JP2014169767A - モータの駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御量の指示値Ninに応じて目標値Ntrを設定し、目標値Ntrに基づいて車両用電動ポンプのモータを制御する駆動装置であって、指示値Ninが制御量の実際値Nacよりも高い場合には、指示値Ninを目標値Ntrとし、指示値Ninが実際値Nacよりも低い場合には、前回の目標値Ntrよりも所定値Δθだけ低い値よりも実際値Nacが小さいと実際値Nacを目標値Ntrに設定し、前回の目標値Ntrよりも所定値Δθだけ低い値よりも実際値Nacが大きいと前回の目標値Ntrよりも所定値Δθだけ低い値を今回の目標値Ntrに設定する。
【選択図】図3
Description
そして、指示値の信号にノイズが混入すると、モータを誤って駆動し、また、モータが同期電動機であれば脱調が発生する可能性がある。
係るノイズの対策として、指示値に対する制御目標値の変化を遅らせる遅延処理を実施すると、流体移送量、流体圧の立ち上がり遅れが生じ、特許文献1のように、エンジンの自動停止に伴って電動オイルポンプを起動させるシステムでは、油圧低下によって変速機の動作不良が生じる可能性がある。
図1は、車両の油圧式自動変速機の油圧システムを示す。
図1に示す油圧システムは、変速機構(TM)7やアクチュエータ8にオイルを供給するオイルポンプとして、図外のエンジン(内燃機関)の出力により駆動される機械式オイルポンプ6と、電動オイルポンプ1とを備えている。
電動オイルポンプ1は、ブラシレスモータ(3相同期電動機)2などのモータにより駆動され、ブラシレスモータ2は、モータ制御装置(MCU)3により、AT制御装置(ATCU)4からの指示信号に基づいて制御される。モータ制御装置3は、ブラシレスモータ2(ポンプ用モータ)を駆動する駆動装置である。
エンジン運転中は、エンジンで駆動される機械式オイルポンプ6が作動し、機械式オイルポンプ6から変速機構7やアクチェータ8に対してオイルが供給され、このとき、ブラシレスモータ2はオフ状態(停止状態)であって、逆止弁11によって電動オイルポンプ1に向かうオイルの流れは遮断される。
モータ駆動指示を受けたモータ制御装置3は、ブラシレスモータ2を駆動して電動オイルポンプ1を回転させ、電動オイルポンプ1によるオイルの圧送を行わせる。
そして、機械式オイルポンプ6の吐出圧が低下する一方で、電動オイルポンプ1の吐出圧が設定圧を越えるようになると、逆止弁11が開弁し、オイルは、オイル配管5−電動オイルポンプ1−逆止弁11−変速機構7−アクチェータ8−オイルパン10の経路を通って循環するようになる。
モータ制御装置3は、モータ駆動回路212と、マイクロコンピュータを備えた制御器213とを備え、制御器213はAT制御装置4との間で通信を行う。
ブラシレスモータ2は、3相DCブラシレスモータ(3相同期電動機)であり、U相、V相及びW相の3相巻線215u、215v、215wを、図示省略した円筒状の固定子に備え、該固定子の中央部に形成した空間に永久磁石回転子(ロータ)216を回転可能に備える。
スイッチング素子217a〜217fの制御端子(ゲート端子)は、制御器213に接続され、制御器213は、スイッチング素子217a〜217fのオン、オフをパルス幅変調PWMによって制御する。
モータ制御装置3は、外部装置であるAT制御装置4から通信ライン15を介して送信された回転速度指示値Nin(回転速度指示信号、制御量指示信号)に応じて、制御目標値としての目標回転速度(目標値)Ntrを演算し、実際のモータ回転速度(実際値)Nacを目標回転速度Ntrに近づけるようにブラシレスモータ2をPWM制御する。
なお、AT制御装置4からモータ制御装置3に出力する、モータ制御の指示値は、モータ回転速度に限定されず、モータ電流や油圧とすることができる。
図3のフローチャートに示すルーチンは、モータ制御装置3によって一定時間毎に実行される。
ステップS501では、指示値(回転速度指示値)Ninが実際値(実際のモータ回転速度)Nac以上であるか否か、つまり、実際値Nacを増加させる制御が要求される状態(制御量の増加が指示されている状態)であるか否かを判定する。
一方、指示値Nin<実際値Nacである場合であって、実際値Nacを減少させる制御が要求される状態(制御量の減少が指示されている状態)である場合には、ステップS503へ進む。
なお、閾値Δθは、目標値Ntrの低下速度が、本ルーチンの実行周期当たり閾値Δθ以下であれば、係る目標値Ntrに追従させる通電制御を行っても、ブラシレスモータ2の脱調が発生しない値として予め適合されており、後述するように、閾値Δθによって目標値Ntrの低下速度を制限する。
