JP4534612B2

JP4534612B2 - モータ駆動制御装置

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Publication number: JP4534612B2
Application number: JP2004170925A
Authority: JP
Inventors: 哲郎阿部; 哲也木下
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-06-09
Also published as: JP2005354773A

Description

本発明は、３相交流同期モータに対する通電電流の制御を行うモータ駆動制御装置に関し、特に、モータに供給される相電流を検出するための電流検出器の故障を診断する機能を有するモータ駆動制御装置に関する。

従来、例えば電気自動車の駆動用モータ等に採用される３相交流同期モータの駆動制御装置として、モータに供給される３相電流のうち少なくとも２相の電流値を例えばホール型電流センサ等の電流検出器で検出すると共に、モータの回転角をエンコーダと呼ばれる回転角検出器で検出し、これらの出力値により３相→２相変換を行うことで、モータ通電電流の制御を行うものが知られている。

このようなモータ駆動制御装置では、電流検出器にオフセット異常やゲイン異常が発生した場合、モータに過大若しくは過小な電流が流れ、制御性が悪化したり、極端な場合には電動システムの破損を招く可能性がある。そのため、この種のモータ駆動制御装置では、電流検出器に故障が発生した場合にはこれを確実に検出してモータ通電電流の制御を中断させ、電流検出器の故障に起因する以上の問題を未然に回避することが重要であり、電流検出器の故障を診断するための手法が種々検討されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１には、３相電流のうちの少なくとも２相の電流値を検出する電流検出器の電流位相が互いに１２０°ずれていることを利用して、回転角検出手段で検出した例えばＵ相の位相とＵ相用の電流検出器の検出値とに基づいて例えばＷ相に流れるはずの電流値を推定し、Ｗ相用の電流検出器の検出値と前記推定値との差が所定の閾値以上のときに、Ｕ相用の電流検出器或いはＷ相用の電流検出器の何れかに故障が生じていると診断する手法が記載されている。
特開２００１−８４８３号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されている手法では、モータ通電電流の制御を行っている間にこれと並行して電流検出器の故障を診断するようにしているので、制御を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算負荷が増加して発熱量の増大を招いたり、ＣＰＵの高速化や高性能化が求められることで、コスト低減を図ることが困難になるといった問題がある。

また、モータ通電電流の制御中であるため電流検出器の出力にはスイッチングノイズが重畳しており、特に低電流での制御時にはＳ／Ｎが悪化しているために、この重畳するノイズの分だけ多く余裕を持たせて診断のための閾値を設定しておく必要があり、診断自体の信頼性を十分に確保できないという問題もある。

本発明は、以上のような従来技術の有する問題点を解消すべく創案されたものであって、モータ制御の演算負荷に影響を与えることなく、電流検出器の故障を高い信頼性をもって診断することが可能なモータ駆動制御装置を提供することを目的としている。

本発明のモータ駆動制御装置は、電源からの直流電力をインバータ回路で３相交流に変換して３相交流同期モータに供給すると共に、３相交流同期モータに供給される相電流を検出する少なくとも２つの電流検出器の出力値と３相交流同期モータの回転角を検出する回転角検出器の出力値とに基づいてインバータ回路を駆動して、３相交流同期モータに対する通電電流の制御を行うものである。このようなモータ駆動制御装置において、本発明では、前記目的を達成するために、少なくとも２つの電流検出器に対して共通の電流が流れて、少なくとも２つの電流検出器を直接接続した通電ラインを設け、通電ラインは、３相交流同期モータの相電流が少なくとも２つの電流検出器に流れる配線とは別個の配線として、前記２つの電流検出器内を貫通して設けられ、３相交流同期モータに対する通電電流の制御停止中に前記通電ラインに電流を流し、そのときの各電流検出器の出力を比較して電流検出器の故障を診断するようにしている。

