JP7331723B2 - motor drive - Google Patents

motor drive Download PDF

Info

Publication number
JP7331723B2
JP7331723B2 JP2020022405A JP2020022405A JP7331723B2 JP 7331723 B2 JP7331723 B2 JP 7331723B2 JP 2020022405 A JP2020022405 A JP 2020022405A JP 2020022405 A JP2020022405 A JP 2020022405A JP 7331723 B2 JP7331723 B2 JP 7331723B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
current
switch
detected
energization pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020022405A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021129391A (en
Inventor
天宇 季
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2020022405A priority Critical patent/JP7331723B2/en
Publication of JP2021129391A publication Critical patent/JP2021129391A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7331723B2 publication Critical patent/JP7331723B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

本発明は、多相モータを駆動する装置に関する。 The present invention relates to a device for driving a polyphase motor.

車両のシフト機構の制御をモータ駆動装置で行うものとして、シフトバイワイヤ(Shift By Wire :以下、SBWと称する)制御を行うものがある。SBW制御では、モータ制御部に含まれるモータ駆動回路によって三相モータであるSRM(スイッチト・リラクタンス・モータ)を駆動制御し、ギアを介してモータ回転をシャフトへ伝達することで、シフトレンジ切替機構を特定の角度だけ駆動させる。これによって、パーキング(P)、リバース(R)、ニュートラル(N)、ドライブ(D)等のシフト位置を切り替える構成である。 2. Description of the Related Art Shift By Wire (hereinafter referred to as SBW) control is used as a motor driving device for controlling a shift mechanism of a vehicle. In the SBW control, the motor drive circuit included in the motor control unit drives and controls the SRM (switched reluctance motor), which is a three-phase motor. Drive the mechanism by a specific angle. Thereby, the shift positions such as parking (P), reverse (R), neutral (N), and drive (D) are switched.

このような駆動制御を行うモータ駆動装置は、例えば、駆動電流の立ち上げ時に通電相のコイルの通電路にあるスイッチをオン状態に維持することで上記電流の立ち上り時間を短縮し、通電開始時に素早く十分なトルクを確保することで、高速なモータ駆動を実現している。また、上記駆動電流の立ち下げ時には、通電相のスイッチをオフ状態に維持することで、迅速に電流が消失しトルクがゼロになる。 A motor drive device that performs such drive control shortens the rise time of the current by, for example, maintaining the ON state of a switch in the energization path of the coil of the energized phase when the drive current rises, and High-speed motor drive is achieved by ensuring sufficient torque quickly. Further, when the drive current falls, by keeping the switch of the energized phase in the OFF state, the current disappears quickly and the torque becomes zero.

この場合、モータへの通電回路としてHブリッジ回路を使用したものでは、モータ駆動電流の還流に対応して還流用のダイオードを用いた構成としている。これにより、モータコイルに通電している間の還流時にもダイオードの順方向電圧Vfが生じ、駆動電流×順方向電圧で示される電力の時間積分に依る発熱がダイオードに継続的に発生する。このため、還流用のダイオードには耐熱性の高いものを使用する必要があり、コストアップやサイズアップを招いていた。 In this case, when an H-bridge circuit is used as a circuit for energizing the motor, a freewheeling diode is used in correspondence with the freewheeling of the motor drive current. As a result, the forward voltage Vf of the diode is generated even during freewheeling while the motor coil is energized, and heat is continuously generated in the diode due to the time integration of the power indicated by the drive current×forward voltage. For this reason, it is necessary to use a diode with high heat resistance for the freewheeling diode, which causes an increase in cost and size.

これに対して出願人は、還流用のダイオードを、例えばMOSFETのような還流用スイッチに置き換えて、還流電流が流れるタイミングで還流用スイッチをONすることで、発熱により損失を低減する構成を提案している。 In response to this, the applicant proposes a configuration that reduces loss due to heat generation by replacing the freewheeling diode with a freewheeling switch such as a MOSFET and turning on the freewheeling switch at the timing when the return current flows. are doing.

特開2012-125096号公報JP 2012-125096 A 特願2019-138795号Japanese Patent Application No. 2019-138795

上記の構成において、還流用スイッチがOFFで固定された状態を、電流を検出し故障として判定することを想定する。この場合、モータを回転制御している期間では、コイルに流れる電流が変動するため、検出した電流を所定の値と比較して判定することができないという問題がある。 In the above configuration, it is assumed that the state in which the return switch is fixed at OFF is detected as a failure by detecting the current. In this case, since the current flowing through the coil fluctuates while the rotation of the motor is being controlled, there is a problem that the detected current cannot be compared with a predetermined value for determination.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、還流用スイッチがOFFで固定された状態を、電流を検出することで故障と判定できるモータ駆動装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a motor driving apparatus that can detect a state in which a return switch is fixed in an OFF state as a failure by detecting current. .

請求項1記載のモータ駆動装置によれば、多相モータを駆動する駆動回路として、それぞれ還流用ダイオードを有する還流用スイッチ及び駆動用スイッチの直列回路を各相に対応して駆動用電源とグランドとの間に接続し、直列回路の共通接続点を多相モータの各相コイルにそれぞれ接続する。電流検出部は、駆動回路と各相コイルとの通電経路に配置され、通電される各相電流を検出する。制御部は、電流検出部により検出された電流に基づいて駆動回路を構成する各スイッチのON/OFFを制御する。また、制御部は、多相モータのロータの回転を抑止しつつ駆動用スイッチを交互にON/OFFする際に、少なくとも還流用スイッチをONした場合に検出される電流値に基づいて還流用スイッチのOFF固定故障を検出する。 According to the motor drive device of claim 1, as a drive circuit for driving a multiphase motor, a series circuit of a freewheeling switch and a driving switch, each having a freewheeling diode, is connected to a driving power supply and a ground for each phase. and the common connection point of the series circuit is connected to each phase coil of the multiphase motor. The current detection unit is arranged in an energization path between the drive circuit and each phase coil, and detects each energized phase current. The controller controls ON/OFF of each switch constituting the drive circuit based on the current detected by the current detector. Further, when the drive switch is alternately turned ON/OFF while suppressing the rotation of the rotor of the polyphase motor, the control unit controls the return switch based on the current value detected when at least the return switch is turned on. OFF fixed failure is detected.