例えば、実際値Nacが目標値Ntrにまで増加する前に、指示値Ninが実際値Nacよりも低いレベルにまで減少した場合に、ステップS503において、前回目標値Ntr−Δθ≧実際値Nacが成立していると判定されることになる。
また、ステップS503において、前回目標値Ntr−Δθ<実際値Nacであると判定した場合、つまり、指示値Nin<実際値Nacであって、かつ、目標値Ntrを指示値Ninに向けて閾値Δθずつ減少させたレベルよりも実際値Nacが高い場合には、ステップS505へ進む。
前回目標値Ntrが今回の指示値Ninよりも高く、かつ、今回指示値Ninと前回目標値Ntrとの差が閾値Δθよりも大きい場合には、ステップS506へ進み、前回目標値Ntrから閾値Δθを減算した値を今回の目標値Ntrに設定することで、目標値Ntrを指示値Ninに向けて閾値Δθずつ減少させるようにする。
上記のように、モータ制御装置3での目標値Ntrの演算処理においては、指示値Ninの増加に追従させるべく制御量(例えばモータ回転速度)を増加させるときには、指示値Ninをそのまま目標値Ntrに設定するのに対し、指示値Ninの減少に追従させるべく制御量を減少させるときには、目標値Ntrを本ルーチンの実行周期当たり閾値Δθの速度で指示値Ninに近づけることになり、ブラシレスモータ2の制御量の増加指示に対する制御応答が、減少指示に対する制御応答よりも速く設定される。
また、AT制御装置4とモータ制御装置3とを結ぶ通信ラインにおいて、指示値Ninを一時的に増大させるノイズが指示値信号Ninに重畳した場合には、これに応じて制御目標値Ntrもステップ的に増大させることになるが、ノイズが消滅し、指示値Ninがステップ的に下がったときには、そのときの実際値Nac、つまり、ノイズに影響されて増加し始めたときの実際の制御量を目標値Ntrとして設定することになる。従って、指示値を増大させる方向のノイズが指示値信号Ninに重畳しても、これによるモータ回転速度の余分な上昇を十分に小さく抑制できる。
なお、指示値Ninの増大変化に対して、前記閾値Δθよりも大きな閾値Δθaずつ目標値Ntrを指示値Ninに向けて増大変化させるようにして、ブラシレスモータ2の制御量の増加指示に対する制御応答が、減少指示に対する制御応答よりも速くなるように構成することができる。
また、図5は、図3のフローチャートに示した判定条件と目標値との相関を示す図であり、図4中に示した「1」〜「4」の番号は、図5の下欄の「1」〜「4」の番号に対応しており、例えば、図4に「1」で示したタイミングは、図5に「1」で示す条件が成立していることを示す。
以下では、図5を参照しつつ、図4のタイムチャートを詳述する。
時刻t1では、指示値Nin≧実際値Nacの条件が成立しているので、ノイズに影響されてステップ的に増大した指示値Ninをそのまま目標値Ntrに設定することになり、更に、時刻t2までは、指示値Nin≧実際値Nacの条件が継続するため、ノイズによってステップ的に増大した指示値Ninをそのまま目標値Ntrとする。
時刻t2の直後は、指示値Nin<実際値Nacが成立し、かつ、前回目標値Ntr−Δθ<実際値Nacが成立することで、本来の指示値Nin(AT制御装置4の出力値)に向けて目標値Ntrを閾値Δθずつ減少させ、本来の指示値Ninに達した時刻t3において、指示値Nin=目標値Ntrに戻ることになる。
更に、ノイズ影響が解消し指示値Ninが本来の値に戻ったときに、そのときの実際値Nacを目標値Ntrに設定することで、実際値Nacの指示値Nin(目標値Ntr)に対する追従(収束応答)が過剰に遅くなることを抑制でき、収束遅れによって故障の発生が誤診断されてしまうことを抑制できる。
機械式オイルポンプ6から電動オイルポンプ1への切り替えに伴う油圧の低下を抑制すべく、時刻t4で立ち上げた指示値Ninを時刻t5まで維持させると、時刻t5では、油圧保持に必要なレベルにまで指示値Ninを減少させる。
従って、時刻t6から時刻t7までの間で指示値Ninを減少させるノイズが重畳したとしても、係るノイズに影響されて目標値Ntrが急減することを抑制でき、急激な回転速度の低下によってブラシレスモータ2が脱調することを抑制できる。
すなわち、指示値Ninに近づけるための目標値Ntrの減少速度を、本ルーチンの実行周期当たり閾値Δθ以下になるように制限することで、ブラシレスモータ2の制御量の減少速度が設定速度を超えないようにする、つまり、モータ回転速度の減少速度が設定速度を超えないように制限するものであり、これによって、脱調が発生する可能性がある速度でのモータ回転速度が減少することが抑制される。
