KR20180014075A - 삼상 동기 전동기의 구동 장치 - Google Patents

삼상 동기 전동기의 구동 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180014075A
KR20180014075A KR1020177037679A KR20177037679A KR20180014075A KR 20180014075 A KR20180014075 A KR 20180014075A KR 1020177037679 A KR1020177037679 A KR 1020177037679A KR 20177037679 A KR20177037679 A KR 20177037679A KR 20180014075 A KR20180014075 A KR 20180014075A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
position detector
synchronous motor
phase synchronous
rotation position
rotational position
Prior art date
Application number
KR1020177037679A
Other languages
English (en)
Inventor
다까후미 하라
도시유끼 아지마
시게히사 아요야기
미쯔오 사사끼
다꾸미 히사즈미
Original Assignee
히다치 오토모티브 시스템즈 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 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤 filed Critical 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Publication of KR20180014075A publication Critical patent/KR20180014075A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0484—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures for reaction to failures, e.g. limp home
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/049—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting sensor failures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

삼상 동기 전동기의 구동 장치에 있어서, 2개 있는 회전 위치 검출기의 한쪽이 고장났을 때, 회전 위치 검출기의 출력이 이상이고 고장나 있는 상태의 회전 위치 검출기를 특정하기 위해, 3개 이상의 회전 위치 검출기가 필요해져, 회전 위치 검출기의 비용이 증대된다는 문제가 있다. 2개 있는 회전 위치 검출기(41, 42)의 출력을 비교함으로써, 회전 위치 검출기의 이상을 검출한다. 그리고, 회전 위치 추정 수단(2)에 의해, 이상인 회전 위치 검출기를 특정한다. 제1과 제2의 어느 한쪽의 정상의 회전 위치 검출기의 출력 θ를 사용하여, 삼상 동기 전동기의 구동을 제어한다.

Description

삼상 동기 전동기의 구동 장치
본 발명은 전동 파워 스티어링 장치를 비롯한 삼상 동기 전동기의 구동 장치, 특히, 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 회전 위치 검출부의 출력에 기초하여 삼상 동기 전동기를 제어하는 삼상 동기 전동기의 구동 장치에 관한 것이다.
산업, 가전, 자동차 등의 다양한 분야에 있어서, 소형ㆍ고효율의 삼상 동기 전동기가 폭넓게 사용되고 있다. 그러나, 삼상 동기 전동기에서는 일반적으로, 자석을 구비한 회전자의 회전 위치를 홀 IC 등의 자기 검출 소자로 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 고정자측의 전기자 코일을 순차 여자하여 회전자를 회전시키고 있다. 또한, 정밀한 회전 위치 검출기인 리졸버나 인코더, GMR 센서 등을 사용함으로써, 정현파 전류에서의 구동을 실현할 수 있고, 토크 리플 등의 진동이나 소음의 저감을 도모하고 있는 것도 있다.
그러나, 이 회전 위치 검출기가 고장나면, 삼상 동기 전동기는 즉시 회전할 수 없게 된다. 이것은 회전 위치 검출기에 리졸버나 인코더, GMR 센서를 사용한 경우도 마찬가지이다. 이와 같이, 회전 위치 검출기의 고장은 전동 파워 스티어링 등의 삼상 동기 전동기의 구동 장치에 있어서 작동 불량이나 이상 운전의 원인이 되기 때문에, 개선이 요구되어 왔다.
특허문헌 1에 기재된 발명은 이 회전 위치 검출기의 고장 시에 회전 위치 검출기 이외에, 삼상 동기 전동기의 전압과 전류로부터 위치를 추정하는 회전 위치 추정 수단을 갖고 있다. 이 회전 위치 추정 수단을 회전 위치 검출기의 출력의 대체로서 사용함으로써, 회전 위치 검출기의 고장 시에도 삼상 동기 전동기를 안정적으로 구동할 수 있다.
일본 특허 공개 제2010-22196호 공보
특허문헌 1과 같이, 회전 위치 검출기의 고장 시에 회전 위치 검출기 대신에 회전 위치 추정 수단을 사용한 경우, 삼상 동기 전동기의 구동은 계속해서 행할 수 있다. 그러나, 실제의 회전자의 위치와 추정의 회전자의 위치 사이에 차가 발생하고, 삼상 동기 전동기의 출력이 저하된다. 그래서, 회전 위치 검출 정밀도가 높은 리졸버나 인코더, GMR 센서 등의 회전 위치 검출기를 2개로 함으로써, 한쪽의 회전 위치 검출기의 고장 시에 다른 한쪽의 회전 위치 검출기를 사용하는 것이 생각된다. 그러나, 이 방법으로는 2개의 회전 위치 검출기 중 어느 것이 고장나 있는지 판별할 수 없기 때문에, 회전 위치 검출기를 3개 이상으로 할 필요가 있어, 회전 위치 검출기의 비용 증대가 과제가 되어 있었다.