このように構成すれば、ロータの回転を抑止できるレベルの安定した電流を、駆動用スイッチを交互にON/OFFしてモータのコイルに通電する。そして、少なくとも還流用スイッチをONした場合に検出される電流値をモニタすれば、還流用スイッチがOFFで固定された状態か否かを判別できるので、OFF固定故障を検出することが可能になる。 With this configuration, a stable current of a level that can suppress rotation of the rotor is supplied to the coil of the motor by alternately turning on and off the drive switch. By monitoring at least the current value detected when the freewheeling switch is turned on, it is possible to determine whether or not the freewheeling switch is fixed in the off state, so that it is possible to detect fixed-off failures. .

具体的には、請求項2記載のモータ駆動装置のように、制御部は、還流用スイッチをONした場合に検出される電流値を基準値と比較して還流用スイッチのOFF固定故障を検出する。すなわち、還流用スイッチをONした場合に還流用スイッチを介して流れる電流と、還流用スイッチをOFFした場合に還流用ダイオードを介して流れる電流とを比較すると、後者の場合はダイオードで消費される電力が大きい分だけ電流の立下りがより早くなる。その結果、電流値が、前者の場合に流れる電流よりも小さくなる。一方、還流用スイッチがOFFで固定されると両者の電流値に差がなくなるので、OFF固定故障を検出できる。 Specifically, as in the motor drive device according to claim 2, the controller compares the current value detected when the return switch is turned on with a reference value to detect a fixed OFF failure of the return switch. do. In other words, comparing the current flowing through the freewheeling switch when the freewheeling switch is turned on and the current flowing through the freewheeling diode when the freewheeling switch is turned off, the current consumed by the diode in the latter case is The higher the power, the faster the current falls. As a result, the current value is smaller than the current flowing in the former case. On the other hand, when the freewheeling switch is fixed at OFF, there is no difference between the current values of the two, so the fixed OFF failure can be detected.

また、請求項3記載のモータ駆動装置によれば、制御部は、駆動用スイッチをOFFする間に、還流用スイッチをONする第1通電パターンにおいて検出される電流値と、還流用スイッチをOFFした場合の第2通電パターンにおいて検出される電流値とを比較した結果に基づいて還流用スイッチのOFF固定故障を検出する。この場合も、請求項2で述べたように還流用スイッチをON,OFFした際の電流値の差によって、OFF固定故障を検出できる。 Further, according to the motor drive device of claim 3, the controller controls the current value detected in the first energization pattern for turning on the return switch and turning off the return switch while the drive switch is turned off. Based on the result of comparison with the current value detected in the second energization pattern in the case of the above, the fixed OFF failure of the return switch is detected. In this case as well, fixed OFF faults can be detected from the difference in current value when the return switch is turned ON and OFF.

第1実施形態であり、モータ駆動装置の電気的構成を示す図1 is a diagram showing an electrical configuration of a motor drive device according to a first embodiment; FIG. SBWシステムの概略構成図Schematic diagram of SBW system 制御回路の処理内容を示すフローチャートFlowchart showing the processing content of the control circuit 第1,第2通電パターンとOFF固定故障の有無に応じた電流波形を示す図A diagram showing a current waveform according to the first and second energization patterns and the presence or absence of fixed OFF failure. 第2実施形態であり、OFF固定故障の有無に応じた電流波形を示す図FIG. 11 is a second embodiment and shows current waveforms according to the presence or absence of fixed OFF failure; 第3実施形態であり、第1,第2通電パターンとOFF固定故障の有無に応じた電流波形を示す図FIG. 11 is a third embodiment and shows current waveforms according to the first and second energization patterns and the presence or absence of fixed OFF failure; 第4実施形態であり、制御回路の処理内容を示すフローチャート4 is a flowchart showing the processing contents of the control circuit according to the fourth embodiment; OFF固定故障の有無に応じた電流波形を示す図Figure showing current waveforms according to presence/absence of fixed OFF failure 第5実施形態であり、モータ駆動装置の電気的構成を示す図FIG. 5 is a diagram showing an electrical configuration of a motor drive device according to a fifth embodiment;

(第1実施形態)
以下、第1実施形態について、図1から図4を参照して説明する。図1において、モータ駆動装置100は、モータ部20及びモータ制御部30を備え、車両電源1から電源線L1,L2を介し給電を受けてモータ部20のモータ21を駆動制御し、駆動力伝達部2を介してSBWシステムを駆動制御している。駆動力伝達部2は、モータ21から出力軸であるシャフト3を介してシフトレンジ切替機構4に伝えられた駆動力,つまり回転力が伝達される。以下、単に「切替機構4」と称する。モータ21は、多相モータの一例である。
(First embodiment)
The first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. In FIG. 1, a motor drive device 100 includes a motor section 20 and a motor control section 30, receives power from a vehicle power supply 1 via power lines L1 and L2, and drives and controls a motor 21 of the motor section 20 to transmit driving force. The SBW system is driven and controlled via the section 2. The driving force transmission unit 2 transmits the driving force, that is, the rotational force transmitted from the motor 21 to the shift range switching mechanism 4 via the shaft 3 that is the output shaft. Hereinafter, it is simply referred to as "switching mechanism 4". Motor 21 is an example of a polyphase motor.

