JP6566007B2 - Control device - Google Patents
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Description
本明細書に記載の開示は、回転電機の制御装置に関するものである。 The disclosure described in the present specification relates to a control device for a rotating electrical machine.
特許文献1に示されるように、回転電機の制御装置が知られている。回転電機には回転角度センサが設けられている。回転角度センサはロータの回転角度を検出し、その検出値を制御装置に出力する。また回転電機には誘起電圧検出部が設けられている。誘起電圧検出部はステータの電機子巻線に生じる誘起電圧を検出し、その検出値を制御装置に出力する。
As shown in
特許文献1に示される制御装置は、回転角度センサに異常が生じた場合、誘起電圧検出部によって検出される信号に基づいて回転電機の回転角度を検出する。しかしながら特許文献1には、この回転角度センサ(回転角センサ)の異常を検出する具体的な構成の記載がない。
When an abnormality occurs in the rotation angle sensor, the control device disclosed in
そこで本明細書に記載の開示物は、回転角センサの異常を検出可能な制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a control device capable of detecting an abnormality of a rotation angle sensor.
開示の1つは、回転電機(200)の制御装置であって、
回転電機のロータ(201)の回転角度を検出する回転角センサ(12)と、
回転電機のステータ(202)の有するステータコイル(204〜207)の誘起電圧を検出する誘起電圧検出部(13)と、
回転角センサの検出する回転角度と誘起電圧検出部の検出する誘起電圧それぞれの入力される演算部(15)と、を有し、
演算部は、ステータコイルへの通電を制御するステータインバータ(30)の停止時に、誘起電圧検出部によって検出された誘起電圧が所定の比較閾値を上回る際の複数の立ち上がり時間、および、判定閾値を下回る際の複数の立ち下がり時間のうちの2つの検出時間それぞれにおいて回転角センサによって検出された2つのロータの回転角度の差と、2つの検出時間の間の誘起電圧の位相間隔と、に基づいて回転角センサの故障を判断する。
One of the disclosures is a control device for a rotating electrical machine (200),
A rotation angle sensor (12) for detecting the rotation angle of the rotor (201) of the rotating electrical machine;
An induced voltage detector (13) for detecting an induced voltage of a stator coil (204 to 207) included in the stator (202) of the rotating electrical machine;
A calculation unit (15) for inputting the rotation angle detected by the rotation angle sensor and the induced voltage detected by the induced voltage detection unit;
The calculation unit determines a plurality of rise times and determination thresholds when the induced voltage detected by the induced voltage detection unit exceeds a predetermined comparison threshold when the stator inverter (30) that controls energization of the stator coil is stopped. Based on the difference between the rotation angles of the two rotors detected by the rotation angle sensor at each of the two detection times of the plurality of falling times when the time is below, and the phase interval of the induced voltage between the two detection times To determine the failure of the rotation angle sensor.
ロータ(201)が回転し、それによってステータコイル(204〜207)を透過する磁界が変化すると、ステータコイル(204〜207)に誘起電圧が発生する。この誘起電圧は正弦波としてあらわれる。例えばロータ(201)が8個の磁極対を有する場合、ロータ(201)が機械角で1回転する間に8周期分の正弦波があらわれる。 When the rotor (201) rotates and thereby the magnetic field transmitted through the stator coils (204 to 207) changes, an induced voltage is generated in the stator coils (204 to 207). This induced voltage appears as a sine wave. For example, when the rotor (201) has eight magnetic pole pairs, eight cycles of sine waves appear while the rotor (201) makes one rotation at a mechanical angle.
この誘起電圧の1周期間分の位相は機械角で45°である。したがって、例えば、正弦波形の誘起電圧が比較閾値を上回った後に再び上回る位相間隔は機械角で45°になる。これに対して、回転角センサ(12)によって誘起電圧が比較閾値を2度上回った際それぞれで検出される回転角度の差も機械角で45°になることが期待される。 The phase of this induced voltage for one period is 45 ° in mechanical angle. Therefore, for example, the phase interval that rises again after the induced voltage of the sine waveform exceeds the comparison threshold value is 45 ° in mechanical angle. On the other hand, it is expected that the difference in rotation angle detected by the rotation angle sensor (12) when the induced voltage exceeds the comparison threshold value by 2 degrees is 45 ° in mechanical angle.
したがって、回転角センサ(12)で検出された回転角度の差が上記の位相間隔と同等の場合、回転角センサ(12)は正常であると判断することができる。これとは反対に、回転角センサ(12)で検出された回転角度の差が上記の位相間隔とは異なる場合、回転角センサ(12)は異常であると判断することができる。 Therefore, when the difference in rotation angle detected by the rotation angle sensor (12) is equal to the above phase interval, it can be determined that the rotation angle sensor (12) is normal. On the other hand, if the difference in the rotation angle detected by the rotation angle sensor (12) is different from the above phase interval, it can be determined that the rotation angle sensor (12) is abnormal.
以上に示したように、本開示によれば回転角センサ(12)の故障を判断することができる。また本開示によれば、例えば複数の回転角センサの検出結果に基づいて回転角センサの故障を判断する構成と比べて部品点数の増大が抑制される。 As described above, according to the present disclosure, a failure of the rotation angle sensor (12) can be determined. Further, according to the present disclosure, for example, an increase in the number of parts is suppressed as compared with a configuration in which a failure of the rotation angle sensor is determined based on detection results of a plurality of rotation angle sensors.
なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。 Note that the reference numbers in parentheses above merely indicate the correspondence with the configurations described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope in any way.
以下、本開示の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図7に基づいて本実施形態にかかるモータ制御装置100を説明する。モータ制御装置100は、上位ECUからの要求指令に基づいてモータ200を制御する。モータ制御装置100とモータ200とによって、いわゆるISGが構成されている。ISGはIntegrated Starter Generatorの略である。モータ制御装置100が制御装置に相当する。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A
モータ制御装置100とモータ200とは一体になっている。すなわちモータ制御装置100とモータ200とは、いわゆる機電一体型の構成になっている。これらモータ制御装置100とモータ200はエンジンルームに収納される。
The
モータ200はベルト310を介して車両に搭載されたエンジン300のクランクシャフトと連結されている。したがってモータ200とクランクシャフトとは互いに連動して回転する。モータ200が自律回転すると、その回転がクランクシャフトに伝わる。これによってクランクシャフトが回転する。エンジン300の始動、若しくは、車両走行のアシストが成される。これとは逆に、クランクシャフトが自律回転すると、その回転がモータ200に伝わる。これによってモータ200が回転する。モータ200の発電が成される。
Motor 200 is connected to a crankshaft of
<モータの構成>
図1に示すようにモータ200はロータ201とステータ202を有する。この他にモータ200は、図示しないシャフトとプーリを有する。シャフトは回転可能にモータ制御装置100に設けられている。このシャフトの先端にプーリが設けられている。このプーリに上記のベルト310が連結されている。これによりクランクシャフトの回転がベルト310を介してプーリに伝達される。逆に言えば、シャフトの回転がベルト310を介してクランクシャフトに伝達される。モータ200が回転電機に相当する。
<Configuration of motor>
As shown in FIG. 1, the
ロータ201はロータコイル203を有する。また図示しないがロータ201はロータコイル203をシャフトに固定する固定部を有する。固定部は円筒形状を成している。固定部の中空にシャフトが挿入固定されている。ロータコイル203は固定部の内部に設けられている。そしてロータコイル203はシャフトに設けられた配線と電気的に接続されている。この配線はシャフトのスリップリングと電気的に接続されている。スリップリングはシャフトの軸周りに円環状に形成されている。この円環状のスリップリングに導電材料から成るブラシが接触している。そしてこのブラシがモータ制御装置100と電気的に接続されている。このブラシにモータ制御装置100から電流が供給される。この電流は、ブラシ、スリップリング、および、配線を介してロータコイル203に供給される。これによりロータコイル203で磁界が発生する。ロータコイル203が界磁巻線に相当する。
The rotor 201 has a rotor coil 203. Although not shown, the rotor 201 has a fixing portion for fixing the rotor coil 203 to the shaft. The fixed part has a cylindrical shape. The shaft is inserted and fixed in the hollow of the fixing portion. The rotor coil 203 is provided inside the fixed portion. The rotor coil 203 is electrically connected to the wiring provided on the shaft. This wiring is electrically connected to the slip ring of the shaft. The slip ring is formed in an annular shape around the shaft axis. A brush made of a conductive material is in contact with the annular slip ring. This brush is electrically connected to the
なお、上記したように通電によってロータコイル203から磁界が発生する。この磁界は、ロータコイル203や、ロータコイル203をシャフトに固定する固定部それぞれを透過する。そのためにロータコイル203や固定部の一部が磁化している。したがって上記のようにロータコイル203に通電されていなくとも、微弱ながらロータ201からは磁界が出力されている。この微弱な磁界もステータコイル204を透過する。 As described above, a magnetic field is generated from the rotor coil 203 by energization. This magnetic field passes through each of the rotor coil 203 and the fixing portion that fixes the rotor coil 203 to the shaft. Therefore, the rotor coil 203 and a part of the fixed part are magnetized. Therefore, even if the rotor coil 203 is not energized as described above, a magnetic field is output from the rotor 201 although it is weak. This weak magnetic field also passes through the stator coil 204.
