JP4273554B2 - モータ駆動装置の異常検出装置及び異常検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置の異常検出装置及び異常検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備えたステータ、及び該ステータの内側において回転自在に配設され、磁極対を備えたロータから成るモータが使用され、モータ駆動装置によって前記ステータコイルにＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流を供給することにより、前記モータが駆動されるようになっている。
【０００３】
そして、前記モータ駆動装置において、モータ制御回路は、電動車両の全体の制御を行う車両制御回路からの電流指令値を受けて、該電流指令値に対応したパルス幅を有するＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号を発生させ、該パルス幅変調信号をドライブ回路に送る。
該ドライブ回路は、前記パルス幅変調信号に対応させてスイッチング信号を発生させ、該スイッチング信号をインバータブリッジに送る。該インバータブリッジは、６個のトランジスタを有し、前記スイッチング信号がオンの間だけトランジスタをオンにして各相の電流を発生させ、該各相の電流を前記ステータコイルに供給する。このようにして、モータ制御回路を作動させることによってモータを駆動し、電動車両を走行させることができる。
【０００４】
ところで、前記モータのステータコイルはスター結線されているので、各相の電流のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流を制御するために、例えば、Ｕ相及びＶ相の電流が電流センサによって検出されるようになっている。そして、ロータの磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でフィードバック制御が行われるようになっている。
【０００５】
そのために、前記モータ制御回路において、Ｕ相及びＶ相の電流は、三相／二相変換が行われてｄ軸電流及びｑ軸電流になる。そして、ｄ軸電流とｄ軸電流指令値とのｄ軸電流偏差、及びｑ軸電流とｑ軸電流指令値とのｑ軸電流偏差がそれぞれ算出され、前記ｄ軸電流偏差及びｑ軸電流偏差が０になるようにｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値がそれぞれ発生させられる。続いて、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値は、二相／三相変換が行われてＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値になり、該各相の電圧指令値に基づいてＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号が発生させられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のモータ駆動装置においては、異常が発生したかどうかを判断することができない。
すなわち、モータ駆動装置においては、電流センサが故障したり、電流センサの信号線が短絡したりして異常が発生することがあるが、すべての相の電流を電流センサによって検出するようになっている場合には、各相の電流の合計が０になるかどうかを判断するだけで、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができる。ところが、前述されたように、二つの相の電流を電流センサによって検出するようになっている場合には、各相の電流の合計を算出しても０にはならないので、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができない。
【０００７】
本発明は、前記従来のモータ駆動装置の問題点を解決して、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができるモータ駆動装置の異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の車両駆動制御装置においては、三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、前記二つの相の各電流検出値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記各電流検出値ごとの最大値及び最小値を比較し、比較結果に基づいてモータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【０００９】
本発明の他の車両駆動制御装置においては、三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流の最大値並びに最小値をそれぞれ算出し、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流ごとの最大値と最小値との差を算出し、最大値と最小値との差に基づいてｄ軸電流及びｑ軸電流が直流成分を有するかどうかを判断し、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流が直流成分を有するかどうかによって、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【００１０】
本発明の更に他の車両駆動制御装置においては、三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、ｄ軸及びｑ軸電圧指令値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記ｄ軸及びｑ軸電圧指令値ごとの最大値と最小値との差を算出し、最大値と最小値との差に基づいてｄ軸及びｑ軸の電圧指令値が直流成分を有するかどうかを判断し、前記ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値が直流成分を有するかどうかによって、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の異常検出装置の機能ブロック図である。
図において、１０はモータ駆動装置、３１は複数の相の図示されないステータコイルを備えたモータ、３３、３４は前記複数の相のうちの一つを除く各相のステータコイルに供給される相電流を検出して各相ごとに電流検出値を発生させる電流センサ、４５は前記各電流検出値及び電流指令値に基づいて各相ごとに駆動信号を発生させる駆動信号発生手段としてのモータ制御回路、１０１は前記各駆動信号に基づいて各相ごとにステータコイルに供給される相電流を発生させる電流発生部、１０２は前記モータ制御回路４５内に配設され、前記電流検出値及び駆動信号のうちの少なくとも一方の値に基づいて、モータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段である。
【００１４】
図２は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の概略図、図３は本発明の実施の形態におけるモータ制御回路の概略図、図４は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときの電流検出値の波形図、図５は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのｄ軸電流及びｑ軸電流の波形図、図６は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値の波形図、図７は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのモータに供給される電流の波形図である。
【００１５】