モータ部20は、モータ21、エンコーダセンサ22を備え、モータ21の回転力は、ギアを組み合わせた減速機構23により減速されてシャフト3に伝達される。モータ21は三相SRMであり、ロータは所定個数の突極部を有する磁性体から構成される。モータ21には、ステータとしてU相、V相、W相の三相に対応したコイル21a、21b、21cが設けられ、これらコイル21a~21cへの直流通電により発生した吸引力でロータが回転する。コイル21a~21cの一端側は共通に電源ラインL1に接続されている。コイル21a~21cの他端側には、モータ制御部30によりそれぞれ選択的に通電が行われる。
エンコーダセンサ22は、モータ21のロータの回転位置を検出するもので、当該センサ22が出力する回転位置信号はモータ制御部30により読込まれる。
The motor unit 20 includes a motor 21 and an encoder sensor 22 , and the rotational force of the motor 21 is reduced by a speed reduction mechanism 23 combined with gears and transmitted to the shaft 3 . The motor 21 is a three-phase SRM, and the rotor is composed of a magnetic material having a predetermined number of salient pole portions. The motor 21 is provided with coils 21a, 21b, and 21c corresponding to three phases of U-phase, V-phase, and W-phase as a stator. . One ends of the coils 21a to 21c are commonly connected to the power supply line L1. The other ends of the coils 21a to 21c are selectively energized by the motor control unit 30, respectively.
The encoder sensor 22 detects the rotational position of the rotor of the motor 21 , and the rotational position signal output by the sensor 22 is read by the motor controller 30 .

モータ制御部30は、nチャンネル型のMOSトランジスタからなる6個のスイッチ31~36を備えると共に制御回路40を備える。6個のスイッチ31~36は、それぞれボディダイオード31a~36aを有する。以下、これらを単にダイオード31a~36aと称する。また、スイッチ31~36は、電源線L2側のローサイドに接続される駆動用スイッチ31~33、及び電源線L1側のハイサイドに接続される還流用スイッチ34~36からなる。駆動用スイッチ31及び還流用スイッチ34、駆動用スイッチ32及び還流用スイッチ35、駆動用スイッチ33及び還流用スイッチ36は、それぞれ直列に接続されている。すなわち、6個のスイッチ31~36は三相ブリッジ接続されており、これらが駆動回路30Dを構成している。 The motor control unit 30 includes six switches 31 to 36 made up of n-channel MOS transistors and a control circuit 40 . The six switches 31-36 have body diodes 31a-36a, respectively. Hereinafter, these are simply referred to as diodes 31a to 36a. The switches 31 to 36 are composed of drive switches 31 to 33 connected to the low side of the power line L2, and return switches 34 to 36 connected to the high side of the power line L1. The drive switch 31 and the return switch 34, the drive switch 32 and the return switch 35, and the drive switch 33 and the return switch 36 are connected in series. That is, the six switches 31 to 36 are three-phase bridge-connected, and these constitute the driving circuit 30D.

電源線L1には、モータ電源リレー38を介して車両電源1の正側端子が接続され、電源線L2は、車両電源1の負側端子と共通にグランドに接続されている。これにより、モータ制御部30に、駆動用電源に相当する車両電源1の直流電圧が給電される。電源線L1は、モータ21のコイル21a~21cで共通の一端側に接続される。還流用スイッチ34~36と駆動用スイッチ31~33とのそれぞれの共通接続点は、電流検出抵抗37U,37V,37Wを介してコイル21a~21cの他端側に接続される。 A positive terminal of the vehicle power supply 1 is connected to the power supply line L1 via the motor power supply relay 38, and a power supply line L2 and the negative terminal of the vehicle power supply 1 are commonly connected to the ground. As a result, the DC voltage of the vehicle power source 1 corresponding to the driving power source is supplied to the motor control unit 30 . The power line L1 is connected to one end side common to the coils 21a to 21c of the motor 21. As shown in FIG. Common connection points of the return switches 34 to 36 and the drive switches 31 to 33 are connected to the other ends of the coils 21a to 21c via current detection resistors 37U, 37V and 37W.

制御回路40は、マイクロコンピュータ41と制御IC42とを備える。以下、マイコン41と称す。スイッチ31~36の各ゲートには、制御IC42からゲート駆動信号が与えられる。マイコン41は、制御IC42を介して駆動用スイッチ31~33及び還流用スイッチ34~36を駆動制御すると共に、電流検出抵抗37U,37V,37Wそれぞれの端子電圧を取り込んで、モータ駆動電流Iu,Iv,Iwを検出する。電流検出抵抗37は電流検出部の一例である。 The control circuit 40 has a microcomputer 41 and a control IC 42 . Hereinafter, the microcomputer 41 is called. A gate drive signal is applied from the control IC 42 to each gate of the switches 31 to 36 . The microcomputer 41 drives and controls the driving switches 31 to 33 and the freewheeling switches 34 to 36 via the control IC 42, and receives the terminal voltages of the current detection resistors 37U, 37V, and 37W to detect the motor drive currents Iu and Iv. , Iw. The current detection resistor 37 is an example of a current detection section.

また、車両電源1の正側端子は、イグニッションリレー39を介して制御IC42の電源端子に接続されている。イグニッションリレー39のON/OFFは、車両のイグニッションスイッチのON/OFFに応じて、上位ECU50により制御される。また、モータ電源リレー38のON/OFFは、マイコン41が制御IC42を介して行う。 A positive terminal of the vehicle power supply 1 is connected to the power supply terminal of the control IC 42 via the ignition relay 39 . ON/OFF of the ignition relay 39 is controlled by the host ECU 50 according to ON/OFF of the ignition switch of the vehicle. Also, the ON/OFF of the motor power supply relay 38 is performed by the microcomputer 41 via the control IC 42 .

図2に示すように、モータ部20はモータ制御部30により駆動制御され、切替機構4の駆動源として機能する。切替機構4は、シャフト3に固定されたディテントプレート5及びディテントスプリング6などを備え、減速機構23から出力されたシャフト3の回転駆動力を、駆動力伝達部2のマニュアルバルブ7及びパーキングロック部8へ伝達する。ディテントプレート5には、シャフト3の方向に突出するピン5aが設けられ、マニュアルバルブ7の先端部の溝部で係合されている。 As shown in FIG. 2 , the motor section 20 is driven and controlled by a motor control section 30 and functions as a drive source for the switching mechanism 4 . The switching mechanism 4 includes a detent plate 5 fixed to the shaft 3, a detent spring 6, and the like. 8. The detent plate 5 is provided with a pin 5a projecting in the direction of the shaft 3 and engaged with a groove at the tip of the manual valve 7. As shown in FIG.