ステータ202はステータコイル204を有する。また図示しないがステータ202はステータコイル204の設けられるステータコアを有する。ステータコアは円筒形状を成している。ステータコアの中空に、シャフトとともにロータ201が設けられている。このようにロータ201の周囲にステータ202が設けられる。ステータコイル204は、U相ステータコイル205、V相ステータコイル206、および、W相ステータコイル207を有する。 The stator 202 has a stator coil 204. Although not shown, the stator 202 has a stator core on which a stator coil 204 is provided. The stator core has a cylindrical shape. A rotor 201 is provided in the hollow of the stator core together with a shaft. Thus, the stator 202 is provided around the rotor 201. Stator coil 204 has U-phase stator coil 205, V-phase stator coil 206, and W-phase stator coil 207.
U相ステータコイル205、V相ステータコイル206、および、W相ステータコイル207それぞれはモータ制御装置100とバスバーを介して一体的に連結されている。U相ステータコイル205、V相ステータコイル206、および、W相ステータコイル207には、モータ制御装置100から三相交流が供給される。U相ステータコイル205、V相ステータコイル206、および、W相ステータコイル207には、互いに位相が電気角で120°ずれた交流が供給される。これによりU相ステータコイル205、V相ステータコイル206、および、W相ステータコイル207から三相回転磁界が発生する。
Each of U-phase stator coil 205, V-phase stator coil 206, and W-phase stator coil 207 is integrally connected to
ロータコイル203とステータコイル204それぞれに電流が流れると、両者から磁界が発生する。これによりロータコイル203に回転トルクが発生する。三相回転磁界の位相変化に応じて回転トルクの発生方向が順次変化する。それによってシャフトが自律回転する。シャフトとともにプーリも回転する。この回転がベルト310を介してクランクシャフトに伝達される。この結果、クランクシャフトも回転する。 When current flows through each of the rotor coil 203 and the stator coil 204, a magnetic field is generated from both. As a result, rotational torque is generated in the rotor coil 203. The direction in which the rotational torque is generated sequentially changes according to the phase change of the three-phase rotating magnetic field. As a result, the shaft rotates autonomously. The pulley rotates with the shaft. This rotation is transmitted to the crankshaft via the belt 310. As a result, the crankshaft also rotates.
これとは逆に、エンジン300が燃焼駆動してクランクシャフトが自律回転すると、その回転がベルト310を介してプーリに伝達される。また、車輪の回転によってクランクシャフトが連れ回されると、その回転がベルト310を介してプーリに伝達される。それによってプーリとともにシャフトが回転する。これによりロータコイル203も回転する。ロータコイル203の発する磁界がステータコイル204と交差する。それによってステータコイル204に誘導起電力が発生する。この結果、ステータコイル204に電流が流れる。この電流がモータ制御装置100を介して車両のバッテリ400に供給される。
On the contrary, when the
<モータ制御装置の構成>
図1に示すようにモータ制御装置100はバッテリ400と電気的に接続するための正極端子100aと負極端子100bを有する。正極端子100aはバッテリ400の正極に接続される。負極端子100bはバッテリ400の負極に接続される。正極端子100aと負極端子100bとの間に平滑コンデンサ100cが接続される。
<Configuration of motor control device>
As shown in FIG. 1, the
図1に示すようにモータ制御装置100は、正極端子100aと負極端子100bとの間で並列接続されたステータインバータ30とロータインバータ50を有する。またモータ制御装置100はこれらステータインバータ30とロータインバータ50の駆動を制御するISGECU10と、ステータインバータ30とロータインバータ50の電流を検出する電流センサ70と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
ISGECU10は、ステータインバータ30とロータインバータ50それぞれと電気的に接続されている。後で詳説するようにISGECU10はマイコン11を有する。マイコン11は車両に搭載された上位ECUやエンジンECUとバスなどを介して通信可能になっている。マイコン11には上位ECUから要求指令が入力される。マイコン11は入力された要求指令および電流センサ70や後述の回転角センサ12の検出信号などに基づいて、ステータインバータ30とロータインバータ50を制御するための制御信号を生成する。マイコン11はその制御信号を後述のステータドライバ17とロータドライバ18に出力する。これによりステータドライバ17とロータドライバ18それぞれからステータインバータ30とロータインバータ50に駆動信号が出力される。この結果、ステータインバータ30とロータインバータ50の駆動が制御される。
The
ステータインバータ30は、正極端子100aと負極端子100bとの間で並列接続されたU相レグ31、V相レグ32、および、W相レグ33を有する。これら3つのレグそれぞれは正極端子100aから負極端子100bに向かって順に直列接続されたハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子を有する。 Stator inverter 30 has U-phase leg 31, V-phase leg 32, and W-phase leg 33 connected in parallel between positive electrode terminal 100a and negative electrode terminal 100b. Each of these three legs has a high-side switch element and a low-side switch element connected in series in order from the positive terminal 100a to the negative terminal 100b.
詳しく言えば、U相レグ31はU相ハイサイドスイッチ素子34とU相ローサイドスイッチ素子35を有する。V相レグ32はV相ハイサイドスイッチ素子36とV相ローサイドスイッチ素子37を有する。W相レグ33はW相ハイサイドスイッチ素子38とW相ローサイドスイッチ素子39を有する。 Specifically, the U-phase leg 31 has a U-phase high-side switch element 34 and a U-phase low-side switch element 35. The V-phase leg 32 includes a V-phase high-side switch element 36 and a V-phase low-side switch element 37. The W-phase leg 33 includes a W-phase high-side switch element 38 and a W-phase low-side switch element 39.