本発明のモータ駆動制御装置によれば、３相交流同期モータに対する通電電流の制御停止中に、通電ラインに電流を流して少なくとも２つの電流検出器に対して共通の電流が流れるようにし、そのときの各電流検出器の出力を比較して電流検出器の故障を診断するようにしているので、モータ制御の演算負荷に影響を与えることなく電流検出器の故障診断を行うことができ、また、スイッチングノイズ等の影響を受けないので電流検出器の故障を高い信頼性をもって確実に診断することができる。

また、電流検出器の故障診断のための通電電流に高い精度が要求されることがなく、簡便な回路の追加で電流検出器の故障診断を適切に行うことができるので、装置全体の低コスト化や小型化を図る上でも有利である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明のモータ駆動制御装置は、３相交流同期モータに供給される相電流を検出するために設けた少なくとも２つの電流検出器に、モータ相電流が流れるブスバとは別に、共通の電流が流れるように通電ラインを設け、モータ通電電流の制御停止中にこの通電ラインに所定の電流を流したときの各電流検出器の出力を比較して、電流検出器の故障を診断するようにしたものである。具体的には、例えば、モータ通電電流の制御停止中に通電ラインに所定の電流を流したときの各電流検出器の出力の差分を演算し、この各電流検出器の出力の差分が所定の閾値を越えたときに、何れかの電流検出器が故障していると診断するようにしている。

（電流検出器の説明）
先ず、本発明を適用したモータ駆動制御装置の具体的な説明に先立ち、この種のモータ駆動制御装置で相電流検出のための電流検出器として一般的に用いられているホール型電流センサの動作原理について、図１を用いて説明する。

ホール型電流センサは、図１に示すように、ブスバ１を流れる電流Ｉに応じてこのブスバ１の周囲に設けられた磁気回路（コア）２に生じる磁界をホール素子３で検出するものである。ホール素子３は、自身を横切る磁束密度に比例する電圧を出力する素子であり、一般に、ホール素子３の出力電圧Ｖ_Ｈは、定電流回路４により通電される制御電流をＩ_Ｃ、自身を横切る磁束密度をＢ、ホール素子３自体によって定まる比例係数をαとしたときに、下記式（１）で表される。

Ｖ_Ｈ＝α×Ｉ_Ｃ×Ｂ・・・（１）
ホール型電流センサは、以上のホール素子３の特性を利用してたもので、定電流回路４によりホール素子３に対して制御電流Ｉ_Ｃを流し、ホール素子３に発生するホール電圧Ｖ_Ｈを差動増幅器５で増幅すると共に、ブスバ１を流れる被測定電流がゼロのときに定義されるオフセット電圧を加算したものを出力電圧Ｖ_０としている。このように、ホール型電流センサは、ホール素子３によりブスバ１を流れる被測定電流Ｉに比例してコア２に発生する磁束密度を検出することでブスバ１を流れる被測定電流Ｉを検出するものであり、その出力電圧Ｖ_０は、オフセット電圧をＶ_ｏｆｆ、ゲインをＧとすると下記式（２）で表される。

Ｖ_０＝Ｖ_ｏｆｆ＋Ｉ×Ｇ・・・（２）
ホール型センサにおいては、上記式（２）で示すオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆ及びゲインＧが、その特性を決める特性値である。

（モータ駆動制御装置の基本構成）
次に、本発明が適用されるモータ駆動制御装置の基本構成について、図２を用いて説明する。このモータ駆動制御装置は、例えば電気自動車の駆動用モータ等に採用される３相交流同期モータ用の駆動制御装置として構成されるものであり、図２に示すように、３相交流同期モータ６に供給される３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対応した３系統の電気回路を備えている。

