurred is calculated by the calculation means based on the output of another rotational position sensor that operates normally and the amount of deviation stored in the memory. To estimate. Based on the detected position of the rotational position sensor thus estimated, the motor corresponding to the rotational position sensor in which the failure has occurred is rotationally driven and controlled by the control means corresponding to the rotational position sensor in which the failure has occurred. Therefore, even if the rotational position sensor fails, the motor drive device does not stop, the motor drive control process can be continued, and the control performance of a plurality of motors can be maintained. Further, the failure rate of the entire system of the motor drive device due to the failure of the rotational position sensor can be reduced.
[0018]
The failure detection means for detecting the failure of the rotational position sensor can detect the rotational position sensor in which the failure has occurred based on the relationship between two signals having different phases from the rotational position sensor.
[0019]
In the present invention, the rotational position sensor
A rotor having a single-phase excitation winding;
A stator having two-phase output windings that are magnetically coupled to the excitation windings and are electrically offset from each other by 90 degrees;
The failure detecting means detects that the rotational position sensor has failed when the sum of the squares of the output voltages of the output windings is outside a predetermined range.
[0020]
According to the present invention, the resolver of the 1-input 2-output type that constitutes the rotational position sensor is a sine wave in which the sum of the squares of the output voltages from the two-phase output windings of the stator is supplied to the excitation winding of the rotor If the rotational position sensor is out of the predetermined range at a predetermined phase timing such as the above, it is detected that the rotational position sensor is out of order.
[0021]
In the present invention, the rotational position sensor
A stator having two-phase excitation windings electrically deviated from each other by 90 degrees;
A rotor having two-phase output windings that are magnetically coupled to the excitation windings and electrically offset from each other by 90 degrees;
The failure detecting means detects that the rotational position sensor has failed when the sum of the squares of the output voltages of the output windings is outside a predetermined range.
[0022]
According to the present invention, the resolver of the 2-input 2-output type that constitutes the rotational position sensor is a sine wave in which the sum of the squares of the output voltages from the two-phase output windings of the stator is supplied to the excitation winding of the rotor. If the rotational position sensor is out of the predetermined range at a predetermined phase timing such as the above, it is detected that the rotational position sensor is out of order.
[0025]
The present invention includes the motor driving device,
An electric vehicle comprising: a power transmission mechanism that transmits power from a rotating shaft that is rotationally driven by the motor to wheels.
[0026]
According to the present invention, the motor drive device can be implemented in connection with an electric vehicle, but the present invention can be implemented in various other technical fields.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 1 illustrates the present invention.Reference exampleIt is a block diagram which shows the electrical structure of. A vehicle control circuit 2 realized by a microcomputer for driving and driving a vehicle that is an electric vehicle derives a command value corresponding to the amount of depression of an accelerator pedal 3 operated by a driver to lines 4 and 5, Each of the processing circuits 6 and 7 is realized by a microcomputer for the driving device. These processing circuits 6, 7 and R / D (Resolver / Digital) converters 8, 9 provided corresponding to the processing circuits 6, 7 constitute a controller 11.
[0028]
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration related to the controller 11 shown in FIG. A pair of motors 12 and 13 are provided to increase the output of the electric vehicle. The power transmission mechanism 15 is realized by a gear train or the like, and transmits power from a common rotating shaft 16 that is rotationally driven by the motors 12 and 13 to wheels that are driving wheels of the electric vehicle. The output shafts of these motors 12 and 13 are provided with rotational position sensors 18 and 19, respectively. The rotational position sensors 18 and 19 detect the rotational positions of the output shafts of the motors 12 and 13, respectively. The rotational position sensors 18 and 19 are realized by a resolver, for example, as shown in FIGS.
[0029]
Position signals representing the rotational positions of the output shafts from the rotational position sensors 18 and 19 are given to the R / D converters 8 and 9 of the controller 11 via lines 21 and 22, respectively, and converted into digital values. The The digital outputs of the R / D converters 8 and 9 are given to the processing circuits 6 and 7 corresponding to the rotational position sensors 18 and 19, respectively, and are derived from the rotational position sensors 18 and 19 to the lines 21 and 22, respectively. The position signal is also supplied to the other processing circuits 7 and 6, respectively, and is analog / digital converted in the processing circuits 6 and 7, respectively. Thus, the processing circuit 6 receives the output from the R / D converter 8 and the output from the rotational position sensor 19, and the other processing circuit 7 receives the output from the R / D converter 9 and the rotational position sensor 18. And output from.
