WO2018056380A1 - 2軸型インバータ装置およびその逐次監視切替方法 - Google Patents

2軸型インバータ装置およびその逐次監視切替方法 Download PDF

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WO2018056380A1
WO2018056380A1 PCT/JP2017/034171 JP2017034171W WO2018056380A1 WO 2018056380 A1 WO2018056380 A1 WO 2018056380A1 JP 2017034171 W JP2017034171 W JP 2017034171W WO 2018056380 A1 WO2018056380 A1 WO 2018056380A1
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monitoring
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resolver
converters
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PCT/JP2017/034171
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明生 中島
剛志 神田
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Ntn株式会社
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/18Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a two-shaft inverter device that drives two motors and the like that respectively drive left and right drive wheels in an electric vehicle, and its sequential monitoring switching method, and more particularly to abnormality detection and redundancy of the RD converter.
  • an inverter device connected to a lower level of an ECU (also referred to as VCU) that performs overall control of the entire vehicle is used to drive a motor for traveling.
  • the inverter device includes a drive circuit configured by an inverter that converts a direct current of the battery into a three-phase alternating current, and a motor control circuit that monitors the rotation of the motor and controls the output and efficiency of the motor.
  • an electric vehicle equipped with a motor that individually drives left and right drive wheels such as using an in-wheel motor drive device, includes a drive circuit and a motor control circuit for the left and right motors in one housing.
  • a two-shaft inverter device is also used.
  • the motor control circuits for the left and right motors are generally provided in one microcomputer.
  • Fig. 9 shows the basic structure of the 2-axis inverter device.
  • the motor control means 21 comprising a microcomputer in the inverter device 101 drives the motors 4 by controlling the left and right motor drive circuits 22 based on commands from the ECU (VCU).
  • the rotational position of the motor 4 is detected by the resolver 25 and is taken into the motor control circuit 21 using the RD converters (resolver / digital converter) 1A, 1B.
  • the RD converters 1A and 1B are interfaces for taking an analog rotational position signal of the resolver 25 into a control circuit, and may be abbreviated as RDC.
  • RDC rotation detectors
  • Various other rotation detectors can be used to detect the rotational position of the motor 4, but a resolver is often used because of excellent rotation detection accuracy.
  • RD converters 1A and 1B are important parts in the inverter device 101, and in the case of a failure, a serious problem occurs such that the vehicle cannot operate. Therefore, failure detection and a redundant circuit have been proposed (for example, Patent Documents 1 to 3).
  • Patent Documents 2 and 3 a plurality of resolvers with different resolutions are attached to improve accuracy and reliability.
  • an AD converter input of a microcomputer is used as a redundant circuit of an RD converter.
  • this configuration depends on the processing speed of the microcomputer, the processing cannot catch up with a motor having a high rotational speed such as that used in an in-wheel motor system with a speed reducer, which is not suitable. Further, depending on the situation, it cannot be determined whether the RD converter is faulty or the AD converter is faulty.
  • an RD converter is used as a backup, but two expensive RD converters are required for one motor, and the rotational position data is compared. Even if there is a difference, it is often impossible to determine which RD converter has failed. For this reason, even if preparations are made for switching to backup in the event of a failure, the judgment necessary for switching cannot be made.
  • FIG. 10 shows an example of a two-axis inverter equipped with a constant monitoring circuit.
  • Monitoring RD converters 1D and 1D are provided in parallel to the left and right RD converters 1A and 1B, respectively.
  • In comparison of rotational position data between the left RD converter 1A and the monitoring RD converter 1D connected in parallel and between the right RD converter 1B and the monitoring RD converter 1D connected in parallel there is a difference. If not, both RD converters are determined to be normal. If there is a difference, one of them is judged as a failure.
  • the criterion for determining the difference is determined, for example, by multiplying the allowable error of the RD converter by a safety factor. Since each RD converter 1A, 1B, 1D has a self-diagnosis function, if there is a problem in the diagnosis, the use of the RD converter is stopped.
  • the monitoring RD converters 1D and 1D are provided in parallel with the left and right RD converters 1A and 1B as shown in the same figure, the number of RD converters increases as described above, and the cost increases. When the converter is normal by self-diagnosis, it is difficult to determine which one has failed.
  • the two-axis inverter device for controlling the motor for driving the electric vehicle has been described.
  • the above problem also applies to the two-axis inverter device for controlling another motor of the electric vehicle.
  • the object of the present invention is to add an additional RD converter for monitoring and to determine which of the two normally used RD converters is abnormal. It is an object of the present invention to provide a two-axis inverter device that can continue to drive a motor with an alternative use of an RD converter.
  • the two-axis inverter device includes two drive circuits, each having an inverter, and two drive circuits 22 and 22 for driving the corresponding motor 4 of the two motors.
  • Motor control circuit 21 for controlling the drive circuits 22 and 22, two resolvers, two resolvers 25 and 25 for detecting the rotation of the corresponding motor among the two motors 4 and 4, and two normal uses
  • Two RD converters 1A and 1B for normal use, which digitize detection signals of the corresponding resolver of the two resolvers 25 and 25 and input them as output data to the motor control circuit 21, respectively.
  • a monitoring RD converter for monitoring the two normally used RD converters, wherein the two resolvers 25, 25
  • a monitoring RD converter 1C that digitizes the detected signal of the subsequent resolver and inputs it to the motor control circuit 21 as output data, and the two resolvers 25, 25 are switched and connected to the monitoring RD converter 1C.
  • a changeover switch 28 for inputting the detection signal of the connected resolver 25 to the monitoring RD converter 1C.
  • the single monitoring RD converter 1C and the changeover switch 28 are provided, and the detection signals of the resolvers 25 and 25 of the two motors 4 and 4 are switched by the changeover switch 28, so that the one monitoring use is performed. Since it is possible to input to the RD converter 1C, it is possible to perform abnormality diagnosis by specifying which of the two normally used RD converters 1A and 1B is abnormal while making the additional number of RD converters one. In some cases, the motor drive can be continued by using the monitoring RD converter 1C as an alternative. Therefore, it is possible to make a reliable abnormality determination of the RD converters 1A, 1B, and 1C by adding a simple configuration, and to continue driving the motors 4 and 4 even in the case of an abnormality.
  • “abnormality” includes a failure and a state that is not normal even though it is not a failure.
  • “first” and “second” are merely used for distinction and do not indicate the order.
  • the motor control circuit 21 includes a sequential monitoring switching unit 29 having a switch switching unit 29a, an abnormality determination unit 29b, and a used RD converter switching unit 29c.
  • the switch switching unit 29a connects the monitoring RD converter 1C to the first resolver 1A of the two resolvers and the first of the two resolvers.
  • the second switching state connected to the resolver 1B of the second, In the first switching state, the abnormality determining unit 29b outputs the output data of the monitoring RD converter 1C connected to the first resolver 25, and the first data connected to the first resolver 25.
  • the output data of the monitoring RD converter 1C connected to the second resolver 25 in the second switching state is compared with whether or not the output data of the normally used RD converter 1A matches.
  • the output data of the second normal use RD converter 1B connected to the second resolver 25 are compared with each other, and the two normal use RD converters 1A are compared using the result of the comparison. , 1B and any one of the monitoring RD converters 1C are abnormal, and all RD converters 1A, 1B, 1C are Make decisions that it is normal,
  • the use RD converter switching unit 29c determines that one of the two normal use RD converters 1A and 1B is abnormal and the monitoring RD converter 1C is normal by the abnormality determination unit 29b
  • the motor control circuit 21 uses the output data of the monitoring RD converter 1C for the control of the drive circuit 22 instead of the output data of the normally used RD converters 1A and 1B determined to be abnormal, When it is determined that the monitoring RD converter 1C is abnormal, the monitoring by the monitoring RD converter 1C may be stopped.
  • the sequential monitoring switching means 29 having such a switch switching unit 29a, an abnormality determination unit 29b, and a used RD converter switching unit 29c, two normal use RD converters 1A, It is possible to determine which one of the 1Bs is abnormal, determine the abnormality, and, when abnormal, control to continue motor driving by using the monitoring RD converter 1C instead.
  • the abnormality determination unit 29b can identify the abnormal RD converters 1A, 1B, and 1C as follows, for example.
  • the detection side of the monitoring RD converter 1C is connected to the first resolver 25, there is a difference between the rotation position data of the first normal use RD converter and the rotation position data of the monitoring RD converter 1C. If there is, it is possible to diagnose that one of the RD converters 1A and 1C is faulty.
  • the detection side of the monitoring RD converter 1C is connected to the second resolver 25, there is a difference between the rotation position data of the second normal use RD converter and the rotation position data of the monitoring RD converter 1C. If there is, it is possible to diagnose that one of the RD converters 1B and 1C is faulty.
  • the first and second normally used RD converters 1A and 1B are simultaneously in failure. If this is not assumed, it is considered that the monitoring RD converter 1C has failed. Thus, if it is not assumed that they are simultaneously broken, the identification of the RD converters 1A, 1B, and 1C in which an abnormality has occurred and the switching to the alternative use of the RD converter 1C for monitoring when the abnormality occurs are performed. Yes.
  • the motor control circuit 21 includes a sequential monitoring switching unit 29 that identifies the abnormal RD converters 1A, 1B, and 1C and switches to the alternative use of the monitoring RD converter 1C. But, A step (S2) for connecting the monitoring RD converter 1C to the first resolver 25 of the two resolvers by the changeover switch 28; In this switching state, the first comparison procedure (S3) for comparing the output data of the first normally used RD converter 1A connected to the first resolver 25 and the output data of the monitoring RD converter 1C When, If the two output data match in the first comparison procedure, the monitoring RD converter 1C is connected to the second resolver 25 of the two resolvers by the changeover switch 28, and the first A second comparison procedure (S4, S5) for comparing the output data of the second normal use RD converter 1B connected to the second resolver 25 and the output data of the monitoring RD converter 1C; In the second comparison procedure, when both the output data match, it is determined that all of the two normally used RD converters 1A and 1B and the monitoring
  • the output data of the monitoring RD converter 1C is used instead of the output data of the first normally used RD converter 1A of the drive circuit 22 of the motor control circuit 21.
  • each processor By making each processor execute such a procedure and making an abnormality determination, it is possible to identify which one of the two normally used RD converters 1A and 1B is abnormal by one monitoring RD converter 1C. When the determination is made and the abnormality is abnormal, it is possible to more reliably realize the control for continuing the motor driving by using the monitoring RD converter 1C instead.
  • the motor control circuit 21 may include a microcomputer (microcomputer) in which one RD converter is incorporated, and the built-in RD converter may be the monitoring RD converter 1C.
  • a microcomputer incorporating one RD converter as described above, the configuration of the two-axis inverter device is simplified.
