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公開番号2024165961
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023082582
出願日2023-05-18
発明の名称制御装置
出願人株式会社アイエイアイ
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H02P 29/032 20160101AFI20241121BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータの種別などにかかわらずスイッチング素子の短絡を検出する。
【解決手段】制御装置は、ユニポーラ型のモータを駆動する複数のスイッチング素子のそれぞれに流れる電流を検出する電流検出部と、電流検出部が検出した電流である検出電流と比較することで過電流状態を検出する第1閾値をハードウェア構成で設定する第1閾値設定部と、第1閾値と値が異なる第2閾値をソフトウェア構成で設定する第2閾値設定部と、第2閾値と検出電流との比較結果に応じて、複数の前記スイッチング素子の短絡を検出する短絡検出部と、を備える。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
ユニポーラ型のモータを駆動する複数のスイッチング素子のそれぞれに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した電流である検出電流と比較することで過電流状態を検出する第１閾値をハードウェア構成で設定する第１閾値設定部と、
前記第１閾値と値が異なる第２閾値をソフトウェア構成で設定する第２閾値設定部と、
前記第２閾値と前記検出電流との比較結果に応じて、複数の前記スイッチング素子の短絡を検出する短絡検出部と、
を備える制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記短絡検出部は、前記電流検出部が検出可能な電流の上限を示す上限電流と前記モータの巻線抵抗及び電源電圧に基づき前記モータに流れることが想定される電流である想定電流との何れか小さい方に設定される前記第２閾値を、前記検出電流が超えた場合、前記短絡を検出する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記短絡検出部は、前記第２閾値を、前記検出電流が超えた状態が特定時間継続した場合、前記短絡を検出する、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記短絡検出部は、前記モータの駆動が禁止されている状態で、前記モータの回転速度が速度規定値以下のときに、前記モータの種別に応じて定まる定格電流に設定される前記第２閾値を、前記検出電流が超えた場合、前記短絡を検出する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記電流検出部は、前記モータの各相について、対応するスイッチング素子に流れる電流とその逆相の電流との差を前記検出電流として検出し、
前記短絡検出部は、前記モータの電流指令が前記モータの種別に応じて定まる電流規定値よりも大きいときに、前記モータの種別に応じて定まる定格電流から特定の値だけ低い電流に設定される前記第２閾値を、前記検出電流が下回る場合、前記短絡を検出する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記短絡検出部は、前記第２閾値を、前記検出電流が下回る状態が特定時間継続した場合、前記短絡を検出する、請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記モータの駆動源から前記モータに供給される電流に基づき、前記駆動源から前記モータに供給される電力である駆動源電力を推定する駆動源電力推定部と、
前記検出電流に基づき、前記モータに前記モータの駆動に使用される電力であるモータ応答電力を推定するモータ応答電力推定部と、
を備え、
前記短絡検出部は、前記駆動源電力と前記モータ応答電力との差が電力閾値以上のとき、前記短絡を検出する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項８】
前記モータの駆動源から前記モータに供給される電流に基づき、前記駆動源から前記モータに供給される電力である駆動源電力を推定する駆動源電力推定部と、
前記モータの電流指令に基づき、前記モータの駆動に要する電力であるモータ指令電力を推定するモータ指令電力推定部と、
を備え、
前記短絡検出部は、前記駆動源電力と前記モータ指令電力との差が電力閾値以上のとき、前記短絡を検出する、請求項１に記載の制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ユニポーラ型のモータを駆動する技術を開示している。特許文献２は、モータを駆動するスイッチング素子の短絡を検出する技術を開示している。特許文献２に開示される従来技術は、電流検出部で検出した電流が所定値を超えた場合、過電流が流れたものとしてモータを停止させる（例えば特許文献２の図１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第４６５２０１７号公報