このモータ駆動制御装置による３相交流同期モータ６への通電電流の制御は、ＣＰＵ７による演算処理に基づいて実行されるが、一般的には、ＣＰＵ７の演算負荷を低減するために、３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをそれぞれ独立して制御することはせず、２つの電流検出器８，９を用いて２相の電流値を各々検出すると共に、回転角検出器（エンコーダ）１０を用いて３相交流同期モータ６の回転角を検出し、これらの出力値に基づいてＣＰＵ７で３相→２相変換を行うことで、３相交流同期モータ６への通電電流の制御を行うようにしている。例えば図２に示す例では、Ｕ相の電流Ｉｕを電流検出器８で検出すると共に、Ｖ相の電流Ｉｖを電流検出器９で検出し、これら電流検出器８，９の出力がＣＰＵ７に入力されるようになっている。

ＣＰＵ７は、電流検出器８，９の出力や回転角検出器１０の出力に基づき、３相交流同期モータ６の出力トルクが、例えば電気自動車のアクセル開度やシフト位置等に応じて定まるトルク指令値に一致するように、第１の駆動回路１１を介してインバータ回路１２を駆動し、電源１３からの直流電力をインバータ回路１２で３相交流に変換して３相交流同期モータ６に伝達させる。

以上のように構成されるモータ駆動制御装置では、電流検出器８，９として上述したホール型電流センサが用いられるが、使用するホール型電流センサの特性値、すなわちオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆやゲインＧの異常が発生した場合、３相交流同期モータ６に過大若しくは過小な電流が流れて制御性が悪化したり、極端な場合には電動システムの破損を招く可能性がある。そのため、このモータ駆動制御装置には、電流検出器８，９に使用するホール型電流センサの特性値の異常、すなわちこれら電流検出器８，９の故障を診断するための機能を持たせることが望まれるが、このような電流検出器８，９の故障診断を、３相交流同期モータ６の通電電流の制御中に通電電流制御と並行して実施しようとすると、ＣＰＵ７の演算負荷が増加して発熱量の増大を招いたり、ＣＰＵ７に高速化、高性能化が要求されてコストアップの要因となるばかりか、モータ通電電流の制御中では電流検出器８，９の出力にスイッチングノイズが重畳されるために高精度な診断が行えず、高い信頼性を確保することが困難となる。

そこで、本発明では、３相交流同期モータ６に供給される相電流を検出するために設けた少なくとも２つの電流検出器８，９に、モータ相電流が流れるブスバ１とは別に、共通の電流が流れるように通電ラインを設け、モータ通電電流の制御停止中にこの通電ラインに所定の電流を流したときの各電流検出器８，９の出力を比較して、電流検出器８，９の故障を診断するようにしている。以下、本発明を適用したモータ駆動制御装置の具体的な実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明を適用した第１の実施形態のモータ駆動制御装置について、図３乃至図５を用いて説明する。なお、図３は本実施形態のモータ駆動制御装置の構成図であり、図４は本実施形態のモータ駆動制御装置で電流検出器８，９の故障診断を実施する際の各部出力波形を示すタイミングチャートであり、図５は本実施形態のモータ駆動制御装置で電流検出器８，９の故障診断を実施する際の処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態のモータ駆動制御装置は、図３に示すように、図２に示した基本構成に加えて、相電流を検出するためのホール型電流センサよりなる２つの電流検出器８，９に対して共通の電流が流れるように通電ライン１５が設けられていると共に、この通電ライン１５の通電用のスイッチング素子１６及びこのスイッチング素子１６を駆動するための第２の駆動回路１７が設けられている。また、電流検出器８の出力Ｖｉｕと電流検出器９の出力Ｖｉｖとの差分を演算する差動増幅器１８が設けられ、この差動増幅器１８の出力はＣＰＵ７のＡ／Ｄ入力端子１９に接続されている。また、電流検出器８，９に故障が生じていると診断した場合にそれを報知するための警報ランプ２０が設けられ、この警報ランプ２０の点灯／消灯をＣＰＵ７が制御できるようになっている。

