JP4378151B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
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Description
電源からの電流が流れることにより駆動されるモータと、
モータに流れる電流を制御するための、パルス幅のデューティ比を可変とする矩形波を用いたパルス幅変調方式により駆動信号を生成する制御手段と、
電源およびモータの間に設けられた第1のスイッチング素子と、グランドおよびモータの間に設けられた第2のスイッチング素子とを有し、駆動信号のデューティ比に基づいて、第1および第2のスイッチング素子を制御するインバータとを備えたモータ駆動装置において、
電源およびモータの間に印加される印加電圧を演算する印加電圧演算手段と、
印加電圧と電源およびモータの間の抵抗値とに基づいて、インバータに流れる推定電流値を演算する第1の電流推定手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置として構成される。
(印加電圧)= (電源の電圧)×(駆動信号のデューティ比)
−(モータへの印加電圧)
によって印加電圧を演算する構成をとる。電源電圧,駆動信号のデューティ比,およびモータへの印加電圧は、従来のモータ駆動装置の構成においても測定可能である。本構成によって、特別な部品あるいは回路を追加することなく、即ち、製造コストの上昇を伴うことなく電源およびモータの間に印加される印加電圧を演算することが可能となる。
インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、実電流値および第1の電流推定手段で推定した推定電流値を比較することにより、インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段とを含む構成をとることが可能である。比較の基準となる推定電流値はモータの回転状態によって変化する。本構成によって、一定の基準値を設けて異常の検出を行なう方法に比べ、電流値の異常の検出を的確に行なうことが可能となる。
インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
実電流値に基づいて残る1つの相に流れる実電流値を推定する第2の電流推定手段と、
第1の電流推定手段および第2の電流推定手段で推定した2つの推定電流値を比較することにより、インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段とを含む構成をとることも可能である。
モータの印加電圧、電流および回転数に基づいてインバータに流れる指令電流値を演算する指令電流値演算手段と、
第1の電流推定手段で推定した推定電流値と指令電流値とを比較することにより、インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段とを含む構成をとることも可能である。
第1の電流推定手段で推定した推定電流値から推定ベクトル電流値を演算するベクトル電流推定手段と、
インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
実電流値からベクトル電流値を算出するベクトル電流算出手段と、
推定ベクトル電流値とベクトル電流値とを比較することにより、インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段とを含む構成をとることも可能である。
電源からの電流が流れることにより駆動されるモータと、
モータに流れる電流を制御するための、パルス幅のデューティ比を可変とする矩形波を用いたパルス幅変調方式により駆動信号を生成する制御手段と、
電源およびモータの間に設けられた第1のスイッチング素子と、グランドおよびモータの間に設けられた第2のスイッチング素子とを有し、駆動信号のデューティ比に基づいて、第1および第2のスイッチング素子を制御するインバータとを備えたモータ駆動装置において、
インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
インバータの各相の第2のスイッチング素子のうちの1つの相における駆動信号のデューティのON時間が予め定められた値よりも小さいとき、デューティのON時間が予め定められた値よりも大きな残る2つの相において検出された実電流値に基づいて1つの相に流れる実電流値を推定電流値として推定する第2の電流推定手段と、
実電流値からベクトル電流を算出するベクトル電流算出手段と、
ベクトル電流の予想最大電流値に相当する、インバータの各相に流れる指令電流値を演算する指令電流値演算手段と、
第2の電流推定手段で推定した推定電流値と指令電流値演算手段により演算された指令電流値とを比較することにより、インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置という構成をとることも可能である。
電源からの電流が流れることにより駆動されるモータと、
モータに流れる電流を制御するための、パルス幅のデューティ比を可変とする矩形波を用いたパルス幅変調方式により駆動信号を生成する制御手段と、
電源およびモータの間に設けられた第1のスイッチング素子と、グランドおよびモータの間に設けられた第2のスイッチング素子とを有し、駆動信号のデューティ比に基づいて、第1および第2のスイッチング素子を制御するインバータとを備えたモータ駆動装置において、
インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
実電流値からベクトル電流値を算出するベクトル電流算出手段と、
ベクトル電流値の予想最大電流値に相当する、インバータの各相に流れる指令電流値を演算する指令電流値演算手段と、
ベクトル電流値と指令電流値とを比較することにより、インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置という構成をとることも可能である。
電源からの電流が流れることにより駆動されるモータと、
モータに流れる電流を制御するための、パルス幅のデューティ比を可変とする矩形波を用いたパルス幅変調方式により駆動信号を生成する制御手段と、
電源およびモータの間に設けられた第1のスイッチング素子と、グランドおよびモータの間に設けられた第2のスイッチング素子とを有し、駆動信号のデューティ比に基づいて、第1および第2のスイッチング素子を制御するインバータとを備えたモータ駆動装置において、
インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
インバータの各相の第2のスイッチング素子のうちの1つの相における駆動信号のデューティのON時間が予め定められた値よりも小さいとき、デューティのON時間が予め定められた値よりも大きな残る2つの相において検出された実電流値に基づいて1つの相に流れる実電流値を推定電流値として推定する第2の電流推定手段と、
第2の電流推定手段で推定した推定電流値から推定ベクトル電流値を求めるベクトル電流推定手段と、
実電流値からベクトル電流値を算出するベクトル電流算出手段と、
推定ベクトル電流値とベクトル電流値とを比較することにより、インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置という構成をとることも可能である。
図1は、電動パワーステアリング制御装置1の構成図である。操舵ハンドル10が操舵軸12aに接続されている。また、この操舵軸12aの下端はトルクセンサ11に接続されており、ピニオンシャフト12bの上端がトルクセンサ11に接続されている。また、ピニオンシャフト12bの下端には、ピニオン(図示せず)が設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス16内においてラックバー18に噛合されている。更に、ラックバー18の両端には、それぞれタイロッド20の一端が接続されると共に各タイロッド20の他端にはナックルアーム22を介して操舵輪24が接続されている。また、ピニオンシャフト12bにはモータ15が歯車(図示せず)を介して取り付けられている。
θ=tan−1(sin出力信号÷cos出力信号) ・・・(a)
次に、本発明の第1の電流推定手段を用いて、モータ15(即ち、インバータ)のU相,V相,W相の各相に流れる電流値を推定する方法について説明する。なお、本内容は、請求項1および2の内容に相当するものである。また、この処理は電動パワーステアリング制御装置1が動作中に操舵制御プログラム33pの他の処理とともに繰り返し行われる。
U相電流推定値=(PIG検出電圧×U相PWMデューティ−U相端子電圧)
÷配線抵抗(端子307と端子308間の抵抗値)・・(b)
V相電流推定値=(PIG検出電圧×V相PWMデューティ−V相端子電圧)
÷配線抵抗(端子307と端子309間の抵抗値)・・(c)
W相電流推定値=(PIG検出電圧×W相PWMデューティ−W相端子電圧)
÷配線抵抗(端子307と端子310間の抵抗値)・・(d)
次に、本発明の第1の電流推定手段および実電流検出手段とを用いてモータ15(即ち、インバータ)のU相,V相,W相の各相に流れる電流の異常を検出する方法について、図5のフローチャートを用いて説明する。なお、本内容は、請求項3の内容に相当するものである。また、この処理は電動パワーステアリング制御装置1が動作中に操舵制御プログラム33pの他の処理とともに繰り返し行われる。
次に、本発明の第1の電流推定手段および第2の電流推定手段とを用いてモータ15(即ち、インバータ)のU相,V相,W相の各相に流れる電流の異常を検出する方法について、図6のフローチャートを用いて説明する。なお、本内容は、請求項4の内容に相当するものである。また、この処理は電動パワーステアリング制御装置1が動作中に操舵制御プログラム33pの他の処理とともに繰り返し行われる。
U相電流推定値=0−(V相実電流値 + W相実電流値)・・・(e)
同様に、
V相電流推定値=0−(W相実電流値 + U相実電流値)・・・(f)
W相電流推定値=0−(U相実電流値 + V相実電流値)・・・(g)
となる。
次に、本発明の第1の電流推定手段および指令電流演算手段とを用いてモータ15(即ち、インバータ)のU相,V相,W相の各相に流れる電流の異常を検出する方法について説明する。なお、本内容は、請求項5の内容に相当するものである。また、この処理は電動パワーステアリング制御装置1が動作中に操舵制御プログラム33pの他の処理とともに繰り返し行われる。
指令電流=バッテリ電圧(V)×q軸指令デューティ(%)÷配線抵抗最小値(Ω)+発電電流(A) ・・・(h)
配線抵抗(Ω)=バッテリ電圧(V)×q軸指令デューティ(%)÷ベクトル電流(A)
