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Technisches Gebiet
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Diese Erfindung betrifft eine Pumpensteuerungsvorrichtung zum Steuern eines Betriebs einer elektrisch angetriebenen Pumpe (elektrische Pumpe).
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise wird eine elektrische Pumpe zum Steuern der Ölzirkulation verwendet. Bei dieser Art von elektrischer Pumpe wird die Pumpe durch eine Drehkraft betrieben, die von einem Motor ausgegeben wird. Hier erfährt das Öl eine Änderung seiner Viskosität gemäß seiner Temperatur (nachstehend „Öltemperatur“). Mit zunehmender Öltemperatur nimmt die Viskosität und damit die Last ab, die auf die elektrische Pumpe ausgeübt wird. Umgekehrt nimmt mit abnehmender Öltemperatur die Viskosität und damit die Last zu, die auf die elektrische Pumpe ausgeübt wird. Selbst wenn der Motor mit einer konstanten Drehzahl angetrieben wird, kann sich aus diesem Grund die Drehzahl der elektrischen Pumpe gemäß der Öltemperatur ändern, wodurch ein Aussetzen auftreten kann. Als Techniken, um ein derartiges Aussetzen zu verhindern, sind Techniken aus z.B. den Patentdokumenten 1 und 2 bekannt, die nachstehend ermittelt werden.
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Eine in Patentdokument 1 offenbarte Motorantriebssteuerungsvorrichtung umfasst einen Vorverschiebereferenzspannungs-Erzeugungsabschnitt zum Erzeugen einer Vorverschiebereferenzspannung, einen gegenelektromotorischen Spannungsvergleichsabschnitt, der konfiguriert ist, um ein Phasensignal jeder Phase gemäß eines Kreuztaktes zwischen der Vorverschiebereferenzspannung und einer gegenelektromotorische Spannung jeder Phase des Motors zu erzeugen, und einen Steuerungsabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Drehzahl eines Motors basierend auf dem Phasensignal jeder Phase zu erfassen und die Vorverschiebereferenzspannung zu erhöhen, wenn die Drehzahl von einer hohen Drehzahl auf eine niedrige Drehzahl fällt, und um die Vorverschiebereferenzspannung zu reduzieren, wenn die Drehzahl von einer niedrigen Drehzahl auf eine hohe Drehzahl ansteigt.
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Eine bürstenlose Motorsteuerungsvorrichtung für eine elektrische Pumpe, die in dem Patentdokument 2 offenbart ist, umfasst eine Treiberschaltung, die konfiguriert ist, um einer Motorspule eines bürstenlosen Motors zum Antreiben der elektrischen Pumpe eine Dreiphasen-Antriebsleistung zuzuführen, ein Startmittel zum Starten des bürstenlosen Motors durch zwangsweises Drehen eines Rotors durch Umschalten einer Mehrzahl von Erregungsmustern auf eine Motorspule gemäß einer vorgegebenen Reihenfolge, und ein Öltemperaturerfassungsmittel zum Erfassen einer Öltemperatur des von dem Elektromotor zugeführten Arbeitsöls, wobei das Startmittel konfiguriert ist, um den Zyklus des Umschaltens der Erregungsmuster in Übereinstimmung mit der Erhöhung der Öltemperatur zu beschleunigen.
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Dokumente des Standes der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2016-174478
- Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012-130178
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Bei der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technik erfolgt die Vorverschiebesteuerung basierend auf einer gegenelektromotorischen Leistung, die in der Spule des Motors erzeugt wird. Wenn jedoch eine solche gegenelektromotorische Leistung instabil ist (z.B. unmittelbar nach dem Starten), kann die Vorverschiebesteuerung nicht angemessen erfolgen. Wenn des Weiteren im Anfangsstadium der Erregung keine gegenelektromotorische Leistung erzeugt wird, ist die Vorverschiebesteuerung nicht möglich.