以上のように構成される本実施形態のモータ駆動制御装置では、３相交流同期モータ６への通電電流を制御する際は、図２に示した例と同様に、Ｕ相電流Ｉｕ検出用に設けられた電流検出器８の出力Ｖｉｕと、Ｖ相電流Ｉｖ検出用に設けられた電流検出器９の出力Ｖｉｖと、回転角検出器１０の出力とがＣＰＵ７に入力される。ＣＰＵ７は、電流検出器８，９の出力Ｖｉｕ，Ｖｉｖや回転角検出器１０の出力に基づき、３相交流同期モータ６の出力トルクがトルク指令値に一致するように、第１の駆動回路１１を介してインバータ回路１２を駆動し、電源１３からの直流電力をインバータ回路１２で３相交流に変換して３相交流同期モータ６に伝達させる。

また、本実施形態のモータ駆動制御装置では、３相交流同期モータ６への通電電流の制御を停止している間に、Ｕ相電流Ｉｕ検出用に設けられた電流検出器８及びＶ相電流Ｉｖ検出用に設けられた電流検出器９に故障が生じていないかどうかの診断を実施する。

電流検出器８，９の故障診断に際しては、先ず、ＣＰＵ７により通電ライン１５に通電すべく、第２の駆動回路１７を介して通電用のスイッチング素子１６に駆動信号が出力される。スイッチング素子１６は、この駆動信号に応じて所定時間Ｔだけ電源１３及び通電ライン１５の回路を閉じる。これにより、通電ライン１５と直列に接続された抵抗素子Ｒｄｇによって定まる所定の電流が、電源１３から通電ライン１５へと流れることになる。このとき、通電ライン１５は、相電流が流れるブスバ１とは別個の配線として、各電流検出器８，９のコア２（図１参照）をそれぞれ貫通するように、各電流検出器８，９の双方に亘って一体に設けられているので、各電流検出器８，９のコア２には同一の電流が作用することになる。

通電ライン１５に通電したときの各電流検出器８，９の出力Ｖｉｕ，Ｖｉｖは差動増幅器１８に入力され、この差動増幅器１８で差分電圧が演算されて、その演算結果ＶｄｇがＣＰＵ７のＡ／Ｄ入力端子１９に入力される。ここで、電流検出器８，９の双方が正常な場合は、両者のオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆやゲインＧは同一であるため、原理的には通電ライン１５の通電に伴う差動増幅器１８の出力Ｖｄｇはゼロのままである。しかしながら、電流検出器８，９の何れかに故障が生じてオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆに異常がある場合には、差動増幅器１８の出力Ｖｄｇに電圧が発生することになり、また、電流検出器８，９の何れかに故障が生じてゲインＧに異常がある場合には、上述した通電操作に伴い、差動増幅器１８の出力Ｖｄｇに変動が生じることになる。

本実施形態のモータ駆動制御装置では、ＣＰＵ７が、上述した通電操作に伴ってＡ／Ｄ入力端子１９から入力される入力電圧（差動増幅器１８の出力Ｖｄｇ）の絶対値｜Ｖｄｇ｜が所定の閾値Ｖ１以下に収まっているか否かを判定し、この入力電圧の絶対値｜Ｖｄｇ｜が所定の閾値Ｖ１を越えた状態が継続されている場合には、電流検出器８，９の何れかに故障が生じているものと診断するようにしている。そして、電流検出器８，９の故障検出時には、３相交流同期モータ６への通電電流の制御を行わないようにすると共に、警報ランプ２０を点灯して故障の発生を報知するようにしている。

なお、実際の運用においては、各電流センサ８，９毎にオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆ、ゲインＧや応答性に多少のばらつきがある上、差動増幅器１８の各入力端子にも応答性の違いなどがあるため、電流検出器８，９の双方が正常な場合であっても、差動増幅器１８の出力Ｖｄｇはゼロになならない。したがって、電流検出器８，９の異常を判断するための閾値Ｖ１は、各電流検出器８，９が持つオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆとゲインＧのばらつきの積み上げに、誤診断防止のための余裕を見込んで決定する必要がある。さらに、通電ライン１５に通電する所定時間Ｔは、各電流センサ８，９及び差動増幅器１８の応答時間に十分余裕を見込んで決定する必要がある。

