JP6586639B2

JP6586639B2 - Motor adjustment system

Info

Publication number: JP6586639B2
Application number: JP2016009715A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　大資; 大資佐藤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2036-01-21
Also published as: JP2017131053A

Description

本発明は、モータを駆動制御するモータ制御装置と、その電源や回転指令を生成するモータ調整装置に関する。特に、モータ制御装置とモータ調整装置を接続するハーネスやコネクタの経年劣化により、指令に対する回転速度およびトルクのズレが大幅に増加する前に、その原因となり得るハーネスを診断すると共に、その経年劣化の影響を小さくするための補正機能を備えたモータ調整装置とモータ制御装置とを用いたモータ調整システムに関する。 The present invention relates to a motor control device that drives and controls a motor, and a motor adjustment device that generates a power source and a rotation command thereof. In particular, the aging of the harness and connector connecting the motor control device and the motor adjustment device will diagnose the harness that may cause the deviation before the rotational speed and torque deviation with respect to the command increase significantly. The present invention relates to a motor adjustment system using a motor adjustment device having a correction function for reducing the influence and a motor control device.

昨今、一般的に使われているハイブリッド自動車の電池冷却用ファンには、その寿命や省エネ化および静音性の要求からブラシレスモータが使用されている。そして、冷却用ファンには、その時々の気温や冷却対象の温度に応じて、ファンに必要とされる風量や、周辺付近に発する駆動音が定められており、それを満足するよう制御する必要がある。風量のバラツキは、インペラー（羽根車）に取り付けられているモータの回転速度のバラツキに依存し、駆動音はモータの回転トルクに依存することが知られている。 Recently, a brushless motor is used for a battery cooling fan of a hybrid vehicle that is generally used because of demands for life, energy saving, and quietness. The cooling fan has airflow required for the fan and the driving sound emitted in the vicinity of the airflow depending on the air temperature and the temperature of the object to be cooled, and it must be controlled to satisfy it. There is. It is known that the variation in the air volume depends on the variation in the rotational speed of the motor attached to the impeller (impeller), and the driving sound depends on the rotational torque of the motor.

ところで、パルス幅変調（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下、適宜、「ＰＷＭ」と記す）駆動で制御される三相ブラシレスモータの場合、次のようにモータ制御装置で制御される。まず、モータ制御装置では、ホールセンサの出力レベルから、モータの回転位置を検出する。さらに、単位時間当たりの回転位置の変化量から実回転速度を算出する。そして、モータ制御装置において、算出された実回転速度に従い、ＰＷＭ駆動を実現するインバータ回路内に備え付けられたＭＯＳ−ＦＥＴ素子のスイッチングパルス幅が制御される。 By the way, in the case of a three-phase brushless motor controlled by pulse width modulation (hereinafter referred to as “PWM” as appropriate), it is controlled by a motor control device as follows. First, the motor control device detects the rotational position of the motor from the output level of the hall sensor. Further, the actual rotational speed is calculated from the amount of change in the rotational position per unit time. Then, in the motor control device, the switching pulse width of the MOS-FET element provided in the inverter circuit for realizing the PWM drive is controlled according to the calculated actual rotational speed.

そのため、同一のスイッチングパルス幅であっても、インバータに供給される電源電圧が低下すると、モータコイルに流れる電流が減少するため、実現できる最大トルクや最大回転数が低下してしまう。生産工程でこれらが低下すると、モータ検査において、トルク／回転数未達により、不良判定となるモータが増加する。また、モータ調整工程において、進角値の調整結果／設定がズレてしまい、モータ回転時の電流値が増加し、省エネ性能が低下してしまう。そして、これらバラツキへの余裕を確保するために、より大きなモータとなってしまう。 For this reason, even if the switching pulse width is the same, if the power supply voltage supplied to the inverter is reduced, the current flowing through the motor coil is reduced, so that the maximum torque and the maximum number of revolutions that can be realized are reduced. If these decrease in the production process, the number of motors that are judged as defective is increased due to the torque / rotation speed not being reached in the motor inspection. Moreover, in the motor adjustment process, the adjustment result / setting of the advance value is misaligned, the current value during motor rotation is increased, and the energy saving performance is degraded. In order to secure a margin for these variations, the motor becomes larger.

ところで、上記のようなモータ制御装置の電源電圧の低下を検出する方法として、モータ制御装置に備えられた電圧検出回路の結果をモータ調整装置にシリアル通信等でフィードバックする方法があるが、このような構成では、モータ制御装置に高精度な電圧検出回路とシリアル通信回路が必要であり、電子部品の高精度化、部品点数の増加により、モータ制御装置の大型化、コストアップとなってしまう。 By the way, as a method of detecting the power supply voltage drop of the motor control device as described above, there is a method of feeding back the result of the voltage detection circuit provided in the motor control device to the motor adjustment device by serial communication or the like. In such a configuration, a high-accuracy voltage detection circuit and a serial communication circuit are required for the motor control device, and an increase in the accuracy of electronic components and an increase in the number of components increase the size and cost of the motor control device.