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Hier tritt eine Änderung der Last an der elektrischen Pumpe in Übereinstimmung mit der Änderung der Öltemperatur wie zuvor beschrieben auf. Beim Auftreten einer solchen Lastschwankung tritt eine Änderung auch in dem Intervall (Pumpintervall) auf, in der ein Pumpen zu dem Zeitpunkt des Umschaltens der Erregung auftritt. Dagegen wird der Motor zum Antreiben der elektrischen Pumpe basierend auf einem Positionssignal gesteuert, das entsprechend der Drehung des Motors ausgegeben wird. Mit einer solchen Steuerung ist es nicht möglich, das Positionssignal während des Auftretens des Pumpens angemessen zu erfassen. Aus diesem Grund ist ein Maskierungsintervall vorgesehen, so dass das Positionssignal während des Auftretens des Pumpens nicht erfasst wird. In dem Fall, dass ein vorgegebenes Maskierungsintervall auf die in Patentdokument 1 offenbarte Technik angewendet wird, kann zum Beispiel, wenn der Umschaltzyklus des Erregungsmusters gemäß der Öltemperatur geändert wird, das Pumpintervall länger als das Maskierungsintervall werden, wenn die Öltemperatur niedrig ist. Wenn dann in diesem Pumpintervall ein Positionssignal erfasst wird, kann das Erfassen dieses Positionssignals nicht exakt erfolgen, was zu der Möglichkeit des Aussetzens führt. Wenn dagegen die Öltemperatur hoch ist, kann das Maskierungsintervall relativ zu dem Pumpintervall zu lang werden, so dass die Maskierung unbeabsichtigt an einem Punkt angewendet werden kann, an dem das Erfassen des Nulldurchgangs erwünscht ist. Infolgedessen kann eine Verzögerung des Umschaltens zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades führen, was schließlich sogar zu einem Aussetzen führen kann. Darüber hinaus erfolgt bei der im Patentdokument 1 offenbarten Technik die Steuerung basierend auf einer in der Spule des Motors erzeugten gegenelektromotorischen Kraft. Damit kann ein angemessenes Steuern unmöglich werden, z.B. zu dem Zeitpunkt des Startens des Motors, wenn die gegenelektromotorische Kraft instabil wird. Wie zuvor beschrieben, wird mit der im Patentdokument 1 offenbarten Technik ein angemessenes Antreiben der elektrischen Pumpe unmöglich.
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Mit Blick auf das zuvor Beschriebene besteht ein Bedarf an einer Pumpensteuerungsvorrichtung, die eine elektrische Pumpe unabhängig von Lastschwankungen angemessen antreiben kann.
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Lösung des Problems
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Gemäß einem kennzeichnenden Merkmal einer Pumpensteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Pumpensteuerungsvorrichtung:
- einem Temperaturinformations-Bezugsabschnitt zum Beziehen von Temperaturinformationen, die eine Temperatur eines Öls angeben, das von einer elektrischen Pumpe zu dem Zeitpunkt des Startens dieser elektrischen Pumpe zirkuliert wird;
- einem Vorauseil-Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt zum Festlegen eines Vorauseil-/Vorverschiebebetrags einer Spule relativ zu einem Permanentmagneten unter den Spulen eines Motors, der die elektrische Pumpe basierend auf den Temperaturinformationen antreibt, wobei die Spule erregt wird, um eine Anziehungskraft relativ zu dem Permanentmagneten des Motors auszuüben;
- einem Wechselrichter mit drei Sätzen Armabschnitte, die jeweils ein High-Side-Schaltelement und ein Low-Side-Schaltelement aufweisen, die in Reihe zwischen eine erste Stromleitung und eine zweite Stromleitung geschaltet sind, die mit einer elektrischen Spannung verbunden/beaufschlagt ist, die niedriger als eine elektrische Spannung der ersten Stromleitung ist, wobei der Wechselrichter einen elektrischen Strom in der Spule steuert/regelt; und
- einem Erregungssteuerungsregelungsabschnitt zum Starten der Erregung des Wechselrichters basierend auf dem Vorauseil-/Vorverschiebebetrag.
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Mit der wie zuvor beschrieben gekennzeichneten Konfiguration wird eine Last an der elektrischen Pumpe aus einer Öltemperatur geschätzt, und dann kann eine Vorauseil-/Vorverschiebesteuerung gemäß der Größe der geschätzten Last ausgeführt werden. Des Weiteren ist es auch möglich, den Vorauseil-/Vorverschiebebetrag zu dem Zeitpunkt des Startens oder nach dem Starten zu ändern, wodurch die einem bestimmten Betriebszustand entsprechende Vorauseil-/Vorverschiebesteuerung möglich wird.
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Vorzugsweise umfasst die Pumpensteuerungsvorrichtung des Weiteren einen Speicherabschnitt, der das Verhältnis zwischen der Öltemperatur und dem Vorverschiebebetrag speichert, wobei der Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt konfiguriert ist, um den Vorverschiebebetrag basierend auf der Öltemperatur, die durch die Temperaturinformationen angegeben wird, und dem Verhältnis festzulegen, das in dem Speicherabschnitt gespeichert ist.
