KR20140146618A - 모터 구동 장치 - Google Patents

모터 구동 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140146618A
KR20140146618A KR1020147029494A KR20147029494A KR20140146618A KR 20140146618 A KR20140146618 A KR 20140146618A KR 1020147029494 A KR1020147029494 A KR 1020147029494A KR 20147029494 A KR20147029494 A KR 20147029494A KR 20140146618 A KR20140146618 A KR 20140146618A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
motor coil
temperature
value
current
Prior art date
Application number
KR1020147029494A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101664643B1 (ko
Inventor
유이치 나가타
슈야 사노
히로시 스기에
Original Assignee
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20140146618A publication Critical patent/KR20140146618A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101664643B1 publication Critical patent/KR101664643B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B6/00—Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential
    • G05B6/02—Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/64—Controlling or determining the temperature of the winding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)

Abstract

실시 형태의 모터 구동 장치(1)는 위치 지령 및 모터의 위치 검출치에 기초하여, 상기 모터를 구동하는 전류를 생성하는 모터 구동부와, 상기 모터의 모터 코일의 주변부에 설치된 온도 센서의 출력치를 위상 리드 특성과 로우패스 특성을 겸비하는 필터로 보정함으로써 모터 코일 주변 온도 추정치를 산출하는 모터 코일 주변 온도 추정부(7)와, 상기 전류로부터 모터 코일 상승 온도 추정치를 산출하는 모터 코일 상승 온도 추정부(6)와, 상기 모터 코일 주변 온도 추정치와 상기 모터 코일 상승 온도 추정치에 기초하여 상기 전류에 제한을 가하는 모터 코일 보호부(9)를 구비한다.