ステータインバータ30を構成するスイッチ素子はMOSFETである。そのためにこれらスイッチ素子それぞれは寄生ダイオードを有する。すなわちU相ハイサイドスイッチ素子34はU相ハイサイドダイオード34aを有する。U相ローサイドスイッチ素子35はU相ローサイドダイオード35aを有する。V相ハイサイドスイッチ素子36はV相ハイサイドダイオード36aを有する。V相ローサイドスイッチ素子37はV相ローサイドダイオード37aを有する。W相ハイサイドスイッチ素子38はW相ハイサイドダイオード38aを有する。W相ローサイドスイッチ素子39はW相ローサイドダイオード39aを有する。これら寄生ダイオードのカソード電極は正極端子100a側にある。アノード電極は負極端子100b側にある。 The switch element constituting the stator inverter 30 is a MOSFET. For this purpose, each of these switch elements has a parasitic diode. That is, the U-phase high-side switch element 34 has a U-phase high-side diode 34a. The U-phase low-side switch element 35 has a U-phase low-side diode 35a. The V-phase high-side switch element 36 has a V-phase high-side diode 36a. The V-phase low-side switch element 37 has a V-phase low-side diode 37a. The W-phase high-side switch element 38 has a W-phase high-side diode 38a. The W-phase low-side switch element 39 includes a W-phase low-side diode 39a. The cathode electrodes of these parasitic diodes are on the positive electrode terminal 100a side. The anode electrode is on the negative electrode terminal 100b side.
図1に示すようにU相ステータコイル205、V相ステータコイル206、および、W相ステータコイル207それぞれの一端は互いに接続されている。これによりU相ステータコイル205、V相ステータコイル206、および、W相ステータコイル207はY結線されている。 As shown in FIG. 1, one end of each of U-phase stator coil 205, V-phase stator coil 206, and W-phase stator coil 207 is connected to each other. Thereby, the U-phase stator coil 205, the V-phase stator coil 206, and the W-phase stator coil 207 are Y-connected.
そしてU相ステータコイル205の他端がU相ハイサイドスイッチ素子34とU相ローサイドスイッチ素子35の中点に接続されている。V相ステータコイル206の他端がV相ハイサイドスイッチ素子36とV相ローサイドスイッチ素子37の中点に接続されている。W相ステータコイル207の他端がW相ハイサイドスイッチ素子38とW相ローサイドスイッチ素子39の中点に接続されている。 The other end of the U-phase stator coil 205 is connected to the midpoint of the U-phase high-side switch element 34 and the U-phase low-side switch element 35. The other end of the V-phase stator coil 206 is connected to the midpoint of the V-phase high-side switch element 36 and the V-phase low-side switch element 37. The other end of the W-phase stator coil 207 is connected to the midpoint of the W-phase high-side switch element 38 and the W-phase low-side switch element 39.
以上の電気的な接続構成により、ステータドライバ17からの駆動信号によって、例えばU相ハイサイドスイッチ素子34、V相ローサイドスイッチ素子37、および、W相ローサイドスイッチ素子39が閉状態になるとステータコイル204に電流が流れる。詳しく言えば、正極端子100aから負極端子100bへと向かって、U相ハイサイドスイッチ素子34、U相ステータコイル205、V相ステータコイル206、および、V相ローサイドスイッチ素子37を介して電流が流れる。正極端子100aから負極端子100bへと向かって、U相ハイサイドスイッチ素子34、U相ステータコイル205、W相ステータコイル207、および、W相ローサイドスイッチ素子39を介して電流が流れる。 With the above electrical connection configuration, for example, when the U-phase high-side switch element 34, the V-phase low-side switch element 37, and the W-phase low-side switch element 39 are closed by the drive signal from the stator driver 17, the stator coil 204 is closed. Current flows through Specifically, a current flows from the positive terminal 100a to the negative terminal 100b through the U-phase high-side switch element 34, the U-phase stator coil 205, the V-phase stator coil 206, and the V-phase low-side switch element 37. . A current flows from the positive terminal 100 a to the negative terminal 100 b through the U-phase high-side switch element 34, the U-phase stator coil 205, the W-phase stator coil 207, and the W-phase low-side switch element 39.
本実施形態では、ステータインバータ30を構成するスイッチ素子としてモジュール型のパワーMOSFETを採用している。そのためにこのスイッチ素子と寄生ダイオードそれぞれの電流定格は高く、バッテリ400の逆接続時の電流にも耐えるように設計されている。ステータインバータ30を構成するスイッチ素子にはいわゆる片面冷却システムが採用されている。
In the present embodiment, a module type power MOSFET is employed as a switch element constituting the stator inverter 30. Therefore, the current rating of each of the switch element and the parasitic diode is high, and the switch element and the parasitic diode are designed to withstand the current when the
ロータインバータ50は、正極端子100aと負極端子100bとの間で並列接続されたE相レグ51とF相レグ52を有する。E相レグ51は正極端子100aから負極端子100bに向かって順に直列接続されたE相ハイサイドスイッチ素子54とE相ローサイドスイッチ素子55を有する。F相レグ52は正極端子100aから負極端子100bに向かって順に直列接続されたF相ハイサイドスイッチ素子56とF相ローサイドスイッチ素子57を有する。これら4つのスイッチ素子によってフルブリッジ回路が構成されている。
The
以上に示したロータインバータ50を構成するスイッチ素子はMOSFETである。そのためにスイッチ素子それぞれは寄生ダイオードを有する。すなわちE相ハイサイドスイッチ素子54はE相ハイサイドダイオード54aを有する。E相ローサイドスイッチ素子55はE相ローサイドダイオード55aを有する。F相ハイサイドスイッチ素子56はF相ハイサイドダイオード56aを有する。F相ローサイドスイッチ素子57はF相ローサイドダイオード57aを有する。これら寄生ダイオードのカソード電極は正極端子100a側にある。アノード電極は負極端子100b側にある。
The switch element constituting the
E相ハイサイドスイッチ素子54とE相ローサイドスイッチ素子55の中点、および、F相ハイサイドスイッチ素子56とF相ローサイドスイッチ素子57の中点それぞれに上記のブラシが接続されている。ブラシはシャフトのスリップリングと接触し、スリップリングは配線を介してロータコイル203と電気的に接続されている。 The brushes are connected to the midpoints of the E-phase high-side switch element 54 and the E-phase low-side switch element 55, and the midpoints of the F-phase high-side switch element 56 and the F-phase low-side switch element 57, respectively. The brush contacts the slip ring of the shaft, and the slip ring is electrically connected to the rotor coil 203 via a wiring.
図1に示すようにE相ハイサイドスイッチ素子54とE相ローサイドスイッチ素子55の中点がロータコイル203の一端と電気的に接続されている。F相ハイサイドスイッチ素子56とF相ローサイドスイッチ素子57の中点がロータコイル203の他端と電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1, the midpoint of the E-phase high-side switch element 54 and the E-phase low-side switch element 55 is electrically connected to one end of the rotor coil 203. The midpoint of the F-phase high-side switch element 56 and the F-phase low-side switch element 57 is electrically connected to the other end of the rotor coil 203.
以上の接続構成により、ロータドライバ18からの駆動信号によって、例えばE相ハイサイドスイッチ素子54とF相ローサイドスイッチ素子57が閉状態になるとロータコイル203の一端から他端に向かって電流が流れる。すなわち、正極端子100aから負極端子100bへと向かって、E相ハイサイドスイッチ素子54、ロータコイル203、および、F相ローサイドスイッチ素子57を介して電流が流れる。 With the above connection configuration, for example, when the E-phase high-side switch element 54 and the F-phase low-side switch element 57 are closed by the drive signal from the rotor driver 18, a current flows from one end of the rotor coil 203 to the other end. That is, current flows from the positive terminal 100 a to the negative terminal 100 b through the E-phase high-side switch element 54, the rotor coil 203, and the F-phase low-side switch element 57.