ここで、本実施形態のモータ駆動制御装置で電流検出器８，９の故障診断を行う際の一連の処理の流れについて、図５を用いて簡単に説明する。

電流検出器８，９の故障診断を開始する際は、先ず、ステップＳ１において、３相交流同期モータ６が停止中であるか否かを確認し、３相交流同期モータ６が回転している場合は停止するまで待機して、停止したことが確認された段階で次のステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ＣＰＵ７に対するトルク指令値の入力を禁止する。そして、ステップＳ３において、ＣＰＵ７が第２の駆動回路１７を介して通電用のスイッチング素子１６に駆動信号を出力し、スイッチング素子１６をオンにして通電ライン１５への通電を開始させる。また、同時にステップＳ４において、通電ライン１５への通電時間を計測するためのタイマＴｍをスタートさせる。

次に、ステップＳ５において、タイマＴｍが図４に示す所定時間ｔ１に達したかどうかを判定し、タイマＴｍがｔ１に達した段階で次のステップＳ６に進む。なお、所定時間ｔ１は、スイッチング素子１６の切り替えに伴うノイズの影響を受けなくなるまでの時間であり、十分に短い値に設定される。

ステップＳ６では、差動増幅器１８が電流検出器８の出力Ｖｉｕと電流検出器９の出力Ｖｉｖの差分電圧Ｖｄｇを演算し、ＣＰＵ７のＡ／Ｄ入力端子１９に入力する。そして、ステップＳ７において、ＣＰＵ７が、Ａ／Ｄ入力端子１９から入力された差動増幅器１８の出力の絶対値｜Ｖｄｇ｜を所定の閾値Ｖ１と比較して、差動増幅器１８の出力の絶対値｜Ｖｄｇ｜が所定の閾値Ｖ１を越えた状態が、図４に示す所定時間ｔ２（ｔ２＝Ｔ−ｔ１）の間継続されているかどうかを判定する。

ステップＳ７での判定の結果、差動増幅器１８の出力の絶対値｜Ｖｄｇ｜が、所定時間ｔ２の間、所定の閾値Ｖ１を越えた状態が継続されていない場合には、差動増幅器１８の出力の絶対値｜Ｖｄｇ｜が一時的に閾値Ｖ１を越えたとしても、それは雑音などによる一時的な変動によるものと判断して、ステップＳ８において通電ライン１５への通電を停止させた上で、ステップＳ９においてトルク指令値の受付を再開し、ステップＳ１へとリターンする。

一方、ステップＳ７での判定の結果、差動増幅器１８の出力の絶対値｜Ｖｄｇ｜が、所定時間ｔ２の間、所定の閾値Ｖ１を越えた状態が継続されている場合には、電流検出器８，９の何れかに故障が生じていると判断して、ステップＳ１０において通電ライン１５への通電を停止させた上で、ステップＳ１１において３相交流同期モータ６への通電電流の制御を行わないようにし、また、ステップＳ１２において警報ランプ２０を点灯させて、一連の故障診断処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のモータ駆動制御装置では、３相交流同期モータ６に供給される相電流を検出するために設けた少なくとも２つの電流検出器８，９の故障診断を、３相交流同期モータ６の通電電流の制御停止中に行うようにしているので、モータ制御の演算負荷に影響を与えることなく電流検出器８，９の故障診断を実施することができることに加え、モータ制御に伴うスイッチングノイズ等の影響を受けないので、電流検出器８，９の故障を高い信頼性をもって確実に診断することができる。