一方、生産工程において、モータ制御装置の上記のような電源電圧の低下は、モータ制御装置内の回路やモータコアは、前工程で検査されているため、原因とならず、繰返し抜差し作業が行われる、モータ調整装置とモータ制御装置を接続する中継ハーネスやそれを接続するコネクタの異常である事が多い。特に、コネクタの接触抵抗の増加が、最も検知が難しい要因の１つである。 On the other hand, in the production process, the power supply voltage drop as described above of the motor control device is not caused because the circuit and the motor core in the motor control device are inspected in the previous process, and repeated insertion and removal operations are performed. In many cases, the relay harness connecting the motor adjustment device and the motor control device and the connector connecting the relay harness are abnormal. In particular, an increase in contact resistance of the connector is one of the most difficult factors to detect.

特開２００７−３３３６７４号公報JP 2007-333694 A

しかしながら、従来では、モータ調整装置とモータ制御装置の間に接続する中継ハーネスに対して、診断装置を別途接続し、インピーダンスや接触抵抗等を測定し、必要があれば、電源電圧を微調整していた（例えば、特許文献１）。このような方法では、ハーネス診断装置に接続する毎に、生産工程の作業が停止するため、全数を実施する事は、非常に手間と工数がかかり困難であるという課題を有していた。 However, conventionally, a diagnostic device is separately connected to the relay harness connected between the motor adjustment device and the motor control device, impedance, contact resistance, etc. are measured, and if necessary, the power supply voltage is finely adjusted. (For example, Patent Document 1). In such a method, every time it is connected to the harness diagnostic apparatus, the work of the production process is stopped. Therefore, it has been difficult to carry out the entire process because it takes much time and labor.

本発明では、従来の課題を解決するもので、モータ調整装置とモータ制御装置とを接続する中継ハーネスやそれを接続するコネクタの接触抵抗の増加等、これら経年劣化により、モータ制御装置に供給される駆動用電源の電圧低下を防ぐと共に、ハーネス異常を検出することを目的とモータ調整システムを提供する。 The present invention solves the conventional problems, and is supplied to the motor control device due to such deterioration over time, such as an increase in contact resistance of the relay harness connecting the motor adjusting device and the motor control device and the connector connecting the motor harness. A motor adjustment system is provided for the purpose of detecting a harness abnormality while preventing a voltage drop of a driving power source.

中継ハーネスのモータ駆動用電源線およびグランド線と一緒に束ねられた指令信号線と実回転数信号線に関して、そのパルス波形のＬｏｗレベルがＧＮＤ準位にならないよう、分圧抵抗を備えると共に、そのＬｏｗレベルを測定する事により、指令信号線および実回転数信号線の接触抵抗を測定する。そして、その日々の変化から、モータ駆動用電源線の接触抵抗の増加を推定し、その増加によるモータ制御装置における電圧降下分だけ、モータ調整装置のＤＣ電源生成部からの出力電圧を増加させる。また、その接触抵抗の推定結果に基づき、所定範囲を逸脱している場合は、ハーネス寿命と診断する。 With respect to the command signal line and the actual rotation speed signal line bundled together with the motor drive power line and ground line of the relay harness, a voltage dividing resistor is provided so that the low level of the pulse waveform does not become the GND level. By measuring the Low level, the contact resistance of the command signal line and the actual rotational speed signal line is measured. Then, an increase in the contact resistance of the motor drive power supply line is estimated from the daily changes, and the output voltage from the DC power generation unit of the motor adjustment device is increased by a voltage drop in the motor control device due to the increase. Moreover, based on the estimation result of the contact resistance, when it deviates from the predetermined range, the harness life is diagnosed.

本発明によれば、モータ調整装置とモータ制御装置をつなぐ中継ハーネスやそれを接続するコネクタの経年劣化（インピーダンスや接触抵抗の増加）による、電源電圧低下の影響を小さくすることができるため、モータの最大トルク／最大回転数および進角調整のバラツキを小さくすることができる。従って、これら余裕を確保するために大きなモータを搭載する必要がなくなり、例えば、冷却ファンでは、小型化・軽量化・高効率化を図ることができる。また、高精度な電圧検出回路やシリアル通信回路を備える必要がないため、安価な回路構成で容易に実現でき、回路のコストを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the influence of the power supply voltage drop due to the aging (increase in impedance and contact resistance) of the relay harness connecting the motor adjustment device and the motor control device and the connector connecting the relay harness. Variation in the maximum torque / maximum rotational speed and advance angle adjustment can be reduced. Therefore, it is not necessary to mount a large motor to secure these margins. For example, a cooling fan can be reduced in size, weight, and efficiency. In addition, since it is not necessary to provide a high-accuracy voltage detection circuit or serial communication circuit, it can be easily realized with an inexpensive circuit configuration, and the cost of the circuit can be suppressed.

本発明のモータ調整システムは、モータ調整装置から接続される中継ハーネスやそれを接続するコネクタの接触抵抗の増加等、これら経年劣化により、モータ制御装置に供給される駆動用電源の電圧低下を防ぐと共に、ハーネス異常を検出することができる。 The motor adjustment system according to the present invention prevents a decrease in the voltage of the driving power supplied to the motor control device due to such deterioration over time, such as an increase in contact resistance of the relay harness connected from the motor adjustment device and a connector connecting the relay harness. At the same time, a harness abnormality can be detected.