Description

모터 구동 장치{MOTOR DRIVE DEVICE}
본 발명은 코일을 구비하는 다상(多相) 모터의 구동장치에 관한 것으로, 특히, 모터 코일 온도 추정 기능을 구비하는 모터 구동 장치에 관한 것이다.
모터 및 모터 구동 장치에서는, 모터 코일에 전류를 흘림으로써 구동 토크를 발생시키지만, 모터 코일에 대전류를 계속 흘렸을 경우, 모터 코일이 발열하여 예를 들면 180℃ 이상의 고온에 이르러 모터 코일의 파손이나 모터 마그넷의 감자(減磁) 등의 장해가 생기는 일이 있을 수 있다. 그 때문에, 모터 코일의 온도를 측정하고, 모터 코일에 흘리는 전류를 제한하는 등의 보호가 필요하다. 그렇지만, 모터 코일에 온도 센서를 직접 설치하는 것은 물리적으로 곤란하기 때문에, 어떠한 방법으로 모터 코일 온도를 추정할 필요가 있다.
종래의 모터 구동 장치의 모터 코일 온도 추정 방법에서는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 모터 주변에 설치한 온도 센서로 검출한 온도와, 모터 전류의 제곱치에 게인을 곱한 값의 적분치를 로우패스 필터를 통과한 값과의 가산에 의해 모터 코일 온도를 추정하고 있었다.
특허 문헌 1: 일본국 특개 2005－204358호 공보
그렇지만, 상기 종래의 모터 코일 온도 추정 방법에 있어서는, 모터 코일로부터 모터 주변에 설치된 온도 센서까지의 열전도 지연이 고려되어 있지 않다. 이 때문에, 기동 직후부터 온도 센서가 설치된 모터 주변부의 온도가 상승하여 정상 상태에 이를 때까지의 기간, 모터 코일 온도 추정치와 실제의 값의 차인 온도 추정 오차가 커지게 되어, 충분한 모터 코일의 보호를 할 수 없다고 하는 과제가 있었다.
또, 상기의 모터 코일 온도 추정 방법에서는, 모터 전류의 제곱치에 곱하는 게인으로서 고정치를 이용하고 있지만, 모터의 열저항은 모터가 조립되는 플랜지 등의 장치의 구조에 의존하여 변화하기 때문에 장치에 따라서는 모터 코일 온도 추정 오차가 커진다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 기동 직후의 온도 센서가 설치된 모터 주변부의 온도가 낮은 상태에서도, 유효한 모터 코일 보호를 작용시키기 위한 오차가 적은 모터 코일 온도 추정 방법을 이용한 모터 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 모터가 조립되는 장치가 변화하더라도, 모터 코일 온도 추정에 이용하는 상수를 간편하게 식별(identify)함으로써, 유효한 모터 코일 보호를 작용시키기 위한 오차가 적은 모터 코일 온도 추정 방법을 이용한 모터 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 위치 지령 및 모터의 위치 검출치에 기초하여, 상기 모터를 구동하는 전류를 생성하는 모터 구동부와, 상기 모터의 모터 코일의 주변부에 설치된 온도 센서의 출력치를 위상 리드 특성(phase-lead characteristic)과 로우패스 특성을 겸비하는 필터로 보정함으로써 모터 코일 주변 온도 추정치를 산출하는 모터 코일 주변 온도 추정부와, 상기 전류로부터 모터 코일 상승 온도 추정치를 산출하는 모터 코일 상승 온도 추정부와, 상기 모터 코일 주변 온도 추정치와 상기 모터 코일 상승 온도 추정치에 기초하여 상기 전류에 제한을 가하는 모터 코일 보호부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모터 구동 장치는, 기동시 등에 있어서의 모터 코일의 실 온도와 온도 센서가 설치되어 있는 모터 주변부의 온도차가 큰 상태라도, 열전달 지연(heat transfer lag)이 보정되어, 보다 정확한 모터 주변 온도를 추정할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. 또한, 모터 전류로부터 추정된 모터 코일 온도 상승 추정치와 가산함으로써 정확한 모터 코일 온도를 추정할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.
도 1은 실시 형태 1에 의한 모터 코일 온도 추정 방법을 구비한 모터 구동 장치 및 모터의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 실시 형태 1에 의한 모터 내부에 있어서의 모터 코일과 온도 센서의 배치를 설명하는 모식도이다.
도 3a는 실시 형태 1에 의한 모터 코일 온도 추정부에 있어서의 전류의 시계열을 도시한(plot) 그래프이다.
도 3b는 실시 형태 1에 의한 모터 코일 온도 추정부에 있어서의 모터 코일 추정 발열량의 시계열을 도시한 그래프이다.
도 3c는 실시 형태 1에 의한 모터 코일 온도 추정부에 있어서의 온도 센서 검출치의 시계열을 도시한 그래프이다.
도 3d는 실시 형태 1에 의한 모터 코일 온도 추정부에 있어서의 모터 코일 온도 추정치의 시계열을 도시한 그래프이다.
도 4는 실시 형태 2에 있어서의 모터 코일 온도 추정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 실시 형태 3에 있어서의 모터 코일 온도 추정에 이용하는 일차 리드 보상(first-order lead compensation) 시정수 T2의 식별 방법을 설명하기 위한 그래프의 모식도이다.
도 6은 실시 형태 3에 있어서의 모터 코일 온도 추정에 이용하는 일차 리드 보상 시정수 T2의 식별 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 실시 형태 4에 있어서의 모터 코일 온도 추정에 이용하는 일차 리드 보상 시정수 T2와 모터 코일 상승 온도 추정 계수 R(게인)의 식별 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 실시 형태 4에 있어서의 모터 코일 온도 추정에 이용하는 계수의 식별 방법을 설명하기 위한 그래프의 모식도이다.
이하에, 본 발명에 따른 모터 구동장치의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
