JP6758998B2

JP6758998B2 - 電動モータ装置

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Publication number: JP6758998B2
Application number: JP2016163593A
Authority: JP
Inventors: 唯増田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2036-08-24
Also published as: JP2018033228A; WO2018038021A1

Description

この発明は、各種の機器に用いられる電動モータとその制御装置とでなる電動モータ装置に関し、特に冗長性向上の技術に係る。

電動モータ装置および電動モータを使用した電動アクチュエータとして、以下の発明が提案されている。特許文献１では、電動モータ、直動機構、減速機、を使用した電動ブレーキ装置が提案されている。特許文献２では、違う系統に接続されるコイルが周方向に並んで配置された電動モータが提案されている。

特開２００３−２４７５７６号公報特開２００４−２０１３６４号公報

特許文献１のような、電動アクチュエータを使用した電動ブレーキ装置において、電動モータには極めて高い冗長性が求められる場合がある。例えば、モータコイルやセンサ等に異常が発生した場合においても、動作を継続する必要が生じる場合がある。しかし、センサ異常が発生した場合においても動作を継続する技術は提案されるに至っていない。
なお、特許文献２のような、モータコイルを多重化した電動モータの場合、コイル断線等の異常に関しては、異常発生後も電動モータは動作を継続することができるが、角度センサ等の異常発生後も動作を継続する必要がある場合、角度センサを複数搭載しなければならず、コストやスペースが問題となる場合がある。

この発明の目的は、角度推定に異常が発生した際にその異常が発生した系統が特定できて、異常発生後も動作を継続することができる冗長性の高い電動モータ装置を提供することである。
この発明の他の目的は、角度センサが１個であっても、異常が発生した系統が特定できて、異常発生後も動作を継続することができるようにすることである。

この発明の電動モータ装置は、固定子５と回転子６とを有する電動モータ１と、この電動モータ６を制御する制御装置２とを備え、前記制御装置２が、
前記電動モータ１の固定子５と回転子６との相対角度を推定可能な少なくとも３系統以上の角度推定手段２３，２４，２５と、
前記３系統以上の角度推定手段２３，２４，２５による推定角度の比較に基づいて前記角度推定手段２３，２４，２５による検出系統の異常を検出する角度推定異常検出手段２６と、
この角度推定異常検出手段２６により前記３系統以上のいずれかの角度推定手段２３，２４，２５の検出系統の異常を検出した時に、前記異常が発生していない角度推定手段２３，２４，２５の推定角度を角度推定結果として出力する角度推定結果出力手段２７と、
この角度推定結果出力手段２７が出力する角度推定結果を用いて前記電動モータ１を制御するモータ制御部１６とを有する。

この構成によると、３系統以上の角度推定手段２３，２４，２５を備え、その推定角度の比較に基づいて角度推定手段２３，２４，２５による検出系統の異常を角度推定異常検出手段２６で検出するため、一つの角度推定手段２３，２４，２５の検出系統に異常が発生しても、その異常が発生した角度推定手段２３，２４，２５の検出系統を特定し、残りの角度推定手段２３，２４，２５の推定角度を用いて電動モータの動作を正しく継続することができる。なお、この明細書で言う「角度推定手段の検出系統」は、その角度推定手段による直接推定に用いる角度センサや、間接する推定に用いる電流，電圧センサ等のセンサ類、並びにこのセンサ類で検出される電動モータの検出対象部分、配線等を含む意味であり、以下、単に「系統」と称する場合がある。
前記構成において、前記固定子５が複数の電力系統にそれぞれ接続される複数の励磁機構７ _１，７ _２を有し、
前記角度推定手段２３，２４，２５として、前記固定子５と回転子６との相対角度を所定の角度信号として出力する一つの角度センサ２８の出力結果に基づいて角度推定値とする直接角度推定手段２３と、前記複数の励磁機構７ _１，７ _２それぞれの端子電圧、電流、および電気的特性のいずれか一つまたは複数から推定する複数の間接角度推定手段２４，２５とを有する。
この構成の場合、間接角度推定手段２４，２５は励磁機構７ _１，７ _２の端子電圧および電気的特性から角度を推定する。すなわち、多重化された励磁コイル等の励磁機構７ _１，７ _２のそれぞれにつき角度センサレス推定を行い、角度センサ２８を１系統設けることで、角度推定に異常が発生した際に前記異常が発生した系統を特定する。そのため、角度センサ２８を一つとしながら、異常発生後も動作を継続することができる。また、励磁機構７（７ _１，７ _２）を多重化しているため、片方の励磁機構７ _１，７ _２に断線等の異常が生じても、残りの励磁機構７ _１，７ _２で動作を維持することができる。角度センサ２８は１系統有するため、例えば電動ブレーキ装置の制動力制御などのように、センサレスのみでは困難である高速かつ高精度な位置決め制御系を実現できる。

