JP7006157B2 - 電動機制御装置 - Google Patents
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Description
第1実施形態の電動機制御装置について、図1~図14を参照して説明する。ここで、特開2017-73898号公報を「特許文献2」と称する。なお、特許文献2は「背景技術」の欄には記載せず、実施形態の説明でのみ引用される。本実施形態の図1は、特許文献2の図1に対し一部の構成を追加したものである。また、図2~図4は特許文献2の図2~図4に対応し、図5は特許文献2の図8に対応する。特許文献2と共通する内容については適宜説明を省略する。
Ts1_dif=Ts1(n)-Ts1(n-N)
Ts2_dif=Ts2(n)-Ts2(n-N)
δTs1=Ts12-Ts11
δTs2=Ts22-Ts21
第2実施形態について図15~図18を参照して説明する。図15に示すように、第2実施形態の電動機制御装置102は、図1の電動機制御装置101に対し検出温度推定部33をさらに備える。検出温度推定部33は、電動機電流Imに基づいて、第1検出温度の推定値Ts1_est、又は、第2検出温度の推定値Ts2_estのうち少なくとも一方を推定する。検出温度推定値Ts1_est、Ts2_estは、異常判定部34及び評価箇所温度推定部35に通知される。なお、上述の評価箇所温度推定部35の説明と同様に、「電動機に流れる電流に基づいて推定する」には、電動機電流Imと相関するインバータ印加電圧Vinv等に基づいて温度を推定する場合が含まれるものと解釈する。
Ts1_err=|Ts1-Ts1_est|
Ts2_err=|Ts2-Ts2_est|
δTs1=Ts1-Ts11
δTs2=Ts2-Ts21
δTs1_est=Ts1_est-Ts11_est
δTs2_est=Ts2_est-Ts21_est
δTs1_err=|δTs1-δTs1_est|
δTs2_err=|δTs2-δTs2_est|
δTs1_err>δTs2_err+K
δTs2_err>δTs1_err+K
次に、変化量過大判定に関する別の実施例として、第3、第4、第5実施形態を示す。まず、第3実施形態について図19のフローチャートを参照して説明する。第3実施形態の異常判定部34は、内部にローパスフィルタ(以下「LPF」)を有し、各検出温度のLPF前後の値を比較する。LPF前後の差分は、検出温度に含まれる高周波成分を意味する。正の高周波成分が正の高周波成分閾値を上回るか、負の高周波成分が負の高周波成分閾値を下回る場合、異常判定部34は、その温度センサが変化量過大異常であると判定する。
Ts1_hf=Ts1-Ts1_LPF
Ts2_hf=Ts2-Ts2_LPF
第4実施形態について図20のフローチャートを参照して説明する。第4実施形態の異常判定部34は、サンプル周期のN周期に相当する所定期間における各検出温度Ts1、Ts2の最大値及び最小値を算出し、その差分を変動幅Ts1_R、Ts2_Rとする。変動幅が上限値Rmaxより大きい場合、異常判定部34は、その温度センサが変化量過大異常であると判定する。
Ts1_max=MAX(Ts1(n-N)、・・・Ts1(n-1)、Ts1(n))
Ts1_min=MIN(Ts1(n-N)、・・・Ts1(n-1)、Ts1(n))
Ts1_R=Ts1_max-Ts1_min
Ts2_R=Ts2_max-Ts2_min
第5実施形態について図21、図22のフローチャートを参照して説明する。第4実施形態では予め定められた所定期間に変動幅が監視されるのに対し、第5実施形態では、検出温度Ts1、Ts2の温度偏差ΔTsが正常範囲を逸脱した後の所定期間に変動幅が監視される。変動幅の監視は、温度偏差ΔTsが所定回数連続して正常範囲となるまで継続される。
温度情報処理部は、評価箇所温度推定部として限らず、温度情報に基づくどのような処理をするものであってもよい。また、本発明の電動機制御装置は、車両の電動パワーステアリングシステムに限らず、どのような電動機を駆動するシステムに適用されてもよい。なお、温度センサの配置、電力変換器の種類、電流制御部による制御方法等に関するバリエーションについては、特許文献2の「その他の実施形態」の記載を援用する。
11・・・基板、
121、122、14、15、16、18・・・(第1、第2)温度センサ、
20・・・ヒートシンク、
33・・・検出温度推定部、
34・・・異常判定部、
35・・・評価箇所温度推定部(温度情報処理部)、
40・・・制御回路IC、 41・・・電流制御部、
50・・・駆動回路IC、 51・・・プリドライバ、
60・・・インバータ(電力変換器)、 61~66・・・スイッチング素子、
80・・・電動機。
Claims (13)
- 電動機(80)の通電を制御する電動機制御装置であって、
通電時の発熱をヒートシンク(20)に放熱可能に設置された基板(11)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に電力供給する電力変換器(60)を構成する複数のスイッチング素子(61~66)と、
