JP2009207315A

JP2009207315A - Motor controller

Info

Publication number: JP2009207315A
Application number: JP2008048603A
Authority: JP
Inventors: Katsuyo Tsushima; 克世津島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】相毎に電流センサを設けることなくモータの異常状態を正確、且つ、安価に検知する。
【解決手段】モータ実消費電力演算部１４がモータ３の実消費電力量Ｐｍｏｔを演算し、モータ推定消費電力演算部１３がモータ３の推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊を演算し、モータ異常診断部１５が実消費電力量Ｐｍｏｔと推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊とを比較し、比較結果に基づいてモータ制御装置の異常状態を判定する。
【選択図】図１To detect an abnormal state of a motor accurately and inexpensively without providing a current sensor for each phase.
A motor actual power consumption calculating unit calculates an actual power consumption amount Pmot of a motor, a motor estimated power consumption calculating unit calculates an estimated power consumption amount Pmot * of the motor, and a motor abnormality diagnosis unit. Compares the actual power consumption Pmot and the estimated power consumption Pmot *, and determines the abnormal state of the motor control device based on the comparison result.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、車両を駆動するモータの動作を制御するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that controls the operation of a motor that drives a vehicle.

従来より、車両を駆動する３相モータのＵ相，Ｖ相，及びＷ相の相電流を相毎に設けられた電流センサにより検出し、検出された各相電流を目標電流値に近づけるようにフィードバック制御することにより、３相モータの動作を制御するモータ制御装置が知られている。このようなモータ制御装置では、相電流の和が原理上正常時にはゼロになることから、相電流の和をモニタすることにより、インバータの故障や電力供給ラインの断線等の３相モータの異常状態を検知するようにしている。ところがこのようなモータ制御装置では、電流センサを各相に配置しなければならないために、モータ制御装置を安価に構成することが難しい。このような背景から、電流センサと比較して安価な電圧センサを各相に配置してオープンループ制御することにより、電流センサの出力に頼らずに３相モータの異常状態を検知するモータ制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００６−５０８０３号公報 Conventionally, U-phase, V-phase, and W-phase phase currents of a three-phase motor that drives a vehicle are detected by a current sensor provided for each phase, and each detected phase current is brought close to a target current value. A motor control device that controls the operation of a three-phase motor by feedback control is known. In such a motor control device, the sum of phase currents is zero when normal in principle. By monitoring the sum of phase currents, abnormal conditions of the three-phase motor, such as inverter failure or power supply line disconnection, are detected. Is to be detected. However, in such a motor control device, it is difficult to configure the motor control device at low cost because current sensors must be arranged in each phase. From such a background, a motor control device that detects an abnormal state of a three-phase motor without depending on the output of the current sensor by disposing an inexpensive voltage sensor in each phase and performing open loop control as compared with the current sensor. Has been proposed (see Patent Document 1).
JP 2006-50803 A

しかしながら、電圧センサを利用して３相モータの異常状態を検知するようにした場合、電圧センサが配置されている位置より下流側で断線が発生した時には断線状態を検知することができない。具体的には、インバータと３相モータとを電気的に接続する電力供給ラインが断線した時、断線位置よりインバータに近い側に電圧センサが配置されている場合には、電圧センサにより検出される電圧値は正常時と変わらないために、電力供給ラインの断線状態を検知することはできない。さらに電圧センサを利用して３相モータの異常状態を検知するようにした場合には、ＣＰＵ等の制御装置側に電圧センサの数分だけ電圧センサからのアナログ出力をデジタル変換するためのＡ／Ｄ入力ポートを設けなければならないために、モータ制御装置をより安価に構成することが難しい。 However, when the abnormal state of the three-phase motor is detected using the voltage sensor, the disconnection state cannot be detected when the disconnection occurs downstream from the position where the voltage sensor is disposed. Specifically, when the power supply line that electrically connects the inverter and the three-phase motor is disconnected, if the voltage sensor is disposed closer to the inverter than the disconnection position, it is detected by the voltage sensor. Since the voltage value does not change from the normal value, the disconnection state of the power supply line cannot be detected. Further, when the abnormal state of the three-phase motor is detected by using the voltage sensor, an A / D for digitally converting the analog output from the voltage sensor to the control device side such as a CPU by the number of voltage sensors. Since the D input port must be provided, it is difficult to configure the motor control device at a lower cost.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、各相に電流センサを設けることなくモータの異常状態を確実、且つ、安価に検知可能なモータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device capable of reliably detecting an abnormal state of a motor at a low cost without providing a current sensor for each phase. There is.

本発明に係るモータ制御装置は、モータの実消費電力量を検出する検出手段と、モータの消費電力量を推定する推定手段と、検出手段により検出された実消費電力量と推定手段により推定された消費電力量を比較し、比較結果に基づいてモータの異常状態を検知する検知手段とを備える。 The motor control device according to the present invention is estimated by a detection means for detecting the actual power consumption of the motor, an estimation means for estimating the power consumption of the motor, and the actual power consumption detected by the detection means and the estimation means. And detecting means for detecting the abnormal state of the motor based on the comparison result.