この発明において、前記角度推定異常検出手段２６が、前記複数の角度推定手段２３，２４，２５の推定結果の平均値から最も乖離した角度推定手段２３，２４，２５の推定結果において、前記乖離の量が所定値を超過したときに、前記最も乖離した角度推定手段２３，２４，２５を異常とする構成であっても良い。
この構成の場合、平均値から最も乖離した角度推定手段２３，２４，２５の推定結果において、乖離の量が所定値を超過したときにその角度推定手段２３，２４，２５を異常として検出するため、角度推定手段２３，２４，２５の異常を簡単にかつ正確に検出することができる。なお、前記「所定値」は、予め取得しておいた様々な駆動条件において発生し得る推定誤差の解析値や実測値に基づいて、任意に定められる値である。

この発明において、前記角度推定異常検出手段２６が、前記複数の角度推定手段２３，２４，２５の推定結果を比較した中での最大値および最小値と、これら二値を除く中間値との比較を行い、前記二値のうち前記中間値から大きく乖離した方の角度推定手段２３，２４，２５の推定結果の乖離量が所定値を超過したときに、前記大きく乖離した方の角度推定手段を異常とする構成であっても良い。
この構成の場合、最大値および最小値である二値のうち、中間値から大きく乖離した方の角度推定手段の推定結果の乖離量が所定値を超過したときに、その大きく乖離した方の角度推定手段２３，２４，２５を異常として検出するため、角度推定手段２３，２４，２５の異常を簡単にかつ正確に検出することができる。なお、前記「所定値」は、予め取得しておいた様々な駆動条件において発生し得る推定誤差の解析値や実測値に基づいて、任意に定められる値である。

前記直接角度推定手段２３と間接角度推定手段２４，２５とを有する構成の場合に、前記角度推定結果出力手段２７は、前記直接角度推定手段２３が異常と判断されていない場合は、前記直接角度推定手段２３の推定結果を前記角度推定結果として出力するようにしても良い。
直接角度推定手段２３を用いることで、間接角度推定手段２４，２５では行うことが困難な精度の高い制御が行える。

前記固定子５が複数の電力系統９_１，９_２にそれぞれ接続される複数の励磁機構７_１，７_２を有し、各励磁機構７１，７２に対して間接角度推定手段２４，２５を有する構成の場合に、前記制御装置２の前記モータ制御部１６は、前記角度推定異常検出手段２６により、前記複数の間接角度推定手段２４，２５のうちの何れかが異常と判断された場合、前記異常が判断された間接角度推定手段２４，２５において推定対象とされた励磁機構７_１，７_２について、前記励磁機構７_１，７_２への電力供給を遮断する励磁機構個別遮断手段２９を有するようにしても良い。
この構成の場合、いずれかの励磁機構７_１，７_２に断線等の異常が発生しても、残りの正常な励磁機構７_１，７_２を用いて電動モータの動作を維持することができる。

この発明の電動モータ装置は、固定子と回転子とを有する電動モータと、この電動モータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記電動モータの固定子と回転子との相対角度を推定可能な少なくとも３系統以上の角度推定手段と、前記３系統以上の角度推定手段による推定角度の比較に基づいて前記角度推定手段による検出系統の異常を検出する角度推定異常検出手段と、この角度推定異常検出手段により前記３系統以上のいずれかの角度推定手段の検出系統の異常を検出した時に、前記異常が発生していない角度推定手段の推定角度を角度推定結果として出力する角度推定結果出力手段とこの角度推定結果出力手段が出力する角度推定結果を用いて前記電動モータを制御するモータ制御部とを有し、前記固定子が複数の電力系統にそれぞれ接続される複数の励磁機構を有し、前記角度推定手段として、前記固定子と回転子との前記相対角度を所定の角度信号として出力する一つの角度センサの出力結果に基づいて角度推定値とする直接角度推定手段と、前記複数の励磁機構それぞれの端子電圧、電流、および電気的特性のいずれか一つまたは複数から推定する複数の間接角度推定手段とを有するため、角度推定に異常が発生した際にその異常が発生した系統が特定できて、異常発生後も動作を継続することができ、冗長性の高い電動モータ装置となる。