本発明の実施の形態におけるブラシレスモータ調整装置およびブラシレスモータ制御装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the brushless motor adjustment apparatus and brushless motor control apparatus in embodiment of this invention （ａ）中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）が正常である場合における、モータ制御装置２のＡＤ変換ユニット１１に入力される、中継ハーネスの指令信号ＳＩの波形と、ＡＤ変換ユニット１１の読込みタイミングＴｒｇ０１，Ｔｒｇ０２を示すタイミングチャート（ｂ）中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）が異常である場合における、モータ制御装置２のＡＤ変換ユニット１１に入力される、中継ハーネスの指令信号ＳＩの波形と、ＡＤ変換ユニット１１の読込みタイミングＴｒｇ０１，Ｔｒｇ０２を示すタイミングチャート(A) When the impedance (connector contact resistance) of the relay harness is normal, the waveform of the relay harness command signal SI input to the AD conversion unit 11 of the motor control device 2 and the read timing of the AD conversion unit 11 Timing chart showing Trg01, Trg02 (b) Waveform of relay harness command signal SI input to AD conversion unit 11 of motor control device 2 when the impedance (connector contact resistance) of relay harness is abnormal, Timing chart showing reading timings Trg01 and Trg02 of the AD conversion unit 11 （ａ）中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）が正常である場合における、モータ調整装置１のＡＤ変換ユニット７に入力される、中継ハーネスの実回転数信号ＦＰの波形と、ＡＤ変換ユニット７の読込みタイミングＴｒｇ１１，Ｔｒｇ１２を示すタイミングチャート（ｂ）中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）が異常である場合における、モータ調整装置１のＡＤ変換ユニット７に入力される、中継ハーネスの実回転数信号ＦＰの波形と、ＡＤ変換ユニット７の読込みタイミングＴｒｇ１１，Ｔｒｇ１２を示すタイミングチャート(A) When the impedance (connector contact resistance) of the relay harness is normal, the waveform of the actual rotation speed signal FP of the relay harness input to the AD conversion unit 7 of the motor adjustment device 1 and the AD conversion unit 7 (B) Relay harness actual rotation speed signal FP input to the AD conversion unit 7 of the motor adjustment device 1 when the impedance (connector contact resistance) of the relay harness is abnormal. And a timing chart showing the read timings Trg11 and Trg12 of the AD conversion unit 7 現在の生産台数Ｎにおける、算出された中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）ｒをプロットしたグラフA graph plotting the calculated relay harness impedance (connector contact resistance) r at the current production number N

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるモータ調整装置１とモータ制御装置２の構成を示すブロック図である。図１では、モータ駆動用電源線ＩＧとＧＮＤ線と指令信号線ＳＩと実回転数信号線ＦＰとで構成された中継ハーネスおよびコネクタで、モータ調整装置１とモータ制御装置２を接続した構成の一例を示している。 (Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing configurations of a motor adjustment device 1 and a motor control device 2 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the motor adjustment device 1 and the motor control device 2 are connected by a relay harness and a connector constituted by a motor drive power supply line IG, a GND line, a command signal line SI, and an actual rotation speed signal line FP. An example is shown.

このような構成により、モータ制御装置２は、モータ調整装置１からの指令に従った回転動作をするようにブラシレスモータ１７を駆動制御する。 With such a configuration, the motor control device 2 drives and controls the brushless motor 17 so as to perform a rotation operation in accordance with a command from the motor adjustment device 1.

ブラシレスモータ１７は、巻線をステータコアに巻回したコイルを備えるステータと、コイルを通電駆動することで、シャフトを中心に回転するロータとを備えている。 The brushless motor 17 includes a stator including a coil in which a winding is wound around a stator core, and a rotor that rotates around the shaft by energizing the coil.

本実施の形態では、ブラシレスモータ１７がＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相のコイルを有し、モータ制御装置２が各相をパルス幅変調（ＰＷＭ）された駆動信号Ｄｒｖで回転駆動する一例を挙げて説明する。 In the present embodiment, the brushless motor 17 has a three-phase coil of U phase, V phase, and W phase, and the motor control device 2 is rotationally driven by a drive signal Drv in which each phase is pulse width modulated (PWM). An example will be described.

図１に示すように、モータ制御装置２には、モータ調整装置１など、外部の上位コントローラからの指令の１つとして、回転速度やトルク量を指定するための指令信号ＳＩが入力される。 As shown in FIG. 1, the motor control device 2 receives a command signal SI for designating a rotational speed and a torque amount as one of commands from an external host controller such as the motor adjustment device 1.

モータ制御装置２は、ブラシレスモータ１７の回転が、指令信号ＳＩに応じた回転速度やトルクとなるように、駆動信号Ｄｒｖを生成する。そして、モータ制御装置２は、生成した３相の駆動信号Ｄｒｖを各コイルに印加し、ブラシレスモータ１７を回転制御する。 The motor control device 2 generates the drive signal Drv so that the rotation of the brushless motor 17 becomes a rotation speed and torque according to the command signal SI. Then, the motor control device 2 applies the generated three-phase drive signal Drv to each coil to control the rotation of the brushless motor 17.