본 발명의 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치(1)의 모터 코일 온도 추정 방법에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 모터 코일 온도 추정 방법을 구비한 모터 구동 장치(1) 및 모터(101)의 구성을 나타내는 블록도이다. 모터 구동 장치(1)는 위치 제어부(2), 속도 제어부(3), 전류 제어부(4), 모터 코일 온도 추정부(5), 및 모터 코일 보호부(9)를 구비하고 있다. 또, 모터 구동 장치(1)에 의해서 구동되는 모터(101)는 모터 코일(102), 위치 센서(103), 온도 센서(104)를 구비하고 있다. 모터 구동 장치(1)는 위치 지령에 기초하여 전류를 제어함으로써 모터(101)를 구동한다.
모터 구동 장치(1)에 있어서, 입력된 위치 지령과 모터(101)에 설치된 위치 센서(103)로부터의 위치 검출치에 기초하여, 위치 지령부(2)는 속도 지령을 계산한다. 이이서, 속도 제어부(3)에 있어서, 상기 속도 지령과 상기 위치 검출치로부터 계산되는 속도 검출치에 기초하여 전류 지령을 계산한다. 다음으로, 전류 제어부(4)에 있어서, 상기 전류 지령과 도시하지 않는 전류 센서에 의해 검출되는 전류 검출치에 기초하여 전류를 제어하고, 그 전류에 의해 모터(101)를 구동한다.
모터(101)에서는, 모터 구동 장치(1)로 제어된 전류가 모터 코일(102)에 흘러서, 추진력(모터 토크)이 발생하여, 모터(101)가 조립된 장치가 구동된다. 또, 모터(101)의 회전 각도가 위치 센서(103)로 위치 검출치로서, 모터 코일 온도가 온도 센서(104)로 모터 주변 온도 검출치로서 검출되어, 각각 모터 구동 장치(1)에 출력된다. 위치 검출치 및 모터 주변 온도 검출치는 소정의 시간 간격으로 모터 구동 장치(1)에 출력된다. 위치 검출치 및 모터 주변 온도 검출치가 출력되는 시간 간격은 양자에서 반드시 같지 않아도 좋고, 출력되는 타이밍이 동시가 아니어도 좋다. 또, 시간 간격은 반드시 등간격이 아니어도 상관없다.
도 2는 모터(101)에 있어서의 모터 코일(102)과 온도 센서(104)의 배치를 설명하는 모식도이다. 검출해야 할 온도는 모터 코일(102)의 온도이지만, 구조적으로 모터 코일(102)의 근방에 온도 센서(104)를 설치하는 것이 곤란하기 때문에, 일반적으로 온도 센서(104)는, 위치 센서(인코더)(103) 등 모터 주변부에 설치되는 경우가 많다. 모터 구동 장치(1)에 의해 제어되는 전류에 의해 모터 코일(102)이 발열하지만, 모터 코일(102)의 온도가 온도 센서(104)에 전해지기까지는 열전달 지연이 있다.
모터 구동 장치(1)에 포함되는 모터 코일 온도 추정부(5)에 의해서 실시되는, 열전달 지연을 고려한 모터 코일 온도 추정에 대해 설명한다.
모터 코일(102)의 상승 온도 ΔT는, 하기의 식 (1)에 나타나는 바와 같이, 단위시간당 발열량 h와 단위시간당 방열량(放熱量) c의 차를 적분한 값을 열용량 C로 나눈 값이 된다.
[수 1]
Figure pct00001
여기서, 모터(101)의 경우, 단위시간당 발열량 h는 전류의 제곱에 비례하고, 단위시간당 방열량 c는 모터 코일(102) 근방의 온도와 주변 온도(외기 온도)의 차에 비례한다. 또, 열용량 C에는 모터 자신뿐만이 아니라, 모터(101)가 장착되는 플랜지 등의 장치측의 구조 부재가 포함되기 때문에, 장치에 의해서 그 값이 변화한다. 따라서 상기의 식 (1)에서 나타내어지는 모터 코일(102)의 온도 상승 모델의 파라미터를 정확하게 식별하는 것은 매우 곤란하고, 또, 온도 상승을 위한 연산량도 상당한 것이 된다. 이에, 모터 코일 온도 상승 ΔT를, 하기의 식 (2)에서 나타내어지는 일차 지연으로 근사한다.
[수 2]
Figure pct00002
여기서, R은 열용량 C나 발열량 h에 포함되는 상수를 통합하여 근사한 게인이며, T1은 일차 지연 필터의 시정수, s는 라플라스 연산자, i는 모터 코일(102)에 흐르는 전류이다. 이것에 의해, 피드포워드로 모터 코일 온도 상승분이 추정되어, 보다 응답 지연이 적은 모터 코일 온도 추정을 할 수 있다. 또한, 상기 식 (2)에서는 일차 지연 필터에 의해, 전류의 제곱 합을 근사하고 있지만, 다른 연산 수법으로서 전류의 제곱치를 이동 평균 필터로 처리함으로써도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
다음으로 모터 코일 주변 온도의 추정에 대해 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 모터 코일(102)과 온도 센서(104)의 사이에는 열저항이 있고, 열전달 지연이 존재한다. 그 때문에, 특히 기동시에는 모터 코일(102)의 주변 온도와 온도 센서(104)로 검출되는 온도의 차가 커지게 된다. 이에, 하기의 식 (3)에서 도시한 바와 같이, 일차 리드 보상에 의해 열전달 지연을 보정한다.
[수 3]
Figure pct00003
여기서, TEav는 모터 코일 주변 온도 추정치, T2는 일차 리드 보상 시정수, T3는 2차 로우패스 필터 시정수, s는 라플라스 연산자, TE는 온도 센서 검출치이다. 또한, 상기 식 (3)에서는 노이즈 등의 영향을 제거하기 위한 평활 처리를 위해 2차 로우패스 필터를 사용하고 있지만, 이동 평균 필터 등의 다른 로우패스 필터를 이용해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또, 분자의 위상 리드 보상에 대해서도, 2차 이상의 필터를 이용해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
