JP2004229385A

JP2004229385A - Controller of motor

Info

Publication number: JP2004229385A
Application number: JP2003013063A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Taki; 伸幸滝; Yasutoshi Yamada; 泰稔山田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: FR2850220A1; JP3701655B2; DE102004003153A1; FR2850220B1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller of a motor, which can smoothly start to drive the motor in an idling state. <P>SOLUTION: The motor 24 is driven by using an inverter 60. A counterelectromotive force generated in the respective phase coils of the motor 24 is obtained by a motor control circuit 85 without intermediary of the inverter 60, and the rotor position of the motor 24 is obtained based on its counterelectromotive force. Further, the motor control circuit 86 controls a gate signal supplied to a plurality of switching elements provided in the inverter 60 so that the rotor rotates in response to the sensed rotor position. During a period that the motor control circuit 86 obtains the rotor position after the power drive of the motor 24 is required, the gate signal is fixed to an OFF potential to turn off all the switching elements. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の制御装置に係り、特に、同期電動機をセンサレスで駆動するうえで好適な電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、同期電動機をセンサレスで駆動する装置としては、例えば、特開平１１−７５３９４号公報に開示される装置が知られている。インバータを用いて同期電動機を駆動するためには、電動機のロータ位置を検出して、インバータに内蔵される複数のスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを、そのロータ位置に応じて適宜切り換えることが必要である。このため、電動機のロータが空転している状態から、その駆動を開始するにあたっては、先ず、ロータ位置を検知することが必要である。
【０００３】
上記従来の装置は、ロータが空転している状況下で電動機の駆動開始が要求された場合に、インバータに内蔵されるスイッチング素子のうち少なくとも１つをＯＮさせて、電動機のコイルを短絡させる。ロータが空転している状況下で電動機のコイルが短絡されると、そのコイルには、逆起電力に起因する電流が流通する。上記従来の装置は、そのコイル電流に基づいてロータ位置を検知することとしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−７５３９４号公報
【特許文献２】
特開２００１−６９７８４号公報
【特許文献３】
米国特許第４９２８０４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータの空転時に、インバータ内のスイッチング素子の状態が変化し、その結果電動機のコイルに短絡電流が流通すると、電動機の出力トルクが変化したり、或いは、電動機の周辺において異音が生じたりといった現象が生ずる。このため、上記従来の装置は、空転状態から電動機の駆動を開始する場合に、必ずしもその駆動を円滑に開始できないという特性を有していた。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空転状態にある電動機を円滑に駆動し始めることのできる電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、インバータを用いて電動機を駆動する電動機の制御装置であって、
前記インバータを介さずに電動機の各相コイルに生ずる逆起電圧を取得する逆起電圧取得手段と、
前記逆起電圧に基づいて前記電動機のロータ位置を取得するロータ位置取得手段と、
前記インバータが備える複数のスイッチング素子に供給する信号を、前記ロータ位置に応じて、前記ロータが回転するように制御するロータ駆動手段と、