また、例えばF相ハイサイドスイッチ素子56、および、E相ローサイドスイッチ素子55が閉状態になるとロータコイル203の他端から一端に向かって電流が流れる。すなわち、正極端子100aから負極端子100bへと向かって、F相ハイサイドスイッチ素子56、ロータコイル203、および、E相ローサイドスイッチ素子55を介して電流が流れる。 For example, when the F-phase high-side switch element 56 and the E-phase low-side switch element 55 are closed, a current flows from the other end of the rotor coil 203 toward one end. That is, current flows from the positive terminal 100 a to the negative terminal 100 b through the F-phase high-side switch element 56, the rotor coil 203, and the E-phase low-side switch element 55.
電流センサ70は、ステータコイル204とロータコイル203の電流量を検出するものである。より具体的に言えば、電流センサ70は、ステータインバータ30とロータインバータ50に設けられたシャント抵抗である。電流センサ70は、U相シャント抵抗71、V相シャント抵抗72、W相シャント抵抗73、E相シャント抵抗74、および、F相シャント抵抗75を有する。
The
U相シャント抵抗71はU相ローサイドスイッチ素子35と負極端子100bとの間に設けられている。V相シャント抵抗72はV相ローサイドスイッチ素子37と負極端子100bとの間に設けられている。W相シャント抵抗73はW相ローサイドスイッチ素子39と負極端子100bとの間に設けられている。E相シャント抵抗74はE相ローサイドスイッチ素子55と負極端子100bとの間に設けられている。F相シャント抵抗75はF相ローサイドスイッチ素子57と負極端子100bとの間に設けられている。 The U-phase shunt resistor 71 is provided between the U-phase low-side switch element 35 and the negative electrode terminal 100b. The V-phase shunt resistor 72 is provided between the V-phase low-side switch element 37 and the negative electrode terminal 100b. The W-phase shunt resistor 73 is provided between the W-phase low-side switch element 39 and the negative terminal 100b. The E-phase shunt resistor 74 is provided between the E-phase low-side switch element 55 and the negative terminal 100b. The F-phase shunt resistor 75 is provided between the F-phase low-side switch element 57 and the negative terminal 100b.
マイコン11は、これらシャント抵抗の抵抗値を記憶している。マイコン11はこの記憶している抵抗値と、シャント抵抗の両端電圧とから、各レグのローサイドスイッチに流れる電流量を検出する。これによりマイコン11はステータコイル204とロータコイル203に流動する電流量を推定する。なお、電流センサ70としては上記例に限定されず、例えば、電流の流動によって発生する磁界に基づいて、電流量を検出する構成を採用することもできる。
The microcomputer 11 stores the resistance values of these shunt resistors. The microcomputer 11 detects the amount of current flowing through the low-side switch of each leg from the stored resistance value and the voltage across the shunt resistor. Thereby, the microcomputer 11 estimates the amount of current flowing through the stator coil 204 and the rotor coil 203. The
<ISGECUの概要>
図1に示すようにISGECU10は、マイコン11、回転角センサ12、誘起電圧検出部13、および、起動判断部14を有する。またISGECU10は、ステータドライバ17とロータドライバ18、および、定電圧回路19を有する。これらISGECU10を構成する複数の要素は1つの配線基板に搭載されている。これら各構成要素は配線基板に形成された配線パターンを介して電気的に接続されている。
<Overview of ISGECU>
As shown in FIG. 1, the
マイコン11は起動判断部14から入力される起動信号によって電源が供給される。これによりマイコン11は起動する。より詳しく言えば、起動判断部14から定電圧回路19に起動信号が入力される。これにより定電圧回路19が起動状態になり、マイコン11を駆動するのに必要な例えば5Vの電圧を生成する。この電圧がマイコン11に供給される。これによりマイコン11は起動する。マイコン11は故障検出部15とドライバ制御部16を有する。この故障検出部15に回転角センサ12と誘起電圧検出部13それぞれの信号が入力される。ドライバ制御部16に回転角センサ12と故障検出部15それぞれの信号が入力される。
The microcomputer 11 is supplied with power by an activation signal input from the activation determination unit 14. As a result, the microcomputer 11 is activated. More specifically, an activation signal is input from the activation determination unit 14 to the constant voltage circuit 19. As a result, the constant voltage circuit 19 is activated, and generates a voltage of, for example, 5 V necessary for driving the microcomputer 11. This voltage is supplied to the microcomputer 11. As a result, the microcomputer 11 is activated. The microcomputer 11 includes a
故障検出部15は回転角センサ12と誘起電圧検出部13それぞれの信号に基づいて回転角センサ12の故障を診断する。そして故障検出部15はその回転角センサ12の故障診断結果をドライバ制御部16に出力する。故障検出部15が演算部に相当する。
The
ドライバ制御部16は故障検出部15から入力される回転角センサの故障診断結果、回転角センサ12の出力、および、上位ECUなどから入力される要求指令に基づいて制御信号を生成する。この制御信号はパルス信号であり、そのパルス幅はモータ200に要求される出力に応じて決定される。
The
このドライバ制御部16の生成した制御信号がステータドライバ17とロータドライバ18に入力される。ステータドライバ17とロータドライバ18は入力された制御信号を増幅する。そして各ドライバは増幅した制御信号を駆動信号としてステータインバータ30とロータインバータ50に出力する。
A control signal generated by the
なお、車両にはスタータモータが搭載されている。このスタータモータによってエンジン300が最初に始動される場合、ドライバ制御部16は起動判断部14から入力される起動信号によって起動する。そしてモータ200によってエンジン300を再始動する場合、ISGECU10にはイグニッション信号が入力されており、すでに起動状態になっている。
Note that a starter motor is mounted on the vehicle. When the
<ISGECUの詳細>
以下、ISGECUの詳細を説明する。
<Details of ISGECU>
Details of the ISGECU will be described below.
