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JP6682926B2 - Motor control device - Google Patents

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JP6682926B2 JP2016047399A JP2016047399A JP6682926B2 JP 6682926 B2 JP6682926 B2 JP 6682926B2 JP 2016047399 A JP2016047399 A JP 2016047399A JP 2016047399 A JP2016047399 A JP 2016047399A JP 6682926 B2 JP6682926 B2 JP 6682926B2
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Description

本発明は、モータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device.

モータ制御装置では、異常がある場合においても、モータ制御を継続することが求められており、そのためにモータ制御装置を、冗長性を備えた構成にすることが行われている。例えば、特許文献1では、2つの3相巻線で計6相の固定子巻線を構成し、3相巻線毎に駆動回路を設けて、通常は6相駆動で行い、一方の3相巻線に短絡断線があると、断線があった方の3相巻線の駆動を停止し、残りの正常な3相巻線の方を駆動することが行われている。   The motor control device is required to continue the motor control even when there is an abnormality. Therefore, the motor control device is configured to have redundancy. For example, in Patent Document 1, two 3-phase windings form a total of 6-phase stator windings, a drive circuit is provided for each 3-phase winding, and usually 6-phase driving is performed. When the winding has a short-circuit break, driving of the three-phase winding having the break is stopped, and the remaining normal three-phase winding is driven.

また、特許文献2では、5相モータのモータ駆動システムが提案されている。特許文献2では、通常は、5相インバータで5相モータを駆動し、1相以上が異常となった場合には、当該異常があった相の電力供給を停止して、残り正常な相のうち、3相以上の相を駆動するようにしている。   Further, Patent Document 2 proposes a motor drive system for a five-phase motor. In Patent Document 2, normally, when a 5-phase motor is driven by a 5-phase inverter and one or more phases become abnormal, the power supply of the phase having the abnormality is stopped and the remaining normal phase Of these, three or more phases are driven.

また、特許文献3では、3相モータを駆動する3相インバータのいずれかの相アームに異常が発生した際、異常が発生した相アームの駆動を停止するとともに、3相電動モータのモータ巻線との電流路を遮断し、駆動を停止した相アームを冗長アーム部で代替するようにしている。   Further, in Patent Document 3, when an abnormality occurs in one of the phase arms of a three-phase inverter that drives a three-phase motor, the drive of the abnormal phase arm is stopped and the motor winding of the three-phase electric motor is wound. The current path to and is cut off, and the phase arm that has stopped driving is replaced by the redundant arm section.

特開2006−203957号公報JP, 2006-203957, A 特開2013−141335号公報JP, 2013-141335, A 特開2015−2634号公報,0054JP, 2005-2634, A, 0054

特許文献1では、3相巻線毎に駆動回路と電源を設けて2系統としているため、一方の電源に異常があった場合にも、モータを駆動できる利点があるが、駆動回路(インバータ)の一部が故障した場合、6相駆動から3相駆動となるため、モータは半分の出力となる。   In Patent Document 1, since a drive circuit and a power supply are provided for each three-phase winding to form two systems, there is an advantage that the motor can be driven even when there is an abnormality in one power supply. However, the drive circuit (inverter) If a part of the motor fails, the motor will have half the output because it is driven from 6-phase to 3-phase.

特許文献2では、駆動回路(インバータ)を構成している。例えば1つの相アームのスイッチング素子に異常があった場合、他の相アームにて駆動できるため、モータは正常の場合の半分以上の出力を出すことはできるが、しかし、5相インバータを駆動する駆動回路に異常があった場合の対応が開示されていない。   In Patent Document 2, a drive circuit (inverter) is configured. For example, if there is an abnormality in the switching element of one phase arm, the motor can output more than half of the normal output because it can be driven by the other phase arm, but it drives the 5-phase inverter. No countermeasure is disclosed when there is an abnormality in the drive circuit.

特許文献3では、相アーム及び冗長アーム部を制御する3相インバータを駆動するゲート駆動回路に異常があった場合の対応が開示されていない。
本発明の目的は、位相にかかわらず、一定トルクがでるようにしてトルク変動が出ないようにするモータ制御装置を提供することにある。
Patent Document 3 does not disclose a case in which there is an abnormality in the gate drive circuit that drives the three-phase inverter that controls the phase arm and the redundant arm unit.
It is an object of the present invention to provide a motor control device that produces a constant torque regardless of the phase so that torque fluctuation does not occur .

上記問題点を解決するために、本発明のモータ制御装置は、6相以上の多相モータを複数の駆動系統で駆動するモータ制御装置であって、各駆動系統が、前記多相モータのモータコイルに交流電力を供給するインバータ、該インバータを駆動するゲート駆動回路を含み、前記駆動系統のインバータを制御する制御部と、前記インバータに電力を供給する電源部とを備えたモータ制御装置において、前記インバータは、少なくとも3相以上の各相のモータコイルに交流電力を供給する相アームを有し、前記制御部は、前記複数の駆動系統のインバータのうち、一部の駆動系統のインバータの相アームを構成するスイッチング素子がショート故障の場合、前記ショート故障の相アームに対応するモータコイルで発生するトルクを相殺するように残りの他の駆動系統のインバータにおける正常な相アームを使用するとともに、前記残りの他の駆動系統のインバータにおける他の正常な相アームを使用してモータ制御の継続を行ものである。 In order to solve the above problems, a motor control device of the present invention is a motor control device that drives a multi-phase motor having six or more phases by a plurality of drive systems, each drive system being a motor of the multi-phase motor. An inverter that supplies AC power to a coil, a motor control device that includes a control unit that includes a gate drive circuit that drives the inverter and that controls the inverter of the drive system, and a power supply unit that supplies power to the inverter, The inverter has a phase arm that supplies AC power to at least three-phase motor coils of each phase, and the control unit controls a phase of an inverter of a part of the drive systems among the inverters of the plurality of drive systems. If the switching elements constituting the arms of the short-circuit failure, remaining so as to cancel the torque generated by the motor coils corresponding to the phase arms of the short-circuiting failure With using a normal phase arms in inverter drive system of the other, but intends line to continue the motor control by using other normal phase arm in inverters of the remaining other drive system.

本発明によれば、位相にかかわらず、一定トルクがでるようにしてトルク変動が出ないようにすることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a torque fluctuation by generating a constant torque regardless of the phase .

(a)は第1実施形態のモータ制御装置の回路図、(b)は第1実施形態の正常時の各相のモータ電流の波形図。(A) is a circuit diagram of the motor control device of the first embodiment, (b) is a waveform diagram of the motor current of each phase in the normal state of the first embodiment. 制御部が実行する異常判定フローチャート。The abnormality determination flowchart which a control part performs. 一駆動系統のゲート駆動回路が故障した時のモータ制御装置の回路図。The circuit diagram of the motor control device when the gate drive circuit of one drive system fails. (a)は一駆動系統におけるインバータの相アームにおいて、上スイッチング素子がオープン故障したときを示すモータ制御装置の回路図、(b)は、そのときの各相の相電流の波形図。(A) is a circuit diagram of a motor control device showing a time when an upper switching element has an open failure in a phase arm of an inverter in one drive system, and (b) is a waveform diagram of a phase current of each phase at that time. 一駆動系統におけるインバータの相アームにおいて、上スイッチング素子がショート故障したときの各相の相電流の波形図。FIG. 6 is a waveform diagram of a phase current of each phase when the upper switching element is short-circuited in the phase arm of the inverter in one drive system. (a)は一駆動系統におけるインバータの相アームにおいて、下スイッチング素子が故障したときを示すモータ制御装置の回路図、(b)は下スイッチング素子がオープン故障したときの各相の相電流の波形図。(A) is a circuit diagram of a motor control device showing a case where a lower switching element has failed in a phase arm of an inverter in one drive system, and (b) is a waveform of a phase current of each phase when the lower switching element has an open failure. Fig. 一駆動系統におけるインバータの相アームにおいて、下スイッチング素子がショート故障したときの各相の相電流の波形図。FIG. 6 is a waveform diagram of a phase current of each phase when a lower switching element has a short circuit failure in a phase arm of an inverter in one drive system. (a)は第2実施形態におけるモータ制御装置の回路図、(b)は、一駆動系統か制御回路が故障した場合のモータ制御装置の回路図。(A) is a circuit diagram of the motor control device in the second embodiment, and (b) is a circuit diagram of the motor control device when one drive system or the control circuit fails. 第3実施形態のモータ制御装置の回路図。The circuit diagram of the motor control device of a 3rd embodiment. 第4実施形態のモータ制御装置の回路図。The circuit diagram of the motor control device of a 4th embodiment.