モータ制御装置２は、モータ調整装置１から与えられる指令信号ＳＩに従って回転動作をすると共に、実回転数信号ＦＰをモータ調整装置１へ出力する。 The motor control device 2 rotates in accordance with the command signal SI given from the motor adjustment device 1 and outputs an actual rotation number signal FP to the motor adjustment device 1.

また、図２、図３に示すように、指令信号ＳＩおよび実回転数信号ＦＰはパルス波形である。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the command signal SI and the actual rotational speed signal FP are pulse waveforms.

図１に示すように、モータ制御装置２には、指令信号ＳＩのパルス周波数およびデューティ比を検出する指令信号入力ユニット１４と、指令信号ＳＩのパルス信号準位を計測するＡＤ変換ユニット１１と、実回転数信号ＦＰを生成する実回転数信号出力ユニット１３を備える。 As shown in FIG. 1, the motor control device 2 includes a command signal input unit 14 that detects the pulse frequency and duty ratio of the command signal SI, an AD conversion unit 11 that measures the pulse signal level of the command signal SI, An actual rotational speed signal output unit 13 for generating an actual rotational speed signal FP is provided.

更に、モータ調整装置１の指令信号出力ユニット９は、モータ制御装置２に備えた所定の電源５Ｖと抵抗Ｒ３およびモータ調整装置１に備えた抵抗Ｒ２が、直列に接続されており、その中間点に、モータ制御装置２に備えた指令信号入力ユニット１４およびＡＤ変換ユニット１１が、接続された構成となっている。 Further, the command signal output unit 9 of the motor adjustment device 1 includes a predetermined power source 5V and a resistor R3 provided in the motor control device 2 and a resistor R2 provided in the motor adjustment device 1 connected in series. In addition, the command signal input unit 14 and the AD conversion unit 11 provided in the motor control device 2 are connected to each other.

また、モータ調整装置１は、モータ制御装置２の実回転数信号ＦＰの周波数を検出する
実回転数信号入力ユニット８と、実回転数のパルス信号準位を計測するＡＤ変換ユニット７と、指令信号ＳＩを生成する指令信号出力ユニット９を備える。 The motor adjustment device 1 also includes an actual rotation speed signal input unit 8 that detects the frequency of the actual rotation speed signal FP of the motor control device 2, an AD conversion unit 7 that measures the pulse signal level of the actual rotation speed, a command A command signal output unit 9 for generating the signal SI is provided.

更に、モータ制御装置２の実回転数信号出力ユニット１３は、モータ調整装置１に備えた所定の電源５Ｖと抵抗Ｒ１およびモータ制御装置２に備えた抵抗Ｒ４が、直列に接続されており、その中間点に、モータ調整装置１に備えた実回転数信号入力ユニット８およびＡＤ変換ユニット７が、接続されている構成となっている。 Further, in the actual rotation speed signal output unit 13 of the motor control device 2, a predetermined power source 5V provided in the motor adjustment device 1, a resistor R1, and a resistor R4 provided in the motor control device 2 are connected in series. An actual rotational speed signal input unit 8 and an AD conversion unit 7 provided in the motor adjustment device 1 are connected to an intermediate point.

モータ調整装置１に備えたＡＤ変換ユニット７は、実回転数信号ＦＰの信号レベルを測定し、そのＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換結果Ｄｉｇ１をハーネス寿命診断部６およびハーネス電圧降下補正部５へ出力する。ハーネス寿命診断部６は、ＡＤ変換結果Ｄｉｇ１から、モータ調整装置１とモータ制御装置２をつなぐ中継ハーネスおよびコネクタ４を通る、実回転信号ＦＰの接触抵抗ｒ１０を算出し、所定の範囲を逸脱している場合は、ハーネス寿命と診断し、モータ駆動用電源ＩＧを遮断する等、モータの回転動作をＮＧ停止させる。 The AD conversion unit 7 included in the motor adjustment device 1 measures the signal level of the actual rotational speed signal FP, and outputs the AD (Analog-Digital) conversion result Dig1 to the harness life diagnosis unit 6 and the harness voltage drop correction unit 5. To do. The harness life diagnosis unit 6 calculates the contact resistance r10 of the actual rotation signal FP that passes through the relay harness and the connector 4 connecting the motor adjustment device 1 and the motor control device 2 from the AD conversion result Dig1, and deviates from the predetermined range. If it is, the rotation of the motor is NG stopped, such as by diagnosing the harness life and cutting off the motor driving power supply IG.

ハーネス電圧降下補正部５は、ハーネス寿命診断部６が算出した接触抵抗ｒ１０を入力とし、これにより、中継ハーネスおよびコネクタ４による低下電圧を算出し、ＤＣ電源生成部３へ、低下電圧分だけを増加した電圧指令ＣｏｍＶを出力する。 The harness voltage drop correction unit 5 receives the contact resistance r10 calculated by the harness life diagnosis unit 6 as an input, thereby calculating a voltage drop due to the relay harness and the connector 4, and sends only the voltage drop to the DC power generation unit 3. The increased voltage command ComV is output.

ＤＣ電源生成部３は、電圧指令ＣｏｍＶに従い、モータ駆動用電源線ＩＧへ所定の電圧を出力する。 The DC power generation unit 3 outputs a predetermined voltage to the motor drive power line IG in accordance with the voltage command ComV.