  • the motor control circuit 21 includes a microcomputer with two built-in RD converters, the two built-in RD converters are the two normally used RD converters 1A and 1B, and the monitoring RD converter 1C has It may be provided outside the microcomputer.
  • the configuration of the two-axis inverter device is further simplified.
  • the two motors 4 and 4 may be motors for driving the left and right wheels 52 and 52 in the electric vehicle, respectively.
  • the sequential monitoring switching method of the two-axis inverter device is two drive circuits each having an inverter and driving two corresponding motors 4 of the two motors.
  • the two RD converters 1A and 1B and the two normal-use RD converters for monitoring, the two RD converters In the two-shaft inverter device 20 including the monitoring RD converter 1C that digitizes the detection signal of the resolver connected among the bars 25 and 25 and inputs it to the motor control circuit 21 as output data.
  • a sequential monitoring switching method for judging abnormality of the RD converters 1A and 1B used and the RD converter 1C for monitoring and switching the usage Connecting the monitoring RD converter 1C to the first resolver of the two resolvers 25, 25 by the changeover switch 28 (S2); In this switching state, a first comparison step (S3) for comparing the output of the first normally used RD converter 1A connected to the first resolver 25 with the output data of the monitoring RD converter 1C; , When both the output data match in this first comparison step, the changeover switch 28 connects the monitoring RD converter 1C to the second resolver of the two resolvers 25, 25, A second comparison step (S4, S5) for comparing the output data of the second normally used RD converter 1B connected to the second resolver 25 and the output data of the monitoring RD converter 1C; In the second comparison step (S4, S5), when both the output data match, it is determined that all of the two normal use RD converters 1A, 1B and the monitoring RD converter 1C are normal.
  • the output data of the monitoring RD converter 1C is used to control the drive circuit 22 of the motor control circuit 21 instead of the output data of the first normally used RD converter 1A. Steps to be used (S11, S12, S13); If the two output data do not match in the third comparison step (S10), it is determined that the monitoring RD converter 1C is abnormal, and the monitoring by the monitoring RD converter 7 is stopped (S14). , S15).
  • an abnormality determination that specifies which of the two normally used RD converters 1A and 1B is abnormal by adding one monitoring RD converter 1C. If it is possible and abnormal, the motor drive can be continued by using the monitoring RD converter as an alternative.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a conceptual configuration of each RD converter and each means for redundancy in the two-axis inverter device of FIG. 1. It is a flowchart which shows an example of the abnormality diagnosis sequence of the biaxial inverter apparatus of FIG. It is a block diagram which shows the outline of a conceptual structure of the 2-axis type inverter apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the outline of a conceptual structure of the 2-axis type inverter apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 shows a conceptual configuration of an electric vehicle.
  • the left and right wheels 52, 52 at the rear of the vehicle 51 are driven wheels that are individually driven by the electric motors 4, 4, and the wheels 53, 53 that are front wheels are steered by the steering device 6.
  • It is a rear-wheel two-wheel drive vehicle which is a driven wheel.
  • Each motor 4 constitutes an in-wheel motor drive device 5 together with a wheel bearing and a speed reducer (not shown) that transmits the rotation of the motor 4 to the wheel 52 at a reduced speed.
  • Each motor 4 is mounted on a chassis (not shown) of a vehicle 51 without constituting an in-wheel motor drive device 5, and is an on-board type that transmits drive to a corresponding wheel 52 via a drive shaft. Also good.
  • Each motor 4 is a three-phase AC motor such as a permanent magnet type synchronous motor.
  • a brake 7 is provided for each of the wheels 52 and 53.
  • An ECU (electric control unit) 8 is provided as a means for overall control of the entire vehicle 51.
  • the ECU 8 is also referred to as a VCU (vehicle control unit).
  • the ECU 8 includes an accelerator input that is an operation amount of the accelerator operation means 9 such as an arsel pedal, a brake input that is an operation amount of the brake operation means 10 such as a brake pedal, and a steering amount of the steering operation means 11 such as a steering handle.
  • a certain steering input is input.
  • the ECU 8 outputs a torque command for driving the left and right motors 4 and 4 to the two-shaft inverter device 20 from the accelerator input, the brake input, and the steering input according to a predetermined rule.
  • the biaxial inverter device 20 is a device that individually drives the left and right motors 4 and 4 according to the left and right torque commands, and uses a battery 12 as a power source.
  • the biaxial inverter device 20 is an inverter device in which means for driving and controlling the two motors 4 and 4 are housed in one housing (not shown). Instead, two independent inverter devices may be housed in one housing.
  • the battery 12 is used as a power source for the entire vehicle 51.
  • the two-axis inverter device 20 includes two drive circuits 22 and 22 that respectively drive the left and right motors 4 and 4, and one motor control circuit that controls the drive circuits 22 and 22. 21.
  • Each drive circuit 22 is a power circuit, and is configured by a brib circuit or the like of a semiconductor switching element such as an IGBT.
  • the inverter converts the DC power of the battery 12 into three-phase AC power for driving the motor 4, and the inverter
  • the semiconductor switching element is configured by a driver circuit (not shown) such as a PWM driver that performs opening / closing control of the semiconductor switching element by pulse width control or the like.
  • the motor control circuit 21 includes a one-chip or one-board microcomputer and a program executed on the microcomputer.
  • the microcomputer includes a CPU (Central Processing Unit) and various electronic circuits such as a memory and an I / O port.
  • the motor control circuit 21 has two individual motor control units 23 and 23 for controlling two drive circuits 22 and 22 respectively corresponding to the left and right motors 4 and 4, and controls the left drive circuit 22 and its control.
  • the left inverter unit 24L is conceptually configured by one motor control unit 23, and the right inverter unit 24R is conceptually configured by the right drive circuit 22 and one motor control unit 23 that performs control thereof. ing.
  • the two individual motor control units 23 and 23 may be conceptually divided into two, for example, may be configured by one microcomputer and its program. Instead, the left and right inverter device sections 24L and 24R may be composed of independent circuit elements and programs. “Left side” and “right side” correspond to the left wheel and the right wheel, respectively, and do not indicate the position.
  • Each individual motor control unit 23 of the motor control circuit 21 controls the magnitude of a current command or the like given from the ECU 8 to the corresponding drive circuit 22 according to the magnitude of the torque command to the corresponding motor 4.
  • the detection signal of the resolver 25 that is a rotation detection sensor of the corresponding motor 4 is monitored, and phase control such as vector control for improving the driving efficiency of the motor 4 is performed. Therefore, high accuracy is required for the rotation detection sensor, and the resolver 25 is used as the rotation detection sensor.
  • the detection signals of the resolvers 25 and 25 are digitized and input to the motor control circuit 21 so that the motor control circuit 21 can handle them.
  • 1A, 1B) when there is no need to individually distinguish a plurality of RD converters, they may be simply referred to as “RD converter 1”).
  • the resolver 25 has an outer ring 34 fixed to a frame (not shown) and an inner ring 35 mechanically connected to the rotating shaft of the motor 4 (see FIG. 2).
  • the resolver 25 detects two rotation signals of a detection coil 38 that detects the SIN wave (sine wave) and a detection coil 39 that detects the COS wave (cosine wave), which are induced from the excitation coil 37 to rotate the inner ring 25. Output as.
  • the RD converter 1 has an excitation circuit 3 for sending an excitation signal to the excitation coil 37 and a detection circuit 2.
  • the detection circuit 2 analyzes the SIN wave and COS wave detection signals output as analog voltage signals from the resolver 25 to detect the rotational position of the inner ring 35, digitizes it, and outputs it as a rotation detection signal.
  • the detection circuit 2 performs an analysis based on the excitation signal (reference signal REF) from the excitation circuit 3 that drives the excitation coil 37 of the resolver 25.
  • the excitation circuit 3 may be provided independently outside the IC constituting the detection circuit 2.
  • the two-shaft inverter device 20 includes a monitoring RD converter 1C separately from the left and right RD converters 1A and 1B, which are normally used RD converters, and the monitoring RD converter 1C with the two resolvers 25, And a change-over switch 28 that can input 25 detection signals.
  • Sequential monitoring in which the motor control circuit 21 of the two-shaft inverter device 20 determines abnormality of the normally used RD converters 1A, 1B, etc., and uses the monitoring RD converter 1C instead of the RD converter determined to be abnormal.
  • Switching means 29 is provided.
  • “determination of abnormality” may be referred to as “diagnosis of abnormality”.
  • the switch 28 is a switch having two switching states in which one common terminal Tc is switched between the two switch terminals Ta and Tb and connected to either one of the three systems of the switch sections 28a, 28b, and 28c.
  • the switch units 28a, 28b, and 28c can be simultaneously switched to the same side by a control signal input to a control terminal (not shown).
  • the changeover switch 28 may be a semiconductor switch or a contact switch.
  • the three common terminals Tc of the changeover switch 28 are connected to the sine output terminal, cosine output terminal and reference signal input terminal of the monitoring RD converter 1C, and the switch terminals Ta and Tb are connected to the left and right resolvers 25 and 25, respectively.
  • the sine detection signal output terminal, the cosine detection signal output terminal, and the excitation signal input terminal are connected.
  • the wiring of each system in the three systems is actually two on each of the high side and the low side as shown in FIG. 3, but in FIG. .
  • the sequential monitoring switching means 29 provided in the motor control circuit 21 includes a switch switching unit 29a, an abnormality determination unit 29b, and a used RD converter switching unit 29c.
  • the switch switching unit 29a outputs a control signal to the input terminal of the changeover switch 28 so that the changeover switch 28 is alternately switched.
  • This switching may be performed a plurality of times, for example, at the time of initial diagnosis, or may be performed at regular intervals, for example, every second during the operation of the two-shaft inverter device 20.
  • the abnormality determination unit 29b is connected to the output of the monitoring RD converter 1C and the monitoring RD converter 1C via the changeover switch 28 through the changeover state of both of the changeover switches 28. Is compared with the output of the normally used RD converter 1A (1B). Since the changeover switch 28 is switched, the outputs of the two normally used RD converters 1A (1B) corresponding to the left and right resolvers 25, 25 are respectively compared with the monitoring RD converter 1C. Next, the abnormality determination unit 29b determines whether all the RD converters 1A, 1B, and 1C are normal or not all based on the comparison result of whether or not they match in both switching states. A determination is made as to which of the normal use and monitoring RD converters 1A, 1B, 1C is abnormal.
  • the use RD converter switching unit 29c is determined by the abnormality determination unit 29b that one of the normally used RD converters 1A and 1B is abnormal and the monitoring RD converter 1C is normal. Instead of the output of the normally used RD converter 1A (1B) determined to be abnormal, the output of the monitoring RD converter 1C is used for the control of the motor 4 by the motor control circuit 21.
