(57)【要約】【課題】モーターをほぼ回転させることなくモーターの減磁の有無を判定できるモーター駆動システムを提供する。【解決手段】複数のモーターで１つの出力軸を駆動するモーター駆動システムであって、第１電流に基づいて出力軸の回転トルクを発生する第１モーターと、第２電流に基づいて出力軸の回転トルクを発生する第２モーターと、正方向の回転トルクを第１モーターに発生させ、かつ、逆方向の回転トルクを第２モーターに発生させると共に、第１電流及び第２電流の少なくとも一方が所定の基準電流値以上において双方の回転トルクが釣り合って出力軸が静止するように、第１電流及び第２電流を制御する制御部と、制御部の電流制御によって出力軸を静止できない場合、又は出力軸を静止できたときの第１電流と第２電流との絶対値差が所定の閾値を越える場合は、第１モーター及び第２モーターのいずれかに減磁が生じていると判定する判定部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモーターで１つの出力軸を駆動するモーター駆動システムであって、
第１電流に基づいて前記出力軸の回転トルクを発生する第１のモーターと、
第２電流に基づいて前記出力軸の回転トルクを発生する第２のモーターと、
正方向の回転トルクを前記第１のモーターに発生させ、かつ、逆方向の回転トルクを前記第２のモーターに発生させると共に、前記第１電流及び前記第２電流の少なくとも一方が所定の基準電流値以上において双方の回転トルクが釣り合って前記出力軸が静止するように、前記第１電流及び前記第２電流を制御する制御部と、
前記制御部の電流制御によって前記出力軸を静止できない場合、又は前記出力軸を静止できたときの前記第１電流と前記第２電流との絶対値差が所定の閾値を越える場合は、前記第１のモーター及び前記第２のモーターのいずれかに減磁が生じていると判定する判定部と、を備える、
モーター駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のモーターで１つの出力軸を駆動するモーター駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に、モーターで発生させる逆起電圧に基づく電源電圧や電流の変化を判断してモーターに減磁が発生しているか否かを判定するモーター制御システムが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０７６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術では、電源電圧よりも大きい逆起電圧をモーターで発生させて、モーターの減磁の有無を判定する。このため、必要な逆起電圧を発生させるためには、かなりの高速でモーターを回転させる必要がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、モーターをほぼ回転させることなくモーターの減磁の有無を判定することができる、モーター駆動システム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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、複数のモーターで１つの出力軸を駆動するモーター駆動システムであって、第１電流に基づいて出力軸の回転トルクを発生する第１のモーターと、第２電流に基づいて出力軸の回転トルクを発生する第２のモーターと、正方向の回転トルクを第１のモーターに発生させ、かつ、逆方向の回転トルクを第２のモーターに発生させると共に、第１電流及び第２電流の少なくとも一方が所定の基準電流値以上において双方の回転トルクが釣り合って出力軸が静止するように、第１電流及び第２電流を制御する制御部と、制御部の電流制御によって出力軸を静止できない場合、又は出力軸を静止できたときの第１電流と第２電流との絶対値差が所定の閾値を越える場合は、第１のモーター及び第２のモーターのいずれかに減磁が生じていると判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この一態様のモーター駆動システムでは、第１のモーターと第２のモーターとによって出力軸に対して互いに反対方向となる回転トルクを発生させる制御を行って、出力軸の状態及び第１電流と第２電流との絶対値差を確認する。
【０００８】
この制御によれば、第１のモーター及び第２のモーターのいずれにも減磁が発生していない場合には、第１電流と第２電流との絶対値差が所定の閾値を越えることなく所定の基準電流値以上において出力軸を静止させることができる。一方、第１のモーター及び第２のモーターのいずれかに減磁が発生している場合には、出力軸を静止させたときの第１電流と第２電流との絶対値差が所定の閾値を越えることになるか、あるいは制御部が電流制御を行っても出力軸を静止させることができなくなる。従って、モーターに減磁が発生しているか否かを容易に判定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