回転角センサ12は、ロータ201の設けられるシャフトの回転角を検出するものである。すなわち回転角センサ12はモータ200の回転角を検出するものである。上記したようにシャフトの先端にはプーリが設けられている。このプーリにベルト310が取り付けられている。このシャフトのプーリの設けられる先端とは反対側の端部に、図1に示す永久磁石208が固定されている。
The
回転角センサ12はこの永久磁石208と対向配置された複数のホール素子を有する。複数のホール素子それぞれに永久磁石208から発せられた磁界が透過する。シャフトが回転すると各ホール素子を透過する磁界の角度が順次変化する。これにより、各ホール素子からはシャフトの回転に応じて位相の変化するホール電圧が出力される。各ホール素子は、出力されるホール電圧の位相が異なるように、シャフトの回転方向で離れて配置されている。
The
回転角センサ12はカウンタを有する。このカウンタのカウント数は各ホール素子のホール電圧の位相変化に応じてインクリメントされる。このカウント数がドライバ制御部16と故障検出部15に入力される。カウント数はシャフトが機械角で一回転するとクリアされる。図4にこのカウント数を一点鎖線で示す。カウント数は機械角が0°から360°へと向かうにしたがって増大する。
The
なお、上記したようにシャフトとクランクシャフトはベルト310を介して相互に回転可能になっている。ベルト310はシャフトに設けられたプーリに設けられる。ベルト310はクランクシャフトのプーリ(クランクシャフトプーリ)に設けられる。これら2つのプーリの直径が同一の場合、クランクシャフトの回転数とシャフトの回転数は同一になる。そのためにエンジン300とモータ200の回転数は同一になる。しかしながらこれらプーリの直径は通常異なっている。そのために回転角センサ12で検出される回転数はエンジン300の回転数とは等しくない。回転角センサ12で検出される回転数とエンジン300の回転数の比はプーリの直径比(プーリ比)によって定められる。
As described above, the shaft and the crankshaft can be rotated with each other via the belt 310. The belt 310 is provided on a pulley provided on the shaft. The belt 310 is provided on a crankshaft pulley (crankshaft pulley). When these two pulleys have the same diameter, the rotational speed of the crankshaft and the rotational speed of the shaft are the same. Therefore, the rotation speeds of the
誘起電圧検出部13は、ロータ201から発せられて、ステータコイル204を透過する磁界が時間変化することで発生する誘導起電力(誘起電圧)を検出するものである。本実施形態の誘起電圧検出部13はU相ステータコイル205とV相ステータコイル206それぞれの誘起電圧を検出する。そして誘起電圧検出部13はこれら2相のステータコイル間の電圧差(線間電圧)を検出する。
The induced
図3に示すように誘起電圧は正弦波のように変化する。図3ではU相ステータコイル205の誘起電圧をPUとして実線で示している。V相ステータコイル206の誘起電圧をPVとして破線で示している。W相ステータコイル207の誘起電圧をPWとして一点鎖線で示している。 As shown in FIG. 3, the induced voltage changes like a sine wave. In FIG. 3, the induced voltage of the U-phase stator coil 205 is indicated by a solid line as PU. The induced voltage of the V-phase stator coil 206 is indicated by a broken line as PV. The induced voltage of the W-phase stator coil 207 is indicated by a one-dot chain line as PW.
図3に示すように各ステータコイルの誘起電圧は位相がずれている。そのためにこれら誘起電圧の差である線間電圧も、図4に実線で示すように正弦波のように変化する。この線間電圧は、誘起電圧検出部13によって検出される、U相ステータコイル205の誘起電圧とV相ステータコイル206の誘起電圧の差である。図4では、ステータインバータ30が駆動を停止して、エンジン300によって連れ回されて一定速度で回転している場合の線間電圧を示している。
As shown in FIG. 3, the induced voltages of the stator coils are out of phase. Therefore, the line voltage, which is the difference between these induced voltages, also changes like a sine wave as shown by the solid line in FIG. This line voltage is the difference between the induced voltage of the U-phase stator coil 205 and the induced voltage of the V-phase stator coil 206 detected by the induced
本実施形態のロータコイル203の磁極対数は8となっている。この場合、シャフトが機械角で360°回転する間に線間電圧は8周期分の正弦波を出力する。したがって、シャフトが機械角で45°回転すると線間電圧は1周期分の正弦波を出力する。このように電気角360°は機械角45°に等しくなっている。故障検出部15と起動判断部14それぞれに、この正弦波形の線間電圧が入力される。
The number of magnetic pole pairs of the rotor coil 203 of this embodiment is 8. In this case, the line voltage outputs a sine wave for eight cycles while the shaft rotates 360 ° in mechanical angle. Therefore, when the shaft rotates 45 ° in mechanical angle, the line voltage outputs a sine wave for one cycle. Thus, the electrical angle 360 ° is equal to the mechanical angle 45 °. The line voltage having this sine waveform is input to each of the
上記したようにロータコイル203やそれをシャフトに固定する固定部の一部が磁化している。そのためにロータコイル203に通電されていなくとも、微弱ながらロータ201からは磁界が出力されている。この微弱な磁界を発するロータ201はエンジン300の始動時においてクランクシャフトに連れ回されて回転する。これによりステータコイル204を通過する微弱な磁界の時間変化が早くなる。ステータコイル204に生成される誘起電圧の電圧レベルが高まる。この誘起電圧の電圧レベルの変化が誘起電圧検出部13によって検出される。
As described above, the rotor coil 203 and a part of the fixing portion that fixes the rotor coil 203 to the shaft are magnetized. Therefore, even if the rotor coil 203 is not energized, a magnetic field is output from the rotor 201 although it is weak. The rotor 201 that generates a weak magnetic field is rotated by the crankshaft when the
起動判断部14は誘起電圧検出部13から入力される線間電圧の時間的な振る舞いから、エンジン300が始動して駆動状態であるか否かを判断する。起動判断部14は線間電圧の時間的な振る舞いから、エンジン300が始動してアイドリング以上の回転数で回転していると判断すると、ハイレベルの起動信号をドライバ制御部16に出力する。これとは異なりエンジン300が停止していると判断すると起動判断部14はローレベルの起動信号をドライバ制御部16に出力する。
The start determination unit 14 determines whether or not the
故障検出部15は図2に示す機能要素を有している。すなわち故障検出部15は、比較部15a、取得部15b、および、判断部15cを有する。これら3つの要素は故障検出部15の機能を説明するために便宜的に分けて示しているに過ぎない。これら故障検出部15の機能を司る構成要素がハード的に同一であろうと、分かれていようと構わない。
The
比較部15aは誘起電圧検出部13から入力される線間電圧に応じた比較信号を生成する。この比較信号が取得部15bに入力される。また取得部15bには回転角センサ12によって検出された回転角度が入力される。取得部15bは比較部15aから入力される比較信号の入力時の回転角度を取得する。取得部15bは取得した回転角度を判断部15cに出力する。判断部15cは入力された複数の回転角度の差を取る。そして判断部15cは回転角度の差と、記憶している位相間隔とを比較する。両者が一致する場合、判断部15cは回転角センサ12が正常であることを示すローレベルの診断信号をドライバ制御部16に出力する。両者が不一致の場合、判断部15cは回転角センサ12が異常であることを示すハイレベルの診断信号をドライバ制御部16に出力する。故障検出部15については後で詳説する。
The
ドライバ制御部16は起動判断部14からハイレベルの起動信号が入力されると起動する。起動するとドライバ制御部16は上位ECUなどの車載ECUと車両制御に必要な情報を相互に送受信し始める。またドライバ制御部16は故障検出部15から入力される診断信号がハイレベルか否かを判断する。
The
診断信号がローレベルの場合、ドライバ制御部16は回転角センサ12の検出信号や上位ECUから入力される要求指令などに基づいて制御信号を生成する。これとは反対に診断信号がハイレベルの場合、ドライバ制御部16はステータドライバ17とロータドライバ18それぞれの制御信号の出力を停止する。または、ドライバ制御部16はステータドライバ17への制御信号の出力を停止し、ロータドライバ18への制御信号の出力を継続する。このロータドライバ18への制御信号の出力は、ステータコイル204に誘導起電力を発生させることで、バッテリ400を充電する際に行われる。ステータコイル204で生成された誘導起電力は、ステータインバータ30を構成するスイッチ素子の寄生ダイオードを介してバッテリ400に供給される。
When the diagnostic signal is at a low level, the
ステータドライバ17とロータドライバ18それぞれは増幅回路を有する。これらドライバは入力された制御信号を増幅し、その増幅した制御信号(駆動信号)を各インバータのスイッチ素子のゲート電極に出力する。これにより各インバータの駆動が制御される。 Each of the stator driver 17 and the rotor driver 18 has an amplifier circuit. These drivers amplify the input control signal, and output the amplified control signal (drive signal) to the gate electrode of the switch element of each inverter. Thereby, the drive of each inverter is controlled.