  • the use RD converter switching unit 29c stops monitoring by the monitoring RD converter 1C when it is determined that the monitoring RD converter 1C is abnormal.
  • Table 1 is a table collectively showing the determination of the abnormality performed by the abnormality determination unit 29b and the control performed by the used RD converter switching unit 29c in the above embodiment.
  • the abnormality determination unit 29b can identify abnormal RD converters 1A, 1B, and 1C as shown in Table 1. Specifically, it is as follows.
  • the monitoring RD converter 1C is alternately connected to both of the resolvers 25, and the rotation position obtained by the monitoring RD converter 1C and the left RD converter 1A connected to the left resolver 25 are obtained.
  • the rotational position and the rotational position obtained by the monitoring RD converter 1C and the rotational position obtained by the right-side normal use RD converter 1B connected to the right resolver 25 are obtained.
  • FIG. 5 is a flowchart of RD converter failure diagnosis and post-diagnosis processing performed by the sequential monitoring switching means 29.
  • the start (step S1) is repeatedly executed at an interval determined every second as described above.
  • the changeover switch 28 is first switched to one of the resolvers 25 (step S2).
  • one resolver 25 is described as a left resolver
  • the other resolver 25 is described as a right resolver.
  • the output data (rotational position) of the normally used RD converter 1A connected to the left resolver 25 is compared with the output data (rotational position) of the monitoring RD converter 1C (first position). Comparison step (step S3)). If both output data match in this comparison step S3, it can be determined that the left RD converter and the monitoring RD converter 1C are normal.
  • step S3 As a result of the comparison in the first comparison step (step S3), when both output data match, the changeover switch 28 is switched to connect the monitoring RD converter 1C to the right resolver 25 (step S4). ), The output data (rotational position) of the right RD converter 1B is compared with the output data (rotational position) of the monitoring RD converter 1C (second comparison step (step S5)).
  • step S6 If both output data match in the result of the comparison, it is determined that all of the left and right RD converters 1A and 1B and the monitoring RD converter 1C are normal (step S6).
  • step S3 This determination can be made when the first comparison step (step S3) matches, it can be determined that the left RD converter 1A and the monitoring RD converter 1C are normal, and further (second comparison This is because the right RD converter 1B can also be determined to be normal if the values match in step (step S5)
  • step S6 the process returns to step S2 to continue monitoring by the monitoring RD converter 1C ( Step S6).
  • step S5 In the comparison in the second comparison step (step S5), if both output data do not match, it is determined that the right RD converter 1B is abnormal (step S7), and the output of the monitoring RD converter 1C The data is used for controlling the motor 4 instead of the output data of the right RD converter 1B (step S8).
  • step S3 if the two output data do not match, the changeover switch 28 is switched to connect the monitoring RD converter 1C to the right resolver 25 (step S9). If there is a mismatch in the first comparison step (step S3), it can be determined that one of the left RD converter 1A and the monitoring RD converter 1C is abnormal, but in order to determine which is abnormal. The following processing is performed.
  • the output of the right RD converter 1B is compared with the output of the monitoring RD converter 1C in the switching state in step S9 (third comparison step (step S10)). As a result of the comparison, if both output data outputs match, it is determined that the right RD converter 1B is abnormal (step S11), and the changeover switch 28 is switched so that the monitoring RD converter 1C is changed to the left resolver 25. Then, the output data of the monitoring RD converter 1C is used for controlling the motor 4 instead of the output data of the left RD converter 1A (step S13).
  • step S10 If both outputs do not match in the third comparison step (step S10), the monitoring RD converter 1C determines that it is abnormal (step S14), and stops monitoring by the monitoring RD converter 7 (step S14). S15).
  • the monitoring RD converter 1C and the changeover switch 28 are provided, and the detection signals of the resolvers 25 and 25 of the two motors 4 and 4 are changed over. 28, switching to the RD converter 1C for monitoring is enabled, so that it is possible to specify which of the two normally used RD converters 1A and 1B is abnormal while the additional number of RD converters is one. Abnormality diagnosis can be performed, and when there is an abnormality, the motor drive can be continued using the monitoring RD converter 1C instead.
  • the sequential monitoring means 29 having the above configuration executes steps S1 to S15 described with reference to FIG. 5, so that the abnormality determination by the two-axis inverter device 20 and the alternative use of the monitoring RD converter 1C are performed. Can be effectively realized.
  • the first embodiment has been described with respect to the case where the microcomputer constituting the motor control circuit 21 is a type that does not have an RD converter. However, as shown in the second and third embodiments described below, respectively.
  • the microcomputer constituting the motor control circuit 21 has one or two RD converters, the following configuration can be adopted.
  • the second and third embodiments are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 except for matters to be specifically described.
  • the microcomputer constituting the motor control circuit 21 has one RD converter.
  • the built-in RD converter is used as the monitoring RD converter 1C.
  • the microcomputer constituting the motor control circuit 21 has two RD converters.
  • two built-in RD converters are used as RD converters 1A and 1B for normal use, and the monitoring RD converter 1C is externally attached to the microcomputer.
  • the configuration of the two-axis inverter device 20 is further simplified by adopting the above configuration.
  • FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • the two-shaft inverter device includes the monitoring switch in addition to the detection-side changeover switch 28 that enables the detection signals of the two resolvers 25 and 25 to be input to the monitoring RD converter 1C.
  • the excitation signal output from the RD converter 1C is switched from the two excitation signals output from the two normally used RD converters 1A and 1B, and input to the two resolvers 25 and 25. 31 and 31 are provided.
  • the detection-side changeover switch 28 has the same configuration as that of the first embodiment.
  • each RD converter 1A, 1B, 1C of the two-axis inverter device has a self-diagnosis means 32.
  • each excitation-side change-over switch 31 may be a semiconductor switch or a contact switch similarly to the detection-side change-over switch 28.
  • the sequential monitoring switching means 29 provided in the motor control circuit 21 includes a switch switching unit 29a, an abnormality determination unit 29b, and a used RD converter switching unit 29c, as in the first embodiment.
  • the function differs from the first embodiment in the following points.
  • the sequential monitoring switching means 29 is configured to switch the detection-side and excitation-side change-over switches 28, 31, and 31, determine the abnormality of the RD converter 1, and monitor the RD converter 1C according to the determination result of the abnormality. And a directive for alternative use according to the established rules. Specifically, switching, abnormality determination, and switching to alternative use shown in the following Table 2 and Table 3 are performed. Table 2 shows the judgment and switching performed between the normal use RD converter 1A and the monitoring RD converter 1C, and Table 3 shows the change between the normal use RD converter 1B and the monitoring RD converter 1C. The judgment and switching to be performed are shown respectively. The items in both Tables 2 and 3 are the same except for the left side or the right side.
  • the sequential monitoring switching means 29 uses the self-diagnosis means 32 of the RD converter 1 (1A, 1B, 1C) and detects after the self-diagnosis of the normally used RD converters 1A, 1B. Switch the circuit 2 (2A, 2B) to the monitoring side. If any one of the self-diagnosis means 32 of the normally used RD converter 1A (1B) and the self-diagnosis means 32 of the monitoring RD converter 1C is determined to be abnormal, the RD converter 1 (1A, 1B, It is determined that the detection circuit 2 of 1C) is abnormal.
  • the excitation circuit 3 of the RD converter 1 is replaced with the normally used RD converter 1A ( The excitation circuit 3A (3B) of 1B) is switched to the excitation circuit 3C of the monitoring RD converter 1C to check whether the detection circuit 2 (2A, 2B) has the same result.
  • the excitation circuit 3 in the RD converter 1 is abnormal.
  • the excitation circuit 3 (3A to 3C) is switched from the excitation circuit 3A (3B) of the normally used RD converter 1A (1B) to the excitation circuit 3C of the monitoring RD converter 1C by the changeover switch 31 on the excitation side. It is confirmed that the self-diagnostic means 32 of both the normally used RD converter 1A (1B) and the monitoring RD converter 1C are determined to be abnormal.
  • the excitation circuit 3 or the detection circuit 2 of the RD converter 1 determined to be abnormal is not used until the repair is completed.
  • the series of processing by the sequential monitoring switching means 29 may be performed a plurality of times, for example, at the time of initial diagnosis, or may be performed every fixed time, for example, every second during the operation of the two-shaft inverter device 20. Good.
  • the excitation circuit 3A of the left-side normally used RD converter 1A drives the excitation coil 37 of the resolver 25, and includes a detection coil 38 for detecting a SIN wave (sine wave) and a detection coil 39 for detecting a COS wave (cosine wave).
  • the detection circuit 2A receives the signal.
  • the monitoring RD converter 1C receives signals from the detection coil 38 that detects the SIN wave of the left resolver 25 and the detection coil 39 that detects the COS wave.
  • the rotational position data from the left resolver 25 is received.
  • the rotational position data measured by the monitoring RD converter 1C is compared with the rotational position data obtained by the left-side normally used RD converter 1A.
  • the detection side changeover switch 28 is switched to the right side, signals from the detection coil 38 for detecting the SIN wave of the right resolver 25 and the detection coil 39 for detecting the COS wave are received, and the signals from the right resolver 25 are received.
  • Measure rotational position data Then, the rotational position data measured by the monitoring RD converter 1C is compared with the rotational position data obtained by the right-side normal use RD converter 1B. In these cases, the excitation circuit 3C of the monitoring RD converter 1C is not used.
  • the functions of the switch switching unit 29a, the abnormality determination unit 29b, and the used RD converter switching unit 29c of the sequential monitoring switching unit 29 will be described in an organized manner.
  • the switch switching unit 29a switches the detection-side and excitation-side change-over switches 28 and 31 alternately according to a predetermined rule.
  • the excitation switch of the first normal use RD converter 1A is in a switching state in which the excitation signal is input to the first resolver 25 and the detection switch is switched.
  • the basic combination is a switching state in which the excitation signal of the first normally used RD converter 1A (1B) is input to the first resolver 25 for the excitation side changeover switch 31, and the detection side
  • the changeover switch 28 is also in a switching state in which the detection signal of the first resolver 25 is input to the first normally used RD converter 1A (1B).
  • the abnormality determination unit 29b performs the normal use based on the combination of the diagnosis results of the self-diagnosis unit 32 of the RD converters 1A, 1B, and 1C in each combination of the detection side and excitation side changeover switches 28 and 29. Then, it is determined which of the detection circuit 2 and the excitation circuit 3 is abnormal in any of the RD converters 1A, 1B, and 1C for monitoring.
  • the used RD converter switching unit 29c is configured to monitor the normal operation of the motor 4 excluding the diagnosis of the RD converter 1 based on a predetermined rule according to the result of the abnormality determination by the abnormality determination unit 29b.