[0030]
  The individual command signals derived from the vehicle control circuit 2 to the lines 4 and 5 are targets for the common rotating shaft 16.Rotational position change rateThis is a command signal for the motors 12 and 13 for generating a rotation speed or torque. The individual command signals derived respectively on the lines 4 and 5 represent the rotational speed or torque that the motors 12 and 13 should share and bear. The processing circuits 6 and 7 respond to the individual command signals through the lines 4 and 5 of the vehicle control circuit 2, respectively, and are connected to the inverters 23 and 24 that drive the motors 12 and 13 corresponding to the processing circuits 6 and 7, respectively. A control signal is given through 25 and 26.
[0031]
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 6. Moving from step a1 to step a2, the processing circuit 6 responds to the individual command signal from the vehicle control circuit 2 via the line 4, and the rotational position of the sensor 18 given from the R / D converter 8 is the individual command signal of the line 4. The control signal obtained by the calculation is derived to the line 25 and supplied to the inverter 23 so that the rotational speed or torque represented by can be achieved. Thus, the motor 12 is rotationally driven so that the rotational speed or torque represented by the control signal from the processing circuit 6 is achieved. In this way, the motor 12 is controlled in accordance with the amount of depression of the accelerator pedal 3 operated by the driver of the electric vehicle, and the operation of the regular routine at the normal time is executed.
[0032]
In step a3, the processing circuit 6 calculates the rotational speed N1 of the motor 12 based on the signal representing the rotational position of the output shaft of the motor 12 detected by the rotational position sensor 18 from the R / D converter 8. To detect. The processing circuit 6 receives the output from the other rotational position sensor 19 and converts it into a digital value, calculates the output from the rotational position sensor 19 representing the rotational position of the output shaft of the motor 13, and The rotational speed N2 of 13 is obtained.
[0033]
In step a4, the processing circuit 6 subtracts the absolute value | N1-N2 | of the difference between the detected rotational speeds N1 and N2 of the motors 12 and 13. It is compared whether or not the absolute value of this difference is equal to or greater than a predetermined value N0, that is, whether Equation 1 is satisfied.
| N1-N2 | ≧ N0 (1)
[0034]
If Equation 1 does not hold in step a4, that is, if the absolute value of the difference between the detected rotational speeds N1 and N2 of the motors 12 and 13 is less than a predetermined value N0, normal processing is performed in step a5. Thus, the rotational position sensors 18 and 19 are determined not to have malfunction and are normal, and drive control of the electric vehicle is continued.
[0035]
When it is determined in step a4 that the above-described equation 1 is satisfied, in the next step a6, it is determined that at least one of the two rotational position sensors 18 and 19 has failed. Therefore, in step a7, a fail-safe process for driving the two motors 12 and 13 is executed. That is, the processing circuit 6 stops the motor 12 without deriving the control signal for the motor 12 from the line 25.
[0036]
Another processing circuit 7 corresponding to the motor 13 and the rotational position sensor 19 has the same configuration as the processing circuit 6. When the processing circuit 6 executes the fail-safe processing in step a7 of FIG. 3 described above, a signal indicating that the fail-safe processing is executed is transmitted to another processing circuit 7 via the line 27, thereby processing the processing. The circuit 7 also stops the motor 13. The processing circuit 6 stops the motor 12 when receiving a signal from the processing circuit 7 representing the execution of a similar fail-safe process via the line 27. In this way, the fail-safe process is reliably executed by both the processing circuits 6 and 7, and the safety of the electric vehicle is improved. As described above, in this embodiment, since two motors are connected to one rotating shaft, failure detection and fail-safe are possible based on the mutual relationship between the rotational positions of the motors.
The motors 12 and 13 may be three-phase induction motors, servo motors, or the like.
[0037]
  FIG. 4 illustrates the implementation of the present invention.oneIt is a flowchart for demonstrating operation | movement of the processing circuit 6 of a form. The embodiment shown in FIG. 4 is shown in FIGS.Reference exampleThe corresponding parts are described using the same reference numerals. From step b1 to step b2, the routine of the motor 12 for driving the electric vehicle is controlled as in step a2 of FIG.