上述した本発明のモーター駆動システムによれば、モーター（出力軸）をほぼ回転させることなく、モーターの減磁の有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るモーター駆動システムの構成を示す概略図
【図２】モーター駆動システムが実行する減磁判定処理の手順を示すフローチャート
【図３Ａ】各モーターの電流値と出力軸の回転トルクとの関係を示す図
【図３Ｂ】各モーターの電流値と出力軸の回転トルクとの関係を示す図
【図３Ｃ】各モーターの電流値と出力軸の回転トルクとの関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［概要］
本発明のモーター駆動システムは、第１のモーターと第２のモーターとによって１つの出力軸に対して互いに反対方向となる回転トルクを発生させる制御を行い、出力軸の静止/回転の状態及び第１電流と第２電流との絶対値差に基づいて、モーターに減磁が発生しているか否かを判断する。これにより、モーター（出力軸）をほぼ回転させることなく、モーターの減磁の有無を判定することができる。
【００１２】
［システム構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るモーター駆動システム１の構成を示す概略図である。図１において、本実施形態に係るモーター駆動システム１は、第１のモーター１１と、第２のモーター１２と、第１の制御部２１と、第２の制御部２２と、第１の電流センサー３１と、第２の電流センサー３２と、回転角センサー３３と、減磁判定部３４と、出力軸４０と、バッテリー５０と、を備えている。
【００１３】
第１のモーター１１は、バッテリー５０を電源として駆動する電動機である。この第１のモーター１１は、第１の制御部２１から供給される電流（以下「第１電流」という）に基づいて、出力軸４０を所定の方向へ回転させるためのトルクを発生する。第１のモーター１１には、例えば３相ＤＣモーターを用いることができる。
【００１４】
第２のモーター１２は、バッテリー５０を電源として駆動する電動機である。この第２のモーター１２は、第２の制御部２２から供給される電流（以下「第２電流」という）に基づいて、出力軸４０を所定の方向へ回転させるためのトルクを発生する。第２のモーター１２には、例えば３相ＤＣモーターを用いることができる。
【００１５】
第１の制御部２１は、第１のモーター１１に供給する第１電流を制御して、出力軸４０を所定の方向に回転させるトルクを第１のモーター１１に発生させるための構成である。この第１の制御部２１には、例えば、６つのスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタなど）によって構成される３相ブリッジ型インバーター回路を用いることができる。
【００１６】
第２の制御部２２は、第２のモーター１２に供給する第２電流を制御して、出力軸４０を所定の方向に回転させるトルクを第２のモーター１２に発生させるための構成である。この第２の制御部２２には、例えば、６つのスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタなど）によって構成される３相ブリッジ型インバーター回路を用いることができる。
【００１７】
この第１の制御部２１及び第２の制御部２２は、通常、共に同じ方向に出力軸４０を回転させるトルクをそれぞれ発生させるための第１電流及び第２電流を、第１のモーター１１及び第２のモーター１２に供給する。これに対し、第１の制御部２１及び第２の制御部２２は、後述する減磁判定処理では、互いに反対方向に出力軸４０を回転させるトルク（図１の矢印を参照）をそれぞれ発生させるための第１電流及び第２電流を、第１のモーター１１及び第２のモーター１２に供給する。
【００１８】
第１の電流センサー３１は、第１の制御部２１が第１のモーター１１に供給する第１電流を検出するための構成である。第１の電流センサー３１で検出された第１電流の値は、減磁判定部３４に出力される。
【００１９】
第２の電流センサー３２は、第２の制御部２２が第２のモーター１２に供給する第２電流を検出するための構成である。第２の電流センサー３２で検出された第２電流の値は、減磁判定部３４に出力される。
【００２０】
回転角センサー３３は、出力軸４０の近傍に設けられ、出力軸４０の回転角度を検出するための構成である。回転角センサー３３で検出された出力軸４０の回転角度は、減磁判定部３４に出力される。
【００２１】