  • the switch switching unit 29a is used so that the detection circuit 2 and the excitation circuit 3 of the RD converter 1C for use are replaced with the detection circuit 2 and the excitation circuit 3 of the normally used RD converters 1A and 1B, respectively.
  • the selection of the combination of the switching states of the detection side and excitation side changeover switches 28 and 31 and the selection of the detection circuit 2 used for the operation of the motor 25 are performed.

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Abstract

1台の監視用のRDコンバータの追加で2台の通常使用のRDコンバータのいずれが異常であるかを特定する異常判断が行える2軸型インバータ装置を提供する。2軸型インバータ装置は、それぞれ対応するモータ(4)を駆動する2つの駆動回路(22,22)と、これら駆動回路(22,22)を制御するモータ制御回路(21)と、対応するモータ(4)の回転を検出する2つのレゾルバ(25,25)と、対応するレゾルバ(25)の検出信号をディジタル化して出力データとしてモータ制御回路(21)に入力する2つの通常使用のRDコンバータ(1A,1B)と、2つの通常使用のRDコンバータ(1A,1B)を監視する監視用のRDコンバータ(1C)であって、接続されたレゾルバ(25)の検出信号をディジタル化して出力データとしてモータ制御回路(21)に入力する監視用のRDコンバータ(1C)と、監視用のRDコンバータ(1C)に2つのレゾルバ(25,25)を切り替えて接続する切替スイッチ(28)とを備える。

Description

2軸型インバータ装置およびその逐次監視切替方法 関連出願
 本出願は、2016年9月23日出願の特願2016-185648の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
 この発明は、電気自動車における左右の駆動輪をそれぞれ駆動する2台のモータ等を駆動する2軸型インバータ装置、およびその逐次監視切替方法に関し、特にそのRDコンバータの異常検出と冗長化に関する。
 電気自動車において、走行用のモータの駆動には、車両全体の統括制御を行うECU(VCUとも称される)の下位に接続されるインバータ装置が用いられる。インバータ装置は、バッテリの直流電流を3相交流電流に変換するインバータで構成される駆動回路、およびモータの回転を監視してモータの出力や効率化の制御を行うモータ制御回路で構成される。
 このようなインバータ装置として、インホイールモータ駆動装置を用いるなど、左右の駆動輪を個別に駆動するモータを備えた電気自動車では、左右のモータの駆動回路およびモータ制御回路を1つの筐体内に備えた2軸型インバータ装置が用いられる。2軸型インバータ装置では、左右のモータに対するモータ制御回路は、一般的に1つのマイコンに設けられる。
 図9は、2軸型インバータ装置の基本構造である。インバータ装置101内のマイコンからなるモータ制御手段21は、ECU(VCU)からの指令に基づき、左右それぞれのモータ駆動回路22を制御して各モータ4を駆動する。その際、モータ4の回転位置をレゾルバ25で検出し、RDコンバータ(レゾルバ/デジタルコンバータ)1A,1Bを用いてモータ制御回路21に取り込む。RDコンバータ1A,1Bは、レゾルバ25のアナログの回転位置信号を制御回路に取り込むためのインターフェースであり、RDCと略称される場合がある。モータ4の回転位置の検出には、他の種々の回転検出器の使用が可能であるが、回転検出精度等に優れることから、レゾルバがよく用いられる。
 RDコンバータ1A,1Bはインバータ装置101内での重要部品であり、故障の場合、車両動作ができないなど、重大な問題となる。そのため、故障検出や、冗長回路の提案がされている(例えば、特許文献1~3)。特許文献2,3は、分解能の違うレゾルバを複数個取り付け、精度、信頼度を上げる。
特開平9-072758号公報 特開平11-064039号公報 特開2001-082982号公報
 特許文献1では、RDコンバータの冗長回路として、マイコンのADコンバータ入力を使用している。この構成は、マイコンの処理速度にもよるが、減速機つきのインホイールモータシステムで使用するような、高回転数のモータの場合には処理が追いつかず適さない。さらに、場合によっては、RDコンバータの故障か、ADコンバータの故障かが判断できない。
 したがって、高回転数のモータの場合にはバックアップ用としてもRDコンバータを使用することになるが、モータ1台に対し、高価なRDコンバータが2個必要になるうえに、回転位置データを比較して差異があっても、どちらのRDコンバータが故障したかを判断できない場合が多い。そのため、故障時のためにバックアップ用に切替えるように準備していても、切替に必要な判断ができない。
 図10に、常時監視回路を備えた2軸型インバータの例を示す。左右のRDコンバータ1A,1Bにそれぞれ並列に監視用RDコンバータ1D,1Dが設けられる。並列に接続された左側のRDコンバータ1Aと監視用RDコンバータ1Dとの間、および並列に接続された右側のRDコンバータ1Bと監視用RDコンバータ1Dとの間それぞれの回転位置データの比較で、差異がなければ、両方のRDコンバータは正常と判断する。差異があれば、どちらかが故障と判断する。差異の判断基準は、たとえばRDコンバータの許容誤差の2倍に安全率を掛けたもの等で決める。それぞれのRDコンバータ1A,1B,1Dには自己診断機能があるため、その診断で問題があった場合は、そのRDコンバータの使用を中止する。
 しかし、同図のような左右のRDコンバータ1A,1Bにそれぞれ並列に監視用RDコンバータ1D,1Dを備える場合、上記のようにRDコンバータの個数が多くなってコスト高になるうえ、どちらのRDコンバータも自己診断で正常な場合、どちらが故障したかの判断が困難という問題点ある。
 なお、上記の例は、電気自動車の走行用モータを制御する2軸型インバータ装置について説明したが、電気自動車の他のモータを制御する2軸型インバータ装置においても、上記課題があてはまる。
 この発明の目的は、1台の監視用のRDコンバータの追加で2台の通常使用のRDコンバータのいずれが異常であるかを特定する異常判断が行え、かつ異常である場合に前記監視用のRDコンバータの代替使用でモータ駆動を続けることができる2軸型インバータ装置を提供することである。
 この発明の一構成に係る2軸型インバータ装置は、2つの駆動回路であって、それぞれインバータを有し、2つのモータのうち対応するモータ4を駆動する2つの駆動回路22,22と、これら駆動回路22,22を制御するモータ制御回路21と、2つのレゾルバであって、前記2つのモータ4,4のうち対応するモータの回転を検出する2つのレゾルバ25,25と、2つの通常使用のRDコンバータであって、それぞれ、前記2つのレゾルバ25,25のうち対応するレゾルバの検出信号をディジタル化して出力データとして前記モータ制御回路21に入力する2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bと、前記2つの通常使用のRDコンバータを監視する監視用のRDコンバータであって、前記2つのレゾルバ25,25のうち接続されたレゾルバの検出信号をディジタル化して出力データとして前記モータ制御回路21に入力する監視用のRDコンバータ1Cと、前記監視用のRDコンバータ1Cに前記2つのレゾルバ25,25を切り替えて接続して、接続されたレゾルバ25の検出信号を前記監視用のRDコンバータ1Cに入力させる切替スイッチ28とを備える。
 この構成によると、1つの監視用のRDコンバータ1Cと切替スイッチ28とを設け、2台のモータ4,4のレゾルバ25,25の検出信号を前記切替スイッチ28によって切り替えて前記1つの監視用のRDコンバータ1Cに入力可能としたため、RDコンバータの追加台数を1台としながら、2台の通常使用のRDコンバータ1A,1Bのいずれが異常であるかを特定して異常診断が行え、かつ異常である場合に前記監視用のRDコンバータ1Cの代替使用でモータ駆動を続けることができる。そのため、簡単な構成の追加でRDコンバータ1A,1B,1Cの確実な異常判断が行え、しかも異常である場合にもモータ4,4の駆動を続行することができる。なお、この明細書において、「異常」は、故障および、故障とまでは言えなくても正常とは言えない状態を含む。また、この明細書において、「第1」および「第2」は、単に区別のために用いられ、順序を示すものではない。
 前記モータ制御回路21が、スイッチ切替部29a、異常判断部29b、および使用RDコンバータ切替部29cを有する逐次監視切替手段29を備え、
 前記スイッチ切替部29aは、前記切替スイッチ28に、前記監視用のRDコンバータ1Cを、前記2つのレゾルバのうち第1のレゾルバ1Aに接続する第1の切替状態と、前記2つのレゾルバのうち第2のレゾルバ1Bに接続する第2の切替状態との間で切り替えさせ、
 前記異常判断部29bは、前記第1の切替状態において、前記第1のレゾルバ25に接続された前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データと、前記第1のレゾルバ25に接続された第1の通常使用のRDコンバータ1Aの出力データとが一致するか否か比較し、かつ、前記第2の切替状態において、前記第2のレゾルバ25に接続された前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データと、前記第2のレゾルバ25に接続された第2の通常使用のRDコンバータ1Bの出力データとが一致するか否か比較し、これら比較の結果を用いて、前記2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bおよび監視用のRDコンバータ1CのうちいずれかのRDコンバータ1A,1B,1Cが異常であるか、および全てのRDコンバータ1A,1B,1Cが正常であるとの判断を行い、
 前記使用RDコンバータ切替部29cは、前記異常判断部29bにより、前記2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bの一方が異常であって前記監視用のRDコンバータ1Cが正常であると判断された場合、異常と判断された通常使用のRDコンバータ1A,1Bの出力データの代わりに前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データを前記モータ制御回路21が前記駆動回路22の制御に使用するようにし、前記監視用のRDコンバータ1Cが異常と判断された場合、前記監視用のRDコンバータ1Cによる監視を中止させてもよい。
 このようなスイッチ切替部29a、異常判断部29b、および使用RDコンバータ切替部29cを有する逐次監視切替手段29を備えることで、1つの監視用のRDコンバータ1Cで2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bのいずれが異常であるかを特定して異常判断を行い、かつ異常である場合に前記監視用のRDコンバータ1Cの代替使用でモータ駆動を続ける制御が実現できる。