図において、１０はモータ駆動装置、３１はモータであり、該モータ３１としてＤＣブラシレスモータが使用される。前記モータ３１は、複数の相、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイル１１〜１３を図示されないステータコアに巻装することによって形成されたステータ、及び該ステータの内側において回転自在に配設され、磁極対を備えた図示されないロータを有する。そして、前記モータ３１を駆動して電動車両を走行させるために、バッテリ１４からの直流の電流がインバータブリッジ４０によって相電流としてのＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW に変換され、各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW はそれぞれ各ステータコイル１１〜１３に供給される。
【００１６】
そのために、前記インバータブリッジ４０は、６個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を選択的にオン・オフさせることによって、前記各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW を発生させることができるようになっている。
また、前記ロータにロータ位置センサ、例えば、レゾルバ４３が連結され、該レゾルバ４３に磁極位置検出手段としてのロータ位置検出回路４４が接続される。そして、該ロータ位置検出回路４４は、前記レゾルバ４３に交流の電圧を印加するとともに、レゾルバ４３からレゾルバ信号を受けて前記ロータの位置、すなわち、磁極の位置を検出し、磁極位置信号をモータ制御回路４５に送る。
【００１７】
したがって、電動車両の全体の制御を行う図示されない車両制御回路が、電流指令値を発生させ、該電流指令値をモータ制御回路４５に送ると、該モータ制御回路４５は、前記電流指令値に対応するパルス幅を計算し、該パルス幅を有する３相のパルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW を発生させ、該パルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW をドライブ回路５１に送る。該ドライブ回路５１は、前記パルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW を受けて、６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するためのスイッチング信号をそれぞれ発生させ、該スイッチング信号をインバータブリッジ４０に送る。なお、前記インバータブリッジ４０及びドライブ回路５１によって電流発生部１０１（図１）が構成される。
【００１８】
その結果、前記ステータコイル１１〜１３に各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW がそれぞれ供給され、ロータにトルクが発生させられる。このようにして、前記モータ駆動装置１０を作動させることによってモータ３１を駆動し、電動車両を走行させることができる。
ところで、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW を制御するために、各相のうちの一つを除く所定の相、例えば、Ｕ相及びＶ相の電流ＩU 、ＩV が電流検出手段としての電流センサ３３、３４によって検出され、前記電流ＩU 、ＩV を図４に示されるような波形の電流検出値ＳＧU 、ＳＧV （検出信号）をモータ電流検出回路１５を介してモータ制御回路４５に送られるようになっている。そして、モータ駆動装置１０に異常が発生していない場合、前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV は、互いに等しい実効値を有し、かつ、（２／３）πだけ位相がずれた正弦波から成る。なお、１６は前記バッテリ１４の電圧を検出する直流電圧検出回路、１７は平滑用のコンデンサ、４６はメモリである。また、ａ１、ａ２は前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV をモータ電流検出回路１５に送るための、ａ３、ａ４は前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV をモータ制御回路４５に送るための信号線である。なお、Ｕ相及びＶ相の電流ＩU 、ＩV に代えて、Ｖ相及びＷ相の電流ＩV 、ＩW を検出したり、Ｕ相及びＷ相の電流ＩU 、ＩW を検出したりすることもできる。
【００１９】
そして、ロータの磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でフィードバック制御が行われるようになっている。そのために、前記モータ制御回路４５は、例えば、前記電流センサ３３、３４によって検出されたＵ相及びＶ相の電流ＩU 、ＩV の電流検出値ＳＧU 、ＳＧV 及び前記磁極位置信号を第１の変換手段としてのＵＶ−ｄｑ変換器６１に送る。該ＵＶ−ｄｑ変換器６１は、前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV 及び前記磁極位置信号に基づいて三相／二相変換を行い、電流ＩU 、ＩV を図５に示されるような、所定の数の軸電流としてのｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq に変換する。そして、前記モータ駆動装置１０に異常が発生していない場合、ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq は一定の実効値を有する直流成分から成る。
【００２０】
また、ｄ軸電流ｉd はフィードバック制御手段としての減算器６２に送られ、該減算器６２において、前記ｄ軸電流ｉd と前記電流指令値のうちのｄ軸電流指令値ｉdsとの偏差Δｉd が算出され、該偏差Δｉd が軸電圧指令値発生手段としてのｄ軸電圧指令値発生部６４に送られる。一方、ｑ軸電流ｉq はフィードバック制御手段としての減算器６３に送られ、該減算器６３において、前記ｑ軸電流ｉq と前記電流指令値のうちのｑ軸電流指令値ｉqsとの偏差Δｉq が算出され、該偏差Δｉq が軸電圧指令値発生手段としてのｑ軸電圧指令値発生部６５に送られる。このようにして、ｄ軸電流ｉd 及びｄ軸電流指令値ｉdsに基づいて、また、ｑ軸電流ｉq 及びｑ軸電流指令値ｉqsに基づいてフィードバック制御が行われる。
【００２１】
そして、前記ｄ軸電圧指令値発生部６４及びｑ軸電圧指令値発生部６５は、それぞれ前記偏差Δｉd 、Δｉq に基づいて、図６に示されるような、軸電圧指令値としてのｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を発生させ、該ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を第２の変換手段としてのｄｑ−ＵＶ変換器６７に送る。
【００２２】
続いて、該ｄｑ−ＵＶ変換器６７は、前記ｄ軸電圧指令値Ｖd * 、ｑ軸電圧指令値Ｖq * 及び磁極位置信号に基づいて二相／三相変換を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を相電圧指令値としての各相の電圧指令値ＶU * 、ＶV * 、ＶW * に変換し、該電圧指令値ＶU * 、ＶV * 、ＶW * をＰＷＭ発生器６８に送る。該ＰＷＭ発生器６８は、前記各相の電圧指令値ＶU * 、ＶV * 、ＶW * 及び前記直流電圧検出回路１６によって検出された直流の電圧に基づいて各相のパルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW を発生させる。その結果、前述されたように、前記ステータコイル１１〜１３に、図７に示されるような各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW （図７においては、電流ＩU 、ＩV だけが示される。）が供給される。そして、モータ駆動装置１０に異常が発生していない場合、前記電流ＩU 、ＩV 、ＩW は、互いに等しい実効値を有し、かつ、（２／３）πだけ位相のずれた正弦波から成る。なお、前記ｄ軸電流ｉd 、ｑ軸電流ｉq 、ｄ軸電圧指令値Ｖd * 、ｑ軸電圧指令値Ｖq * 、電圧指令値ＶU * 、ＶV * 、ＶW * 及びパルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW によって駆動信号が構成される。