減磁判定部３４は、第１の電流センサー３１から第１電流の値を、第２の電流センサー３２から第２電流の値を、回転角センサー３３から出力軸４０の回転角度を、それぞれ入力する。そして、減磁判定部３４は、第１電流の値、第２電流の値、及び出力軸４０の回転角度に基づいて、後述する減磁判定処理を実行する。
【００２２】
上述した第１の制御部２１及び第２の制御部２２は、請求項の「制御部」に該当する。また、第１の電流センサー３１、第２の電流センサー３２、回転角センサー３３、及び減磁判定部３４は、請求項の「判定部」に該当する。
【００２３】
なお、第１の制御部２１、第２の制御部２２、減磁判定部３４及びの全て又は一部は、典型的には中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、メモリ、及び入出力インタフェースを含んだ電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）として構成され得る。電子制御ユニットでは、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが読み出して実行することによって、上述した所定の機能が実現される。
【００２４】
［減磁判定処理］
次に、図２、図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃをさらに参照して、本発明の一実施形態に係るモーター駆動システム１が実行する処理を説明する。図２は、モーター駆動システム１が実行する減磁判定処理の手順を示すフローチャートである。図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、第１電流及び第２電流の各電流値と出力軸４０の回転トルクとの関係を示す図である。
【００２５】
ステップＳ２０１：モーター駆動システム１に電気的な故障があるかないか、を判断する。電気的な故障とは、モーターの減磁が原因とならない故障であって、例えば電流センサーの異常やインバーター回路の異常などである。システムに電気的な故障がない場合（ステップＳ２０１、なし）は、ステップＳ２０２に処理が進む。一方、システムに電気的な故障がある場合（ステップＳ２０１、あり）は、ドライバーなどに対してモーター駆動システム１に電気的な故障があることを所定の手法を用いて通知して、本減磁判定処理が終了する。
【００２６】
ステップＳ２０２：第１のモーター１１及び第２のモーター１２が共に過熱しているかしていないか、を判断する。過熱していない状態とは、モーターの温度が駆動不可能になる所定の上限温度に達していない状態であり、例えば上限温度までにある程度の余裕がある状態とすることができる。モーターが過熱していない場合（ステップＳ２０２、なし）は、ステップＳ２０３に処理が進む。一方、モーターが過熱している場合（ステップＳ２０２、あり）は、ドライバーなどに対して第１のモーター１１及び第２のモーター１２の少なくとも一方が過熱していることを所定の手法を用いて通知して、本減磁判定処理が終了する。
【００２７】
ステップＳ２０３：第１のモーター１１に、出力軸４０を正方向に回転させるトルクを発生させる第１電流の供給を開始する。第２のモーター１２に、出力軸４０を逆方向に回転させるトルクを発生させる第２電流の供給を開始する。各モーターへの電流供給が開始されると、ステップＳ２０４に処理が進む。
【００２８】
ステップＳ２０４：第１電流の値が所定の基準電流値以上、又は、第２電流の値が所定の基準電流値以上であるか否か、を判断する。この基準電流値は、例えば、モーター駆動システム１に要求される出力軸４０の駆動力に基づいて設定することができる。第１電流の値及び第２電流の値の少なくとも一方が基準電流値以上である場合（ステップＳ２０４、はい）は、減磁判定の実施条件が成立したためステップＳ２０８に処理が進む。一方、第１電流の値及び第２電流の値の少なくとも一方が基準電流値以上ではない場合（ステップＳ２０４、いいえ）は、減磁判定の実施条件が成立していないためステップＳ２０５に処理が進む。
【００２９】
ステップＳ２０５：出力軸４０が静止しているか否かを判断する。例えば、所定時間経過しても出力軸４０の回転角度が変化しない場合には、双方のモーターの回転トルクが釣り合って静止しているとシステムにおいて判断することができる。出力軸４０が静止している場合（ステップＳ２０５、はい）は、ステップＳ２０６に処理が進む。一方、出力軸４０が静止していない場合（ステップＳ２０５、いいえ）は、ステップＳ２０７に処理が進む。
【００３０】
ステップＳ２０６：出力軸４０が静止している場合には、第１電流及び第２電流の両方の電流値を、共に増大させる。電流値を共に増大させた後、ステップＳ２０４に処理が戻る。
【００３１】
ステップＳ２０７：出力軸４０が静止していない場合には、第１電流及び第２電流のいずれか一方の電流値を、増大させる。具体的には、出力軸４０の回転が止まるように、回転トルクが小さい方のモーターの電流値を増大させる。例えば、出力軸４０が正方向に回転しているのであれば、第２電流を増大させて逆方向の回転トルクを大きくする。一方の電流値を増大させた後、ステップＳ２０４に処理が戻る。