前記電動機の電力駆動が要求された後、前記ロータ位置が取得されるまでの間は、前記複数のスイッチング素子の全てをオフ状態とするインバータ切断手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記電動機は、内燃機関のターボチャージャを電動駆動するためのものであることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記電動機の電力駆動が要求された場合に、前記複数のスイッチング素子に供給する信号を、前記ロータ位置が所定位置にロックされるように制御するアラインモード手段と、
前記ロータが前記所定位置にロックされた後、前記ロータの回転速度が前記ロータ位置の取得が可能な速度に上昇するように、前記複数のスイッチング素子に供給する信号を制御するランプモード手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記電動機の電力駆動が要求された際に、当該電動機が回転しているか否かを判別する回転判定手段と、
前記電動機の電力駆動が要求された際に、当該電動機が回転していないと判別された場合は、前記インバータ切断手段の作動を禁止するインバータ切断禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記ロータ駆動手段は、前記電動機の各相コイルが、順次無通電状態となるように前記複数のスイッチング素子に供給する信号を切り換えると共に、
前記逆起電圧取得手段は、無通電状態のコイルに生ずる逆起電圧を順次取得することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図を示す。図１に示すように、本実施形態は、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２と排気通路１４の間には、ターボチャージャユニット１６が配置されている。
【００１４】
ターボチャージャユニット１６は、排気通路１４側に位置するタービン１８と、吸気通路１２側に位置するコンプレッサ２０とを備えている。更に、タービン１８とコンプレッサ２０との間には、それらと回転軸２２を共通にする電動機２４が配置されている。ターボチャージャ１６は、排気エネルギによりタービン１８を回転させることにより、或いは、電動機２４により回転軸２２を回転させることにより、コンプレッサ２０を駆動することができる。コンプレッサ２０は、このようにして駆動されることにより、その下流に高い過給圧を発生させることができる。
【００１５】
吸気通路１２には、コンプレッサ２０の上流と下流とを連通するバイパス通路２６が設けられている。バイパス通路２６には、過給圧が過剰になった場合に開弁するバイパス弁２８が設けられている。また、コンプレッサ２０の下流には、インタークーラ３０、およびスロットルバルブ３２が配置されている。スロットルバルブ３２は、アクセル開度などに基づいてスロットルモータ３４により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ３２の近傍には、スロットル開度を検出するためのスロットルポジションセンサ３６、およびアクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサ３８が配置されている。
【００１６】
排気通路１４には、タービン１８の上流においてＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路４０が連通している。ＥＧＲ通路４０は、排気ガスの一部を吸気系に還流させるための通路であり、ＥＧＲバルブ４２を介して吸気通路１２に連通している。また、排気通路１４には、タービン１８の下流に触媒４４が配置されている。内燃機関１０から排出された排気ガスは、タービン１８を通過した後、触媒４４において浄化された後、大気に放出される。
【００１７】
本実施形態のシステムは、システム全体を制御するためのＥＣＵ５０、電動機２４の状態制御するためのコントローラ５２、およびシステムの作動に必要な電力を供給するバッテリ５４を備えている。本実施形態のシステムは、電動機２４の制御に関する部分に特徴を有しているため、以下、その特徴を説明するうえで必要な範囲で、ＥＣＵ５０やコントローラ５２の内容を説明する。
【００１８】
図２は、本実施形態のシステムが電動機２４を駆動するために備えている構成の内容を説明するためのブロック図である。本実施形態において、電動機２４は、永久磁石式の同期電動機であり、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の３つのコイルを有している。
【００１９】
図２に示す構成は、インバータ６０を備えている。インバータ６０の内部には、電動機２４のＵ相コイルに対応するスイッチング素子対６２，６４、および還流ダイオード対６６，６８が設けられている。また、その内部には、Ｖ相コイルに対応するスイッチング素子対７０，７２、および還流ダイオード対７４，７６、並びに、Ｗ相コイルに対応するスイッチング素子対７８，８０、および還流ダイオード対８２，８４が設けられている。
【００２０】
インバータ６０にはバッテリ５４が接続されており、上述した３つのスイッチング素子対、および３つの還流ダイオード対の両側には、電源電圧が印加されている。インバータ６０によれば、内蔵するスイッチング素子を適当にＯＮ・ＯＦＦさせることにより、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルに、順次適当な磁界を発生させて電動機２４を適当に同期運転させることができる。
【００２１】