【００２３】
ところで、前記モータ駆動装置１０においては、電流センサ３３、３４が故障したり、信号線ａ１〜ａ４が短絡したりして異常が発生することがある。そこで、前記モータ制御回路４５に異常判断手段１０２が配設され、該異常判断手段１０２によって、モータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断することができるようになっている。
【００２４】
次に、モータ駆動装置１０に異常が発生したときの、モータ駆動装置１０の状態の変化について説明する。
図８は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときの電流検出値の波形図、図９は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのｄ軸電流及びｑ軸電流の波形図、図１０は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値の波形図、図１１は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのモータに供給される電流の波形図、図１２は本発明の実施の形態における異常判断手段の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
この場合、モータ駆動装置１０（図１）に異常が発生すると、図８に示されるように、電流検出値ＳＧU 、ＳＧV の波形が図４と異なる波形になり、実効値は互いに異なり、位相のずれは（２／３）πにならない。また、それに伴って、図９〜１１に示されるように、ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq の波形、ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * の波形、並びにステータコイル１３、１１に供給される電流ＩU 、ＩV の波形が、それぞれ図５〜７と異なる波形になり、例えば、電流ＩU 、ＩV の波形は、図１１に示されるように、実効値は互いに異なり、位相のずれは（２／３）πにならない。
【００２６】
そこで、モータ制御回路４５（図２）の図示されない異常検出手段は、電流検出値ＳＧU 、ＳＧV を読み込み、該電流検出値ＳＧU 、ＳＧV の波形が、互いに等しい実効値を有し、かつ、（２／３）πだけ位相のずれた正弦波であるかどうかの第１の条件が成立するがどうかを判断する。
そのために、異常判断手段１０２は、前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV を１周期にわたって読み込み、電流検出値ＳＧU の最大値ＳＧUMAX及び最小値ＳＧUMIN、並びに電流検出値ＳＧV の最大値ＳＧVMAX及び最小値ＳＧVMINを決定してメモリ４６に格納する。そして、前記異常判断手段１０２は、最大値ＳＧUMAX、ＳＧVMAX同士、及び最小値ＳＧUMIN、ＳＧVMIN同士を比較し、比較結果に基づいて、最大値ＳＧUMAX、ＳＧVMAXの差δ１MAX
δ１MAX ＝｜ＳＧUMAX−ＳＧVMAX｜
、及び最小値ＳＧUMIN、ＳＧVMINの差δ１MIN
δ１MIN ＝｜ＳＧUMIN−ＳＧVMIN｜
を算出し、前記差δ１MAX 、δ１MIN の少なくとも一方が閾（しきい）値α１、α２以上である場合に、第１の条件が成立したと判断する。なお、前記閾値α１、α２は互いに等しい値にしても、異なる値にしてもよい。
【００２７】
そして、前記異常判断手段１０２は、第１の条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断する。
このように、電流センサ３３、３４によって電流ＩU 、ＩV を検出し、電流検出値ＳＧU 、ＳＧV に基づいて第１の条件が成立するかどうかを判断し、判断結果に基づいてモータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断することができるので、電流センサをすべての相ごとに配設する必要がなくなる。したがって、モータ駆動装置の異常検出装置のコストを低くすることができる。
【００２８】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 電流検出値ＳＧU 、ＳＧV を読み込む。
ステップＳ２ 最大値ＳＧUMAX、ＳＧVMAX及び最小値ＳＧUMIN、ＳＧVMINをメモリ４６に格納する。
ステップＳ３ １周期が終了したかどうかを判断する。１周期が終了した場合はステップＳ４に進み、終了していない場合はステップＳ１に戻る。
ステップＳ４ 最大値ＳＧUMAX、ＳＧVMAXの差δ１MAX 、及び最小値ＳＧUMIN、ＳＧVMINの差δ１MIN の少なくとも一方が閾値α１、α２以上であるかどうかを判断する。差δ１MAX 及び差δ１MIN の少なくとも一方が閾値α１、α２以上である場合はステップＳ５に進み、差δ１MAX 及び差δ１MIN が閾値α１、α２より小さい場合はステップＳ１に戻る。
ステップＳ５ モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断する。
【００２９】
また、前記異常判断手段１０２は、前記ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq を読み込み、該ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq の波形が、いずれも一定の実効値を有する直流成分から成るかどうかの第２の条件が成立するかどうかを判断することもできる。
そのために、前記異常判断手段１０２は、前記ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq を１周期にわたって読み込み、ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq を前記メモリ４６に格納する。そして、前記異常判断手段１０２は、ｄ軸電流ｉd の最大値ｉdMAXと最小値ｉdMINとの差δd
δd ＝ｉdMAX−ｉdMIN
、及びｑ軸電流ｉq の最大値ｉqMAXと最小値ｉqMINとの差δq
δq ＝ｉqMAX−ｉqMIN
を算出し、前記差δd 、δq の少なくとも一方が閾値β１、β２以上である場合に、第２の条件が成立したと判断する。なお、前記閾値β１、β２は互いに等しい値にしても、異なる値にしてもよい。
【００３０】
そして、前記異常判断手段１０２は、第２の条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断する。
さらに、前記異常判断手段１０２は、ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を読み取り、該ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * の波形が、いずれも一定の実効値を有する直流成分から成るかどうかの第３の条件が成立するかどうかを判断することもできる。
【００３１】
そのために、前記異常判断手段１０２は、前記ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を１周期にわたって読み込み、ｄ軸電圧指令値Ｖd * の最大値ＶdMAX * 及び最小値ＶdMIN * 、並びにｑ軸電圧指令値Ｖq * の最大値ＶqMAX * 及び最小値ＶqMIN * を決定してメモリ４６に格納する。そして、前記異常判断手段１０２は、最大値ＶdMAX * と最小値ＶdMIN * との差δ２d
δ２d ＝ＶdMAX * −ＶdMIN *
、及び最大値ＶqMAX * と最小値ＶqMIN * との差δ２q
δ２q ＝ＶqMAX * −ＶqMIN *
を算出し、前記差δ２d 、δ２q の少なくとも一方が閾値γ１、γ２以上である場合に、第３の条件が成立したと判断する。なお、前記閾値γ１、γ２は互いに等しい値にしても、異なる値にしてもよい。
【００３２】
そして、前記異常判断手段１０２は、第３の条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断する。