(第1実施形態)
以下、本発明のモータ制御装置を具体化した第1実施形態を図1〜図7を参照して説明する。なお、モータ制御装置の用途の限定はしないが、例えば、車両に搭載され、ステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置や、後輪に駆動力を発生させる後輪駆動装置としてモータ制御装置が用いられる。
(First embodiment)
A first embodiment embodying a motor control device of the present invention will be described below with reference to FIGS. Although the use of the motor control device is not limited, for example, the motor control device is used as an electric power steering device that is installed in a vehicle and assists a steering operation, or a rear wheel drive device that generates a driving force on rear wheels. .

図1(a)に示すように、モータ制御装置は、モータ10、モータ10に対して交流電力を供給するインバータ部20、ゲート駆動回路部30、制御部40、及び電源としてのバッテリBa、Bbを備えている。   As shown in FIG. 1A, the motor control device includes a motor 10, an inverter unit 20 that supplies AC power to the motor 10, a gate drive circuit unit 30, a control unit 40, and batteries Ba and Bb as power sources. Is equipped with.

バッテリBa、Bbは、例えば、充放電可能なニッケル水素やリチウムイオンなどの二次電池からなる高電圧(例えば、100V以上)、あるいは、低電圧(例えば、12V)の直流電源である。バッテリBa、Bbは、電源部に相当する。   The batteries Ba and Bb are high-voltage (for example, 100 V or more) or low-voltage (for example, 12 V) direct-current power supplies, which are rechargeable nickel-hydrogen or lithium-ion secondary batteries, for example. The batteries Ba and Bb correspond to a power supply unit.

本実施形態では、モータ10は、6相ブラシレスモータであって、スター結線されたa〜f相のモータコイルLa〜Lfを有しており、ゲート駆動回路部30、並びにインバータ部20が正常状態の場合に、モータコイルLa〜Lfに流れる相電流が60度の位相差があるように、モータの磁極数が設定されている。モータコイルLa〜Lfは巻線に相当する。   In the present embodiment, the motor 10 is a 6-phase brushless motor, and has star-connected a to f phase motor coils La to Lf, and the gate drive circuit unit 30 and the inverter unit 20 are in a normal state. In this case, the number of magnetic poles of the motor is set so that the phase currents flowing through the motor coils La to Lf have a phase difference of 60 degrees. The motor coils La to Lf correspond to windings.

インバータ部20は、モータコイルLa〜Lcを駆動するインバータ20Aと、モータコイルLd〜Lfを駆動するインバータ20Bを有する。
インバータ20Aは、相アームa〜cを備えている。相アームaは、スイッチング素子21a、21bの直列回路から構成され、相アームbは、スイッチング素子22a、22bの直列回路から構成され、相アームcは、スイッチング素子23a、23bの直列回路から構成されている。
The inverter unit 20 includes an inverter 20A that drives the motor coils La to Lc and an inverter 20B that drives the motor coils Ld to Lf.
The inverter 20A includes phase arms a to c. The phase arm a is composed of a series circuit of switching elements 21a and 21b, the phase arm b is composed of a series circuit of switching elements 22a and 22b, and the phase arm c is composed of a series circuit of switching elements 23a and 23b. ing.

インバータ20Bは、相アームd〜fを備えている。相アームdは、スイッチング素子24a、24bの直列回路から構成され、相アームeは、スイッチング素子25a、25bの直列回路から構成され、相アームfは、スイッチング素子26a、26bの直列回路から構成されている。   The inverter 20B includes phase arms d to f. The phase arm d is composed of a series circuit of switching elements 24a and 24b, the phase arm e is composed of a series circuit of switching elements 25a and 25b, and the phase arm f is composed of a series circuit of switching elements 26a and 26b. ing.

なお、本実施形態では、スイッチング素子はNチャンネル型のMOS(Metal Oxide Semconductor)FETとしているが、Pチャンネル型であってもよい。図示はしないが、Nチャンネル型のMOSFETは、PN接合ダイオードをそれぞれ内蔵しており、この内蔵ダイオードのアノードは対応するスイッチング素子のソースに、カソードは対応するスイッチング素子のドレインに電気的に接続されている。   In the present embodiment, the switching element is an N-channel type MOS (Metal Oxide Semiconductor) FET, but it may be a P-channel type. Although not shown, each N-channel MOSFET has a built-in PN junction diode. The anode of this built-in diode is electrically connected to the source of the corresponding switching element, and the cathode is electrically connected to the drain of the corresponding switching element. ing.

インバータ20Aの相アームa〜cは、バッテリBaに接続された電源ラインL1と接地(アース)ラインL2との間に並列に設けられている。電源ラインL1において、バッテリBaと相アームa間にはリレースイッチRaが設けられている。スイッチング素子21a、21bの接続点a1、スイッチング素子22a、22bの接続点b1及びスイッチング素子23a、23bの接続点c1は、モータコイルLa、Lb、Lcの一端にそれぞれ接続されている。   The phase arms a to c of the inverter 20A are provided in parallel between the power supply line L1 connected to the battery Ba and the ground (earth) line L2. A relay switch Ra is provided between the battery Ba and the phase arm a in the power supply line L1. The connection point a1 of the switching elements 21a and 21b, the connection point b1 of the switching elements 22a and 22b, and the connection point c1 of the switching elements 23a and 23b are connected to one ends of the motor coils La, Lb, and Lc, respectively.

インバータ20Bの相アームd〜fは、バッテリBbに接続された電源ラインL3と接地(アース)ラインL4との間に並列に設けられている。電源ラインL3において、バッテリBbと相アームd間にはリレースイッチRbが設けられている。スイッチング素子24a、24bの接続点d1、スイッチング素子25a、25bの接続点e1及びスイッチング素子26a、26bの接続点f1は、モータコイルLd、Le、Lfの一端にそれぞれ接続されている。   The phase arms d to f of the inverter 20B are provided in parallel between the power supply line L3 connected to the battery Bb and the ground (earth) line L4. In the power supply line L3, a relay switch Rb is provided between the battery Bb and the phase arm d. The connection point d1 of the switching elements 24a and 24b, the connection point e1 of the switching elements 25a and 25b, and the connection point f1 of the switching elements 26a and 26b are connected to one ends of the motor coils Ld, Le, and Lf, respectively.

接続点a1とモータコイルLa間、接続点b1とモータコイルLb間、接続点c1とモータコイルLc間、接続点d1とモータコイルLd間、接続点e1とモータコイルLe間、及び接続点f1とモータコイルLf間には、電流センサSa〜Sfが設けられている。電流センサSa〜Sfは、検出した相電流を制御部40に出力する。   Connection point a1 and motor coil La, connection point b1 and motor coil Lb, connection point c1 and motor coil Lc, connection point d1 and motor coil Ld, connection point e1 and motor coil Le, and connection point f1. Current sensors Sa to Sf are provided between the motor coils Lf. The current sensors Sa to Sf output the detected phase current to the control unit 40.

ゲート駆動回路部30は、インバータ20Aを駆動するゲート駆動回路30Aとインバータ20Bを駆動するゲート駆動回路30Bを含む。
制御部40は、マイクロコンピュータから構成されており、種々のパラメータに基づいて制御指令信号をゲート駆動回路30A、30Bに出力することによりインバータ20A、20Bを制御する。
The gate drive circuit unit 30 includes a gate drive circuit 30A that drives the inverter 20A and a gate drive circuit 30B that drives the inverter 20B.
The control unit 40 is composed of a microcomputer, and controls the inverters 20A and 20B by outputting control command signals to the gate drive circuits 30A and 30B based on various parameters.

例えば、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置では、図示しないコラム軸に設けられたトルクセンサからの操舵トルク信号及び操舵角センサからの操舵角信号をパラメータとして制御部40は入力する。そして、制御部40は、ステアリングによる操舵を車速に応じてアシストするように目標相電流を演算し、この演算した目標相電流に基づいて前記回転位置信号に合わせた制御指令信号をゲート駆動回路30A、30Bに出力することにより、インバータ20A、20Bを制御する。   For example, in the motor control device of the electric power steering device, the control unit 40 inputs the steering torque signal from the torque sensor and the steering angle signal from the steering angle sensor provided on the column shaft (not shown) as parameters. Then, the control unit 40 calculates the target phase current so as to assist the steering by the steering according to the vehicle speed, and based on the calculated target phase current, the control command signal matched with the rotational position signal is supplied to the gate drive circuit 30A. , 30B to control the inverters 20A, 20B.