 前記異常判断部29bは、例えば、次のように異常のRDコンバータ1A,1B,1Cの特定が行える。監視用のRDコンバータ1Cの検出側を第1のレゾルバ25に接続した場合、前記第1の通常使用のRDコンバータの回転位置データと監視用のRDコンバータ1Cの回転位置データの比較で、差異があれば、そのどちらかのRDコンバータ1A,1Cの故障と診断が可能である。監視用のRDコンバータ1Cの検出側を第2のレゾルバ25に接続した場合、前記第2の通常使用のRDコンバータの回転位置データと監視用のRDコンバータ1Cの回転位置データの比較で、差異があれば、そのどちらかのRDコンバータ1B,1Cの故障と診断が可能である。さらに、監視用のRDコンバータ1Cの検出側をどちらのレゾルバに接続しても回転位置データの差異があった場合、第1および第2の通常使用のRDコンバータ1A,1Bが同時に故障していることを想定しなければ、監視用のRDコンバータ1Cが故障したと考えられる。このように、同時に故障していることを想定しなければ、異常が発生したRDコンバータ1A,1B,1Cの特定と、その異常発生時の監視用のRDコンバータ1Cの代替使用への切替えとが行える。
 前記モータ制御回路21が、異常である前記RDコンバータ1A,1B,1Cの特定と、前記監視用のRDコンバータ1Cの代替使用への切替えを行う逐次監視切替手段29を備え、当該逐次監視切替手段が、
 前記切替スイッチ28によって、前記監視用のRDコンバータ1Cを前記2つのレゾルバのうち第1のレゾルバ25に接続させる手順(S2)と、
 この切り替え状態で、前記第1のレゾルバ25に接続された第1の通常使用のRDコンバータ1Aの出力データと前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データとを比較する第1の比較手順(S3)と、
 この第1の比較手順において前記両方の出力データが一致している場合、前記切替スイッチ28によって、前記監視用のRDコンバータ1Cを前記2つのレゾルバのうち第2のレゾルバ25に接続させ、前記第2のレゾルバ25に接続された第2の通常使用のRDコンバータ1Bの出力データと前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データとを比較する第2の比較手順(S4、S5)と、
 この第2の比較手順において前記両方の出力データが一致している場合、前記2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bおよび前記監視用のRDコンバータ1Cの全てが正常であると判断し、前記監視用のRDコンバータ1Cによる監視を続ける手順(S6)と、
 前記第2の比較手順(S4、S5)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記第2の通常使用のRDコンバータ1Bが異常であると判断し、監視用のRDコンバータ1Cの出力データを前記第2の通常使用のRDコンバータ1Bの出力データの代わりに前記モータ制御回路21の前記駆動回路22の制御に使用させるようにする手順(S7,S8)と、
 前記第1の比較手順(S3)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記切替スイッチ28によって、前記監視用のRDコンバータ1Cを前記第2のレゾルバ25に接続させる手順(S9)と、
 この切り替え状態で、前記第2の通常使用のRDコンバータ1Bの出力データと前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データとを比較する第3の比較手順(S10)と、
 この第3の比較手順(S10)において前記両方の出力データが一致する場合、前記第1の通常使用のRDコンバータ1Aが異常であると判断し、前記切替スイッチ28によって、前記監視用のRDコンバータ1Cを前記第1のレゾルバ25に接続させ、前記第1の通常使用のRDコンバータ1Aの出力データの代わりに前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データを前記モータ制御回路21の前記駆動回路22の制御に使用させるようにする手順(S11、S12、S13)と、
 前記第3の比較手順(S10)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記監視用のRDコンバータ1Cが異常であると判断し、この監視用のRDコンバータ1Cによる監視を中止させる手順(S14、S15)とをプロセッサに実行させる。
 このような各手順をプロセッサに実行させて異常判断等を行うことで、1つの監視用のRDコンバータ1Cで2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bのいずれが異常であるかを特定して異常判断を行い、かつ異常である場合に前記監視用のRDコンバータ1Cの代替使用でモータ駆動を続ける制御が、より確実に実現できる。
 前記モータ制御回路21が、RDコンバータが1個内蔵されたマイコン(マイクロコンピュータ)を備え、前記内蔵されたRDコンバータが前記監視用のRDコンバータ1Cであってもよい。RDコンバータが1個内蔵されたマイコンを上記のように用いることで、2軸型インバータ装置の構成が簡素となる。
 前記モータ制御回路21が、RDコンバータが2個内蔵されたマイコンを備え、これら内蔵された2つのRDコンバータが前記2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bであり、前記監視用のRDコンバータ1Cが前記マイコンの外部に設けられてもよい。RDコンバータが2個内蔵されたマイコンを上記のように用いることで、2軸型インバータ装置の構成がより簡素となる。
 前記2台のモータ4,4が電気自動車における左右の車輪52,52をそれぞれ駆動するモータであってもよい。2軸型インバータ装置20を電気自動車に適用した場合、通常使用のRDコンバータ1A,1Bに異常が発生しても、安全な場所に退避するまで差し当たり走行を続けることができ、走行の安全性が向上する。
 この発明の一構成に係る、2軸型インバータ装置の逐次監視切替方法は、2つの駆動回路であって、それぞれ、インバータを有し、2つのモータのうち対応するモータ4を駆動する2つの駆動回路22,22と、これら駆動回路22,22を制御するモータ制御回路21と、2つのレゾルバであって、前記2つのモータ4,4のうち対応するモータの回転を検出する2つのレゾルバ25,25と、2つの通常使用のRDコンバータであって、それぞれ、前記2つのレゾルバ25,25のうち対応するレゾルバの検出信号をディジタル化して出力データとして前記モータ制御回路21に入力する2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bと、前記2つの通常使用のRDコンバータを監視する監視用のRDコンバータであって、前記2つのレゾルバ25,25のうち接続されたレゾルバの検出信号をディジタル化して出力データとして前記モータ制御回路21に入力する監視用のRDコンバータ1Cとを備えた2軸型インバータ装置20において、前記2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bおよび前記監視用のRDコンバータ1Cの異常判断と使用の切り替えを行う逐次監視切替方法であって、
 前記切替スイッチ28によって、前記監視用のRDコンバータ1Cを前記2つのレゾルバ25,25のうち第1のレゾルバに接続させる工程(S2)と、
 この切り替え状態で、前記第1のレゾルバ25に接続された第1の通常使用のRDコンバータ1Aの出力と前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データとを比較する第1の比較工程(S3)と、
 この第1の比較工程において前記両方の出力データが一致している場合、前記切替スイッチ28によって、前記監視用のRDコンバータ1Cを前記2つのレゾルバ25,25のうち第2のレゾルバに接続させ、前記第2のレゾルバ25に接続された第2の通常使用のRDコンバータ1Bの出力データと前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データとを比較する第2の比較工程(S4、S5)と、
 この第2の比較工程(S4、S5)において前記両方の出力データが一致している場合、前記2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bおよび前記監視用のRDコンバータ1Cの全てが正常であると判断し、前記監視用のRDコンバータ1Cによる監視を続ける工程(S6)と、
 前記第2の比較工程(S4、S5)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記第2の通常使用のRDコンバータ1Bが異常であると判断し、監視用のRDコンバータ1Cの出力データを前記第2の通常使用のRDコンバータ1Bの出力データの代わりに前記モータ制御回路21の前記駆動回路22の制御に使用させるようにする工程(S7,S8)と、
 前記第1の比較工程(S3)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記切替スイッチ28によって、前記監視用のRDコンバータ1Cを前記第2のレゾルバ25に接続させる工程(S9)と、
 この切り替え状態で、前記第2の通常使用のRDコンバータ1Bの出力データと前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データとを比較する第3の比較工程(S10)と、
 この比較第3の比較工程において前記両方の出力データが一致する場合、前記第1の通常使用のRDコンバータ1Aが異常であると判断し、前記切替スイッチ28によって、前記監視用のRDコンバータ1Cを前記第1のレゾルバ25に接続させ、前記第1の通常使用のRDコンバータ1Aの出力データの代わりに前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データを前記モータ制御回路21の前記駆動回路22の制御に使用させるようにする工程(S11、S12、S13)と、
 前記第3の比較工程(S10)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記監視用のRDコンバータ1Cが異常であると判断し、この監視用のRDコンバータ7による監視を中止させる工程(S14、S15)とを備える。
 この2軸型インバータ装置の逐次監視切替方法によると、1台の監視用のRDコンバータ1Cの追加で2台の通常使用のRDコンバータ1A,1Bのいずれが異常であるかを特定する異常判断が行え、かつ異常である場合に前記監視用のRDコンバータの代替使用でモータ駆動を続けることができる。
 請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
 この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第1の実施形態に係る2軸型インバータ装置を搭載した電気自動車の一例の概念構成を示す説明図である。 図1の2軸型インバータ装置の概念構成の概略を示すブロック図である。 図1の2軸型インバータ装置が備えるRDコンバータおよびその解析対象のレゾルバの概念構成の説明図である。 図1の2軸型インバータ装置におけるRDコンバータおよびその冗長化のための各手段につき概念構成を示したブロック図である。 図1の2軸型インバータ装置の異常診断シーケンスの一例を示す流れ図である。 この発明の第2の実施形態に係る2軸型インバータ装置の概念構成の概略を示すブロック図である。 この発明の第3の実施形態に係る2軸型インバータ装置の概念構成の概略を示すブロック図である。 この発明の第4の実施形態に係る2軸型インバータ装置の概念構成の概略を示すブロック図である。 従来の2軸型インバータ装置の基本構成を示すブロック図である。 2軸型インバータ装置の常時監視型とした提案例に係る冗長化構成例のブロック図である。