この場合、電流ＩU 、ＩV 、ＩW の位相が正常ではなくなったこと、すなわち、（２／３）πだけ位相がずれていないことを検出することもできる。
本実施の形態においては、第１〜第３の条件のうちのいずれか一つの条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断するようになっているが、第１〜第３の条件のうちのいずれか二つ以上の条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断することもできる。
【００３３】
また、本実施の形態においては、電流検出値ＳＧU 、ＳＧV の各波形に基づいて、前記ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq の各波形、又はｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * の各波形に基づいてモータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断するようになっているが、ｄｑ−ＵＶ変換器６７において発生させられる電圧指令値ＶU * 、ＶV * の各波形、ＰＷＭ発生器６８において発生させられるパルス幅変調信号ＳU 、ＳV の各波形等に基づいて、モータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断することもできる。さらに、各波形の組合せに基づいてモータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断することもできる。
【００３４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、前記二つの相の各電流検出値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記各電流検出値ごとの最大値及び最小値を比較し、比較結果に基づいてモータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【００３６】
この場合、三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流が検出されて各電流検出値が発生させられ、前記二つの相の各電流検出値に基づいてモータ駆動装置に異常が発生したかどうかが判断される。
【００３７】
したがって、電流センサを三つの相ごとに配設する必要がなくなるので、モータ駆動装置の異常検出装置のコストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の異常検出装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるモータ制御回路の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときの電流検出値の波形図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのｄ軸電流及びｑ軸電流の波形図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値の波形図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのモータに供給される電流の波形図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときの電流検出値の波形図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのｄ軸電流及びｑ軸電流の波形図である。
【図１０】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値の波形図である。
【図１１】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのモータに供給される電流の波形図である。
【図１２】本発明の実施の形態における異常判断手段の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ モータ駆動装置
１１〜１３ ステータコイル
３１ モータ
３３、３４ 電流センサ
４５ モータ制御回路
６１ ＵＶ−ｄｑ変換器
６４、６５ 軸電圧指令値発生部
６７ ｄｑ−ＵＶ変換器
６８ ＰＷＭ発生器
１０１ 電流発生部
１０２ 異常判断手段
ＩU 、ＩV 、ＩW 相電流
ｉd 、ｉq 軸電流
ｉds、ｉqs 軸電流指令値
ＳＧU 、ＳＧV 電流検出値
ＳU 、ＳV 、ＳW パルス幅変調信号
Ｖd * 、Ｖq * 軸電圧指令値
ＶU * 、ＶV * 、ＶW * 電圧指令値
Δｉd 、Δｉq 偏差
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置の異常検出装置及び異常検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備えたステータ、及び該ステータの内側において回転自在に配設され、磁極対を備えたロータから成るモータが使用され、モータ駆動装置によって前記ステータコイルにＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流を供給することにより、前記モータが駆動されるようになっている。
【０００３】
そして、前記モータ駆動装置において、モータ制御回路は、電動車両の全体の制御を行う車両制御回路からの電流指令値を受けて、該電流指令値に対応したパルス幅を有するＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号を発生させ、該パルス幅変調信号をドライブ回路に送る。
該ドライブ回路は、前記パルス幅変調信号に対応させてスイッチング信号を発生させ、該スイッチング信号をインバータブリッジに送る。該インバータブリッジは、６個のトランジスタを有し、前記スイッチング信号がオンの間だけトランジスタをオンにして各相の電流を発生させ、該各相の電流を前記ステータコイルに供給する。このようにして、モータ制御回路を作動させることによってモータを駆動し、電動車両を走行させることができる。
【０００４】
ところで、前記モータのステータコイルはスター結線されているので、各相の電流のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流を制御するために、例えば、Ｕ相及びＶ相の電流が電流センサによって検出されるようになっている。そして、ロータの磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でフィードバック制御が行われるようになっている。
【０００５】
そのために、前記モータ制御回路において、Ｕ相及びＶ相の電流は、三相／二相変換が行われてｄ軸電流及びｑ軸電流になる。そして、ｄ軸電流とｄ軸電流指令値とのｄ軸電流偏差、及びｑ軸電流とｑ軸電流指令値とのｑ軸電流偏差がそれぞれ算出され、前記ｄ軸電流偏差及びｑ軸電流偏差が０になるようにｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値がそれぞれ発生させられる。続いて、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値は、二相／三相変換が行われてＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値になり、該各相の電圧指令値に基づいてＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号が発生させられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のモータ駆動装置においては、異常が発生したかどうかを判断することができない。