この発明の一実施形態に係る電動モータ装置の制御系の概念構成を示すブロック図である。同電動モータ装置における角度推定器の処理例の流れ図である。同電動モータ装置におけるステータの一例の部分正面図である。同電動モータ装置におけるステータの他の例の部分正面図である。同電動モータ装置におけるダブルステータ型アキシャルギャップモータの例を示す概要の側面図である。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この電動モータ装置は、電動モータ１と制御装置２とで構成される。電動モータ１は、図示の例では、その回転出力により駆動される直動機構３と共に電動アクチュエータ４を構成する。直動機構３は、正逆の回転入力を直線往復運動に変換する機構であって、ボールねじ機構またはラックピニオン機構等からなる。電動アクチュエータ４は、例えば、電動ブレーキ装置や射出成形機の駆動、その他の機器の駆動に用いられる。

電動モータ１は、固定子であるステータ５と回転子であるロータ６とでなり、例えば永久磁石型の３相の同期モータとされる。電動モータ１は、磁極が回転軸径方向と平行なラジアルギャップモータ（例えば図３，図４）と回転軸方向と平行なアキシャルギャップモータ（例えば図５）と、のいずれであっても良い。ステータ５はステータコイル７（７_１，７_２）と、ステータコア８（図３〜図５参照）とでなる。ステータコイル７は、この実施形態では、系統１と系統２との２系統として多重化されている。図１では、系統１，２を区別する符号(1),(2) を、ステータコイル７_１，７_２を示す各ブロック内に付してある。
ステータコイル７の巻線の形態および多重化の形態は、例えば図３〜図５にそれぞれ例示するいずれの形態であっても良い。

図３は、ステータコア８の同じスロット８ｂに複数の系統１，２に接続されたステータコイル７_１，７_２を配置する例を示す。なお、図中では簡単のため内外径方向に二分割されているよう図示するが、例えば各磁極８ａの巻かれる部分の内周側と外周側とに別系統に接続されるステータコイル７_１，７_２を配置する構造としても良く、あるいはマグネットワイヤ（図示せず）を二本並べて保持したまま巻線し、別系統のステータコイル７_１，７_２を形成するマグネットワイヤが交互に隣接する構造としても良い。

図４は、ステータコア８のスロット８ｂごとに接続系統１，２を分けてステータコイル７_１，７_２を設ける例を示す。なお、同図の例では、３相交流の相Ｕ，Ｖ，Ｗの配置順をU1-V1-W1-U2-V2-W2として配置いるが、U1-U2-V1-V2-W1-W2 のように配置しても良い。

図５は、ダブルステータ型アキシャルギャップモータにおいて、複数のステータ５，５をそれぞれ別の系統に接続する例を示す。ロータ６は、磁性体からなるロータ本体６ａと永久磁石６ｂとで構成される。

電動モータ１は、その他、例えばアキシャルギャップモータにおいて、図３や図４に示す配線構造によって多重化されていてもよい。また、図示の各実施形態は巻線方式として集中巻の例を示すが、分布巻を用いても良い。

図１と共に、制御系および電源系を説明する。電動モータ１の各系統のステータコイル７_１，７_２は、それぞれ別の電源装置９_１，９_２に、制御装置２のモータドライバ１１_１，１１_２を介して接続されている。制御装置２内の制御装置電源１２は、制御装置２および角度センサ２８等のセンサ系統に必要な電力を適宜供給する電源である。制御装置電源１２は、前記電源装置９_１，９_２にＯＲ結合部１３を介して接続され、複数の電源装置９_１，９_２のいずれからでも給電可能とされている。制御装置電源１２は、電源装置９_１，９_２とは独立して設けられていても良い。前記電源装置９_１，９_２および制御装置電源１２には、例えばバッテリ、キャパシタ、ＡＣ／ＤＣコンバータ等を用いることができる。なお、電動モータ１の電源として、この実施形態では電源装置９_１，９_２の２系統を有する例を示すが、前記電源装置の数は同図によらず冗長性の要求に応じて適宜定めれば良い。