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Mit der zuvor beschriebenen Anordnung kann der Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt mühelos einen Vorverschiebebetrag festlegen. Daher kann, da ein Vorverschiebebetrag gemäß einer Last der elektrischen Pumpe festgelegt werden kann, die elektrische Pumpe angemessen betrieben werden.
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Des Weiteren umfasst die Pumpensteuerungsvorrichtung:
- einen Einblendungs-/Maskierungsintervall-Festlegabschnitt zum Festlegen eines Einblendungs-/Maskierungsintervalls, so dass in einem Nichterregungsintervall, in dem sowohl das High-Side-Schaltelement als auch das Low-Side-Schaltelement, die in einem Armabschnitt der drei Sätze Armabschnitte enthalten sind, geöffnet sind, ein Maskierungsintervall, das aus einem Intervall besteht, das kürzer als das Nichterregungsintervall ist, unmittelbar nach dem Starten dieses Nichterregungsintervall basierend auf den Temperaturinformationen festgelegt wird;
- einen Erfassungsabschnitt zum Erfassen einer Drehzahl des Motors nach Abschluss des Maskierungsintervalls in dem Nichterregungsintervall; und
- den Erregungssteuerungsabschnitt, der den Wechselrichter basierend auf dem Ergebnis der Erfassung durch den Erfassungsabschnitt antreibt.
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Mit der zuvor beschriebenen Anordnung kann das Maskierungsintervall in Verbindung mit einem Abfall der Öltemperatur als lang festgelegt werden, während das Maskierungsintervall in Verbindung mit einem Anstieg der Öltemperatur als kurz festgelegt werden kann. Somit tritt, da ein angemessenes Maskierungsintervall gemäß der Last an der elektrischen Pumpe festgelegt werden kann, keine Verzögerung bei der Nulldurchgangserfassung auf, wodurch eine fehlerhafte Pumperfassung verhindert werden kann. Daher wird, da die Erfassungsleistung verbessert werden kann, ein sensorloses Antreiben des Motors ohne Aussetzen ermöglicht. Darüber hinaus kann der Bereich der verwendbaren Öltemperatur auch vorteilhaft erweitert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration einer Pumpensteuerungsvorrichtung zeigt,
- 2 ist eine Ansicht, die schematisch eine Konfiguration eines Motors zeigt,
- 3 ist eine erläuternde Ansicht eines Vorverschiebebetrags,
- 4 ist eine erläuternde Ansicht der Erregungsintervalle und der Nichterregungsintervalle,
- 5 ist eine Ansicht, welche das Verhältnis zwischen einer Öltemperatur und einem Pumpintervall zeigt, und
- 6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Verarbeitung darstellt, die durch die Pumpensteuerungsvorrichtung erfolgt.
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Ausführungsbeispiele
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Eine Pumpensteuerungsvorrichtung, die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, ist so konfiguriert, um in der Lage zu sein, eine elektrische Pumpe unabhängig von Schwankungen, die einer Last auftreten, angemessen anzutreiben. Als nächstes wird eine solche Pumpensteuerungsvorrichtung 1 in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
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1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration einer Pumpensteuerungsvorrichtung 1 zeigt. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Pumpensteuerungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Funktionsabschnitte, die jeweils einen Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10, einen Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11, einen Speicherabschnitt 12, einen Wechselrichter 13, einen Erregungssteuerungsabschnitt 14, einen Maskierungsintervall-Festlegabschnitt 15 und einen Erfassungsabschnitt 16 aufweisen. Insbesondere sind die jeweiligen Funktionsabschnitte des Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10, des Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11, des Speicherabschnitts 12, des Erregungssteuerungsabschnitts 14, des Maskierungsintervall-Festlegabschnitts 15 und der Erfassungsabschnitte 16 aus Hardware gebildet, die einen CPU als eine Kernkomponente davon und/oder Software aufweisen, um das Antreiben der elektrischen Pumpe P zu bewirken.
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Der Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10 bezieht Temperaturinformationen, die eine Temperatur eines Öls angeben, das von einer elektrischen Pumpe P zu dem Zeitpunkt des Startens dieser elektrischen Pumpe P zirkuliert wird. Die elektrische Pumpe P wird durch eine Drehkraft angetrieben, die von einem Motor M ausgegeben wird. In dem zuvor Beschriebenen bezieht sich „Öl, das durch die elektrische Pumpe P zirkuliert wird“ auf Öl, das in Verbindung mit dem Antrieb der elektrischen Pumpe P zirkuliert wird. Der Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10 erfasst Temperaturinformationen, die eine Temperatur eines solchen Öls angeben, das in Verbindung mit dem Antrieb der elektrischen Pumpe P vor diesem Antrieb der elektrischen Pumpe P zirkuliert wird. Im Übrigen kann vorteilhafterweise die Temperatur des Öls durch einen Temperatursensor 9 erfasst werden, und das Ergebnis der Erfassung durch den Temperatursensor 9 kann an den Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10 übertragen werden. Dann überträgt der Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10 dieses Erfassungsergebnis des Temperatursensors 9 als „Temperaturinformationen“ an den Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11, der nachfolgend zu beschreiben wird.