すなわち、モータ駆動装置においては、電流センサが故障したり、電流センサの信号線が短絡したりして異常が発生することがあるが、すべての相の電流を電流センサによって検出するようになっている場合には、各相の電流の合計が０になるかどうかを判断するだけで、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができる。ところが、前述されたように、二つの相の電流を電流センサによって検出するようになっている場合には、各相の電流の合計を算出しても０にはならないので、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができない。
【０００７】
本発明は、前記従来のモータ駆動装置の問題点を解決して、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができるモータ駆動装置の異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の車両駆動制御装置においては、三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、前記二つの相の各電流検出値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記各電流検出値ごとの最大値及び最小値を比較し、比較結果に基づいてモータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【０００９】
本発明の他の車両駆動制御装置においては、三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流の最大値並びに最小値をそれぞれ算出し、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流ごとの最大値と最小値との差を算出し、最大値と最小値との差に基づいてｄ軸電流及びｑ軸電流が直流成分を有するかどうかを判断し、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流が直流成分を有するかどうかによって、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【００１０】
本発明の更に他の車両駆動制御装置においては、三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、ｄ軸及びｑ軸電圧指令値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記ｄ軸及びｑ軸電圧指令値ごとの最大値と最小値との差を算出し、最大値と最小値との差に基づいてｄ軸及びｑ軸の電圧指令値が直流成分を有するかどうかを判断し、前記ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値が直流成分を有するかどうかによって、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の異常検出装置の機能ブロック図である。
図において、１０はモータ駆動装置、３１は複数の相の図示されないステータコイルを備えたモータ、３３、３４は前記複数の相のうちの一つを除く各相のステータコイルに供給される相電流を検出して各相ごとに電流検出値を発生させる電流センサ、４５は前記各電流検出値及び電流指令値に基づいて各相ごとに駆動信号を発生させる駆動信号発生手段としてのモータ制御回路、１０１は前記各駆動信号に基づいて各相ごとにステータコイルに供給される相電流を発生させる電流発生部、１０２は前記モータ制御回路４５内に配設され、前記電流検出値及び駆動信号のうちの少なくとも一方の値に基づいて、モータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段である。
【００１４】
図２は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の概略図、図３は本発明の実施の形態におけるモータ制御回路の概略図、図４は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときの電流検出値の波形図、図５は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのｄ軸電流及びｑ軸電流の波形図、図６は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値の波形図、図７は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのモータに供給される電流の波形図である。
【００１５】
図において、１０はモータ駆動装置、３１はモータであり、該モータ３１としてＤＣブラシレスモータが使用される。前記モータ３１は、複数の相、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイル１１〜１３を図示されないステータコアに巻装することによって形成されたステータ、及び該ステータの内側において回転自在に配設され、磁極対を備えた図示されないロータを有する。そして、前記モータ３１を駆動して電動車両を走行させるために、バッテリ１４からの直流の電流がインバータブリッジ４０によって相電流としてのＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW に変換され、各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW はそれぞれ各ステータコイル１１〜１３に供給される。
【００１６】
そのために、前記インバータブリッジ４０は、６個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を選択的にオン・オフさせることによって、前記各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW を発生させることができるようになっている。
また、前記ロータにロータ位置センサ、例えば、レゾルバ４３が連結され、該レゾルバ４３に磁極位置検出手段としてのロータ位置検出回路４４が接続される。そして、該ロータ位置検出回路４４は、前記レゾルバ４３に交流の電圧を印加するとともに、レゾルバ４３からレゾルバ信号を受けて前記ロータの位置、すなわち、磁極の位置を検出し、磁極位置信号をモータ制御回路４５に送る。
【００１７】
したがって、電動車両の全体の制御を行う図示されない車両制御回路が、電流指令値を発生させ、該電流指令値をモータ制御回路４５に送ると、該モータ制御回路４５は、前記電流指令値に対応するパルス幅を計算し、該パルス幅を有する３相のパルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW を発生させ、該パルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW をドライブ回路５１に送る。該ドライブ回路５１は、前記パルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW を受けて、６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するためのスイッチング信号をそれぞれ発生させ、該スイッチング信号をインバータブリッジ４０に送る。なお、前記インバータブリッジ４０及びドライブ回路５１によって電流発生部１０１（図１）が構成される。
【００１８】
その結果、前記ステータコイル１１〜１３に各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW がそれぞれ供給され、ロータにトルクが発生させられる。このようにして、前記モータ駆動装置１０を作動させることによってモータ３１を駆動し、電動車両を走行させることができる。
