JP2004147463A

JP2004147463A - モータ駆動装置

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Publication number: JP2004147463A
Application number: JP2002311582A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Katsumata; 勝間田　茂樹; Shigeyuki Hisai; 久井　茂幸; Shohei Okamoto; 岡本　昇平
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP4210098B2

Abstract

【課題】簡単なロジックで回転位置センサ１８，１９の正確な故障検出を可能とし、監視のための専用のマイクロコンピュータを不要とする。
【解決手段】電気自動車の車輪を回転駆動する共通の回転軸１６を、一対のモータ１２，１３によって駆動し、各モータの回転位置を、レゾルバである個別的な回転位置センサ１８，１９によってそれぞれ検出し、各回転位置センサの出力に基づいて、個別的な回転速度検出手段によって、回転速度Ｎ１，Ｎ２をそれぞれ検出する。減算手段は、回転速度検出手段によって演算して検出された各モータ毎の回転速度Ｎ１，Ｎ２の差を求め、比較手段は、この差が、予め定める値Ｎ０と比較する。これによって２つの回転位置センサのうち、少なくともいずれか一方の故障が生じているかどうかを判定することができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車など、多大な動力を必要とする場合、動力を増大するために、その車輪に連結される回転軸を、一対のモータによって駆動する。各モータは、それらの各モータに個別的に対応した制御手段によってトルクまたは回転速度がそれぞれ制御される。各モータの回転位置は、個別的な回転位置センサによって検出され、それらの回転位置センサの出力が、各モータに対応した制御手段に与えられる。或る先行技術では、これらの回転位置センサの故障を、その故障監視のために設けられたマイクロコンピュータを用いて検出する。したがってこの先行技術では、構成の簡略化が望まれる。
【０００３】
他の関連する技術（特許文献１参照）は、回路基板上に電子部品を装着する部品搭載装置において、部品搭載動作を行うヘッドを、水平面内で一方向に移動する２つのサーボ制御システムを備え、部品搭載ヘッドの鉛直軸線まわりの不所望なねじれを防ぎ、各サーボ制御システムは、サーボモータをそれぞれ備え、各サーボ制御システムによる部品搭載ヘッドの移動量を、各リニアスケールによってそれぞれ検出し、これらの検出された移動量の差の絶対値が、所定のリミット値を超えたとき、２つのサーボ制御システムの駆動電源をオフにする構成を開示する。この関連する技術は、前述のように各サーボ制御システムによる一方向の移動量の差を検出して各サーボ制御システムの故障を検出する構成であるので、一対のモータによって共通の回転軸を駆動する構成に、このような関連する技術を、そのまま適用することはできず、この関連する技術は、本発明の動機付けを与えるものではない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１３１０２２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、共通な回転軸を回転駆動する複数のモータの回転位置をそれぞれ検出する回転位置センサの故障を、簡単な構成で検出することができるようにしたモータ駆動装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、前述の複数の回転位置センサのうち、少なくとも１つの回転位置センサが故障しても、各モータの回転制御を行うことができるようにしたモータ駆動装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置において、
各モータの回転位置をそれぞれ検出する複数の回転位置センサと、
各回転位置センサの出力に基づいて、各モータの回転速度Ｎ１，Ｎ２をそれぞれ検出する回転速度検出手段と、
各回転速度検出手段によって検出される回転速度Ｎ１，Ｎ２の比較を行う比較手段と、
比較手段の比較結果によって、回転速度Ｎ１とＮ２とが所定値以上異なっている場合に、少なくとも１つの回転位置センサが故障であると検出する故障検出手段とを含むことを特徴とするモータ駆動装置である。
【０００８】
また本発明は、複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置において、
各モータに設けられ、モータの回転位置に関する位相の異なる２つの信号を出力する回転位置センサと、
各モータにおける前記位相の異なる２つの信号の関係に基づいて、回転位置センサの故障を検出する故障検出手段とを含むことを特徴とするモータ駆動装置である。
【０００９】
本発明に従えば、複数の電動機によって１つの回転軸の駆動制御を行うモータ駆動装置において、各モータの回転位置を回転位置センサによって個別的に検出し、回転速度検出手段は、各回転位置センサの出力を用いて、各モータの回転速度Ｎ１，Ｎ２を個別的に演算して検出する。比較手段は、各モータの回転速度検出手段によって演算して検出された回転速度Ｎ１，Ｎ２を比較し、たとえばその差を求め、その差の絶対値が予め定める値Ｎ０以上であれば、少なくとも１つの回転位置センサが故障しているものと判定する。比較手段は、前述の差の絶対値に代えて、前記差が正であるとき、正の予め定める値以上であるかを比較して判定するようにしてもよく、または前記差が負であるとき、負の予め定める値以下であるかを比較して判定するようにしてもよく、そのほかの構成であってもよい。