[0038]
In step b3, the processing circuit 6 receives the output from the rotational position sensor 18 via the R / D converter 8 and the output from the other rotational position sensor 19, respectively, and outputs the outputs from the two motors 12 and 13, respectively. The rotational position of the shaft, that is, the angles A1 and A2 of less than one rotation are detected and acquired. The rotational positions A1 and A2 detected by the rotational position sensors 18 and 19 thus obtained are subtracted to obtain a difference ΔA12 (= A1−A2). The difference ΔA12 obtained in this way is stored in the memory 31 provided in the processing circuit 6. Such a store operation of the difference ΔA12 in the memory 31 may be executed, for example, when the manufacturing of the motor driving device in the factory is completed, or in a state where the rotational position sensors 18 and 19 are operating normally, for example, It may be configured to be executed periodically.
[0039]
In step b4, the processing circuit 6 determines whether or not the rotational position sensor 18 has failed by deriving an abnormal output. If the rotational position sensor 18 has failed, a signal indicating that the rotational position sensor 18 has failed is transmitted to another processing circuit 7 via the line 27, and the next step b5 Then, a signal indicating whether or not the other rotational position sensor 19 is abnormal and has failed is received from the processing circuit 7 via the line 27 and determined. If the rotational position sensor 19 has not failed, the process proceeds to the next step b6, where the rotational position A2 obtained from the normal rotational position sensor 19 and the difference ΔA12 stored in the memory 31 in advance are used. The rotational position of the motor 12 to be output by the rotational position sensor 18 is calculated to obtain the estimated value A10.
A10 = A2 + ΔA12 (2)
[0040]
In step b7, a control signal for the motor 12 is derived from the line 25 using the estimated rotational position A10, which is the estimated angle of the output shaft of the motor 12 obtained by Equation 2, and the motor 12 is individually connected via the line 4. The rotation is controlled so that the rotation speed or torque represented by the command signal is achieved. Thus, even if one of the rotational position sensors 18 fails, the motor 12 can be rotationally driven and controlled using the other normal rotational position sensor 19. The processing circuit 6 repeatedly performs the operation shown in FIG. 3, and this also applies to the processing circuit 7. As described above, in this embodiment, since two motors are connected to one rotating shaft, failure detection and fail-safe are possible based on the mutual relationship between the rotational positions of the motors.
[0041]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of another processing circuit 7 in the embodiment of the present invention shown in FIG. The processing circuit 7 performs the same operation as the processing circuit 6 described above. From step c1 to step c2, the routine of the motor 13 for driving the electric vehicle is controlled.
[0042]
In step c 3, the processing circuit 7 receives the output from the rotational position sensor 19 via the R / D converter 9 and the output from the other rotational position sensor 18, and receives the outputs from the two motors 12 and 13. The rotational position of the shaft, that is, the angles A2 and A1 less than one rotation are detected and acquired. The rotational positions A2 and A1 detected by the rotational position sensors 19 and 18 thus obtained are detected and acquired. The rotational positions A2 and A1 detected by the rotational position sensors 19 and 18 thus obtained are subtracted to obtain a difference ΔA21 (= A2−A1). The difference ΔA21 obtained in this way is stored in the memory 32 provided in the processing circuit 7. Such a store operation of the difference ΔA21 in the memory 32 may be executed, for example, when the manufacturing of the motor driving device in the factory is completed, or in a state where the rotational position sensors 19 and 18 are operating normally, for example, It may be configured to be executed periodically.
[0043]
In step c4, the processing circuit 7 determines whether or not the rotational position sensor 19 has failed by deriving an abnormal output. If the rotational position sensor 19 has failed, a signal indicating this is transmitted to the processing circuit 6 via the line 27. In the next step c5, it is determined by receiving the signal via the line 27 from the processing circuit 6 as described above whether or not the other rotational position sensor 18 is abnormal and has failed. If the rotational position sensor 18 has failed, the process proceeds to the next step c6, where the rotational position A1 obtained from the normal rotational position sensor 18 and the difference ΔA21 stored in advance in the memory 32 are used. The rotational position of the motor 13 to be output by the rotational position sensor 19 is calculated to obtain the estimated value A20.
