JP7318340B2

JP7318340B2 - モータシステム

Info

Publication number: JP7318340B2
Application number: JP2019112812A
Authority: JP
Inventors: 道成福岡
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2039-06-18
Also published as: JP2020205709A; WO2020255765A1

Description

本発明は、複数のモータを備えたモータシステムに関するものである。

従来、モータとしては、例えば、運転状態の履歴に基づいて温度上昇を推定し、その温度上昇に基づく予測温度が予め設定された保護温度に達すると判定するとモータのトルクを制限するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－１０９８１６号公報

しかしながら、複数のモータを備え、例えば総合的なシステム出力を用いて使用したり、各出力を連係させて使用するモータシステムでは、１つのモータのトルクを単に制限すると総合的な効果を得られなくなることがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、モータ温度の異常時でも総合的な効果を得ることができるモータシステムを提供することにある。

上記課題を解決するモータシステム（１１）は、複数のモータ（Ｍ１～Ｍｎ）と、各モータのモータ温度を検出可能な温度検出部（１４）と、少なくとも１つの前記モータにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、少なくとも１つの前記モータの出力を変更する制御部（１３，１６）とを備える。

同構成によれば、少なくとも１つのモータにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、少なくとも１つのモータの出力を変更する制御部を備えるため、例えば、モータ温度が基準温度を超えたモータを考慮に入れた最適な組み合わせの制御で総合的な効果を得ることが可能となる。

一実施形態におけるモータシステムのブロック図。一実施形態における異常判定処理のフロー図。

以下、モータシステムの一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータシステム１１は、複数のモータＭ１～Ｍｎ（但しｎは、２以上の自然数）を備える。モータＭ１～Ｍｎは、例えば共通の目的を果たすため、それぞれ負荷に駆動連結される。

各モータＭ１～Ｍｎは、それぞれ駆動回路１２を介してモータ制御部１３に電気的に接続されている。また、各モータ制御部１３は、各モータＭ１～Ｍｎのモータ温度を検出可能な温度検出部１４と、各モータＭ１～Ｍｎの回転速度を検出可能な回転速度検出部１５とに電気的に接続されている。なお、温度検出部１４は、例えばサーミスタ等が用いられ、回転速度検出部１５は、例えばレゾルバ等が用いられる。

また、全てのモータ制御部１３は、システム制御部１６に電気的に接続されている。また、システム制御部１６には、報知部１７が電気的に接続されている。なお、報知部１７は、例えば、警告ランプ等が用いられる。また、システム制御部１６には、操作部１８が電気的に接続されている。

システム制御部１６は、操作部１８の操作に基づいて各モータ制御部１３に指令信号を出力する。モータ制御部１３は、入力された指令信号に基づいて駆動回路１２を制御してモータＭ１～Ｍｎを回転駆動させる。モータ制御部１３は、回転速度検出部１５から取得した回転速度のデータを用いつつ、モータＭ１～Ｍｎを指令信号に応じた回転速度で回転駆動する。

ここで、本実施形態では、モータ制御部１３及びシステム制御部１６が制御部を構成し、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎの出力を変更する。詳しくは、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、モータ温度が基準温度を超えていないモータＭ１～Ｍｎの出力であって回転速度を増加させる。また、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、モータ温度が基準温度を超えたモータＭ１～Ｍｎの出力であって回転速度を低下させる。また、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、報知部１７を動作させる。なお、前記基準温度は、動作回転速度と動作積算時間とに基づいて設定されている。すなわち、基準温度は、その温度以内であればモータＭ１～Ｍｎが正常な状態で動作していると判定できる温度であって、動作回転速度と動作積算時間とに基づいて予め行われた実験や解析等によって定められた温度であり、本実施形態ではモータ制御部１３に予め記憶されている。

詳述すると、図２に示すように、本実施形態では、モータ制御部１３は、モータ温度が予め設定された基準温度を超えたか否かの異常判定処理を行う。すなわち、モータ制御部１３は、モータＭ１～Ｍｎの駆動を開始すると、異常判定処理を開始し、ステップＳ１において温度検出部１４からモータ温度Ｔを取得し、ステップＳ２に移行する。そして、モータ制御部１３は、ステップＳ２においてモータ温度Ｔが基準温度を超えたか否かを判定し、超えていないと判定すると前記ステップＳ１に戻り、超えたと判定するとステップＳ３に移行する。そして、モータ制御部１３は、ステップＳ３においてシステム制御部１６に異常信号を出力して異常判定処理を終了する。