ところで、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW を制御するために、各相のうちの一つを除く所定の相、例えば、Ｕ相及びＶ相の電流ＩU 、ＩV が電流検出手段としての電流センサ３３、３４によって検出され、前記電流ＩU 、ＩV を図４に示されるような波形の電流検出値ＳＧU 、ＳＧV （検出信号）をモータ電流検出回路１５を介してモータ制御回路４５に送られるようになっている。そして、モータ駆動装置１０に異常が発生していない場合、前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV は、互いに等しい実効値を有し、かつ、（２／３）πだけ位相がずれた正弦波から成る。なお、１６は前記バッテリ１４の電圧を検出する直流電圧検出回路、１７は平滑用のコンデンサ、４６はメモリである。また、ａ１、ａ２は前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV をモータ電流検出回路１５に送るための、ａ３、ａ４は前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV をモータ制御回路４５に送るための信号線である。なお、Ｕ相及びＶ相の電流ＩU 、ＩV に代えて、Ｖ相及びＷ相の電流ＩV 、ＩW を検出したり、Ｕ相及びＷ相の電流ＩU 、ＩW を検出したりすることもできる。
【００１９】
そして、ロータの磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でフィードバック制御が行われるようになっている。そのために、前記モータ制御回路４５は、例えば、前記電流センサ３３、３４によって検出されたＵ相及びＶ相の電流ＩU 、ＩV の電流検出値ＳＧU 、ＳＧV 及び前記磁極位置信号を第１の変換手段としてのＵＶ−ｄｑ変換器６１に送る。該ＵＶ−ｄｑ変換器６１は、前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV 及び前記磁極位置信号に基づいて三相／二相変換を行い、電流ＩU 、ＩV を図５に示されるような、所定の数の軸電流としてのｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq に変換する。そして、前記モータ駆動装置１０に異常が発生していない場合、ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq は一定の実効値を有する直流成分から成る。
【００２０】
また、ｄ軸電流ｉd はフィードバック制御手段としての減算器６２に送られ、該減算器６２において、前記ｄ軸電流ｉd と前記電流指令値のうちのｄ軸電流指令値ｉdsとの偏差Δｉd が算出され、該偏差Δｉd が軸電圧指令値発生手段としてのｄ軸電圧指令値発生部６４に送られる。一方、ｑ軸電流ｉq はフィードバック制御手段としての減算器６３に送られ、該減算器６３において、前記ｑ軸電流ｉq と前記電流指令値のうちのｑ軸電流指令値ｉqsとの偏差Δｉq が算出され、該偏差Δｉq が軸電圧指令値発生手段としてのｑ軸電圧指令値発生部６５に送られる。このようにして、ｄ軸電流ｉd 及びｄ軸電流指令値ｉdsに基づいて、また、ｑ軸電流ｉq 及びｑ軸電流指令値ｉqsに基づいてフィードバック制御が行われる。
【００２１】
そして、前記ｄ軸電圧指令値発生部６４及びｑ軸電圧指令値発生部６５は、それぞれ前記偏差Δｉd 、Δｉq に基づいて、図６に示されるような、軸電圧指令値としてのｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を発生させ、該ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を第２の変換手段としてのｄｑ−ＵＶ変換器６７に送る。
【００２２】
続いて、該ｄｑ−ＵＶ変換器６７は、前記ｄ軸電圧指令値Ｖd * 、ｑ軸電圧指令値Ｖq * 及び磁極位置信号に基づいて二相／三相変換を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を相電圧指令値としての各相の電圧指令値ＶU * 、ＶV * 、ＶW * に変換し、該電圧指令値ＶU * 、ＶV * 、ＶW * をＰＷＭ発生器６８に送る。該ＰＷＭ発生器６８は、前記各相の電圧指令値ＶU * 、ＶV * 、ＶW * 及び前記直流電圧検出回路１６によって検出された直流の電圧に基づいて各相のパルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW を発生させる。その結果、前述されたように、前記ステータコイル１１〜１３に、図７に示されるような各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW （図７においては、電流ＩU 、ＩV だけが示される。）が供給される。そして、モータ駆動装置１０に異常が発生していない場合、前記電流ＩU 、ＩV 、ＩW は、互いに等しい実効値を有し、かつ、（２／３）πだけ位相のずれた正弦波から成る。なお、前記ｄ軸電流ｉd 、ｑ軸電流ｉq 、ｄ軸電圧指令値Ｖd * 、ｑ軸電圧指令値Ｖq * 、電圧指令値ＶU * 、ＶV * 、ＶW * 及びパルス幅変調信号ＳU 、ＳV 、ＳW によって駆動信号が構成される。
【００２３】
ところで、前記モータ駆動装置１０においては、電流センサ３３、３４が故障したり、信号線ａ１〜ａ４が短絡したりして異常が発生することがある。そこで、前記モータ制御回路４５に異常判断手段１０２が配設され、該異常判断手段１０２によって、モータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断することができるようになっている。
【００２４】
次に、モータ駆動装置１０に異常が発生したときの、モータ駆動装置１０の状態の変化について説明する。
図８は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときの電流検出値の波形図、図９は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのｄ軸電流及びｑ軸電流の波形図、図１０は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値の波形図、図１１は本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのモータに供給される電流の波形図、図１２は本発明の実施の形態における異常判断手段の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
この場合、モータ駆動装置１０（図１）に異常が発生すると、図８に示されるように、電流検出値ＳＧU 、ＳＧV の波形が図４と異なる波形になり、実効値は互いに異なり、位相のずれは（２／３）πにならない。また、それに伴って、図９〜１１に示されるように、ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq の波形、ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * の波形、並びにステータコイル１３、１１に供給される電流ＩU 、ＩV の波形が、それぞれ図５〜７と異なる波形になり、例えば、電流ＩU 、ＩV の波形は、図１１に示されるように、実効値は互いに異なり、位相のずれは（２／３）πにならない。
【００２６】
そこで、モータ制御回路４５（図２）の図示されない異常検出手段は、電流検出値ＳＧU 、ＳＧV を読み込み、該電流検出値ＳＧU 、ＳＧV の波形が、互いに等しい実効値を有し、かつ、（２／３）πだけ位相のずれた正弦波であるかどうかの第１の条件が成立するがどうかを判断する。
そのために、異常判断手段１０２は、前記電流検出値ＳＧU 、ＳＧV を１周期にわたって読み込み、電流検出値ＳＧU の最大値ＳＧUMAX及び最小値ＳＧUMIN、並びに電流検出値ＳＧV の最大値ＳＧVMAX及び最小値ＳＧVMINを決定してメモリ４６に格納する。そして、前記異常判断手段１０２は、最大値ＳＧUMAX、ＳＧVMAX同士、及び最小値ＳＧUMIN、ＳＧVMIN同士を比較し、比較結果に基づいて、最大値ＳＧUMAX、ＳＧVMAXの差δ１MAX
δ１MAX ＝｜ＳＧUMAX−ＳＧVMAX｜
、及び最小値ＳＧUMIN、ＳＧVMINの差δ１MIN
δ１MIN ＝｜ＳＧUMIN−ＳＧVMIN｜
を算出し、前記差δ１MAX 、δ１MIN の少なくとも一方が閾（しきい）値α１、α２以上である場合に、第１の条件が成立したと判断する。なお、前記閾値α１、α２は互いに等しい値にしても、異なる値にしてもよい。
【００２７】