モータ制御装置２に備えたＡＤ変換ユニット１１は、指令信号ＳＩの信号レベルを測定し、そのＡＤ変換結果Ｄｉｇ２をハーネス寿命診断部１２へ出力する。ハーネス寿命診断部１２は、ＡＤ変換結果Ｄｉｇ２から、モータ調整装置１とモータ制御装置２をつなぐ中継ハーネスおよびコネクタ４を通る、指令信号ＳＩの接触抵抗ｒ００を算出し、所定の範囲を逸脱している場合は、ハーネス寿命と診断し、モータの回転動作をＮＧ停止させる。 The AD conversion unit 11 provided in the motor control device 2 measures the signal level of the command signal SI and outputs the AD conversion result Dig2 to the harness life diagnosis unit 12. The harness life diagnosis unit 12 calculates the contact resistance r00 of the command signal SI passing through the relay harness and the connector 4 connecting the motor adjustment device 1 and the motor control device 2 from the AD conversion result Dig2, and deviates from a predetermined range. If it is, the harness life is diagnosed and the motor rotation operation is stopped NG.

ただし、通常、指令信号線ＳＩまたは実回転信号線ＦＰと、モータ駆動用電源線ＩＧの接触抵抗は、ほぼ同等であり、ハーネス寿命診断部６、ハーネス寿命診断部１２およびハーネス電圧降下補正部５では、算出された接触抵抗ｒ００、ｒ１０をそのまま用いる。 However, the contact resistances of the command signal line SI or the actual rotation signal line FP and the motor drive power supply line IG are generally the same, and the harness life diagnosis unit 6, the harness life diagnosis unit 12, and the harness voltage drop correction unit 5 Then, the calculated contact resistances r00 and r10 are used as they are.

図２（ａ）は、中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）が正常である（小さい）場合における、モータ制御装置２のＡＤ変換ユニット１１に入力される電圧波形である。 FIG. 2A is a voltage waveform input to the AD conversion unit 11 of the motor control device 2 when the impedance (connector contact resistance) of the relay harness is normal (small).

図２（ｂ）は、中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）が異常である（大きい）場合における、モータ制御装置２のＡＤ変換ユニット１１に入力される電圧波形である。 FIG. 2B is a voltage waveform input to the AD conversion unit 11 of the motor control device 2 when the impedance (connector contact resistance) of the relay harness is abnormal (large).

本実施の形態では、指令信号ＳＩは、パルス波形であり、周波数（周期）は固定である。そして、このパルス波形のデューティ比を変化させる事により、指令値をモータ制御装置２へ伝達する。また、モータ制御装置２のＡＤ変換ユニット１１は、タイミングＴｒｇ０１，Ｔｒｇ０２において、その電圧レベルを読込み、ＡＤ変換結果Ｄｉｇ２をハーネス寿命診断部１２へ出力する。また、本実施の形態では、デューティ比を０％と１００％を除く、所定の範囲内（例えば１０〜９０％）に限定する事により、パルス波形のＨｉｇｈレベルが、最小でもＨｍｉｎ時間以上あり、ＡＤ変換ユニット１１がパルス波形のＨｉｇｈレベルを必ず読込めるように、タイミングＴｒｇ０１は、Ｈｍｉｎ時間以内となっている。また、タイミングＴｒｇ０２も同様にパルス波形のＬｏｗレベルを必ず読込めるよう
に、Ｈｍａｘ時間以上パルス波形の１周期以内となっている。 In the present embodiment, the command signal SI is a pulse waveform, and the frequency (period) is fixed. Then, the command value is transmitted to the motor control device 2 by changing the duty ratio of the pulse waveform. Further, the AD conversion unit 11 of the motor control device 2 reads the voltage level at the timings Trg01 and Trg02, and outputs the AD conversion result Dig2 to the harness life diagnosis unit 12. In this embodiment, by limiting the duty ratio to a predetermined range (for example, 10 to 90%) excluding 0% and 100%, the high level of the pulse waveform is at least Hmin time or more, The timing Trg01 is within the Hmin time so that the AD conversion unit 11 can always read the high level of the pulse waveform. Similarly, the timing Trg02 is also equal to or longer than the Hmax time and within one cycle of the pulse waveform so that the Low level of the pulse waveform can always be read.

本実施の形態では、モータ制御装置２のＡＤ変換ユニット１１は、中継ハーネスの指令信号ＳＩの抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の中間点に接続されるため、Ｌｏｗレベル時の電圧Ｖ０２、Ｖ０３は、下式となる。 In the present embodiment, the AD conversion unit 11 of the motor control device 2 is connected to the midpoint between the resistance R2 and the resistance R3 of the command signal SI of the relay harness, so that the voltages V02 and V03 at the low level are It becomes.

Ｖ０２＝（Ｒ２＋ｒ００）×５／（Ｒ２＋Ｒ３＋ｒ００）・・・・（式１）
Ｖ０３＝（Ｒ２＋ｒ０１）×５／（Ｒ２＋Ｒ３＋ｒ０１）・・・・（式２）
ただし、中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）を、正常時はｒ００、異常時はｒ０１とする。 V02 = (R2 + r00) × 5 / (R2 + R3 + r00) (Equation 1)
V03 = (R2 + r01) × 5 / (R2 + R3 + r01) (Equation 2)
However, the impedance (connector contact resistance) of the relay harness is r00 when normal and r01 when abnormal.

ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）が、ｒ００からｒ０１へ徐々に増加すると、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、パルス波形のＬｏｗレベルは、式１、式２に従い、Ｖ０２からＶ０３へ徐々に増加する。 When the impedance (connector contact resistance) of the harness gradually increases from r00 to r01, as shown in FIGS. 2A and 2B, the low level of the pulse waveform is from V02 to V03 according to equations 1 and 2. To gradually increase.

図３（ａ）は、中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）が正常である（小さい）場合における、モータ調整装置１のＡＤ変換ユニット７に入力される電圧波形である。 FIG. 3A is a voltage waveform input to the AD conversion unit 7 of the motor adjustment device 1 when the impedance (connector contact resistance) of the relay harness is normal (small).

図３（ｂ）は、中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）が異常である（大きい）場合における、モータ調整装置１のＡＤ変換ユニット７に入力される電圧波形である。 FIG. 3B is a voltage waveform input to the AD conversion unit 7 of the motor adjustment device 1 when the impedance (connector contact resistance) of the relay harness is abnormal (large).

本実施の形態では、実回転数信号ＦＰは、パルス波形であり、デューティ比は５０％で固定である。そして、このパルス波形の周波数（周期）を変化させる事により、実回転数（速度またはトルク）をモータ調整装置１へ伝達する。また、モータ調整装置１のＡＤ変換ユニット７は、タイミングＴｒｇ１１，Ｔｒｇ１２において、その電圧レベルを読込み、ＡＤ変換結果Ｄｉｇ１をハーネス寿命診断部６へ出力する。また、本実施の形態では、デューティ比が５０％に固定する事により、パルス波形のＨｉｇｈレベルが、周期×１／２時間となり、ＡＤ変換ユニット７がパルス波形のＨｉｇｈレベルを必ず読込めるように、タイミングＴｒｇ１１は、周期×１／４時間となっている。また、タイミングＴｒｇ１２も同様にパルス波形のＬｏｗレベルを必ず読込めるように、周期×３／４時間となっている。 In the present embodiment, the actual rotational speed signal FP is a pulse waveform, and the duty ratio is fixed at 50%. Then, the actual rotational speed (speed or torque) is transmitted to the motor adjustment device 1 by changing the frequency (cycle) of the pulse waveform. Further, the AD conversion unit 7 of the motor adjustment device 1 reads the voltage level at timings Trg11 and Trg12 and outputs the AD conversion result Dig1 to the harness life diagnosis unit 6. Further, in this embodiment, by fixing the duty ratio to 50%, the high level of the pulse waveform becomes a period × ½ hour, so that the AD conversion unit 7 can always read the high level of the pulse waveform. The timing Trg11 is a period × 1/4 hour. Similarly, the timing Trg12 has a period × 3/4 hours so that the low level of the pulse waveform can be read without fail.

本実施の形態では、モータ調整装置１のＡＤ変換ユニット７は、中継ハーネスの指令信号ＦＰの抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の中間点に接続されるため、Ｌｏｗレベル時の電圧Ｖ１２、Ｖ１３は、下式となる。 In the present embodiment, the AD conversion unit 7 of the motor adjustment device 1 is connected to the intermediate point between the resistance R1 and the resistance R4 of the command signal FP of the relay harness, so that the voltages V12 and V13 at the low level are It becomes.

Ｖ１２＝（Ｒ４＋ｒ１０）×５／（Ｒ１＋Ｒ４＋ｒ１０）・・・・（式３）
Ｖ１３＝（Ｒ４＋ｒ１１）×５／（Ｒ１＋Ｒ４＋ｒ１１）・・・・（式４）
ただし、中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）を、正常時はｒ１０、異常時はｒ１１とする。例えば、コネクタの接触抵抗が、ｒ１０からｒ１１へ徐々に増加すると、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、パルス波形のＬｏｗレベルは、式３、式４に従い、Ｖ１２からＶ１３へ徐々に増加する。 V12 = (R4 + r10) × 5 / (R1 + R4 + r10) (Equation 3)
V13 = (R4 + r11) × 5 / (R1 + R4 + r11) (Expression 4)
However, the impedance (connector contact resistance) of the relay harness is r10 when normal and r11 when abnormal. For example, when the contact resistance of the connector gradually increases from r10 to r11, as shown in FIGS. 3A and 3B, the low level of the pulse waveform gradually increases from V12 to V13 according to equations 3 and 4. To increase.

図４は、現在の生産台数Ｎにおける、算出された中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）ｒをプロットしたグラフである。ｒ００は、生産台数０台における、指令信号ＳＩのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）である。ｒ１０は、生産台数０台における、実回転数信号ＦＰのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）である。ｒ＿ｎｇは、中継ハーネスが、寿命に到達したとＮＧ判定するための閾値ある。ｒ＿ｗｇは、中継ハーネス
が、まもなく寿命に到達すると警告を発するための閾値ある。
中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）は、式１または式３を変形した下式から算出する。ただし、指令信号ＳＩのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）をｒ＿ＳＩ、実回転数ＦＰのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）をｒ＿ＦＰとする。 FIG. 4 is a graph in which the calculated impedance (connector contact resistance) r of the relay harness in the current production number N is plotted. r00 is the impedance (connector contact resistance) of the command signal SI when the number of units produced is zero. r10 is the impedance (connector contact resistance) of the actual rotational speed signal FP when the number of units produced is zero. r_ng is a threshold value for determining NG that the relay harness has reached the end of its life. r_wg is a threshold value for issuing a warning when the relay harness is about to reach its end of life.
The impedance (connector contact resistance) of the relay harness is calculated from the following equation obtained by modifying Equation 1 or Equation 3. However, the impedance (connector contact resistance) of the command signal SI is r_SI, and the impedance (connector contact resistance) of the actual rotational speed FP is r_FP.