また、少なくとも２つの電流検出器８，９に共通の電流を流してこれらの出力電圧を相対比較することで故障診断を行うようにしているので、診断のための通電電流に高い精度が要求されることがなく、簡便な回路の追加で電流検出器の故障診断を適切に行うことができ、装置全体の低コスト化や小型化が可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を適用した第２の実施形態のモータ駆動制御装置について、図６及び図７を用いて説明する。なお、図６は本実施形態のモータ駆動制御装置の構成図であり、図７は本実施形態のモータ駆動制御装置で電流検出器８，９の故障診断を実施する際の各部出力波形を示すタイミングチャートである。

本実施形態のモータ駆動制御装置は、上述した第１の実施形態の変形例であり、通電ライン１５への通電方法と、差動増幅器１８の演算結果を判定する処理の一部をハードウェア化した点が、上述した第１の実施形態とは異なるものである。以下、第１の実施形態と共通の部分については説明を省略し、本実施形態に特徴的な部分についてのみ説明する。

先ず、本実施形態のモータ駆動制御装置での通電ライン１５への通電方法について説明する。

本実施形態のモータ駆動制御装置では、図６に示すように、第１の実施形態における抵抗素子Ｒｄｇに代えて誘導回路Ｌｄｇを使用しており、通電電流Ｉｄｇの時間的変化を意図的に作り出すようにしている。すなわち、本実施形態のモータ駆動制御装置では、ＣＰＵ７から第２の駆動回路１７を介してスイッチング素子１６に駆動信号が出力されてスイッチング素子１６が所定の通電時間Ｔの間ＯＮされると、誘導回路Ｌｄｇの働きによって、通電ライン１５には図７に示すように時間的に変化する通電電流Ｉｄｇが流れることになる。そして、これに伴い電流検出器８，９からは時間的に変化する出力電圧Ｖｉｕ，Ｖｉｖが出力され、これら電流検出器８，９からの出力Ｖｉｕ，Ｖｉｖが差動増幅器１８に入力されることになる。

本実施形態のモータ駆動制御装置では、以上のような通電方法を採用することによって、第１の実施形態のように通電ライン１５に一定の通電電流を流した場合に比べて、電流検出器８，９のゲイン異常をより広い範囲で診断することが可能となり、より効果的な故障診断を行うことが可能となる。なお、通電ライン１５に通電電流Ｉｄｇを流す通電時間Ｔは、電流検出器８，９や差動増幅器１８の応答時間と比較して、十分に長い時間に設定しておく必要がある。また、誘導回路Ｌｄｇのインダクタンス値は、通電回路全体の時定数を考慮して、通電電流Ｉｄｇを通電時間Ｔの間流しても電流検出器８，９の出力電圧範囲を越えず、且つ、使用する測定電流域を網羅できるように設定することが望ましい。

次に、本実施形態のモータ駆動制御装置における差動増幅器１８の演算結果を判定する処理について説明する。

本実施形態のモータ駆動制御装置では、図６に示すように、差動増幅器１８とＣＰＵ７との間にＬＰＦ（Low Pass Filter）２１及びウィンドウコンパレータ２２が設けられている。本実施形態のモータ駆動制御装置においても、第１の実施形態と同様に、差動増幅器１８の出力Ｖｄｇには、電流検出器８，９や差動増幅器１８の応答時間に応じて、通電ライン１５を流れる通電電流Ｉｄｇが急峻に変化する点で一時的に出力される過渡波形が含まれる。この過渡波形は、誤った診断結果を招く要因となるので、本実施形態のモータ駆動制御装置では、差動増幅器１８の出力ＶｄｇをＬＰＦ２１に入力して、このような過渡波形を除去するようにしている。

このＬＰＦ２１によって過渡波形が除去された出力電圧Ｖｄｇ’は、ウィンドウコンパレータ２２に入力され、このウィンドウコンパレータ２２において、所定の上限閾値Ｖ２及び下限閾値Ｖ３と比較される。ウィンドウコンパレータ２２は、ＬＰＦ２１から入力された出力電圧Ｖｄｇ’が上限閾値Ｖ２以上の場合、或いは下限閾値Ｖ３以下の場合に、Ｌｏレベルの信号を出力する。ここで、上限閾値Ｖ２及び下限閾値Ｖ３は、第１の実施形態で説明した診断閾値Ｖ１と同様に、各電流検出器８，９が持つオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆとゲインＧのばらつきの積み上げに、誤診断防止のための余裕を見込んで決定する。