本発明に係るモータ制御装置によれば、各相に電流センサを設けることなくモータの異常状態を確実、且つ、安価に検知することができる。 According to the motor control device of the present invention, the abnormal state of the motor can be detected reliably and inexpensively without providing a current sensor for each phase.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態となるモータ制御装置の構成とその異常状態検知方法について説明する。なお本実施形態は本発明をブラシレス３相ＤＣモータの制御装置に適用したものであるが、本発明はこれに限定されることはなく一般的なブラシ付きＤＣモータや他の多相モータにも適用できる。 Hereinafter, a configuration of a motor control device and an abnormal state detection method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a control device for a brushless three-phase DC motor. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to a general brushed DC motor and other multiphase motors. Applicable.

〔モータ制御装置の構成〕
本発明の一実施形態となるモータ制御装置は、図１に示すように、電源装置１からの供給電圧をインバータ２を介して３相モータ（以下、モータと略記）３に供給することによりモータ３の動作を制御するものであり、電流センサ４と、電圧センサ５と、回転数センサ６と、モータコントローラ７とを主な構成要素として備える。電源装置１は、オルタネータやバッテリにより構成され、電力供給ライン８を介してインバータ２に直流電力を供給する。インバータ２は、モータコントローラ７からのインバータ制御信号に従って３相電力供給ライン９を介してモータ３の各相に３相交流電力を供給する。モータ３は、インバータ２から供給される３相交流電力により駆動され、図示しない差動装置とタイヤを介して路面にトルクを伝達することにより車両を走行させる。 [Configuration of motor controller]
As shown in FIG. 1, a motor control device according to an embodiment of the present invention supplies a supply voltage from a power supply device 1 to a three-phase motor (hereinafter abbreviated as “motor”) 3 via an inverter 2. 3, and includes a current sensor 4, a voltage sensor 5, a rotation speed sensor 6, and a motor controller 7 as main components. The power supply device 1 includes an alternator and a battery, and supplies DC power to the inverter 2 via the power supply line 8. The inverter 2 supplies three-phase AC power to each phase of the motor 3 via the three-phase power supply line 9 in accordance with an inverter control signal from the motor controller 7. The motor 3 is driven by the three-phase AC power supplied from the inverter 2 and causes the vehicle to travel by transmitting torque to the road surface via a differential (not shown) and tires.

電流センサ４は、電源装置１とインバータ２を結ぶ電力供給ライン８に配置され、電源装置１からインバータ２に出力される直流電流Ｉｄｃを検出する。電圧センサ５は、電力供給ライン８に配置され、電源装置１からインバータ２に出力される直流電圧Ｖｄｃを検出する。なお詳しくは後述するが、電流センサ４と電圧センサ５は実際にモータ３に供給される電力（モータ３の実際の消費電力）を演算するために配置されている。従って電源装置１とインバータ２との間に電気的負荷やバッテリ等のモータ３に実際に供給される電力を変化させる要因となる機器が接続されている場合には、この機器が消費又は供給する電力に影響されずにモータ３に実際に供給される電力を正確に演算するために、電流センサ４と電圧センサ５は上述した機器とインバータ２との間、換言すればインバータ２の入力電流と入力電圧のみを検出できる位置に設ける必要がある。 The current sensor 4 is disposed on a power supply line 8 that connects the power supply device 1 and the inverter 2, and detects a direct current Idc that is output from the power supply device 1 to the inverter 2. Voltage sensor 5 is arranged in power supply line 8 and detects DC voltage Vdc output from power supply device 1 to inverter 2. As will be described in detail later, the current sensor 4 and the voltage sensor 5 are arranged to calculate the power actually supplied to the motor 3 (actual power consumption of the motor 3). Therefore, when a device that causes a change in the electric power actually supplied to the motor 3 such as an electric load or a battery is connected between the power supply device 1 and the inverter 2, the device consumes or supplies the device. In order to accurately calculate the power actually supplied to the motor 3 without being affected by the power, the current sensor 4 and the voltage sensor 5 are connected between the above-described device and the inverter 2, in other words, the input current of the inverter 2. It is necessary to provide a position where only the input voltage can be detected.

回転数センサ６は、モータ３に配置され、モータ３の回転数Ｎｍを検出する。なおモータ３の回転数Ｎｍは、回転数センサを用いる方法ではなく、モータ３の３相の誘起電圧から算出する等、その他の方法により検出してもよい。モータコントローラ７は、マイクロプロセッサ等の公知の演算処理装置により構成され、内部のＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより、目標駆動トルク生成部１１，インバータ制御信号生成部１２，モータ推定消費電力演算部１３，モータ実消費電力演算部１４，及びモータ異常診断部１５として機能する。 The rotation speed sensor 6 is disposed in the motor 3 and detects the rotation speed Nm of the motor 3. The rotation speed Nm of the motor 3 may be detected by other methods such as calculation from the three-phase induced voltage of the motor 3 instead of using a rotation speed sensor. The motor controller 7 is configured by a known arithmetic processing device such as a microprocessor, and an internal CPU executes a computer program, whereby a target drive torque generation unit 11, an inverter control signal generation unit 12, a motor estimated power consumption calculation unit. 13, functions as a motor actual power consumption calculation unit 14 and a motor abnormality diagnosis unit 15.