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Der Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11 legt basierend auf den Temperaturinformationen einen Vorverschiebebetrag einer Spule L relativ zu einem Permanentmagneten PM des Motors M unter einer Mehrzahl von Spulen L (siehe 2) dieses Motors M fest, der die elektrische Pumpe P antreibt, wobei die jeweilige Spule L erregt wird, um eine Anziehungskraft relativ zu dem Permanentmagneten PM auszuüben. Die Temperaturinformationen werden von dem Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10 wie zuvor beschrieben übertragen. In dem zuvor Beschriebenen bedeutet „Motor M, der die elektrische Pumpe P antreibt“ einen Motor M, der eine Drehkraft als eine Leistungsquelle der elektrischen Pumpe P ausgibt. Hier zeigt 2 ein schematisches Diagramm eines Dreiphasenmotors mit vier Polen und sechs Aussparungen als Beispiel des Motors M. In dem in 2 gezeigten Beispiel weist der Motor M sechs Spulen L und zwei Sätze Permanentmagnete PM auf. Bekanntlich wird ein Dreiphasenmotor durch eine Anziehungskraft und eine Abstoßungskraft gedreht, die zwischen einen um eine Spule L erzeugten Magnetfeld wirkt, dessen Kraft dieser Spule L unter den sechs Spulen L und dem Magnetfluß des Permanentmagnet PM zugeführt wird. In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die jeweiligen Spulen L an Statoren S befestigt, während die Permanentmagnete PM gedreht werden.
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Hierbei fließt, wie im Stand der Technik bekannt, selbst dann, wenn eine Spannung an eine Spule L angelegt wird, nicht sofort ein Strom in dieser Spule L, sondern es tritt eine vorgegebene Phasenverschiebung auf. Diese Phasenverschiebung wird größer, wenn die Drehzahl des Motors M höher wird. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Phase der an die Spule L anzulegenden Spannung unter Berücksichtigung einer solchen Phase vorzuverschieben, damit eine Anziehungskraft und eine Abstoßungskraft angemessen zwischen der Spule L und dem Permanentmagneten PM wirken können, unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung des Stroms, der in der Spule L fließt. Eine solche Steuerung wird als „Vorverschiebe- (Winkel-) Steuerung“ bezeichnet, und ihr Winkel (Betrag) wird als „Vorverschiebe- (Winkel-) Betrag“ bezeichnet.
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Insbesondere ist in dieser Pumpensteuerungsvorrichtung 1 die Spule L1 erregt, um eine Anziehungskraft und eine Abstoßungskraft zwischen dem Permanentmagneten PM und der Spule L, wie in 3 dargestellt, angemessen auszuüben, bevor ein Permanentmagnet PM (der N-Pol N1 in dem Beispiel von 3), auf den eine Anziehungs- oder Abstoßungskraft ausgeübt wird, eine Position (eine Position A in 3) gegenüber von der Spule L (Spule L1 in dem Beispiel von 3) (z.B. wenn an Position B in 3 angeordnet) erreicht. Der Winkel von der Position (Position A), an welcher der Permanentmagnet PM (N-Pol N1) der Spule L1 gegenüberliegt, zu einer Position (Position B) der vorherigen Erregung entspricht dem zuvor beschriebenen „Vorverschiebe-(Winkel-) Betrag“, der durch den Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11 festgelegt wird.
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Der Speicherabschnitt 12 speichert das Verhältnis zwischen der Öltemperatur und dem Vorverschiebebetrag. Vorzugsweise kann dieses Verhältnis als eine solches Verhältnis festgelegt werden, dass der Vorverschiebebetrag auf einen vorgegebenen Winkel (z.B. 15 Grad) festgelegt wird, wenn z.B. die Öltemperatur höher als oder gleich einer vorgegebenen Temperatur ist (z.B. 80 Grad Celsius), während der Vorverschiebebetrag auf einen Winkel festgelegt wird, der kleiner als der vorgegebene Winkel (z.B. 15 Grad) ist, wenn die Öltemperatur niedriger als die vorgegebene Temperatur ist (z.B. 80 Grad Celsius). In diesem Ausführungsbeispiel legt der Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11 einen Vorverschiebebetrag basierend auf dem Verhältnis zwischen der Öltemperatur, die durch die Temperaturinformationen angegeben wird, und dem Verhältnis fest, das in dem Speicherabschnitt 12 gespeichert ist.