본 발명의 목적은 회전 위치 검출기의 비용을 증대시키지 않고, 삼상 동기 전동기의 회전 위치 검출기의 신뢰성을 향상시키는 삼상 동기 전동기의 구동 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 삼상 동기 전동기의 구동 장치는, 삼상 동기 전동기의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출기로부터의 신호에 기초하여 당해 삼상 동기 전동기를 제어하는 구동 장치이며, 상기 회전 위치 검출기는 제1 회전 위치 검출기 및 제2 회전 위치 검출기를 포함하는 용장계의 구성이고, 상기 구동 장치는 상기 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 0으로부터 정격 속도의 제어 상태를 사용하여 회전 위치를 연산하는 회전 위치 추정 수단을 갖고, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 어느 한쪽의 이상을 검출한 경우에, 상기 회전 위치 추정 수단이 연산한 회전 위치에 기초하여, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기 중 정상의 회전 위치 검출기를 특정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 관한 삼상 동기 전동기의 구동 장치에 의하면, 2개의 회전 위치 검출기 중 어느 것이 고장나 있는지를 회전 위치 추정 수단에 의해 판정한다. 그렇게 함으로써, 2개 중 1개의 회전 위치 검출기의 고장에 의해, 삼상 동기 전동기의 출력을 저하시키지 않고 동작할 수 있다.
본 발명의 그 밖의 목적과 특징은 이하에 설명하는 실시예에서 명확하게 한다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 삼상 동기 전동기의 구동 장치의 구성도이다.
도 2는 검출 위치 판정 수단(1)의 처리이다.
도 3은 중성점 전위에 기초하는 위치 추정 수단(2)을 나타낸 블록도이다.
도 4는 전류 검출에 션트 전류 검출부(36)를 사용한 삼상 동기 전동기의 구동 장치의 구성도이다.
도 5는 제2 실시 형태에 관한 전동 파워 스티어링 장치의 구성도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 삼상 동기 전동기의 구동 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 7은 검출 위치 선택 수단(9)의 처리이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 전력 변환 장치의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 요소에 대해서는 동일한 부호를 기재하여, 중복되는 설명은 생략한다.
(제1 실시 형태)
도 1 내지 도 4를 사용하여, 본 발명에 관한 삼상 동기 전동기의 구동 장치에 있어서의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 1은 삼상 동기 전동기의 구동 장치(6)의 구성이다. 삼상 동기 전동기의 구동 장치(6)는 삼상 동기 전동기(4)의 구동을 목적으로 하는 것이다. 본 실시 형태에 관한 삼상 동기 전동기의 구동 장치(6)는 검출 위치 판정 수단(1), 회전 위치 추정 수단(2), 전력 변환기(3) 및 구동 대상인 삼상 동기 전동기(4), 제어부(5)를 포함하여 구성된다.
본 실시 형태에 관한 구동 장치의 특징은, 제1 회전 위치 검출기(41)와 제2 회전 위치 검출기(42)의 고장(이상)을 회전 위치 추정 수단(2)에 의해 판정하고, 정확하게 출력하고 있는 회전 위치 검출기를 사용하여 삼상 동기 전동기(4)를 구동하는 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 검출 위치 판정 수단(1)은 제1 회전 위치 검출기(41)의 출력 θ1, 제2 회전 위치 검출기(42)의 출력 θ2 및 회전 위치 추정 수단(2)의 출력 θ3이 입력된다. 그리고, 검출 위치 판정 수단(1)은 회전 위치 θ를 출력한다.
도 2는 검출 위치 판정 수단(1)의 처리 플로우를 도시하는 도면이다. 검출 위치 판정 수단(1)에서는 최초에 2개 있는 회전 위치 검출기의 출력인 θ1과 θ2가 대략 일치하고 있는지를 판정한다. 출력이 대략 일치한 경우, θ1을 사용한다. 또한, 본 실시 형태에서는 θ1을 사용하고 있지만, θ2를 사용하는 구성으로 해도 된다.
θ1과 θ2가 다른 경우, 회전 위치 검출기(41) 또는 회전 위치 검출기(42)의 어느 한쪽이 고장나 있다고 판단할 수 있다. 그러나, 회전 위치 검출기(41) 또는 회전 위치 검출기(42) 중 어느 회전 위치 검출기가 고장나 있는지를 판정할 수는 없다.
