JP7567679B2 - コイル温度センサ故障検出システム及びコイル温度センサ故障検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、車載モータ等のモータのコイル温度センサの故障検出技術に関する。

三相モータを駆動するインバータにおいて、モータコイルに温度センサを設けてコイルの過熱保護を行う先行技術がある（例えば、特許文献１）。

また、モータコイルの温度検出部において、温度センサの故障を見抜くために、三相コイル中二相に取り付けた温度センサの２点の検出値を比較することでセンサの健全性を監視し故障の検出を行う技術がある。

図３に示すインバータ３において、主回路部４は、モータ２に電力を給電する。従来の温度センサ異常判定部５は、モータ２内のＵ相コイル及びＶ相コイルに設けられたコイル温度センサ６より、Ｕ相コイル温度Ｔｕ及びＶ相コイル温度Ｔｖを検出する。図４に示された温度センサ異常判定部５の従来のコイル温度センサ故障検出回路２０は、第一減算回路１１によりモータコイル温度検出値１（Ｔｕ）とモータコイル温度検出値２（Ｔｖ）との差分を算出する。前記差分は絶対値回路１２を介して絶対値として第二減算回路１６に供される。そして、第二減算回路１６において前記絶対値が減算回路閾値を超過した時に、前記二点の温度センサのいずれかが故障発生していると判定する。この技術は、三相モータの各相にはほぼ等しい電流が流れ、各相のコイル温度はほぼ等しいことを前提としている。

特開平１０－６２２６６号公報 特開２０１３－５４７５号公報

しかし、モータロック時においては、モータの三相コイルに流れる電流が不平衡となる。このことから、各相のコイル温度に乖離が生じ、二点の温度センサが正常であっても、温度センサ異常の誤検出を起こす。また、モータロックの解除後も、コイル温度の熱時定数が長いため、モータロックの解除から所定時間経過までの期間では、上記の温度センサ異常の誤検出を起こす。

本発明は、以上の事情を鑑み、モータのロック時を含むモータ駆動時のコイル温度センサの故障診断を可能とすることで高頻度且つ高精度で温度センサの故障検出を行うことを課題とする。

そこで、本発明の一態様は、三相のモータのコイル温度センサ故障検出システムであって、前記モータのロック時に、コイル温度センサにより検出された三相の異なる相のモータコイル温度検出値の差分の絶対値から当該ロック時の当該コイル温度センサの温度補正値を減算して得られた値に基づき、当該コイル温度センサの異常判定を行う温度センサ異常判定部を備える。

本発明の一態様は、前記コイル温度センサ故障検出システムにおいて、前記温度センサ異常判定部は、前記モータのロック解除後に、前記コイル温度センサにより検出された三相の異なる相のモータコイル温度検出値の差分の絶対値から以下の式（１）で示される当該コイル温度センサの温度補正値Ｈ２を減算して得られた値に基づき、当該コイル温度センサの異常判定を行う。
Ｈ２＝Ｈ１×ｅｘｐ（－ｔ／τ）…（１）
Ｈ１：前記モータのロック時のモータコイル温度補正値
ｔ：前記モータのロック解除後の経過時間（秒）
τ：前記モータのモータコイル温度熱時定数
本発明の一態様は、前記コイル温度センサ故障検出システムにおいて、前記モータはインバータによって駆動する。

本発明の一態様は、三相のモータのコイル温度センサ故障検出方法であって、前記モータのロック時に、コイル温度センサにより検出された三相の異なる相のモータコイル温度検出値の差分の絶対値から当該ロック時の当該コイル温度センサの温度補正値を減算して得られた値に基づき、当該コイル温度センサの異常判定を行う。