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Der Wechselrichter 13 weist drei Sätze Armabschnitte A auf, die jeweils ein High-Side-Schaltelement QH und ein Low-Side-Schaltelement QL aufweisen, die zwischen einer ersten Stromleitung 2 und einer zweiten Stromleitung 3 in Reihe geschaltet sind, die mit einer Spannung verbunden ist, die niedriger als eine Spannung der ersten Stromleitung 2 ist und steuert einen Strom, der in der Spule L fließt. Hier bedeutet „eine erste Stromleitung 2“ ein Kabel, das mit einer Stromquelle V verbunden ist. Des Weiteren bedeutet „eine zweite Stromleitung 3, die mit einer Spannung verbunden ist, die niedriger als eine Spannung der ersten Stromleitung 2 ist“ ein Kabel, an das eine Spannung angelegt ist, die niedriger als eine Ausgangsspannung der Stromquelle V ist, und dies entspricht insbesondere einem geerdeten Kabel in diesem Ausführungsbeispiel.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das High-Side-Schaltelement QH durch die Verwendung eines P-MOSFET gebildet, während das Low-Side-Schaltelement QL durch die Verwendung eines N-MOSFET gebildet wird. Das High-Side-Schaltelement QH ist mit seinem Source-Anschluss mit der ersten Stromleitung 2 und mit seinem Drain-Anschluss mit einem Drain-Anschluss des Low-Side-Schaltelements QL verbunden. Der Source-Anschluss des Low-Side-Schaltelements QL ist mit der zweiten Stromleitung 3 verbunden. Das High-Side-Schaltelement QH und das Low-Side-Schaltelement QL, die wie zuvor beschrieben miteinander verbunden sind, bilden den Armabschnitt A. Und der Wechselrichter 13 weist drei Sätze solcher Armabschnitte A auf.
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Die Gate-Anschlüsse des High-Side-Schaltelements QH und des Low-Side-Schaltelements QL sind jeweils mit einem Treiber 8 verbunden. Dieser Treiber 8 ist zwischen einem später zu beschreibenden Erregungssteuerungsabschnitt 14 und dem Wechselrichter 13 vorgesehen und empfängt einen Eingang von PWM-Signalen, die von dem Erregungssteuerungsabschnitt 14 erzeugt werden. Der Treiber 8 verbessert die Treiberfähigkeit der PWM-Signale und gibt die resultierenden Signale an den Wechselrichter 13 aus. Die Drain-Anschlüsse des High-Side-Schaltelements QH der jeweiligen Armabschnitte A sind mit drei Anschlüssen verbunden, die jeweils in dem Motor M enthalten sind.
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Der Erregungssteuerungsabschnitt 14 steuert die Erregung des Wechselrichters 13 basierend auf dem Vorverschiebebetrag. Der Vorverschiebebetrag wird durch den Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11 basierend auf der Öltemperatur festgelegt und von dort übertragen. Der Erregungssteuerungsabschnitt 14 erzeugt PWM-Signale und gibt die erzeugten PWM-Signale in Übereinstimmung mit dem Vorverschiebebetrag an den Treiber 8 aus. Damit wird eine PWM-Steuerung des Wechselrichters 13 möglich. Die PWM-Steuerung durch PWM-Signale ist im Stand der Technik allgemein bekannt, so dass deren Erläuterung hier weggelassen wird. Damit legt die Pumpensteuerungsvorrichtung 1 einen Vorverschiebebetrag der Spule L entsprechend dem Permanentmagneten PM des Motors M in Übereinstimmung mit der Öltemperatur zu dem Zeitpunkt des Startens der elektrischen Pumpe P fest. Und da der Erregungssteuerungsabschnitt 14 eine PWM-Steuerung des Wechselrichters 13 in Übereinstimmung mit dem festgelegten Vorverschiebebetrag bewirkt, kann die elektrische Pumpe P angemessen gestartet werden.
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Ein Nichterregungsintervall ist ein Intervall, wenn sowohl das High-Side-Schaltelement QH als auch das Low-Side-Schaltelement LH, die in einem Armabschnitt A der drei Sätze Armabschnitte A enthalten sind, geöffnet sind. Innerhalb dieses Nichterregungsintervall legt der Maskierungsintervall-Festlegabschnitts 15 basierend auf den Temperaturinformationen ein Maskierungsintervall fest, das ein Intervall umfasst, das kürzer als das Nichterregungsintervall ist, unmittelbar nach dem Start des Nichterregungsintervalls. Die Temperaturinformationen werden von dem Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10 übertragen. Die drei Sätze Armabschnitte A bedeuten die drei Sätze Armabschnitte A, die zusammen den Wechselrichter 13 bilden.