【００１０】
したがって簡単なロジックで回転位置センサの正確な故障検出が可能となり、誤判定または判定抜けの発生を防止することができる。またこのような回転位置センサの異常検出のための構成では、マイクロコンピュータなどの監視のための処理回路が不要になり、簡単な構成で実現することができるので、コストダウンが可能になる。
【００１１】
本発明に従えば、たとえば本発明が電気自動車に関連して実施されるとき、一対のモータの動力が車輪を駆動するように構成され、たとえば運転者が操作するアクセルペダルの踏込み量に対応して、電気自動車の車輪を駆動する回転軸の回転速度またはトルクの指令値を指令手段によって導出するように構成され、各モータ毎の制御手段は、この指令手段の出力に応答して、出力軸の指令手段による指令値が得られるように、回転位置センサの出力または回転速度検出手段の出力を用いて、負帰還制御し、各モータをそれぞれ個別的に駆動制御する。このような電気自動車において、前述の減算手段によって求められた回転速度Ｎ１，Ｎ２の差が、前記予め定める値Ｎ０に関して異常であれば、少なくともいずれか一方の回転位置センサが故障を生じているものと判定して、各制御手段によるモータの駆動制御を停止手段によって停止する。
【００１２】
したがって電気自動車の異常な走行が行われず、安全性が高まる。前記差が前記予め定める値Ｎ０に関して異常であると言うのは、前記差の絶対値が予め定める値Ｎ０以上であるとき、前記差が正であって、正の前記予め定める値Ｎ０以上であるとき、または前記差が負であって、負の予め定める値Ｎ０以下であるときを言う。
【００１３】
本発明は、電気自動車以外の各種の装置に関連して広範囲に実施することができる。
【００１４】
また本発明に従えば、１つの回転軸を駆動する複数の各モータに回転位置センサを設け、各回転位置センサは、位相の異なる２つの信号を出力し、故障検出手段は、各回転位置センサからの位相の異なる２つの信号の関係に基づいて、その回転位置センサの故障を検出する。こうしてモータ駆動装置において用いられる複数の各回転位置センサのうち、故障を生じている回転位置センサを識別して検出することができる。
【００１５】
また本発明は、複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置において、
各モータの回転位置をそれぞれ検出する複数の回転位置センサと、
各回転位置センサによって検出される回転位置の相互ずれ量を記憶する記憶手段と、
各回転位置センサの故障をそれぞれ検出する故障検出手段と、
故障検出手段によって１つの回転位置センサが故障していると検出された場合に、他の回転位置センサによって検出される回転位置と、記憶手段に記憶されている相互ずれ量とによって、前記故障している回転位置センサの検出位置を演算して推定する演算手段とを含むことを特徴とするモータの駆動装置である。
【００１６】
また本発明は、前記各回転位置センサは、
モータの回転位置に関する位相の異なる２つの信号を出力し、
故障検出手段は、各回転位置センサの前記位相の異なる２つの信号の関係に基づいて、回転位置センサの故障を検出することを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、複数の電動機によって同一軸の回転駆動を行い、各モータの回転位置を個別的に検出する２つの回転位置センサが故障を生じているかどうかを、故障検出手段によってそれぞれ検出し、メモリには、本件モータ駆動装置のたとえば製造時に回転位置センサの各出力の検出角度の差であるずれ量をずれ量検出手段で検出してメモリに予めストアしておき、故障検出手段が回転位置センサの故障を検出したとき、正常に動作する他の回転位置センサの出力と、メモリにストアされているずれ量とによって、故障を生じた回転位置センサの検出位置を、演算手段によって演算して推定する。こうして推定された回転位置センサの検出位置によって、その故障を生じた回転位置センサに対応する制御手段によって、その故障を生じた回転位置センサに対応するモータを回転駆動制御する。したがって回転位置センサが故障しても、モータ駆動装置が停止してしまうことはなく、モータの駆動制御処理を継続して行うことができ、複数のモータの制御性能を維持することができる。また回転位置センサの故障によるモータ駆動装置の全システムの故障率を低減することができる。
【００１８】
回転位置センサの故障を検出する故障検出手段は、回転位置センサからの位相の異なる２つの信号の関係に基づいて、故障を生じている回転位置センサを検出することができる。
【００１９】
また本発明は、回転位置センサは、
１相の励磁巻線を有するロータと、
励磁巻線に磁気結合し、相互に電気的に９０度ずれた２相の出力巻線を有するステータとを有し、
故障検出手段は、各出力巻線の出力電圧の２乗の和が予め定める範囲外にあるとき、回転位置センサが故障しているものと検出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、回転位置センサを構成する１入力２出力形式のレゾルバは、ステータの２相の出力巻線からの出力電圧の２乗の和が、ロータの励磁巻線に供給する正弦波などの予め定める位相時のタイミングで、予め定める範囲外にあるとき、その回転位置センサが故障しているものと検出する。