具体的には、制御部40は、ゲート駆動回路30A、30Bを介してスイッチング素子21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bのON/OFFを切り替えることにより、インバータ20A、20Bを制御する。すなわち、各スイッチング素子のゲートがゲート駆動回路30A、30Bの出力端子に接続されているため、ゲート駆動回路30A、30Bによりゲート電圧を変化させることにより、スイッチング素子のON/OFFを切り替える。   Specifically, the control unit 40 switches ON / OFF of the switching elements 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b via the gate drive circuits 30A, 30B. Thus, the inverters 20A and 20B are controlled. That is, since the gates of the respective switching elements are connected to the output terminals of the gate drive circuits 30A and 30B, the gate drive circuits 30A and 30B change the gate voltage to switch ON / OFF of the switching elements.

また、制御部40は、電流センサSa〜Sfから入力したモータ10の相電流と、目標相電流との偏差がなくなるようにフィードバック制御を行うようにしている。
上記のように、本実施形態のモータ制御装置は、ゲート駆動回路30A、インバータ20A、及びモータコイルLa〜Lcを含む駆動系統、及びゲート駆動回路30B、インバータ20B、モータコイルLd〜Lfを含む駆動系統の2系統を備えており、単一の制御部40により、両駆動系統を制御する。
Further, the control unit 40 performs feedback control so that there is no deviation between the target phase current and the phase current of the motor 10 input from the current sensors Sa to Sf.
As described above, the motor control device according to the present embodiment includes the drive system including the gate drive circuit 30A, the inverter 20A, and the motor coils La to Lc, and the drive system including the gate drive circuit 30B, the inverter 20B, and the motor coils Ld to Lf. Two drive systems are provided, and both drive systems are controlled by a single control unit 40.

(実施形態の作用)
次に、本実施形態の作用を説明する。
図2は制御部40が所定の制御周期毎に実行する駆動系統の異常判定プログラムに関するフローチャートである。
(Operation of the embodiment)
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 2 is a flowchart relating to a drive system abnormality determination program executed by the control unit 40 in each predetermined control cycle.

(S10)
S10では制御部40は、下記の判定処理を行う。
<ゲート駆動回路の状態判定>
ゲート駆動回路30A、30Bには、図示はしないが、ゲート駆動回路30A、30Bからの出力側の電圧等を検出し、その検出信号を制御部40に出力するゲート駆動回路状態検出部を備えている。
(S10)
In S10, the control unit 40 performs the following determination process.
<State judgment of gate drive circuit>
Although not shown, the gate drive circuits 30A and 30B are provided with a gate drive circuit state detection unit that detects a voltage on the output side from the gate drive circuits 30A and 30B and outputs the detection signal to the control unit 40. There is.

制御部40は、各相の相アームを駆動するためにゲート駆動回路30A、30Bに制御指令信号を出力した場合、この制御指令信号に応じてゲート駆動回路30A、30Bが正常に動作しているか否かの状態判定を前記ゲート駆動回路状態検出部からの検出信号に基づいて行う。例えば、制御部40が、インバータの相アームのスイッチング素子を駆動する制御指令信号をゲート駆動回路に出力したが、該ゲート駆動回路から当該相アームのスイッチング素子に対して印加されるゲート電圧(検出信号)が、正常条件を満足していない場合を異常状態と判定する。例えば、正常条件とは制御指令信号に基づいてスイッチング素子をオンまたはオフするためのゲート電圧が出力されていない等を含む。   When the control unit 40 outputs a control command signal to the gate drive circuits 30A and 30B to drive the phase arms of each phase, whether the gate drive circuits 30A and 30B are normally operating according to the control command signal. Whether or not the state is judged is performed based on the detection signal from the gate drive circuit state detector. For example, the control unit 40 outputs a control command signal for driving the switching element of the phase arm of the inverter to the gate drive circuit, but the gate voltage (detection) applied from the gate drive circuit to the switching element of the phase arm is detected. Signal) does not satisfy the normal condition, it is judged as an abnormal state. For example, the normal condition includes that the gate voltage for turning on or off the switching element is not output based on the control command signal.

また、制御部40は、前記対応するゲート駆動回路から当該相アームのスイッチング素子に対してゲート電圧が、正常条件を満足する場合を正常状態と判定する。なお、異常判定は、前記判定に限定されるものではない。   Further, the control unit 40 determines that the gate voltage from the corresponding gate drive circuit with respect to the switching element of the phase arm satisfies the normal condition as a normal state. The abnormality determination is not limited to the above determination.

ここでの判定をゲート駆動回路の状態判定という。
<ゲート駆動回路部の状態判定>
ここでのゲート駆動回路部の状態判定の結果は、下記のいずれか1つである。
The determination here is called state determination of the gate drive circuit.
<Determination of state of gate drive circuit section>
The result of the state determination of the gate drive circuit section here is one of the following.

<1>ゲート駆動回路部30(ゲート駆動回路30A、30B)が正常
<2−1>ゲート駆動回路30Aが正常、ゲート駆動回路30Bが異常
<2−2>ゲート駆動回路30Aが異常、ゲート駆動回路30Bが正常
<3>ゲート駆動回路30A、30Bがともに異常
<インバータ部の状態判定>
また、制御部40は、正常状態のゲート駆動回路に属する駆動系統のインバータに関する相電流(電流センサSa〜Sfから入力した検出信号)に基づいて、その相電流が、継続して一定値(一定値については後述する)となっているか否かにより各相アームのスイッチング素子がオープン故障か否か、ショート故障か否かを判断する。相アームのスイッチング素子がオープン故障、ショート故障のいずれかであるときは、制御部40は、異常と判定し、いずれの故障でもないときは正常と判定する。
<1> The gate drive circuit unit 30 (gate drive circuits 30A and 30B) is normal <2-1> The gate drive circuit 30A is normal and the gate drive circuit 30B is abnormal <2-2> The gate drive circuit 30A is abnormal and gate drive Circuit 30B is normal <3> Both gate drive circuits 30A and 30B are abnormal <Inverter state determination>
Further, the control unit 40 continues the phase current to a constant value (constant) based on the phase current (the detection signal input from the current sensors Sa to Sf) regarding the inverter of the drive system belonging to the gate drive circuit in the normal state. Whether or not the switching element of each phase arm has an open failure or a short circuit failure is determined depending on whether or not the value is described later). When the switching element of the phase arm has either an open failure or a short failure, the control unit 40 determines that it is abnormal, and when neither of the failures is normal, it determines that it is normal.

なお、上記<2−1>、<2−2>、及び<3>の場合は、制御部40は、異常状態と判定したゲート駆動回路が属する駆動系統のインバータについては、相アームのスイッチング素子に関するオープン故障か否か、或いはショート故障か否かの判定は行わない。   In addition, in the case of <2-1>, <2-2>, and <3>, the control unit 40 controls the phase arm switching element for the inverter of the drive system to which the gate drive circuit determined to be in the abnormal state belongs. Whether or not there is an open failure or a short failure is not determined.

ここでオープン故障及びショート故障の判定について説明する。
(上スイッチング素子の故障判定)
上スイッチング素子がオープン故障の場合、上スイッチング素子がオンのゲート電圧が印加された場合にも、当該上スイッチング素子に接続されているモータコイルには相電流が流れないため、相電流は継続して一定値である0を検出する。従って、当該相アームの相電流を検出している電流センサの検出信号に基づいて、制御部40は、継続して一定値の0となっている場合、当該相アームの上スイッチング素子がオープン故障であると判定する。
Here, the determination of the open failure and the short failure will be described.
(Failure judgment of upper switching element)
In the case where the upper switching element has an open failure, the phase current does not continue to flow in the motor coil connected to the upper switching element even when the gate voltage for turning on the upper switching element is applied. 0 which is a constant value is detected. Therefore, based on the detection signal of the current sensor that detects the phase current of the phase arm, if the control unit 40 continues to have a constant value of 0, the upper switching element of the phase arm has an open failure. It is determined that

また、上スイッチング素子がショート故障の場合は、上スイッチング素子がオフのゲート電圧となっている場合にも、ショートしているため、当該上スイッチング素子に接続されているモータコイルの相電流(ピーク値(>0))が継続して流れる。   In addition, when the upper switching element has a short-circuit fault, the phase current (peak current) of the motor coil connected to the upper switching element is also short because it is short-circuited even when the upper switching element has an off gate voltage. The value (> 0) continues to flow.