そして、システム制御部１６は、異常信号が入力されたことに基づいて、モータ温度が基準温度を超えていないモータＭ１～Ｍｎの回転速度を増加させ、モータ温度が基準温度を超えたモータＭ１～Ｍｎの回転速度を低下させるべく、各モータ制御部１３に指令信号を出力する。また、システム制御部１６は、異常信号が入力されたことに基づいて、報知部１７を動作、すなわち警告ランプを点灯させる。

次に、上記のように構成されたモータシステム１１の作用について説明する。
例えば、全てのモータＭ１～Ｍｎを駆動させるべく操作部１８が操作されると、システム制御部１６からモータ制御部１３に指令信号が出力され、モータ制御部１３にて駆動回路１２が制御されてモータＭ１～Ｍｎが操作部１８の操作に基づいた回転速度で回転駆動される。

そして、モータ制御部１３では、モータ温度が予め設定された基準温度を超えたか否かの異常判定処理が行われる。このとき、例えば、モータＭ１に対応したモータ制御部１３にてモータ温度が予め設定された基準温度を超えたと判定されると、該モータ制御部１３からシステム制御部１６に異常信号が出力される。

すると、システム制御部１６からモータＭ２～Ｍｎに対応したモータ制御部１３にはモータＭ２～Ｍｎの回転速度を増加させるための指令信号が出力される。また、システム制御部１６からモータＭ１に対応したモータ制御部１３にはモータＭ１の回転速度を低下させるための指令信号が出力される。

すると、各モータ制御部１３にて駆動回路１２が制御されてモータＭ２～Ｍｎの回転速度が増加され、モータＭ１の回転速度が低下される。なお、このときの各モータＭ１～Ｍｎの回転速度は、モータシステム１１としてモータ温度が基準温度を超える前と同等の目的を果たすことが可能な回転速度とされる。

また、このとき、システム制御部１６によって報知部１７が動作、すなわち警告ランプが点灯される。
（１）少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎの出力を変更するモータ制御部１３及びシステム制御部１６を備えるため、モータ温度が基準温度を超えたモータを考慮に入れた最適な組み合わせの制御で総合的な効果を得ることが可能となる。

（２）モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、モータ温度が基準温度を超えていないモータＭ１～Ｍｎの出力を増加させる。よって、モータ温度が基準温度を超えていないモータＭ１～Ｍｎによって、モータ温度が基準温度を超えたモータＭ１～Ｍｎの出力の低下に基づくシステム出力の低下を補うことができる。

（３）モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、モータ温度が基準温度を超えたモータＭ１～Ｍｎの出力を低下させるため、モータ温度が基準温度を超えたモータＭ１～Ｍｎの状態の更なる悪化を抑えることができる。

（４）モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、報知部１７を動作させるため、利用者はモータ温度が基準温度を超えたことを容易に認識することができる。

（５）基準温度は、動作回転速度と動作積算時間とに基づいて設定されるため、動作回転速度と動作積算時間とに基づいて精度良くモータＭ１～Ｍｎの異常を検出することができる。

上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。また、本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、モータ温度が基準温度を超えたことに基づいて、モータＭ１～Ｍｎの出力を変更するとしたが、出力を変更する他の条件を追加してもよい。

例えば、図１に示すように、各モータＭ１～Ｍｎの振動を検出可能な振動検出部２１を備えた構成とし、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えて且つ振動が検出されたことに基づいて少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎの出力を変更するようにしてもよい。なお、振動検出部２１は、例えば、加速度センサやジャイロセンサが用いられる。

このようにすると、モータ温度と振動とに基づいて精度良くモータＭ１～Ｍｎの異常を検出して、最適な組み合わせの制御で最適な効果を得ることができる。
・上記実施形態では、基準温度は、動作回転速度と動作積算時間とに基づいて設定されるとしたが、これに限定されず、その温度以内であればモータＭ１～Ｍｎが正常な状態で動作していると判定できる温度であれば、他のデータに基づいて設定してもよい。

例えば、基準温度は、動作電流値と動作積算時間とに基づいて設定してもよい。このようにすると、動作電流値と動作積算時間とに基づいて精度良くモータＭ１～Ｍｎの異常を検出することができる。