【００２１】
また本発明は、回転位置センサは、
相互に電気的に９０度ずれた２相の励磁巻線を有するステータと、
励磁巻線に磁気結合し、相互に電気的に９０度ずれた２相の出力巻線を有するロータとを有し、
故障検出手段は、各出力巻線の出力電圧の２乗の和が予め定める範囲外にあるとき、回転位置センサが故障しているものと検出することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、回転位置センサを構成する２入力２出力形式のレゾルバは、ステータの２相の出力巻線からの出力電圧の２乗の和が、ロータの励磁巻線に供給する正弦波などの予め定める位相時のタイミングで、予め定める範囲外にあるとき、その回転位置センサが故障しているものと検出する。
【００２３】
また本発明は、回転位置センサは、相互に電気的に９０度ずれた２相の励磁巻線を有するステータと、
励磁巻線に磁気結合する出力巻線を有するロータとを有することを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、回転位置センサを構成する２入力１出力形式のレゾルバのステータの１相の出力巻線からの出力を、回転速度検出手段に与えて微分することによって、回転速度Ｎ１，Ｎ２を検出することができる。
【００２５】
本発明は、前記モータ駆動装置と、
前記モータによって回転駆動される回転軸からの動力が車輪に伝達される動力伝達機構とを含むことを特徴とする電気自動車である。
【００２６】
本発明に従えば、モータ駆動装置は電気自動車に関連して実施することができるが、その他の各種の技術分野において本発明を実施することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の一部の電気的構成を示すブロック図である。電気自動車である車両の走行駆動のためのマイクロコンピュータなどによって実現される車両制御回路２は、運転者が操作するアクセルペダル３の踏込み量に対応する指令値をライン４，５に導出し、モータ駆動装置のためのマイクロコンピュータによってそれぞれ実現される処理回路６，７にそれぞれ与える。これらの処理回路６，７と、処理回路６，７にそれぞれ対応して設けられるＲ／Ｄ（
Ｒｅｓｏｌｖｅｒ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ８，９とは、コントローラ１１を構成する。
【００２８】
図２は、図１に示されるコントローラ１１に関連する電気的構成を示すブロック図である。電気自動車の出力を増大するために、一対のモータ１２，１３が設けられる。動力伝達機構１５は、歯車列などによって実現され、モータ１２，１３によって回転駆動される共通の回転軸１６からの動力を、電気自動車の駆動輪である車輪に伝達する。これらのモータ１２，１３の各出力軸には、回転位置センサ１８，１９がそれぞれ備えられる。各回転位置センサ１８，１９は、モータ１２，１３の各出力軸の回転位置をそれぞれ検出する。回転位置センサ１８，１９は、たとえば後述の図８〜図１４のように、レゾルバによって実現される。
【００２９】
これらの回転位置センサ１８，１９からの各出力軸の回転位置を表す位置信号は、ライン２１，２２を介して、コントローラ１１のＲ／Ｄコンバータ８，９にそれぞれ与えられ、デジタル値に変換される。Ｒ／Ｄコンバータ８，９の各デジタル出力は、回転位置センサ１８，１９にそれぞれ対応する処理回路６，７に与えられるとともに、これらの回転位置センサ１８，１９からライン２１，２２に導出される位置信号はまた、他の処理回路７，６にそれぞれ与えられて処理回路６，７内でアナログ／デジタル変換される。こうして処理回路６は、Ｒ／Ｄコンバータ８からの出力と、回転位置センサ１９からの出力とを受信し、もう１つの処理回路７は、Ｒ／Ｄコンバータ９からの出力と、回転位置センサ１８からの出力とを受信する。
【００３０】
車両制御回路２からライン４，５にそれぞれ導出される個別指令信号は、共通の回転軸１６に目標となる回転速度またはトルクを生じさせるための、各モータ１２，１３に対する指令信号である。ライン４，５にそれぞれ導出される個別指令信号は、各モータ１２，１３が分担して負担すべき回転速度またはトルクを表す。処理回路６，７は、車両制御回路２のライン４，５をそれぞれ介する個別指令信号に応答し、これらの処理回路６，７にそれぞれ対応するモータ１２，１３を駆動するインバータ２３，２４にライン２５，２６を介して制御信号を与える。
【００３１】
図３は、処理回路６の動作を説明するためのフローチャートである。ステップａ１からステップａ２に移り、処理回路６は、車両制御回路２からライン４を介する個別指令信号に応答し、Ｒ／Ｄコンバータ８から与えられるセンサ１８の回転位置が、ライン４の個別指令信号が表す回転速度またはトルクを達成することができるように、演算して得た制御信号を、ライン２５に導出してインバータ２３に与える。こうしてモータ１２は、処理回路６からの制御信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、回転駆動される。こうして電気自動車の運転者が操作するアクセルペダル３の踏込み量に対応して、モータ１２が制御され、正常時の定期ルーチンの動作が実行される。