マニュアルバルブ7は、ディテントプレート5がモータ部20により回転駆動されることでピン5aが回転移動し、マニュアルバルブ7のピン5aに係合する部分を介して伝わる駆動力により軸方向に往復移動される。マニュアルバルブ7は、バルブボディ9に設けられ、マニュアルバルブ7が軸方向に往復移動することでシフトレンジが変更される。 In the manual valve 7, the detent plate 5 is rotationally driven by the motor portion 20 so that the pin 5a is rotationally moved, and the manual valve 7 is reciprocated in the axial direction by the driving force transmitted through the portion of the manual valve 7 that engages with the pin 5a. be. The manual valve 7 is provided in the valve body 9, and the shift range is changed by reciprocating the manual valve 7 in the axial direction.

ディテントプレート5の外周側のディテントスプリング6と接触する位置には、マニュアルバルブ7を各レンジに対応する位置に保持するための4つの凹部5bが設けられる。ディテントプレート5の回動位置は、ディテントスプリング6の付勢力によりいずれかの凹部5bの位置に保持される。 Four recesses 5b for holding the manual valve 7 at positions corresponding to the respective ranges are provided at positions on the outer peripheral side of the detent plate 5 in contact with the detent springs 6 . The rotational position of the detent plate 5 is held at the position of one of the concave portions 5 b by the biasing force of the detent spring 6 .

凹部5bは、ディテントスプリング6の基部側から、D(ドライブ)、N(ニュートラル)、R(リア)、P(パーキング)の各レンジに対応している。すなわち、ディテントプレート5が最も正回転方向に回転した位置がD位置であり、最も逆回転方向に回転した位置がP位置である。 The recesses 5b correspond to ranges D (drive), N (neutral), R (rear), and P (parking) from the base side of the detent spring 6 . That is, the position where the detent plate 5 rotates most in the forward rotation direction is the D position, and the position where it rotates most in the reverse rotation direction is the P position.

パーキングロック部8は、パーキングロッド10、円錐体11、パーキングロックポール12、軸部13及びパーキングギア14を有する。パーキングロッド10は、ディテントプレート5が逆回転方向,すなわち図中の「正回転方向」と逆の回転方向に揺動すると、円錐体11を矢印Pの方向に移動させる。これにより、パーキングロックポール12が矢印L方向に押し上げられ、凸部12aとパーキングギア14とが噛み合う状態となってパーキングギア14をロック状態にする。 The parking lock portion 8 has a parking rod 10 , a cone 11 , a parking lock pole 12 , a shaft portion 13 and a parking gear 14 . The parking rod 10 moves the cone 11 in the direction of arrow P when the detent plate 5 swings in the reverse rotation direction, that is, in the rotation direction opposite to the "forward rotation direction" in the figure. As a result, the parking lock pole 12 is pushed up in the direction of the arrow L, and the convex portion 12a and the parking gear 14 are engaged with each other, thereby locking the parking gear 14. As shown in FIG.

次に、本実施形態の作用について説明する。本実施形態では、制御回路40において、還流用スイッチ34~36がOFFで固定された状態を「OFF固定故障」として検出するための処理を行う。その際には、モータ21のロータを回転させない条件となる電流を、モータ21の各相コイル21a、21b、21cに通電する。 Next, the operation of this embodiment will be described. In this embodiment, the control circuit 40 performs processing for detecting a state in which the return switches 34 to 36 are fixed at OFF as a "fixed OFF failure". At that time, a current is applied to each of the phase coils 21a, 21b, and 21c of the motor 21 so that the rotor of the motor 21 is not rotated.

図3に示すように、マイコン41は、回転位置信号としてエンコーダセンサ22が出力するパルス信号と、モータ21の駆動電流Iu,Iv,Iwとのモニタを開始する(S1)。そして、パルス信号の出力間隔に基づいて、モータ21の回転速度の算出を開始する(S2)。次に、モータ21への通電を停止すると(S3)、モータ21の回転が停止したか否かを判断する(S4)。 As shown in FIG. 3, the microcomputer 41 starts monitoring pulse signals output from the encoder sensor 22 as rotational position signals and drive currents Iu, Iv, and Iw of the motor 21 (S1). Then, calculation of the rotation speed of the motor 21 is started based on the output interval of the pulse signal (S2). Next, when the power supply to the motor 21 is stopped (S3), it is determined whether or not the rotation of the motor 21 has stopped (S4).

モータ21の回転が停止すると(YES)、マイコン41はステップS5において、図4に示すように、各相の駆動用スイッチ31~33を、例えばデューティ比30%でPWM(Pulse Width Modulation)駆動する。これにより、コイル21a~21cに対して、ロータを回転させない条件下で例えば10A程度の電流を流すが、還流用スイッチ34~36はPWM駆動せずOFF状態に維持する。 When the rotation of the motor 21 stops (YES), the microcomputer 41 drives the driving switches 31 to 33 of each phase by PWM (Pulse Width Modulation) at a duty ratio of 30%, for example, in step S5, as shown in FIG. . As a result, a current of about 10 A, for example, flows through the coils 21a to 21c under the condition that the rotor is not rotated, but the return switches 34 to 36 are not PWM-driven and are maintained in the OFF state.