ｒ＿ＳＩ＝（５＊Ｒ２−Ｖ０２＊（Ｒ２＋Ｒ３））／（Ｖ０２−５）・・・（式５）
ｒ＿ＦＰ＝（５＊Ｒ４−Ｖ１２＊（Ｒ１＋Ｒ４））／（Ｖ１２−５）・・・（式６）
本実施の形態では、モータ調整装置１において、ＡＤ変換ユニット７の入力電圧Ｖ１２が、デジタル値にＤｉｇ１に変換され、ハーネス寿命診断部６に入力される。ハーネス寿命診断部６では、式５に基づき、中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）ｒ＿ＦＰを算出し、所定の範囲ｒ＿ｗｇ、ｒ＿ｎｇを逸脱していないか診断する。また、ハーネス寿命診断部６は、中継ハーネスのモータ駆動用電源線ＩＧのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）ｒ＿ＩＧをハーネス電圧降下補正部５へ出力する。本実施の形態では、実回転信号ＦＰと、モータ駆動用電源線ＩＧのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）は、ほぼ同等であり、ｒ＿ＦＰをｒ＿ＩＧとして出力する。 r_SI = (5 * R2-V02 * (R2 + R3)) / (V02-5) (Formula 5)
r_FP = (5 * R4-V12 * (R1 + R4)) / (V12-5) (Formula 6)
In the present embodiment, in the motor adjustment device 1, the input voltage V <b> 12 of the AD conversion unit 7 is converted into a digital value Dig <b> 1 and input to the harness life diagnosis unit 6. Based on Equation 5, the harness life diagnosis unit 6 calculates the impedance (connector contact resistance) r_FP of the relay harness, and diagnoses whether or not it deviates from the predetermined ranges r_wg and r_ng. Further, the harness life diagnosis unit 6 outputs the impedance (connector contact resistance) r_IG of the motor drive power supply line IG of the relay harness to the harness voltage drop correction unit 5. In the present embodiment, the actual rotation signal FP and the impedance (connector contact resistance) of the motor drive power supply line IG are substantially equal, and r_FP is output as r_IG.

ハーネス電圧降下補正部５では、インピーダンス（コネクタ接触抵抗）ｒ＿ＩＧを入力として、下式に従い、ＤＣ電源生成部への電源電圧指令ＣｏｍＶを変化させる。 The harness voltage drop correction unit 5 receives the impedance (connector contact resistance) r_IG as input and changes the power supply voltage command ComV to the DC power generation unit according to the following equation.

ＣｏｍＶ＝Ｖ＿ＩＧ＋ｒ＿ＩＧ×Ｉ・・・・（式７）
ただし、インピーダンス（コネクタ接触抵抗）ｒ＿ＩＧがゼロの際に、モータ制御装置２に印加すべき電圧をＶ＿ＩＧ、モータ制御装置に流すべき電流をＩとする。 ComV = V_IG + r_IG × I (Expression 7)
However, when the impedance (connector contact resistance) r_IG is zero, the voltage to be applied to the motor control device 2 is V_IG and the current to be supplied to the motor control device is I.

このように電源電圧指令ＣｏｍＶを変化させる事により、中継ハーネスのインピーダンス（コネクタ接触抵抗）の変化に関わらず、モータ制御装置へ印加される電圧および電流を一定にする事ができるため、モータの最大トルク／最大回転数および進角調整のバラツキを小さくすることができる。そして、これらの余裕を確保するために大きなモータを搭載する必要がなくなり、例えば、冷却ファンでは、小型化・軽量化・高効率化を図ることができる。また、高精度な電圧検出回路やシリアル通信回路を備える必要がないため、安価な回路構成で容易に実現でき、回路のコストを抑制することができる。 By changing the power supply voltage command ComV in this way, the voltage and current applied to the motor control device can be made constant regardless of changes in the impedance (connector contact resistance) of the relay harness. Variations in torque / maximum rotational speed and advance angle adjustment can be reduced. And it is not necessary to mount a big motor in order to ensure these margins, for example, in a cooling fan, size reduction, weight reduction, and high efficiency can be achieved. Further, since it is not necessary to provide a high-accuracy voltage detection circuit or serial communication circuit, it can be easily realized with an inexpensive circuit configuration, and the cost of the circuit can be suppressed.