 この発明の第1の実施形態を図1ないし図5と共に説明する。図1は電気自動車の概念構成を示す。この電気自動車は、車両51の後部の左右の車輪52,52が、電動のモータ4,4により個別に駆動される駆動輪とされ、前輪である車輪53,53が転舵装置6によって転舵される従動輪である後輪2輪駆動車である。各モータ4は、車輪用軸受およびこのモータ4の回転を車輪52に減速して伝える減速機(いずれも図示せず)と共にインホイールモータ駆動装置5を構成する。各モータ4は、インホイールモータ駆動装置5を構成せずに、車両51のシャーシ(図示せず)上に搭載され、ドライブシャフトを介して対応する車輪52に駆動を伝えるオンボード形式であってもよい。各モータ4は、永久磁石型同期モータ等の3相の交流モータとされている。各車輪52,53に対してブレーキ7が設けられている。
 制御系を説明する。車両51の全体を統括制御する手段として、ECU(電気制御ユニット)8が設けられている。ECU8は、VCU(車両制御ユニット)とも称される。ECU8には、アルセルペダル等のアクセル操作手段9の操作量であるアクセル入力と、ブレーキペダル等のブレーキ操作手段10の操作量であるブレーキ入力と、ステアリングハンドル等の操舵操作手段11の操舵量である操舵入力が入力される。ECU8は、これらアクセル入力、ブレーキ入力、および操舵入力から、定められた規則に従って前記左右のモータ4,4を駆動するトルク指令を2軸型インバータ装置20に出力する。
 2軸型インバータ装置20は、前記左右のモータ4,4を、前記左右のトルク指令に応じて個別に駆動する装置であり、バッテリ12を電源として用いる。2軸型インバータ装置20は、2つのモータ4,4を駆動および制御する手段が1つの筐体(図示せず)等に収められているインバータ装置である。代わりに、2つの独立したインバータ装置が1つの筐体に収められた形式であってもよい。バッテリ12は、車両51の全体の電源として用いられる。
 図2に示すように、前記2軸型インバータ装置20は、左右のモータ4,4をそれぞれ駆動する2つの駆動回路22,22と、これらの駆動回路22,22を制御する1つのモータ制御回路21とを備える。各駆動回路22はパワー回路であり、IGBT等の半導体スイッチング素子のブリッブ回路等で構成されてバッテリ12の直流電力をモータ4の駆動用の3相の交流電力に変換するインバータと、このインバータの前記半導体スイッチング素子の開閉制御をパルス幅制御等で行うPWMドライバ等のドライバ回路(いずれも図示せず)で構成される。
 モータ制御回路21は、この実施形態では、1チップまたは1ボードのマイコンとこれに実行されるプログラムとで構成される。前記マイコンは、CPU(中央処理装置)とメモリ,I/Oポート等の各種の電子回路からなる。前記モータ制御回路21は、左右のモータ4,4にそれぞれ対する2つの駆動回路22,22をそれぞれ制御する2つの個別モータ制御部23,23を有し、左側の駆動回路22とその制御を行う1つのモータ制御部23とで概念的に左側インバータ装置部24Lが構成され、また右側の駆動回路22とその制御を行う1つのモータ制御部23とで概念的に右側インバータ装置部24Rが構成されている。前記2つの個別モータ制御部23,23は、概念的に2つに分けられていればよく、例えば、1つのマイコンとそのプログラムで構成されていてもよい。代わりに、前記左右のインバータ装置部24L,24Rが独立した回路素子およびプログラムで構成されていてもよい。なお、「左側」および「右側」は、左側の車輪と右側の車輪にそれぞれ対応することを示し、位置を示すものではない。
 前記モータ制御回路21の前記各個別モータ制御部23は、前記ECU8から与えられる、対応するモータ4に対するトルク指令の大きさに応じて対応する前記駆動回路22に与える電流指令等の大きさを制御する他に、対応するモータ4の回転検出用センサであるレゾルバ25の検出信号を監視し、モータ4の駆動の効率化を図るためのベクトル制御等の位相制御を行う。そのため、回転検出用センサの精度には高精度が求められ、前記回転検出用センサとしてレゾルバ25が用いられている。
 レゾルバ25の出力はアナログ信号であるため、モータ制御回路21で取扱を可能とするために、各レゾルバ25,25の検出信号をディジタル化して前記モータ制御回路21に入力する2つのRDコンバータ1(1A,1B)(なお、複数のRDコンバータを個別に区別する必要のないときは、単に「RDコンバータ1」と称することがある)が設けられている。
 図3に示すように、レゾルバ25は、フレーム(図示せず)に固定された外輪34とモータ4(図2参照)の回転軸に機械的に接続された内輪35を有する。このレゾルバ25は、内輪25の回転を、励磁コイル37から誘導された、SIN波(正弦波)を検出する検出コイル38とCOS波(余弦波)を検出する検出コイル39との2つの検出信号として出力する。
 RDコンバータ1は、前記励磁コイル37に励磁信号を送る励磁回路3と、検出回路2を有する。前記検出回路2は、レゾルバ25からアナログ形式の電圧信号で出力されるSIN波およびCOS波の検出信号を解析して内輪35の回転位置を検出し、ディジタル化して回転検出信号として出力する。前記解析のときに検出回路2は、レゾルバ25の励磁コイル37を駆動する励磁回路3からの励磁信号(参照信号REF)を基準にして、解析を行う。励磁回路3は、検出回路2を構成するICの外部に独立して設けられてもよい。
 上記の基本構成を有する2軸型インバータ装置20において、この実施形態では、図4に示すように、RDコンバータ1A,1Bの冗長化が図られている。すなわち、2軸型インバータ装置20は、通常使用のRDコンバータである前記左右のRDコンバータ1A,1Bとは別に監視用のRDコンバータ1Cと、この監視用のRDコンバータ1Cに前記2つのレゾルバ25,25の検出信号を切り替えて入力可能とする切替スイッチ28とを備える。2軸型インバータ装置20のモータ制御回路21が、通常使用のRDコンバータ1A,1B等の異常判断を行って、異常と判断されたRDコンバータの代わりに監視用のRDコンバータ1Cを使用させる逐次監視切替手段29を備える。なお、この明細書において、「異常の判断」を「異常の診断」と称する場合がある。
 切替スイッチ28は、3系統の各スイッチ部28a,28b,28cにつき、それぞれ1つのコモン端子Tcを2つのスイッチ端子Ta,Tbの間で切り替えていずれか一方に接続する2つの切替え状態を持つスイッチであって、制御端子(図示せず)へ入力される制御信号によって各スイッチ部28a,28b,28cを同時に同じ側に切り替え可能である。切替スイッチ28は、半導体スイッチであっても、有接点スイッチであってもよい。切替スイッチ28の3系統の各コモン端子Tcは、監視用のRDコンバータ1Cの正弦出力端子および余弦出力端子ならびに参照信号入力端子に接続され、各スイッチ端子Ta,Tbは左右のレゾルバ25,25の正弦検出信号出力端子および余弦検出信号出力端子ならびに励磁信号入力端子に接続される。なお、前記3系統における各系統の配線は、実際には図3に示すようにハイ側およびロー側の各2本であるが、図4では簡単化のために1本で代表して表示する。同様に、切替スイッチ28の前記3系統の各スイッチ部28a,28b,28cの各端子Ta,Tb,Tcは、実際にはそれぞれ2つずつであり、その2つは接続が同時に同様に切り替わる。
 モータ制御回路21に設けられた前記逐次監視切替手段29は、スイッチ切替部29a、異常判断部29b、および使用RDコンバータ切替部29cを有する。
 前記スイッチ切替部29aは、前記切替スイッチ28を交互に切り替えるように、切替スイッチ28の入力端子に制御信号を出力する。この切替えは、例えば初期診断時に複数回行ってもよく、また2軸型インバータ装置20の動作中に一定時間毎、例えば1秒毎に行ってもよい。
 前記異常判断部29bは、前記切替スイッチ28の両方の切替状態を通して、前記監視用のRDコンバータ1Cの出力とこの監視用のRDコンバータ1Cに対し前記切替スイッチ28を介して接続状態にあるレゾルバ25に対応する通常使用のRDコンバータ1A(1B)の出力とが一致するか否か比較する。なお、切替スイッチ28が切り替えられるため、左右のレゾルバ25,25に対応する2つの通常使用のRDコンバータ1A(1B)の出力がそれぞれ監視用のRDコンバータ1Cと比較される。前記異常判断部29bは、次に、両方の切替状態における前記一致するか否かの比較結果に基づいて、全てのRDコンバータ1A,1B,1Cが正常であるか、かつ全て正常でない場合には、前記通常使用および監視用のRDコンバータ1A,1B,1CのうちのいずれのRDコンバータが異常であるかの判断を行う。
 前記使用RDコンバータ切替部29cは、前記異常判断部29bにより、通常使用のRDコンバータ1A,1Bのいずれか一方が異常であって前記監視用のRDコンバータ1Cが正常であると判断された場合、異常と判断された通常使用のRDコンバータ1A(1B)の出力に代えて前記監視用のRDコンバータ1Cの出力を前記モータ制御回路21によるモータ4の制御に使用させる。前記使用RDコンバータ切替部29cは、前記監視用のRDコンバータ1Cが異常と判断された場合、前記監視用のRDコンバータ1Cによる監視を中止させる。
 次の表1は、上記実施形態において、前記異常判断部29bが行う異常の判断と、前記前記使用RDコンバータ切替部29cが行う制御とを纏めて示した表である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 前記異常判断部29bは、表1に示したように異常のRDコンバータ1A,1B,1Cを特定できる。具体的には以下のとおりである。
 監視用のRDコンバータ1Cを左側のレゾルバ25に接続した場合、監視用のRDコンバータ1Cで得られる回転位置と、左側のレゾルバ25に接続された左側の通常使用のRDコンバータ1Aで得られる回転位置との比較で、差異があれば、そのどちらかのRDコンバータ1Aまたは1Cの故障との診断が可能である。
 監視用のRDコンバータ1Cを右側のレゾルバ25に接続した場合、監視用のRDコンバータ1Cで得られる回転位置と、右側のレゾルバ25に接続された右側の通常使用のRDコンバータ1Bで得られる回転位置との比較で、差異があれば、そのどちらかのRDコンバータ1Bまたは1Cの故障との診断が可能である。
 さらに、監視用のRDコンバータ1Cを両方のレゾルバ25に交互に接続し、監視用のRDコンバータ1Cで得られる回転位置と左側のレゾルバ25に接続された左側の通常使用のRDコンバータ1Aで得られる回転位置とに差があり、かつ、監視用のRDコンバータ1Cで得られる回転位置と右側のレゾルバ25に接続された右側の通常使用のRDコンバータ1Bで得られる回転位置とに差がある場合、両方の通常使用のRDコンバータ1A,1Bが同時に故障していることを想定しなければ、監視用のRDコンバータ1Cが故障したと考えられる。
 図5は、前記逐次監視切替手段29が行うRDコンバータ故障診断および診断後処理の流れ図である。スタート(ステップS1)は、前述のように1秒毎のように定められた間隔で繰り返して実行される。スタートすると、まず、前記切替スイッチ28をいずれか一方のレゾルバ25に切り替える(ステップS2)。ここでは、一方のレゾルバ25を左側のレゾルバとし、他方のレゾルバ25を右側のレゾルバとして説明する。
 この切り替え状態で、左側のレゾルバ25に接続された前記通常使用のRDコンバータ1Aの出力データ(回転位置)と前記監視用のRDコンバータ1Cの出力データ(回転位置)とを比較する(第1の比較ステップ(ステップS3))。この比較ステップS3で両方の出力データが一致した場合、左側のRDコンバータと監視用のRDコンバータ1Cは正常と判断できる。