以上の本発明によれば、モータのロック時を含むモータ駆動時のコイル温度センサの故障診断を可能とすることで高頻度且つ高精度で温度センサの故障検出を行える。

本発明の一態様であるコイル温度センサ故障検出システムのブロック図。 前記コイル温度センサ故障検出システムのコイル温度センサ故障検出回路。 従来のコイル温度センサ故障検出システムのブロック図。 従来のコイル温度センサ故障検出回路。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示された本発明の一態様であるコイル温度センサ故障検出システム１は、三相のモータ２及びインバータ３を備える。

インバータ３は、主回路部４と、温度センサ異常判定部５とを備える。

主回路部４は、モータ２を駆動制御する。モータ２には、コイル温度センサ６、回転数センサ７、トルクセンサ８が付帯されている。

温度センサ異常判定部５は、モータ２のロック時に二点（Ｕ,Ｖ）のコイル温度検出値Ｔｕ，Ｔｖの差分の絶対値から当該ロック時またはロック解除後の前記温度センサの温度補正値を減算した値に基づき当該温度センサの異常判定を行う。

温度センサ異常判定部５には、モータ２のコイル温度検出値Ｔｕ，Ｔｖに加えて、モータ２の回転数検出値及びトルク検出値が入力される。この回転数検出値とトルク検出値は、本来のインバータ３の制御に用いてもよい。この場合、回転数センサ７及びトルクセンサ８を別途新たに備える必要がなくなる。また、モータトルク検出値は、外部から入力されてインバータ３の制御に用いられるトルク指令値に置き換えてもよい。この場合でも、トルクセンサ８を別途備える必要がなくなる。

温度センサ異常判定部５は、具体的には図２に例示のコイル温度センサ故障検出回路１０を実装する。

コイル温度センサ故障検出回路１０は、モータ２のロック時及び通常時のコイル温度センサ故障の判定を行う。

コイル温度センサ故障検出回路１０は、第一減算回路１１、絶対値回路１２、モータロック判定回路１３、スイッチ回路１４、一次遅れフィルタ１５、第二減算回路１６、第三減算回路１７を備える。

第一減算回路１１は、コイル温度センサ６から入力されたモータコイル温度検出値１（コイル温度検出値Ｔｕ）とモータコイル温度検出値２（コイル温度検出値Ｔｖ）との差分を出力する。

絶対値回路１２は、第一減算回路１１から入力された差分の絶対値を出力する。

モータロック判定回路１３は、回転数センサ７及びトルクセンサ８から各々入力されたモータ２の回転数検出値及びトルク検出値に基づきモータ２がロック時またはロック解除後であるか否かの判定を行い、判定した状態を示す信号を出力する。この判定には、例えば、特許文献２に記載のモータロック判定技術が適用される。

スイッチ回路１４は、モータロック判定回路１３から入力された信号に基づき、ロック時の温度補正値Ｈ１または以下の初期値、目標値及びフィルタ時定数に基づく一次遅れフィルタ１５を介したロック解除後の温度補正値Ｈ２のいずれかを選択して出力する。
初期値：モータ２のロック時のモータコイル温度補正値（Ｈ１）
目標値：０
フィルタ時定数：モータコイル温度熱時定数（τ）
ロック時の温度補正値Ｈ１は、モータ２がロック時の各相のコイル温度を実測する事前試験の結果に基づき設定される。コイル温度熱時定数（τ）は、モータ２のデータシート値または事前試験によって得られた時定数測定値が設定される。

ロック解除後の一次遅れフィルタ１５を介した温度補正値Ｈ２は、以下の式（１）によって算出される。
Ｈ２＝Ｈ１×ｅｘｐ（－ｔ／τ）…（１）
Ｈ１：モータ２のロック時のモータコイル温度補正値
ｔ：モータ２のロック解除後の経過時間（秒）
τ：モータ２のモータコイル温度熱時定数
第二減算回路１６は、絶対値回路１２からの前記絶対値に対して、スイッチ回路１４からのロック時の温度補正値Ｈ１またはロック解除後の温度補正値Ｈ２を減算して得られた値を出力する。