本発明のブラシレスモータ制御装置は、簡単な構成で高精度な速度制御およびトルク制御が可能となるので、ハイブリッド自動車の電池冷却用ブロアだけでなく、家庭用あるいは産業用のモータにも適用でき、特に高効率、低騒音が要求される冷却ファンやブロアの制御に好適である。また、本実施の形態では、ブラシレスモータで説明したが、ブラシ付きモータの調整装置および制御装置にも適用可能である。 Since the brushless motor control device of the present invention enables highly accurate speed control and torque control with a simple configuration, it can be applied not only to battery cooling blowers for hybrid vehicles, but also to household or industrial motors, It is particularly suitable for controlling cooling fans and blowers that require high efficiency and low noise. In the present embodiment, the brushless motor has been described. However, the present invention can also be applied to an adjustment device and a control device for a brushed motor.

１モータ調整装置
２モータ制御装置
３ＤＣ電源生成部
４中継ハーネスおよびコネクタ
５ハーネス電圧降下補正部
６ハーネス寿命診断部
７ＡＤ変換ユニット
８実回転数信号入力ユニット
９指令信号出力ユニット
１０ブラシレスモータ制御用マイコン
１１ＡＤ変換ユニット
１２ハーネス寿命診断部
１３実回転数信号出力ユニット
１４指令信号入力ユニット
１５インバータ駆動用プリドライバ
１６インバータ回路
１７ブラシレスモータ
１８ホールセンサ
Ｒ１抵抗
Ｒ２抵抗
Ｒ３、Ｒ４抵抗
Ｔｒ１、Ｔｒ２トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor adjustment apparatus 2 Motor control apparatus 3 DC power generation part 4 Relay harness and connector 5 Harness voltage drop correction | amendment part 6 Harness lifetime diagnostic part 7 AD conversion unit 8 Actual rotation speed signal input unit 9 Command signal output unit 10 For brushless motor control Microcomputer 11 AD conversion unit 12 Harness life diagnosis unit 13 Actual rotation speed signal output unit 14 Command signal input unit 15 Inverter drive pre-driver 16 Inverter circuit 17 Brushless motor 18 Hall sensor R1 Resistor R2 Resistor R3, R4 Resistor Tr1, Tr2 Transistor

Claims

A motor adjustment device;
A motor control device that rotates in accordance with a pulse waveform command signal given from the motor adjustment device and outputs an actual rotation number signal of the pulse waveform to the motor adjustment device, and these are connected by a relay harness and a connector. A motor adjustment system,
The motor control device
A command signal input unit for detecting a pulse frequency and a duty ratio of the command signal;
A first AD conversion unit for measuring a pulse signal level of the command signal;
An actual rotational speed signal output unit for generating the actual rotational speed signal;
A first power source;
A first pull-up resistor;
With
The motor adjusting device is
A command signal output unit for generating the command signal;
A first voltage dividing resistor;
With
A first predetermined power source provided in the motor control device, a first pull-up resistor, a first voltage dividing resistor provided in the motor adjustment device, and the command signal output unit are connected in series;
The command signal input unit and the first AD conversion unit provided in the motor control device are connected to a first intermediate connection point between the first pull-up resistor and the first voltage dividing resistor,
The motor adjustment system according to claim 1, wherein the duty ratio of the pulse waveform of the command signal is limited to a predetermined range excluding 0% and 100%.

The motor control device
A second voltage dividing resistor;
The motor adjusting device is
An actual rotational speed signal input unit for detecting the frequency of the actual rotational speed signal of the motor control device;
A second AD conversion unit for measuring a pulse signal level of the actual rotational speed signal;
A second predetermined power source;
A second pull-up resistor,
A second predetermined power source provided in the motor adjustment device, a second pull-up resistor, a second voltage dividing resistor provided in the motor control device, and the actual rotational speed signal output unit are connected in series. ,
The actual rotational speed signal input unit and the second AD conversion unit provided in the motor adjustment device are connected to a second intermediate connection point between the second pull-up resistor and the second voltage dividing resistor. ,
2. The motor adjustment system according to claim 1, wherein the duty ratio of the pulse waveform of the actual rotational speed signal is limited to 50%.

When the command signal to the motor control device is in a low state, the output value of the first AD conversion unit of the motor control device that receives the voltage at the first intermediate connection point deviates from a predetermined range. 3. The motor according to claim 1, wherein a contact resistance between the relay harness connecting the motor adjustment device and the motor control device and the connector is determined to be abnormal. Motor adjustment system equipped with a control device.

The output value of the second AD conversion unit of the motor adjustment device with the voltage of the second intermediate connection point as an input is within a predetermined range when the actual rotational speed signal to the motor adjustment device is in a low state. 3. When it deviates, it determines with the contact resistance of the said relay harness which connects the said motor adjustment apparatus and the said motor control apparatus and the said connector being abnormal, The claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Motor adjustment system provided with a motor adjustment device.

The motor adjusting device is
The apparatus further includes a DC power generation unit that is connected to a motor drive power supply line that supplies power to the inverter circuit of the motor control device and can output an arbitrary voltage, and an actual rotational speed signal to the motor adjustment device is low. A relay harness and a connector for connecting the motor adjustment device and the motor control device based on the output value of the second AD conversion unit of the motor adjustment device using the voltage at the second intermediate connection point as an input. 3. The motor adjustment device according to claim 1, wherein the contact resistance is calculated and estimated, and the voltage of the power line for driving the motor is increased by a voltage drop due to the contact resistance. Motor adjustment system.