【００３２】
ステップａ３では、処理回路６は、Ｒ／Ｄコンバータ８からの回転位置センサ１８によって検出されたモータ１２の出力軸の回転位置を表す信号に基づいて、そのモータ１２の回転速度Ｎ１を演算して検出する。またこの処理回路６は、もう１つの回転位置センサ１９からの出力を受信してデジタル値に変換し、モータ１３の出力軸の回転位置を表す回転位置センサ１９からの出力を演算して、モータ１３の回転速度Ｎ２を求める。
【００３３】
ステップａ４では、処理回路６は、検出されたモータ１２，１３の回転速度Ｎ１，Ｎ２の差の絶対値｜Ｎ１−Ｎ２｜を減算して求める。この差の絶対値が、予め定める値Ｎ０以上であるか、すなわち式１が成立するかどうかが比較される。
｜Ｎ１−Ｎ２｜　≧　Ｎ０　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
【００３４】
このステップａ４において、式１が成立しなければ、すなわちモータ１２，１３の検出された回転速度Ｎ１，Ｎ２の差の絶対値が、予め定める値Ｎ０未満であれば、ステップａ５において、通常の処理が行われ、回転位置センサ１８，１９は故障を生じておらず、正常であるものと判定され、電気自動車の駆動制御が継続して行われる。
【００３５】
ステップａ４で、前述の式１が成立するものと判断されたとき、次のステップａ６では、２つの回転位置センサ１８，１９のいずれか少なくとも一方が故障を生じたものと判定する。そこでステップａ７では、２つのモータ１２，１３の駆動のフェールセーフ処理が実行される。すなわち処理回路６は、モータ１２のための制御信号をライン２５から導出せず、モータ１２を停止させる。
【００３６】
モータ１３および回転位置センサ１９に対応するもう１つの処理回路７も、処理回路６と同様な構成を有する。処理回路６において前述の図３のステップａ７においてフェールセーフ処理を実行するとき、ライン２７を介してそのフェールセーフ処理を実行することを表す信号をもう１つの処理回路７に伝送し、これによって処理回路７はまた、モータ１３を停止させる。処理回路６は、処理回路７からの同様なフェールセーフ処理の実行を表す信号をライン２７を介して受信したとき、モータ１２を停止させる。こうして両処理回路６，７によるフェールセーフ処理の実行が確実になり、電気自動車の安全性が高められる。このように本実施例においては、２つのモータが１つの回転軸に接続される構成であるため、各モータにおける回転位置の相互関係に基づいて故障検出およびフェールセーフが可能となる。
モータ１２，１３は、３相の誘導モータ、サーボモータなどであってもよい。
【００３７】
図４は、本発明の実施の他の形態の処理回路６の動作を説明するためのフローチャートである。この図４に示される実施の形態は、前述の図１〜図３に示される実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を用いて説明を行う。ステップｂ１からステップｂ２に移り、前述の図３のステップａ２と同様に、電気自動車の走行駆動のためのモータ１２の定期ルーチンの制御を行う。
【００３８】
ステップｂ３では、処理回路６は、Ｒ／Ｄコンバータ８を介する回転位置センサ１８からの出力と、もう１つの回転位置センサ１９からの出力とをそれぞれ受信し、２つのモータ１２，１３の各出力軸の回転位置、すなわち１回転未満の角度Ａ１，Ａ２を検出して取得する。こうして得られた各回転位置センサ１８，１９によって検出された回転位置Ａ１，Ａ２を減算し、その差ΔＡ１２（＝Ａ１−Ａ２）を求める。こうして得られた前記差ΔＡ１２は、処理回路６に備えられるメモリ３１にストアされる。このような差ΔＡ１２のメモリ３１へのストア動作は、たとえば本件モータ駆動装置の工場における製造完了時、実行されてもよく、または回転位置センサ１８，１９が正常に動作している状態で、たとえば定期的に、実行されるように構成してもよい。
【００３９】
ステップｂ４では、処理回路６は、回転位置センサ１８が異常な出力を導出して故障を生じたかどうかを判断する。回転位置センサ１８が故障を生じていれば、この回転位置センサ１８が故障を生じていることを表わす信号を、もう１つの処理回路７に、ライン２７を介して送信するとともに、次のステップｂ５では、もう１つの回転位置センサ１９が異常であって故障を生じているかどうかを表わす信号を、処理回路７からライン２７を介して受信して判断する。回転位置センサ１９が故障を生じていなければ、次のステップｂ６に移り、正常な回転位置センサ１９から得られる回転位置Ａ２と、メモリ３１に予めストアされている前記差ΔＡ１２とを用いて、故障した回転位置センサ１８が出力すべきモータ１２の回転位置を演算して、その推定値Ａ１０を求める。
Ａ１０　＝　Ａ２＋ΔＡ１２　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
【００４０】
ステップｂ７では、式２で得られたモータ１２の出力軸の推定角度である推定回転位置Ａ１０を用いて、モータ１２のための制御信号をライン２５から導出し、モータ１２がライン４を介する個別指令信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、回転制御する。こうして一方の回転位置センサ１８が故障を生じても、他方の正常な回転位置センサ１９を用いて、モータ１２を回転駆動して制御することができる。処理回路６は、図３に示される動作を繰返し行い、このことは処理回路７に関しても同様である。このように本実施例においては、２つのモータが１つの回転軸に接続される構成であるため、各モータにおける回転位置の相互関係に基づいて故障検出およびフェールセーフが可能となる。