第三減算回路１７は、第二減算回路１６から出力された値に故障認定閾値を減算して得られた値を出力する。

そして、温度センサ異常判定部５は、第三減算回路１７による減算により得られた値に基づき当該温度センサの異常判定を行う。

以上のコイル温度センサ故障検出回路１０によれば、モータ２がロック時である場合、スイッチ回路１４は、ロック時のコイル温度センサ６間の温度乖離をロック時の温度補正値Ｈ１として第二減算回路１６に出力する。第二減算回路１６は、絶対値回路１２からの温度検出値差分（絶対値）に対して温度補正値Ｈ１を減算することで、誤検出を防ぐ。

一方、モータ２がロック解除後の場合、温度補正値Ｈ１を一次遅れフィルタ１５に供して得られた温度補正値Ｈ２を第二減算回路１６に出力する。第二減算回路１６は、絶対値回路１２からの温度検出値差分（絶対値）に対して温度補正値Ｈ２を減算することで、一定の精度を保ちながら誤検出を防ぐ。

したがって、以上のコイル温度センサ故障検出システム１によれば、モータ２がロック時にロックによる二点のコイル温度センサ６間の温度乖離を加味して温度補正された後の値で故障検出行う。したがって、温度補正値が適切であれば、コイル温度センサ異常の誤検出を回避できる。

また、モータ２がロック解除後は、熱時定数に基づいた一次遅れフィルタ１５により温度補正値が減少していくので、過大な閾値（または必要以上の補正がなされた温度差分）で診断を行う必要がなくなる。さらに、コイル温度の熱時定数に従って補正がなされるため温度補正値及び時定数設定が適切であれば、誤検出の可能性が低くなる。

したがって、モータ２のコイル温度センサの故障検出精度及び診断頻度が向上する。尚、本発明のコイル温度センサ故障検出回路はインバータを限定することなく三相のモータを駆動するシステムにも有効に適用できる。

１…コイル温度センサ故障検出システム
１０…コイル温度センサ故障検出回路、１１…第一減算回路、１２…絶対値回路、１３…モータロック判定回路、１４…スイッチ回路、１５…一次遅れフィルタ、１６…第二減算回路、１７…第三減算回路
２…モータ
３…インバータ
４…主回路部
５…温度センサ異常判定部
６…コイル温度センサ
７…回転数センサ
８…トルクセンサ

Claims (4)

1. 三相のモータのコイル温度センサ故障検出システムであって、
   前記モータのロック時に、コイル温度センサにより検出された三相の異なる相のモータコイル温度検出値の差分の絶対値から当該ロック時の当該コイル温度センサの温度補正値を減算して得られた値に基づき、当該コイル温度センサの異常判定を行う温度センサ異常判定部を備えたこと
   を特徴とするコイル温度センサ故障検出システム。
2. 前記温度センサ異常判定部は、前記モータのロック解除後に、前記コイル温度センサにより検出された三相の異なる相のモータコイル温度検出値の差分の絶対値から以下の式（１）で示される当該コイル温度センサの温度補正値Ｈ２を減算して得られた値に基づき、当該コイル温度センサの異常判定を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載のコイル温度センサ故障検出システム。
   Ｈ２＝Ｈ１×ｅｘｐ（－ｔ／τ）…（１）
   Ｈ１：前記モータのロック時のモータコイル温度補正値
   ｔ：前記モータのロック解除後の経過時間（秒）
   τ：前記モータのモータコイル温度熱時定数
3. 前記モータはインバータによって駆動することを特徴とする請求項１または２に記載のコイル温度センサ故障検出システム。
4. 三相のモータのコイル温度センサ故障検出方法であって、
   前記モータのロック時に、コイル温度センサにより検出された三相の異なる相のモータコイル温度検出値の差分の絶対値から当該ロック時の当該コイル温度センサの温度補正値を減算して得られた値に基づき、当該コイル温度センサの異常判定を行う
   ことを特徴とするコイル温度センサ故障検出方法。

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