そして、前記異常判断手段１０２は、第１の条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断する。
このように、電流センサ３３、３４によって電流ＩU 、ＩV を検出し、電流検出値ＳＧU 、ＳＧV に基づいて第１の条件が成立するかどうかを判断し、判断結果に基づいてモータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断することができるので、電流センサをすべての相ごとに配設する必要がなくなる。したがって、モータ駆動装置の異常検出装置のコストを低くすることができる。
【００２８】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 電流検出値ＳＧU 、ＳＧV を読み込む。
ステップＳ２ 最大値ＳＧUMAX、ＳＧVMAX及び最小値ＳＧUMIN、ＳＧVMINをメモリ４６に格納する。
ステップＳ３ １周期が終了したかどうかを判断する。１周期が終了した場合はステップＳ４に進み、終了していない場合はステップＳ１に戻る。
ステップＳ４ 最大値ＳＧUMAX、ＳＧVMAXの差δ１MAX 、及び最小値ＳＧUMIN、ＳＧVMINの差δ１MIN の少なくとも一方が閾値α１、α２以上であるかどうかを判断する。差δ１MAX 及び差δ１MIN の少なくとも一方が閾値α１、α２以上である場合はステップＳ５に進み、差δ１MAX 及び差δ１MIN が閾値α１、α２より小さい場合はステップＳ１に戻る。
ステップＳ５ モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断する。
【００２９】
また、前記異常判断手段１０２は、前記ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq を読み込み、該ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq の波形が、いずれも一定の実効値を有する直流成分から成るかどうかの第２の条件が成立するかどうかを判断することもできる。
そのために、前記異常判断手段１０２は、前記ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq を１周期にわたって読み込み、ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq を前記メモリ４６に格納する。そして、前記異常判断手段１０２は、ｄ軸電流ｉd の最大値ｉdMAXと最小値ｉdMINとの差δd
δd ＝ｉdMAX−ｉdMIN
、及びｑ軸電流ｉq の最大値ｉqMAXと最小値ｉqMINとの差δq
δq ＝ｉqMAX−ｉqMIN
を算出し、前記差δd 、δq の少なくとも一方が閾値β１、β２以上である場合に、第２の条件が成立したと判断する。なお、前記閾値β１、β２は互いに等しい値にしても、異なる値にしてもよい。
【００３０】
そして、前記異常判断手段１０２は、第２の条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断する。
さらに、前記異常判断手段１０２は、ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を読み取り、該ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * の波形が、いずれも一定の実効値を有する直流成分から成るかどうかの第３の条件が成立するかどうかを判断することもできる。
【００３１】
そのために、前記異常判断手段１０２は、前記ｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * を１周期にわたって読み込み、ｄ軸電圧指令値Ｖd * の最大値ＶdMAX * 及び最小値ＶdMIN * 、並びにｑ軸電圧指令値Ｖq * の最大値ＶqMAX * 及び最小値ＶqMIN * を決定してメモリ４６に格納する。そして、前記異常判断手段１０２は、最大値ＶdMAX * と最小値ＶdMIN * との差δ２d
δ２d ＝ＶdMAX * −ＶdMIN *
、及び最大値ＶqMAX * と最小値ＶqMIN * との差δ２q
δ２q ＝ＶqMAX * −ＶqMIN *
を算出し、前記差δ２d 、δ２q の少なくとも一方が閾値γ１、γ２以上である場合に、第３の条件が成立したと判断する。なお、前記閾値γ１、γ２は互いに等しい値にしても、異なる値にしてもよい。
【００３２】
そして、前記異常判断手段１０２は、第３の条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断する。
この場合、電流ＩU 、ＩV 、ＩW の位相が正常ではなくなったこと、すなわち、（２／３）πだけ位相がずれていないことを検出することもできる。
本実施の形態においては、第１〜第３の条件のうちのいずれか一つの条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断するようになっているが、第１〜第３の条件のうちのいずれか二つ以上の条件が成立したときに、モータ駆動装置１０に異常が発生したと判断することもできる。
【００３３】
また、本実施の形態においては、電流検出値ＳＧU 、ＳＧV の各波形に基づいて、前記ｄ軸電流ｉd 及びｑ軸電流ｉq の各波形、又はｄ軸電圧指令値Ｖd * 及びｑ軸電圧指令値Ｖq * の各波形に基づいてモータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断するようになっているが、ｄｑ−ＵＶ変換器６７において発生させられる電圧指令値ＶU * 、ＶV * の各波形、ＰＷＭ発生器６８において発生させられるパルス幅変調信号ＳU 、ＳV の各波形等に基づいて、モータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断することもできる。さらに、各波形の組合せに基づいてモータ駆動装置１０に異常が発生したかどうかを判断することもできる。
【００３４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、前記二つの相の各電流検出値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記各電流検出値ごとの最大値及び最小値を比較し、比較結果に基づいてモータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有する。
【００３６】
この場合、三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流が検出されて各電流検出値が発生させられ、前記二つの相の各電流検出値に基づいてモータ駆動装置に異常が発生したかどうかが判断される。
【００３７】
したがって、電流センサを三つの相ごとに配設する必要がなくなるので、モータ駆動装置の異常検出装置のコストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の異常検出装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるモータ制御回路の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときの電流検出値の波形図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのｄ軸電流及びｑ軸電流の波形図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値の波形図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生していないときのモータに供給される電流の波形図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときの電流検出値の波形図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのｄ軸電流及びｑ軸電流の波形図である。
【図１０】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値の波形図である。