・上記実施形態では、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、モータ温度が基準温度を超えていない全てのモータＭ１～Ｍｎの出力を増加させるとしたが、これに限定されず、目的に応じて出力を変更させればよい。例えば、バランス等を考慮して、モータ温度が基準温度を超えていないモータＭ１～Ｍｎの内の一部のモータＭ１～Ｍｎのみ出力を増加させるようにしてもよい。

・上記実施形態では、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、モータ温度が基準温度を超えたモータＭ１～Ｍｎの出力を低下させるとしたが、これに限定されず、例えば、出力を低下させる制御を行わなくてもよい。また、上記実施形態では、特に言及していないが、モータ温度が基準温度を超えたモータＭ１～Ｍｎの回転速度を低下させる際に、低速で駆動してもよいし、停止させてもよい。

・上記実施形態では、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、モータＭ１～Ｍｎの回転速度を変更するとしたが、これに限定されず、トルクを変更するようにしてもよいし、回転速度とトルクの両方を変更するようにしてもよい。

・上記実施形態では、モータ制御部１３及びシステム制御部１６は、少なくとも１つのモータＭ１～Ｍｎにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、報知部１７を動作させるとしたが、これに限定されず、報知部１７を動作させなくてもよい。

・上記実施形態では、各モータＭ１～Ｍｎに対して設けられるモータ制御部１３、及び各モータ制御部１３に接続されるシステム制御部１６が連係して制御部を構成するとしたが、これに限定されず、同様の制御を行うことができれば異なる構成の制御部としてもよい。例えば、モータ制御部１３同士が電気的に直接接続されてモータ制御部１３が直接的に他のモータ制御部１３に指令信号を出力する構成としてもよい。すなわち、モータ制御部１３が制御部を構成してシステム制御部１６を備えていない構成としてもよい。また、逆に、単一のシステム制御部１６が各駆動回路１２を制御して各モータＭ１～Ｍｎを駆動する構成としてもよい。すなわち、システム制御部１６が制御部を構成してモータ制御部１３を備えていない構成としてもよい。

・上記実施形態では、温度検出部１４は、例えばサーミスタ等が用いられるとしたが、これに限定されず、他の温度センサとしてもよい。
・上記実施形態では、回転速度検出部１５は、例えばレゾルバ等が用いられるとしたが、これに限定されず、他の光学式のセンサや誘起電圧を利用したセンサレスの回転速度検出部としてもよい。

・上記実施形態では、報知部１７は、例えば、警告ランプ等が用いられるとしたが、これに限定されず、動作すると警告音を鳴らすスピーカー等に変更してもよいし、複数の報知部を並列して設けてもよい。

１１…モータシステム、１３…制御部の一部を構成するモータ制御部、１４…温度検出部、１６…制御部の一部を構成するシステム制御部、１７…報知部、２１…振動検出部、Ｍ１～Ｍｎ…モータ、Ｔ…モータ温度。

Claims

複数のモータ（Ｍ１～Ｍｎ）と、
各モータのモータ温度を検出可能な温度検出部（１４）と、
少なくとも１つの前記モータにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、少なくとも１つの前記モータの出力を変更する制御部（１３，１６）と
を備え、
前記制御部は、各モータのそれぞれに対応して設けられるモータ制御部（１３）と、各モータ制御部を介して各モータの出力を制御するシステム制御部（１６）とを含み、
各モータの前記基準温度は、各モータの動作回転速度と動作積算時間とに基づいて、又は、各モータの動作電流値と動作積算時間とに基づいて設定されるものであって、
各モータの前記基準温度は、該モータに対応する前記モータ制御部に記憶され、
少なくとも１つの前記モータにおけるモータ温度が該モータに対応する前記モータ制御部に記憶された前記基準温度を超えたと該モータ制御部にて判定された場合には、該モータ制御部から前記システム制御部に異常信号が出力され、前記システム制御部は、モータ温度が前記基準温度を超えていない前記モータの出力を該モータに対応するモータ制御部を介して増加させるとともに、モータ温度が前記基準温度を超えたと判定された前記モータの出力を該モータに対応するモータ制御部を介して低下させるものであるモータシステム。
報知部（１７）を備え、
前記制御部は、少なくとも１つの前記モータにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えたことに基づいて、前記報知部を動作させる請求項１に記載のモータシステム。
各モータの振動を検出可能な振動検出部（２１）を備え、
前記制御部は、少なくとも１つの前記モータにおけるモータ温度が予め設定された基準温度を超えて且つ振動が検出されたことに基づいて、少なくとも１つの前記モータの出力を変更する請求項１又は請求項２に記載のモータシステム。