그래서, 회전 위치 추정 수단(2)의 출력 θ3을 사용하여, 어느 쪽이 바른 출력을 하고 있는지 판정한다. 먼저, θ1과 θ3이 대략 일치하고 있는지를 판정한다. 출력이 대략 일치한 경우, θ1을 정상의 회전 위치 검출기에 의한 출력이라고 판단하고, θ1을 사용한다. 한편, θ1과 θ3의 출력이 다른 경우, θ2와 θ3이 대략 일치하고 있는지를 판정한다. 출력이 대략 일치한 경우, θ2를 정상의 회전 위치 검출기에 의한 출력이라고 판단하고, θ2를 사용한다. 그리고, θ2와 θ3이 다른 경우는 θ3을 사용한다.
비교 대상의 θ1, θ2 및 θ3은 회전 위치 검출기의 검출 타이밍을 보정함으로써, 3개의 위치를 보정하고 동일 시간에서의 비교를 행한다. 이와 같이 함으로써, 적절하게 동일한 타이밍에서의 회전 위치를 검출할 수 있기 때문에, 회전 위치를 비교할 때에 회전 위치 검출기의 고장의 오검지를 방지할 수 있다.
검출 위치 판정 수단(1)을 도 2와 동일한 구성으로 함으로써, 제1 회전 위치 검출기(41) 혹은 제2 회전 위치 검출기(42)가 고장난 경우라도, 정상의 회전 위치 검출기를 선택하여, 정상 시와 동일한 삼상 동기 전동기의 토크를 출력할 수 있다. 또한, 제1 회전 위치 검출기(41) 및 제2 회전 위치 검출기(42)가 모두 고장난 경우라도, 회전 위치 추정 수단(2)을 사용함으로써, 삼상 동기 전동기의 구동을 유지하는 것이 가능해지고, 용장성을 확보할 수 있다.
도 3은 회전 위치 추정 수단(2)의 구성이다. 회전 위치 추정 수단(2)은 가상 중성점 Vn으로부터 회전 위치 추정값 θ3을 추정한다. 이 때의, 검출된 가상 중성점 Vn으로부터 회전 위치 추정값 θ3을 추정하는 방법에 대해서는 공지의 기술이 있지만, 그 중 하나를 소개한다. 회전 위치 추정 수단(2)은 중성점 전위 검출부(21), 샘플/홀드부(22) 및 회전 위치 추정부(23)로 구성된다.
중성점 전위 검출부(21)는 펄스 폭 변조 신호 출력 수단(33)의 출력 펄스 폭 변조 신호에 따라 가상 중성점 전위 Vn0을 검출한다. 이 때의, 삼상 동기 전동기(4)로부터 가상 중성점 전위 Vn0을 검출하는 방법에 대해서는 공지의 기술이 있고, 또한 본 발명의 주요한 부분은 아니므로 생략한다.
샘플/홀드부(22)는 중성점 전위 검출부(21)의 아날로그 신호 출력을 표본화 양자화(샘플링)하기 위한 A-D 변환기이다. 샘플/홀드부(22)는 이 Vn0을 펄스 폭 변조 신호 출력 수단(33)의 출력 펄스 폭 변조 신호에 동기하여 샘플링한다. 샘플/홀드부(22)는 이 샘플링된 결과(Vn0h)를 회전 위치 추정부(23)에 대하여 디지털 신호로서 출력한다.
회전 위치 추정부(23)는 샘플/홀드부(22)에 의해 샘플링된 중성점 전위에 기초하여, 삼상 동기 전동기(4)의 회전 위치의 추정값 θ3을 연산한다. 이 추정 결과는 회전 위치 추정 수단(2)의 출력 θ3으로서 출력된다.
회전 위치 추정 수단(2)의 특징은 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 0일 때에 토크를 낼 수 있는 것이다. 회전 위치 추정 수단(2)으로서, 본 실시 형태에서는 가상 중성점 Vn에 의해 회전 위치 추정값 θ3을 추정하는 수단을 소개했지만, 자기 포화 기전압에 기초하는 방법, 삼상 동기 전동기(4)의 돌극성의 차를 이용하는 방법이 알려져 있고, 이 중 어느 방법을 사용해도 된다. 또한, 가상 중성점 대신에 3상 권선 접속점(중성 점)을 직접 인출하여 검출해도 된다. 삼상 동기 전동기(4)가 정지 상태라도, 회전 위치 추정 수단(2)은 회전 위치를 검출할 수 있고 토크를 출력할 수 있다.