모터 구동 장치(1)에 포함되는 모터 코일 온도 추정부(5)에 있어서, 모터 코일 상승 온도 추정부(6)로 상기 식 (2)를 이용하여 계산되는 모터 코일 상승 온도 추정치 ΔT와, 모터 코일 주변 온도 추정부(7)로 상기 식 (3)을 이용하여 계산되는 모터 코일 주변 온도 추정치 TEav를, 가산기(8)로 하기의 식 (4)와 같이 가산하여 모터 코일 온도 추정치 TM을 산출하여 출력한다. 산출된 모터 코일 온도 추정치 TM은 모터 코일 보호부(9)에 보내지고, 모터 코일 보호부(9)는 모터 코일 온도 추정치 TM에 기초하여 전류 제어부(4)가 흘리는 전류에 제한을 가하는 등하여 모터 코일(102)에 흐르는 전류를 제어한다.
[수 4]
Figure pct00004
상기 식 (4)에서 나타내는, 전류 i, 모터 코일 추정 발열량 ΔT, 온도 센서 검출치 TE, 및 모터 코일 온도 추정치 TM의 각각에 대해서, 그들을 시계열로 도시한 그래프의 모식도인 도 3a ~ 도 3d를 이용하여 설명한다. 도 3a는 모터 코일(102)에 흐르는 전류 i의 시계열 그래프이다. 이것을 제곱하고 게인을 곱한 것(R·P=R·i2)의 시계열 그래프가 도 3b이다. 이것을 로우패스 필터로 평활 처리한 것이 도 3d 중의 모터 코일 추정 발열량 ΔT=R·Pav이다. 또, 도 3c가 온도 센서 검출치 TE의 시계열 그래프이다. 이것을 평활화 처리한 것이 도 3d 중의 Teav이며, 일차 리드 보상분이 도 3d 중의 Tof이다. 평활화 처리했을 뿐인 Teav는 기동시의 값이 낮게 되어 있지만, 일차 리드 보상분 Tof를 가산함으로써, 열전달 지연을 보정할 수 있다. 모터 코일 추정 발열량 ΔT와 일차 리드 보상을 포함하는 모터 코일 주변 온도 추정치 TEav를 가산함으로써, 기동을 포함하는 상시에 걸쳐, 고정밀도로 모터 코일 온도를 추정하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 발명의 실시 형태 1에 의하면, 모터 주변부에 설치된 온도 센서 출력치를 일차 리드 특성과 로우패스 특성을 겸비하는 필터로 보정하여 모터 주변 온도 추정치로 하고 있기 때문에, 기동시 등에 있어서의 모터 코일(102)의 실 온도와 온도 센서(104)가 설치되어 있는 모터 주변부의 온도차가 큰 상태라도, 열전달 지연이 보정되어, 보다 정확한 모터 주변 온도를 추정할 수 있다. 또한, 모터 전류로부터 추정된 모터 코일 온도 상승 추정치와 가산함으로써 정확한 모터 코일 온도를 추정할 수 있다. 또한, 모터 주변 온도 추정부(7)에서 이용하는 필터로서, 일차 리드 필터와 2차 로우패스 필터를 조합한 2차 필터를 이용했을 경우, 모터 코일(102)로부터 모터 주변부로의 열전도 지연을 적은 계산량으로 보정하면서, 노이즈의 영향을 억제한 고정밀의 모터 코일 온도 추정을 할 수 있다.
따라서 기동시에 있어서도 모터 코일 온도 추정 오차를 억제하여 모터 코일 과열 보호 기능을 유효한 상태로 유지하고, 또, 모터가 조립되는 장치가 바뀌더라도 모터 코일 온도 추정 오차가 커지지 않고, 항상 모터 코일 과열 보호를 유효하게 유지하는 것이 가능해진다.
실시 형태 2.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 모터 코일 온도 추정 방법을 구비한 모터 구동 장치의 모터 코일 온도 추정부(15)를 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 1의 모터 코일 온도 추정부(5)가 도 4의 모터 코일 온도 추정부(15)로 치환되지만, 다른 부분은 실시 형태 1과 같기 때문에, 설명을 생략한다.
모터 코일 온도 추정부(15)는 모터 코일 상승 온도 추정부(16), 모터 코일 주변 온도 추정부(17), 및 가산기(18)를 구비한다. 모터 코일 상승 온도 추정부(16)는, 실시 형태 1의 모터 코일 상승 온도 추정부(6)과 같다. 모터 코일 주변 온도 추정부(17)는, 온도 센서 검출치의 전회(前回)치(전회의 값：최신의 값의 하나 전의 값)와 이번 값(이번 값：최신의 값)을 비교하는 온도 비교부(19), 전회 온도 보존부(20), 일차 리드 보상부(21), 및 평활 처리부(22)를 구비한다.
실시 형태 2에 의한 모터 코일 주변 온도 추정부(17)에 있어서는, 온도 센서 검출치의 전회치를 전회 온도 보존부(20)에 보존해 두고, 온도 비교부(19)에 있어서 온도 센서 검출치의 전회치와 이번 값을 비교하여, 그 차가 소정의 값 이상인 경우에는 일차 리드 보상부(21)에 있어서의 시정수 T2를 유효로 하고, 온도 센서 검출치의 전회치와 이번 값의 차가 소정의 값 미만인 경우는 일차 리드 보상부(21)에 있어서의 시정수 T2를 제로로 한다. 무효시를 포함하여 일차 리드 보상부(21)로 처리된 온도 센서 검출치는 평활 처리부(22)로 모터 코일 주변 추정치 TEav로서 평활 처리된 후, 가산기(18)로, 모터 코일 상승 온도 추정부(16)로 추정된 모터 코일 상승 온도 추정치 ΔT와 가산되어 모터 코일 추정 온도 TM으로서 출력된다.
이상과 같이, 본 발명의 실시 형태 2에 의하면, 모터 주변 온도 추정부(17)에서 이용하는 필터로서, 온도 센서(104)의 전회치와 이번 값으로부터 계산되는 온도 상승치가 소정의 값 이상인 경우는 위상 리드 특성을 갖게 하고, 소정의 값 미만인 경우는 위상 리드 특성이 없는 것으로 하고 있다. 이 때문에, 기동시 등의 모터 코일(102)과 온도 센서(104)가 설치된 모터 주변부의 온도차가 큰 상태에서는, 모터 코일(102)로부터 모터 주변부로의 열전달 지연을 보정하고, 모터 코일(102)과 모터 주변부의 온도차가 작은 정상 상태에서는 보정을 없애 노이즈 등의 영향을 배제함으로써, 보다 정확한 모터 코일 온도 추측이 가능하게 된다.
실시 형태 3.
도 5는 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의, 모터 코일 온도 추정에 이용하는 파라미터 식별 방법을 설명하기 위한 그래프의 모식도이다. 온도 센서 검출치 TE는 응답 지연을 가지고, 또한 노이즈를 포함하고 있다. 온도 센서 검출치 TE를 평활 처리한 평활 후 온도 센서 검출치 Teav는 더욱 응답 지연이 커진다. 이에, 실시 형태 1에 의한 모터 코일 주변 온도 추정부(7)에 있어서의 일차 리드 보상에 의해서 응답 지연을 개선한다. 단, 일차 리드 보상의 시정수 T2를 적절히 설정하지 않으면, 보상 부족이나 과보상에 의해 모터 코일 주변 온도 추정 오차가 커진다.