制御装置２はマイクロコンピュータや各種の電子部品を搭載した回路基板等からなり、アクチュエータ制御器１５、モータ制御部１６、角度推定器１７、電流推定器２１（２１_１，２１_２）、および電圧推定器２２（２２_１，２２_２）等を備えている。制御装置２またはその周辺には、その他、例えばアクチュエータ制御器１５へのフィードバックや、電動モータ１のサーミスタ設置等、システム構成に必要となる要素が適宜設けられる。

制御装置２には、電動アクチュエータ４の制御量に対する指令値が入力され、その入力がアクチュエータ制御器１５で制御演算され、モータトルクの指令値が出力される。制御装置２に入力される前記指令値は、例えば電動アクチュエータ４が電動ブレーキ装置等の軸荷重制御アクチュエータであれば、軸荷重指令値、電動アクチュエータ４が電動シフト装置等の位置制御アクチュエータであれば位置指令値等であっても良く、前記指令値に応じた制御量をアクチュエータ制御器１５に適宜フィードバックして制御する構成であっても良い。

モータ制御部１６は、電流変換器１８、電流制御器１９（１９_１，１９_２）、および前記モータドライバ１１_１，１１_２を有している。モータ制御部１６は、この他に、この実施形態では、さらに励磁機構個別遮断手段２９を備えている。励磁機構個別遮断手段２９については後に説明する。
電流変換器１８は、ｄ軸決定部１８ａ，ｑ軸決定部１８ｂにおいて、モータトルクの指令値をｄ軸、ｑ軸の電流指令値に変換する構成とすることで、簡潔な制御系を構成できて好適である。しかしながら、電流変換器１８は、例えば三相交流電流の振幅と位相等を出力する構成であってもよい。

電流制御器１９（１９_１，１９_２）は、例えば電流フィードバック制御や、非干渉器等のフィードフォワード制御を用いて、電流指令値に対してモータ電流が追従するよう制御を行う手段とすることができる。

モータドライバ１１（１１_１，１１_２）は、例えばＦＥＴ等のスイッチ素子を用いてハーフブリッジ回路等を構成し、電動モータ１のモータコイル端子に電源電圧を印加する比率を調整するＰＷＭ制御を行う構成されていると、安価で好適であるが、この他に、例えば昇圧回路を別途設けてＰＡＭ制御等を行う構成であっても良い。

電流推定器２１（２１_１，２１_２）は、モータドライバ１１（１１_１，１１_２）から電動モータ１に印加される電流を推定する手段である。電流推定器２１（２１_１，２１_２）は、センサ素子であると信頼性および性能から好適であり、例えば送電線の磁界を検出する磁気センサを用いても良いが、シャント抵抗やＦＥＴの両端の電圧を検出するアンプを用いても良い。センサ素子は安価なもので足りる。電流推定器２１は、この他に、印加した電圧と、電動モータ１の抵抗やインダクタンス等の電気的特性から電流の推定を行う構成であっても良い。

角度推定器１７は、電動モータ１のステータ５とロータ６との相対角度を推定可能な少なくとも３系統の角度推定手段２３，２４，２５と、この３系統の角度推定手段２３，２４，２５による推定角度の比較に基づいてこれらの角度推定手段２３，２４，２５の異常を検出する角度推定異常検出手段２６と、この角度推定異常検出手段２６により前記３系統のいずれかの角度推定手段２３〜２５の異常を検出した時に、前記異常が発生していない角度推定手段２３〜２５の推定角度を角度推定器１７の角度推定結果として出力する角度推定結果出力手段２７とを有する。

前記モータ制御部１６は、前記電流変換器１８により前記相対角度を用いて位相制御等のフィードバック制御を行うときに、前記角度推定結果出力手段２７が出力する角度推定結果を用いる。

