JP6058460B2 - ブラシレスモータの制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、エンジンを冷却する冷却システムの一例を示す。
エンジン10のシリンダブロック、シリンダヘッドなどを冷却した冷媒としての冷却水は、第1の冷却水通路12を介して、電動式のラジエータファン14が併設されたラジエータ16に導かれる。ラジエータ16に導かれた冷却水は、フィンが取り付けられたラジエータコアを通過するときに外気と熱交換をし、その温度が低下する。そして、ラジエータ16を通過することで温度が低下した冷却水は、第2の冷却水通路18を介してエンジン10へと戻される。
ブラシレスモータ100は、3相DC(Direct Current)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110u,110v,110wを、図示省略した円筒状のステータ(固定子)に備え、該ステータの中央部に形成した空間にロータ(永久磁石回転子)120を回転可能に備えている。なお、本明細書では、ロータ120の時計周りの回転方向にU相巻線110u、V相巻線110v及びW相巻線110wがこの順番で、かつ、電気角120degのコイル位相差で配置されているものとする。また、U相巻線110uの中心線を基準軸とし、基準軸に対してV相巻線110vの中心線が電気角で120deg、基準軸に対してW相巻線110wの中心線が電気角で240degに位置するものとする。
すなわち、2相に対してパルス状の電圧(以下、「パルス電圧」という)を印加することにより、ブラシレスモータ100の3相のうち非通電相(開放相)に誘起される誘起電圧(以下、「パルス誘起電圧」という)の検出値と、通電モードごとに異なる所定の閾値と、を比較することで、通電モードの切り替えタイミングを検出する。パルス誘起電圧は、ロータ120の位置により磁気回路の飽和状態が変化することに起因して、ロータ120の位置に応じた電圧として発生するものである。
通電モードは、電気角60degごとに順次切り替わる6通りの通電モード(1)〜(6)からなり、各通電モード(1)〜(6)において、3相から選択された2相に対してパルス電圧を印加する。
ステップ2001では、ロータ120を所定位置に位置決めするように位置決め通電モードを実施する。すなわち、図3の通電モード(1)〜(6)のいずれかにより、3相のうち所定の2相へ電圧を印加し、2相に生じた磁束により、ロータ120における一方の磁極(例えば、N極)が引き寄せられて、磁極の位相が、通電モードに応じて設定される位置決め角度と一致するようにロータ120が回動する。
位置決め通電モードを切り替えるのは、以下の理由による。
通電モードの切替フラグFmodとは、位置決め通電モードに対して、通電モードを正方向に1つ切り替える正方向切替、又は通電モードを逆方向に1つ切り替える逆方向切替のいずれかを示すフラグである。ここで、Fmod=0である場合、逆方向切替を示し、Fmod=1である場合、正方向切替を示すものとする。
ステップ2007では、通電モードの正方向切り替えを行う。通電モードの正方向切り替えの詳細については後述する。
ステップ3001では、ステップ2003と同様に、非通電相(例えば、U相)に生じる電圧の微小時間Δtにおける時間変化率α´を演算する。
逆方向切り替え実施フラグFcwは、通電モードの逆方向切り替えを実施するか否かいずれかを示すフラグである。ここで、Fcw=1である場合、逆方向切り替えを実施することを示し、Fcw=0である場合、逆方向切り替えを実施しないことを示すものとする。
本実施形態のように、位置決め通電モードが通電モード(3)である場合、通電モード(2)へ切り替える。
所定時間は、通電モードの切り替えに伴って非通電相に流れる還流電流が発生している時間である。
図12のように、位置決め通電モードである通電モード(3)において、ロータ120が正方向に回動して、非通電相(U相)に生じる電圧がA点からB点に変化したところで通電モード(2)に切り替わり、さらに、ロータ120が正方向に回動して、非通電相(V相)に生じる電圧がB´点からC´点へと変化したところで、ステップ3008に後述するように位置決め通電モードへ戻る場合、非通電相に生じる電圧の時間変化は、図13(a)のようになる。
なお、制御器220による処理負担の軽減を優先する場合には、ステップ3005を実施しなくてもよい。これは、後述する正方向切り替え処理についても同様である。
ここで、位置決め通電モードに戻すタイミングを非通電相に生じる電圧の時間変化率βにより検出する理由について述べる。
ステップ4002では、通電モードの正方向切り替え実施フラグFccwの設定を行う。
本実施形態のように、位置決め通電モードが通電モード(3)である場合、通電モード(4)へ切り替える。
所定時間は、通電モードの切り替えに伴って非通電相に流れる還流電流が発生している時間である。
ステップ4007では、通電モードを位置決め通電モードに戻すタイミングを検出すべく、非通電相(V相)に生じる電圧の時間変化率βが0未満であるか否かを判定する。
このようなモータ制御装置200によれば、位置決め通電モードにより回動するロータ120に対し、回動方向と反対方向にトルクを発生させて「ブレーキ」を作用させることができる。このため、ブラシレスモータ100により駆動される電動ウォータポンプ26の回転体やロータ120自体のイナーシャが大きくなっても、位置決め通電モードにおける位置決め角度に対するロータ120の揺動が減衰しにくくなることがない。したがって、ロータ120の位置決めに要する時間が、例えば、約0.8秒から0.115秒まで短縮できるため、ステップ1003におけるセンサレス制御を速やかに開始することが可能となり、電動ウォータポンプ26の起動応答性が向上する。
(イ)ブラシレスモータの起動指令を受けた場合に、前記ブラシレスモータの複数相のうち2相へ通電してロータを所定位置に位置決めするブラシレスモータの制御装置であって、前記2相に対して通電する前記位置決め通電モードを、前記2相と異なる他の2相へ通電する通電モードへ一時的に切り替えた場合、前記位置決め通電モードを再開するときには所定時間経過してから前記位置決め通電モードを実施することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のブラシレスモータの制御装置。
Claims (3)
- ステータの所定相に通電を行う通電モードを順次切り替えてロータを回転させるブラシレスモータの制御装置であって、
前記ブラシレスモータの起動指令を受けて、所定の通電モードを保持して前記ロータを所定位置に位置決めする場合に、非通電相に生じる電圧に基づいて、前記所定の通電モードを前後の通電モードのうちのどちらの通電モードへ一時的に切り替えるかを選択し、選択した一方の通電モードへ切り替えることを特徴とするブラシレスモータの制御装置。 - 前記一方の通電モードは、前記所定の通電モードにより回動する前記ロータに対し、回動方向と反対方向にトルクを発生させることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータの制御装置。
- 前記所定の通電モードは、前記非通電相の生じる電圧の変化に応じて、前記一方の通電モードへ一時的に切り替えられることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータの制御装置。
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