従って、当該相アームの相電流を検出している電流センサからの検出信号に基づいて、一定値としてピーク値が継続している場合、制御部40は、当該相アームの上スイッチング素子がショート故障であると判定する。   Therefore, if the peak value continues as a constant value based on the detection signal from the current sensor that detects the phase current of the phase arm, the control unit 40 causes the upper switching element of the phase arm to have a short circuit failure. It is determined that

(下スイッチング素子の故障判定)
下スイッチング素子がオープン故障の場合、下スイッチング素子がオンのゲート電圧が印加された場合であっても、当該下スイッチング素子に接続されているモータコイルには相電流が流れないため、相電流は継続して一定値である0を検出する。従って、当該相アームの相電流を検出している電流センサの検出信号に基づいて、制御部40は、継続して一定値の0となっている場合、当該相アームの下スイッチング素子がオープン故障であると判定する。
(Fault determination of lower switching element)
If the lower switching element has an open failure, the phase current will not flow in the motor coil connected to the lower switching element even if a gate voltage for turning on the lower switching element is applied. A constant value of 0 is continuously detected. Therefore, based on the detection signal of the current sensor detecting the phase current of the phase arm, if the control unit 40 continues to have a constant value of 0, the lower switching element of the phase arm has an open failure. It is determined that

また、下スイッチング素子がショート故障の場合は、下スイッチング素子がオフのゲート電圧となっている場合も、当該下スイッチング素子に接続されているモータコイルからは相電流(底値<0)が一定値として継続して流れる。従って、当該相アームの相電流を検出している電流センサの検出信号に基づいて、一定値として底値が継続している場合、制御部40は、相アームの下スイッチング素子がショート故障であると判定する。   When the lower switching element has a short circuit failure, the phase current (bottom value <0) is constant from the motor coil connected to the lower switching element even when the lower switching element has an off gate voltage. As it continues to flow. Therefore, based on the detection signal of the current sensor that detects the phase current of the phase arm, if the bottom value continues as a constant value, the control unit 40 determines that the lower switching element of the phase arm has a short circuit failure. judge.

なお、インバータ部20の状態判定は、上記方法に限定するものではなく、他の方法であってもよい。
制御部40は、上記のようにして得られた個々の判断結果に基づいて、当該インバータの相アームの全てが正常か、一部が正常か、或いは全て異常であるかを判定する。
The state determination of the inverter unit 20 is not limited to the above method, and other methods may be used.
The control unit 40 determines whether all of the phase arms of the inverter are normal, some of them are normal, or all of them are abnormal, based on the individual judgment results obtained as described above.

ここでのインバータ部20の状態判定の結果は、下記のいずれか1つである。
<4>インバータ部20(インバータ20A、20B)が正常
<5−1>インバータ20Aの全ての相アームが正常で、インバータ20Bの全ての相アームが異常
<5−2>インバータ20Aの全ての相アームが正常で、インバータ20Bの一部(すなわち、1つの相アーム)の相アームが異常
<5−3>インバータ20Aの全ての相アームが正常で、インバータ20Bの一部(すなわち、2つの相アーム)の相アームが異常
<6−1>インバータ20Aの全ての相アームが異常で、インバータ20Bの全ての相アームが正常
<6−2>インバータ20Aの一部(すなわち、1つの相アーム)の相アームが異常で、インバータ20Bの全ての相アームが正常
<6−3>インバータ20Aの一部(すなわち、2つの相アーム)の相アームが異常で、インバータ20Bの全ての相アームが正常
<7−1>インバータ20A、20Bの全相アームが異常
<7−2>インバータ20A、20Bのそれぞれが1つまたは2つの異常の相アームを有し、両インバータの異常の相アーム数nが、1≦n≦4
<8−1>上記<2−1>の場合、インバータ20Aの全ての相アームが正常
<8−2>上記<2−2>の場合、インバータ20Bの全ての相アームが正常
(S20)
制御部40は、上記<1>であって、かつ<4>のときは、S20で通常の6相モータ制御を行う。制御部40が、正常状態のゲート駆動回路30A、30B、並びに正常状態のインバータ20A、20Bを制御している場合、モータコイルLa〜Lfに流れる相電流は60度の位相差がある電流となる(図1(b)参照)。
The result of the state determination of the inverter unit 20 here is one of the following.
<4> Inverter unit 20 (inverters 20A, 20B) is normal <5-1> All phase arms of inverter 20A are normal and all phase arms of inverter 20B are abnormal <5-2> All phases of inverter 20A The arm is normal, and part of the phase arm of the inverter 20B (that is, one phase arm) is abnormal. <5-3> All phase arms of the inverter 20A are normal and part of the inverter 20B (that is, two phase arms). <6-1> All phase arms of the inverter 20A are abnormal and all phase arms of the inverter 20B are normal <6-2> Part of the inverter 20A (that is, one phase arm) Is abnormal, and all the phase arms of the inverter 20B are normal. <6-3> Some of the phase arms of the inverter 20A (that is, two phase arms) are Normally, all phase arms of the inverter 20B are normal. <7-1> All phase arms of the inverters 20A and 20B are abnormal. <7-2> Each of the inverters 20A and 20B has one or two abnormal phase arms. However, the number n of abnormal phase arms of both inverters is 1 ≦ n ≦ 4.
<8-1> In the case of <2-1> above, all the phase arms of the inverter 20A are normal. <8-2> In the case of <2-2> above, all the phase arms of the inverter 20B are normal (S20).
When the above <1> and <4>, the control section 40 performs normal 6-phase motor control in S20. When the control unit 40 controls the gate drive circuits 30A and 30B in the normal state and the inverters 20A and 20B in the normal state, the phase currents flowing through the motor coils La to Lf are currents having a phase difference of 60 degrees. (See FIG. 1 (b)).

(S30)
制御部40は、上記<8−1>のとき、上記<8−2>のとき、上記<1>で、かつ<5−1>のとき、或いは上記<1>で、かつ<6−1>のときは、S30で下記の処理を行う。
(S30)
The control unit 40, when <8-1>, <8-2>, <1>, and <5-1>, or <1>, <6-1. If>, the following processing is performed in S30.

制御部40は当該故障と判定した駆動系統のリレースイッチを開路する。例えば、ゲート駆動回路30Aが故障した場合、図3に示すように、リレースイッチRaを開路する。この場合は、バッテリBaから、ゲート駆動回路30A、及びインバータ20Aには電力供給が断たれる。   The control unit 40 opens the relay switch of the drive system that is determined to have the failure. For example, when the gate drive circuit 30A fails, the relay switch Ra is opened as shown in FIG. In this case, the power supply from the battery Ba to the gate drive circuit 30A and the inverter 20A is cut off.

また、制御部40は、正常であると判定したゲート駆動回路が属する駆動系統に対して、通常のモータ制御、すなわち、正常である駆動系統の3相のモータコイルについて駆動する。この3相のモータコイルの駆動は、両駆動系統が正常であるとした場合において6相のモータコイルの駆動方法と同じ方法で行われる。   Further, the control unit 40 performs normal motor control for the drive system to which the gate drive circuit determined to be normal, that is, drives the three-phase motor coils of the normal drive system. The driving of this three-phase motor coil is performed by the same method as the driving method of the six-phase motor coil, assuming that both drive systems are normal.

この結果、モータ10の出力は低下するが、モータ制御を継続して行うことができる。モータ制御装置が電動パワーステアリング装置の場合、正常な場合は、多相モータにより滑らかなアシストを実行でき、一方の駆動系統のゲート駆動回路が故障した場合でも、故障した駆動系統への電力供給を停止して排除し、残りの正常な駆動系統でモータ制御を継続することができる。   As a result, although the output of the motor 10 decreases, the motor control can be continued. When the motor control device is an electric power steering device, when it is normal, smooth assist can be executed by the multi-phase motor, and even if the gate drive circuit of one drive system fails, power is supplied to the failed drive system. It can be stopped and eliminated, and motor control can be continued with the remaining normal drive system.

(S40)
制御部40は、上記<1>で、かつ<5−2>のとき、または上記<1>で、かつ<6−2>のときは、S40で下記の処理を行う。
(S40)
When <1> and <5-2>, or <1> and <6-2>, the control unit 40 performs the following process in S40.