前記３種類の角度推定手段２３，２４，２５のうちの一つの角度推定手段２３は、角度センサ２８の出力結果の信号から角度を推定する直接角度推定手段とされる。角度センサ２８は、例えば電動モータ１に備えられてステータ５とロータ６との相対角度を所定の形式の角度信号として出力するセンサであり、レゾルバまたは磁気式や光学式のエンコーダ等とされる。
残り二つの角度推定手段２４，２５は、それぞれ前記２系統のステータコイル７_１，７_２に印加される電圧または電流またはその両方から角度を推定するセンサレス推定手段である間接角度推定手段とされる。前記電流は前記電流推定器２１（２１_１，２１_２）により、前記電圧は前記電圧推定器２２（２２_１，２２_２）により検出される。

前記センサレス推定の手法としては、例えば前記モータドライバ１１（１１_１，１１_２）の鎖交磁束位相を推定する手法や、スイッチ素子がＯＦＦの状態における開放コイル端子電圧を検出してモータ角度を推定する手法や、磁気飽和特性やインダクタンスの突極性を検出してモータ角度を推定する手法等を用いることができる。前記センサレス推定の手法として、他の手法を用いても良く、またこれらの手法も含めた複数の手法を併用しても良い。

前記角度推定異常検出手段２６による異常検出の方法としては、例えば、前記複数の角度推定手段２３，２４，２５の推定結果の平均値から最も乖離した角度推定手段２３，２４，２５の推定結果において、前記乖離の量が所定値を超過したときに、前記最も乖離した角度推定手段２３，２４，２５を異常とする方法とされる。
この構成の場合、平均値から最も乖離した角度推定手段２３，２４，２５の推定結果において、乖離の量が所定値を超過したときにその角度推定手段２３，２４，２５を異常として検出するため、角度推定手段２３，２４，２５の異常を簡単にかつ正確に検出することができる。なお、前記「所定値」は、予め取得しておいた様々な駆動条件において発生し得る推定誤差の解析値や実測値に基づいて、任意に定められる値である。

また、角度推定異常検出手段２６による異常検出の方法は、上記の他に、前記角度推定異常検出手段２６が、前記複数の角度推定手段２３，２４，２５の推定結果を比較した中での最大値および最小値と、これら二値を除く中間値との比較を行い、前記二値のうち前記中間値から大きく乖離した方の角度推定手段２３，２４，２５の推定結果の乖離量が所定値を超過したときに、前記大きく乖離した方の角度推定手段を異常とする方法であっても良い。
この構成の場合、最大値および最小値である二値のうち、中間値から大きく乖離した方の角度推定手段の推定結果の乖離量が所定値を超過したときに、その大きく乖離した方の角度推定手段２３，２４，２５を異常として検出するため、この構成によっても、角度推定手段２３，２４，２５の異常を簡単にかつ正確に検出することができる。前記「所定値」は、予め取得しておいた様々な駆動条件において発生し得る推定誤差の解析値や実測値に基づいて、任意に定められる値である。

前記角度推定結果出力手段２７は、前記直接角度推定手段２３が異常と判断されていない場合は、前記直接角度推定手段２３の推定結果を前記角度推定結果として出力するようにしても良い。

前記励磁機構個別遮断手段２９は、前記角度推定異常検出手段２６により前記複数の間接角度推定手段２４，２５のうちの何れかが異常と判断された場合、前記異常が判断された間接角度推定手段２４，２５において参照された励磁機構７_１，７_２について、その励磁機構７_１，７_２への電力供給を遮断する手段である。この実施形態において、前記間接角度推定手段２４，２５の系統によるセンサレス推定が異常となる状況は、例えばモータコイルの断線や焼損、あるいはモータドライバの破損等、センサレス推定を行っている電動モータ１のモータコイルの駆動自体が不可となっている可能性がある。従って、前記間接推定手段２４，２５の何れかの系統が異常と診断された場合は、同時に前記異常が発生したセンサレス推定を行っているモータコイル系統への電力供給を停止する処理としている。励磁機構個別遮断手段２９による電力供給の遮断の形態は、例えば、モータドライバ１１_１，１１_２への電力供給をスイッチング手段（図示せず）等により遮断する形態であっても、また電流変換器１８から出力する電流指令を零と形態であっても、その他の形態であっても良い。