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Hier zeigt 4 eine erläuternde Ansicht der Erregungsintervalle und der Nichterregungsintervalle. In 4 sind Erregungszustände des High-Side-Schaltelements QH und des Low-Side-Schaltelements QL eines Armabschnitts A der drei Sätze Armabschnitte A gezeigt, die in dem Wechselrichter 13 enthalten sind. Wie zuvor beschrieben, werden das High-Side-Schaltelement QH und das Low-Side-Schaltelement QL durch PWM-Signale gesteuert. In diesem Ausführungsbeispiel nimmt, wenn das High-Side-Schaltelement QH aus einem P-MOSFET besteht, dessen PWM-Signal eine invertierte Form der in der obersten Zeile in 4 gezeigten Wellenform an. In 4 ist auch eine Spannungswellenform des Abschnitts gezeigt, der in 1 mit einer Markierung VU angegeben ist.
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Das Erregungsintervall ist ein Intervall, wenn entweder das High-Side-Schaltelement QH oder das Low-Side-Schaltelement LH, das in einem Armabschnitt A der drei Sätze Armabschnitte A enthalten ist, geschlossen ist. Hier bedeutet „entweder das High-Side-Schaltelements QH oder das Low-Side-Schaltelements QL, die in einem Armabschnitt A der drei Sätze Armabschnitte A enthalten sind, geschlossen ist“, dass entweder das High-Side-Schaltelements QH oder das Low-Side-Schaltelements QL, das in einem Armabschnitt A der drei Sätze Armabschnitte A enthalten ist, erregt ist. Insbesondere in dem Fall des in 4 gezeigten Beispiels entspricht eine solches Erregungsintervall dem Intervall von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2, dem Intervall von dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t4, dem Intervall von dem Zeitpunkt t5 bis zu dem Zeitpunkt t6 und dem Intervall von dem Zeitpunkt t7 zu dem Zeitpunkt t8. In diesen Intervallen befindet sich entweder das High-Side-Schaltelement QH oder das Low-Side-Schaltelement QL, das in einem Armabschnitt A der drei Sätze Armabschnitte A enthalten ist, in dem erregten Zustand, so dass diese Intervalle als „Erregungsintervalle“ bezeichnet werden.
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Das Nichterregungsintervall ist ein Intervall, in dem sowohl das High-Side-Schaltelement QH als auch das Low-Side-Schaltelement QL, die in einem Armabschnitt A der drei Sätze Armabschnitte A enthalten sind, geöffnet sind. Hier bedeutet „sowohl das High-Side-Schaltelement QH als auch das Low-Side-Schaltelement QL, die in einem Armabschnitt A der drei Sätze Armabschnitte A enthalten sind, geschlossen sind“ sowohl das High-Side-Schaltelement QH als auch das Low-Side-Schaltelement QL, die in einem Armabschnitt A der drei Sätze Armabschnitte A enthalten sind, nicht erregt sind. Insbesondere im Fall des in 4 gezeigten Beispiels entspricht ein solches Nichterregungsintervall dem Intervall von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3, dem Intervall von dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5 und dem Intervall von dem Zeitpunkt t6 bis zu dem Zeitpunkt t7. In diesen Intervallen befinden sich sowohl das High-Side-Schaltelement QH als auch das Low-Side-Schaltelement QL, die in einem Armabschnitt A der drei Sätze Armabschnitte A enthalten sind, im nicht erregten Zustand, so dass diese Intervalle als „ Nichterregungsintervalle“ bezeichnet werden.