【００４１】
図５は、図４に示される本発明の実施の形態におけるもう１つの処理回路７の動作を説明するためのフローチャートである。この処理回路７は、前述の処理回路６と同様な動作を行う。ステップｃ１からステップｃ２に移り、電気自動車の走行駆動のためのモータ１３の定期ルーチンの制御を行う。
【００４２】
ステップｃ３では、処理回路７は、Ｒ／Ｄコンバータ９を介する回転位置センサ１９からの出力と、もう１つの回転位置センサ１８からの出力とをそれぞれ受信し、２つのモータ１２，１３の各出力軸の回転位置、すなわち１回転未満の角度Ａ２，Ａ１を検出して取得する。こうして得られた各回転位置センサ１９，１８によって検出された回転位置Ａ２，Ａ１を検出して取得する。こうして得られた各回転位置センサ１９，１８によって検出された回転位置Ａ２，Ａ１を減算し、その差ΔＡ２１（＝Ａ２−Ａ１）を求める。こうして得られた前記差ΔＡ２１は、処理回路７に備えられるメモリ３２にストアされる。このような差ΔＡ２１のメモリ３２へのストア動作は、たとえば本件モータ駆動装置の工場における製造完了時、実行されてもよく、または回転位置センサ１９，１８が正常に動作している状態で、たとえば定期的に、実行されるように構成してもよい。
【００４３】
ステップｃ４では、処理回路７は、回転位置センサ１９が異常な出力を導出して故障を生じたかどうかを判断する。回転位置センサ１９が故障を生じていれば、そのことを表わす信号をライン２７を介して処理回路６に送信する。次のステップｃ５では、もう１つの回転位置センサ１８が異常であって故障を生じているかどうかを、前述のように処理回路６からライン２７を介する信号を受信して、判断する。回転位置センサ１８が故障を生じていれば、次のステップｃ６に移り、正常な回転位置センサ１８から得られる回転位置Ａ１と、メモリ３２に予めストアされている前記差ΔＡ２１とを用いて、故障した回転位置センサ１９が出力すべきモータ１３の回転位置を演算して、その推定値Ａ２０を求める。
Ａ２０　＝　Ａ１＋ΔＡ２１　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
【００４４】
ステップｃ７では、式３で得られた故障した回転位置センサ１９の推定角度である推定回転位置Ａ２０を用いて、車両制御回路２からライン５を介して与えられる個別指令信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、モータ１３を回転制御する制御信号を、ライン２６から導出する。こうしてステップｃ８では、回転位置センサ１８，１９がいずれも正常であるとき、およびいずれか一方が異常であって故障を生じ、他方が正常であるとき、モータ１２，１３の駆動制御を、２つの回転位置センサ１８，１９のいずれもが正常であるときと同様な通常の制御動作を実施することができる。また処理回路７は、図４の動作を繰返して行い、処理回路７は図５の動作を繰返して行う。このように本実施例においては、２つのモータが１つの回転軸に接続される構成であるため、各モータにおける回転位置の相互関係に基づいて故障検出およびフェールセーフが可能となる。
【００４５】
図６は、本発明の実施の他の形態の電気的構成の一部を示すブロック図である。この実施の形態は、前述の図１、図２、図４および図５に示される実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、１つの処理回路３４が設けられ、この処理回路３４に、車両制御回路２からライン４，５を介する前述と同様な個別指令信号が与えられる。処理回路３４やメモリ３５が設けられる。処理回路３４は、前述と同様にマイクロコンピュータなどによって実現され、各回転位置センサ１８，１９からＲ／Ｄコンバータ８，９をそれぞれ介する位置信号が与えられる。処理回路３４は、ライン４，５を介する個別指令信号が表す回転速度またはトルクを、各モータ１２，１３が達成するように、各回転位置センサ１８，１９の位置信号に応答し、前述と同様に、回転駆動制御する。
【００４６】
図７は、図６に示される実施の形態における処理回路３４の動作を説明するためのフローチャートである。この図６および図７に示される実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を用いて説明を行う。ステップｄ１からステップｄ２に移り、前述の図３のステップａ２と同様に、電気自動車の走行駆動のためのモータ１２，１３の定期ルーチンの制御を行う。
【００４７】
ステップｄ３では、処理回路３４は、Ｒ／Ｄコンバータ８を介する回転位置センサ１８からの出力と、もう１つの回転位置センサ１９からの出力とをそれぞれ受信し、２つのモータ１２，１３の各出力軸の回転位置、すなわち１回転未満の角度Ａ１，Ａ２を検出して取得する。こうして得られた各回転位置センサ１８，１９によって検出された回転位置Ａ１，Ａ２を減算し、その差ΔＡ１２（＝Ａ１−Ａ２）を求める。こうして得られた前記差ΔＡ１２は、処理回路３４に備えられるメモリ３５にストアされる。このような差ΔＡ１２のメモリ３１へのストア動作は、たとえば本件モータ駆動装置の工場における製造完了時、実行されてもよく、または回転位置センサ１８，１９が正常に動作している状態で、たとえば定期的に、実行されるように構成してもよい。