制御部40は、ゲート駆動回路30A、30Bに対して、正常な相アームを使用して5相または4相の協調制御を行う。
(5相の協調制御)
相アームを構成する上スイッチング素子がオープン故障の場合、制御部40は、5相の協調制御を行う。本実施形態では、制御部40は、位相にかかわらず、一定トルクが得られるように、正常な5相の相アームのスイッチング素子に対して、各位相における相電流を制御する。この方法では、位相にかかわらず、トルク変動が出ないようにしているが、この方法に限定するものではない。
The control unit 40 uses the normal phase arm for the gate drive circuits 30A and 30B to perform 5-phase or 4-phase cooperative control.
(Five-phase coordinated control)
When the upper switching element forming the phase arm has an open failure, the control unit 40 performs cooperative control of five phases. In the present embodiment, the control unit 40 controls the phase current in each phase with respect to the switching elements of the normal 5-phase phase arm so that a constant torque is obtained regardless of the phase. In this method, torque fluctuation is prevented regardless of the phase, but the present invention is not limited to this method.

図4(a)の例では、インバータ20Bの相アームfの上スイッチング素子であるスイッチング素子26aが故障した場合であって、他の相アームが正常の場合を示している。この場合、制御部40は、正常な5相の相アームのスイッチング素子に対して、上記のように位相にかかわらず、一定トルクが得られるように各位相における相電流を制御すると、モータコイルLfの相電流は0となるが、他のモータコイルLa〜Leの相電流は図4(b)に示すものとなる。   The example of FIG. 4A shows a case where the switching element 26a, which is the upper switching element of the phase arm f of the inverter 20B, has failed, and the other phase arms are normal. In this case, when the control unit 40 controls the phase current in each phase so that a constant torque is obtained for the switching element of the normal 5-phase phase arm regardless of the phase as described above, the motor coil Lf , The phase currents of the other motor coils La to Le are as shown in FIG. 4B.

また、図6(a)に示すように、相アームを構成する下スイッチング素子がオープン故障の場合、制御部40は、5相の協調制御を行う。本実施形態では、制御部40は、位相にかかわらず、一定トルクが得られるように、正常な5相の相アームのスイッチング素子に対して、各位相における相電流を制御する。この方法では、位相にかかわらず、トルク変動が出ないようにしているが、この方法に限定するものではない。   Further, as shown in FIG. 6A, when the lower switching element forming the phase arm has an open failure, the control unit 40 performs the 5-phase cooperative control. In the present embodiment, the control unit 40 controls the phase current in each phase with respect to the switching elements of the normal 5-phase phase arm so that a constant torque is obtained regardless of the phase. In this method, torque fluctuation is prevented regardless of the phase, but the present invention is not limited to this method.

図6(a)の例では、インバータ20Bの相アームfの下スイッチング素子であるスイッチング素子26bが故障した場合であって、他の相アームが正常の場合を示している。この場合、制御部40は、正常な5相の相アームのスイッチング素子に対して、上記のように位相にかかわらず、一定トルクが得られるように各位相における相電流を制御すると、モータコイルLfの相電流は0となるが、他のモータコイルLa〜Leの相電流は図6(b)に示すものとなる。   The example of FIG. 6A shows a case where the switching element 26b, which is the lower switching element of the phase arm f of the inverter 20B, has failed and the other phase arms are normal. In this case, when the control unit 40 controls the phase current in each phase so that a constant torque is obtained for the switching element of the normal 5-phase phase arm regardless of the phase as described above, the motor coil Lf , The phase currents of the other motor coils La to Le are as shown in FIG. 6B.

(4相の協調制御)
相アームを構成するスイッチング素子がショート故障の場合、制御部40は、そのショート故障の相と180deg違いの相については、同一電位となるように制御する。このことにより、ショート故障の相により発生するトルクを前記180deg違いの相により発生するトルクで相殺する。また、制御部40は残りの正常な相アームに対して4相駆動する。
(Four-phase coordinated control)
When the switching element forming the phase arm has a short circuit failure, the control unit 40 controls the phase having the short circuit failure and the phase having a difference of 180 deg so as to have the same potential. As a result, the torque generated by the phase of the short circuit failure is canceled by the torque generated by the phase of 180 deg difference. Further, the control unit 40 drives the remaining normal phase arms in four phases.

図4(a)において、インバータ20Bの相アームfの上スイッチング素子であるスイッチング素子26aがショート故障の場合であって、他の相アームが、正常の場合、モータコイルLfの相電流は、ショート故障しているため、モータコイルLfの相電流は、ピーク値が一定に流れる。   In FIG. 4A, when the switching element 26a, which is the upper switching element of the phase arm f of the inverter 20B, has a short circuit failure and the other phase arms are normal, the phase current of the motor coil Lf is short circuited. Since it is out of order, the peak value of the phase current of the motor coil Lf flows constantly.

このような場合、制御部40は、モータコイルLfと180deg違いの相であるモータコイルLaに、モータコイルLfの相電流と同じ相電流が流れるように、すなわち、同一電位となるようにスイッチング素子24aを制御する。そして、他の正常な4相アームのスイッチング素子に対しては、各位相における相電流を制御し、このことによって位相にかかわらず、一定トルクがでるようにしてトルク変動が出ないようにしている(図5参照)。なお、図5では、モータコイルLaの相電流は、モータコイルLfの相電流と同一電流のため、説明の便宜上、モータコイルLfの相電流を示す太線の一点鎖線で示している。   In such a case, the control unit 40 causes the switching element so that the same phase current as the phase current of the motor coil Lf flows through the motor coil La having a phase difference of 180 degrees from the motor coil Lf, that is, the same potential. 24a is controlled. Then, for the other normal switching elements of the four-phase arm, the phase current in each phase is controlled so that a constant torque is generated regardless of the phase so that torque fluctuation does not occur. (See Figure 5). Note that, in FIG. 5, the phase current of the motor coil La is the same as the phase current of the motor coil Lf, and therefore, for convenience of description, the phase current is shown by a bold single-dot chain line indicating the phase current of the motor coil Lf.

また、図6(a)において、インバータ20Bの相アームfの下スイッチング素子であるスイッチング素子26bがショート故障の場合であって、他の相アームが、正常の場合、モータコイルLfの相電流は、ショート故障しているため、モータコイルLfの相電流は底値となって一定に流れる。   Further, in FIG. 6A, when the switching element 26b, which is the lower switching element of the phase arm f of the inverter 20B, has a short circuit failure and the other phase arms are normal, the phase current of the motor coil Lf is Since there is a short circuit failure, the phase current of the motor coil Lf has a bottom value and flows constantly.

このような場合、制御部40は、モータコイルLfと180deg違いの相であるモータコイルLaに、モータコイルLfの相電流と同じ相電流が流れるように、すなわち、同一電位となるようにスイッチング素子24aを制御する。そして、他の正常な4相アームのスイッチング素子に対しては、各位相における相電流を制御し、このことによって位相にかかわらず、一定トルクがでるようにしてトルク変動が出ないようにしている(図7参照)。なお、図7では、モータコイルLaの相電流は、モータコイルLfの相電流と同一電流のため、説明の便宜上、モータコイルLfの相電流を示す太線の一点鎖線で示している。   In such a case, the control unit 40 causes the switching element so that the same phase current as the phase current of the motor coil Lf flows through the motor coil La having a phase difference of 180 degrees from the motor coil Lf, that is, the same potential. 24a is controlled. Then, for the other normal switching elements of the four-phase arm, the phase current in each phase is controlled so that a constant torque is generated regardless of the phase so that torque fluctuation does not occur. (See Figure 7). Note that, in FIG. 7, the phase current of the motor coil La is the same as the phase current of the motor coil Lf, and therefore, for convenience of description, the phase current is shown by a bold single-dot chain line indicating the phase current of the motor coil Lf.

上記のような5相の協調制御、並びに4相の協調制御は、予め設定されたプログラムで制御が可能である。
(S50)
また、制御部40は、S10の判定処理で、上記<3>のとき、上記<1>で、かつ<7−1>のとき、上記<1>で、かつ<7−2>、<5−3>或いは<6−3>のときは、全駆動系統が異常、或いは、全駆動系統を制御してモータを制御しても十分なモータ駆動ができないとして、S50に移行する。S50では、制御部40により、リレースイッチRa、Rbを開路するとともに、制御部40による各駆動系統によるモータ制御を停止する。
The 5-phase cooperative control and the 4-phase cooperative control as described above can be controlled by a preset program.
(S50)
Further, in the determination process of S10, the control unit 40, when <3>, is <1>, and when <7-1>, is <1>, and <7-2>, <5. If -3> or <6-3>, the entire drive system is abnormal, or it is determined that sufficient motor drive cannot be performed even if the motor is controlled by controlling the entire drive system, and the process proceeds to S50. In S50, the control unit 40 opens the relay switches Ra and Rb, and stops the motor control by each drive system by the control unit 40.