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In einem solchen Nichterregungsintervall wird unmittelbar nach dem Übergang von dem Erregungsintervall ein Pumpen erzeugt. Unmittelbar nach dem Starten des Nichterregungsintervalls wird somit ein Maskierungsintervall festgelegt, das aus einem Intervall besteht, das kürzer als das Nichterregungsintervall ist. Hier bedeutet „es wird ein Maskierungsintervall festgelegt, das aus einem Intervall besteht, das kürzer als das Nichterregungsintervall ist“, dass ein solches Maskierungsintervall nicht für das gesamte Nichterregungsintervall festgelegt wird, sondern nur für einen Teil des Nichterregungsintervalls festgelegt wird. Insbesondere wird das Maskierungsintervall unmittelbar nach der Positionserfassung (Nulldurchgangserfassung) gestartet und vor der nächsten Positionserfassung freigegeben. 4 zeigt ein Beispiel eines solchen Maskierungsintervalls. Ein solches Maskierungsintervall wird durch den Maskierungsintervall-Festlegabschnitt 15 festgelegt, und die Dauer des Maskierungsintervalls wird gemäß den Temperaturinformationen, nämlich der Öltemperatur, festgelegt. Hier ist ein Beispiel des Verhältnisses zwischen dem Pumpintervall (Intervall, wenn Pumpen auftritt) und der Temperatur des Öls (Öltemperatur) in 5 gezeigt. Dagegen muss das Maskierungsintervall länger als das Pumpintervall sein. Dann legt der Maskierungsintervall-Festlegabschnitts 15 die Dauer des Maskierungsintervalls basierend auf der Öltemperatur fest, die durch die Temperaturinformationen und dem Verhältnis zwischen der Öltemperatur und dem Pumpintervall angegeben wird, wie das in 5 gezeigte.
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Der Erfassungsabschnitt 16 erfasst eine Drehzahl des Motors M nach Abschluss des Maskierungsintervalls innerhalb des Nichterregungsintervalls. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst der Erfassungsabschnitt 16 eine Position eines Rotors (nicht gezeigt) des Motors M basierend auf dem Motorstrom, der in dem Motor M fließt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Erfassungsabschnitt 16 über jeweilige Widerstände R mit den Kabeln verbunden, die jeweils die Drain-Anschlüsse der High-Side-Schaltelemente QH der jeweiligen Armabschnitte A, die zuvor beschrieben wurden, mit den drei in dem Motor M enthaltenen Anschlüssen verbinden. Mit dieser Verbindungsanordnung erfasst der Erfassungsabschnitt 16 den Motorstrom und erfasst (berechnet) die Rotorposition. Da diese Erfassung allgemein bekannt ist, wird hier eine Erläuterung weggelassen. Der Erfassungsabschnitt 16 erfasst die Drehzahl des Motors M basierend auf der Rotorposition. Hierdurch wird es möglich, eine Drehzahl des Motors M zu erfassen, ohne von einem Pumpen beeinflusst zu werden. Das Ergebnis der Erfassung durch den Erfassungsabschnitt 16 wird an den Erregungssteuerungsabschnitt 14 übertragen, und der Erregungssteuerungsabschnitt 14 treibt den Wechselrichter 13 basierend auf dem Erfassungsergebnis des Erfassungsabschnitts 16 an.
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Als nächstes wird die durch die Pumpensteuerungsvorrichtung 1 ausgeführte Verarbeitung in Bezug auf das Ablaufdiagramm von 6 erläutert. Zunächst bezieht der Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10 nach Eingang eines Startsignals zum Starten der elektrischen Pumpe P (Schritt #01: JA) die Temperaturinformationen, die eine Öltemperatur angeben (Schritt #2). Basierend auf der Temperatur des Öls (Öltemperatur), die durch diese Temperaturinformationen angegeben wird, legt der Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11 einen Vorverschiebebetrag zu dem Zeitpunkt des Startens der elektrischen Pumpe P fest (Schritt #3), wodurch die elektrische Pumpe P gestartet wird (Schritt #4).
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Nach Abschluss des Startens der elektrischen Pumpe P (Schritt #5: JA) legt der Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11 einen Vorverschiebebetrag für eine normale Zeit (normale Betriebszeit) der elektrischen Pumpe P fest (Schritt #6). Dieser Vorverschiebebetrag für die normale Zeit wird nicht basierend auf den Temperaturinformationen festgelegt, die eine Öltemperatur angeben, sondern basierend auf einer in der Spule L erzeugten gegenelektromotorische Kraft.
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Der Temperaturinformations-Bezugsabschnitt 10 wird Temperaturinformationen beziehen, selbst wenn der Elektromotor P in einen Normalbetriebszustand eintritt (Schritt #7). Der Maskierungsintervall-Festlegabschnitts 15 legt innerhalb des Nichterregungsintervall ein Maskierungsintervall basierend auf der Temperatur des Öls (Öltemperatur) fest, die durch die Temperaturinformation angegeben wird (Schritt #8). Dann erfasst der Erfassungsabschnitt 16 basierend auf dem festgelegten Maskierungsintervall eine Drehzahl des Motors M, und basierend auf diesem Erfassungsergebnis bewirkt der Erregungssteuerungsabschnitt 14 eine sensorlose Steuerung des Motors M (Schritt #9). In dem Fall, in dem der Elektromotor P nicht gestoppt wird (Schritt #10: NEIN), kehrt der Prozess zu Schritt #6 zurück, um die Verarbeitung fortzusetzen.