【００４８】
ステップｄ４では、処理回路３４は、回転位置センサ１８が異常な出力を導出して故障を生じたかどうかを判断する。回転位置センサ１８が故障を生じていれば、次のステップｄ５では、もう１つの回転位置センサ１９が異常であって故障を生じているかどうかを判断する。回転位置センサ１９が故障を生じていなければ、次のステップｄ６に移り、正常な回転位置センサ１９から得られる回転位置Ａ２と、メモリ３５に予めストアされている前記差ΔＡ１２とを用いて、故障した回転位置センサ１８が出力すべきモータ１２の回転位置を演算して、その推定値Ａ１０を求める。
Ａ１０　＝　Ａ２＋ΔＡ１２　　　　　　　　　　　　　　　　…（４）
【００４９】
ステップｄ７では、式４で得られたモータ１２の出力軸の推定角度である推定回転位置Ａ１０を用いて、モータ１２のための制御信号をライン２５から導出し、モータ１２がライン４を介する個別指令信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、ステップｄ１１で通常と同様な回転制御をする。こうして一方の回転位置センサ１８が故障を生じても、他方の正常な回転位置センサ１９を用いて、モータ１２を回転駆動して制御することができる。
【００５０】
ステップｄ７では、回転位置センサ１８が異常な出力を導出しておらず、故障を生じていないことが判断されると、次のステップｄ８では、もう１つの回転位置センサ１９が異常であって故障を生じているかどうかを、判断する。回転位置センサ１９が故障を生じていれば、次のステップｄ９に移り、正常な回転位置センサ１８から得られる回転位置Ａ１と、メモリ３２に予めストアされている前記差ΔＡ１２とを用いて、故障した回転位置センサ１９が出力すべきモータ１３の回転位置を演算して、その推定値Ａ２０を求める。
Ａ２０　＝　Ａ１−ΔＡ１２　　　　　　　　　　　　　　　　…（５）
【００５１】
ステップｄ１０では、式５で得られた故障した回転位置センサ１９の推定角度である推定回転位置Ａ２０を用いて、車両制御回路２からライン５を介して与えられる個別指令信号が表す回転速度またはトルクが達成されるように、モータ１３を回転制御する制御信号を、ライン２６から導出する。こうしてステップｄ１１では、回転位置センサ１８，１９がいずれも正常であるとき、およびいずれか一方が異常であって故障を生じ、他方が正常であるとき、モータ１２，１３の駆動制御を、２つの回転位置センサ１８，１９のいずれもが正常であるときと同様な通常の制御動作を実施することができる。また処理回路３４は、図７の動作を繰返して行う。このように本実施例においては、２つのモータが１つの回転軸に接続される構成であるため、各モータにおける回転位置の相互関係に基づいて故障検出およびフェールセーフが可能となる。
【００５２】
図８は、本発明の実施の一形態の回転位置センサ１８の構成を示す電気回路図である。回転位置センサ１８は基本的に、レゾルバ本体５１と、レゾルバ本体５１に備えられる１位相の励磁巻線５２を励磁する励磁回路５３と、２相の出力巻線５４，５５の出力が与えられる処理回路５６とを含む。
【００５３】
図９は、レゾルバ本体５１の構成を簡略化して示す図である。レゾルバ本体５１は、１入力、２出力の形式であり、ロータの励磁巻線５２は、回転トランス５７を介して、図１８に示される励磁回路５３から正弦波電圧Ｅ１２が与えられる。
Ｅ１２　＝　Ｅ　ｓｉｎ　ωｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（６）
【００５４】
励磁巻線５２に磁気結合する２相の出力巻線５４，５５の各出力電圧Ｅ２４，Ｅ１３は、処理回路５６に与えられる。
Ｅ１３　＝　Ｋ・Ｅ　ｓｉｎ　ωｔ・ｓｉｎ　θ　　　　　　　　　　　　…（７）
Ｅ２４　＝　Ｋ・Ｅ　ｓｉｎ　ωｔ・ｃｏｓ　θ　　　　　　　　　　　　…（８）
Ｅは電圧、Ｋは変圧比、θは回転位置を表す回転角である。ｔは時間を表す。
【００５５】
励磁回路５３において、電源５８の出力は発振回路５９に与えられ、その角周波数ωを有する発振周波数信号は、バッファ６０を介して、前述の図６のように励磁巻線５２に与えられる。出力巻線５４，５５のいずれか一方の出力を微分演算することによって、モータ１２の出力軸の回転速度を求めることができる。
【００５６】
処理回路５６において、出力巻線５４，５５の各出力は、増幅回路６１，６２から両波整流回路６３，６４に与えられて全波整流され、ローパスフィルタ６５，６６で平滑され、直流増幅回路６７，６８に与えられて直流増幅され、直流電圧Ｖｙ，Ｖｘとしてライン２１に導出される。増幅回路６１の出力電圧Ｅ１３は、前述の式７のとおりであり、増幅回路６２の出力電圧Ｅ２４は、式８のとおりである。
【００５７】
両波整流回路６３，６４には、バッファ６０から励磁巻線５２に与えられる信号が入力され、これによって両波整流回路６３，６４からは、予め定める値をＡとするとき、ｓｉｎωｔ＝Ａとなるタイミングｔ＝ｔ１，ｔ２，…で、両信号Ｅ１３，Ｅ２４の振幅をモニタすると、それぞれ
Ｖｙ　＝　Ａ・Ｋ・Ｅ　ｓｉｎ　θ　　　　　　　　　　　　　　　　…（９）
Ｖｘ　＝　Ａ・Ｋ・Ｅ　ｃｏｓ　θ　　　　　　　　　　　　　　　　…（１０）
となる。ｓｉｎ^２θ＋ｃｏｓ^２θ＝１という関係があるため、出力信号の２乗の和Ｓを計算すると、

という一定値になり、この値Ｓが公差内に収まるか否かを判定することにより、レゾルバの異常検出を行うことができる。
【００５８】