目標駆動トルク生成部１１は、車両のアクセルペダル開度や車輪速等からモータ３の目標駆動トルクＴｍ＊を演算する。インバータ制御信号１２は、目標駆動トルク生成部１１により演算された目標駆動トルクＴｍ＊をモータ３に出力させるようにインバータ制御信号を生成してインバータ２の動作を制御する。目標駆動トルク生成部１１及びインバータ制御信号生成部１２以外の各部の機能については後述する。モータコントローラ７は、電流センサ４，電圧センサ５，及び回転数センサ６の検出結果に基づいて、モータ３の動作を制御すると共にモータ制御装置の異常状態を検知する。 The target drive torque generation unit 11 calculates the target drive torque Tm * of the motor 3 from the accelerator pedal opening of the vehicle, the wheel speed, and the like. The inverter control signal 12 controls the operation of the inverter 2 by generating an inverter control signal so that the motor 3 outputs the target drive torque Tm * calculated by the target drive torque generator 11. The function of each unit other than the target drive torque generation unit 11 and the inverter control signal generation unit 12 will be described later. The motor controller 7 controls the operation of the motor 3 and detects an abnormal state of the motor control device based on the detection results of the current sensor 4, the voltage sensor 5, and the rotation speed sensor 6.

〔異常状態検知処理〕
本発明の一実施形態となるモータ制御装置は、以下に示す異常状態検知処理を実行することにより、３相電力供給ライン９の断線，モータ３内部のコイルの断線，インバータ２の故障，短絡等の異常状態を検知する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、この異常状態検知処理を実行する際のモータ制御装置の動作の流れについて説明する。 [Abnormal state detection processing]
The motor control device according to an embodiment of the present invention performs the abnormal state detection processing described below, thereby disconnecting the three-phase power supply line 9, disconnecting the coil inside the motor 3, failure of the inverter 2, short circuit, and the like. Detects abnormal conditions. Hereinafter, with reference to the flowchart shown in FIG. 2, the flow of the operation of the motor control device when executing this abnormal state detection process will be described.

図２に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、異常状態検知処理はステップＳ１の処理に進む。なおこの異常状態検知処理は所定制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。所定周期毎とは、モータ制御中又はモータ回転角度等によるものとする。 The flowchart shown in FIG. 2 starts at the timing when the ignition switch of the vehicle is switched from the off state to the on state, and the abnormal state detection process proceeds to the process of step S1. This abnormal state detection process is repeatedly executed every predetermined control cycle. The predetermined period is based on the motor control or the motor rotation angle.

ステップＳ１の処理では、モータ実消費電力演算部１４が、電流センサ４と電圧センサ５を介して電源装置１からインバータ２に出力される直流電流Ｉｄｃと直流電圧Ｖｄｃを検出し、モータ推定消費電力演算部１３が、回転数センサ６を介してモータ３の回転数Ｎｍを検出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、異常状態検知処理はステップＳ２の処理に進む。 In the process of step S1, the motor actual power consumption calculation unit 14 detects the DC current Idc and the DC voltage Vdc output from the power supply device 1 to the inverter 2 via the current sensor 4 and the voltage sensor 5, and estimates the estimated motor power consumption. The calculation unit 13 detects the rotation speed Nm of the motor 3 via the rotation speed sensor 6. Thereby, the process of step S1 is completed, and the abnormal state detection process proceeds to the process of step S2.

ステップＳ２の処理では、モータ実消費電力演算部１４が、ステップＳ１の処理により検出された直流電流Ｉｄｃと直流電圧Ｖｄｃを乗算することによりモータ３の実消費電力量Ｐｍｏｔを演算する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、異常状態検知処理はステップＳ３の処理に進む。 In the process of step S2, the motor actual power consumption calculation unit 14 calculates the actual power consumption Pmot of the motor 3 by multiplying the DC current Idc detected by the process of step S1 and the DC voltage Vdc. Thereby, the process of step S2 is completed, and the abnormal state detection process proceeds to the process of step S3.