A20 = A1 + ΔA21 (3)
[0044]
In step c7, the rotational speed or torque represented by the individual command signal given from the vehicle control circuit 2 via the line 5 using the estimated rotational position A20, which is the estimated angle of the failed rotational position sensor 19 obtained by the equation (3). A control signal for controlling the rotation of the motor 13 is derived from the line 26 so that the above is achieved. Thus, in step c8, when both the rotational position sensors 18, 19 are normal, and when either one is abnormal and a failure occurs, and the other is normal, the drive control of the motors 12 and 13 is performed in two ways. A normal control operation similar to that when both of the rotational position sensors 18 and 19 are normal can be performed. The processing circuit 7 repeats the operation of FIG. 4, and the processing circuit 7 repeats the operation of FIG. As described above, in this embodiment, since two motors are connected to one rotating shaft, failure detection and fail-safe are possible based on the mutual relationship between the rotational positions of the motors.
[0045]
  FIG. 6 is a block diagram showing a part of the electrical configuration of another embodiment of the present invention. This embodiment is the same as that shown in FIGS.Reference examples ofSimilar to the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the same reference numerals are used for corresponding parts. It should be noted that in this embodiment, one processing circuit 34 is provided, and an individual command signal similar to that described above is given from the vehicle control circuit 2 via lines 4 and 5 to this processing circuit 34. A processing circuit 34 and a memory 35 are provided. The processing circuit 34 is realized by a microcomputer or the like in the same manner as described above, and receives position signals from the rotational position sensors 18 and 19 via the R / D converters 8 and 9, respectively. The processing circuit 34 responds to the position signals of the rotational position sensors 18 and 19 so that the motors 12 and 13 achieve the rotational speed or torque indicated by the individual command signals via the lines 4 and 5, as described above. In addition, rotational drive control is performed.
[0046]
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 34 in the embodiment shown in FIG. The embodiment shown in FIG. 6 and FIG. 7 is similar to the above-described embodiment, and the corresponding parts will be described using the same reference numerals. Shifting from step d1 to step d2, the routine routine of the motors 12 and 13 for driving the electric vehicle is controlled as in step a2 of FIG.
[0047]
In step d 3, the processing circuit 34 receives the output from the rotational position sensor 18 via the R / D converter 8 and the output from the other rotational position sensor 19, and receives the outputs of the two motors 12 and 13. The rotational position of the shaft, that is, the angles A1 and A2 of less than one rotation are detected and acquired. The rotational positions A1 and A2 detected by the rotational position sensors 18 and 19 thus obtained are subtracted to obtain a difference ΔA12 (= A1−A2). The difference ΔA12 obtained in this way is stored in a memory 35 provided in the processing circuit 34. Such a store operation of the difference ΔA12 in the memory 31 may be executed, for example, when the manufacturing of the motor driving device in the factory is completed, or in a state where the rotational position sensors 18 and 19 are operating normally, for example, It may be configured to be executed periodically.
[0048]
In step d4, the processing circuit 34 determines whether or not the rotational position sensor 18 has failed by deriving an abnormal output. If the rotational position sensor 18 has failed, in the next step d5, it is determined whether another rotational position sensor 19 is abnormal and has failed. If the rotational position sensor 19 has not failed, the process proceeds to the next step d6, where the rotational position A2 obtained from the normal rotational position sensor 19 and the difference ΔA12 stored in advance in the memory 35 are used. The rotational position of the motor 12 to be output by the rotational position sensor 18 is calculated to obtain the estimated value A10.
A10 = A2 + ΔA12 (4)
[0049]
In step d7, a control signal for the motor 12 is derived from the line 25 using the estimated rotational position A10, which is the estimated angle of the output shaft of the motor 12 obtained by Expression 4, and the motor 12 is individually connected via the line 4. In step d11, rotation control similar to normal is performed so that the rotation speed or torque represented by the command signal is achieved. Thus, even if one of the rotational position sensors 18 fails, the motor 12 can be rotationally driven and controlled using the other normal rotational position sensor 19.
[0050]
If it is determined in step d7 that the rotational position sensor 18 has not derived an abnormal output and no failure has occurred, then in the next step d8, another rotational position sensor 19 is abnormal and has failed. Determine whether or not If the rotational position sensor 19 has failed, the process proceeds to the next step d9, where the rotational position A1 obtained from the normal rotational position sensor 18 and the difference ΔA12 previously stored in the memory 32 are used. The rotational position of the motor 13 to be output by the rotational position sensor 19 is calculated to obtain the estimated value A20.