図１０は、ステータの出力巻線５４，５５の出力電圧Ｅ１３，Ｅ２４のタイミングｔ１，ｔ２，…における検出位置を表す回転角θに依存する波形を示す図である。こうして全波整流回路６３，６４における前記タイミングｔ１，ｔ２，…の出力電圧Ｅ１３，Ｅ２４に対応する直流電圧Ｖｙ，Ｖｘによって、回転角θを検出することができる。ライン２１の出力は、図１のＲ／Ｄコンバータ８によってデジタル値に変換され、出力回路６に与えられる。
【００５９】
図１１は、処理回路による回転位置センサ１８の故障検出動作を示すフローチャートである。ステップｆ１からステップｆ２に移り、Ｒ／Ｄコンバータ８を介する回転位置センサ１８の出力を受信し、次のステップｆ３で、予め定める周期的な各タイミングｔ１，ｔ２で、直流電圧Ｖｘ，Ｖｙをモニタし、前述の式１１で示される和Ｓを演算する。ステップｆ５では、この和Ｓが、予め定める範囲Ｓ１〜Ｓ２以内、すなわち
Ｓ１　≦　Ｓ　≦Ｓ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１２）
であるか、またはその式１２の範囲外であるかを判断する。式１２の範囲内であれば、ステップｆ６では、回転位置センサ１８は正常であるものと判断し、その範囲外であれば、ステップｆ７で回転位置センサ１８は故障しているものと判断し、こうして一連の回転位置センサ１８に関する故障検出動作をステップｆ８で終了する。このような動作が、繰返される。
【００６０】
図１２は、本発明の実施の他の形態の回転位置センサ１８におけるレゾルバ本体２１の構成を簡略化して示す図である。このレゾルバ本体２１は、２入力、２出力の形式を有し、ステータには、互いに直角なＡ相の励磁巻線４１とＢ相の励磁巻線４２とが設けられ、これらの２相の励磁巻線４１，４２は、相互に電気的に９０度ずれて配置される。ロータには、Ｃ相の出力巻線４４とＤ相の出力巻線４５とが備えられ、これらの出力巻線４４，４５は、励磁巻線４１，４２と磁気結合し、これらの出力巻線４４，４５は相互に電気的に９０度ずれて配置される。Ｃ相の出力巻線４４の出力ｅｃは、回転トランス４７からブラシレスで導出される。同様にしてＤ相の出力巻線４５の出力ｅｄは、回転トランス４８からブラシレスで導出され、前述の電圧ｅｃとは９０度ずれている。
【００６１】
図１３は、図１２に示されるレゾルバである回転位置センサ１８の動作を説明するための波形図である。Ａ相固定子巻線４１と、Ｃ相回転子巻線４４との成す角度をθとし、Ａ相固定子巻線４１に図１３（１）に示される正弦波電圧ｅａが与えられ、Ｂ相固定子巻線４２に余弦波電圧ｅｂが与えられるとき、Ｃ相回転子巻線４４には、図１３（２）に示される電圧ｅｃが誘起される。
ｅａ　＝　Ｅ_ｍ　ｓｉｎ　ωｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１３）
ｅｂ　＝　Ｅ_ｍ　ｃｏｓ　ωｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１４）
ｅｃ　＝　Ｅ_ｍ　ｓｉｎ　（ωｔ＋θ）　　　　　　　　　　　　　　…（１５）
Ｅｍは、これらの正弦波電圧の振幅値であり、ωは、正弦波電圧の各周波数であり、ｔは時間を表す。
【００６２】
この電圧ｅｃを、前述のように回転子トランス４７を通してブラシレスで検出する。電圧ｅｃの角度θ１，θ２（総括的に前述のようにθで示す）が表す位相差は、出力巻線４４、したがってモータ１２の出力軸の回転位置に対応する。Ｃ相出力巻線４４の出力電圧ｅｃを微分演算することによって、モータ１２の出力軸の回転速度を求めることができる。図１２の出力巻線４４，４５の出力は、前述の図８に示される処理回路５６に与えられ、そのほかの構成は、前述の実施の形態と同様である。
【００６３】
図１４は、本発明の実施の他の形態の回転位置センサ１８におけるレゾルバ本体７２の構成を簡略化して示す図である。図１４のレゾルバ本体７２の構成は、前述の図１２および図１３のレゾルバ本体７１の構成に類似し、ステータには、互いに直角なＡ相の励磁巻線４１とＢ相の励磁巻線４２とが施され、各励磁巻線４１，４２には、前述と同様な正弦波電圧ｅａ，ｅｂが印加される。ロータ４３は、モータ１２の出力軸に固定され、Ｃ相の出力巻線４４が、ロータに固定される。Ｃ相の出力巻線４４の出力は、回転トランス４５からブラシレスで電圧ｅｃとして導出される。Ｃ相出力巻線４４の出力電圧ｅｃを微分演算することによって、モータ１２の出力軸の回転速度を求めることができる。
【００６４】
上述の説明は、主として回転位置センサ１８に関して行われたけれども、もう１つの回転位置センサ１９に関しても同様な構成となっている。図８〜図１３の実施の各形態では、回転位置センサ１８または１９の個別的な故障検出を容易に行うことができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単なロジック構成で、回転位置センサの正確な故障検出が可能になり、誤判定および判定抜けの発生を防止することができる。また回転位置センサの異常検出のためのマイクロコンピュータなどの監視のための処理回路が不要となり、前述のように簡単な構成で本発明が実現されるので、コストダウンが図られる。
【００６６】