또한, 회전 위치 추정 수단(2)의 출력 θ3과, θ1과 θ2와 비교함으로써, 제1 회전 위치 검출기(41) 및 제2 회전 위치 검출기(42)의 이상을 검출한다. 이에 의해, 정상의 회전 위치 추정 수단(2)의 출력 θ3을 사용하여, 정지 상태로부터 삼상 동기 전동기(4)를 시동할 수 있다.
도 1로 돌아가 설명한다. 제어부(5)는 검출 위치 판정 수단(1)의 출력 θ로부터 펄스 폭 변조 신호를 생성한다. 전력 변환기(3)는 제어부(5)의 출력의 펄스 폭 변조 신호에 기초하여, 삼상 동기 전동기(4)에 전압을 부여한다. 전력 변환기(3)는 직류 전원(31), 전력 변환 회로(32), 펄스 폭 변조 신호 출력 수단(33), 가상 중성점 전위 검출 회로(34), 3상 전류 검출기(35) 및 션트 전류 검출기(36)로 구성된다.
직류 전원(31)은 전력 변환 회로(32)에 전류를 공급하는 직류 전원이다. 전력 변환 회로(32)는 6개의 스위칭 소자 Sup 내지 Swn으로 구성되는 전력 변환 회로이다. 펄스 폭 변조 신호 출력 수단(33)은 제어부(5)의 출력 펄스 폭 변조 신호를 전력 변환기(32)에 입력하는 드라이버이다. 중성점 전위 검출부(34)는 회전 위치 추정 수단에 사용하는 가상 중성점 Vn을 검출한다. 가상 중성점 Vn 대신에, 삼상 동기 전동기(4)의 중성점 전위를 직접 검출해도 된다. 3상 전류 검출기(35)는 삼상 동기 전동기(4)를 흐르는 삼상의 전류 Iu, Iv, Iw를 검출하는 전류 검출기이다. 삼상 동기 전동기(4)의 전류 검출은 전류 검출기(35)와 같이 전력 변환 회로(32)로부터 삼상 동기 전동기(4)에 공급되는 삼상의 전류를 직접 검출하는 것이 바람직하지만, 도 4와 같이 션트 저항(36)을 흐르는 직류 전류 Idc를 검출하여 3상 전류를 재현한 전류 Iu, Iv, Iw를 사용해도 된다. 직류 전류 Idc로부터 삼상의 전류 Iu, Iv, Iw를 재현하는 방법에 관해서는 공지의 기술이 있고, 또한 본 발명의 주요한 부분은 아니므로 생략한다.
상술한 본 실시 형태에 관한 삼상 동기 전동기의 구동 장치에 의하면, 2개의 회전 위치 검출기 중 어느 것이 고장나 있는지를 회전 위치 추정 수단에 의해 판정한다. 그렇게 함으로써, 2개 중 1개의 회전 위치 검출기가 고장나도, 삼상 동기 전동기의 출력을 저하시키지 않고 동작을 계속시킬 수 있다. 본 실시 형태에 나타낸 바와 같은 회전 위치 추정 수단은 회전 위치 검출기와 같은 하드웨어를 추가하지 않고 실현할 수 있기 때문에, 회전 위치 검출기의 비용을 증대시키지 않고, 삼상 동기 전동기의 회전 위치 검출기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 5 내지 도 7을 사용하여, 본 발명에 따른 전동 파워 스티어링에 관한 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 5는 전동 파워 스티어링 장치(8)의 구성이다. 운전자가 스티어링 휠(81)을 조작하면, 스티어링 휠(81)의 회전 토크를 토크 센서(82)가 검지한다. 토크 센서(82)가 검지한 토크는 구동 장치(6)에 입력되고, 당해 토크에 따른 명령에 기초하여 삼상 동기 전동기(4)가 토크를 출력한다. 삼상 동기 전동기(4)의 출력 토크는 스티어링 어시스트 기구(83)를 통해 조타력을 어시스트하고, 스티어링 기구(84)로 출력된다. 그리고, 스티어링 기구(84)에 의해, 타이어(85)를 전타한다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 삼상 동기 전동기의 구동 장치(6)의 구성이다. 본 실시 형태에서는 회전 위치 추정 수단으로서, 제1 회전 위치 추정 수단(2)과 제2 회전 위치 추정 수단(2)을 갖는다. 제1 실시 형태와는 제2 회전 위치 추정 수단(7)을 구비하는 점에서 상위하다.