A20 = A1-ΔA12 (5)
[0051]
In step d10, the rotational speed or torque represented by the individual command signal given from the vehicle control circuit 2 via the line 5 using the estimated rotational position A20, which is the estimated angle of the failed rotational position sensor 19 obtained by the equation (5). A control signal for controlling the rotation of the motor 13 is derived from the line 26 so that the above is achieved. Thus, in step d11, when both the rotational position sensors 18 and 19 are normal, and when either one is abnormal and a failure occurs and the other is normal, the drive control of the motors 12 and 13 is performed in two ways. A normal control operation similar to that when both of the rotational position sensors 18 and 19 are normal can be performed. The processing circuit 34 repeats the operation of FIG. As described above, in this embodiment, since two motors are connected to one rotating shaft, failure detection and fail-safe are possible based on the mutual relationship between the rotational positions of the motors.
[0052]
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing a configuration of the rotational position sensor 18 according to the embodiment of the present invention. The rotational position sensor 18 basically includes a resolver main body 51, an excitation circuit 53 for exciting a one-phase excitation winding 52 provided in the resolver main body 51, and a process in which outputs of two-phase output windings 54 and 55 are given. Circuit 56.
[0053]
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the resolver body 51 in a simplified manner. The resolver body 51 is of a 1-input, 2-output type, and the excitation winding 52 of the rotor is supplied with a sine wave voltage E12 from the excitation circuit 53 shown in FIG.
E12 = E sin ωt (6)
[0054]
The output voltages E24 and E13 of the two-phase output windings 54 and 55 that are magnetically coupled to the excitation winding 52 are supplied to the processing circuit 56.
E13 = K · E sin ωt · sin θ (7)
E24 = K · E sin ωt · cos θ (8)
E is a voltage, K is a transformation ratio, and θ is a rotation angle representing a rotational position. t represents time.
[0055]
In the excitation circuit 53, the output of the power source 58 is given to the oscillation circuit 59, and the oscillation frequency signal having the angular frequency ω is given to the excitation winding 52 through the buffer 60 as shown in FIG. The rotational speed of the output shaft of the motor 12 can be obtained by differentiating the output of either one of the output windings 54 and 55.
[0056]
In the processing circuit 56, the outputs of the output windings 54 and 55 are given from the amplifier circuits 61 and 62 to the both-wave rectifier circuits 63 and 64, and are subjected to full-wave rectification, and are smoothed by the low-pass filters 65 and 66. 67 and 68, and is DC amplified and led to line 21 as DC voltages Vy and Vx. The output voltage E13 of the amplifying circuit 61 is as shown in Equation 7 above, and the output voltage E24 of the amplifying circuit 62 is as shown in Equation 8.
[0057]
The signals applied to the excitation winding 52 from the buffer 60 are input to the both-wave rectifier circuits 63 and 64, whereby the both-wave rectifier circuits 63 and 64 receive sin ωt = A, where A is a predetermined value. When the amplitudes of both signals E13 and E24 are monitored at timings t = t1, t2,.
Vy = A · K · E sin θ (9)
Vx = A · K · E cos θ (10)
It becomes. sin2θ + cos2Since there is a relationship of θ = 1, when the sum S of squares of the output signals is calculated,
Figure 0004210098
The resolver abnormality can be detected by determining whether or not the value S falls within the tolerance.
[0058]
FIG. 10 is a diagram showing a waveform depending on the rotation angle θ representing the detection position of the output voltages E13, E24 of the output windings 54, 55 of the stator at the timings t1, t2,. Thus, the rotation angle θ can be detected by the DC voltages Vy, Vx corresponding to the output voltages E13, E24 at the timings t1, t2,. The output of the line 21 is converted into a digital value by the R / D converter 8 of FIG.
[0059]
FIG. 11 is a flowchart showing a failure detection operation of the rotational position sensor 18 by the processing circuit. From step f1 to step f2, the output of the rotational position sensor 18 via the R / D converter 8 is received, and in the next step f3, the DC voltages Vx and Vy are monitored at predetermined periodic timings t1 and t2. Then, the sum S expressed by the above-described equation 11 is calculated. In step f5, the sum S is within a predetermined range S1 to S2, that is,
S1 ≦ S ≦ S2 (12)
Or whether it is out of the range of Equation 12. If it is within the range of Expression 12, in step f6, it is determined that the rotational position sensor 18 is normal. In this way, the failure detection operation relating to the series of rotational position sensors 18 is terminated at step f8. Such an operation is repeated.