次に、本発明のベクトル電流推定手段およびベクトル電流演算手段とを用いてU相,V相,W相の各相に流れる電流の異常を検出する方法について説明する。なお、本内容は、請求項6の内容に相当するものである。また、この処理は電動パワーステアリング制御装置1が動作中に操舵制御プログラム33pの他の処理とともに繰り返し行われる。まず、U相,V相,W相の3相のうちの1つの相が十分なON時間がない場合に、本発明の第1の電流推定手段から各相の電流推定値を求める。
(推定ベクトル電流)=(換算係数)×(電流推定値) ・・・(i)
換算係数は周知のもので、3/2の平方根である。
次に、本発明の第2の電流推定手段と指令電流演算手段とを用いてモータ15(即ち、インバータ)のU相,V相,W相の各相に流れる電流の異常を検出する方法について説明する。なお、本内容は、請求項7の内容に相当するものである。また、この処理は電動パワーステアリング制御装置1が動作中に操舵制御プログラム33pの他の処理とともに繰り返し行われる。
次に、本発明のベクトル電流演算手段と指令電流演算手段とを用いてモータ15(即ち、インバータ)のU相,V相,W相の各相に流れる電流の異常を検出する方法について説明する。なお、本内容は、請求項8の内容に相当するものである。また、この処理は電動パワーステアリング制御装置1が動作中に操舵制御プログラム33pの他の処理とともに繰り返し行われる。
次に、本発明のベクトル電流推定手段およびベクトル電流演算手段とを用いてモータ15(即ち、インバータ)のU相,V相,W相の各相に流れる電流の異常を検出する方法について説明する。なお、本内容は、請求項9の内容に相当するものである。また、この処理は電動パワーステアリング制御装置1が動作中に操舵制御プログラム33pの他の処理とともに繰り返し行われる。まず、U相,V相,W相の3相のうちの1つの相が十分なON時間がない場合に、本発明の第2の電流推定手段から各相の電流推定値を求める。
図7を用いて、上述した電流異常検出方法を実際に用いた例について説明する。この例は、図3の端子312と端子313の間で短絡が発生したときのもので、このときのおける諸条件は以下の通りである。
PIG電圧=12(V)
端子301〜303には電気角に応じて50±15(%)の正弦波PWMデューティを印加
モータ抵抗=153(mΩ)
モータ回転数=0(rpm)
推定相電流=12(V)×15(%)÷50(%)/153(mΩ)/2
=11.8(A)
となる。ところで、本実施例のブラシレスモータは図4のように3相回路の各相の始点を1箇所(中性点)に結合した、いわゆるスター結線としている。この場合、中性点が各相の電位の基準となるが接地はされていない。よって、電圧センサ9によって測定される電圧は、U相,V相,W相のうちの2相の間の相間電圧となる。このため、中性点を基準にした電圧値を求めるために2で割っている。
推定ベクトル電流(A)=(√3/√2)×11.8(A)
=14.4(A)
2 モータ駆動装置
7 モータ回転角センサ
8 下アーム側電流検出回路(実電流検出手段)
9 電圧センサ
14 モータドライバ
15 モータ(ブラシレスモータ)
30 操舵制御部(制御手段,印加電圧演算手段,第1の電流推定手段,第2の電流推定手段,異常検出手段,指令電流値演算手段,ベクトル電流推定手段,ベクトル電流算出手段)
43 駆動回路
Claims (10)
- 電源からの電流が流れることにより駆動されるモータと、
前記モータに流れる電流を制御するための、パルス幅のデューティ比を可変とする矩形波を用いたパルス幅変調方式により駆動信号を生成する制御手段と、
前記電源および前記モータの間に設けられた第1のスイッチング素子と、グランドおよび前記モータの間に設けられた第2のスイッチング素子とを有し、前記駆動信号のデューティ比に基づいて、前記第1および前記第2のスイッチング素子を制御するインバータとを備えたモータ駆動装置において、
前記電源および前記モータの間に印加される印加電圧を演算する印加電圧演算手段と、
前記印加電圧と前記電源および前記モータの間の抵抗値とに基づいて、前記インバータに流れる推定電流値を演算する第1の電流推定手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記印加電圧演算手段は、演算式
(前記印加電圧)= (前記電源の電圧)×(前記駆動信号のデューティ比)
−(前記モータへの印加電圧)
によって前記印加電圧を演算するものである請求項1に記載のモータ駆動装置。 - 前記インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
前記実電流値および前記第1の電流推定手段で推定した推定電流値を比較することにより、前記インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を含む請求項1または2に記載のモータ駆動装置。 - 前記インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
前記実電流値に基づいて残る1つの相に流れる実電流値を推定する第2の電流推定手段と、
前記第1の電流推定手段および第2の電流推定手段で推定した2つの推定電流値を比較することにより、前記インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を含むものである請求項1または2に記載のモータ駆動装置。 - 前記モータの印加電圧、電流および回転数に基づいて前記インバータに流れる指令電流値を演算する指令電流値演算手段と、