前記基板に搭載され、前記複数のスイッチング素子に駆動信号を出力するプリドライバ(51)を有する駆動回路IC(50)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に対する出力指令に基づき前記プリドライバへの指令信号を演算する電流制御部(41)を有する制御回路IC(40)と、
前記ヒートシンク、前記基板、前記制御回路IC、前記駆動回路IC、前記スイッチング素子及び前記電動機のうち、いずれか1箇所又は2箇所の温度を検出する第1温度センサ及び第2温度センサ(121、122、14、15、16、18)と、
前記第1温度センサの検出温度である第1検出温度(Ts1)、及び、前記第2温度センサの検出温度である第2検出温度(Ts2)のうち少なくとも一方の温度情報を使用して所定の処理を行う温度情報処理部(35)と、
温度センサの出力、又は当該出力から変換された検出温度を検出温度相当量とすると、前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量に基づき、温度センサの異常状態を判定する異常判定部(34)と、
を備え、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量の差の絶対値である温度偏差(ΔTs)が正常偏差閾値(ΔthO)を超えており、且つ、いずれの温度センサが異常であるか判別不能な状態を正常範囲外と定義すると、
前記異常判定部は、
前記温度偏差が所定の乖離大閾値(ΔthX)に到達した時点である到達時点(t2)から遡って1サンプル以上前の時点である保持時点(t1)における前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量を検出温度保持値(Ts11、Ts21)として保持し、
前記到達時点における前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量から前記検出温度保持値を減算して温度変化量(δTs1、δTs2)を算出し、
前記第1温度センサ及び第2温度センサのうち一方の温度センサの前記温度変化量の絶対値が変化量閾値(δth)より大きく、他方の温度センサの前記温度変化量の絶対値が前記変化量閾値以下である場合、前記一方の温度センサが異常であると判定し、
前記温度情報処理部は、前記異常判定部により、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサがいずれも正常と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のいずれか一方又は両方を使用し、
前記第1温度センサ又は前記第2温度センサのいずれか一方が異常で他方が正常と判定された場合、正常な温度センサの検出温度を使用し、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサが前記正常範囲外と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のうち予め規定された条件に適合する方の温度を使用する電動機制御装置。 - 電動機(80)の通電を制御する電動機制御装置であって、
通電時の発熱をヒートシンク(20)に放熱可能に設置された基板(11)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に電力供給する電力変換器(60)を構成する複数のスイッチング素子(61~66)と、
前記基板に搭載され、前記複数のスイッチング素子に駆動信号を出力するプリドライバ(51)を有する駆動回路IC(50)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に対する出力指令に基づき前記プリドライバへの指令信号を演算する電流制御部(41)を有する制御回路IC(40)と、
前記ヒートシンク、前記基板、前記制御回路IC、前記駆動回路IC、前記スイッチング素子及び前記電動機のうち、いずれか1箇所又は2箇所の温度を検出する第1温度センサ及び第2温度センサ(121、122、14、15、16、18)と、
前記第1温度センサの検出温度である第1検出温度(Ts1)、及び、前記第2温度センサの検出温度である第2検出温度(Ts2)のうち少なくとも一方の温度情報を使用して所定の処理を行う温度情報処理部(35)と、
温度センサの出力、又は当該出力から変換された検出温度を検出温度相当量とすると、前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量に基づき、温度センサの異常状態を判定する異常判定部(34)と、
前記電動機に流れる電流(Im)に基づいて、前記第1温度センサ又は前記第2温度センサの少なくとも一方の前記検出温度相当量の推定値である検出温度推定値(Ts1_est、Ts2_est)を推定する検出温度推定部(33)と、