<故障検出部の詳細構成>
上記したように故障検出部15は機能要素として比較部15a、取得部15b、および、判断部15cを有する。比較部15aは誘起電圧検出部13から入力される線間電圧と比較するための所定の比較閾値を有する。比較部15aは線間電圧が比較閾値を下回る場合にローレベルを出力する。しかしながら比較部15aは線間電圧が比較閾値を上回るとハイレベルの比較信号を出力する。このように線間電圧が比較閾値を上回るタイミングで、比較信号はローレベルからハイレベルに切り換わる。また、比較信号は線間電圧が比較閾値を下回るタイミングで、ハイレベルからローレベルに切り換わる。取得部15bはこの比較信号の電圧レベルの変化を検知する。
<Detailed configuration of failure detection unit>
As described above, the
以下においては説明を簡便とするために比較信号がローレベルからハイレベルに切り換わるタイミングを立ち上がりタイミングと示す。ハイレベルからローレベルに切り換るタイミングを立ち下がりタイミングと示す。この立ち上がりタイミングが立ち上がり時間に相当する。立ち下がりタイミングが立ち下がり時間に相当する。 In the following description, the timing at which the comparison signal switches from the low level to the high level is referred to as the rising timing for the sake of simplicity. The timing for switching from the high level to the low level is referred to as the falling timing. This rise timing corresponds to the rise time. The fall timing corresponds to the fall time.
図4に上記の比較閾値を破線で示す。このように比較閾値は一定値である。上記したようにシャフトが機械角で360°回転する間に線間電圧は8周期分の正弦波を出力する。そのためにシャフトが機械角で360°回転する間に線間電圧は比較閾値を8回上回る。したがって比較部15aから出力されるハイレベルの比較信号の出力タイミングの位相間隔は機械角で45°になる。換言すれば、比較信号の立ち上がりタイミングの位相間隔は機械角で45°になる。
FIG. 4 shows the comparison threshold value with a broken line. Thus, the comparison threshold is a constant value. As described above, the line voltage outputs a sine wave for eight cycles while the shaft rotates 360 ° in mechanical angle. Therefore, the line voltage exceeds the comparison threshold value 8 times while the shaft rotates 360 ° in mechanical angle. Therefore, the phase interval of the output timing of the high-level comparison signal output from the
本実施形態の取得部15bは比較信号の立ち上がりタイミングを検知する。取得部15bは比較信号の立ち下がりタイミングを無視する。取得部15bは立ち上がりタイミングを検知すると回転角センサ12で検出されるカウント数(回転角度)を取得する。取得部15bは取得したカウント数を判断部15cに出力する。立ち上がりタイミングが検出時間に相当する。
The
判断部15cは取得部15bから入力されるカウント数(回転角度)の差をとる。上記したように立ち上がりタイミングの位相間隔は機械角で45°である。そのために取得部15bから入力されるカウント数の差も機械角で45°になることが期待される。
The
判断部15cは不揮発性メモリを有する。この不揮発性メモリに故障判断のための位相間隔として機械角45°を記憶している。判断部15cは算出した回転角度の差が記憶している位相間隔に等しいか否かを判断する。すなわち判断部15cは算出した回転角度の差が機械角で45°に等しいか否かを判断する。回転角度の差が機械角で45°に等しい場合、判断部15cは回転角センサ12が正常であると判断する。これとは異なり差分値が機械角で45°を示さない場合、判断部15cは回転角センサ12が異常であると判断する。
The
回転角センサ12が正常の場合、例えば図4に示すように、時間t1において線間電圧が比較閾値を上回った際に回転角センサ12によって検出される回転角度は機械角で45°になる。その後に線間電圧が再び比較閾値を上回る時間t2において回転角センサ12で検出される回転角度は機械角で90°になる。そのためにこの時間t1と時間t2それぞれにおいて回転角センサ12によって検出された回転角度の差は機械角で45°になる。
When the
同等にして、時間t3において線間電圧が比較閾値を上回った際に回転角センサ12によって検出される回転角度は機械角で235°になる。その後に線間電圧が再び比較閾値を上回る時間t4において回転角センサ12で検出される回転角度は機械角で270°になる。そのためにこの時間t3と時間t4それぞれにおいて回転角センサ12によって検出された回転角度の差は機械角で45°になる。このように回転角センサ12が正常の場合、線間電圧が比較閾値を上回る際に回転角センサ12によって検出される回転角度の差は機械角で45°になる。
Equivalently, the rotation angle detected by the
しかしながら回転角センサ12に異常が生じると、線間電圧が比較閾値を上回る際の位相間隔と、その際に回転角センサ12で検出される回転角度の差とに差異が生じる。例えば図5に示すように時間taにおいて回転角センサ12に異常が生じ、それによって回転角センサ12の出力するカウント数が120°で一定値になったとする。この故障時間taよりも前の時間t1と時間t2とで検出される回転角センサ12の回転角度の差は45°なので正常と判断される。しかしながら故障時間taよりも後の時間t3と時間t4それぞれで検出される回転角センサ12の回転角度は120°で一定になる。そのために時間t3と時間t4とで検出される回転角センサ12の回転角度の差が0°となり、異常と判断される。
However, if an abnormality occurs in the
<故障検出部の故障検出フロー>
次に、図6に基づいて故障検出部15の故障検出フローを説明する。この故障検出フローは、ステータコイル204に誘起電圧が生成される際に実行される。具体的に言えば、故障検出フローは、エンジン300が燃焼駆動状態であり、なおかつ、ステータインバータ30を構成するスイッチ素子の駆動が停止している際に行われる。
<Fault detection flow of the fault detection unit>
Next, the failure detection flow of the
この故障検出フローの各ステップは、上記の故障検出部15の各機能要素が処理する。しかしながら各処理フローにおいて、どの機能要素が行うのかを分けて記載すると説明が煩雑となる虞がある。これを避けるため、以下においてはこれら各機能要素を含む故障検出部15が故障検出フローの各ステップを一括して処理するように記載する。
Each step of this failure detection flow is processed by each functional element of the
なお故障検出部15は揮発性メモリを有している。具体的には判断部15cがこの揮発性メモリを有している。この揮発性メモリには、第1角度θ1、第2角度θ2、フラグNがある。これらは、以下に示すように線間電圧の比較閾値に対する振る舞いに応じて逐次更新される。
The
先ずステップS10において、故障検出部15は揮発性メモリを初期化する。これにより故障検出部15は第1角度θ1、第2角度θ2、フラグNそれぞれをゼロにする。次いで故障検出部15はステップS20へと進む。
First, in step S10, the
このステップS10は故障検出部15が準備状態から起動状態に切り換わった際に行われる初期化処理である。故障検出部15はこの初期化処理を一度行うと、起動状態が維持される限り、再度行わない。故障検出部15は以下に示すステップS20以降を順次繰り返し行う。なお、準備状態から起動状態に切り換わった際に故障検出部15かドライバ制御部16に出力されている診断信号はローレベルになっている。
This step S10 is an initialization process performed when the
ステップS20へ進むと故障検出部15は、誘起電圧検出部13から入力される線間電圧が比較閾値を上回ったか否かを判断する。線間電圧が比較閾値を上回った場合、故障検出部15はステップS30へと進む。これとは異なり線間電圧が比較閾値を上回らない場合、故障検出部15はステップS20を繰り返す待機状態になる。