【００３２】
ステップＳ２０８：減磁判定の実施条件が成立した状態で、出力軸４０が静止しているか否かを判断する。静止の判断については、上述した通りである。出力軸４０が静止している場合（ステップＳ２０８、はい）は、ステップＳ２０９に処理が進む。一方、出力軸４０が静止していない場合（ステップＳ２０８、いいえ）は、モーターの減磁がある（異常）と判定する。具体的には、出力軸４０が回転している方向とは反対方向の回転トルクを発生させているモーターに減磁が生じていると判定する。そして、判定がなされると、本減磁判定処理が終了する。
【００３３】
例えば、この図３Ｃのように、いくら電流量を増やしても第２電流によって生じる回転トルクと、基準電流値の第１電流によって生じる回転トルクとの間に差があれば、出力軸４０が正方向に回転し続けることとなる。よって、この場合には、回転角センサー３３において所定の回転角度を検出した時点で、モーターの減磁あり（異常）と判定することができる。
【００３４】
ステップＳ２０９：出力軸４０が静止している場合には、第１電流の値から第２電流の値を減じた電流値差の絶対値が、所定の閾値未満であるか否か、を判断する。この閾値は、第１電流と第２電流との乖離を判定するための閾値であり、モーター駆動システム１の要求規格などに基づいて適切に設定される。電流値差の絶対値が閾値未満である場合（ステップＳ２０９、はい）は、モーターの減磁がない（正常）と判定する（図３Ａを参照）。一方、電流値差の絶対値が閾値以上である場合（ステップＳ２０９、いいえ）は、モーターの減磁がある（異常）と判定する。具体的には、値が大きい電流を流している方のモーターに減磁が生じていると判定する。そして、判定がなされると、本減磁判定処理が終了する。
【００３５】
例えば、この図３Ｂのように、各モーターの回転トルクが釣り合って出力軸４０が静止していても、その回転トルクを発生させるために流している電流値に大きな乖離があれば、モーター駆動システム１全体の効率が悪化することとなる。よって、この場合には、第１の電流センサー３１及び第２の電流センサー３２を介して閾値以上となる電流値差を検出した時点で、モーターの減磁あり（異常）と判定することができる。
【００３６】
［作用・効果］
上述のように、本発明の一実施形態に係るモーター駆動システム１によれば、第１のモーター１１と第２のモーター１２とによって出力軸４０に対して互いに反対方向となる回転トルクを発生させる制御を行って、出力軸４０の状態及び第１電流と第２電流との絶対値差を確認する。
【００３７】
この制御によれば、第１のモーター１１及び第２のモーター１２のいずれにも減磁が発生していない場合には、第１電流と第２電流との絶対値差が所定の閾値を越えることなく所定の基準電流値以上において出力軸４０を静止させることができる。よって、出力軸をほぼ回転させることなく、モーターに減磁が発生していないことを容易に判定することができる。
【００３８】
一方、第１のモーター１１及び第２のモーター１２のいずれかに減磁が発生している場合には、出力軸４０を静止させたときの第１電流と第２電流との絶対値差が所定の閾値を越えることになるか、あるいは第１の制御部２１及び第２の制御部２２が電流制御を行っても出力軸４０を静止させることができなくなる。よって、出力軸をほぼ回転させることなく、モーターに減磁が発生していることを容易に判定することができる。
【００３９】
なお、上記実施形態では、第１のモーター１１及び第２のモーター１２の２つを備えたモーター駆動システム１を説明したが、３つ以上のモーターを備えたシステムにも同様に上述した減磁判定処理を適用することができる。３つ以上の複数のモーターを備える場合には、複数のモーターのうちいずれか２つに上述した第１のモーター１１及び第２のモーター１２の処理を行わせることで、どちらか一方のモーターに減磁が発生していることを判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、複数のモーターで１つの出力軸を駆動するモーター駆動システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１    モーター駆動システム
１１  第１のモーター
１２  第２のモーター
２１  第１の制御部
２２  第２の制御部
３１  第１の電流センサー
３２  第２の電流センサー
３３  回転角センサー
３４  減磁判定部
４０  出力軸
５０  バッテリー
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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