도 6은 일차 리드 보상 시정수 T2의 식별 방법을 나타내는 순서도이다. 이 순서도에 따라서 일차 리드 보상 시정수 T2의 식별 방법을 설명한다. 우선, 소정의 가속도로의 가감속 반복 동작을 일정시간 연속하여 실시한다(스텝 S1). 그리고 그 사이의 온도 센서 검출치 TE의 시계열 패턴을 기록한다(스텝 S2). 이어서, 기록한 온도 센서 검출치 TE의 시계열 패턴을 평활 처리한다(로우패스 특성을 곱함)(스텝 S3). 마지막으로, 최소 제곱법에 의해, 온도 센서 검출치 TE의 시계열 패턴과 상기 평활 처리 후의 데이터에 일차 리드 보상을 포함시킨 모터 코일 주변 온도 추정치 TEav의 시계열 패턴과의 차의 제곱 합이 최소가 되는 일차 리드 보상 시정수 T2를 식별한다(스텝 S4). 또한, 모터 코일 온도 추정 방법은, 실시 형태 1 혹은 실시 형태 2와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
이상과 같이, 본 발명의 실시 형태 3에 의하면, 소정의 속도 패턴으로 모터(101)를 구동했을 경우의 모터 주변부에 설치된 온도 센서(104)의 온도 센서 검출치로부터, 모터 코일 주변 온도 추정부(7)로 일차 리드 보상에 이용하는 계수를 식별하는 기능을 가지고 있다. 이 때문에, 특성이 서로 다른 여러가지 장치에 모터(101)를 장착한 경우에서도, 각각의 특성에 따른 계수를 식별하여 이용함으로써 고정밀의 모터 코일 온도 추정이 가능해진다.
실시 형태 4.
도 7은 모터 코일 온도 추정부에서 이용하는 상수의 식별 방법을 나타내는 순서도이다. 이 순서도에 따라서 상수의 식별 방법을 설명한다. 우선, 전류의 평균치가 소정의 값이 되도록 정한 가속도로의 가감속 반복 동작을 일정시간 연속하여 실시한다(스텝 S11). 그 동안의 전류 i와 온도 센서 검출치 TE의 시계열 패턴을 기록한다(스텝 S12). 이어서, 기록한 온도 센서 검출치 TE의 시계열 패턴을 평활 처리한다(로우패스 특성을 곱함)(스텝 S13). 그리고 최소 제곱법에 의해 온도 센서 검출치 TE의 시계열 패턴과 상기 평활 처리 후의 데이터에 일차 리드 보상을 포함시킨 모터 코일 주변 온도 추정치 TEav의 시계열 패턴과의 차의 제곱 합이 최소가 되는 일차 리드 보상 시정수 T2를 식별한다(스텝 S14). 계속해서, 식별한 T2를 이용하여 일차 리드 보상을 실시한 모터 코일 주변 온도 추정치와, 미리 모터를 장착하는 플랜지를 바꿔서 계측해 둔 복수의 모터 코일 주변 온도 모델을 비교하여, 가장 가까운 모델에 있어서 미리 식별해 둔 모터 코일 상승 온도 추정에 이용하는 상기 식 (2)의 계수 R(게인)을 채용한다(스텝 S15). 또한, 모터 코일 온도 추정 방법은, 실시 형태 1 혹은 실시 형태 2와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
도 8에 거의 동일한 평균 전류로 연속 구동했을 경우에 있어서의, 온도 센서 검출치 TE와, 미리 모터를 장착하는 플랜지를 바꿔서 계측한 복수의 온도 센서 검출치의 모델치를 나타내는 그래프를 나타낸다. 같은 전류더라도, 플랜지를 포함하는 열용량이 다르기 때문에 온도 상승의 커브가 다르다. 따라서 실제의 장치에 있어서의 온도 센서 검출치와 가까운 모델이, 가까운 열용량을 가지는 것이라고 생각할 수 있다. 미리 모델 커브를 계측할 때에, 동시에 열전대(thermocouple) 등을 이용하여 모터 코일 온도를 실측해 두고, 모터 코일 상승 온도 추정부(6)에서 이용하는 계수 R을 식별해 두면, 실제의 장치와 가까운 열용량을 가지는 모델의 계수 R을 채용함으로써, 실제의 장치에 있어서도 보다 고정밀의 모터 코일 상승 온도를 추정하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 발명의 실시 형태 4에 의하면, 소정의 속도 패턴으로 모터(101)를 구동했을 경우의 모터 전류와 모터 주변부에 설치된 온도 센서 검출치로부터, 모터 코일 상승 온도 추정부(6)에서 모터 전류의 제곱치에 곱하는 계수를 식별하는 기능을 가지고 있기 때문에, 열저항이 서로 다른 여러가지 장치에 모터 장착되었을 경우에서도, 각각의 열저항에 따른 계수를 식별하여 이용함으로써 고정밀의 모터 코일 온도 추정을 할 수 있다.
추가로, 본원 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하는 것이 가능하다. 또, 상기 실시 형태에는 여러 가지의 단계의 발명이 포함되어 있고, 개시되는 복수의 구성 요건에 있어서의 적당한 조합에 의해 여러 가지의 발명이 추출될 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 나타내어진 전 구성 요건으로부터 몇 개의 구성 요건이 삭제되어도, 발명이 해결하려고 하는 과제의 란에서 말한 과제를 해결할 수 있어, 발명의 효과의 란에서 기술되어 있는 효과가 얻어지는 경우에는, 이 구성 요건이 삭제된 구성이 발명으로서 추출될 수 있다. 또한, 다른 실시 형태에 따른 구성요소를 적당히 조합해도 좋다.
[산업상의 이용 가능성]
이상과 같이, 본 발명에 따른 모터 구동 장치는, 모터 코일 온도 추정 기능을 구비하는 모터 구동 장치에 유용하고, 특히, 모터 코일 온도 추정치에 기초한 모터 코일 과열 보호 기능을 구비하는 모터 구동 장치에 적절하다.
1: 모터 구동 장치
2: 위치 제어부
3: 속도 제어부
4: 전류 제어부
5, 15: 모터 코일 온도 추정부
6, 16: 모터 코일 상승 온도 추정부
7, 17: 모터 코일 주변 온도 추정부
8, 18: 가산기
9: 모터 코일 보호부
19: 온도 비교부
20: 전회(前回) 온도 보존부
21: 일차 리드 보상부
22: 평활 처리부
101: 모터
102: 모터 코일
103: 위치 센서
104: 온도 센서
S1~S4, S11~S15: 스텝