[0060]
FIG. 12 is a diagram showing a simplified configuration of the resolver body 21 in the rotational position sensor 18 according to another embodiment of the present invention. The resolver body 21 has a two-input, two-output type, and the stator is provided with an A-phase excitation winding 41 and a B-phase excitation winding 42 that are perpendicular to each other, and these two-phase excitation windings are provided. The windings 41 and 42 are arranged so as to be electrically shifted from each other by 90 degrees. The rotor includes a C-phase output winding 44 and a D-phase output winding 45. These output windings 44 and 45 are magnetically coupled to the excitation windings 41 and 42, and these output windings. 44 and 45 are arranged to be electrically deviated from each other by 90 degrees. The output ec of the C-phase output winding 44 is derived from the rotary transformer 47 in a brushless manner. Similarly, the output ed of the D-phase output winding 45 is derived from the rotary transformer 48 in a brushless manner and deviates from the voltage ec described above by 90 degrees.
[0061]
FIG. 13 is a waveform diagram for explaining the operation of the rotational position sensor 18 which is the resolver shown in FIG. The angle formed by the A-phase stator winding 41 and the C-phase rotor winding 44 is θ, and the sine wave voltage ea shown in FIG. When the cosine wave voltage eb is applied to the stator winding 42, the voltage ec shown in FIG. 13 (2) is induced in the C-phase rotor winding 44.
ea = Em sin ωt (13)
eb = Em cos ωt (14)
ec = Em sin (ωt + θ) (15)
Em is the amplitude value of these sine wave voltages, ω is each frequency of the sine wave voltage, and t represents time.
[0062]
This voltage ec is detected brushlessly through the rotor transformer 47 as described above. The phase difference represented by the angles θ1 and θ2 of the voltage ec (generally indicated by θ as described above) corresponds to the rotational position of the output winding 44 and hence the output shaft of the motor 12. The rotational speed of the output shaft of the motor 12 can be obtained by differentiating the output voltage ec of the C-phase output winding 44. The outputs of the output windings 44 and 45 in FIG. 12 are given to the processing circuit 56 shown in FIG. 8 described above, and other configurations are the same as those in the above-described embodiment.
[0063]
  FIG. 14 illustrates the present invention.Reference exampleIt is a figure which simplifies and shows the structure of the resolver main body 72 in the rotational position sensor 18 of FIG. The configuration of the resolver body 72 in FIG. 14 is similar to the configuration of the resolver body 71 in FIGS. 12 and 13 described above, and the stator includes an A-phase excitation winding 41 and a B-phase excitation winding 42 that are perpendicular to each other. The same sinusoidal voltages ea and eb as described above are applied to the excitation windings 41 and 42, respectively. The rotor 43 is fixed to the output shaft of the motor 12, and the C-phase output winding 44 is fixed to the rotor. The output of the C-phase output winding 44 is derived as a voltage ec from the rotary transformer 45 in a brushless manner. The rotational speed of the output shaft of the motor 12 can be obtained by differentiating the output voltage ec of the C-phase output winding 44.
[0064]
  The rotational position sensor 18 of FIG. 14 is the same as that of FIGS.In connection with the reference example,Can be implemented.
  Although the above description has been made mainly with respect to the rotational position sensor 18, the same configuration is applied to the other rotational position sensor 19. In each of the embodiments shown in FIGS. 8 to 13, individual failure detection of the rotational position sensor 18 or 19 can be easily performed.
[0066]
【The invention's effect】
  BookAccording to the invention, even if at least one rotational position sensor among the plurality of rotational position sensors fails, the rotation control process can be continuously performed without stopping the system of the motor driving device. The control performance can be maintained, and the failure rate of the entire system of the motor drive device due to the failure of the rotational position sensor can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference exampleIt is a block diagram which shows the one part electrical structure of.
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration related to the controller 11 shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of a processing circuit 6;
FIG. 4 shows the implementation of the present invention.oneIt is a flowchart for demonstrating operation | movement of the processing circuit 6 of a form.
FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation of another processing circuit 7 in the embodiment of the present invention shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a block diagram showing a part of an electrical configuration according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 34 in the embodiment shown in FIG. 6;
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing a configuration of a rotational position sensor 18 according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing a simplified configuration of a resolver body 51. FIG.