このときは、指示値Nin≧実際値Nacとなるから、指示値Ninがそのまま目標値Ntrに設定されることで、ブラシレスモータ2の制御量(回転速度)を応答良く増大させて、電動オイルポンプ1の吐出油圧、吐出流量を応答良く立ち上げることができる。
目標値Ntrを指示値Ninに向けて徐々に低下させている途中の時刻t10において、指示値Ninを増大させる方向のノイズが重畳すると、指示値Nin≧実際値Nacが成立することで、ノイズ影響で増大した指定値Ninがそのまま目標値Ntrに設定されることになる。
時刻t12では更に指示値Ninが減少するが、目標値Ntrを閾値Δθずつ減少させる処理が継続される。
ここで、時刻t14でノイズ成分が無くなり、指示値Ninが本来の値に戻ると、指示値Ninに向けて目標値Ntrを閾値Δθずつ減少させる。
図6のフローチャートに示すルーチンは、モータ制御装置3によって一定時間毎に実行される。
ステップS601では、本ルーチンの前回実行時において、ブラシレスモータ2が停止状態であったか否かを判定する。
指示値Ninが、モータ回転速度の指示値Ninである場合には、指示回転速度が停止レベル(0rpm〜所定回転速度)であるか否かによって、停止指示と駆動指示とを判別できる。
ステップS602でブラシレスモータ2の停止指示が設定されている(指示値Ninが駆動レベルである)と判定すると、ステップS601へ戻る。
つまり、起動指示に対しては、遅延時間を設けることなく、直ちに目標値Ntrを立ち上げることで、起動指示に対して実際のブラシレスモータ2の起動が遅れることを抑制する。
ステップS605では、今回の指示値Ninがブラシレスモータ2の停止指示(回転速度指示値=停止レベル)であるか、駆動指示(回転速度指示値=駆動レベル)であるかを判定する。
なお、ステップS609以降の処理は、図3のフローチャートに示した処理と同じであり、ステップS609〜ステップS615では、ステップS501〜ステップS507と同様な処理を行う。
停止指示の継続時間が所定時間未満である場合には、駆動を指示する指示値Ninがノイズの影響で停止指示レベルにまで変化していて、今回指示が停止指示であると誤判定している可能性がある。
一方、停止指示の継続時間が所定時間以上になると、停止指示は、ノイズ影響を受けた誤った指示ではなく、実際にAT制御装置4から停止指示が出力されているものと判断し、ステップS608へ進む。
即ち、ブラシレスモータ2の停止指示がAT制御装置4から出力されると、所定時間の継続を待ってから実際にブラシレスモータ2を停止させるようにし、ブラシレスモータ2の制御量の増加指示に対する制御応答の遅延時間が、減少指示に対する制御応答の遅延時間よりも短くなるようにしてある。
図7において、ブラシレスモータ2の停止中である時刻t1において停止指示レベルの指示値Ninにノイズが重畳し、駆動レベルに達すると、このノイズ影響で立ち上がった指示値Ninに応じて目標値Ntrから停止レベルから駆動レベルにまで立ち上がる。つまり、駆動指令に対しては遅延処理を行うことなく、ブラシレスモータ2を起動させる。
そして、時刻t2後から遅延時間だけ経過した時刻t3になったときに、停止レベルが所定時間維持されたと判定されることで、目標値Ntrを停止レベルにまで低下させる。つまり、指示値Ninの停止レベルへの低下から所定時間だけ遅れて、目標値Ntrを停止レベルにまで低下させる。
ブラシレスモータ2を駆動させた後、時刻t5にて指示値Ninを停止レベルまで引き下げるノイズが重畳しているが、停止レベルへの切り替えには遅延時間が設定されるから、時刻t5から停止レベルの継続時間を計時することになるが、遅延時間に達する前の時刻t6でノイズが無くなり、停止レベルの継続時間が所定の遅延時間に達しなかったので、目標値Ntrは、駆動レベルを保持する。従って、ノイズによってブラシレスモータ2を誤って停止させてしまうことを抑制できる。
また、閾値Δθは、固定値の他、ブラシレスモータ2の制御量などの条件に応じて可変することができ、例えば、モータ回転速度が高いほど閾値Δθ(つまり、目標値Ntrの減少速度の上限値)を大きくすることができる。
例えば、電動オイルポンプ1は、油圧供給用のオイルポンプに限定されず、冷却、潤滑用などのオイル流量を得るためのオイルポンプとすることができる。
また、車両用の電動ポンプは、電動オイルポンプに限定されず、ハイブリッド車両においてエンジンの冷却水の循環に用いる電動ウォータポンプや、空気の移送に用いる電動エアポンプとすることができる。