ステップＳ３の処理では、モータ推定消費電力演算部１３が、ステップＳ１の処理により検出されたモータ３の回転数Ｎｍと、目標駆動トルク生成部１１により生成される目標駆動トルクＴｍ＊を用いてモータ３の消費電力量を推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊として演算する。より具体的には、モータ３のマッチング時に、試験により複数の異なる目標駆動トルクＴｍ＊毎のモータ３の消費電力量Ｐｍｏｔ及び回転数Ｎｍを測定し、測定結果に基づいてモータ３の目標駆動トルクＴｍ＊及び回転数Ｎｍと測定された実消費電力Ｐｍｏｔとの対応関係を示す図３に示すようなマップを作成し、作成したマップを演算処理装置内部のＲＯＭ等の記憶部に格納しておく。 In the process of step S3, the motor estimated power consumption calculator 13 uses the rotation speed Nm of the motor 3 detected by the process of step S1 and the target drive torque Tm * generated by the target drive torque generator 11 to 3 is calculated as the estimated power consumption Pmot *. More specifically, at the time of matching of the motor 3, the power consumption amount Pmot and the rotational speed Nm of the motor 3 for each of a plurality of different target drive torques Tm * are measured by a test, and the target drive torque of the motor 3 is based on the measurement result. A map as shown in FIG. 3 showing the correspondence between Tm * and the rotational speed Nm and the measured actual power consumption Pmot is created, and the created map is stored in a storage unit such as a ROM inside the arithmetic processing unit. .

そしてモータ推定消費電力演算部１３は、モータ３の回転数Ｎｍと目標駆動トルクＴｍ＊に対応する消費電力量を推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊としてマップから読み出す。なお、モータ３の駆動方式の違い等の原因によってモータ３の目標駆動トルクＴｍ＊及び回転数Ｎｍと消費電力量Ｐｍｏｔとの対応関係を１枚のマップで表すことができない場合、１枚のマップを基準として消費電力量Ｐｍｏｔを補正して推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊を算出する補正処理を行う、又は複数のマップを用意する（例えばモータ駆動方式として正弦波方式と矩形波方式を併用している場合には各方式毎にマップを用意する）ことにより、推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊を演算することが望ましい。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、異常状態検知処理はステップＳ４の処理に進む。 Then, the motor estimated power consumption calculation unit 13 reads the power consumption amount corresponding to the rotation speed Nm of the motor 3 and the target drive torque Tm * from the map as the estimated power consumption amount Pmot *. If the correspondence between the target driving torque Tm * and the rotational speed Nm of the motor 3 and the power consumption amount Pmot cannot be represented by one map due to a difference in the driving method of the motor 3, etc., one map Is used to correct the power consumption amount Pmot to calculate the estimated power consumption amount Pmot *, or a plurality of maps are prepared (for example, a sine wave method and a rectangular wave method are used together as a motor drive method) In this case, it is desirable to calculate the estimated power consumption Pmot * by preparing a map for each method. Thereby, the process of step S3 is completed, and the abnormal state detection process proceeds to the process of step S4.

ステップＳ４の処理では、モータ異常診断部１５が、モータ制御装置が異常状態にあるか否かを判定するための異常判定閾値αを算出する。この異常判定閾値αは、モータ３のマッチング時に測定されたモータの実消費電力量Ｐｍｏｔのデータのばらつきの程度、及びモータ駆動時のインバータ２やモータ３の温度変化に伴う動特性の変化を考慮して設定する。異常判定閾値αは、定数であってもよいし、マップやテーブル（例えば目標駆動トルクＴｍ＊及び温度Ｔと異常判定閾値αとの対応関係を示すもの）から読み出される値であってもよい。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、異常状態検知処理はステップＳ５の処理に進む。 In the process of step S4, the motor abnormality diagnosis unit 15 calculates an abnormality determination threshold value α for determining whether or not the motor control device is in an abnormal state. This abnormality determination threshold value α takes into account the degree of variation in the data of the actual power consumption Pmot of the motor measured at the time of matching of the motor 3 and the change in dynamic characteristics accompanying the temperature change of the inverter 2 and the motor 3 when the motor is driven. And set. The abnormality determination threshold value α may be a constant, or may be a value read from a map or a table (for example, a relationship between the target drive torque Tm * and the temperature T and the abnormality determination threshold value α). Thereby, the process of step S4 is completed, and the abnormal state detection process proceeds to the process of step S5.

ステップＳ５の処理では、モータ異常診断部１５が、ステップＳ２の処理により演算された実消費電力量ＰｍｏｔとステップＳ３の処理により推定された推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊の差分値の絶対値を演算し、演算値がステップＳ４の処理により算出された異常判定閾値α以上であるか否かを判別する。判別の結果、演算値が異常判定閾値α未満である場合、モータ異常診断部１５は、ステップＳ６の処理としてモータ制御装置は正常な状態にあると判定し、一連の異常状態検知処理を終了する。一方、演算値が異常判定閾値α以上である場合には、モータ異常診断部１５は、異常状態検知処理をステップＳ７の処理に進める。 In step S5, the motor abnormality diagnosis unit 15 calculates an absolute value of a difference value between the actual power consumption Pmot calculated in step S2 and the estimated power consumption Pmot * estimated in step S3. Then, it is determined whether or not the calculated value is greater than or equal to the abnormality determination threshold value α calculated by the process of step S4. If the calculated value is less than the abnormality determination threshold value α as a result of the determination, the motor abnormality diagnosis unit 15 determines that the motor control device is in a normal state as the process of step S6, and ends a series of abnormal state detection processes. . On the other hand, when the calculated value is greater than or equal to the abnormality determination threshold value α, the motor abnormality diagnosis unit 15 advances the abnormal state detection process to the process of step S7.