 第1の比較ステップ(ステップS3)の比較の結果、両方の出力データが一致している場合は、前記切替スイッチ28を切り替えて監視用のRDコンバータ1Cを右側のレゾルバ25に接続し(ステップS4)、右側のRDコンバータ1Bの出力データ(回転位置)と監視用のRDコンバータ1Cの出力データ(回転位置)とを比較する(第2の比較ステップ(ステップS5))。
 この比較の結果において両方の出力データが一致している場合は、前記左右のRDコンバータ1A,1Bおよび前記監視用のRDコンバータ1Cの全てが正常であると判断する(ステップS6)。
 このように判断できるのは、前記第1の比較ステップ(ステップS3)で一致した場合は、左側のRDコンバータ1Aと監視用のRDコンバータ1Cは正常であると判断でき、さらに(第2の比較ステップ(ステップS5)でも一致した場合は、右側のRDコンバータ1Bも正常と判断できるためである。このステップS6における判断が終わると、ステップS2に戻り、監視用のRDコンバータ1Cによる監視を続ける(ステップS6)。
 前記第2の比較ステップ(ステップS5)での比較、両方の出力データが不一致である場合は、右側のRDコンバータ1Bが異常であると判断し(ステップS7)、監視用のRDコンバータ1Cの出力データを右側のRDコンバータ1Bの出力データの代わりにモータ4の制御に使用させる(ステップS8)。
 前記第1の比較ステップ(ステップS3)で、両出力データが不一致である場合は、切替スイッチ28を切り替えて監視用のRDコンバータ1Cを右側のレゾルバ25に接続する(ステップS9)。第1の比較ステップ(ステップS3)で不一致である場合は、左側のRDコンバータ1Aおよび監視用のRDコンバータ1Cのどちらか一方が異常であると判断できるが、どちらが異常であるかを判断するため、次の処理を行う。
 まず、ステップS9の切り替え状態で右側のRDコンバータ1Bの出力と監視用のRDコンバータ1Cの出力とを比較する(第3の比較ステップ(ステップS10))。この比較の結果、両方の出力データ出力が一致する場合は右側のRDコンバータ1Bが異常であると判断し(ステップS11)、切替スイッチ28を切り替えて監視用のRDコンバータ1Cを左側のレゾルバ25に接続し(ステップS12)、監視用のRDコンバータ1Cの出力データを左側のRDコンバータ1Aの出力データの代わりにモータ4の制御に使用させる(ステップS13)。
 前記第3の比較ステップ(ステップS10)で両出力が不一致である場合は、監視用のRDコンバータ1Cが異常と判断し(ステップS14)、この監視用のRDコンバータ7による監視を中止させる(ステップS15)。
 この実施形態の2軸型インバータ装置20によると、上記のように、監視用のRDコンバータ1Cと切替スイッチ28とを備え、2台のモータ4,4のレゾルバ25,25の検出信号を切替スイッチ28によって切り替えて監視用のRDコンバータ1Cに入力可能としたため、RDコンバータの追加台数を1台としながらも、2台の通常使用のRDコンバータ1A,1Bのいずれが異常であるかを特定して異常診断が行え、かつ異常である場合に前記監視用のRDコンバータ1Cを代わりに用いてモータ駆動を続けることができる。
 そのため、簡単な構成の追加でRDコンバータ1A,1B,1Cの確実な異常判断が行え、しかも異常である場合にもモータ4,4の駆動を続行することができる。また、前記構成の逐次監視手段29が図5を参照して説明した各ステップS1~S15を実行することで、この2軸型インバータ装置20による異常判断、および監視用のRDコンバータ1Cの代替使用への切替え等が、効果的に実現できる。
 なお、前記第1の実施形態は、モータ制御回路21を構成するマイコンがRDコンバータを有しない形式である場合につき説明したが、以下に説明する第2および第3の実施形態にそれぞれ示すように、モータ制御回路21を構成するマイコンがRDコンバータを1つまたは2つ有する場合は、次の構成とすることができる。なお、第2および第3の実施形態において、特に説明する事項の他は、図1~図5に示した第1の実施形態と同様である。
 図6に示す第2の実施形態では、モータ制御回路21を構成するマイコンがRDコンバータを1つ有する。この実施形態において、内蔵されたRDコンバータが監視用のRDコンバータ1Cとして用いられる。RDコンバータが1個内蔵されたマイコンを上記のように用いることで、この2軸型インバータ装置20の構成が簡素となる。
 図7に示す第3の実施形態では、モータ制御回路21を構成するマイコンがRDコンバータを2つ有する。この実施形態において、内蔵された2つのRDコンバータを通常使用のRDコンバータ1A,1Bとして用い、監視用のRDコンバータ1Cは前記マイコンに対して外付けとされる。RDコンバータが2個内蔵されたマイコンの場合、上記の構成とすることで、この2軸型インバータ装置20の構成がより簡素となる。
 図8は、この発明の第4の実施形態を示す。この実施形態に係る2軸型インバータ装置は、前記監視用のRDコンバータ1Cに前記2つのレゾルバ25,25の検出信号を切り替えて入力可能とする検出側の切替スイッチ28に加えて、前記監視用のRDコンバータ1Cが出力する励磁信号を、前記2つの通常使用のRDコンバータ1A,1Bが出力する2つの励磁信号それぞれから切替えて前記2つのレゾルバ25,25に入力する励磁側の2つの切替スイッチ31,31を備える。前記検出側の切替スイッチ28は、第1の実施形態と同じ構成である。
 さらに、本実施形態に係る2軸型インバータ装置の各RDコンバータ1A,1B,1Cは、自己診断手段32を有する。自己診断手段32は、そのRDコンバータ1が異常であるか否かを判断する。例えば、正弦検出信号と余弦検出信号とは、sin2+cos2=1の関係が成り立つため、sin2+cos2の大きさが、1よりもある程度小さい場合、駆動回路22(図2参照)の異常、または検出回路2(2A,2B,2C)の異常と考えられる。この実施形態では、正弦検出信号と余弦検出信号についてsin2+cos2の値が定められた閾値以下である場合に異常と判断する。
 前記励磁側の切替スイッチ31,31は、それぞれ、対応するレゾルバ25の励磁信号のハイ側およびロー側の入力配線が、前記通常使用のRDコンバータ1A(1B)の励磁回路3A(3B)の2本の出力配線に接続される状態と、監視用のRDコンバータ1Cの励磁回路3Cの2本の出力配線に接続される状態とを切り替えるスイッチであり、ハイ側およびロー側の配線毎に切り替える切り替え端子Tdを有している。各励磁側の切替スイッチ31は、検出側の切替スイッチ28と同様に、半導体スイッチであっても、有接点スイッチであってもよい。
 前記モータ制御回路21に設けられた前記逐次監視切替手段29は、第1の実施形態と同じく、スイッチ切替部29a、異常判断部29b、および使用RDコンバータ切替部29cを有するが、この実施形態では、その機能が第1の実施形態とは次の点で異なっている。
 前記逐次監視切替手段29は、検出側および励磁側の切替スイッチ28,31,31の切り替えの指令と、RDコンバータ1の異常の判断と、この異常の判断結果に応じた監視用のRDコンバータ1Cによる代替使用のための指令とを、定められた規則に従って行う。具体的には次の表2および表3に示す切替え、異常判断、および代替使用への切替えを行う。表2は左側の通常使用のRDコンバータ1Aと監視用のRDコンバータ1Cとの間で行う判断および切替えを、表3は右側の通常使用のRDコンバータ1Bと監視用のRDコンバータ1Cとの間で行う判断および切替えをそれぞれ示す。両表2および3の項目は、左側であるか右側であるかを除き、同じ項目である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 前記逐次監視切替手段29は、概要を説明すると、RDコンバータ1(1A,1B,1C)の自己診断手段32を利用するものであり、通常使用のRDコンバータ1A,1Bの自己診断の後、検出回路2(2A,2B)を監視側に切り替える。通常使用のRDコンバータ1A(1B)の自己診断手段32と、監視用RDコンバータ1Cの自己診断手段32のどちらか一方で異常と判断された場合、異常と判断したRDコンバータ1(1A,1B,1C)の検出回路2を異常と判断する。検出回路2A(2B)が異常と判断されたRDコンバータ1A(1B)について、確実性を高めるために、励磁側の切替スイッチ31で、RDコンバータ1の励磁回路3を通常使用のRDコンバータ1A(1B)の励磁回路3A(3B)から監視用RDコンバータ1Cの励磁回路3Cに切り替えて、検出回路2(2A,2B)が同様の結果になるかチェックする。
 両方の自己診断手段32で異常と判断された場合は、RDコンバータ1における励磁回路3の異常と判断する。確実性を高めるために、励磁側の切替スイッチ31で、励磁回路3(3A~3C)を通常使用のRDコンバータ1A(1B)の励磁回路3A(3B)から監視用RDコンバータ1Cの励磁回路3Cに切り替えて、通常使用のRDコンバータ1A(1B)と監視用RDコンバータ1Cの両方の自己診断手段32で異常と判断されることを確認する。異常と判断されたRDコンバータ1の励磁回路3または検出回路2は、修理が完了するまで使用しない。
 なお、前記逐次監視切替手段29による一連の処理は、例えば初期診断時に複数回行うようにしてもよく、また2軸型インバータ装置20の動作中に一定時間毎、例えば1秒毎に行ってもよい。
 上記の一連のスイッチ切替え、異常判断、代替使用につき、具体例で説明する。左側の通常使用のRDコンバータ1Aの励磁回路3Aはレゾルバ25の励磁コイル37を駆動し、SIN波(正弦波)を検出する検出コイル38とCOS波(余弦波)を検出する検出コイル39からの信号を検出回路2Aが受け取る。
 監視用のRDコンバータ1Cは、検出側の切替スイッチ28が左側に切替わっている場合は、左側のレゾルバ25のSIN波を検出する検出コイル38とCOS波を検出する検出コイル39からの信号を受け取り、左側のレゾルバ25からの回転位置データを計測する。そして、この監視用のRDコンバータ1Cで計測した回転位置データを左側の通常使用のRDコンバータ1Aで得られた回転位置データと比較する。検出側の切替スイッチ28が右側に切替わっている場合は、右側のレゾルバ25のSIN波を検出する検出コイル38とCOS波を検出する検出コイル39からの信号を受け取り、右側のレゾルバ25からの回転位置データを計測する。そして、この監視用のRDコンバータ1Cで計測した回転位置データを右側の通常使用のRDコンバータ1Bで得られた回転位置データと比較する。これらの場合は、監視用のRDコンバータ1Cの励磁回路3Cは使用しない。
 前記逐次監視切替手段29の前記スイッチ切替部29a、異常判断部29b、および使用RDコンバータ切替部29cの機能につき、整理して説明する。前記スイッチ切替部29aは、前記検出側および励磁側の切替スイッチ28,31を定められた規則に従って交互に切り替える。この切り替えの組み合わせとして、前記励磁側の切替スイッチ31につき、第1の前記通常使用のRDコンバータ1Aの励磁信号が第1のレゾルバ25に入力される切替状態であって、かつ検出側の切替スイッチ28につき、第1のレゾルバ25の検出信号が前記監視用のRDコンバータ1Cに入力される切替状態である組み合わせと、監視用のRDコンバータ1Cの励磁信号が第1のレゾルバ25に入力される切替状態であって、かつこの第1のレゾルバ25の検出信号が第1の通常使用のRDコンバータ1A(1B)に入力される切替状態である組み合わせとを含む。基本となる組み合わせは、前記励磁側の切替スイッチ31につき、第1の通常使用のRDコンバータ1A(1B)の励磁信号が第1のレゾルバ25に入力される切替状態であって、かつ検出側の切替スイッチ28についても、第1のレゾルバ25の検出信号が第1の通常使用のRDコンバータ1A(1B)に入力される切替状態である。
 前記異常判断部29bは、前記検出側および励磁側の切替スイッチ28,29の各組み合わせにおいて、前記各RDコンバータ1A,1B,1Cの前記自己診断部32の診断結果の組み合わせに基づいて前記通常使用および監視用のRDコンバータ1A,1B,1CのうちのいずれのRDコンバータ1における、前記検出回路2および前記励磁回路3のいずれが異常であるかを判断する。