ウィンドウコンパレータ２２の出力は、ＣＰＵ７の割込み入力端子２３に接続されており、ＣＰＵ７は、通電ライン１５への通電中に立ち上がりエッジを検出した場合に、電流検出器８，９の何れかに故障が生じていると判断して、第１の実施形態と同様に、３相交流同期モータ６への通電電流の制御を行わないようにすると共に、警報ランプ２０を点灯させて故障の発生を報知する。

本実施形態のモータ駆動制御装置では、以上のように差動増幅器１８の演算結果を判定する処理の一部をハードウェア化することで、ＣＰＵ７の処理負担を軽減しながら、電流検出器８，９の故障診断を適切に行うことが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明を適用した第３の実施形態のモータ駆動制御装置について、図８を用いて説明する。なお、図８は本実施形態のモータ駆動制御装置の構成図である。

本実施形態のモータ駆動制御装置は、上述した第２の実施形態の変形例であり、電流検出器８，９を流れる通電電流Ｉｄｇの方向を時分割で変更できるようにした点が、上述した第２の実施形態とは異なるものである。以下、第２の実施形態と共通の部分については説明を省略し、本実施形態に特徴的な部分についてのみ説明する。

本実施形態のモータ駆動制御装置では、図８に示すように、電流検出器８，９の故障診断のための通電電流Ｉｄｇが流れる通電ライン１５が、電流検出器８，９の前段で第１のライン１５ａと第２のライン１５ｂとに分岐されている。そして、第１のライン１５ａは、第２の実施形態における通電ライン１５と同様の方向で電流検出器８，９をそれぞれ通過する通電回路を構成するが、第２のライン１５ｂは、第２の実施形態における通電ライン１５とは逆向きの方向で電流検出器８，９をそれぞれ通過する通電回路を構成している。

また、第１の通電ライン１５ａが構成する通電回路には、第２の実施形態と同様に第２の駆動回路１７によって駆動される通電用のスイッチング素子１６が設けられ、また、第２の通電ライン１５ｂが構成する通電回路にも、第３の駆動回路２４によって駆動される通電用のスイッチング素子２５が設けられている。

以上のように構成される本実施形態のモータ駆動制御装置では、電流検出器８，９の故障診断に際して、ＣＰＵ７の指令により、第２の駆動回路１７からスイッチング素子１６への駆動信号の出力と、第３の駆動回路２４からスイッチング素子２５への駆動信号の出力とを時分割で切り替えながら行うことによって、通電ライン１５の第１のライン１５ａと第２のライン１５ｂとに通電電流Ｉｄｇを選択的に流し、電流検出器８，９に対して両方向からの通電を行うことができる。その結果、電流検出器８，９からは正方向及び負方向の電圧値がそれぞれ出力されることになるので、電流検出器８，９間で正方向及び負方向のそれぞれの出力を比較することで、電流検出器８，９のより広い測定範囲において、その異常を確実に診断することが可能となる。

なお、本実施形態のモータ駆動制御装置は、第２の実施形態の変形例として説明したが、第１の実施形態の構成においても、通電ライン１５を第１のライン１５ａと第２のライン１５ｂとに分岐させて、これら第１のライン１５ａと第２のライン１５ｂとが互いに異なる方向で電流検出器８，９を通過するようにすれば、電流検出器８，９を流れる通電電流Ｉｄｇの方向を時分割で変更することが可能であり、同様の効果を得ることができる。