を備え、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量の差の絶対値である温度偏差(ΔTs)が正常偏差閾値(ΔthO)を超えており、且つ、いずれの温度センサが異常であるか判別不能な状態を正常範囲外と定義すると、
前記異常判定部は、
前記温度偏差が所定の乖離大閾値(ΔthX)に到達した時点である到達時点(t2)から遡って1サンプル以上前の時点である保持時点(t1)における前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量を検出温度保持値(Ts11、Ts21)として保持し、且つ、前記保持時点における前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度推定値を検出温度推定値保持値(Ts11_est、Ts21_est)として保持し、
前記到達時点における前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量から前記検出温度保持値を減算して温度変化量(δTs1、δTs2)を算出し、
前記到達時点における前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度推定値から前記検出温度推定値保持値を減算して温度推定値変化量(δTs1_est、δTs2_est)を算出し、
さらに、前記温度変化量と前記温度推定値変化量との偏差である温度変化量偏差(δTs1_err、δTs2_err)を算出し、
前記第1温度センサ及び第2温度センサのうち一方の温度センサの前記温度変化量偏差が変化量偏差閾値(Eth)より大きく、他方の温度センサの前記温度変化量偏差が前記変化量偏差閾値以下である場合、前記一方の温度センサが異常であると判定し、
前記温度情報処理部は、前記異常判定部により、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサがいずれも正常と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のいずれか一方又は両方を使用し、
前記第1温度センサ又は前記第2温度センサのいずれか一方が異常で他方が正常と判定された場合、正常な温度センサの検出温度を使用し、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサが前記正常範囲外と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のうち予め規定された条件に適合する方の温度を使用する電動機制御装置。 - 電動機(80)の通電を制御する電動機制御装置であって、
通電時の発熱をヒートシンク(20)に放熱可能に設置された基板(11)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に電力供給する電力変換器(60)を構成する複数のスイッチング素子(61~66)と、
前記基板に搭載され、前記複数のスイッチング素子に駆動信号を出力するプリドライバ(51)を有する駆動回路IC(50)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に対する出力指令に基づき前記プリドライバへの指令信号を演算する電流制御部(41)を有する制御回路IC(40)と、
前記ヒートシンク、前記基板、前記制御回路IC、前記駆動回路IC、前記スイッチング素子及び前記電動機のうち、いずれか1箇所又は2箇所の温度を検出する第1温度センサ及び第2温度センサ(121、122、14、15、16、18)と、
前記第1温度センサの検出温度である第1検出温度(Ts1)、及び、前記第2温度センサの検出温度である第2検出温度(Ts2)のうち少なくとも一方の温度情報を使用して所定の処理を行う温度情報処理部(35)と、
温度センサの出力、又は当該出力から変換された検出温度を検出温度相当量とすると、前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量に基づき、温度センサの異常状態を判定する異常判定部(34)と、
を備え、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量の差の絶対値である温度偏差(ΔTs)が正常偏差閾値(ΔthO)を超えており、且つ、いずれの温度センサが異常であるか判別不能な状態を正常範囲外と定義すると、
前記異常判定部は、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量の時間微分値を算出し、
前記第1温度センサ及び第2温度センサのうち一方の温度センサの前記検出温度相当量の時間微分値が負の微分閾値(-DTh)より小さいか又は正の微分閾値(+Dth)より大きく、且つ、他方の温度センサの前記検出温度相当量が前記負の微分閾値以上、前記正の微分閾値以下である場合、前記一方の温度センサが異常であると判定し、