図２は、角度推定器１７による異常判定および角度推定値の出力の処理例を示すフロー図である。同図において、ステップＳ１〜Ｓ６までは図１の角度推定異常検出手段２６が行う処理、他の各ステップは、角度推定結果出力手段２７が行う処理である。
まず、前ステップまでに異常がなかったか否かを判定する（ステップＳ１）。通常は異常無しである。この場合、角度センサ２８の出力からの回転角度の推定結果θ_１、および各ステータコイル７_１，７_２におけるモータ電圧／電流からの回転角度の推定値θ_２，θ_３を、直接角度推定手段２３および第１および第２の間接角度推定手段２４，２５から取得する（ステップＳ２，３）。直接角度推定手段２３および第１および第２の間接角度推定手段２４，２５は、常に角度の推定処理を行っている。

取得した回転角度の推定値から、平均値θａｖｅを次式によって演算する（ステップＳ４）。
θａｖｅ＝（θ_１＋θ_２＋θ_３）／３
この求められた平均値θａｖｅから最も乖離している推定結果θｘ（ｘ＝１，２，３）を判定する（ステップＳ５）。
この最も乖離している推定結果θｘの平均値θａｖｅからの乖離量が閾値を超過しているか否かを判定する（ステップＳ６）。前記閾値は、設計等により任意に定められる値である。

最も乖離している推定結果θｘの前記乖離量が閾値を超過していない場合は、いずれの系統も異常無しであり、角度推定結果出力手段２７は、角度センサ２８からの推定結果である直接角度推定手段２３の角度推定値θ_１を、角度推定器１７からの角度推定結果θとして出力する（ステップＳ７）。一般にレゾルバ等の角度センサ出力は、角度センサレス推定結果より高精度である場合が多いため、この実施形態では、角度センサ２８の系統出力が正常と判断される場合は角度センサ２８の出力を用い、高精度な角度検出を可能としている。なお、必ずしも角度センサ２８の出力を用いなくても良く、例えば全推定結果θ_１，θ_２，θ_３の平均を採る等の処理を行ってもよい。後に説明するステップＳ１２，１３の処理も、上記と同様な理由で角度センサ２８の出力を用いるようにしている。

前記判定ステップＳ６において、最も乖離している推定結果θｘの前記乖離量が閾値を超過して場合は、その超過している推定結果θｘが角度センサ２８からの推定結果θ_１であるか否かを判定し（ステップＳ８）、推定結果θ_１ではない場合は、前記と同様に推定結果θ_１を、角度推定器１７からの角度推定結果θとして出力する（ステップＳ７）。

ステップＳ８の判定により、超過している推定結果θｘが角度センサ２８からの推定結果θ_１である場合は、残り二つの推定結果θ_１，θ_２を用い、例えば次式、
θ＝（θ_１＋θ_２）／２
の結果となるθを、角度推定結果θとして出力する（ステップＳ９）。

最初の判断ステップＳ１において、前ステップまで異常判定があった場合は、θ_１，θ_２，θ_３のうち、異常判定されていない２系統の推定結果を取得する（ステップＳ１０）。
この２系統の判定結果が概ね等しいか否かを判定する（ステップＳ１１）。概ね等しいか否かは、例えば、２系統の判定結果の差が、適宜定められる閾値以内であるか否かで行う。概ね等しくない場合は角度推定不能であり（ステップＳ１５）、その場合は、角度推定結果出力手段２７は、角度推定結果として角度推定不能の信号を出力する。モータ制御部１６は、例えば電流変換器１８において、前記角度推定不能の信号に応じて定められている処理、例えばモータ停止または低トルク回転等の制御を行う。

前記判断ステップＳ１１で、２系統の推定結果が概ね等しい場合は、最初のステップＳ１で異常有りとされた系統が角度センサ２８の系統であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。角度センサ２８の系統が正常である場合は、角度センサ２８の系統の推定値θ_１を角度推定器１７の角度推定結果θとして出力する（ステップＳ１３）。角度センサ２８の系統が異常である場合は、残り２系統の推定結果θ_２，θ_３の平均値を、角度推定器１７の角度推定結果θとして出力する（ステップＳ１４）。

なお、図２のフロー図の例では、ステップＳ４〜Ｓ５による角度推定系の異常判定について、平均値との比較を行うようにしたが、この他に、全ての系の推定結果θ_１，θ_２，θ_３の最大値と、最小値と、それ以外の中間値とを導出し、最大値および最小値のうちの中間値から最も乖離した結果について、乖離量を判断する処理としても良い。