本実施形態では、下記の特徴を有する。
(1)本実施形態のモータ制御装置では、制御部40は、複数の駆動系統のインバータ20A、20Bのうち、一方の駆動系統のインバータ20A、20Bの相アームが異常の場合、該異常の相アームa〜fの駆動を停止させる。そして、制御部40は当該一方の駆動系統のゲート駆動回路30A、30Bに対し、残りの正常な相アームa〜fを使用してモータ制御の継続を行う。また、複数の駆動系統のゲート駆動回路30A、30Bのうち、一方の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、該異常のゲート駆動回路を停止させて、残りの他の駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行う。
The present embodiment has the following features.
(1) In the motor control device of the present embodiment, the control unit 40, when the phase arms of the inverters 20A, 20B of one of the drive systems among the inverters 20A, 20B of the plurality of drive systems are abnormal, the phase of the abnormality is detected. The driving of the arms a to f is stopped. Then, the control unit 40 continues the motor control for the gate drive circuits 30A and 30B of the one drive system by using the remaining normal phase arms a to f. Further, when the gate drive circuit of one drive system among the gate drive circuits 30A and 30B of the plurality of drive systems is abnormal, the gate drive circuit of the abnormal state is stopped and the remaining drive systems are operated normally. Continue motor control using the gate drive circuit.

この結果、本実施形態によれば、インバータの一部の相アームが異常の場合には、モータの出力が半分になることなく継続して駆動制御でき、1つの系統のゲート駆動回路が異常の場合には、モータを継続して駆動制御することができる。   As a result, according to the present embodiment, when some of the phase arms of the inverter are abnormal, the drive output can be continuously controlled without halving the output of the motor, and the gate drive circuit of one system is abnormal. In this case, the motor can be continuously driven and controlled.

(2)本実施形態では、制御部40は一方の駆動系統のゲート駆動回路30A、30Bが異常の場合、正常なゲート駆動回路30A、30Bにより、第2のモータの制御の継続を行う際、電源部と異常となったゲート駆動回路30A、30Bが属する駆動系統のインバータ20A,20Bとの間に設けられたリレースイッチRa、Rbを遮断制御する。   (2) In this embodiment, when the gate drive circuits 30A and 30B of one drive system are abnormal, the control unit 40 continues the control of the second motor by the normal gate drive circuits 30A and 30B. The relay switches Ra and Rb provided between the power supply unit and the inverters 20A and 20B of the drive system to which the abnormal gate drive circuits 30A and 30B belong are controlled to be cut off.

この結果、本実施形態によれば、異常となったゲート駆動回路に属する駆動系統のインバータへの電力供給を断つことができる。
(3)本実施形態のモータ制御装置では、インバータ20A、20B毎にバッテリBa、Bbが設けられており、各インバータ20A、20Bと該インバータ20A、20Bが属する駆動系統の電源とはリレースイッチRa、Rbが設けられている。この結果、本実施形態によれば、各駆動系統において、異常となったゲート駆動回路に属する駆動系統のインバータへの電力供給を断つことができる。
As a result, according to the present embodiment, it is possible to cut off the power supply to the inverter of the drive system belonging to the abnormal gate drive circuit.
(3) In the motor control device of the present embodiment, the batteries Ba and Bb are provided for each of the inverters 20A and 20B, and the inverters 20A and 20B and the power supply of the drive system to which the inverters 20A and 20B belong are relay switches Ra. , Rb are provided. As a result, according to the present embodiment, in each drive system, the power supply to the inverter of the drive system belonging to the abnormal gate drive circuit can be cut off.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態を、図8(a)、図8(b)を参照して説明する。なお、本実施形態を含めた以下に説明する各実施形態では、第1実施形態と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる構成について説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b). In each of the following embodiments including the present embodiment, the same components as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different components will be described.

第1実施形態では、制御部40がゲート駆動回路30A、30Bを共に制御するようにしたが、本実施形態では、駆動系統毎に、制御回路40A、40Bが設けられているところが異なっている。また、制御回路40A、40Bには、ゲート駆動回路30A、30Bがそれぞれ含まれている。制御回路40A、40Bは、制御部40に相当する。   In the first embodiment, the control unit 40 controls both the gate drive circuits 30A and 30B, but in the present embodiment, the control circuits 40A and 40B are different for each drive system. Further, the control circuits 40A and 40B include gate drive circuits 30A and 30B, respectively. The control circuits 40A and 40B correspond to the control unit 40.

また、制御回路40A、40Bには、電流センサSa〜Sfの検出信号が入力され、各制御回路40A、40Bにおいて、第1実施形態で制御部40が行った判定処理をそれぞれ行うようにしている。また、制御回路40A、40Bは、相互通信が行われており、それぞれの判定処理の結果が一致するか否かを判定するようにしている。そして、その判定結果が一致し、前記第1実施形態の制御部40が、当該駆動系統に関してリレースイッチRa、Rbを開路した場合と同様に、一駆動系統に故障判定があった場合、他の駆動系統の制御回路が、故障判定があった駆動系統のリレースイッチRa、Rbを開路するようにしている。また、判定結果が一致した場合において、5相の協調制御、或いは4相の協調制御を行う場合、各制御回路40A、40Bは、予め設定されたプログラムに基づいて5相の協調制御、或いは4相の協調制御を行うようにしている。   Further, the detection signals of the current sensors Sa to Sf are input to the control circuits 40A and 40B, and the control circuits 40A and 40B respectively perform the determination processing performed by the control unit 40 in the first embodiment. . In addition, the control circuits 40A and 40B are configured to perform mutual communication and determine whether or not the results of the respective determination processes match. Then, when the determination results match, and when the control unit 40 of the first embodiment opens the relay switches Ra and Rb with respect to the drive system and there is a failure determination in one drive system, other The control circuit of the drive system opens the relay switches Ra and Rb of the drive system for which the failure determination has been made. Further, when the determination results match, when performing the 5-phase cooperative control or the 4-phase cooperative control, each control circuit 40A, 40B causes the 5-phase cooperative control or the 4-phase cooperative control based on a preset program. Coordinated control of phases is performed.

また、本実施形態では、制御回路40A、40Bがゲート駆動回路30A、30Bに出力する制御指令信号を、他の駆動系統の制御回路により監視されるように構成されている。そして、前記他の駆動系統の制御回路は、前記制御指令信号が所定の閾値範囲内にあるか否かを判定するようにしている。この場合、前記制御指令信号は、前記所定の閾値範囲内にあれば、正常値と判定され、範囲外であれば異常値とされる。   Further, in the present embodiment, the control command signals output from the control circuits 40A and 40B to the gate drive circuits 30A and 30B are monitored by the control circuits of other drive systems. Then, the control circuit of the other drive system determines whether the control command signal is within a predetermined threshold range. In this case, the control command signal is determined to be a normal value if it is within the predetermined threshold range, and is an abnormal value if it is out of the range.

この制御指令信号が異常値である場合には、異常と判定した側の制御回路が、他の駆動系統のリレースイッチRa,Rbを開路するようにしている。図8(b)では、制御回路40Aの制御指令信号が異常だった場合に、制御回路40Bが、リレースイッチRaを開路した状態を示している。   When the control command signal has an abnormal value, the control circuit on the side determined to be abnormal opens the relay switches Ra and Rb of the other drive system. FIG. 8B shows a state where the control circuit 40B opens the relay switch Ra when the control command signal of the control circuit 40A is abnormal.

本実施形態では、上記のように構成されていることにより、各制御回路40A、40Bは、自身が属する駆動系統のインバータの相アームの一部が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常な残りの相アームを使用して第1のモータ制御の継続を行う。   In the present embodiment, by being configured as described above, when each of the control circuits 40A and 40B has an abnormality in a part of the phase arm of the inverter of the drive system to which it belongs, the control circuit 40A, 40B is normal to the drive system to which it belongs. The remaining phase arms are used to continue the first motor control.

また、自身が属する駆動系統以外の他の駆動系統のゲート駆動回路30A、30Bが異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用して第2のモータ制御の継続を行う。   Further, when the gate drive circuits 30A and 30B of the drive system other than the drive system to which the self belongs are abnormal, the second motor control is continued using the normal gate drive circuit of the drive system to which the self belongs.