そして、各相コイル21a~21cに流れる相電流をI1として検出し(S6)、電流値I1をマイコン41内部のメモリ等に記録する(S7)。尚、電流値I1は、電流波形の波高値を検出する。ステップS5において、例えば駆動用スイッチ31をOFFした際の還流電流は、還流用スイッチ34のダイオード34aを介して流れる。ここでの通電パターンは第2通電パターンに相当する。 Then, the phase current flowing through each of the phase coils 21a to 21c is detected as I1 (S6), and the current value I1 is recorded in the memory or the like inside the microcomputer 41 (S7). As for the current value I1, the crest value of the current waveform is detected. In step S<b>5 , for example, the return current when the driving switch 31 is turned off flows through the diode 34 a of the return switch 34 . The energization pattern here corresponds to the second energization pattern.

続くステップS8,S9ではステップS3,S4と同様の処理を行う。それから、ステップS5と同様に、駆動用スイッチ31~33をデューティ比30%でPWM駆動するが、ここでは、還流用スイッチ34~36を相補的にPWM駆動する(S10)。そして、各相コイル21a~21cに流れる相電流をI2として検出する(S11)。ステップS10において、例えば駆動用スイッチ31をOFFした際の還流電流は、還流用スイッチ34を介して流れる。ここでの通電パターンは第1通電パターンに相当する。 In subsequent steps S8 and S9, the same processing as in steps S3 and S4 is performed. Then, as in step S5, the driving switches 31 to 33 are PWM-driven with a duty ratio of 30%, but here, the freewheeling switches 34 to 36 are complementarily PWM-driven (S10). Then, the phase current flowing through each of the phase coils 21a to 21c is detected as I2 (S11). In step S<b>10 , for example, the return current when the drive switch 31 is turned off flows through the return switch 34 . The energization pattern here corresponds to the first energization pattern.

それから、モータ21への通電を停止すると(S12)、マイコン41は、各相の電流値I2と電流値I1との差分を計算し(S13)、求めた差分が所定値ΔI以上か否かを判断する(S14)。差分が所定値ΔI以上であれば(YES)還流用スイッチ34~36は正常と判定し(S15)、差分が所定値ΔI未満であれば(NO)還流用スイッチ34~36は異常,つまり「OFF固定故障」と判定する(S16)。そして、例えば上位ECU50に対してダイアグ通知を行う(S17)。 Then, when the power supply to the motor 21 is stopped (S12), the microcomputer 41 calculates the difference between the current value I2 and the current value I1 of each phase (S13), and determines whether the obtained difference is equal to or greater than a predetermined value ΔI. It judges (S14). If the difference is greater than or equal to the predetermined value ΔI (YES), the return switches 34 to 36 are determined to be normal (S15), and if the difference is less than the predetermined value ΔI (NO), the return switches 34 to 36 are abnormal. "OFF fixed failure" (S16). Then, for example, a diagnosis notification is sent to the host ECU 50 (S17).

図4に示すように、ステップS5における第2通電パターンでは、還流電流が例えばU相のダイオード34aを介して流れるので、順方向電圧Vfに応じた損失が発生する。その結果、電流が減少する傾きが急になる。一方、ステップS10における第1通電パターンでは、還流電流が還流用スイッチ34を介して流れるので、第2通電パターンのような損失は発生せず、その分だけ電流が減少する傾きが緩やかになる。 As shown in FIG. 4, in the second energization pattern in step S5, return current flows through, for example, the U-phase diode 34a, so a loss corresponding to the forward voltage Vf occurs. As a result, the slope of the current decrease becomes steeper. On the other hand, in the first energization pattern in step S10, since the return current flows through the return switch 34, the loss like the second energization pattern does not occur, and the slope of the decrease in the current becomes gentle accordingly.

したがって、第1通電パターンにおいて、還流用スイッチ34がPWM駆動に伴い正常にON,OFFすれば、電流値I2は電流値I1よりも大きくなる。そして、還流用スイッチ34~36の何れかが「OFF固定故障」していれば、第1通電パターンは第2通電パターンに等しくなり、電流値I2は電流値I1と略同じ値となる。これにより、還流用スイッチ34~36の故障判定を行う。 Therefore, in the first energization pattern, the current value I2 becomes larger than the current value I1 if the return switch 34 is normally turned ON and OFF in accordance with the PWM drive. Then, if any one of the return switches 34 to 36 has a "fixed OFF failure", the first energization pattern becomes equal to the second energization pattern, and the current value I2 becomes substantially the same value as the current value I1. As a result, failure determination of the return switches 34 to 36 is performed.

以上のように本実施形態によれば、モータ21を駆動する駆動回路30Dとして、還流用スイッチ34~36及び駆動用スイッチ31~33の直列回路を各相に対応して車両電源1とグランドとの間に接続し、直列回路の共通接続点をモータ21の各相コイル21a~21cにそれぞれ接続する。電流検出抵抗37U,37V,37Wを駆動回路30Dと各相コイル21a~21cとの通電経路に配置し、これらにより通電される各相電流を検出する。制御回路40は、電流検出抵抗37により検出された電流に基づいて駆動回路30Dを構成する各スイッチ31~36のON/OFFを制御する。また、制御回路40は、モータ21のロータの回転を抑止しつつ駆動用スイッチ31~33を交互にON/OFFする際に、少なくとも還流用スイッチ34~36をONした場合に検出される電流値に基づいて還流用スイッチ34~36のOFF固定故障を検出する。 As described above, according to the present embodiment, as the drive circuit 30D for driving the motor 21, the series circuits of the return switches 34 to 36 and the drive switches 31 to 33 are connected to the vehicle power supply 1 and the ground for each phase. , and the common connection points of the series circuit are connected to the phase coils 21a to 21c of the motor 21, respectively. Current detection resistors 37U, 37V, and 37W are arranged in the energization paths between the drive circuit 30D and the coils 21a to 21c of each phase, and these detect the phase currents that are energized. Based on the current detected by the current detection resistor 37, the control circuit 40 controls ON/OFF of each of the switches 31 to 36 forming the drive circuit 30D. In addition, the control circuit 40 controls the current value detected when at least the return switches 34 to 36 are turned on when the drive switches 31 to 33 are alternately turned on/off while suppressing the rotation of the rotor of the motor 21. Based on this, the fixed OFF failure of the return switches 34 to 36 is detected.