Claims (7)

  1. 위치 지령 및 모터의 위치 검출치에 기초하여, 상기 모터를 구동하는 전류를 생성하는 모터 구동부와,
    상기 모터의 모터 코일의 주변부에 설치된 온도 센서의 출력치를 위상 리드 특성(phase-lead characteristic)과 로우패스 특성(low-pass characteristic)을 겸비하는 필터로 보정함으로써 모터 코일 주변 온도 추정치를 산출하는 모터 코일 주변 온도 추정부와,
    상기 전류로부터 모터 코일 상승 온도 추정치를 산출하는 모터 코일 상승 온도 추정부와,
    상기 모터 코일 주변 온도 추정치와 상기 모터 코일 상승 온도 추정치에 기초하여 상기 전류에 제한을 가하는 모터 코일 보호부를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터는, 상기 위상 리드 특성으로서 일차 리드 필터(first-order lead filter)를 이용하고, 상기 로우패스 특성으로서 2차 로우패스 필터를 이용하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 모터 코일 주변 온도 추정부는, 상기 온도 센서의 출력치와 그 하나 전의 출력치로부터 계산되는 온도 상승치가 소정의 값보다 큰 경우는 상기 필터에 상기 위상 리드 특성을 갖도록 하고, 소정의 값보다 작은 경우는 상기 필터에 상기 위상 리드 특성을 갖게 하지 않는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 모터 코일 주변 온도 추정부는, 소정의 가감속 패턴으로 상기 모터를 구동했을 경우의 상기 온도 센서의 출력치의 시계열 패턴 및 당해 시계열 패턴에 상기 로우패스 특성을 곱해 얻어진 시계열 패턴에 기초하여, 상기 위상 리드 특성에서 이용하는 계수를 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터 코일 상승 온도 추정부는, 상기 전류의 제곱치에 소정의 게인을 곱한 값을 로우패스 필터로 보정함으로써 상기 모터 코일 상승 온도 추정치를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 모터 코일 상승 온도 추정부는, 소정의 가감속 패턴으로 상기 모터를 구동했을 경우의 상기 온도 센서의 출력치 및 상기 전류의 시계열 패턴에 기초하여 상기 게인을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 모터 코일 상승 온도 추정부는,
    상기 전류의 제곱치에 소정의 게인을 곱한 값을 로우패스 필터로 보정함으로써 상기 모터 코일 상승 온도 추정치를 산출하고,
    결정된 상기 계수를 이용하여 얻어진 상기 모터 코일 주변 온도 추정치와, 상기 소정의 가감속 패턴으로 상기 모터를 구동했을 경우의 상기 온도 센서의 출력치 및 상기 전류의 시계열 패턴에 기초하여 상기 게인을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
KR1020147029494A 2012-03-30 2012-03-30 모터 구동 장치 KR101664643B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/058623 WO2013145267A1 (ja) 2012-03-30 2012-03-30 モータ駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140146618A true KR20140146618A (ko) 2014-12-26
KR101664643B1 KR101664643B1 (ko) 2016-10-10