【図１１】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に異常が発生したときのモータに供給される電流の波形図である。
【図１２】本発明の実施の形態における異常判断手段の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ モータ駆動装置
１１〜１３ ステータコイル
３１ モータ
３３、３４ 電流センサ
４５ モータ制御回路
６１ ＵＶ−ｄｑ変換器
６４、６５ 軸電圧指令値発生部
６７ ｄｑ−ＵＶ変換器
６８ ＰＷＭ発生器
１０１ 電流発生部
１０２ 異常判断手段
ＩU 、ＩV 、ＩW 相電流
ｉd 、ｉq 軸電流
ｉds、ｉqs 軸電流指令値
ＳＧU 、ＳＧV 電流検出値
ＳU 、ＳV 、ＳW パルス幅変調信号
Ｖd * 、Ｖq * 軸電圧指令値
ＶU * 、ＶV * 、ＶW * 電圧指令値
Δｉd 、Δｉq 偏差
Claims (6)
- 三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、前記二つの相の各電流検出値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記各電流検出値ごとの最大値及び最小値を比較し、比較結果に基づいてモータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有することを特徴とするモータ駆動装置の異常検出装置。
- 三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流の最大値並びに最小値をそれぞれ算出し、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流ごとの最大値と最小値との差を算出し、最大値と最小値との差に基づいてｄ軸電流及びｑ軸電流が直流成分を有するかどうかを判断し、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流が直流成分を有するかどうかによって、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有することを特徴とするモータ駆動装置の異常検出装置。
- 三つの相のステータコイルを備えたモータと、前記三つの相のうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させる電流センサと、前記各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換手段と、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出するフィードバック制御手段と、前記各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させる軸電圧指令値発生手段と、前記各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、前記各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させるＰＷＭ発生器と、前記各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させる電流発生部と、ｄ軸及びｑ軸電圧指令値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記ｄ軸及びｑ軸電圧指令値ごとの最大値と最小値との差を算出し、最大値と最小値との差に基づいてｄ軸及びｑ軸の電圧指令値が直流成分を有するかどうかを判断し、前記ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値が直流成分を有するかどうかによって、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判断手段とを有することを特徴とするモータ駆動装置の異常検出装置。
- 三つの相のステータコイルのうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させ、該各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換し、該ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出し、該各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させ、該各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換し、該各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させ、該各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させ、前記二つの相の各電流検出値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記各電流検出値ごとの最大値及び最小値を比較し、比較結果に基づいてモータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することを特徴とするモータ駆動装置の異常検出方法。
- 三つの相のステータコイルのうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させ、該各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換し、該ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出し、該各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させ、該各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換し、該各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させ、該各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させ、ｄ軸電流及びｑ軸電流の最大値並びに最小値をそれぞれ算出し、前記ｄ軸電流及びｑ軸電流ごとの最大値と最小値との差を算出し、最大値と最小値との差に基づいてｄ軸電流及びｑ軸電流が直流成分を有するかどうかを判断し、ｄ軸電流及びｑ軸電流が直流成分を有するかどうかによって、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することを特徴とするモータ駆動装置の異常検出方法。
- 三つの相のステータコイルのうちの二つの相のステータコイルに供給される相電流を検出して各電流検出値を発生させ、該各電流検出値をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換し、該ｄ軸電流及びｑ軸電流並びに電流指令値に基づいてフィードバック制御を行ってｄ軸及びｑ軸の各偏差を算出し、該各偏差に基づいてｄ軸及びｑ軸の各軸電圧指令値を発生させ、該各軸電圧指令値を三つの相の各相電圧指令値に変換し、該各相電圧指令値に基づいて三つの相の各パルス幅変調信号を発生させ、該各パルス幅変調信号に基づいて各ステータコイルに供給される三つの相の各相電流を発生させ、ｄ軸及びｑ軸電圧指令値の最大値及び最小値をそれぞれ算出し、前記ｄ軸及びｑ軸電圧指令値ごとの最大値と最小値との差を算出し、最大値と最小値との差に基づいてｄ軸及びｑ軸の電圧指令値が直流成分を有するかどうかを判断し、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値が直流成分を有するかどうかによって、モータ駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することを特徴とするモータ駆動装置の異常検出方法。
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