10 is a diagram showing a waveform depending on a rotation angle θ representing a detection position at timings t1, t2,... Of output voltages E13, E24 of output windings 54, 55 of the stator.
FIG. 11 is a flowchart showing a failure detection operation of the rotational position sensor 18 by the processing circuit.
FIG. 12 is a diagram showing a simplified configuration of a resolver body 21 in a rotational position sensor 18 according to another embodiment of the present invention.
13 is a waveform diagram for explaining the operation of the rotational position sensor 18 which is the resolver shown in FIG. 12. FIG.
FIG. 14 shows the present invention.Reference exampleIt is a figure which simplifies and shows the structure of the resolver main body 72 in the rotational position sensor 18 of FIG.
[Explanation of symbols]
2 Vehicle control circuit
6,7,34 Processing circuit
8,9 R / D converter
12,13 Motor
15 Power transmission mechanism
16 Rotating shaft
18, 19 Rotation position sensor
31, 32, 35 memory

Claims (5)

複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置において、
各モータの回転位置をそれぞれ検出する複数の回転位置センサと、
各回転位置センサによって検出される回転位置の相互ずれ量を記憶する記憶手段と、
各回転位置センサの故障をそれぞれ検出する故障検出手段と、
故障検出手段によって１つの回転位置センサが故障していると検出された場合に、他の回転位置センサによって検出される回転位置と、記憶手段に記憶されている相互ずれ量とによって、前記故障している回転位置センサの検出位置を演算して推定する演算手段とを含むことを特徴とするモータの駆動装置。In a motor drive device that drives one rotating shaft by a plurality of motors,
A plurality of rotational position sensors for detecting the rotational position of each motor;
Storage means for storing the mutual displacement amount of the rotational position detected by each rotational position sensor;
A failure detection means for detecting a failure of each rotational position sensor;
When it is detected by the failure detection means that one rotational position sensor is malfunctioning, the malfunction is detected by the rotational position detected by the other rotational position sensor and the mutual shift amount stored in the storage means. And a calculating means for calculating and estimating a detection position of the rotational position sensor. 前記各回転位置センサは、
モータの回転位置に関する位相の異なる２つの信号を出力し、
故障検出手段は、各回転位置センサの前記位相の異なる２つの信号の関係に基づいて、回転位置センサの故障を検出することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。Each rotational position sensor is
Output two signals with different phases related to the rotational position of the motor,
Failure detecting means, based on the relationship of the phases of two different signals in each rotational position sensor, the motor driving apparatus according to claim 1, wherein the detecting the failure of the rotational position sensor. 回転位置センサは、
１相の励磁巻線を有するロータと、
励磁巻線に磁気結合し、相互に電気的に９０度ずれた２相の出力巻線を有するステータとを有し、
故障検出手段は、各出力巻線の出力電圧の２乗の和が予め定める範囲外にあるとき、回転位置センサが故障しているものと検出することを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。The rotational position sensor
A rotor having a single-phase excitation winding;
A stator having two-phase output windings that are magnetically coupled to the excitation windings and are electrically offset from each other by 90 degrees;
3. The motor drive according to claim 2 , wherein the failure detection means detects that the rotational position sensor has failed when the sum of the squares of the output voltages of the output windings is outside a predetermined range. apparatus. 回転位置センサは、
相互に電気的に９０度ずれた２相の励磁巻線を有するステータと、
励磁巻線に磁気結合し、相互に電気的に９０度ずれた２相の出力巻線を有するロータとを有し、
故障検出手段は、各出力巻線の出力電圧の２乗の和が予め定める範囲外にあるとき、回転位置センサが故障しているものと検出することを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。The rotational position sensor
A stator having two-phase excitation windings electrically deviated from each other by 90 degrees;
A rotor having two-phase output windings that are magnetically coupled to the excitation windings and electrically offset from each other by 90 degrees;
3. The motor drive according to claim 2 , wherein the failure detection means detects that the rotational position sensor has failed when the sum of the squares of the output voltages of the output windings is outside a predetermined range. apparatus. 請求項１〜４のうちの１つに記載のモータ駆動装置と、
前記モータによって回転駆動される回転軸からの動力が車輪に伝達される動力伝達機構とを含むことを特徴とする電気自動車。A motor drive device according to one of claims 1 to 4 ,
An electric vehicle comprising: a power transmission mechanism that transmits power from a rotating shaft that is rotationally driven by the motor to wheels.
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