Family

ID=48189378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147029494A KR101664643B1 (ko) 2012-03-30 2012-03-30 모터 구동 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9310798B2 (ko)
JP (1) JP5174997B1 (ko)
KR (1) KR101664643B1 (ko)
CN (1) CN104221257B (ko)
DE (1) DE112012006170T5 (ko)
TW (1) TWI465029B (ko)
WO (1) WO2013145267A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180001489A (ko) * 2016-06-24 2018-01-04 도요타지도샤가부시키가이샤 추정기 및 추정기 시스템
US10208649B2 (en) 2016-06-24 2019-02-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Estimator and estimator system

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6123741B2 (ja) * 2014-06-20 2017-05-10 トヨタ自動車株式会社 冷却器
JP5902767B2 (ja) 2014-07-09 2016-04-13 ファナック株式会社 モータの過熱推定を行う工作機械の制御装置
JP2016082698A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 三菱電機株式会社 モータの温度推定装置及びモータの過熱保護方法
WO2016061726A1 (zh) * 2014-10-20 2016-04-28 深圳市大疆创新科技有限公司 无人机电机驱动智能功率控制系统和方法以及无人机
JP5952438B1 (ja) * 2015-01-22 2016-07-13 ファナック株式会社 電動機の温度推定装置
JP6187492B2 (ja) * 2015-01-30 2017-08-30 コニカミノルタ株式会社 モーター制御装置および画像形成装置
WO2016163002A1 (ja) * 2015-04-09 2016-10-13 三菱電機株式会社 アクチュエータの制御装置、アクチュエータ、バルブ駆動装置およびアクチュエータの制御方法
JP6231523B2 (ja) * 2015-07-09 2017-11-15 ファナック株式会社 巻線の温度を推定するモータ制御装置、および機械の許容デューティサイクル時間算出方法
JP6572124B2 (ja) * 2015-12-22 2019-09-04 オークマ株式会社 モータ制御装置
JP6226021B2 (ja) * 2016-04-28 2017-11-08 株式会社明電舎 試験システムのダイナモメータ制御装置
TWI602390B (zh) * 2016-05-04 2017-10-11 金寶電子工業股份有限公司 馬達裝置及馬達控制方法
DE102016112693A1 (de) 2016-07-11 2018-01-11 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Überwachung des Betriebszustandes von Synchronmotoren
DE202016103713U1 (de) 2016-07-11 2016-08-08 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Überwachung des Betriebszustandes von Synchronmotoren
JP6683569B2 (ja) * 2016-08-02 2020-04-22 ファナック株式会社 メモリ情報を消去可能なエンコーダ及びこれを備えるモータシステム
CN109863684B (zh) * 2016-09-02 2023-06-06 康斯博格股份有限公司 用于限制提供给电动转向系统中的电动机的电流的技术
WO2018088433A1 (ja) * 2016-11-11 2018-05-17 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
JP6803241B2 (ja) * 2017-01-13 2020-12-23 アズビル株式会社 時系列データ処理装置および処理方法
JP6658573B2 (ja) * 2017-01-26 2020-03-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
WO2018154782A1 (ja) * 2017-02-27 2018-08-30 東芝三菱電機産業システム株式会社 制御装置
DE202017102161U1 (de) * 2017-04-11 2018-07-12 ARCA Beteiligungen GmbH & Co. KG Rohrmotor für eine Verdunkelungseinrichtung
TWI625929B (zh) * 2017-07-20 2018-06-01 益航電子股份有限公司 馬達裝置及馬達驅動電路
WO2019130442A1 (ja) * 2017-12-26 2019-07-04 三菱電機株式会社 モータ駆動装置
US11740607B2 (en) * 2018-08-30 2023-08-29 Abb Schweiz Ag Method and system for monitoring condition of electric drives
WO2020188650A1 (ja) * 2019-03-15 2020-09-24 三菱電機株式会社 制御装置および制御システム
JP7388158B2 (ja) * 2019-11-29 2023-11-29 オムロン株式会社 処理装置、及び巻線温度算出モデルの決定方法
CN114845988B (zh) 2019-12-27 2023-12-29 三菱瓦斯化学株式会社 双(氨基甲基)环己烷的制造方法
US11453994B2 (en) * 2020-01-16 2022-09-27 Delta Electronics, Inc Work equipment system and control method therefor
CN113489423B (zh) * 2021-03-17 2023-07-28 联合汽车电子有限公司 电机部件工作温度在线控制方法、存储介质和控制器
DE102022210172A1 (de) * 2022-09-27 2024-03-28 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Bestimmen einer Umgebungstemperatur am Einbauort einer Komponente und zum Bestimmen einer Temperatur der Komponente