ステップＳ７の処理では、モータ異常診断部１５が、モータ制御装置が異常状態にあると判定する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、異常状態検知処理はステップＳ８の処理に進む。 In the process of step S7, the motor abnormality diagnosis unit 15 determines that the motor control device is in an abnormal state. Thereby, the process of step S7 is completed, and the abnormal state detection process proceeds to the process of step S8.

ステップＳ８の処理では、インバータ制御信号生成部１２が、モータ３が目標駆動トルクＴｍｏｘ＊を正常に出力できる状態にないと判断し、モータ３の駆動を停止することにより異常に伴い振動が発生することや異常状態が進行することを抑制する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、一連の異常状態検知処理は終了する。 In the process of step S8, the inverter control signal generation unit 12 determines that the motor 3 is not in a state in which the target drive torque Tmox * can be normally output, and vibration is generated due to an abnormality by stopping the drive of the motor 3. And the progression of abnormal conditions is suppressed. Thereby, the process of step S8 is completed and a series of abnormal state detection processes are completed.

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態となるモータ制御装置では、モータ実消費電力演算部１４がモータ３の実消費電力量Ｐｍｏｔを演算し、モータ推定消費電力演算部１３がモータ３の推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊を演算し、モータ異常診断部１５が実消費電力量Ｐｍｏｔと推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊とを比較し、比較結果に基づいてモータ制御装置の異常状態を判定するので、各相に電流センサを設けることなくモータ３の異常状態を確実、且つ、安価に検知することができる。 As is apparent from the above description, in the motor control device according to an embodiment of the present invention, the motor actual power consumption calculation unit 14 calculates the actual power consumption Pmot of the motor 3, and the motor estimated power consumption calculation unit 13 The estimated power consumption Pmot * of the motor 3 is calculated, and the motor abnormality diagnosis unit 15 compares the actual power consumption Pmot with the estimated power consumption Pmot *, and determines the abnormal state of the motor control device based on the comparison result. Therefore, the abnormal state of the motor 3 can be detected reliably and inexpensively without providing a current sensor for each phase.

また電流センサを利用して相電流を検出することによりモータの異常状態を検知する場合、相電流がモータの回転数に合わせて非常に高速な正弦波電流になっているので、高性能な（Ａ／Ｄ変換速度が速い）演算処理装置を使用しないと相電流を読み取ることができない。またモータが高速回転している場合には、相電流の読み込みタイミングがずれることにより、異常状態を正確に診断できなくなる。このため電流センサを利用して相電流を検出することによりモータの異常状態を検知する場合、モータの回転数Ｎｍを一定値以下にしなければならず、モータの全ての回転数領域、換言すればモータを駆動する車両の全ての走行領域で異常状態を検知することができない。 In addition, when detecting an abnormal state of the motor by detecting the phase current using a current sensor, the phase current is a very high-speed sine wave current that matches the rotational speed of the motor. The phase current cannot be read without using an arithmetic processing unit (which has a high A / D conversion speed). In addition, when the motor is rotating at high speed, the abnormal state cannot be accurately diagnosed due to the phase current reading timing being shifted. For this reason, when an abnormal state of the motor is detected by detecting the phase current using a current sensor, the rotational speed Nm of the motor must be set to a certain value or less, in other words, all the rotational speed regions of the motor. An abnormal state cannot be detected in all the travel regions of the vehicle that drives the motor.

これに対し本発明の一実施形態となるモータ制御装置では、上述のように、正常時には相電流程の高速な変化が見られない直流電流と直流電圧をモニタすることにより異常状態を検知するので、車両がどのような状態であっても、換言すれば、モータが加速状態や高速回転状態であっても異常状態を検知することができる。より具体的には、本発明の一実施形態となるモータ制御装置によれば、図３に示すマップ上の全てのエリアでモータの異常状態を検知することができる。 On the other hand, in the motor control device according to one embodiment of the present invention, as described above, an abnormal state is detected by monitoring a direct current and a direct current voltage at which the phase current does not change as fast as normal. In any state of the vehicle, in other words, an abnormal state can be detected even if the motor is in an acceleration state or a high-speed rotation state. More specifically, according to the motor control device according to the embodiment of the present invention, it is possible to detect the abnormal state of the motor in all areas on the map shown in FIG.