具体的には、駆動用スイッチ31~33をOFFする間に、還流用スイッチ34~36をONする第1通電パターンにおいて検出される電流値Iと、還流用スイッチをOFFした場合の第2通電パターンにおいて検出される電流値Iとを比較した結果,つまり電流値I2,I1の差分に基づいてOFF固定故障を検出できる。
また、制御回路40は、モータ21の各相コイル21a~21cに対し同一の通電パターンにより同時に通電を行うことで、ロータを回転させない条件下で、各相コイル21a~21cに通電される電流を略定常的な状態で検出できる。
Specifically, the current value I2 detected in the first energization pattern in which the return switches 34 to 36 are turned on while the drive switches 31 to 33 are turned off, and the second current value I2 detected when the return switches are turned off. A permanent OFF failure can be detected based on the result of comparison with the current value I1 detected in the energization pattern, that is, the difference between the current values I2 and I1.
In addition, the control circuit 40 simultaneously energizes the phase coils 21a to 21c of the motor 21 according to the same energization pattern, thereby controlling the current to be energized to the phase coils 21a to 21c under the condition that the rotor is not rotated. It can be detected in a substantially stationary state.

(第2実施形態)
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第2実施形態では、図5に示すように、ステップS6,S11において検出する電流値I1,I2を、それぞれ複数の検出値を平均した値として求める。そして、ステップS13では、電流値I1の平均値と電流値I2の平均値とを比較する。
(Second embodiment)
Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted, and different parts will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the current values I1 and I2 detected in steps S6 and S11 are obtained by averaging a plurality of detected values. Then, in step S13, the average value of the current values I1 and the average value of the current values I2 are compared.

(第3実施形態)
第3実施形態では、図6に示すように、ステップS6,S11において検出する電流値I1,I2を、それぞれ駆動用スイッチ31~33をONした特定の回数における電流波形の波高値で捉える。そして、ステップS13では、電流値I1の波高値と電流値I2の波高値とを比較する。このように、電流波形の波高値を捉える際には、電流値I1とI2との波高値に差分がある期間内に行うことが望ましい。具体的には、2回目以降の駆動信号パルスに応じた波高値とするのが良い。電流値が比較的安定した期間内であれば、電流値I1の波高値の回数と電流値I2の波高値の回数とが相違しても良い。
(Third Embodiment)
In the third embodiment, as shown in FIG. 6, the current values I1 and I2 detected in steps S6 and S11 are captured by peak values of current waveforms at specific times when the drive switches 31 to 33 are turned on. Then, in step S13, the peak value of the current value I1 and the peak value of the current value I2 are compared. In this way, it is desirable to capture the peak value of the current waveform within a period in which there is a difference between the peak values of the current values I1 and I2. Specifically, it is preferable to set the crest value according to the second and subsequent driving signal pulses. The number of peak values of the current value I1 and the number of peak values of the current value I2 may be different as long as the current value is within a relatively stable period.

(第4実施形態)
第4実施形態では、図7及び図8に示すように、ステップS10における第1通電パターンのみを実行してOFF固定故障を検出する。図7に示すように、ステップS1~S4に続いてステップS10~S12を実行する。そして、ステップS11で検出した各相の電流値(I2)と、予め設定した所定の基準値との差分を計算する(S21)。以降は、第1実施形態と同様にステップS14~S17を実行する。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, only the first energization pattern in step S10 is executed to detect fixed OFF failures. As shown in FIG. 7, steps S10 to S12 are executed following steps S1 to S4. Then, the difference between the current value (I2) of each phase detected in step S11 and a preset reference value is calculated (S21). After that, steps S14 to S17 are executed in the same manner as in the first embodiment.

以上のように第4実施形態によれば、マイコン41は、第1通電パターンを実行して還流用スイッチ34~36をONした場合に検出される電流値を基準値と比較してOFF固定故障を検出するので、第1実施形態等よりも簡単な制御によってOFF固定故障を検出できる。 As described above, according to the fourth embodiment, the microcomputer 41 compares the current value detected when the first energization pattern is executed and the return switches 34 to 36 are turned on, and compares the current value with the reference value. is detected, it is possible to detect fixed OFF failures by simpler control than in the first embodiment.

(第5実施形態)
第5実施形態は、モータ21のロータの回転を抑止するために電流制限抵抗を用いる構成を示す。図9に示すように、電源線L2とグランドとの間に、切替スイッチ51及び電流制限抵抗52を接続する。切替スイッチ51の固定端子の一方を、電流制限抵抗52を介してグランドに接続し、他方を直接グランドに接続する。そして、マイコン41が切替スイッチ51の切替えを制御する。
(Fifth embodiment)
5th Embodiment shows the structure which uses a current limiting resistance in order to suppress rotation of the rotor of the motor 21. FIG. As shown in FIG. 9, a switch 51 and a current limiting resistor 52 are connected between the power line L2 and the ground. One of the fixed terminals of the switch 51 is connected to the ground through the current limiting resistor 52, and the other is directly connected to the ground. Then, the microcomputer 41 controls switching of the switch 51 .

モータ21を駆動する通常の制御では、切替スイッチ51をグランド側に切り替えておき、例えば第1実施形態において、ステップS5,S10を実行する直前に切替スイッチ51を電流制限抵抗52側に切り替える。このように制御すれば、駆動用スイッチ31~33をON/OFFする際のPWMデューティ比を設定する自由度を、より大きくすることができる。 In normal control for driving the motor 21, the changeover switch 51 is switched to the ground side. For example, in the first embodiment, the changeover switch 51 is switched to the current limiting resistor 52 side immediately before steps S5 and S10 are executed. By controlling in this manner, the degree of freedom in setting the PWM duty ratio when turning ON/OFF the drive switches 31 to 33 can be increased.