この構成の電動モータ装置によると、以上のように、角度推定器１７は、前記複数の角度推定結果を適宜参照して現在の電動モータ１の回転角度を推定することができ、例えば角度センサ２８が正常な場合は角度センサ２８の値を優先して使用する。角度推定異常検出手段２６は、例えばある１系統の角度推定結果が他の角度推定結果と乖離した場合において、前記乖離した角度推定手段２３〜２４の系統を異常と判断する。この時、ある１系統が異常と判断された場合においても、残り２系統が正常であると、電動モータ１の制御を継続することができる。

また、励磁コイルとなるステータコイル７について、多重化されたステータコイル７_１，７_２のそれぞれに角度センサレス推定を行い、角度センサ２８を１系統設けることで、角度推定に異常が発生した際に、その異常が発生した角度推定の系統が特定でき、異常発生後も動作を継続することができる冗長性の高い電動モータ装置となる。
角度センサ２８を１系統有することで、例えば電動ブレーキ装置の制動力制御など、センサレスのみでは困難である高精度位置決め制御系を実現できる。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…電動モータ
２…制御装置
３…直動機構
４…電動アクチュエータ
５…ステータ（固定子）
６…ロータ（回転子）
７（７_１，７_２）…ステータコイル（励磁機構）
８…ステータコア
９_１，９_２…電源装置
１５…アクチュエータ制御器
１６…モータ制御部
１７…角度推定器
１８…電流変換器
１９（１９_１，１９_２）…電流制御器
２１（２１_１，２１_２）…電流推定器
２２（２２_１，２２_２）…電圧推定器
２３…直接角度推定手段
２４，２５…間接角度推定手段
２６…角度推定異常検出手段
２７…角度推定結果出力手段
２８…角度センサ
２９…励磁機構個別遮断手段

Claims

固定子と回転子とを有する電動モータと、この電動モータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、
前記電動モータの固定子と回転子との相対角度を推定可能な少なくとも３系統以上の角度推定手段と、
前記３系統以上の角度推定手段による推定角度の比較に基づいて前記角度推定手段による検出系統の異常を検出する角度推定異常検出手段と、
この角度推定異常検出手段により前記３系統以上のいずれかの角度推定手段の検出系統の異常を検出した時に、前記異常が発生していない角度推定手段の推定角度を角度推定結果として出力する角度推定結果出力手段と、
この角度推定結果出力手段が出力する角度推定結果を用いて前記電動モータを制御するモータ制御部とを有し、
前記固定子が複数の電力系統にそれぞれ接続される複数の励磁機構を有し、
前記角度推定手段として、前記固定子と回転子との前記相対角度を所定の角度信号として出力する一つの角度センサの出力結果に基づいて角度推定値とする直接角度推定手段と、前記複数の励磁機構それぞれの端子電圧、電流、および電気的特性のいずれか一つまたは複数から推定する複数の間接角度推定手段とを有する
ことを特徴とする電動モータ装置。
請求項１に記載の電動モータ装置において、前記角度推定異常検出手段が、前記複数の角度推定手段の推定結果の平均値から最も乖離した角度推定手段の推定結果において、前記乖離の量が所定値を超過したときに、前記最も乖離した角度推定手段を異常とする電動モータ装置。
請求項１に記載の電動モータ装置において、前記角度推定異常検出手段が、前記複数の角度推定手段の推定結果を比較した中での最大値および最小値と、これら二値を除く中間値との比較を行い、前記二値のうち前記中間値から大きく乖離した方の角度推定手段の推定結果の乖離量が所定値を超過したときに、前記大きく乖離した方の角度推定手段を異常とする電動モータ装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電動モータ装置において、前記角度推定結果出力手段は、前記直接角度推定手段が異常と判断されていない場合は、前記直接角度推定手段の推定結果を前記角度推定結果として出力する電動モータ装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電動モータ装置において、前記制御装置の前記モータ制御部は、前記角度推定異常検出手段により、前記複数の間接角度推定手段のうちの何れかが異常と判断された場合、前記異常が判断された間接角度推定手段において推定の対象とされた励磁機構について、前記励磁機構への電力供給を遮断する励磁機構個別遮断手段を有する電動モータ装置。