제1 회전 위치 추정 수단(2) 및 제2 회전 위치 추정 수단(7)에는 제1 실시 형태에서 소개한 가상 중성점 Vn에 기초하는 방법, 자기 포화 기전압에 기초하는 방법, 삼상 동기 전동기(4)의 돌극성을 사용하는 방법의 어느 2개를 사용해도 된다. 이들 3개의 회전 위치 추정 수단의 특징은 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 0일 때에도 삼상 동기 전동기의 구동 제어가 가능하고, 토크를 출력할 수 있는 것이다. 이와 같은 회전 위치 추정 수단을 구비한 전동 파워 스티어링 장치에서는 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 0이라도 토크를 출력할 수 있기 때문에, 예를 들어 차량의 타이어가 단차에 올라앉은 경우 등에도, 드라이버의 핸들을 어시스트 구동할 수 있다.
상기의 특징으로부터, 삼상 동기 전동기(4)가 정지 상태라도, 제1 회전 위치 추정 수단(2)은 회전 위치를 추정할 수 있기 때문에, θ3과, θ1 및 θ2를 비교함으로써, 제1 회전 위치 검출기(41) 및 제2 회전 위치 검출기(42)의 이상을 검출할 수 있다. 또한, 자동차의 속도가 소정의 속도 이하에서 삼상 동기 전동기(4)가 정지 상태에 있어서도, 제1 회전 위치 추정 수단(2)은 회전 위치를 추정할 수 있기 때문에, θ3과, θ1 및 θ2를 비교함으로써, 제1 회전 위치 검출기(41) 및 제2 회전 위치 검출기(42)의 이상을 검출할 수 있다.
삼상 동기 전동기(4)의 회전 속도가 0이고, 자동차가 소정의 속도 이하인 경우도, 제1 회전 위치 추정 수단(2)의 출력 θ3과, θ1과 θ2와 비교함으로써, 제1 회전 위치 검출기(41) 및 제2 회전 위치 검출기(42)의 이상을 검출함으로써, 정상의 제1 회전 위치 추정 수단(2)의 출력 θ3을 사용하여, 삼상 동기 전동기(4)를 계속 구동할 수 있고, 조타력을 어시스트 할 수 있다.
도 7은 제2 실시 형태의 특징인 검출 위치 선택 수단(9)의 처리이다. 검출 위치 선택 수단(9)은 제1 회전 위치 검출기(41), 제2 회전 위치 검출기(42), 제1 회전 위치 추정 수단(2) 및 제2 회전 위치 추정 수단(7)의 출력인 θ1 내지 θ4가 입력되고, 회전 위치 추정값 θ를 출력한다. 검출 위치 선택 수단(9)에서는, 먼저 2개 있는 회전 위치 검출기의 출력인 θ1과 θ2가 대략 일치하고 있는지를 판정한다. 출력이 대략 일치한 경우, θ1을 사용한다. 그러나, θ1과 θ2가 다른 경우, 어떤 회전 위치 검출기가 고장나 있는지 판정할 수 없다. 그래서, 회전 위치 추정 수단(2)의 출력 θ3을 사용하여, 어느 쪽이 올바른 출력을 하고 있는지 판정한다. 이어서, θ1과 θ3이 대략 일치하고 있는지를 판정하고, 출력이 대략 일치한 경우, θ1을 사용한다. θ1과 θ3의 출력이 다른 경우, θ2와 θ3이 대략 일치하고 있는지를 판정한다. 출력이 대략 일치한 경우, θ2를 사용한다. 그리고, θ2와 θ3이 다른 경우는, θ3과 θ4가 대략 일치하고 있는지를 판정한다. 출력이 대략 일치한 경우, θ3을 사용한다. θ3과 θ4의 출력이 다른 경우, θ4를 사용한다.
검출 위치 선택 수단(9)을 도 7과 같은 구성으로 함으로써, 제1 회전 위치 검출기(41) 혹은 제2 회전 위치 검출기(42)의 어느 한쪽이 고장난 경우라도, 정상인 쪽의 회전 위치 검출기를 사용할 수 있다. 이에 의해, 전동 파워 스티어링에 있어서 통상과 변함없이 조타력을 어시스트할 수 있다.
제1 회전 위치 검출기(41) 혹은 제2 회전 위치 검출기(42)가 모두 고장난 경우는, 제1 회전 위치 추정 수단(2)을 사용함으로써, 조타력을 어시스트할 수 있다. 또한, 제1 회전 위치 추정 수단(2)의 출력이 이상인 경우도, 제2 회전 위치 추정 수단(7)을 사용할 수 있기 때문에, 4중의 용장계를 저비용으로 제공할 수 있다.