本発明の一実施形態となるモータ制御装置が検知可能な異常状態としては、３本の３相電力供給ライン９のうち、１本が断線している場合，３本の３相電力供給ライン９のうち、２本が断線している場合，３本の３相電力供給ライン９の全てが断線している場合，モータ３内部のコイルが断線している場合，インバータ２が故障している場合，及び短絡が発生している場合等がある。 The abnormal state that can be detected by the motor control device according to the embodiment of the present invention includes three three-phase power supply lines 9 when one of the three three-phase power supply lines 9 is disconnected. Among them, when two are disconnected, when all three three-phase power supply lines 9 are disconnected, when the coil inside the motor 3 is disconnected, or when the inverter 2 is broken In some cases, a short circuit has occurred.

一般に、３本の３相電力供給ライン９のうち、１本が断線している場合、モータ３は残りの２本の３相電力供給ライン９により駆動できるため、モータ３の回転数Ｎｍだけでは異常状態を検知することができない。しかしながらこの場合、図４に示すように、３相で駆動した場合と比較して直流電流Ｉｄｃが目標電流値からずれ、実消費電力量Ｐｍｏｔと推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊の差が大きくなる（図４に示す領域Ａ内）ので、本発明の一実施形態となるモータ制御装置によれば異常状態を検知することができる。 In general, when one of the three three-phase power supply lines 9 is disconnected, the motor 3 can be driven by the remaining two three-phase power supply lines 9, so that only with the rotation speed Nm of the motor 3. An abnormal condition cannot be detected. However, in this case, as shown in FIG. 4, the direct current Idc is deviated from the target current value as compared with the case of driving in three phases, and the difference between the actual power consumption Pmot and the estimated power consumption Pmot * is increased (FIG. 4). Therefore, according to the motor control device according to an embodiment of the present invention, an abnormal state can be detected.

３本の３相電力供給ライン９のうち、２本が断線している場合、残りの１相の３相電力供給ライン９だけではモータを駆動できず、直流電流Ｉｄｃが流れないので、実消費電力量Ｐｍｏｔと推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊の差が大きくなり、異常状態を検知することができる。また３本の３相電力供給ライン９の全てが断線している場合、各相がオープンになり全く電流を流すことができず、直流電流Ｉｄｃが流れないので、実消費電力量Ｐｍｏｔと推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊の差が大きくなり、異常状態を検知することができる。 If two of the three three-phase power supply lines 9 are disconnected, the remaining one-phase three-phase power supply line 9 alone cannot drive the motor and the direct current Idc does not flow. The difference between the power amount Pmot and the estimated power consumption amount Pmot * is increased, and an abnormal state can be detected. Also, if all three three-phase power supply lines 9 are disconnected, each phase is open and no current can flow, and no direct current Idc flows. Therefore, the actual power consumption Pmot and the estimated consumption The difference in the electric energy Pmot * is increased, and an abnormal state can be detected.

モータ３内部のコイルが断線している場合、３相電力供給ライン９の断線時と同様に実消費電力量Ｐｍｏｔと推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊の差が大きくなるので、異常状態を検知することができる。またインバータ２が故障している場合、インバータ２の出力電圧波形が正常時と異なるようになるので、３相で駆動した場合と比較して直流電流Ｉｄｃが目標電流値からずれ、実消費電力量Ｐｍｏｔと推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊の差が大きくなるので、本発明の一実施形態となるモータ制御装置によれば異常状態を検知することができる。また短絡が発生している場合には、モータ３を介さずに直流電流Ｉｄｃが流れ、一度に大電流が流れる、若しくは不安定になるので、実消費電力量Ｐｍｏｔと推定消費電力量Ｐｍｏｔ＊の差が大きくなり、異常状態を検知することができる。 When the coil inside the motor 3 is disconnected, the difference between the actual power consumption Pmot and the estimated power consumption Pmot * is increased as in the case of the disconnection of the three-phase power supply line 9, so that an abnormal state can be detected. it can. Further, when the inverter 2 is out of order, the output voltage waveform of the inverter 2 becomes different from that in the normal state. Therefore, the direct current Idc deviates from the target current value as compared with the case of driving with three phases, and the actual power consumption Since the difference between Pmot and the estimated power consumption Pmot * increases, the motor control device according to the embodiment of the present invention can detect an abnormal state. When a short circuit occurs, a direct current Idc flows without passing through the motor 3, and a large current flows or becomes unstable at one time. Therefore, the actual power consumption Pmot and the estimated power consumption Pmot * The difference increases and an abnormal state can be detected.

