JP2010263712A - Motor drive and motor drive system - Google Patents
Motor drive and motor drive system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010263712A JP2010263712A JP2009113531A JP2009113531A JP2010263712A JP 2010263712 A JP2010263712 A JP 2010263712A JP 2009113531 A JP2009113531 A JP 2009113531A JP 2009113531 A JP2009113531 A JP 2009113531A JP 2010263712 A JP2010263712 A JP 2010263712A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- failure
- motor drive
- unit
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、故障の検出を行うモータ駆動装置、及び、モータ駆動システムに関する。 The present invention relates to a motor drive device and a motor drive system that detect a failure.
モータを駆動するモータ駆動装置が、モータの異常の一つであるロック異常を検出し、上位の制御装置に通知する技術が開示されている(特許文献1)。モータを用いる用途に応じて他の故障、例えば、過電流故障、過電圧故障などの複数の故障を検出することが必要とされる。モータ駆動装置は、故障を検出すると、上位制御装置、例えば、ECU(Electric Control Unit;電子制御装置)に、検出した故障を示す信号を送信する。上位制御部において、検出した故障を識別するには、受信した信号から、いずれの故障が検出されたのかを識別する必要があるので、故障の種類ごとに配線と、モータ駆動装置及び上位制御装置を接続する接続端子とが増加していた。 A technique is disclosed in which a motor driving device that drives a motor detects a lock abnormality, which is one of motor abnormalities, and notifies a higher-level control device (Patent Document 1). Depending on the application in which the motor is used, it is necessary to detect other faults, for example, multiple faults such as overcurrent faults and overvoltage faults. When detecting a failure, the motor drive device transmits a signal indicating the detected failure to a host control device, for example, an ECU (Electric Control Unit). In order to identify the detected fault in the host controller, it is necessary to identify which fault has been detected from the received signal. Therefore, the wiring, the motor drive device, and the host controller for each fault type The number of connecting terminals to connect to the network has increased.
しかしながら、上位制御装置とモータ駆動装置とを接続する配線及び接続端子の増加は、上位の制御装置及びモータ駆動装置を収納するユニットと、配線とを接続するソケットの大型化を招き、上位制御装置及びモータ駆動装置を収納するユニットの小型化が困難になるという問題がある。 However, the increase in wiring and connection terminals for connecting the host control device and the motor driving device leads to an increase in the size of the socket for connecting the unit and the wiring for the host control device and the motor driving device, and the host control device. In addition, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the unit that houses the motor drive device.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、上位制御装置に対して、配線及び接続端子を増加させずに、複数の故障のうちいずれを検出したかを示す信号を送信するモータ駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a signal indicating which one of a plurality of faults has been detected without increasing wiring and connection terminals to the host controller. The object is to provide a motor drive device for transmission.
(1)上記問題を解決するために、本発明は、上位制御装置から入力されるモータの駆動及び制動を示す指令信号に応じて、該モータを駆動するモータ駆動装置であって、前記モータへの電力を供給するか否かを切り替えるスイッチング素子と、前記指令信号に応じて、前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えるドライバ制御部と、前記モータに印加する電流値を測定する電流測定部と、前記モータに印加する電圧値を測定する電圧測定部と、前記スイッチング素子の雰囲気温度を測定する温度測定部と、前記電流測定部、前記電圧測定部、前記温度測定部の測定結果それぞれを予め定めた閾値と比較して故障の検出を行い、検出した故障を示す信号を出力する判定処理部と、前記判定処理部が出力した信号に応じて故障信号を生成し、該故障信号を1つの出力信号線により出力する故障信号出力部とを具備し、当該装置は、1つのパッケージ内に収納されていることを特徴とするモータ駆動装置である。 (1) In order to solve the above problem, the present invention provides a motor drive device that drives a motor in response to a command signal indicating drive and braking of the motor input from a host control device. A switching element that switches whether or not to supply power, a driver control unit that switches on and off the switching element in response to the command signal, and a current measurement unit that measures a current value applied to the motor; A voltage measurement unit for measuring a voltage value to be applied to the motor, a temperature measurement unit for measuring an ambient temperature of the switching element, a measurement result of each of the current measurement unit, the voltage measurement unit, and the temperature measurement unit in advance. A failure detection is performed by comparing with a predetermined threshold, and a signal indicating the detected failure is output, and a failure signal is generated according to the signal output by the determination processor , Comprising a failure signal output unit for outputting the single output signal line the fault signal, the apparatus is a motor driving apparatus characterized by being accommodated in a single package.
(2)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記故障信号出力部は、前記判定処理部が出力した故障を示す信号に応じて異なるデューティ比の交番信号を前記故障信号として出力することを特徴とする。 (2) Further, according to the present invention, in the invention described above, the failure signal output unit outputs an alternating signal having a different duty ratio according to a signal indicating the failure output from the determination processing unit as the failure signal. It is characterized by that.
(3)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記故障信号出力部は、前記判定処理部が出力した故障を示す信号に応じて異なる電位の信号を前記故障信号として出力することを特徴とする。 (3) Further, according to the present invention, in the invention described above, the failure signal output unit outputs a signal having a different potential as the failure signal according to a signal indicating the failure output by the determination processing unit. Features.
(4)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記判定処理部は、予め定められた優先順位に基づいて、検出した故障のうち最も優先順位の高い故障を示す信号を前記故障信号出力部に出力することを特徴とする。 (4) Further, in the present invention described above, the determination processing unit may output a signal indicating a failure having the highest priority among the detected failures based on a predetermined priority. It outputs to an output part, It is characterized by the above-mentioned.
(5)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御部は、前記指令信号の入力が行われないことが検出されると、予め定められた周期で前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることを特徴とする。 (5) Further, in the present invention described above, when the control unit detects that the command signal is not input, the switching element is turned on and off at a predetermined cycle. And switching between.
(6)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記判定処理部は、前記電流測定部が測定する電流値から前記モータに予め定められた第1閾値以上の電流が印加されているか否かと、前記スイッチング素子の切り替え故障と、負荷である前記モータとの接続が切断する故障とを検出することを特徴とする。 (6) Further, in the present invention described above, is the determination processing unit configured to apply a current equal to or greater than a predetermined first threshold to the motor based on a current value measured by the current measurement unit? And detecting a switching failure of the switching element and a failure of disconnection from the motor as a load.
(7)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記判定処理部は、前記電圧測定部が測定する電圧値からモータに印加する電圧値が予め定められた電圧範囲外になる電圧故障を検出することを特徴とする。 (7) Further, according to the present invention, in the above-described invention, the determination processing unit is configured such that the voltage value applied to the motor from the voltage value measured by the voltage measuring unit is outside a predetermined voltage range. Is detected.
(8)また、本発明は、上記に記載の発明において、ドライバ制御部は、前記温度測定部が測定した雰囲気温度が、予め定められた第2閾値以上になると、前記制御部に予め定められた周期で前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることを特徴とする。 (8) Further, according to the present invention, in the invention described above, the driver control unit is predetermined in the control unit when the ambient temperature measured by the temperature measurement unit is equal to or higher than a predetermined second threshold value. The switching element is switched on and off at different intervals.
(9)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記判定処理部は、前記温度測定部が測定した雰囲気温度が、前記第2閾値より高く、予め定められた第3閾値以上になると、前記スイッチング素子をオフにすることを特徴とする。 (9) Further, in the present invention described above, the determination processing unit may be configured such that the ambient temperature measured by the temperature measurement unit is higher than the second threshold and is equal to or higher than a predetermined third threshold. The switching element is turned off.
(10)また、本発明は、上記に記載の発明において、直流モータに接続され、上記に記載の2つのモータ駆動装置と、制御装置とを備えたモータ駆動システムであって、前記制御装置は、前記直流モータを正転させる場合、前記2つのモータ駆動装置のうち一方のモータ駆動装置から前記モータを介して他方のモータ駆動装置に電流を流す制御を行い、前記直流モータを逆転させる場合、前記2つのモータ駆動装置のうち他方のモータ駆動装置から前記モータを介して一方のモータ駆動装置に電流を流す制御を行うことを特徴とするモータ駆動システムである。 (10) In the invention described above, the present invention is a motor drive system that is connected to a DC motor and includes the two motor drive devices described above and a control device. In the case of rotating the DC motor in the normal direction, the current is controlled to flow from one motor driving device to the other motor driving device through the motor out of the two motor driving devices, and the DC motor is rotated in the reverse direction. In the motor drive system, control is performed so that a current flows from one motor drive device to the other motor drive device through the motor.
(11)また、本発明は、上記に記載の発明において、三相ブラシレスモータに接続され、上記に記載の3つのモータ駆動装置と、制御装置とを備えたモータ駆動システムであって、前記制御装置は、前記上位制御装置から入力される指令信号に応じて前記3つのモータ駆動装置それぞれに該指令信号を出力し、前記3つのモータ駆動装置それぞれは、前記三相ブラシレスモータが有する3つのコイルそれぞれに対応付けられ、前記3つのモータ駆動装置それぞれが具備するドライバ制御部は、前記三相ブラシレスモータの回転子の回転角に応じて、前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることを特徴とするモータ駆動システムである。 (11) In the invention described above, the present invention is a motor drive system that is connected to a three-phase brushless motor and includes the three motor drive devices described above and a control device. The apparatus outputs the command signal to each of the three motor driving devices in response to a command signal input from the host controller, and each of the three motor driving devices includes three coils included in the three-phase brushless motor. The driver control unit associated with each of the three motor driving devices switches on and off of the switching element according to a rotation angle of a rotor of the three-phase brushless motor. This is a motor drive system.
この発明によれば、上位の制御装置に対して、配線及び接続端子を増加させずに、複数の故障のうちいずれの故障を検出したかを示す信号を送信することができる。 According to the present invention, it is possible to transmit a signal indicating which one of a plurality of failures has been detected to a host control device without increasing the number of wirings and connection terminals.
以下、本発明の実施形態によるモータ駆動装置及びモータ駆動システムを図面を参照して説明する。 Hereinafter, a motor drive device and a motor drive system according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態におけるモータ駆動システム1及びモータ駆動装置10の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、モータ駆動システム1は、上位制御装置2と、バッテリ3と、モータ4とに接続されている。本実施形態において、モータ4は、直流モータである場合について説明する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating configurations of a motor drive system 1 and a motor drive device 10 according to the first embodiment. As shown in the figure, the motor drive system 1 is connected to a
モータ駆動システム1は、上位制御装置2から出力される指令信号に応じて、バッテリ3から供給される電力をモータ4に出力する。ここで、指令信号は、モータ4の駆動又は制動を示す信号であり、駆動を示す場合、モータ4が有する回転子の回転速度を示す。
モータ4は、電力が入力される2つの接続端子を有し、一方の接続端子がモータ駆動システム1に接続され、他方の接続端子が接地されている。また、モータ4には、モータ4の回転子の位置を示す回転角を検出する磁気閾値検出器、例えば、レゾルバ、ホールICを用いた位置検出部41が備えられている。位置検出部41は、モータ4の回転子の位置を示す回転角を位置情報としてモータ駆動システム1に出力する。
The motor drive system 1 outputs electric power supplied from the battery 3 to the motor 4 in response to a command signal output from the
The motor 4 has two connection terminals to which electric power is input. One connection terminal is connected to the motor drive system 1 and the other connection terminal is grounded. Further, the motor 4 is provided with a magnetic threshold detector that detects a rotation angle indicating the position of the rotor of the motor 4, for example, a
モータ駆動システム1は、バッテリ3から供給される電力の変動を平滑化するコイル11及びコンデンサ12と、コイル11及びコンデンサ12により平滑化された電力を指令信号に応じてモータ4に印加するモータ駆動装置10とを備えている。
モータ駆動装置10は、指令信号インタフェース110と、ドライバ制御部120と、スイッチング素子130、140と、温度検出部150と、故障判定部160と、故障信号出力部170とを備えている。また、指令信号インタフェース110と、ドライバ制御部120と、スイッチング素子130、140と、温度検出部150と、故障判定部160と、故障信号出力部170とは、樹脂モールドされ、1つのパッケージ内に収納されている。
The motor drive system 1 includes a
The motor drive device 10 includes a
指令信号インタフェース110は、上位制御装置2と指令信号線で接続され、当該指令信号線を介して指令信号が入力される。指令信号は、周波数を有する信号であり、モータ4の動作である駆動及び制動それぞれに周波数が割り当てられ、駆動を示す周波数として、モータ4を駆動する際の回転子の回転速度に周波数が割り当てられている。指令信号インタフェース110は、入力された指令信号が有する周波数を検出し、当該周波数からモータ4の動作を判定し、モータ4の動作を示す信号をドライバ制御部120に出力する。ここで、指令信号に用いる周波数は、上位制御装置2と指令信号インタフェース110との距離、指令信号が受けるノイズなどを考慮して、例えば、500Hz以下の周波数を割り当てる。
The
ドライバ制御部120は、指令信号インタフェース110から入力された信号によりモータ4の駆動及び制動を制御する。また、ドライバ制御部120は、指令信号インタフェース110からモータ4を駆動する際の回転速度を示す信号が入力されると、スイッチング素子140をオフにし、モータ4に印加される電流の電流値と、位置検出部41が出力する位置情報とに応じてスイッチング素子130のオンとオフとを切り替える。また、ドライバ制御部120は、指令信号インタフェース110から制動を示す信号が入力されると、スイッチング素子130をオフにし、スイッチング素子140をオンにして、モータ4の接続端子を短絡させて制動させる。
The
スイッチング素子130は、FET(Field Effect Transistor;電界効果トランジスタ)131と、FET131に含まれる寄生ダイオードとしてのダイオード132とを有している。FET131は、ドレインがコイル11の一端に接続され、ソースが接続点J1を介してスイッチング素子140に接続され、ゲートがドライバ制御部120に接続されている。ダイオード132は、アノードがFET131のソースに接続され、カソードがFET131のドレインに接続され、還流電流が流れるように接続されている。
The
スイッチング素子140は、スイッチング素子130と同様に、FET141と、FET141に含まれる寄生ダイオードとしてのダイオード142とを有している。FET131は、ドレインが接続点J1を介してFET131のソースに接続され、ソースが接地され、ゲートがドライバ制御部120に接続されている。ダイオード142は、アノードがFET141のソースに接続され、カソードがFET141のドレインに接続され、還流電流が流れるように接続されている。
Similar to the
接続点J1は、モータ4の一方の接続端子に接続されている。ドライバ制御部120がスイッチング素子130をオンにし、スイッチング素子140をオフにすると、すなわち、FET131をオンにし、FET141をオフにすると、バッテリ3から供給される電力がモータ4に供給され、モータ4が駆動される。また、ドライバ制御部120がスイッチング素子130をオフにし、スイッチング素子140をオンにすると、モータ4の接続端子が短絡されてモータ4が制動される。
The connection point J <b> 1 is connected to one connection terminal of the motor 4. When the
ここで、ドライバ制御部120は、指令信号インタフェース110から入力された回転速度を示す信号に応じて、当該回転速度に対応する電圧を算出し、算出した電圧をモータ4に印加するようにFET131のオンとオフとを切り替えるPWM制御によりモータ4を駆動する。このとき、ドライバ制御部120は、故障判定部160から入力されるモータ4に流れる電流値、又は、位置検出部41が出力するモータ4の回転子の位置情報の変化量から算出する回転速度、あるいは両方を用いたフィードバック制御を行う。
Here, the
温度検出部150は、制御系電源電圧VDD(例えば、5[V])と接地(0[V])との間に直列接続されたサーミスタ151と、抵抗152とから構成される分圧回路であり、サーミスタ151が配設された位置の雰囲気温度に応じて出力電圧が変化する。ここで、サーミスタ151は、スイッチング素子130のFET131の近傍に配設され、FET131の雰囲気温度を測定する。
The
故障判定部160は、判定処理部161と、電流測定部162と、温度測定部163と、電圧測定部164とを有している。
電流測定部162は、スイッチング素子130のFET131のドレイン及びソースそれぞれに接続され、FET131がオンのとき、FET131のオン抵抗を測定することにより、FET131に印加される電流、すなわち、モータ4に印加される電流を測定して、判定処理部161に出力する。
The
The
温度測定部163は、温度検出部が出力する電圧と、FET131のジャンクション温度とが対応付けられたテーブルを有し、当該テーブルを用いて温度検出部150から出力された電圧からFET131のジャンクション温度を推定し、推定したジャンクション温度を判定処理部161に出力する。ここで、温度測定部163が有するテーブルは、サーミスタ151とFET131との配置関係、周囲の熱伝導などに基づいたシミュレーション、あるいは、計測の結果により、温度検出部150が出力する電圧と、ジャンクション温度との対応関係が予め記録されている。
電圧測定部164は、コイル11とスイッチング素子130との間の配線に接続され、バッテリ3が出力する電圧を測定し、測定した電圧値を判定処理部161に出力する。
The
The
判定処理部161は、電流測定部162が測定した電流値が、予め定められた閾値電流値(第1閾値)を超えているか否かを判定して、測定した電流値が閾値電流値を超えていた場合、過電流がモータ4に流れているとして過電流故障を検出する。ここで、予め定められた電流値は、実機の測定あるいはシミュレーションから求められた、モータ駆動装置10及びモータ4が故障、例えば、FET131、モータ4の巻線などの破損を起こす可能性のある電流値である。
The
また、判定処理部161は、温度測定部163が推定したジャンクション温度が予め定められた第1閾値温度(第2閾値)以上であるか否かを判定して、推定したジャンクション温度が第1閾値温度以上の場合、過熱故障を検出する。更に、推定したジャンクション温度が第1閾値温度より高い予め定められた第2閾値温度(第3閾値)以上であるか否かを判定し、第2閾値温度を超えている場合、ドライバ制御部120にスイッチング素子130をオフにさせる。これにより、スイッチング素子130のFET131のジャンクション温度が、スイッチングにより更に上昇し、FET131の破壊に至ることを防ぐ。ここで、第1閾値温度は、例えば、FET131の絶対定格温度より約20度低い温度であり、第2閾値温度は、例えば、FET131の絶対定格温度である。
Further, the
また、判定処理部161は、電圧測定部164が測定した電圧値が予め定められた範囲であるか否かを判定し、測定した電圧値が当該範囲より低い場合、低電圧故障を検出し、測定した電圧値が当該範囲より高い場合、過電圧故障を検出する。
また、判定処理部161は、FET131がオンにも関わらず、電流測定部162が電流を検出できない場合、FET131が常にオフ状態になるFET131のオフ故障、又は、モータ駆動装置10からモータ4に電力を供給する配線の切断が生じる故障である出力オープン故障を検出する。
In addition, the
Further, the
また、判定処理部161は、検出した故障を示す信号を故障信号出力部170に出力する。なお、判定処理部161は、複数の故障を検出した場合、予め定められた優先順位に従い、検出した故障のうち最も優先順位の高い故障を示す信号を故障信号出力部170に出力する。優先順位は、例えば、優先順位の高い順に、過熱故障、過電流故障、過電圧故障、低電圧故障、出力オープン故障と予め定める。
Further, the
故障信号出力部170は、検出した故障それぞれに対応付けられたデューティ比を有する故障信号を生成し、生成した故障信号を上位制御装置2に出力する。例えば、故障に対応付けられるデューティ比は、過電流故障、過熱故障、過電圧故障、低電圧故障、出力オープン故障それぞれに、10%、20%、30%、40%、50%を予め割り当て、故障が検出されない場合、55%のデューティ比が予め割り当てられる。
The failure
上述の構成により、モータ駆動装置10において、判定処理部161により複数の故障を検出することができ、検出した故障ごとに異なるデューティ比による故障信号を上位制御装置2に出力することにより、上位制御装置2は、モータ駆動装置10が複数の故障のうちいずれの故障を検出したかを判定することができる。また、故障が検出されない場合も予め定められたデューティ比(例えば、55%)の信号が上位制御装置2へ出力され続けるため、上位制御装置2と故障信号出力部170との接続線が何らかの影響で断線等した場合には上位制御装置2へデューティ比0%又は100%の信号、すなわち、常にオン又はオフの信号が入力され、これにより上位制御装置2は故障を検出することができる。
また、モータ駆動装置10は、1つのパッケージ内に収納されているので、基板上にディスクリート部品を用いて温度検出部150を構成しFET131の雰囲気温度を測定する場合に比べて、温度検出部150をFET131に近傍に固定することができる。これにより、温度測定部150の位置の変動によるFET131の雰囲気温度の誤差を少なくすることができる。
With the configuration described above, in the motor drive device 10, a plurality of failures can be detected by the
Further, since the motor drive device 10 is housed in one package, the
更に、1つのパッケージ内に収納することにより、電流測定部162とFET131とが近傍に配置されるため、電流測定部162とFET131とを接続する配線が短くなり、FET131を流れる電流の測定において、配線の抵抗を小さくすることができる。 また、モータ駆動装置10は、1つのパッケージ内に収納されているので、基板上にディスクリート部品を用いて構成された場合に比べ、温度検出部150とFET131とが動くことなく固定されている。これにより、基板上に構成する場合に比べ、温度測定部150とFET131との距離が一定に保たれ、温度測定の誤差を少なくすることができる。更に、モータ駆動装置10が1つのパッケージ内に収納されることで、電流測定部162とFET131とを近傍に配置され、配線が短くなるので電流の測定誤差を少なくすることができる。
Furthermore, since the
なお、電流測定部162は、FET131のオン抵抗からモータ4に印加される電流の電流値を測定するように構成したが、シャント抵抗を用いてモータ4に印加される電流の電流値を測定するようにしてもよい。
The
なお、判定処理部161は、過熱故障を検出した場合、ドライバ制御部120がFET131を予め定められた第1の周期でオンとオフとを切り替える制御をするようにしてもよい。ドライバ制御部120が、指令信号に指示された回転速度に応じた周期でFET131を高速にオンとオフとを切り替えて発熱した場合、ドライバ制御部120が、第1の周期でオンとオフとを切り替えることにより、FET131のジャンクション温度を下げることができる。これにより、高速にオンとオフとを切り替えるスイッチングによりFET131が発熱して故障に至ることを防ぐことができる。ここで、第1の周期は、例えば、FET131素子自体の仕様及びモータ駆動装置10の構成から予め算出又は測定された周期であり、第1の周期でスイッチングした場合の発熱量が、FET131の周囲への放熱量より小さい、周期である。
Note that when the overheating failure is detected, the
なお、指令信号インタフェース110は、入力された指令信号から周波数を検出できない場合、指令信号線の断線を検出し、故障信号出力部170を介して上位制御装置2に指令信号線の断線を示す信号を送信するようにしてもよい。
更に、指令信号線の断線を検出した場合、指令信号インタフェース110は、予め定められた回転速度をドライバ制御部120に出力し、当該回転速度でモータ4を駆動する、すなわち、FET131を予め定められた周期でオンとオフとを切り替えるようにしてもよい。これにより、例えば、上位制御装置2からの指令信号により、モータ4を駆動して熱を発生する対象物を冷却する装置において、指令信号線の断線が発生してもモータ4の駆動を停止させずに冷却を続けることができ、過熱による装置の故障を防ぐことができる。
When the
Further, when the disconnection of the command signal line is detected, the
なお、故障信号出力部170は、デューティ比を可変にした故障信号を出力する構成としたが、故障判定部160が出力した故障を示す信号に応じて、予め定められた電圧の故障信号を上位制御装置2に送信し、電圧により故障を識別するようにしてもよい。
The failure
なお、故障信号出力部170は、故障判定部160が検出する故障ごとに予め対応付けられた異なる周波数を有する信号を生成して、上位制御装置に送信してもよい。この場合、複数の故障が検出されたとき、故障信号出力部170は、故障ごとに対応付けられた異なる周波数を有する複数の信号を加算により合成した故障信号を生成して、上位制御装置2に送信する。
Note that the failure
<第2実施形態>
図2は、第2実施形態におけるモータ駆動システム5及びモータ駆動装置10−1の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、モータ駆動システム1は、上位制御装置2と、バッテリ3と、モータ4とに接続されている。本実施形態において、第1実施形態と同様に、モータ4は直流モータである場合について説明する。また、モータ駆動装置10−1、10−2は、第1実施形態のモータ駆動装置10と同じ構成を有しているので、該当する箇所には同じ符号を付して、モータ駆動装置10−1、10−2の説明を省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the
モータ駆動システム5は、上位制御装置2から出力される指令信号に応じて、バッテリ3から供給される電力をモータ4に出力する。ここで、指令信号は、モータ4の駆動又は制動を示す信号であり、駆動を示す場合、モータ4が有する回転子の回転速度及び回転方向を示す。なお、回転方向は、正転と逆転の2通りである。
モータ4は、電力が入力される2つの接続端子を有し、当該2つの接続端子が、モータ駆動システム5に接続され、モータ駆動システム5により駆動が制御される。また、モータ4には、モータ4の回転子の位置を示す回転角を検出する位置検出部41が備えられている。位置検出部41は、モータ4の回転子の位置を示す回転角を位置情報としてモータ駆動システム5に出力する。
The
The motor 4 has two connection terminals to which electric power is input. The two connection terminals are connected to the
モータ駆動システム5は、コイル11と、コンデンサ12と、モータ駆動装置10−1、10−2と、制御装置30とを備えている。
制御装置30は、指令信号の示すモータ4の回転子の回転方向(正転あるいは逆転)に応じて、モータ駆動装置10−1、10−2のうち一方に当該指令信号を出力し、他方にモータ4の接続端子を接地することを示す接地信号を出力する。また、制御装置30は、モータ駆動装置10−1、10−2から故障信号が入力され、入力された故障信号を合成して上位制御装置2に出力する。モータ駆動装置10−1、10−2には、バッテリ3からコイル11及びコンデンサ12により変動を平滑化された電力が入力される。また、モータ駆動装置10−1、10−2は、上位制御装置2から入力される指令信号に応じて、入力された電力をモータ4に出力する。
The
The
制御装置30は、上位制御装置2から指令信号が入力され、モータ駆動装置10−1、10−2に副指令信号を出力する統合制御部31と、モータ駆動装置10−1、10−2それぞれから故障信号が入力され、上位制御装置2に統合故障信号を出力する故障信号合成部32とを備える。
以下、指令信号が、モータ4に対して、正転方向への駆動、逆転方向への駆動、及び、制動のそれぞれを示す場合について、統合制御部31の動作について説明する。
The
Hereinafter, the operation of the
指令信号がモータ4の正転駆動を示す場合、統合制御部31は、指令信号が示す回転速度と同じ回転速度を示す副指令信号を生成してモータ駆動装置10−1に出力し、モータ4の制動を示す副指令信号をモータ駆動装置10−2に出力する。これにより、バッテリ3、モータ駆動装置10−1のFET131、モータ4、モータ駆動装置10−2のFET141の順に接続された回路が形成される。
When the command signal indicates normal rotation driving of the motor 4, the
指令信号がモータ4の逆転駆動を示す場合、統合制御部31は、指令信号が示す回転速度と同じ回転速度を示す副指令信号を生成して、モータ駆動装置10−2に出力し、モータ4の制動を示す副指令信号をモータ駆動装置10−1に出力する。これにより、バッテリ3、モータ駆動装置10−2のFET131、モータ4、モータ駆動装置10−1のFET141の順に接続された回路が形成される。
When the command signal indicates reverse rotation driving of the motor 4, the
指令信号がモータ4の制動を示す場合、統合制御部31は、モータ4の制動を示す副指令信号を生成して、モータ駆動装置10−1、10−2に出力する。これにより、モータ4が有する2つの接続端子を短絡させて制動させる。
上述のように、統合制御部31は、指令信号の示すモータ4に対する正転方向への駆動、逆転方向への駆動、及び、制動に応じて、副指令信号を生成してモータ駆動装置10−1、10−2に出力する。
When the command signal indicates braking of the motor 4, the
As described above, the
故障信号合成部32は、モータ駆動装置10−1、10−2それぞれから故障信号が入力され、入力された故障信号を合成して統合故障信号を生成して上位制御装置2に出力する。また、故障信号合成部32は、モータ駆動装置10−1、10−2の両方から故障信号が入力された場合、予め定められた優先順位に従い、いずれか一方の故障信号を上位制御装置2に送信する。
The
また、故障信号合成部32は、モータ駆動装置10−2から入力された故障信号の示す故障に対して割り当てられたデューティ比を変更する。例えば、モータ駆動装置10−1、10−2が検出した過電流故障、過熱故障、過電圧故障、低電圧故障、出力オープン故障それぞれに、10%、20%、30%、40%、50%のデューティ比が割り当てられている場合、モータ駆動装置10−2が検出した過電流故障、過熱故障、過電圧故障、低電圧故障、出力オープン故障それぞれのデューティ比を、60%、70%、80%、90%、100%に変更する。故障信号合成部32は、モータ駆動装置10−1及びモータ駆動装置10−2のいずれも故障が検出されない場合、ディーティ比55%の信号を出力する。これにより、モータ駆動装置10−1、10−2から故障の検出を示す故障信号出力された場合、上位制御装置2は、モータ駆動装置10−1が検出した故障と、モータ駆動装置10−2が検出した故障とを識別することができると共に、検出された故障を識別できる。
Further, the failure
上述のように、第1実施形態のモータ駆動装置10を2つ組み合わせて用いることにより、直流モータ4の正転方向及び逆転方向の駆動制御を行え、上位制御装置2に故障信号を送信するための配線及び接続端子を増加させることなく、モータ駆動装置10−1、10−2が検出した故障を示す信号を送信することができる。
As described above, by using a combination of the two motor drive devices 10 of the first embodiment, drive control of the DC motor 4 in the forward direction and the reverse direction can be performed, and a failure signal is transmitted to the
なお、3相ブラシレスモータを駆動する場合、本実施形態と同様に、第1実施形態のモータ駆動装置10を3つ組み合わせ、3つのモータ駆動装置10それぞれを3相ブラシレスモータが有する3つのコイルそれぞれに割り当てることにより、本実施形態と同様に、上位制御装置2に故障信号を送信するための配線及び接続端子を増加させることなく、3つのモータ駆動装置10が検出した故障を示す信号を送信することができる。
When driving a three-phase brushless motor, similarly to the present embodiment, three motor drive devices 10 of the first embodiment are combined, and each of the three coils of the three-phase brushless motor has three motor drive devices 10. As in this embodiment, the signals indicating the failure detected by the three motor drive devices 10 are transmitted without increasing the wiring and connection terminals for transmitting the failure signal to the
1、5…モータ駆動システム、2…上位制御装置、3…バッテリ、4…モータ
10、10−1、10−2…モータ駆動装置、11…コイル、12…コンデンサ
110…指令信号インタフェース、120…ドライバ制御部
130、140…スイッチング素子、131、141…FET
132、142…ダイオード
150…温度検出部、151…サーミスタ、152…抵抗
160…故障判定部、161…判定処理部、162…電流測定部、163…温度測定部
164…電圧測定部、170…故障信号出力部
DESCRIPTION OF
132, 142 ...
Claims (11)
前記モータへの電力を供給するか否かを切り替えるスイッチング素子と、
前記指令信号に応じて、前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えるドライバ制御部と、
前記モータに印加する電流値を測定する電流測定部と、
前記モータに印加する電圧値を測定する電圧測定部と、
前記スイッチング素子の雰囲気温度を測定する温度測定部と、
前記電流測定部、前記電圧測定部、前記温度測定部の測定結果それぞれを予め定めた閾値と比較して故障の検出を行い、検出した故障を示す信号を出力する判定処理部と、
前記判定処理部が出力した信号に応じて故障信号を生成し、該故障信号を1つの出力信号線により出力する故障信号出力部と
を具備し、
当該装置は、1つのパッケージ内に収納されている
ことを特徴とするモータ駆動装置。 A motor driving device that drives the motor in response to a command signal indicating driving and braking of the motor input from a host control device,
A switching element for switching whether to supply power to the motor;
A driver control unit that switches on and off of the switching element in response to the command signal;
A current measuring unit for measuring a current value applied to the motor;
A voltage measuring unit for measuring a voltage value applied to the motor;
A temperature measuring unit for measuring the ambient temperature of the switching element;
A determination processing unit that detects a failure by comparing each of the measurement results of the current measurement unit, the voltage measurement unit, and the temperature measurement unit with a predetermined threshold value, and outputs a signal indicating the detected failure;
A failure signal output unit that generates a failure signal according to the signal output from the determination processing unit and outputs the failure signal through one output signal line;
The said apparatus is accommodated in one package. The motor drive device characterized by the above-mentioned.
前記判定処理部が出力した故障を示す信号に応じて異なるデューティ比の交番信号を前記故障信号として出力する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。 The failure signal output unit is
The motor drive device according to claim 1, wherein an alternating signal having a different duty ratio is output as the failure signal according to a signal indicating the failure output by the determination processing unit.
前記判定処理部が出力した故障を示す信号に応じて異なる電位の信号を前記故障信号として出力する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。 The failure signal output unit is
The motor drive device according to claim 1, wherein a signal having a different potential is output as the failure signal according to a signal indicating the failure output by the determination processing unit.
予め定められた優先順位に基づいて、検出した故障のうち最も優先順位の高い故障を示す信号を前記故障信号出力部に出力する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 The determination processing unit
The signal indicating the failure with the highest priority among the detected failures is output to the failure signal output unit based on a predetermined priority order. The motor drive device described in 1.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 5. The control unit according to claim 1, wherein the control unit switches on and off of the switching element at a predetermined cycle when it is detected that the command signal is not input. 6. The motor drive device of any one of Claims.
前記電流測定部が測定する電流値から前記モータに予め定められた第1閾値以上の電流が印加されているか否かと、前記スイッチング素子の切り替え故障と、負荷である前記モータとの接続が切断する故障とを検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 The determination processing unit
Whether or not a current equal to or greater than a predetermined first threshold value is applied to the motor from the current value measured by the current measuring unit, the switching element switching failure, and the connection to the motor as a load is disconnected. The motor drive device according to any one of claims 1 to 5, wherein a failure is detected.
前記電圧測定部が測定する電圧値からモータに印加する電圧値が予め定められた電圧範囲外になる電圧故障を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 The determination processing unit
The voltage failure which detects that the voltage value applied to the motor is out of a predetermined voltage range is detected from the voltage value measured by the voltage measurement unit. Motor drive device.
前記温度測定部が測定した雰囲気温度が、予め定められた第2閾値以上になると、前記制御部に予め定められた周期で前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替える
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 The driver controller
The switching element is switched between on and off at a cycle predetermined by the control unit when the ambient temperature measured by the temperature measurement unit is equal to or higher than a second threshold value set in advance. The motor drive device according to claim 7.
前記温度測定部が測定した雰囲気温度が、前記第2閾値より高く、予め定められた第3閾値以上になると、前記スイッチング素子をオフにする
ことを特徴とする請求項8に記載のモータ駆動装置。 The determination processing unit
9. The motor driving device according to claim 8, wherein the switching element is turned off when an ambient temperature measured by the temperature measuring unit is higher than the second threshold and becomes equal to or higher than a predetermined third threshold. .
前記制御装置は、
前記直流モータを正転させる場合、前記2つのモータ駆動装置のうち一方のモータ駆動装置から前記モータを介して他方のモータ駆動装置に電流を流す制御を行い、前記直流モータを逆転させる場合、前記2つのモータ駆動装置のうち他方のモータ駆動装置から前記モータを介して一方のモータ駆動装置に電流を流す制御を行う
ことを特徴とするモータ駆動システム。 A motor drive system connected to a direct current motor and comprising the two motor drive devices according to any one of claims 1 to 9 and a control device,
The control device includes:
When the DC motor is rotated forward, control is performed to pass a current from one of the two motor driving devices to the other motor driving device via the motor, and when the DC motor is rotated reversely, The motor drive system characterized by performing control which sends an electric current from the other motor drive unit to one motor drive unit via the said motor among two motor drive units.
前記制御装置は、前記上位制御装置から入力される指令信号に応じて前記3つのモータ駆動装置それぞれに該指令信号を出力し、
前記3つのモータ駆動装置それぞれは、前記三相ブラシレスモータが有する3つのコイルそれぞれに対応付けられ、
前記3つのモータ駆動装置それぞれが具備するドライバ制御部は、前記三相ブラシレスモータの回転子の回転角に応じて、前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替える
ことを特徴とするモータ駆動システム。 A motor drive system connected to a three-phase brushless motor and comprising the three motor drive devices according to any one of claims 1 to 9 and a control device,
The control device outputs the command signal to each of the three motor drive devices in response to a command signal input from the host control device,
Each of the three motor driving devices is associated with each of three coils of the three-phase brushless motor,
The motor control system, wherein the driver control unit included in each of the three motor driving devices switches the switching element on and off according to a rotation angle of a rotor of the three-phase brushless motor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009113531A JP2010263712A (en) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | Motor drive and motor drive system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009113531A JP2010263712A (en) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | Motor drive and motor drive system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010263712A true JP2010263712A (en) | 2010-11-18 |
Family
ID=43361333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009113531A Pending JP2010263712A (en) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | Motor drive and motor drive system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010263712A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012143125A (en) * | 2010-12-14 | 2012-07-26 | Fuji Electric Co Ltd | Drive device of semiconductor element |
| JP2012178021A (en) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Denso Corp | Fault information transmission device |
| JP2013135595A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Fujitsu General Ltd | Motor drive device |
| KR101450300B1 (en) | 2013-06-12 | 2014-10-22 | 동아전장주식회사 | Apparatus for controlling engine cooling fan motor and the method therof |
| JP2015515242A (en) * | 2012-02-17 | 2015-05-21 | コンバーサント・インテレクチュアル・プロパティ・マネジメント・インコーポレイテッドConversant Intellectual Property Management Inc. | Programmable gate controller system and method |
| CN110120773A (en) * | 2018-02-06 | 2019-08-13 | 株式会社电装 | Driving equipment for switch |
| JP2019179377A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | パナソニック デバイスSunx株式会社 | Programmable controller and programmable controller system |
| JP2021106494A (en) * | 2016-03-04 | 2021-07-26 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | Semiconductor device and monitoring method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6323568A (en) * | 1986-07-15 | 1988-01-30 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Starter unit for pwm converter |
| JPH07274485A (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Meidensha Corp | Method of discriminating fault of power transistor module |
| JPH1127949A (en) * | 1997-07-04 | 1999-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inverter device |
| JP2005229689A (en) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Toyota Motor Corp | Electric motor drive control device and electric vehicle |
| JP2008131817A (en) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Motor control device |
| JP2008278596A (en) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Seiko Epson Corp | Brushless motor |
-
2009
- 2009-05-08 JP JP2009113531A patent/JP2010263712A/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6323568A (en) * | 1986-07-15 | 1988-01-30 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Starter unit for pwm converter |
| JPH07274485A (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Meidensha Corp | Method of discriminating fault of power transistor module |
| JPH1127949A (en) * | 1997-07-04 | 1999-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inverter device |
| JP2005229689A (en) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Toyota Motor Corp | Electric motor drive control device and electric vehicle |
| JP2008131817A (en) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Motor control device |
| JP2008278596A (en) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Seiko Epson Corp | Brushless motor |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012143125A (en) * | 2010-12-14 | 2012-07-26 | Fuji Electric Co Ltd | Drive device of semiconductor element |
| JP2012178021A (en) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Denso Corp | Fault information transmission device |
| US9000693B2 (en) | 2011-02-25 | 2015-04-07 | Denso Corporation | Failure information transmission apparatus |
| JP2013135595A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Fujitsu General Ltd | Motor drive device |
| JP2015515242A (en) * | 2012-02-17 | 2015-05-21 | コンバーサント・インテレクチュアル・プロパティ・マネジメント・インコーポレイテッドConversant Intellectual Property Management Inc. | Programmable gate controller system and method |
| KR101450300B1 (en) | 2013-06-12 | 2014-10-22 | 동아전장주식회사 | Apparatus for controlling engine cooling fan motor and the method therof |
| JP2021106494A (en) * | 2016-03-04 | 2021-07-26 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | Semiconductor device and monitoring method |
| CN110120773A (en) * | 2018-02-06 | 2019-08-13 | 株式会社电装 | Driving equipment for switch |
| CN110120773B (en) * | 2018-02-06 | 2023-08-04 | 株式会社电装 | Driving device for switch |
| JP2019179377A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | パナソニック デバイスSunx株式会社 | Programmable controller and programmable controller system |
| JP7130405B2 (en) | 2018-03-30 | 2022-09-05 | パナソニック デバイスSunx株式会社 | Programmable controller and programmable controller system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2010263712A (en) | Motor drive and motor drive system | |
| JP6157752B2 (en) | Inverter device for driving multiphase AC motor | |
| CN103403562B (en) | Mechanical systems including pre-power-up diagnostics | |
| JP4696146B2 (en) | Disconnection detection method and power conversion device | |
| KR100998277B1 (en) | Malfunction determination device for drive circuits, and malfunction determination methods for drive units and drive circuits including them | |
| US8237396B2 (en) | Motor driving device, and control method of motor driving device | |
| JP4772104B2 (en) | Power converter | |
| US10075109B2 (en) | Driving device and driving method for motor, cooling device and electronic machine | |
| CN109643959A (en) | Power-converting device | |
| JP2019115083A (en) | Power control unit | |
| JP5531868B2 (en) | Temperature detection apparatus and temperature detection method | |
| KR101787273B1 (en) | Motor driving apparatus and method for detecting disconnection of wire of the same | |
| CN104734577B (en) | Motor drive | |
| US9843279B2 (en) | Phase current detection system | |
| US11894784B2 (en) | Power conversion device, motor drive system, and disconnection detection method for signal transmission cable | |
| JP6457589B2 (en) | Abnormality diagnosis apparatus and abnormality diagnosis method | |
| JP3999226B2 (en) | Electric motor control device | |
| US9178460B2 (en) | Motor controller | |
| JP2018046718A (en) | Motor drive control device, drive control method, fan motor, and electronic apparatus | |
| JP2011188672A (en) | Cooling inverter device | |
| JP4995944B2 (en) | Motor braking device and motor control method | |
| JP6289587B1 (en) | Power converter | |
| US20170070179A1 (en) | Motor drive having function of detecting dc link current | |
| US20250047093A1 (en) | Power generation device | |
| US11063542B2 (en) | Motor drive apparatus and electric power steering apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120329 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130830 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130910 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140401 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140902 |