 前記使用RDコンバータ切替部29cは、前記異常判断部29bの異常判断の結果に応じて、定められた規則に基づき、前記RDコンバータ1の診断時を除く通常の前記モータ4の運転時に、前記監視用のRDコンバータ1Cの前記検出回路2および前記励磁回路3が個別に前記通常使用のRDコンバータ1A,1Bの前記検出回路2および前記励磁回路3に代替使用されるように、前記スイッチ切替部29aによる前記検出側および励磁側の切替スイッチ28,31の切替状態の組み合わせの選択、および前記モータ25の運転に用いる前記検出回路2の選択を行うようにする。
 なお、上記各実施形態は、2つのインバータ装置部24L,24Rが同じ筐体内に収められた2軸型インバータ装置に適用した例につき説明したが、参考例として、2つのインバータ装置部24L,24Rを含む2つで1組となるインバータ装置にも、この発明の2軸型インバータ装置と同様に適用することができる。
 以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
1A,1B…通常使用のRDコンバータ
1C…監視用のRDコンバータ
4…モータ
20…2軸型インバータ装置
21…モータ制御回路
22…駆動回路
25…レゾルバ
28…切替スイッチ

Claims (7)

  1.  2つの駆動回路であって、それぞれ、インバータを有し、2つのモータのうち対応するモータを駆動する2つの駆動回路と、
     これら駆動回路を制御するモータ制御回路と、
     2つのレゾルバであって、前記2つのモータのうち対応するモータの回転を検出する2つのレゾルバと、
     2つの通常使用のRDコンバータであって、それぞれ、前記2つのレゾルバのうち対応するレゾルバの検出信号をディジタル化して出力データとして前記モータ制御回路に入力する2つの通常使用のRDコンバータと、
     前記2つの通常使用のRDコンバータを監視する監視用のRDコンバータであって、前記2つのレゾルバのうち接続されたレゾルバの検出信号をディジタル化して出力データとして前記モータ制御回路に入力する監視用のRDコンバータと、
     前記監視用のRDコンバータに前記2つのレゾルバを切り替えて接続して、接続されたレゾルバの検出信号を前記監視用のRDコンバータに入力させる切替スイッチとを備える2軸型インバータ装置。
  2.  請求項1に記載の2軸型インバータ装置において、前記モータ制御回路が、スイッチ切替部、異常判断部、および使用RDコンバータ切替部を有する逐次監視切替手段を備え、
     前記スイッチ切替部は、前記切替スイッチに、前記監視用のRDコンバータを、前記2つのレゾルバのうち第1のレゾルバに接続する第1の切替状態と、前記2つのレゾルバのうち第2のレゾルバに接続する第2の切替状態との間で切り替えさせ、
     前記異常判断部は、前記第1の切替状態において、前記第1のレゾルバに接続された前記監視用のRDコンバータの出力データと、前記第1のレゾルバに接続された第1の通常使用のRDコンバータの出力データとが一致するか否か比較し、かつ、前記第2の切替状態において、前記第2のレゾルバに接続された前記監視用のRDコンバータの出力データと、前記第2のレゾルバに接続された第2の通常使用のRDコンバータの出力データとが一致するか否か比較し、これら比較の結果を用いて、前記2つの通常使用のRDコンバータおよび前記監視用のRDコンバータのうちいずれかのRDコンバータが異常であるか、および全てのRDコンバータが正常であるかの判断を行い、
     前記使用RDコンバータ切替部は、前記異常判断部により、前記2つの通常使用のRDコンバータの一方が異常であって前記監視用のRDコンバータが正常であると判断された場合、異常と判断された通常使用のRDコンバータの出力データの代わりに前記監視用のRDコンバータの出力データを前記モータ制御回路が前記駆動回路の制御に使用するようにし、前記監視用のRDコンバータが異常と判断された場合、前記監視用のRDコンバータによる監視を中止させる、2軸型インバータ装置。
  3.  請求項1に記載の2軸型インバータ装置において、前記モータ制御回路が、異常であるRDコンバータの特定と、前記監視用のRDコンバータの代替使用への切替えを行う逐次監視切替手段を備え、当該逐次監視切替手段が、
     前記切替スイッチによって、前記監視用のRDコンバータを前記2つのレゾルバのうち第1のレゾルバに接続させる手順(S2)と、
     この切り替え状態で、前記第1のレゾルバに接続された第1の通常使用のRDコンバータの出力データと前記監視用のRDコンバータの出力データとを比較する第1の比較手順(S3)と、
     この第1の比較手順において前記両方の出力データが一致している場合、前記切替スイッチによって、前記監視用のRDコンバータを前記2つのレゾルバのうち第2のレゾルバに接続させ、前記第2のレゾルバに接続された第2の通常使用のRDコンバータの出力データと前記監視用のRDコンバータの出力データとを比較する第2の比較手順(S4、S5)と、
     この第2の比較手順において前記両方の出力データが一致している場合、前記2つの通常使用のRDコンバータおよび前記監視用のRDコンバータの全てが正常であると判断し、前記監視用のRDコンバータによる監視を続ける手順(S6)と、
     前記第2の比較手順(S4、S5)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記第2の通常使用のRDコンバータが異常であると判断し、監視用のRDコンバータの出力データを前記第2の通常使用のRDコンバータの出力データの代わりに前記モータ制御回路の前記駆動回路の制御に使用させるようにする手順(S7,S8)と、
     前記第1の比較手順(S3)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記切替スイッチによって、前記監視用のRDコンバータを前記第2のレゾルバに接続させる手順(S9)と、
     この切り替え状態で、前記第2の通常使用のRDコンバータの出力データと前記監視用のRDコンバータの出力データとを比較する第3の比較手順(S10)と、
     この第3の比較手順において前記両方の出力データが一致する場合、前記第1の通常使用のRDコンバータが異常であると判断し、前記切替スイッチによって、前記監視用のRDコンバータを前記第1のレゾルバに接続させ、前記第1の通常使用のRDコンバータの出力データの代わりに前記監視用のRDコンバータの出力データを前記モータ制御回路の前記駆動回路の制御に使用させるようにする手順(S11、S12、S13)と、
     前記第3の比較手順(S10)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記監視用のRDコンバータが異常であると判断し、この監視用のRDコンバータによる監視を中止させる手順(S14、S15)とをプロセッサに実行させる、2軸型インバータ装置。
  4.  請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の2軸型インバータ装置において、前記モータ制御回路が、RDコンバータが1個内蔵されたマイコンを備え、前記内蔵されたRDコンバータが前記監視用のRDコンバータである2軸型インバータ装置。
  5.  請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の2軸型インバータ装置において、前記モータ制御回路が、RDコンバータが2個内蔵されたマイコンを備え、これら内蔵された2つのRDコンバータが前記2つの通常使用のRDコンバータであり、前記監視用のRDコンバータが前記マイコンの外部に設けられている2軸型インバータ装置。
  6.  請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の2軸型インバータ装置において、前記2台のモータが電気自動車における左右の車輪をそれぞれ駆動するモータである2軸型インバータ装置。
  7.  2つの駆動回路であって、それぞれ、インバータを有し、2つのモータのうち対応するモータを駆動する2つの駆動回路と、
     これら駆動回路を制御するモータ制御回路と、
     2つのレゾルバであって、前記2つのモータのうち対応するモータの回転を検出する2つのレゾルバと、
     2つの通常使用のRDコンバータであって、それぞれ、前記2つのレゾルバのうち対応するレゾルバの検出信号をディジタル化して出力データとして前記モータ制御回路に入力する2つの通常使用のRDコンバータと、
     前記2つの通常使用のRDコンバータを監視する監視用のRDコンバータであって、前記2つのレゾルバのうち接続されたレゾルバの検出信号をディジタル化して出力データとして前記モータ制御回路に入力する監視用のRDコンバータとを備えた2軸型インバータ装置において、前記2つの通常使用のRDコンバータおよび前記監視用のRDコンバータの異常判断と使用の切り替えを行う逐次監視切替方法であって、
     前記切替スイッチによって、前記監視用のRDコンバータを前記2つのレゾルバのうち第1のレゾルバに接続させる工程(S2)と、
     この切り替え状態で、前記第1のレゾルバに接続された第1の通常使用のRDコンバータの出力データと前記監視用のRDコンバータの出力データとを比較する第1の比較工程(S3)と、
     この第1の比較工程において前記両方の出力データが一致している場合、前記切替スイッチによって、前記監視用のRDコンバータを前記2つのレゾルバのうち第2のレゾルバに接続させ、前記第2のレゾルバに接続された第2の通常使用のRDコンバータの出力データと前記監視用のRDコンバータの出力データとを比較する第2の比較工程(S4、S5)と、
     この第2の比較工程において前記両方の出力データが一致している場合、前記2つの通常使用のRDコンバータおよび前記監視用のRDコンバータの全てが正常であると判断し、前記監視用のRDコンバータによる監視を続ける工程(S6)と、
     前記第2の比較工程(S4、S5)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記第2の通常使用のRDコンバータが異常であると判断し、監視用のRDコンバータの出力データを前記第2の通常使用のRDコンバータの出力データの代わりに前記モータ制御回路の前記駆動回路の制御に使用させるようにする工程(S7,S8)と、
     前記第1の比較工程(S3)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記切替スイッチによって、前記監視用のRDコンバータを前記第2のレゾルバに接続させる工程(S9)と、
     この切り替え状態で、前記第2の通常使用のRDコンバータの出力データと前記監視用のRDコンバータの出力データとを比較する第3の比較工程(S10)と、
     この第3の比較工程において前記両方の出力データが一致する場合、前記第1の通常使用のRDコンバータが異常であると判断し、前記切替スイッチによって、前記監視用のRDコンバータを前記第1のレゾルバに接続させ、前記第1の通常使用のRDコンバータの出力データの代わりに前記監視用のRDコンバータの出力データを前記モータ制御回路の前記駆動回路の制御に使用させるようにする工程(S11、S12、S13)と、
     前記第3の比較工程(S10)において前記両方の出力データが不一致の場合、前記監視用のRDコンバータが異常であると判断し、この監視用のRDコンバータによる監視を中止させる工程(S14、S15)とを備えた、2軸型インバータ装置の逐次監視切替方法。
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