本実施形態のモータ制御装置は、上記のように構成されていることにより、下記の効果を得る。
(1)本実施形態のモータ制御装置では、制御回路40A、40Bにより、自身が属する駆動系統のインバータ20A,20Bの相アームa〜fの一部が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常な残りの相アームを使用して第1のモータ制御の継続を行うことができる。
The motor control device according to the present embodiment, which is configured as described above, has the following effects.
(1) In the motor control device of the present embodiment, when some of the phase arms a to f of the inverters 20A and 20B of the drive system to which the control circuit 40A and 40B belong are abnormal, the drive system to which the motor control device belongs is normal. The remaining phase arms can be used to continue the first motor control.

また、制御回路40A、40Bにより、自身が属する駆動系統以外の他の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用して第2のモータ制御の継続を行うことができる。   When the control circuit 40A, 40B causes an abnormality in a gate drive circuit of a drive system other than the drive system to which the control circuit 40A or 40B belongs, a normal gate drive circuit of the drive system to which the control circuit 40A or 40B belongs is used to control the second motor. You can continue.

(2)本実施形態のモータ制御装置では、各制御回路40A、40Bは、他の駆動系統の制御回路が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用して第2のモータ制御の継続を行うことができる。   (2) In the motor control device of the present embodiment, each control circuit 40A, 40B uses the normal gate drive circuit of the drive system to which the control circuit of the other drive system belongs if the control circuit of the other drive system is abnormal. The motor control can be continued.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態のモータ制御装置を、図9を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態の構成中、バッテリBbが省略されていて、電源部がバッテリBaにて構成されているところが第1実施形態と異なっている。本実施形態によれば、バッテリBaを両駆動系統の電源部としているため、第1実施形態及び第2実施形態に比較してバッテリの個数を削減でき、コストの低減を図ることができる。
(Third Embodiment)
Next, the motor control device of the third embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment differs from the first embodiment in that the battery Bb is omitted in the configuration of the first embodiment and the power supply unit is configured by the battery Ba. According to the present embodiment, since the battery Ba is the power supply unit of both drive systems, the number of batteries can be reduced and the cost can be reduced as compared to the first and second embodiments.

(第4実施形態)
次に、第4実施形態のモータ制御装置を、図10を参照して説明する。
本実施形態のモータ10は、9相ブラシレスモータであって、スター結線されたa〜i相のモータコイルLa〜Liを有しているところが第1実施形態と異なっている。
(Fourth Embodiment)
Next, a motor control device of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
The motor 10 of the present embodiment is a 9-phase brushless motor, and differs from the first embodiment in that it has star-connected a to i-phase motor coils La to Li.

また、モータ制御装置は、ゲート駆動回路30A、インバータ20A、及びモータコイルLa〜Lcを含む駆動系統、ゲート駆動回路30B、インバータ20B、モータコイルLd〜Lfを含む駆動系統、及びゲート駆動回路30C、インバータ20C、モータコイルLg〜Liを含む駆動系統の3系統を備えている。そして、モータ制御装置は、単一の制御部40により、各駆動系統を制御する。モータコイルLa〜Liは巻線に相当する。   Further, the motor control device includes a drive system including a gate drive circuit 30A, an inverter 20A, and motor coils La to Lc, a gate drive circuit 30B, an inverter 20B, a drive system including motor coils Ld to Lf, and a gate drive circuit 30C. It is provided with three systems, an inverter 20C and a drive system including motor coils Lg to Li. Then, the motor control device controls each drive system by the single control unit 40. The motor coils La to Li correspond to windings.

インバータ20Cは、相アームg〜iを備えている。相アームgは、スイッチング素子27a、27bの直列回路から構成され、相アームhは、スイッチング素子28a、28bの直列回路から構成され、相アームiは、スイッチング素子29a、29bの直列回路から構成されている。   The inverter 20C includes phase arms g to i. The phase arm g is composed of a series circuit of switching elements 27a and 27b, the phase arm h is composed of a series circuit of switching elements 28a and 28b, and the phase arm i is composed of a series circuit of switching elements 29a and 29b. ing.

インバータ20Cの相アームg〜iは、バッテリBcに接続された電源ラインL5と接地(アース)ラインL6との間に並列に設けられている。電源ラインL5において、バッテリBcと相アームg間にはリレースイッチRcが設けられている。   The phase arms g to i of the inverter 20C are provided in parallel between the power supply line L5 connected to the battery Bc and the ground (earth) line L6. In the power supply line L5, a relay switch Rc is provided between the battery Bc and the phase arm g.

スイッチング素子27a、27bの接続点g1、スイッチング素子28a、28bの接続点h1及びスイッチング素子29a、29bの接続点i1は、モータコイルLg、Lh、Liの一端にそれぞれ接続されている。接続点g1とモータコイルLg間、接続点h1とモータコイルLh間、及び接続点i1とモータコイルLi間には、電流センサSg〜Siが設けられている。電流センサSa〜Siは、検出した相電流を制御部40に出力する。ゲート駆動回路部30は、インバータ20Aを駆動するゲート駆動回路30A、インバータ20Bを駆動するゲート駆動回路30B及びインバータ20Cを駆動するゲート駆動回路30Cを含む。   The connection point g1 of the switching elements 27a and 27b, the connection point h1 of the switching elements 28a and 28b, and the connection point i1 of the switching elements 29a and 29b are connected to one ends of the motor coils Lg, Lh, and Li, respectively. Current sensors Sg to Si are provided between the connection point g1 and the motor coil Lg, between the connection point h1 and the motor coil Lh, and between the connection point i1 and the motor coil Li. The current sensors Sa to Si output the detected phase current to the control unit 40. The gate drive circuit unit 30 includes a gate drive circuit 30A that drives the inverter 20A, a gate drive circuit 30B that drives the inverter 20B, and a gate drive circuit 30C that drives the inverter 20C.

制御部40は、マイクロコンピュータから構成されており、種々のパラメータに基づいて制御指令信号をゲート駆動回路30A、30B、30Cに出力することによりインバータ20A、20B、20Cを制御する。本実施形態の電源部は、バッテリBa、Bb、Bcにて構成されている。   The controller 40 is composed of a microcomputer, and controls the inverters 20A, 20B, 20C by outputting control command signals to the gate drive circuits 30A, 30B, 30C based on various parameters. The power supply unit of this embodiment is composed of batteries Ba, Bb, and Bc.

本実施形態では、各駆動系統に属するインバータ20A、20B、20Cのうち、一部の駆動系統のインバータの相アームが異常の場合は、該異常の相アームの駆動を停止させて、当該一部の駆動系統のゲート駆動回路部に対し、残りの正常な相アームを使用して第1のモータ制御の継続を行う。本実施形態のモータは、9相ブラシレスモータであるため、3相の相アームが異常であっても、制御部40は、残りの6相の相アームを協調制御することにより駆動する。   In the present embodiment, of the inverters 20A, 20B, and 20C belonging to each drive system, if the phase arm of the inverter of a part of the drive system is abnormal, the drive of the abnormal phase arm is stopped and the part of the relevant phase arm is stopped. The first motor control is continued for the gate drive circuit section of the drive system using the remaining normal phase arm. Since the motor of the present embodiment is a 9-phase brushless motor, even if the 3-phase arm is abnormal, the control unit 40 drives the remaining 6-phase arm by cooperative control.

また、本実施形態では、制御部40は、いずれか3つの駆動系統において、1つの駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、該異常のゲート駆動回路を停止させて、残りの正常なゲート駆動回路を使用して第2のモータ制御の継続を行う。   In addition, in the present embodiment, the control unit 40 stops the abnormal gate drive circuit when any one of the three drive systems has an abnormal gate drive circuit, and the remaining normal gate drive circuits are stopped. The drive circuit is used to continue the second motor control.

すなわち、制御部40はゲート駆動回路30A〜30Cのいずれか1つが異常の場合、残りの正常な2駆動系統のゲート駆動回路により第2のモータの制御の継続を行う際、バッテリBa、Bb、Bcと異常となったゲート駆動回路が属する駆動系統のインバータとの間に設けられたリレースイッチRb、Rb、Rcを遮断制御する。   That is, when any one of the gate drive circuits 30A to 30C is abnormal, the control unit 40 continues to control the second motor by the remaining normal gate drive circuits of the two drive systems, and the batteries Ba, Bb, The relay switches Rb, Rb, and Rc provided between Bc and the inverter of the drive system to which the abnormal gate drive circuit belongs are controlled to be cut off.