特開２０１４－１４３７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、従来技術では、電流をハードウェア構成で設定された所定値（固定値）である閾値と比較する場合がある。この場合、ユニポーラ型のモータの種別、動作状態などによっては、スイッチング素子が短絡したときに、モータコイル経由で流れる短絡電流を検出することができない場合がある。つまり、ユニポーラ型のモータでは、１つの相に対応するモータコイルに１つのスイッチング素子が接続されているため、短絡電流は、モータコイルを経由して流れることで、モータコイルの抵抗成分により比較的小さな値となるおそれがある。このような短絡電流は、モータコイルを経由せずに流れる大きな値の短絡電流が流れる回路、例えばバイポーラ型モータ用のブリッジ回路におけるスイッチング素子の短絡、又は、モータと制御装置とを接続するケーブルの短絡若しくはモータの焼損を想定して設定される閾値では、検出することができない可能性がある。またモータの種別、動作状態などによっては、検出される短絡電流の値が変わるため、閾値を小さな値に設定しただけでは、短絡が生じていないにもかかわらず、短絡を誤検出し得る。このように従来技術は、モータを駆動するスイッチング素子の短絡を検出する上で改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、モータの種別などにかかわらずスイッチング素子の短絡を検出することができる制御装置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】
上記目的を達成するために、本開示の制御装置は、ユニポーラ型のモータを駆動する複数のスイッチング素子のそれぞれに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した電流である検出電流と比較することで過電流状態を検出する第１閾値をハードウェア構成で設定する第１閾値設定部と、前記第１閾値と値が異なる第２閾値をソフトウェア構成で設定する第２閾値設定部と、前記第２閾値と前記検出電流との比較結果に応じて、前記複数のスイッチング素子の短絡の発生を検出する短絡検出部と、を備える。
【０００７】
本開示によれば、モータの種別などにかかわらずスイッチング素子の短絡を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の第１実施形態にかかる制御装置の構成を示す図である。
過電流検出部の構成を説明するための図である。
過電流検出部の機能を説明するための図である。
Ａ相電流変換部の機能を説明するための図である。
Ａ相電流変換部の構成を説明するための図である。
しゃ断指令生成部の機能ブロックを示す図である。
電流指令変換部の機能を説明するための図である。
過電流比較部の機能ブロックを示す図である。
スイッチング素子が短絡したときに流れる電流について説明するための図である。
スイッチング素子が短絡したときに流れる電流について説明するための図である。
スイッチング素子が短絡していない正常時に流れる電流について説明するための図である。
スイッチング素子が短絡したときに流れる電流について説明するための図である。
第１実施形態にかかる制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
第１実施形態にかかる制御装置が動作中の電流の変化と閾値との関係を説明するための図である。
本開示の第２実施形態にかかる制御装置の構成を示す図である。
第２実施形態にかかるしゃ断指令生成部の機能の構成例を示す図である。
サーボオフ時過電流監視部の構成例を示す図である。
第２実施形態にかかる制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
第２実施形態にかかる制御装置が動作中の電流の変化と閾値との関係を説明するための図である。
本開示の第３実施形態にかかる制御装置の構成を示す図である。
第３実施形態にかかるしゃ断指令生成部の機能の構成例を示す図である。
電流指令応答乖離監視部の構成例を示す図である。
第３実施形態にかかる制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
第３実施形態にかかる制御装置が動作中の電流の変化と閾値との関係を説明するための図である。
スイッチング素子が短絡したときに流れる電流について説明するための図である。
スイッチング素子が短絡したときに流れる電流について説明するための図である。
本開示の第４実施形態にかかる制御装置の構成を示す図である。
第４実施形態にかかるしゃ断指令生成部の機能の構成例を示す図である。
電力比較部の構成例を示す図である。
第４実施形態にかかる制御装置の動作を説明するための第１フローチャートである。
第４実施形態にかかる制御装置の動作を説明するための第２フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態にかかる制御装置の構成を示す図である。制御装置１００－１は、駆動源３００からの電力でモータ２００の回転を制御する装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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