前記温度情報処理部は、前記異常判定部により、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサがいずれも正常と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のいずれか一方又は両方を使用し、
前記第1温度センサ又は前記第2温度センサのいずれか一方が異常で他方が正常と判定された場合、正常な温度センサの検出温度を使用し、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサが前記正常範囲外と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のうち予め規定された条件に適合する方の温度を使用する電動機制御装置。 - 電動機(80)の通電を制御する電動機制御装置であって、
通電時の発熱をヒートシンク(20)に放熱可能に設置された基板(11)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に電力供給する電力変換器(60)を構成する複数のスイッチング素子(61~66)と、
前記基板に搭載され、前記複数のスイッチング素子に駆動信号を出力するプリドライバ(51)を有する駆動回路IC(50)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に対する出力指令に基づき前記プリドライバへの指令信号を演算する電流制御部(41)を有する制御回路IC(40)と、
前記ヒートシンク、前記基板、前記制御回路IC、前記駆動回路IC、前記スイッチング素子及び前記電動機のうち、いずれか1箇所又は2箇所の温度を検出する第1温度センサ及び第2温度センサ(121、122、14、15、16、18)と、
前記第1温度センサの検出温度である第1検出温度(Ts1)、及び、前記第2温度センサの検出温度である第2検出温度(Ts2)のうち少なくとも一方の温度情報を使用して所定の処理を行う温度情報処理部(35)と、
温度センサの出力、又は当該出力から変換された検出温度を検出温度相当量とすると、前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量に基づき、温度センサの異常状態を判定する異常判定部(34)と、
を備え、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量の差の絶対値である温度偏差(ΔTs)が正常偏差閾値(ΔthO)を超えており、且つ、いずれの温度センサが異常であるか判別不能な状態を正常範囲外と定義すると、
前記異常判定部は、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量をローパスフィルタで処理した値を算出し、
前記第1温度センサ及び第2温度センサのうち一方の温度センサの前記検出温度相当量のローパスフィルタ前後の差分が負の高周波成分閾値(-HTh)より小さいか又は正の高周波成分閾値(+Hth)より大きく、且つ、他方の温度センサの前記検出温度相当量のローパスフィルタ前後の差分が前記負の高周波成分閾値以上、前記正の高周波成分閾値以下である場合、前記一方の温度センサが異常であると判定し、
前記温度情報処理部は、前記異常判定部により、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサがいずれも正常と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のいずれか一方又は両方を使用し、
前記第1温度センサ又は前記第2温度センサのいずれか一方が異常で他方が正常と判定された場合、正常な温度センサの検出温度を使用し、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサが前記正常範囲外と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のうち予め規定された条件に適合する方の温度を使用する電動機制御装置。 - 電動機(80)の通電を制御する電動機制御装置であって、
通電時の発熱をヒートシンク(20)に放熱可能に設置された基板(11)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に電力供給する電力変換器(60)を構成する複数のスイッチング素子(61~66)と、
前記基板に搭載され、前記複数のスイッチング素子に駆動信号を出力するプリドライバ(51)を有する駆動回路IC(50)と、
前記基板に搭載され、前記電動機に対する出力指令に基づき前記プリドライバへの指令信号を演算する電流制御部(41)を有する制御回路IC(40)と、
前記ヒートシンク、前記基板、前記制御回路IC、前記駆動回路IC、前記スイッチング素子及び前記電動機のうち、いずれか1箇所又は2箇所の温度を検出する第1温度センサ及び第2温度センサ(121、122、14、15、16、18)と、