さらに本発明によれば、複数の回転位置センサのうちの少なくとも１つの回転位置センサが故障しても、モータ駆動装置のシステムを停止させることなく、回転制御処理を継続して行うことができ、モータの制御性能を維持することができるとともに、回転位置センサの故障によるモータ駆動装置の全システムの故障率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の一部の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるコントローラ１１に関連する電気的構成を示すブロック図である。
【図３】処理回路６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の他の形態の処理回路６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示される本発明の実施の形態におけるもう１つの処理回路７の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の他の形態の電気的構成の一部を示すブロック図である。
【図７】図６に示される実施の形態における処理回路３４の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の一形態の回転位置センサ１８の構成を示す電気回路図である。
【図９】レゾルバ本体５１の構成を簡略化して示す図である。
【図１０】ステータの出力巻線５４，５５の出力電圧Ｅ１３，Ｅ２４のタイミングｔ１，ｔ２，…における検出位置を表す回転角θに依存する波形を示す図である。
【図１１】処理回路による回転位置センサ１８の故障検出動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の他の形態の回転位置センサ１８におけるレゾルバ本体２１の構成を簡略化して示す図である。
【図１３】図１２に示されるレゾルバである回転位置センサ１８の動作を説明するための波形図である。
【図１４】本発明の実施の他の形態の回転位置センサ１８におけるレゾルバ本体７２の構成を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
２　車両制御回路
６，７，３４　処理回路
８，９　Ｒ／Ｄコンバータ
１２，１３　モータ
１５　動力伝達機構
１６　回転軸
１８，１９　回転位置センサ
３１，３２，３５　メモリ

Claims

複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置において、
各モータの回転位置をそれぞれ検出する複数の回転位置センサと、
各回転位置センサの出力に基づいて、各モータの回転速度Ｎ１，Ｎ２をそれぞれ検出する回転速度検出手段と、
各回転速度検出手段によって検出される回転速度Ｎ１，Ｎ２の比較を行う比較手段と、
比較手段の比較結果によって、回転速度Ｎ１とＮ２とが所定値以上異なっている場合に、少なくとも１つの回転位置センサが故障であると検出する故障検出手段とを含むことを特徴とするモータ駆動装置。
複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置において、
各モータに設けられ、モータの回転位置に関する位相の異なる２つの信号を出力する回転位置センサと、
各モータにおける前記位相の異なる２つの信号の関係に基づいて、回転位置センサの故障を検出する故障検出手段とを含むことを特徴とするモータ駆動装置。
複数のモータによって１つの回転軸を駆動するモータ駆動装置において、
各モータの回転位置をそれぞれ検出する複数の回転位置センサと、
各回転位置センサによって検出される回転位置の相互ずれ量を記憶する記憶手段と、
各回転位置センサの故障をそれぞれ検出する故障検出手段と、
故障検出手段によって１つの回転位置センサが故障していると検出された場合に、他の回転位置センサによって検出される回転位置と、記憶手段に記憶されている相互ずれ量とによって、前記故障している回転位置センサの検出位置を演算して推定する演算手段とを含むことを特徴とするモータの駆動装置。
前記各回転位置センサは、
モータの回転位置に関する位相の異なる２つの信号を出力し、
故障検出手段は、各回転位置センサの前記位相の異なる２つの信号の関係に基づいて、回転位置センサの故障を検出することを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置。
回転位置センサは、
１相の励磁巻線を有するロータと、
励磁巻線に磁気結合し、相互に電気的に９０度ずれた２相の出力巻線を有するステータとを有し、
故障検出手段は、各出力巻線の出力電圧の２乗の和が予め定める範囲外にあるとき、回転位置センサが故障しているものと検出することを特徴とする請求項２または４記載のモータ駆動装置。
回転位置センサは、
相互に電気的に９０度ずれた２相の励磁巻線を有するステータと、
励磁巻線に磁気結合し、相互に電気的に９０度ずれた２相の出力巻線を有するロータとを有し、
故障検出手段は、各出力巻線の出力電圧の２乗の和が予め定める範囲外にあるとき、回転位置センサが故障しているものと検出することを特徴とする請求項２または４記載のモータ駆動装置。
回転位置センサは、相互に電気的に９０度ずれた２相の励磁巻線を有するステータと、
励磁巻線に磁気結合する出力巻線を有するロータとを有することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
請求項１〜７のうちの１つに記載のモータ駆動装置と、
前記モータによって回転駆動される回転軸からの動力が車輪に伝達される動力伝達機構とを含むことを特徴とする電気自動車。