上記のように、一駆動系統のゲート駆動回路が、異常となった場合にも、トルクは落ちるが、継続してモータを他の2駆動系統でモータ制御が実行できる。
本実施形態のモータ制御装置が、電動パワーステアリング装置の場合は、多相モータで滑らかなアシストできるとともに、故障時においてもアシストを継続でき、故障箇所に対応してモータ出力低下を抑制することができる。
As described above, even if the gate drive circuit of one drive system becomes abnormal, the torque drops, but the motor can be continuously controlled by the other two drive systems.
In the case where the motor control device of the present embodiment is an electric power steering device, smooth assistance can be provided by the multi-phase motor, and assistance can be continued even in the event of a failure, and motor output drop can be suppressed in response to the failure location. it can.

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・第1実施形態及び第2実施形態では6相ブラシレスモータ、第4実施形態では9相ブラシレスモータとしたが、モータの相の数は、6相以上あればよい。特に、第1のモータ制御の継続を行う際には、正常な相アームの数が、モータの出力が半分以上となる数であることが好ましい。
It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment, and may be modified as follows.
The six-phase brushless motor is used in the first and second embodiments and the nine-phase brushless motor is used in the fourth embodiment, but the number of phases of the motor may be six or more. In particular, when continuing the first motor control, it is preferable that the number of normal phase arms is a number at which the output of the motor is half or more.

・また、モータはブラシレスモータに限定するものではなく、誘導モータ等の他の形式のモータであってもよい。
・スイッチング素子は、MOSFETに限定するものではなく、電力用MOS(Metal Oxide Semconductor)トランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transisteor)、或いは電力用バイポーラトランジスタ等であってもよい。
The motor is not limited to the brushless motor, but may be another type of motor such as an induction motor.
The switching element is not limited to the MOSFET, but may be a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power bipolar transistor, or the like.

・電源部は、バッテリに限定するものではなく、交流電源と該交流電源の電力を直流に変換するコンバータで構成してもよい。
・第1実施形態では、相アームを構成する上スイッチング素子がオープン故障の場合、制御部40は、5相の協調制御を行う。この実施形態では、制御部40は、位相にかかわらず、一定トルクがでるようにしてトルク変動が出ないようにしているが、モータのトルク変動があっても支障がない場合には、トルク変動が起きてもよい。
The power supply unit is not limited to the battery, but may be composed of an AC power supply and a converter that converts the power of the AC power supply into DC.
-In 1st Embodiment, when the upper switching element which comprises a phase arm has an open failure, the control part 40 performs 5 phase cooperative control. In this embodiment, the control unit 40 generates the constant torque regardless of the phase so that the torque fluctuation does not occur. However, if there is no problem even if the motor torque fluctuation occurs, the torque fluctuation may occur. May occur.

・第4実施形態では、電源部を3つのバッテリBa、Bb、Bcで構成したが、1つまたは2つのバッテリで構成してもよい。
・第3実施形態及び第4実施形態において、駆動系統毎に制御回路を設けてもよい。
-In 4th Embodiment, although the power supply part was comprised with three batteries Ba, Bb, Bc, you may comprise with one or two batteries.
-In 3rd Embodiment and 4th Embodiment, you may provide a control circuit for every drive system.

・第4実施形態では、9相ブラシレスモータとしたが、さらに多相のブラシレスモータのモータ制御装置に具体化してもよい。
・前記実施形態では、各駆動系統のインバータは、3相のモータコイルをそれぞれ駆動するようにしたが、1つのインバータが駆動するモータコイルは、3相単位に限定するものではなく、2相のモータコイル、或いは4相以上を単位としてもよい。
In the fourth embodiment, the 9-phase brushless motor is used, but it may be embodied in a motor control device for a multi-phase brushless motor.
In the above-described embodiment, the inverter of each drive system is configured to drive the motor coils of three phases, but the motor coil driven by one inverter is not limited to a unit of three phases, but a motor coil of two phases. A motor coil or four or more phases may be used as a unit.

10…モータ、20…インバータ部、
20A、20B…インバータ、
21a、21b、22a、22b、23a、23b…スイッチング素子、
24a、24b、25a、25b、26a、26b…スイッチング素子、
27a、27b、28a、28b、29a、29b…スイッチング素子、
30…ゲート駆動回路部、30A、30B…ゲート駆動回路、
40…制御部、40A、40B…制御回路、
a〜f…相アーム、a1〜f1…接続点、
Ba、Bb…バッテリ(電源、電源部)、
L1、L3、L5…電源ライン、L2、L4、L6…接地ライン、
La〜Li…モータコイル(巻線)、
Ra、Rb…リレースイッチ。
10 ... Motor, 20 ... Inverter part,
20A, 20B ... Inverter,
21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b ... Switching elements,
24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b ... Switching elements,
27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b ... Switching element,
30 ... Gate drive circuit unit, 30A, 30B ... Gate drive circuit,
40 ... Control unit, 40A, 40B ... Control circuit,
a to f ... Phase arm, a1 to f1 ... Connection point,
Ba, Bb ... Battery (power source, power source section),
L1, L3, L5 ... Power line, L2, L4, L6 ... Ground line,
La to Li ... Motor coil (winding),
Ra, Rb ... Relay switch.

Claims (3)

6相以上の多相モータを複数の駆動系統で駆動するモータ制御装置であって、各駆動系統が、前記多相モータのモータコイルに交流電力を供給するインバータ、該インバータを駆動するゲート駆動回路を含み、前記駆動系統のインバータを制御する制御部と、前記インバータに電力を供給する電源部とを備えたモータ制御装置において、
前記インバータは、少なくとも3相以上の各相のモータコイルに交流電力を供給する相アームを有し、
前記制御部は、
前記複数の駆動系統のインバータのうち、一部の駆動系統のインバータの相アームを構成するスイッチング素子がショート故障の場合、前記ショート故障の相アームに対応するモータコイルで発生するトルクを相殺するように残りの他の駆動系統のインバータにおける正常な相アームを使用するとともに、前記残りの他の駆動系統のインバータにおける他の正常な相アームを使用してモータ制御の継続を行モータ制御装置。
A motor control device for driving a multi-phase motor of 6 phases or more by a plurality of drive systems, each drive system supplying AC power to a motor coil of the multi-phase motor, and a gate drive circuit for driving the inverter. In a motor control device including a control unit that controls the inverter of the drive system, and a power supply unit that supplies power to the inverter,
The inverter has a phase arm that supplies AC power to motor coils of at least three phases or more,
The control unit is
When a switching element forming a phase arm of some drive system inverters among the plurality of drive system inverters has a short circuit failure, the torque generated in the motor coil corresponding to the short circuit failure phase arm is offset. the remaining other with using a normal phase arms in inverter drive system, the line cormorants motor controller to continue the motor control by using other normal phase arm in inverters of the remaining other drive system to.
前記多相モータは、6相モータであり、The polyphase motor is a 6-phase motor,
前記制御部は、  The control unit is
前記複数の駆動系統のインバータのうち、一部の駆動系統のインバータの相アームを構成するスイッチング素子がショート故障の場合、前記ショート故障の相アームに対応するモータコイルに流れる相電流と、前記ショート故障の相アームに対応するモータコイルと180deg違いの相であるモータコイルに流れる相電流とが同じになるように残りの他の駆動系統のインバータにおける正常な相アームを使用するとともに、前記残りの他の駆動系統のインバータにおける他の正常な相アームを使用してモータ制御の継続を行う請求項1に記載のモータ制御装置。  When a switching element forming a phase arm of some drive system inverters among the plurality of drive system inverters has a short circuit failure, a phase current flowing through a motor coil corresponding to the short circuit phase arm and the short circuit The normal phase arm in the other inverter of the other drive system is used so that the motor coil corresponding to the failed phase arm and the phase current flowing in the motor coil having a phase difference of 180 deg become the same, and the remaining normal phase arm is used. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control is continued by using another normal phase arm in the inverter of another drive system.
前記制御部は、前記複数の駆動系統のゲート駆動回路のうち、一部の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、該異常のゲート駆動回路を停止させて、残りの他の駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行う請求項1又は2に記載のモータ制御装置。 When a gate drive circuit of a part of the drive systems among the gate drive circuits of the plurality of drive systems is abnormal, the control unit stops the gate drive circuit of the abnormality, and the other drive system of the other drive systems is stopped. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control is continued by using a normal gate drive circuit .
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