前記第1の電流推定手段で推定した推定電流値と前記指令電流値とを比較することにより、前記インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を含むものである請求項1または2に記載のモータ駆動装置。 - 前記第1の電流推定手段で推定した推定電流値から推定ベクトル電流値を演算するベクトル電流推定手段と、
前記インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
前記実電流値からベクトル電流値を算出するベクトル電流算出手段と、
前記推定ベクトル電流値と前記ベクトル電流値とを比較することにより、前記インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を含む請求項1または2に記載のモータ駆動装置。 - 電源からの電流が流れることにより駆動されるモータと、
前記モータに流れる電流を制御するための、パルス幅のデューティ比を可変とする矩形波を用いたパルス幅変調方式により駆動信号を生成する制御手段と、
前記電源および前記モータの間に設けられた第1のスイッチング素子と、グランドおよび前記モータの間に設けられた第2のスイッチング素子とを有し、前記駆動信号のデューティ比に基づいて、前記第1および前記第2のスイッチング素子を制御するインバータとを備えたモータ駆動装置において、
前記インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
前記インバータの各相の第2のスイッチング素子のうちの1つの相における前記駆動信号のデューティのON時間が予め定められた値よりも小さいとき、前記デューティのON時間が予め定められた値よりも大きな残る2つの相において検出された実電流値に基づいて前記1つの相に流れる実電流値を推定電流値として推定する第2の電流推定手段と、
前記実電流値からベクトル電流を算出するベクトル電流算出手段と、
前記ベクトル電流の予想最大電流値に相当する、前記インバータの各相に流れる指令電流値を演算する指令電流値演算手段と、
前記第2の電流推定手段で推定した推定電流値と前記指令電流値演算手段により演算された前記指令電流値とを比較することにより、前記インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。 - 電源からの電流が流れることにより駆動されるモータと、
前記モータに流れる電流を制御するための、パルス幅のデューティ比を可変とする矩形波を用いたパルス幅変調方式により駆動信号を生成する制御手段と、
前記電源および前記モータの間に設けられた第1のスイッチング素子と、グランドおよび前記モータの間に設けられた第2のスイッチング素子とを有し、前記駆動信号のデューティ比に基づいて、前記第1および前記第2のスイッチング素子を制御するインバータとを備えたモータ駆動装置において、
前記インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
前記実電流値からベクトル電流値を算出するベクトル電流算出手段と、
前記ベクトル電流値の予想最大電流値に相当する、前記インバータの各相に流れる指令電流値を演算する指令電流値演算手段と、
前記ベクトル電流値と前記指令電流値とを比較することにより、前記インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。 - 電源からの電流が流れることにより駆動されるモータと、
前記モータに流れる電流を制御するための、パルス幅のデューティ比を可変とする矩形波を用いたパルス幅変調方式により駆動信号を生成する制御手段と、
前記電源および前記モータの間に設けられた第1のスイッチング素子と、グランドおよび前記モータの間に設けられた第2のスイッチング素子とを有し、前記駆動信号のデューティ比に基づいて、前記第1および前記第2のスイッチング素子を制御するインバータとを備えたモータ駆動装置において、
前記インバータの各相に流れる実電流値を検出する実電流検出手段と、
前記インバータの各相の第2のスイッチング素子のうちの1つの相における前記駆動信号のデューティのON時間が予め定められた値よりも小さいとき、前記デューティのON時間が予め定められた値よりも大きな残る2つの相において検出された実電流値に基づいて前記1つの相に流れる実電流値を推定電流値として推定する第2の電流推定手段と、
前記第2の電流推定手段で推定した推定電流値から推定ベクトル電流値を求めるベクトル電流推定手段と、
前記実電流値からベクトル電流値を算出するベクトル電流算出手段と、
前記推定ベクトル電流値と前記ベクトル電流値とを比較することにより、前記インバータの各相に流れる電流値の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記異常検出手段による異常検出は、比較の対象となる2つの電流値の偏差が所定値以上のときに、電流値の異常と判定するものである請求項3ないし9のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。
Priority Applications (4)
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