제1 회전 위치 검출기(41)의 출력 θ1과 제2 회전 위치 검출기(41)의 출력 θ2가 모두 이상이 되어 고장나 있는 경우, 검출 위치 선택 수단(9)에서는 제1 회전 위치 추정 수단(2) 및 제2 회전 위치 추정 수단(7)의 출력인 θ3 및 θ4를 사용한다. 이때, 고장인 것을 드라이버에게 알리고, 삼상 동기 전동기의 출력을 점감시킨다. 이와 같이 함으로써, 전동 파워 스티어링 시스템이 고장난 경우라도, 드라이버 스스로 안전하게 자동차를 정지시킬 수 있다.
비교 대상의 θ1, θ2, θ3 및 θ4는 회전 위치 검출기의 검출 타이밍을 보정함으로써, 3개의 위치를 보정하여 동일 시간에서의 비교를 행한다. 이와 같이 함으로써, 적절하게 동일한 타이밍에서의 회전 위치를 검출할 수 있기 때문에, 회전 위치를 비교할 때에 오검지를 방지할 수 있다.
1 : 검출 위치 판정 수단
2 : 회전 위치 추정 수단(제1 회전 위치 추정 수단)
21 : 중성점 전위 검출부
22 : 샘플/홀드부
23: 회전 위치 추정부
3 : 전력 변환기
31 : 직류 전원
32 : 전력 변환 회로
33 : 펄스 폭 변조 신호 출력 수단
34 : 가상 중성점 전위 검출 회로
35 : 3상 전류 검출기
36 : 션트 전류 검출기
4 : 삼상 동기 전동기
41 : 제1 회전 위치 검출기
42 : 제2 회전 위치 검출기
5 : 제어부
6 : 삼상 동기 전동기의 구동 장치
7 : 제2 회전 위치 추정 수단
8 : 전동 파워 스티어링 장치
81 : 스티어링 휠
82 : 토크 센서
83 : 스티어링 어시스트 기구
84 : 스티어링 기구
85 : 타이어
9 : 검출 위치 선택 수단

Claims (20)

  1. 삼상 동기 전동기의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출기로부터의 신호에 기초하여 당해 삼상 동기 전동기를 제어하는 구동 장치로서,
    상기 회전 위치 검출기는 제1 회전 위치 검출기 및 제2 회전 위치 검출기를 포함하는 용장계의 구성이고,
    상기 구동 장치는 상기 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 0으로부터 정격 속도의 제어 상태를 사용하여 회전 위치를 연산하는 회전 위치 추정 수단을 갖고,
    상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 어느 한쪽의 이상을 검출한 경우에, 상기 회전 위치 추정 수단이 연산한 회전 위치에 기초하여, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기 중 정상의 회전 위치 검출기를 특정하는 것을 특징으로 하는 삼상 동기 전동기의 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전 위치 검출기의 출력 신호와 상기 제2 회전 위치 검출기의 출력 신호가 대략 일치하고 있는 경우, 상기 제1 회전 위치 검출기의 출력 신호 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 출력 신호의 어느 한쪽의 신호에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 삼상 동기 전동기의 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 0인 경우, 상기 회전 위치 추정 수단의 출력 신호에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 삼상 동기 전동기의 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전 위치 검출기의 출력 신호와 상기 제2 회전 위치 검출기의 출력 신호가 다른 경우에, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 어느 한쪽의 이상으로서 검출하는 것을 특징으로 하는 삼상 동기 전동기의 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 어느 한쪽의 이상을 검출한 경우에, 정상인 쪽의 회전 위치 검출기의 신호에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 구동을 계속하는 것을 특징으로 하는 삼상 동기 전동기의 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서, 정상이라고 판단된 상기 회전 위치 검출기의 출력 신호와 상기 회전 위치 추정 수단의 출력 신호를 비교하여, 상기 정상이라고 판단된 상기 회전 위치 검출기의 이상을 판단하는 것을 특징으로 하는 삼상 동기 전동기의 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 회전 위치 검출기의 검출 타이밍과 상기 회전 위치 추정 수단의 검출 타이밍의 차를 보정하는 것을 특징으로 하는 삼상 동기 전동기의 구동 장치.