(その他の実施形態)
三相のモータ21を用いたが、4相以上の多相モータにも適用できる。
駆動用スイッチをハイサイド、還流用スイッチをローサイドに配置することもできる。この場合には、コイル21a~21cは、共通に接続した一端側をグランド側に接続すれば良い。
駆動用スイッチ及び還流用スイッチには、MOSトランジスタ以外に例えばIGBTなどのスイッチング素子を用いることができる。
(Other embodiments)
Although the three-phase motor 21 is used, it can also be applied to a multi-phase motor having four or more phases.
It is also possible to arrange the drive switch on the high side and the return switch on the low side. In this case, the coils 21a to 21c may be connected to the ground at one end of the commonly connected ends.
A switching element such as an IGBT can be used for the driving switch and the freewheeling switch in addition to the MOS transistor.

還流経路を形成するダイオードは、ボディダイオードに替えて外付けのダイオードを用いても良い。
第4実施形態に、第2,第3実施形態を適用しても良い。
第5実施形態において、切替スイッチ及び電流制限抵抗を、電源線L1側に配置しても良い。
マイコン41及び制御IC42により実現される機能は、ハードウェア,ソフトウェアの何れか又はハードウェアとソフトウェアとの協働により実現しても良い。
SBWシステムに限ることなく、その他のシステム等に適用しても良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
An external diode may be used instead of the body diode as the diode forming the free-wheeling path.
The second and third embodiments may be applied to the fourth embodiment.
In the fifth embodiment, the switch and the current limiting resistor may be arranged on the power line L1 side.
The functions realized by the microcomputer 41 and the control IC 42 may be realized by either hardware or software, or by cooperation between hardware and software.
The present invention is not limited to the SBW system, and may be applied to other systems.
Although the present disclosure has been described with reference to examples, it is understood that the present disclosure is not limited to such examples or structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations, including single elements, more, or less, are within the scope and spirit of this disclosure.

図面中、1は車両電源、2は駆動力伝達部、4はシフトレンジ切替機構、5ディテントプレート、7はマニュアルバルブ、20はモータ部、21はモータ、21a~21cはコイル、23は減速機構、30、50、60、70はモータ制御部、30Dは駆動回路、31~33は駆動用スイッチ、34~36は還流用スイッチ、40は制御回路、41はマイクロコンピュータ、42は制御ICを示す。 In the drawings, 1 is a vehicle power supply, 2 is a driving force transmission unit, 4 is a shift range switching mechanism, 5 is a detent plate, 7 is a manual valve, 20 is a motor unit, 21 is a motor, 21a to 21c are coils, and 23 is a reduction mechanism. , 30, 50, 60, 70 are motor control units, 30D is a drive circuit, 31 to 33 are drive switches, 34 to 36 are return switches, 40 is a control circuit, 41 is a microcomputer, and 42 is a control IC. .

Claims (11)

多相モータ(21)を駆動するもので、
それぞれ還流用ダイオード(34a~36a)を有する還流用スイッチ(34~36)及び駆動用スイッチ(31~33)の直列回路が、各相に対応して駆動用電源(1)とグランドとの間に接続され、前記直列回路の共通接続点が前記多相モータの各相コイル(21a~21c)にそれぞれ接続される駆動回路(30D)と、
この駆動回路と前記各相コイルとの通電経路に配置され、通電される各相電流を検出する電流検出部(37U~37W)と、
この電流検出部により検出された電流に基づいて、前記駆動回路を構成する各スイッチのON/OFFを制御する制御部(40)とを備え、
前記制御部は、前記多相モータのロータの回転を抑止しつつ前記駆動用スイッチを交互にON/OFFする際に、少なくとも前記還流用スイッチをONした場合に検出される電流値に基づいて、前記還流用スイッチのOFF固定故障を検出するモータ駆動装置。
It drives a polyphase motor (21),
A series circuit of freewheeling switches (34-36) and driving switches (31-33), each having a freewheeling diode (34a-36a), is connected between the driving power source (1) and the ground corresponding to each phase. and a drive circuit (30D) connected to each of the phase coils (21a to 21c) of the multiphase motor at a common connection point of the series circuit, and
a current detection unit (37U to 37W) arranged in an energization path between the drive circuit and each of the phase coils for detecting each phase current to be energized;
a control unit (40) for controlling ON/OFF of each switch constituting the drive circuit based on the current detected by the current detection unit;
When the drive switch is alternately turned ON/OFF while suppressing the rotation of the rotor of the multiphase motor, the control unit, based on a current value detected when at least the return switch is turned ON, A motor drive device for detecting an OFF fixed failure of the return switch.
前記制御部は、前記還流用スイッチをONした場合に検出される電流値を、所定の基準値と比較して前記還流用スイッチのOFF固定故障を検出する請求項1記載のモータ駆動装置。 2. The motor driving device according to claim 1, wherein the controller compares a current value detected when the freewheeling switch is turned on with a predetermined reference value to detect a fixed OFF failure of the freewheeling switch. 前記制御部は、前記駆動用スイッチをOFFする間に、
前記還流用スイッチをONする第1通電パターンにおいて検出される電流値と、前記還流用スイッチをOFFした場合の第2通電パターンにおいて検出される電流値とを比較した結果に基づいて、前記還流用スイッチのOFF固定故障を検出する請求項1記載のモータ駆動装置。
While the control unit turns off the drive switch,
Based on the result of comparison between the current value detected in the first energization pattern in which the return switch is turned on and the current value detected in the second energization pattern in which the return switch is turned off, the return current is determined. 2. The motor driving device according to claim 1, wherein a fixed off failure of the switch is detected.
前記制御部は、前記第1通電パターンにおいて検出される電流値と、前記第2通電パターンにおいて検出される電流値との差が所定値未満であれば、前記還流用スイッチのOFF固定故障を検出する請求項3記載のモータ駆動装置。 If a difference between a current value detected in the first energization pattern and a current value detected in the second energization pattern is less than a predetermined value, the controller detects a fixed OFF failure of the return switch. 4. The motor driving device according to claim 3. 前記制御部は、前記第1通電パターンにおいて検出される電流の平均値と、前記第2通電パターンにおいて検出される電流の平均値とを比較する請求項3又は4記載のモータ駆動装置。 5. The motor drive device according to claim 3, wherein the control unit compares an average value of currents detected in the first energization pattern with an average value of currents detected in the second energization pattern. 前記制御部は、前記第1通電パターンにおいて電流が比較的安定する期間に検出される電流の波高値と、前記第2通電パターンにおいて電流が比較的安定する期間に検出される電流の波高値とを比較する請求項3又は4記載のモータ駆動装置。 The control unit detects a peak value of the current detected during a period in which the current is relatively stable in the first energization pattern and a peak value of the current detected in a period in which the current is relatively stable in the second energization pattern. 5. The motor drive device according to claim 3 or 4, wherein the comparison is made between . 前記制御部は、前記第1及び第2通電パターンにおいて、前記駆動用スイッチを特定の回数にONした場合に検出される電流の波高値同士を比較する請求項6記載のモータ駆動装置。 7. The motor drive device according to claim 6, wherein the control unit compares peak values of currents detected when the drive switch is turned on a specific number of times in the first and second energization patterns. 前記特定の回数は、2回目以降である請求項7記載のモータ駆動装置。 8. The motor driving device according to claim 7, wherein the specific number of times is the second time or later. 前記制御部は、前記コイルに通電する電流量を制限して前記ロータの回転を抑止する請求項1から8の何れか一項に記載のモータ駆動装置。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 8, wherein the control section restricts the amount of current supplied to the coil to suppress the rotation of the rotor. 前記制御部は、前記各相コイルに対して同一の通電パターンにより同時に通電することで前記ロータの回転を抑止する請求項1から8の何れか一項に記載のモータ駆動装置。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 8, wherein the control unit suppresses the rotation of the rotor by simultaneously energizing the phase coils according to the same energization pattern . 前記多相モータは、スイッチト・リラクタンス・モータ(SRM)であり、全相のコイルの一端側が共通に駆動用電源の一端子に接続される請求項1から10の何れか一項に記載のモータ駆動装置。 11. The polyphase motor according to any one of claims 1 to 10, wherein the polyphase motor is a switched reluctance motor (SRM), and one end side of coils of all phases is commonly connected to one terminal of a driving power source. motor drive.
JP2020022405A 2020-02-13 2020-02-13 motor drive Active JP7331723B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020022405A JP7331723B2 (en) 2020-02-13 2020-02-13 motor drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020022405A JP7331723B2 (en) 2020-02-13 2020-02-13 motor drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021129391A JP2021129391A (en) 2021-09-02
JP7331723B2 true JP7331723B2 (en) 2023-08-23