In step S20, the
ステップS30へ進むと故障検出部15は、線間電圧が比較閾値を上回った際に回転角センサ12から入力されるカウント数(回転角度θs)を取得する。この後に故障検出部15はステップS40へと進む。
In step S30, the
なおこのステップS20とステップS30とは、図7に示すように、その処理順序を変えてもよい。ステップS10の後にステップS30を処理する場合、故障検出部15は逐次、回転角センサ12から入力される回転角度θsを取得する。そして故障検出部15はステップS20へと進む。ステップS20へ進むと故障検出部15は、線間電圧が比較閾値を上回った際の回転角度θsを取得する。そして故障検出部15はステップS40へと進む。これとは異なり線間電圧が比較閾値を上回らない場合、故障検出部15はステップS30へと戻る。そして故障検出部15はステップS30とステップS20を繰り返す待機状態になる。
Note that the processing order of step S20 and step S30 may be changed as shown in FIG. When processing step S30 after step S10, the
ステップS40へ進むと故障検出部15は、揮発性メモリの第1角度θ1にステップS30で取得した回転角度θsを記憶する。換言すれば、故障検出部15は第1角度θ1をステップS30で取得した回転角度θsにセットする。この後に故障検出部15はステップS50へと進む。
In step S40, the
ステップS50へ進むと故障検出部15は、揮発性メモリのフラグNが0か否かを判断する。フラグNが0の場合、故障検出部15はステップS60へと進む。これとは異なりフラグNが1の場合、故障検出部15はステップS70へと進む。
In step S50, the
上記したようにステップS10において初期化処理を行った直後の場合、フラグNは0になっている。したがってこの場合に故障検出部15はステップS60へと進む。
As described above, the flag N is 0 immediately after the initialization process is performed in step S10. Therefore, in this case, the
ステップS60へ進むと故障検出部15は、フラグNを0から1にする。この後に故障検出部15はステップS80へと進む。
In step S60, the
ステップS80へ進むと故障検出部15は、揮発性メモリの第2角度θ2にステップS40でセットした第1角度θ1を記憶する。この後に故障検出部15はステップS20へと戻る。
In step S80, the
この場合、第1角度θ1と第2角度θ2それぞれには、先のステップS30でセットした回転角度θsが記憶されている。この後に故障検出部15がステップS20〜ステップS40を実行すると、第1角度θ1には、新たな回転角度θsが記憶される。この新たな回転角度θsは、先の回転角度θsよりも機械角で45°位相が進んだ回転角度であることが期待される。
In this case, the rotation angle θs set in the previous step S30 is stored in each of the first angle θ1 and the second angle θ2. Thereafter, when the
ステップS50へ進むと、すでにフラグNを1にセットしているので、故障検出部15はステップS70へと進む。
When the process proceeds to step S50, since the flag N has already been set to 1, the
ステップS70へ進むと故障検出部15は、これまでに揮発性メモリに記憶した第1角度θ1と第2角度θ2の差の絶対値を算出する。この後に故障検出部15はステップS90へと進む。
In step S70, the
ステップS90へ進むと故障検出部15は、ステップS70で算出した第1角度θ1と第2角度θ2の差の絶対値が、記憶している位相間隔(機械角45°)に等しいか否かを判断する。この絶対値が機械角45°と等しい場合、故障検出部15はステップS80へと進み、第2角度θ2を新たな回転角度に更新する。この場合、診断信号はローレベルのままである。しかしながらこの絶対値が機械角45°と等しくない場合、故障検出部15はステップS100へと進む。
In step S90, the
ステップS100へ進むと故障検出部15は、診断信号の出力レベルをローレベルからハイレベルに切り換える。これにより故障検出部15は回転角センサ12の故障をドライバ制御部16に通知する。この後に故障検出部15はこの故障検出フローを終了する。
In step S100, the
<作用効果>
次に、本実施形態にかかるモータ制御装置100の作用効果を説明する。上記したように、線間電圧が比較閾値を2度上回る際に回転角センサ12によって検出された回転角度の差が、機械角で45°に等しいか否かに応じて回転角センサ12の故障を判断することができる。これによれば、例えば複数の回転角センサの検出結果に基づいて回転角センサの故障を判断する構成と比べて部品点数の増大が抑制される。
<Effect>
Next, the function and effect of the
診断信号がハイレベルの場合、ドライバ制御部16はステータドライバ17への制御信号の出力を停止し、ロータドライバ18への制御信号の出力を継続する。これによれば回転角センサ12が異常だとしても、モータ200の発電によるバッテリ400の充電を継続することができる。
When the diagnostic signal is at a high level, the
モータ制御装置100とモータ200とは機電一体型の構成になっている。特に、U相ステータコイル205、V相ステータコイル206、および、W相ステータコイル207それぞれはモータ制御装置100とバスバーを介して一体的に連結されている。これによれば、モータ制御装置100とモータ200とが離れ、ワイヤハーネスなどによって電気的に接続される構成と比べて、両者の電気的な接続部位にノイズが入力されることが抑制される。
The
(第1の変形例)
本実施形態では、取得部15bが比較信号の立ち上がりタイミングを検知し、比較信号の立ち下がりタイミングを無視する例を示した。これとは異なり、取得部15bが比較信号の立ち下がりタイミングを検知し、取比較信号の立ち上がりタイミングを無視する構成を採用することもできる。
(First modification)
In the present embodiment, an example has been described in which the
(第2の変形例)
さらに例示すれば、取得部15bは比較信号の立ち上がりタイミングを1個飛ばしで検知する構成を採用してもよい。この場合、取得部15bが検知する立ち上がりタイミングの間の回転角度は機械角で90°になることが期待される。そのために判断部15cは位相間隔として機械角90°を記憶している。
(Second modification)
For example, the
例えば図8に示すように、時間t1において線間電圧が比較閾値を上回った際に回転角センサ12によって検出される回転角度は機械角で45°になる。その後に線間電圧が1個飛ばしで比較閾値を上回る時間t5において回転角センサ12で検出される回転角度は機械角で135°になる。そのためにこの時間t1と時間t5それぞれにおいて回転角センサ12によって検出された回転角度の差は機械角で90°になる。
For example, as shown in FIG. 8, the rotation angle detected by the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態を図9に基づいて説明する。以下に示す各実施形態にかかるモータ制御装置は上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described based on FIG. The motor control device according to each embodiment described below has many common points with those according to the above-described embodiment. Therefore, in the following description, description of common parts is omitted, and different parts are mainly described. In the following description, the same reference numerals are given to the same elements as those described in the above embodiment.