  8. 삼상 동기 전동기의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출기로부터의 신호에 기초하여 당해 삼상 동기 전동기를 제어하는 구동 장치와,
    상기 삼상 동기 전동기에 의해 조타 토크를 어시스트하는 스티어링 어시스트 기구를 구비한 파워 스티어링 장치로서,
    상기 회전 위치 검출기는 제1 회전 위치 검출기 및 제2 회전 위치 검출기를 포함하는 용장계의 구성이고,
    상기 구동 장치는 상기 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 0으로부터 정격 속도의 제어 상태를 사용하여 회전 위치를 연산하는 회전 위치 추정 수단을 갖고,
    상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 어느 한쪽의 이상을 검출한 경우에, 상기 회전 위치 추정 수단이 연산한 회전 위치에 기초하여, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기 중 정상의 회전 위치 검출기를 특정하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 회전 위치 검출기의 출력 신호와 상기 제2 회전 위치 검출기의 출력 신호가 대략 일치하고 있는 경우, 상기 제1 회전 위치 검출기의 출력 신호 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 출력 신호의 어느 한쪽의 신호에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 0인 경우, 상기 회전 위치 추정 수단의 출력 신호에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 삼상 동기 전동기가 정지하고 있는 상태에서, 상기 제1과 제2 회전 위치 검출기의 출력이 정상 범위에 들어가 있지 않음으로써 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  12. 제11항에 있어서, 차량의 속도가 소정의 속도 이하일 때에, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 어느 한쪽의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 제1 회전 위치 검출기의 출력 신호와 상기 제2 회전 위치 검출기의 출력 신호가 다른 경우에, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 어느 한쪽의 이상으로서 검출하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 어느 한쪽의 이상을 검출한 경우에, 정상인 쪽의 회전 위치 검출기의 신호에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 구동을 계속하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  15. 제14항에 있어서, 정상이라고 판단된 상기 회전 위치 검출기의 출력 신호와 상기 회전 위치 추정 수단의 출력 신호를 비교하여, 상기 정상이라고 판단된 상기 회전 위치 검출기의 이상을 판단하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 회전 위치 검출기 또는 상기 제2 회전 위치 검출기의 어느 한쪽의 이상을 검출한 경우에, 상기 삼상 동기 전동기의 출력 토크를 상기 제1 회전 위치 검출기 및 상기 제2 회전 위치 검출기 모두 정상인 경우와 동등한 토크로 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제1 회전 위치 검출기 및 제2 회전 위치 검출기 모두 이상이라고 판단된 경우에, 상기 회전 위치 추정 수단의 출력 신호에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 구동을 계속하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 회전 위치 추정 수단은 제1 회전 위치 추정 수단 및 제2 회전 위치 추정 수단을 갖고,
    상기 회전 위치 추정 수단의 출력 신호에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 구동을 계속하고 있는 경우에 있어서, 상기 제1 회전 위치 추정 수단의 출력과 상기 제2 회전 위치 추정 수단의 출력을 비교함으로써 상기 회전 위치 추정 수단의 이상을 판단하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 회전 위치 추정 수단의 출력 신호에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 구동을 계속하고 있는 경우에 있어서, 상기 삼상 동기 전동기의 출력을 서서히 감소시키거나 또는 0으로 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  20. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 회전 위치 검출기의 검출 타이밍과 상기 회전 위치 추정 수단의 검출 타이밍의 차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
KR1020177037679A 2015-07-03 2016-06-14 삼상 동기 전동기의 구동 장치 KR20180014075A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-134031 2015-07-03
JP2015134031A JP6530654B2 (ja) 2015-07-03 2015-07-03 電動パワーステアリング装置
PCT/JP2016/067648 WO2017006719A1 (ja) 2015-07-03 2016-06-14 三相同期電動機の駆動装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180014075A true KR20180014075A (ko) 2018-02-07

Family

ID=57685113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177037679A KR20180014075A (ko) 2015-07-03 2016-06-14 삼상 동기 전동기의 구동 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10411621B2 (ko)
JP (1) JP6530654B2 (ko)
KR (1) KR20180014075A (ko)
CN (1) CN107787549B (ko)
DE (1) DE112016003040T5 (ko)
WO (1) WO2017006719A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018039988A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 SZ DJI Technology Co., Ltd. Methods and systems for brushless motor control