なお、以上の各実施形態では、２つの電流検出器８，９に対して共通の通電電流Ｉｄｇを同じ方向に流すようにした例について説明したが、電流検出器８と電流検出器９とで互いに逆方向となるように通電電流Ｉｄｇを流し、差動増幅器１８の代わりに加算増幅器を用いてこれら電流検出器８，９の出力電圧を加算増幅器に入力するようにしても、上述した例と同様に、電流検出器８，９の故障診断を適切に行うことができる。

また、以上の各実施形態では、３相のうちの２相に設けられた電流検出器８，９に共通の電流を流してこれら電流検出器８，９の故障を診断する例について説明したが、３相それぞれに電流検出器が設けられている場合には、通電ライン１５をこれら３つの電流検出器に対して共通の電流が流れるように設けて、３相交流同期モータ６の通電電流の制御停止中に、通電ライン１５に電流を流してそのときの各電流検出器の出力を比較するようにすれば、３つの電流検出器に対しても適切に故障診断を行うことが可能である。

また、以上の各実施形態では、電流検出器８，９のコア２を貫通するように通電ライン１５を設けるようにした例について説明したが、各電流検出器８，９のコア２に通電ライン１５をコイル状に巻回させるようにしてもよい。このように通電ライン１５を電流検出器８，９のコア２に巻回させた場合には、僅かな通電電流で各電流検出器８，９のコア２に大きな磁界を発生させて、電流検出器８，９から故障診断を行う上で十分な出力を得ることができるので、通電回路全体の小型化を図ることが可能となる。また、コアに電線を巻く手法は、従来のクローズドループ型センサ等で一般的な構造であり、工法上も特に問題を生じることなく、容易に実現可能である。

本発明を適用したモータ駆動制御装置の電流検出器として使用されるホール型電流センサの動作原理を説明する図である。モータ駆動制御装置の基本構成を示す構成図である。本発明を適用した第１の実施形態のモータ駆動制御装置の構成図である。第１の実施形態のモータ駆動制御装置で電流検出器の故障診断を実施する際の各部出力波形を示すタイミングチャートである。第１の実施形態のモータ駆動制御装置で電流検出器の故障診断を実施する際の処理の流れを示すフローチャートである。本発明を適用した第２の実施形態のモータ駆動制御装置の構成図である。第２の実施形態のモータ駆動制御装置で電流検出器の故障診断を実施する際の各部出力波形を示すタイミングチャートである。本発明を適用した第３の実施形態のモータ駆動制御装置の構成図である。

符号の説明

６３相交流同期モータ
７ＣＰＵ
８，９電流検出器
１０回転角検出器
１１第１の駆動回路
１２インバータ回路
１３電源
１５通電ライン
１６スイッチング素子
１７第２の駆動回路
１８差動増幅器
２４第３の駆動回路
２５スイッチング素子

Claims

電源からの直流電力をインバータ回路で３相交流に変換して３相交流同期モータに供給すると共に、前記３相交流同期モータに供給される相電流を検出する少なくとも２つの電流検出器の出力値と前記３相交流同期モータの回転角を検出する回転角検出器の出力値とに基づいて前記インバータ回路を駆動して、前記３相交流同期モータに対する通電電流の制御を行うモータ駆動制御装置において、
前記少なくとも２つの電流検出器に対して共通の電流が流れて、前記少なくとも２つの電流検出器を直接接続した通電ラインを設け、前記通電ラインは、前記３相交流同期モータの相電流が前記少なくとも２つの電流検出器に流れる配線とは別個の配線として、前記２つの電流検出器内を貫通して設けられ、
前記３相交流同期モータに対する通電電流の制御停止中に前記通電ラインに電流を流し、そのときの各電流検出器の出力を比較して電流検出器の故障を診断することを特徴とするモータ駆動制御装置。
前記通電ラインに電流を流したときの各電流検出器の出力の差分を演算し、差分が所定の閾値を越えたときに、何れかの電流検出器が故障していると診断することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
前記電流検出器の故障を診断する際に、前記通電ラインに電流を変化させながら流すことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置。