Family

ID=77489101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020022405A Active JP7331723B2 (en) 2020-02-13 2020-02-13 motor drive

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7331723B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271917A (en) 2000-03-28 2001-10-05 Denso Corp Shift range changeover device for automatic transmission
JP2013150491A (en) 2012-01-23 2013-08-01 Mitsuba Corp Control device for switched reluctance motor
JP2015111970A (en) 2013-12-06 2015-06-18 株式会社デンソー Control device and shift by wire system using the same
JP2015116097A (en) 2013-12-13 2015-06-22 本田技研工業株式会社 Discharge circuit failure detection device and discharge circuit failure detection method
JP2017195259A (en) 2016-04-19 2017-10-26 株式会社デンソー Semiconductor module and power converter
JP2017200284A (en) 2016-04-26 2017-11-02 株式会社豊田自動織機 Motive force output device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271917A (en) 2000-03-28 2001-10-05 Denso Corp Shift range changeover device for automatic transmission
JP2013150491A (en) 2012-01-23 2013-08-01 Mitsuba Corp Control device for switched reluctance motor
JP2015111970A (en) 2013-12-06 2015-06-18 株式会社デンソー Control device and shift by wire system using the same
JP2015116097A (en) 2013-12-13 2015-06-22 本田技研工業株式会社 Discharge circuit failure detection device and discharge circuit failure detection method
JP2017195259A (en) 2016-04-19 2017-10-26 株式会社デンソー Semiconductor module and power converter
JP2017200284A (en) 2016-04-26 2017-11-02 株式会社豊田自動織機 Motive force output device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021129391A (en) 2021-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4373327B2 (en) Electronically commutable motor
US10088531B2 (en) Failure diagnosis device and failure diagnosis method for inverter
JP6709325B2 (en) Motor system
JP4581892B2 (en) Robot controller
JP2012522487A (en) Electronically commutated electric motor with emergency operating characteristics
WO2009125683A1 (en) Motor control device and control method thereof
JP4319324B2 (en) Shift range switching device for automatic transmission
US20200274461A1 (en) Electric power conversion device, motor driver, and electric power steering device
US10348237B2 (en) Motor driving device
JP4225988B2 (en) DC motor failure detection method
JP7331723B2 (en) motor drive
JP7331724B2 (en) motor drive
JP2019009894A (en) Detecting device
JP7302519B2 (en) motor drive
JP2002249062A (en) Electric power steering controller
WO2021149657A1 (en) Motor control device
JP7151656B2 (en) motor drive
US11725727B2 (en) Shift device and vehicular motor control device
KR20210002264A (en) Oil pump motor control apparatusn and fail safe method thereof
WO2019049449A1 (en) Electric power converting device, motor module, and electric power steering device
WO2019053974A1 (en) Power conversion device, motor module, and electric power steering device
JP3763510B2 (en) DC brushless motor drive device
JP2019165551A (en) Motor device and motor drive control method
JP7294102B2 (en) motor system
WO2024057878A1 (en) Motor control device and electric steering device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220609

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230523

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230530

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230711

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230724

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7331723

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151