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Wie zuvor beschrieben, wird mit der erfindungsgemäßen Pumpensteuerungsvorrichtung 1 der Verschiebbetrag der elektrischen Pumpe P gemäß einer Öltemperatur gesteuert, wodurch eine Vorverschiebesteuerung zu dem Zeitpunkt des Startens ohne Instabilität zu dem Zeitpunkt der anfänglichen Erregung oder gegenelektromotorischen Kraft realisiert wird. Da zu dem Zeitpunkt des Startens im Vergleich zu der normalen Betriebszeit ein größeres Drehmoment erforderlich ist, kann darüber hinaus ein optimaler Vorverschiebebetrag in Berücksichtigung darauf festgelegt werden. Da des Weiteren ein optimaler Vorverschiebebetrag zu dem Zeitpunkt des Startens festgelegt werden kann, treten zu dem Zeitpunkt des Startens keine Probleme oder Verzögerungen (Aussetzen, Rückwärtsdrehung) auf, so dass die Startgeschwindigkeit verbessert werden kann. Wenn das Drehmoment zu dem Zeitpunkt des normalen Betriebs im Vergleich zu dem Zeitpunkt des Startens kleiner ist, kann durch Festlegen eines optimalen Vorverschiebebetrags die elektrische Pumpe P mit hohem Wirkungsgrad angetrieben werden.
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Weitere Ausführungsbeispiele
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In dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde erläutert, dass die Pumpensteuerungsvorrichtung 1 den Speicherabschnitt 12 aufweist, der das Verhältnis zwischen der Öltemperatur und dem Vorverschiebebetrag speichert. Der Speicherabschnitt 12 kann jedoch weggelassen werden. In diesem Fall kann der Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt 11 vorzugsweise konfiguriert sein, um einen Vorverschiebebetrag basierend auf z.B. einer Formel festzulegen, welche das Verhältnis zwischen der Öltemperatur und dem Vorverschiebebetrag angibt.
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In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wurde erläutert, dass der Maskierungsintervall-Festlegabschnitt 15 das Maskierungsintervall basierend auf den Temperaturinformationen festlegt. Der Maskierungsintervall-Festlegabschnitt 15 kann jedoch so konfiguriert sein, um das Maskierungsintervall nicht basierend auf den Temperaturinformationen festzulegen.
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In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wurde ein Dreiphasenmotor mit vier Polen und sechs Ausnehmungen als Beispiel für den Motor M angeführt. Die Anzahl der Pole und die Anzahl der Ausnehmungen sind jedoch nur beispielhaft. Diese Anzahlen können unterschiedlich sein. Des Weiteren muss der Motor M kein Dreiphasenmotor sein.
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In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wurde erklärt, dass das Verhältnis zwischen der Öltemperatur und dem Vorverschiebebetrag eine solches Verhältnis ist, dass der Vorverschiebebetrag auf einen vorgegebenen Winkel festgelegt wird, in einem Fall, in dem die Öltemperatur höher als oder gleich einer vorgegebenen Temperatur ist, während der Vorverschiebebetrag auf einen Winkel festgelegt wird, der kleiner als der vorgegebene Winkel ist, in einem Fall, in dem die Öltemperatur niedriger als die vorgegebene Temperatur ist. Das Verhältnis kann jedoch als eine solches Verhältnis festgelegt werden, dass je niedriger die Öltemperatur ist, desto kleiner der Vorverschiebebetrag ist, und je höher die Öltemperatur ist, desto größer der Vorverschiebebetrag ist.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist auf eine Pumpensteuerungsvorrichtung zum Steuern eines Betriebs einer elektrischen Pumpe anwendbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Pumpensteuerungsvorrichtung
- 2:
- erste Stromleitung
- 3:
- zweite Stromleitung
- 10:
- Temperaturinformations-Bezugsabschnitt
- 11:
- Vorverschiebebetrag-Festlegabschnitt
- 12:
- Speicherabschnitt
- 13:
- Wechselrichter
- 14:
- Erregungssteuerungsabschnitt
- 15:
- Maskierungsintervall-Festlegabschnitt
- 16:
- Erfassungsabschnitt
- A:
- Armabschnitt
- L:
- Spule
- M:
- Motor
- P:
- elektrische Pumpe
- PM:
- Permanentmagnet
- QH:
- High-Side-Schaltelement QL: Low-Side-Schaltelement