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005204358A (ja) 2004-01-13 2005-07-28 Nsk Ltd モータコイル温度推定方法及びモータ駆動装置
US20090066283A1 (en) * 2006-09-08 2009-03-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and system for limiting the operating temperature of an electric motor

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07118944B2 (ja) * 1986-03-17 1995-12-18 株式会社日立製作所 ブラシレス直流モ−タ
JPH07143662A (ja) 1993-11-15 1995-06-02 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 過負荷検出装置
JP2002324392A (ja) 2001-04-26 2002-11-08 Toshiba Corp スピンドルモータを備えた装置、及び同装置を有するシステム
JP4391719B2 (ja) * 2002-03-20 2009-12-24 トヨタ自動車株式会社 モータ温度推定装置およびモータ制御装置
JP4291015B2 (ja) 2003-03-06 2009-07-08 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置の出力制限方法および出力制限装置
JP2005295738A (ja) * 2004-04-02 2005-10-20 Nikon Corp 保護装置、モータ装置、ステージ装置、および露光装置
JP4373909B2 (ja) * 2004-12-28 2009-11-25 本田技研工業株式会社 プラントの温度制御装置
JP2007010436A (ja) 2005-06-29 2007-01-18 Nissin Kogyo Co Ltd 温度推定装置
CN101013875B (zh) * 2006-12-15 2010-05-26 奇瑞汽车股份有限公司 基于dsp的混合动力汽车用电机控制器
US7839108B2 (en) * 2008-01-24 2010-11-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Electric motor stator winding temperature estimation
US8212510B2 (en) * 2009-11-09 2012-07-03 GM Global Technology Operations LLC Fiber optically communicated motor temperature and position signals

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005204358A (ja) 2004-01-13 2005-07-28 Nsk Ltd モータコイル温度推定方法及びモータ駆動装置
US20090066283A1 (en) * 2006-09-08 2009-03-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and system for limiting the operating temperature of an electric motor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180001489A (ko) * 2016-06-24 2018-01-04 도요타지도샤가부시키가이샤 추정기 및 추정기 시스템
US10208649B2 (en) 2016-06-24 2019-02-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Estimator and estimator system

Also Published As

Publication number Publication date
TWI465029B (zh) 2014-12-11
WO2013145267A1 (ja) 2013-10-03
CN104221257A (zh) 2014-12-17
US20150048772A1 (en) 2015-02-19
KR101664643B1 (ko) 2016-10-10
JPWO2013145267A1 (ja) 2015-08-03
CN104221257B (zh) 2016-12-14
TW201340581A (zh) 2013-10-01
JP5174997B1 (ja) 2013-04-03
DE112012006170T5 (de) 2015-01-15
US9310798B2 (en) 2016-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101664643B1 (ko) 모터 구동 장치
JP6647822B2 (ja) トルク制御装置及び方法、並びにモーター制御器
JP5502925B2 (ja) 推定したモータ温度によりモータの過熱保護を行うモータ制御装置
JP5727572B2 (ja) モータ温度に応じて動作を変更する工作機械の制御装置及び制御方法
JP5211618B2 (ja) モータ温度推定装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置
JP2003070278A (ja) 電気機械のためのフィードフォワードパラメータ推定
JP2003134869A (ja) 電気機械のためのアクティブ温度推定
US11408839B2 (en) Processing device
JP5800108B2 (ja) 周期外乱自動抑制装置
JP2003116291A (ja) 電気機械用の組み合わされたフィードフォワード及びフィードバック・パラメータの推定
KR102074111B1 (ko) 모터의 제어 방법 및 모터의 제어 장치
JP3668666B2 (ja) 同期電動機とそれを用いた電気車及びその制御方法
JP2012130214A (ja) モータ制御装置及びモータ制御方法
US20220393634A1 (en) Processing device, and determination method for winding temperature calculation model
US9906184B2 (en) Control apparatus of motor
JP2010200515A (ja) 電動機の磁石温度推定装置
JP2016082698A (ja) モータの温度推定装置及びモータの過熱保護方法
JP7495846B2 (ja) 制御装置及び制御方法
JP2021151080A (ja) 回転機制御装置
JP2008180519A (ja) 温度制御装置
JP2007151290A (ja) 誘導電動機のトルク制御装置
KR101501390B1 (ko) 모터의 위치 제어 장치 및 방법
JP2019198177A (ja) モータ制御方法、及び、モータ制御装置
JP2010161853A (ja) ディジタルサーボ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant