(57)【要約】【課題】電動モータの異常をより正しく診断することができる電動モータの制御診断システム及び制御診断方法を提供する。【解決手段】電動モータ２００の動作を制御する演算回路１０１の動作に用いられるクロック信号１０４ａを供給する第１のクロック発振部１０４と、電動モータ２００の回転軸の角度を検出する角度センサ２０１の検出結果に基づいて電動モータ２００の回転速度ω２を算出する回転速度算出回路１０５の動作に用いられるクロック信号１０６ａを供給する第２のクロック発振部１０６とを備え、演算回路１０１は、角度センサ２０１からの検出結果に基づいて電動モータ２００の推定回転速度ω２を算出し、回転速度算出回路１０５で算出された回転速度ω２と推定回転速度ω１との差分が予め定めた閾値ωｔｈよりも大きい場合に、第１及び第２のクロック発振部１０４，１０６の少なくとも何れか一方の故障を診断する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの動作を制御するモータ制御部と、
前記モータ制御部の動作に用いられるクロック信号を供給する第１のクロック信号発振源と、
前記電動モータの回転軸の角度を検出する角度センサと、
前記角度センサの検出結果に基づいて前記電動モータの回転速度を算出する回転速度算出回路と、
前記回転速度算出回路の動作に用いられるクロック信号を供給する、前記第１のクロック信号発振源とは異なる第２のクロック信号発振源とを備え、
前記モータ制御部は、前記角度センサからの検出結果に基づいて前記電動モータの推定回転速度を算出し、前記回転速度算出回路で算出された回転速度と前記推定回転速度との差分が予め定めた閾値よりも大きい場合に、前記第１及び第２のクロック信号発振源の少なくとも何れか一方の故障を診断することを特徴とする電動モータの制御診断システム。
【請求項２】
請求項１記載の電動モータの制御診断システムにおいて、
前記モータ制御部は、
前記第１及び第２のクロック信号発振源とは異なる第３のクロック信号発振源からのクロック信号に基づいて前記第１のクロック信号発振源が正常であるか異常であるかを診断するクロック信号診断部を備え、
前記回転速度算出回路で算出された回転速度と前記推定回転速度との差分が予め定めた閾値よりも大きく、かつ、前記クロック信号診断部で正常であると診断された場合には、前記推定回転速度を用いて前記電動モータの動作を制御し、
前記回転速度算出回路で算出された回転速度と前記推定回転速度との差分が予め定めた閾値よりも大きく、かつ、前記クロック信号診断部で異常であると診断された場合には、前記回転速度算出回路で算出された回転速度を用いて前記電動モータの動作を制御することを特徴とする電動モータの制御診断システム。
【請求項３】
電動モータの回転軸の角度を検出する角度センサの検出結果に基づいて前記電動モータの回転速度を回転速度算出回路で算出する手順と、
前記角度センサからの検出結果に基づいて前記電動モータの推定回転速度を、電動モータの動作を制御するモータ制御部で算出する手順と、
前記回転速度算出回路で算出された回転速度と前記推定回転速度との差分が予め定めた閾値よりも大きい場合に、前記モータ制御部の動作に用いられるクロック信号を供給する第１のクロック信号発振源と前記回転速度算出回路の動作に用いられるクロック信号を供給する、前記第１のクロック信号発振源とは異なる第２のクロック信号発振源の少なくとも何れか一方の故障を診断する手順と
を有することを特徴とする電動モータの制御診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの制御診断システム及び制御診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に用いられる電動モータとしては、例えば、ステアリングやブレーキ、エンジン等のアシストを行うものや走行に用いられるものなどがある。このような電動モータの制御においては、故障などが生じた場合にアシスト動作や走行動作に支障が出る可能性があるため、常に診断を行って診断結果に応じた適切なフェール制御を行うことが求められている。
【０００３】
このような電動モータの故障診断に関する技術として、例えば、特許文献１（特開２０１３−３１３５６号公報）には、複数相のモータへの電流および印加電圧を制御するモータ制御装置であって、電源からの電力を前記モータに供給するインバータと、電流指令に応じた電圧指令を生成して前記モータへの電流を制御する電流制御手段と、前記電圧指令に応じて前記インバータを駆動して前記モータへの印加電圧を制御するインバータ駆動回路と、前記電圧指令、前記電源の電源電圧、前記モータのモータ回転速度、および前記複数相の電流に基づいて故障発生状態を検知する故障検知手段と、を備え、前記故障検知手段は、前記電源電圧が所定電圧以上であって、かつ、前記モータ回転速度が所定速度以下であって、かつ、対象とする相の電圧指令がゼロ付近でなく、かつ、前記対象とする相電流が所定電流以下であって、かつ、前記電流指令または前記電圧指令に対する制御誤差が所定誤差以上である状態が所定時間以上検出された場合に、前記対象とする相に開放状態の故障が発生したと判定することを特徴とするモータ制御装置が開示されている（特許請求の範囲請求項１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３１３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来技術のような電動モータの動作は制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等によって制御されるが、例えば、制御用ＥＣＵに供給されるクロック信号の不良によってモータ回転速度が正しく演算されない場合には、電動モータの正常・異常の診断を正しく行うことができず、電動モータの状態に応じた適切な制御を行うことができないことが考えられる。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、電動モータの異常をより正しく診断することができる電動モータの制御診断システム及び制御診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、電動モータの動作を制御するモータ制御部と、前記モータ制御部の動作に用いられるクロック信号を供給する第１のクロック信号発振源と、前記電動モータの回転軸の角度を検出する角度センサと、前記角度センサの検出結果に基づいて前記電動モータの回転速度を算出する回転速度算出回路と、前記回転速度算出回路の動作に用いられるクロック信号を供給する、前記第１のクロック信号発振源とは異なる第２のクロック信号発振源とを備え、前記モータ制御部は、前記角度センサからの検出結果に基づいて前記電動モータの推定回転速度を算出し、前記回転速度算出回路で算出された回転速度と前記推定回転速度との差分が予め定めた閾値よりも大きい場合に、前記第１及び第２のクロック信号発振源の少なくとも何れか一方の故障を診断するものとする。
【発明の効果】
【０００８】
電動モータの制御異常をより正しく診断することができ、電動モータの制御異常状態に応じた適切なフェール制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る電動モータの制御診断システムが適用されるモータ制御ＥＣＵを周辺構成とともに示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る故障診断処理を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態に係る電動モータの制御診断システムが適用されるモータ制御ＥＣＵを周辺構成とともに示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る故障診断処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の形態を図１及び図２を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る電動モータの制御診断システムが適用されるモータ制御ＥＣＵを周辺構成とともに示す図である。
【００１３】
図１において、モータ制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００に制御される電動モータ２００は、例えば、自動車等のステアリングやブレーキ、エンジン等のアシストを行う電動モータや走行用の電動モータなどである。電動モータ２００には、回転軸の回転角度を検出する角度センサ２０１が配置されている。角度センサ２０１としては、例えば、レゾルバやＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）センサ、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive effect）センサなどがある。
【００１４】
モータ制御ＥＣＵ１００は、角度センサ２０１の検出結果信号２０１ｂに基づいて電動モータ２００の回転速度ω２を算出し、演算回路１０１に演算結果情報１０５ａとして送信する回転速度算出回路１０５と、回転速度算出回路１０５の動作に用いられるクロック信号１０６ａを供給する第２のクロック発振部１０６と、角度センサ２０１の検出結果信号２０１ａを用いて算出した推定回転速度ω１に基づいて電動モータ２００の動作を制御する（モータ制御処理を実施する）モータ制御部としての演算回路１０１と、演算回路１０１及び演算回路１０１に内蔵されたタイマ１０２の動作に用いられるクロック信号１０４ａを供給する第１のクロック発振部１０４と、演算回路１０１からの制御信号１０１ａ（例えば、ＰＷＭ出力）に基づいて電動モータ２００に駆動信号１０３ａ（駆動電力）を供給する駆動回路１０３とから概略構成されている。なお、演算回路１０１にクロック信号１０４ａを供給するクロック発振部１０４は演算回路１０１に内蔵された構造でも良く、同様に、回転速度算出回路１０５にクロック信号１０６ａを供給するクロック発振部１０６は回転速度算出回路１０５に内蔵された構造でも良い。
【００１５】
回転速度算出回路１０５では、第２のクロック発振部１０６からのクロック信号１０６ａを用い、２つの異なる時刻に検出した角度の差と検出時刻の差とを用いて回転速度ω２を算出する。また、演算回路１０１における推定回転速度ω１の算出も同様であり、第１のクロック発振部１０４からのクロック信号１０４ａを用い、２つの異なる時刻に検出した角度の差と検出時刻の差とを用いて推定回転速度ω１を算出する。
【００１６】
演算回路１０１は、推定回転速度ω１に基づいて制御信号１０１ａを生成するとともに、回転速度算出回路１０５からの演算結果情報１０５ａに基づいて故障診断処理を行う。
【００１７】
図２は、本実施の形態に係る故障診断処理を示すフローチャートである。
【００１８】
図２において、演算回路１０１は、まず、演算回路１０１に設けられたタイマ１０２のカウント結果に基づいて予め定めた診断周期に達したかどうか、すなわち、診断タイミングであるかどうか判定し（ステップＳ１００）、判定結果がＮＯの場合には、診断タイミングとなるまでステップＳ１００の処理を繰り返す。また、ステップＳ１００での判定結果がＹＥＳの場合には、演算回路１０１にて角度センサ２０１からの検出結果信号２０１ａに基づいて電動モータ２００の推定回転速度ω１を算出し（ステップＳ１１０）、回転速度算出回路１０５で算出された回転速度ω２を取得する（ステップＳ１２０）。なお、演算回路１０１は、角度センサ２０１から検出結果信号２０１ａを直接入力せず、回転速度算出回路１０５を介して回転角度の検出結果を取得する構成としても良い。
【００１９】
続いて、推定回転速度ω１と回転速度ω２との差分の絶対値が予め定めた閾値ωｔｈよりも小さいかどうかを判定し（ステップＳ１３０）、判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、推定回転速度ω１と回転速度ω２との差分の絶対値が予め定めた閾値ωｔｈよりも小さい場合には、少なくとも第１及び第２のクロック発振部１０４，１０６が正常であると診断し、演算回路１０１で算出した推定回転速度ω１を用いてモータ制御処理を実施し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。なお、ステップＳ１３０の判定は推定回転速度ω１と回転速度ω２との差分の絶対値でなく、＋側の差分と−側の差分それぞれに閾値を持たせても良いし、回転速度に応じて閾値を変動させてもよい。また、ステップＳ１３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、推定回転速度ω１と回転速度ω２との差分の絶対値が予め定めた閾値ωｔｈよりも大きい場合には、第１及び第２のクロック発振部１０４，１０６の少なくとも何れか一方が故障していると診断してフェールモードに移行し（ステップＳ１５０）、処理を終了する。なお、本実施の形態におけるフェールモードは、電動モータの動作や制御が正常でない場合に移行するモードであり、例えば、電動モータ２００を所定の手順に従って停止させる処理などを行うモードである。
【００２０】
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。
【００２１】
電動モータの動作は制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等によって制御されるが、例えば、制御用ＥＣＵに供給されるクロック信号の不良によってモータ回転速度が正しく演算されない場合には、電動モータの正常・異常の診断を正しく行うことができず、電動モータの状態に応じた適切な制御を行うことができないことが考えられる。
【００２２】
これに対して本実施の形態においては、電動モータ２００の動作を制御する演算回路１０１と、演算回路１０１の動作に用いられるクロック信号１０４ａを供給する第１のクロック発振部１０４と、電動モータ２００の回転軸の角度を検出する角度センサ２０１と、角度センサ２０１の検出結果に基づいて電動モータ２００の回転速度ω２を算出する回転速度算出回路１０５と、回転速度算出回路１０５の動作に用いられるクロック信号１０６ａを供給する、第１のクロック発振部１０４とは異なる第２のクロック発振部１０６とを備え、演算回路１０１は、角度センサ２０１からの検出結果に基づいて電動モータ２００の推定回転速度ω２を算出し、回転速度算出回路１０５で算出された回転速度ω２と推定回転速度ω１との差分が予め定めた閾値ωｔｈよりも大きい場合に、第１及び第２のクロック発振部１０４，１０６の少なくとも何れか一方の故障を診断するように構成したので、電動モータの異常をより正しく診断することができ、電動モータの状態に応じた適切な制御を行うことができる。
【００２３】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図３及び図４を参照しつつ説明する。
【００２４】
本実施の形態は、演算回路で用いられるクロック信号の診断を行う機能をさらに備えたものである。
【００２５】
図３は、本実施の形態に係る電動モータの制御診断システムが適用されるモータ制御ＥＣＵを周辺構成とともに示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００２６】
図３において、モータ制御ＥＣＵ１００は、角度センサ２０１の検出結果信号２０１ｂに基づいて電動モータ２００の回転速度ω２を算出し、演算回路１０１に演算結果情報１０５ａとして送信する回転速度算出回路１０５と、回転速度算出回路１０５の動作に用いられるクロック信号１０６ａを供給する第２のクロック発振部１０６と、角度センサ２０１の検出結果信号２０１ａを用いて算出した推定回転速度ω１に基づいて電動モータ２００の動作を制御する（モータ制御処理を実施する）モータ制御部としての演算回路１０１Ａと、演算回路１０１Ａ及び演算回路１０１Ａに内蔵されたタイマ１０２の動作に用いられるクロック信号１０４ａを供給する第１のクロック発振部１０４と、演算回路１０１Ａからの制御信号１０１ａ（例えば、ＰＷＭ出力）に基づいて電動モータ２００に駆動信号１０３ａ（駆動電力）を供給する駆動回路１０３とから概略構成されている。
【００２７】
演算回路１０１Ａは、クロック発振部１０４から演算回路１０１Ａに供給されるクロック信号１０４ａが正常かどうかを診断するクロック異常診断を行うクロック診断部１０７を備えている。クロック診断部１０７は、内部に第１及び第２のクロック発振部１０４，１０６とは異なる他のクロック発振部（図示せず）を内蔵しており、そのクロック発振部のクロック信号に基づいて、クロック発振部１０４からのクロック信号１０４ａの異常（クロック発振部１０４の異常やクロック信号１０４ａを伝送する信号線の異常を含む）、及び演算回路１０１Ａ内におけるクロック信号１０４ａの処理に関わる機能部（図示せず）の異常を診断するクロック異常診断を行う。なお、クロック診断部１０７でのクロック異常診断に用いるクロック信号は、演算回路１０１やモータ制御ＥＣＵ１００の外部から入力されるクロック信号を用いるように構成しても良い。
【００２８】
演算回路１０１Ａは、推定回転速度ω１に基づいて制御信号１０１ａを生成するとともに、回転速度算出回路１０５からの演算結果情報１０５ａに基づいて故障診断処理を行う。
【００２９】
図４は、本実施の形態に係る故障診断処理を示すフローチャートである。
【００３０】
図４において、演算回路１０１Ａは、まず、演算回路１０１Ａに設けられたタイマ１０２のカウント結果に基づいて予め定めた診断周期に達したかどうか、すなわち、診断タイミングであるかどうか判定し（ステップＳ１００）、判定結果がＮＯの場合には、診断タイミングとなるまでステップＳ１００の処理を繰り返す。また、ステップＳ１００での判定結果がＹＥＳの場合には、演算回路１０１にて角度センサ２０１からの検出結果信号２０１ａに基づいて電動モータ２００の推定回転速度ω１を算出し（ステップＳ１１０）、回転速度算出回路１０５で算出された回転速度ω２を取得する（ステップＳ１２０）。
【００３１】
続いて、推定回転速度ω１と回転速度ω２との差分の絶対値が予め定めた閾値ωｔｈよりも小さいかどうかを判定し（ステップＳ１３０）、判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、推定回転速度ω１と回転速度ω２との差分の絶対値が予め定めた閾値ωｔｈよりも小さい場合には、少なくとも第１及び第２のクロック発振部１０４，１０６が正常であると診断し、演算回路１０１で算出した推定回転速度ω１を用いてモータ制御処理を実施し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。
【００３２】
また、ステップＳ１３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、推定回転速度ω１と回転速度ω２との差分の絶対値が予め定めた閾値ωｔｈよりも大きい場合には、演算回路１０１Ａのクロック診断部１０７におけるクロック異常診断を行ってクロック異常であるかどうか（すなわち、クロック発振部１０４からのクロック信号１０４ａの異常（クロック発振部１０４の異常やクロック信号１０４ａを伝送する信号線の異常を含む）や演算回路１０１Ａ内におけるクロック信号１０４ａの処理に関わる機能部（図示せず）の異常であるかどうか）を判定し、（ステップＳ１３１）、判定結果がＮＯの場合には、少なくとも第１及び第２のクロック発振部１０４，１０６が正常であると診断し、演算回路１０１で算出した推定回転速度ω１を用いてモータ制御処理を実施し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。なお、ステップＳ１３０の判定は推定回転速度ω１と回転速度ω２との差分の絶対値でなく、＋側の差分と−側の差分それぞれに閾値を持たせても良いし、回転速度に応じて閾値を変動させてもよい。また、ステップＳ１３１での判定結果がＮＯのＹＥＳの場合には、異常が無いと推定される回転速度算出回路１０５で算出された回転速度ω２を用いてモータ制御処理を実施し（ステップＳ１５１）、処理を終了する。
【００３３】
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００３４】
以上のように構成した本実施の形態の形態においても第１の実施の形態と同様効果を得ることができる。
【００３５】
また、クロック発振部１４０，１６０の何れか一方で異常が生じたと判定した場合においても、他方のクロック発振部からのクロック信号を用いることで電動モータの制御を継続することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１００  モータ制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
１０１，１０１Ａ  演算回路（モータ制御部）
１０１ａ  制御信号
１０２  タイマ
１０３  駆動回路
１０３ａ  駆動信号
１０４  第１のクロック発振部（クロック信号発振源）
１０４ａ，１０６ａ  クロック信号
１０５  回転速度算出回路
１０５ａ  演算結果情報
１０６  第２のクロック発振部（クロック信号発振源）
１０７  クロック診断部
１４０，１６０  クロック発振部
２００  電動モータ
２０１  角度センサ
２０１ａ，２０１ｂ  検出結果信号
【図１】
2018011444.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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