〔車両の構成〕
上記実施形態の車両駆動装置は例えば図６に示すようなハイブリッド車両に適用することができる。本ハイブリッド車両では、図６に示すように、内燃機関のエンジン２１で前後輪の一方の主駆動輪２２が回転駆動され、モータ２３によって前後輪の後方の従駆動輪２４が選択的に回転駆動される。すなわち、エンジン２１で得られた動力はエンジン側クラッチ２５，変速機２６，及びデファレンシャルギア２７を介して主駆動輪２２の車軸に伝達され、車輪に取り付けられた主駆動輪２２が回転駆動される。一方、モータ２３で得られた回転駆動力は回転数センサ２８，吸収部材２９，モータ側クラッチ３０，及びデファレンシャルギア３１を介して従駆動輪２４側の車軸に選択的に伝達され、車軸に取り付けられた従駆動輪２４が選択的に回転駆動される。従って、モータ側クラッチ３０が締結状態にあっては車両は四輪駆動される一方、モータ側クラッチ３０が非締結状態にあっては車両は二輪駆動される。 [Vehicle configuration]
The vehicle drive device of the above embodiment can be applied to a hybrid vehicle as shown in FIG. 6, for example. In this hybrid vehicle, as shown in FIG. 6, one main drive wheel 22 of the front and rear wheels is rotationally driven by an engine 21 of an internal combustion engine, and a driven drive wheel 24 behind the front and rear wheels is selectively rotationally driven by a motor 23. Is done. That is, the power obtained by the engine 21 is transmitted to the axle of the main drive wheel 22 through the engine side clutch 25, the transmission 26, and the differential gear 27, and the main drive wheel 22 attached to the wheel is rotationally driven. . On the other hand, the rotational driving force obtained by the motor 23 is selectively transmitted to the axle on the driven wheel 24 side through the rotational speed sensor 28, the absorbing member 29, the motor side clutch 30, and the differential gear 31, and is attached to the axle. The driven wheel 24 thus driven is selectively rotated. Therefore, the vehicle is driven four-wheels when the motor-side clutch 30 is engaged, while the vehicle is driven two-wheels when the motor-side clutch 30 is not engaged.

回転数センサ２８は、モータ２３の回転数を計測し、計測した回転数を後述するモータコントロールユニット３３と車両コントロールユニット３５に与え、モータ３３の回転速度（ωｍ）を算出する際に用いられる。吸収部材２９は、例えばスプリング等から構成され、モータ側クラッチ３０の締結時に締結衝撃を緩和する。 The rotation speed sensor 28 measures the rotation speed of the motor 23, applies the measured rotation speed to a motor control unit 33 and a vehicle control unit 35, which will be described later, and is used when calculating the rotation speed (ωm) of the motor 33. The absorbing member 29 is made of, for example, a spring or the like, and alleviates the fastening impact when the motor side clutch 30 is fastened.

エンジン２１には、ベルト等を介して発電機３２が連結されている。この発電機３２は、エンジン２１で得られた動力で回転駆動され、車両コントロールユニット３５の制御の元に所望の直流電力を発電する。モータ２３には、モータ２３の温度を計測する温度センサ（図示せず）が設けられ、この温度センサで計測されたモータ温度はモータコントロールユニット３３及び車両コントロールユニット３５に与えられる。 A generator 32 is connected to the engine 21 via a belt or the like. The generator 32 is rotationally driven by the power obtained by the engine 21 and generates desired DC power under the control of the vehicle control unit 35. The motor 23 is provided with a temperature sensor (not shown) that measures the temperature of the motor 23, and the motor temperature measured by this temperature sensor is given to the motor control unit 33 and the vehicle control unit 35.

モータコントロールユニット３３は、発電機３２で得られた直流電力をモータ２３に供給される交流電力に変換するインバータからなるドライブユニット３４を含み、回転数センサ２８で計測されたモータ回転数，温度センサで計測されたモータ温度，及びモータ２３に要求される要求トルク（τ）を入力し、これらの値と車両コントロールユニット３５の制御の下にモータ２３を駆動制御する。モータ２３に要求される要求トルクは、アクセルペダルの踏み込み量やスロットル開度に応じて求められた車両全体としてのトルクからエンジン２１側に要求されるトルクを差し引いた値として算出される。 The motor control unit 33 includes a drive unit 34 composed of an inverter that converts DC power obtained by the generator 32 into AC power supplied to the motor 23, and is a motor rotation speed and temperature sensor measured by the rotation speed sensor 28. The measured motor temperature and the required torque (τ) required for the motor 23 are input, and the motor 23 is driven and controlled under the control of these values and the vehicle control unit 35. The required torque required for the motor 23 is calculated as a value obtained by subtracting the torque required for the engine 21 from the torque of the entire vehicle determined according to the amount of depression of the accelerator pedal and the throttle opening.

車両コントロールユニット３５は、車両の運転を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵ，記憶装置，入出力装置等を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。車両コントロールユニット３５は、回転数センサ２８，モータ３３の温度センサ，及び車両の運転に必要な情報を収集するセンサ（図示せず）からの信号を読み込み、読み込んだ各種信号と予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、モータ側クラッチ３０，発電機３２，及びモータコントロールユニット３３を含む本ハイブリッド車両の構成要素に指令を送り、車両の運転／停止に必要な全ての動作を統括管理して制御する。 The vehicle control unit 35 functions as a control center for controlling the operation of the vehicle, and is, for example, a microcomputer equipped with a CPU, a storage device, an input / output device, etc. necessary for a computer that controls various operation processes based on a program. Realized. The vehicle control unit 35 reads signals from the rotation speed sensor 28, the temperature sensor of the motor 33, and a sensor (not shown) that collects information necessary for driving the vehicle, and previously stores the various signals read therein. Based on the control logic (program), commands are sent to the components of the hybrid vehicle including the motor-side clutch 30, the generator 32, and the motor control unit 33, and all operations necessary for driving / stopping the vehicle are integrated and managed. And control.

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば本実施形態では、演算値が異常判定閾値α以上である場合、モータ異常診断部１５は直ちにモータ制御装置が異常状態にあると判定したが、図５のフローチャートに示すように、演算値が異常判定閾値α以上である場合に、演算値が異常判定閾値α以上である時間を計測するための継続時間計測タイマのカウントアップを開始し（ステップＳ１８）、継続時間計測タイマによる計測時間を参照して演算値が異常判定閾値α以上である状態が一定時間経過したか否かを判別し（ステップＳ１７）、演算値が異常判定閾値α以上である状態が一定時間経過したタイミングでモータ制御装置が異常状態にあると判定してもよい。このような処理によれば、ノイズ等の影響によって異常状態が誤検知されることを防止し、異常状態の検知精度を高めることができる。このように、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 As mentioned above, although embodiment which applied the invention made | formed by this inventor was demonstrated, this invention is not limited with the description and drawing which make a part of indication of this invention by this embodiment. For example, in this embodiment, when the calculated value is equal to or greater than the abnormality determination threshold value α, the motor abnormality diagnosis unit 15 immediately determines that the motor control device is in an abnormal state. However, as illustrated in the flowchart of FIG. When it is equal to or greater than the abnormality determination threshold value α, the count-up of the duration measurement timer for measuring the time when the calculated value is equal to or greater than the abnormality determination threshold value α is started (step S18), and the measurement time by the duration measurement timer is referred Then, it is determined whether or not a state where the calculated value is equal to or greater than the abnormality determination threshold value α has elapsed (step S17), and the motor control device is at a timing when the state where the calculated value is equal to or greater than the abnormality determination threshold value α has elapsed. May be determined to be in an abnormal state. According to such processing, it is possible to prevent the abnormal state from being erroneously detected due to the influence of noise or the like, and to increase the detection accuracy of the abnormal state. As described above, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.

本発明は、車両を駆動するモータの動作を制御するモータ制御装置に適用できる。 The present invention can be applied to a motor control device that controls the operation of a motor that drives a vehicle.

本発明の一実施形態となるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor control apparatus used as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態となる異常状態検知処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the abnormal condition detection process used as one Embodiment of this invention. モータの目標駆動トルク及び回転数と推定消費電力量との対応関係を示すマップの一例である。It is an example of the map which shows the correspondence of the target drive torque and rotation speed of a motor, and estimated power consumption. ３本の３相電力供給ラインのうち、１本が断線した場合における、モータ目標回転数，直流電圧，直流電流，及びモータ実消費電力量の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of a motor target rotation speed, a DC voltage, a direct current, and a motor actual power consumption when one of three three-phase power supply lines is disconnected. 図２に示す異常状態検知処理の応用例の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the application example of the abnormal condition detection process shown in FIG. 本発明に係る車両駆動装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid vehicle to which a vehicle drive device according to the present invention is applied.

Explanation of symbols

１：電源装置
２：インバータ
３：モータ
４：電流センサ
５：電圧センサ
６：回転数センサ
７：モータコントローラ
１１：目標駆動トルク生成部
１２：インバータ制御信号生成部
１３：モータ推定消費電力演算部
１４：モータ実消費電力演算部
１５：モータ異常診断部 1: Power supply device 2: Inverter 3: Motor 4: Current sensor 5: Voltage sensor 6: Revolution sensor 7: Motor controller 11: Target drive torque generator 12: Inverter control signal generator 13: Motor estimated power consumption calculator 14 : Motor actual power consumption calculation unit 15: Motor abnormality diagnosis unit

Claims

A motor control device that controls the operation of a motor that drives a vehicle,
Detecting means for detecting the actual power consumption of the motor;
Estimating means for estimating the power consumption of the motor;
And a detection means for comparing the actual power consumption detected by the detection means with the power consumption estimated by the estimation means, and detecting an abnormal state of the motor based on the comparison result. Motor control device.

The motor control device according to claim 1,
The estimation means includes
Motor rotation number detecting means for detecting the rotation number of the motor;
Calculating means for calculating a target driving torque value of the motor,
A motor control device that estimates the power consumption of the motor based on the rotation speed detected by the motor rotation speed detection means and the target drive torque value calculated by the calculation means.

In the motor control device according to claim 1 or 2,
The determination means determines that the motor is in an abnormal state when the difference between the actual power consumption detected by the detection means and the power consumption estimated by the estimation means is a predetermined value or more. A motor control device.

The motor control device according to any one of claims 1 to 3,
The motor control apparatus characterized in that the detection means, the estimation means, and the determination means operate in the entire travel region of the vehicle in which the motor is driven.