第1実施形態では取得部15bが比較信号の立ち上がりタイミングを検知し、その立ち下がりタイミングを無視する例を示した。これに対して本実施形態の取得部15bの比較信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングの両方を検知する。
In the first embodiment, the
本実施形態の取得部15bは立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングを検知すると回転角センサ12で検出されるカウント数(回転角度)を取得する。取得部15bはその取得したカウント数を判断部15cに出力する。
The
この場合、立ち上がりタイミングの回転角度と立ち下がりタイミングの回転角度の差は、機械角で15°になることが期待される。そのために本実施形態の判断部15cは位相間隔として機械角15°を記憶している。判断部15cは算出した回転角度の差が機械角で15°に等しいか否かを判断する。これにより回転角センサ12が正常であるか異常であるかが判断される。
In this case, the difference between the rotation angle at the rising timing and the rotation angle at the falling timing is expected to be 15 ° in mechanical angle. For this purpose, the
例えば図9に示すように、時間t11において線間電圧が比較閾値を上回った際に回転角センサ12によって検出される回転角度は機械角で45°になる。その後に線間電圧が比較閾値を下回る時間t12において回転角センサ12で検出される回転角度は機械角で60°になる。そのためにこの時間t11と時間t12それぞれにおいて回転角センサ12によって検出された回転角度の差は機械角で15°になる。同様にして、線間電圧が比較閾値を上回る時間t13と線間電圧が比較閾値を下回る時間t14それぞれにおいて回転角センサ12によって検出された回転角度の差は機械角で15°になる。
For example, as shown in FIG. 9, the rotation angle detected by the
以上に示したように本構成によれば、モータ200が機械角で15°回転する毎に回転角センサ12の故障を判断することができる。したがって回転角センサ12の故障を高頻度で判断することができる。
As described above, according to this configuration, it is possible to determine a failure of the
(第3の変形例)
本実施形態では、取得部15bが比較信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングの両方を順次検知する例を示した。これとは異なり、取得部15bは比較信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングそれぞれを1個飛ばしで検知する構成を採用することもできる。この場合、取得部15bが検知する立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミング間の回転角度は機械角で60°になることが期待される。そのために判断部15cは位相間隔として機械角60°を記憶している。
(Third Modification)
In the present embodiment, an example has been described in which the
例えば図10に示すように、時間t15において線間電圧が比較閾値を上回った際に回転角センサ12によって検出される回転角度は機械角で90°になる。その後に線間電圧が比較閾値を一度下回り、再度上回った後に、再度下回る時間t16において回転角センサ12で検出される回転角度は機械角で150°になる。そのためにこの時間t15と時間t16それぞれにおいて回転角センサ12によって検出された回転角度の差は機械角で60°になる。
For example, as shown in FIG. 10, the rotation angle detected by the
以上、本開示物の好ましい実施形態について説明したが、本開示物は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示物の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present disclosure have been described above. However, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present disclosure. It is.
(第4の変形例)
各実施形態では誘起電圧検出部13が線間電圧を出力する例を示した。しかしながら誘起電圧検出部13は3相のステータコイルのうちの1つの誘起電圧を検出して出力する構成を採用することもできる。
(Fourth modification)
In each embodiment, the example in which the induced
(その他の変形例)
各実施形態ではモータ200はベルト310を介して車両に搭載されたエンジン300のクランクシャフトと連結されている例を示した。しかしながらモータ200は動力分配機構を介してクランクシャフトと連結された構成を採用することもできる。
(Other variations)
In each embodiment, the example in which the
各実施形態ではロータコイル203の磁極対数が8である例を示した。しかしながらロータコイル203の磁極対数としては上記例に限定されず、例えば4や16を採用することもできる。 In each embodiment, an example in which the number of magnetic pole pairs of the rotor coil 203 is eight has been shown. However, the number of magnetic pole pairs of the rotor coil 203 is not limited to the above example, and for example, 4 or 16 can be adopted.
各実施形態では、ロータ201がロータコイル203を有する例を示した。しかしながらロータ201はロータコイル203の代わりに永久磁石を備える構成を採用することもできる。 In each embodiment, the example which the rotor 201 has the rotor coil 203 was shown. However, the rotor 201 may employ a configuration including a permanent magnet instead of the rotor coil 203.
各実施形態では、ロータインバータ50はフルブリッジ回路を構成している例を示した。しかしながらロータインバータ50はハーフブリッジ回路を構成してもよい。
In each embodiment, the
各実施形態ではステータインバータ30とロータインバータ50を構成するスイッチ素子はMOSFETである例を示した。しかしながらステータインバータ30とロータインバータ50を構成するスイッチ素子としては、上記例に限定されずに、例えばIGBTを採用することもできる。この場合、スイッチ素子に対して還流ダイオードを別途逆並列接続する。
In each embodiment, the switch element which comprises the stator inverter 30 and the
各実施形態ではステータインバータ30を構成するスイッチ素子に片面冷却システムが採用される例を示した。しかしながらステータインバータ30を構成するスイッチ素子を冷却するシステムとしては上記例に限定されず、例えば両面冷却システムを採用してもよい。また、流動する冷媒を用いた冷却システムを採用してもよい。 In each embodiment, the example which a single-sided cooling system is employ | adopted for the switch element which comprises the stator inverter 30 was shown. However, the system for cooling the switching elements constituting the stator inverter 30 is not limited to the above example, and for example, a double-sided cooling system may be adopted. Also, a cooling system using a flowing refrigerant may be employed.
各実施形態ではステータインバータ30とロータインバータ50を形成する材料を特に言及していなかった。しかしながらこの形成材料としては、例えばシリコンを採用することができる。また他の形成材料としては、例えばシリコンよりもバンドギャップの広い炭化ケイ素を採用することもできる。
In each embodiment, the material which forms the stator inverter 30 and the
さらに言えば、ロータインバータ50とステータインバータ30とでは形成材料が異なってもよい。例えば、ロータインバータ50を炭化ケイ素で形成し、ステータインバータ30をシリコンで形成してもよい。
Furthermore, the forming material may be different between the
10…ISGECU、12…回転角センサ、13…誘起電圧検出部、15…故障検出部、15a…比較部、15b…取得部、15c…判断部、16…ドライバ制御部、30…ステータインバータ、50…ロータインバータ、100…モータ制御装置、200…モータ、201…ロータ、202…ステータ、203…ロータコイル、204…ステータコイル、205…U相ステータコイル、206…V相ステータコイル、207…W相ステータコイル、300…エンジン、400…バッテリ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転電機のロータ(201)の回転角度を検出する回転角センサ(12)と、
前記回転電機のステータ(202)の有するステータコイル(204〜207)の誘起電圧を検出する誘起電圧検出部(13)と、
前記回転角センサの検出する前記回転角度と前記誘起電圧検出部の検出する前記誘起電圧それぞれの入力される演算部(15)と、を有し、
前記演算部は、前記ステータコイルへの通電を制御するステータインバータ(30)の停止時に、前記誘起電圧検出部によって検出された前記誘起電圧が所定の比較閾値を上回る際の複数の立ち上がり時間、および、前記比較閾値を下回る際の複数の立ち下がり時間のうちの2つの検出時間それぞれにおいて前記回転角センサによって検出された2つの前記ロータの前記回転角度の差と、2つの前記検出時間の間の前記誘起電圧の位相間隔と、に基づいて前記回転角センサの故障を判断する制御装置。 A control device for a rotating electrical machine (200),
A rotation angle sensor (12) for detecting a rotation angle of the rotor (201) of the rotating electrical machine;
An induced voltage detector (13) for detecting an induced voltage of a stator coil (204 to 207) included in the stator (202) of the rotating electrical machine;
The rotation angle detected by the rotation angle sensor and the calculation unit (15) to which each of the induced voltage detected by the induced voltage detection unit is input,
A plurality of rise times when the induced voltage detected by the induced voltage detection unit exceeds a predetermined comparison threshold when the stator inverter (30) that controls energization to the stator coil is stopped; and , A difference between the rotation angles of the two rotors detected by the rotation angle sensor at each of two detection times of a plurality of falling times when falling below the comparison threshold, and between the two detection times A control device that determines a failure of the rotation angle sensor based on a phase interval of the induced voltage.
前記演算部は、前記回転角センサが故障していると判断すると、前記界磁巻線への通電を制御するロータインバータ(50)の駆動を停止する請求項5に記載の制御装置。 The rotor has a field winding (203);
6. The control device according to claim 5, wherein the calculation unit stops driving the rotor inverter (50) that controls energization of the field winding when it determines that the rotation angle sensor has failed. 7.
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