また、電動オイルポンプ1は、アイドルストップの他、コーストストップに基づき起動させるシステムとすることができる。
(イ)
モータの制御量の指示値に応じて制御目標値を設定し、制御目標値に基づいて前記モータを制御する駆動装置であって、
前記指示値が制御量の実際値よりも高い場合には、前記指示値を前記制御目標値とし、
前記指示値が制御量の実際値よりも低い場合には、遅れを有して前記制御目標値を前記指示値に追従させる、モータの駆動装置。
上記発明によると、指示値が実際値よりも高く制御量を上げる場合には、指示値をそのまま制御目標値とすることで高い応答が得られるようにする一方、指示値が実際値よりも低く制御量を下げる場合には、制御目標値を指示値に向けて遅れを持って近づけることで、指示値にノイズが重畳した場合に、制御目標値が影響を受けることを抑制する。
前記指示値が制御量の実際値よりも低い場合に、前回の制御目標値よりも所定値だけ低い値よりも制御量の実際値が小さいと制御量の実際値を前記制御目標値に設定し、前回の制御目標値よりも前記所定値だけ低い値よりも制御量の実際値が大きいと前回の制御目標値よりも前記所定値だけ低い値を今回の制御目標値に設定する、請求項(イ)記載のモータの駆動装置。
上記発明によると、制御目標値よりも実際値が低い状態で指示値が低下した場合には、そのときの実際値を制御目標値とすることで、余分に制御量を増加させてしまうことを抑制し、また、指示値の低下に実際値が追従している場合には、前回の制御目標値よりも前記所定値だけ低い値を今回の制御目標値に設定することで、過剰な速度での制御量の低下を抑制する。
前記指示値が制御量の実際値よりも低く、前回の制御目標値よりも前記所定値だけ低い値よりも制御量の実際値が大きい場合に、前回の制御目標値よりも前記所定値だけ低い値よりも指示値が小さいと前回の制御目標値よりも前記所定値だけ低い値を今回の制御目標値に設定し、前回の制御目標値よりも前記所定値だけ低い値よりも指示値が大きいと指示値を今回の制御目標値に設定する、請求項(ロ)記載のモータの駆動装置。
上記発明によると、指示値が制御量の実際値よりも低く、前回の制御目標値よりも所定値だけ低い値よりも制御量の実際値が大きい場合に、前回の制御目標値よりも前記所定値だけ低い値よりも指示値が大きいと、実際値と指示値とが近いので、指示値をそのまま制御目標値とすることで、指示値に対する追従性を確保する。
モータの駆動装置であって、
前記モータの制御量の増加指示に対する制御応答の遅延時間を、減少指示に対する制御応答の遅延時間よりも短くした、モータの駆動装置。
上記発明によると、増加指示に対する応答遅れが、減少指示に対する応答遅れよりも小さいことで、制御量を応答良く増加させつつ、ノイズに影響された減少指示によって過度な速度で制御量を減少させる制御が実施されることを抑制する。
モータの駆動装置であって、
前記モータの起動指示に対する制御応答の遅延時間を、停止指示に対する制御応答の遅延時間よりも短くし、
前記モータの駆動状態において、制御量の指示値が制御量の実際値よりも高い場合には、制御目標値に前記指示値を設定し、制御量の指示値が制御量の実際値よりも低い場合には、遅れを有して前記制御目標値を前記指示値に追従させる、モータの駆動装置。
上記発明によると、起動及び制御量の増加指示に対しては、制御量を応答良くモータを制御しつつ、ノイズに影響された停止指示や減少指示によって、誤ってモータを停止させ、また、過度な速度で制御量を減少させることを抑制する。
前記モータが、ポンプを駆動するブラシレスモータである、請求項1から3、(イ)から(ホ)のいずれか1つに記載のモータの駆動装置。
上記発明によると、ポンプによって流体の移送などを行う場合に、移送開始や移送量、流体圧の増大要求に対しては、応答良く実際値を変化させつつ、移送停止や移送量、流体圧の減少要求に対しては、ノイズなどの外乱に影響され難いようにして、誤った停止やモータ脱調の発生を抑制する。
Claims (3)
- 車両用電動ポンプのモータを駆動する駆動装置であって、
前記モータの制御量の増加指示に対する制御応答が、減少指示に対する制御応答よりも速い、モータの駆動装置。 - 前記制御量の減少速度が設定速度を超えないようにする、請求項1記載のモータの駆動装置。
- 前記モータの停止指示を実行するまでの遅延時間が、前記モータの起動指示を実行するまでの遅延時間よりも長い、請求項1又は2記載のモータの駆動装置。
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