前記第1温度センサの検出温度である第1検出温度(Ts1)、及び、前記第2温度センサの検出温度である第2検出温度(Ts2)のうち少なくとも一方の温度情報を使用して所定の処理を行う温度情報処理部(35)と、
温度センサの出力、又は当該出力から変換された検出温度を検出温度相当量とすると、前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量に基づき、温度センサの異常状態を判定する異常判定部(34)と、
を備え、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量の差の絶対値である温度偏差(ΔTs)が正常偏差閾値(ΔthO)を超えており、且つ、いずれの温度センサが異常であるか判別不能な状態を正常範囲外と定義すると、
前記異常判定部は、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサの前記検出温度相当量の所定期間における最大値(Ts1_max、Ts2_max)と最小値(Ts1_min、Ts2_min)との差分である変動幅(Ts1_R、Ts2_R)を算出し、
前記第1温度センサ及び第2温度センサのうち一方の温度センサの前記検出温度相当量の変動幅が変動幅上限値(Rmax)より大きく、且つ、他方の温度センサの前記検出温度相当量の変動幅が前記変動幅上限値以下である場合、前記一方の温度センサが異常であると判定し、
前記温度情報処理部は、前記異常判定部により、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサがいずれも正常と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のいずれか一方又は両方を使用し、
前記第1温度センサ又は前記第2温度センサのいずれか一方が異常で他方が正常と判定された場合、正常な温度センサの検出温度を使用し、
前記第1温度センサ及び前記第2温度センサが前記正常範囲外と判定された場合、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のうち予め規定された条件に適合する方の温度を使用する電動機制御装置。 - 前記異常判定部により、前記第1温度センサ及び前記第2温度センサが前記正常範囲外と判定された場合、前記温度情報処理部は、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のうち高い方の温度を使用する請求項1~5のいずれか一項に記載の電動機制御装置。
- 前記電動機に流れる電流(Im)に基づいて、前記第1温度センサ又は前記第2温度センサの少なくとも一方の前記検出温度相当量の推定値である検出温度推定値(Ts1_est、Ts2_est)を推定する検出温度推定部(33)をさらに備え、
前記異常判定部により、前記第1温度センサ及び前記第2温度センサが前記正常範囲外と判定された場合、前記温度情報処理部は、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のうち、前記検出温度推定値との差が小さい方の温度を使用する請求項1~5のいずれか一項に記載の電動機制御装置。 - 前記異常判定部により、前記第1温度センサ及び前記第2温度センサがいずれも正常と判定された場合、前記温度情報処理部は、前記第1検出温度又は前記第2検出温度のうち高い方の温度を使用する請求項1~7のいずれか一項に記載の電動機制御装置。
- 前記第1温度センサ又は前記第2温度センサの少なくとも一方は、前記制御回路IC、前記駆動回路IC、又は、ICパッケージに埋め込まれた前記スイッチング素子の温度を検出するものであり、当該温度センサは、ICパッケージ内部に設けられている請求項1~8のいずれか一項に記載の電動機制御装置。
- 前記第1温度センサ又は前記第2温度センサの少なくとも一方は、前記ヒートシンクに当接する前記基板上に設けられている請求項1~9のいずれか一項に記載の電動機制御装置。
- 前記温度情報処理部は、
前記第1第1検出温度又は前記第2検出温度の少なくともいずれか一方と前記電動機に流れる電流(Im)とに基づいて、前記ヒートシンク、前記基板、前記制御回路IC、前記駆動回路IC、前記スイッチング素子及び前記電動機のうちから選択された1箇所以上の評価箇所の温度(Tx)を推定する評価箇所温度推定部として機能する請求項1~10のいずれか一項に記載の電動機制御装置。 - 前記電流制御部は、前記評価箇所の推定温度が所定の温度範囲において、前記評価箇所の推定温度が高いほど、電流指令値に対する電流制限値を低く設定する請求項11に記載の電動機制御装置。
- 前記評価箇所温度推定部は、複数の前記評価箇所の温度を推定し、
前記電流制御部は、複数の推定温度毎に設定された複数の電流制限値の最小値を用いて電流指令値を制限する請求項11または12に記載の電動機制御装置。
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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