JP6837259B2 (ja) * 2017-08-10 2021-03-03 日立Astemo株式会社 三相同期電動機の制御装置並びにそれを用いる電動パワーステアリング装置
JP6932063B2 (ja) * 2017-10-31 2021-09-08 日立Astemo株式会社 モータ制御装置、並びにブレーキ制御装置
WO2020044890A1 (ja) * 2018-08-30 2020-03-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ装置
JP7242399B2 (ja) * 2019-04-24 2023-03-20 日立Astemo株式会社 モータ制御装置及びこれを用いた電動ブレーキ装置、並びにモータ制御方法及びこの制御方法を用いた電動ブレーキ制御方法
JP7329466B2 (ja) * 2020-02-18 2023-08-18 日立Astemo株式会社 回転角センサの校正方法
CN112436783B (zh) * 2020-11-16 2022-08-09 深圳市海浦蒙特科技有限公司 一种编码器卡上电自检电路
US12095402B2 (en) 2021-03-25 2024-09-17 Snap-On Incorporated Controlling a brushless motor
TWI783740B (zh) 2021-10-21 2022-11-11 陞達科技股份有限公司 馬達系統及馬達控制方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08336299A (ja) * 1995-06-08 1996-12-17 Hitachi Ltd 電気車の制御装置及び制御方法
JP2006273155A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Showa Corp 電動パワーステアリング装置
JP2007209105A (ja) * 2006-02-01 2007-08-16 Sawafuji Electric Co Ltd 電気自動車運転駆動装置
JP4968312B2 (ja) 2008-01-21 2012-07-04 ダイキン工業株式会社 モータ駆動制御装置
JP4404160B2 (ja) * 2008-01-21 2010-01-27 ダイキン工業株式会社 モータ駆動制御装置
JP2010156451A (ja) * 2008-12-04 2010-07-15 Aisin Aw Co Ltd シフトバイワイヤ装置およびこれを搭載する変速機装置
JP5481236B2 (ja) 2010-03-10 2014-04-23 Ｎｔｎ株式会社 電気自動車のモータ駆動システム
US8989966B2 (en) * 2011-02-10 2015-03-24 Jtekt Corporation Electric power steering device and sensor abnormality detection device
DE112012006213T8 (de) * 2012-04-12 2015-01-15 Hitachi, Ltd. Ansteuervorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor
JP5893498B2 (ja) * 2012-04-26 2016-03-23 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 パワーステアリング装置およびパワーステアリング装置の制御装置
JP2014087078A (ja) * 2012-10-19 2014-05-12 Panasonic Corp モータ駆動装置およびこれを用いた冷蔵庫
WO2015125235A1 (ja) * 2014-02-19 2015-08-27 三菱電機株式会社 モータ回転角度検出装置及びこれを用いた電動パワーステアリング装置
JP6283737B2 (ja) * 2014-03-19 2018-02-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーステアリング装置およびパワーステアリング装置の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10411621B2 (en) 2019-09-10
WO2017006719A1 (ja) 2017-01-12
JP2017017910A (ja) 2017-01-19
CN107787549A (zh) 2018-03-09
DE112016003040T5 (de) 2018-03-22
US20180183366A1 (en) 2018-06-28
JP6530654B2 (ja) 2019-06-12
CN107787549B (zh) 2020-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180014075A (ko) 삼상 동기 전동기의 구동 장치
CN108372881B (zh) 用于电动助力转向的故障容错场定向控制
KR102004080B1 (ko) 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 전동 파워 스티어링 장치
EP2518894B1 (en) Motor control unit and vehicle steering system
US8901863B2 (en) Motor control device
CN110417314B (zh) 马达控制装置及电动助力转向装置
EP2787633B1 (en) Motor control device
KR101551038B1 (ko) 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치
CN108290605B (zh) 电动助力转向装置
CN106655907B (zh) 用于控制电机的方法和系统
KR101989596B1 (ko) 모터 제어 시스템 및 방법
US10560044B2 (en) Motor control method, motor control system, and electric power steering system
JP7396283B2 (ja) モータ駆動装置、電動オイルポンプおよびモータ駆動装置の故障検知方法
JP2018033228A (ja) 電動モータ装置
JP6967470B2 (ja) 制御装置
US9227658B2 (en) Rotary electric machine control apparatus having abnormality detection function
JP6730488B2 (ja) 三相同期電動機の制御装置および駆動装置、並びに電動パワーステアリング装置
JP6283741B2 (ja) 電気モータの角度エラー状態を判定する方法
CN111034013B (zh) 三相同步电动机的控制装置和使用其的电动助力转向装置
JP6655159B2 (ja) 三相同期電動機の制御装置および制御方法、駆動装置並びに電動パワーステアリング装置
JP2001128482A (ja) 直流無整流子モータの異常検出方法および装置
KR20230174347A (ko) 모터 제어 시스템 및 그 제어방법
JP2005218181A (ja) 異常検出装置および異常検出方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application