図２に示すシステムは、モータコントロール回路８６を備えている。モータコントロール回路８６は、電動機２４のＵ相コイルの両端に生ずる電圧（以下、「Ｕ電圧」と称す）、Ｖ相コイルの両端に生ずる電圧（以下、「Ｖ電圧」と称す）、およびＷ相コイルの両端に生ずる電圧（以下、「Ｗ相電圧」と称す）を検出する機能を有している。また、モータコントロール回路８６は、Ｕ電圧、Ｖ電圧、Ｗ電圧に基づいて電動機２４のロータ位置を検出し、その検出位置に基づいて、インバータ６０に内蔵される６つのスイッチング素子のそれぞれに適当なゲート信号を供給する機能を有している。更に、モータコントロール回路８６は、電動機２４のロータ位置が検出された後に、電動機２４の回転速度に応じた周期で変動するＶＣＯ信号を発する機能を有している。
【００２２】
図２に示すシステムは、ターボコントローラ８８、およびインバータ切断トランジスタ９０を備えている。ターボコントローラ８８は、内燃機関１０の運転状態に応じて、ターボチャージャユニット１６の状態を適正に制御するためのユニットである。ここでは、具体的には、ターボチャージャユニット１６の電力アシストが必要となった際にモータコントロール回路８６に起動信号を供給したり、モータコントロール回路８６により発せられるＶＣＯ信号を受けてインバータ切断トランジスタ９０の状態を切り換えたりする処理が実行される。
【００２３】
インバータ切断トランジスタ９０は、インバータ６０に内蔵される６つのスイッチング素子にそれぞれ通じる６本のゲート信号線を、一律に接地電位に固定するためのトランジスタである。インバータ６０に内蔵されるスイッチング素子は、何れもゲート電圧が接地電位とされることによりＯＦＦ状態となる素子である。従って、インバータ切断トランジスタ９０によれば、モータコントロール回路８６が如何なるゲート信号を発するかに関わらず、インバータ６０を非作動状態に固定することが可能である。
【００２４】
次に、図３および図４を参照して、モータコントロール回路８６の基本動作をより詳細に説明する。
図３は、モータコントロール回路８６が、その起動の後、基本動作に従って電動機２４を制御した場合に実現されるモータ回転数の上昇傾向を説明するためのタイミングチャートである。図３に示すように、モータコントロール回路８６は、ターボコントローラ８８より起動信号が供給された後、先ず、アラインモードにより電動機２４を制御する。
【００２５】
アラインモードでは、インバータ６０に対して所定のパターンでゲート信号が供給されることにより、電動機２４のロータが決まった位置にロックされる。電動機２４を同期運転させるためには、ロータの位置が既知でなければならない。アラインモードによれば、電動機２４の始動直後に常にロータ位置を決まった位置にロックすることができるため、その後、その位置を起点として電動機２４の同期運転を開始することが可能となる。
【００２６】
アラインモードによる制御が終了すると、次に、モータコントロール回路８６は、ランプモードにより電動機２４を制御する。ランプモードは、同期ずれが生ずることのない加速度で電動機２４の回転速度を上昇させるモードである。この段階では、ロータの回転速度が十分でないため、電動機２４の各相コイルにロータ位置を検知するに足る逆起電圧は発生していない。従って、ランプモードでは、ロータ位置を見ることなく、同期ずれが発生していないものとしてゲート信号の切り換え周波数が徐々に高周波化される。
【００２７】
ランプモードは、電動機２４の回転数が、各相コイルに十分な逆起電圧が生ずる回転数に上昇するまで継続される。そして、各相コイルに十分な逆起電圧が生ずる状態になると、モータコントロール回路８６は、ランモードによる電動機制御を開始する。ランモードでは、電動機２４の各相コイルに発生する逆起電圧が検出され、その逆起電圧に基づいてロータ位置が検知される。そして、検知されたロータ位置に基づいて、同期ずれの生じない最大の加速度で電動機２４の回転速度が目標回転数まで加速される。以後、ランモードでは、ロータ位置を検知しつつ、電動機２４の回転数を目標回転数に一致させるべくインバータ６０に対するゲート信号の切り換え周期が制御される。
【００２８】
図４は、ランモードにおいて、モータコントロール回路８６からインバータ６０に供給されるゲート信号の波形と、各相コイルの逆起電圧がサンプリングされるタイミングとを説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図４（Ａ）は、モータコントロール回路８６により生成されるＶＣＯ信号の波形である。図４に示す♯１〜♯６の領域は、それぞれ６０度のロータ回転角に対応している。従って、ＶＣＯ信号は、ロータが６０度回転する毎に一周期の変化を示す信号である。
【００２９】
図４（Ｂ）〜図４（Ｇ）は、インバータ６０に内蔵される６つのスイッチング素子に対して供給されるゲート信号波形を示す。尚、これらの図に示すＵ１、Ｖ１、Ｗ１は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電源電位側のスイッチング素子６２，７０，７８を意味しており、一方、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の接地電位側のスイッチング素子６４，７２，８０を意味している。これらの図に示すように、本実施形態では、電動機２４の各相コイルに対応するスイッチング素子が、１サイクルの過程で１２０度相当期間だけＯＮ状態とされるいわゆる１２０度通電の駆動方式が用いられている。このため、本実施形態のシステムでは、１サイクルの過程中に、各相コイルに対応する２つのスイッチング素子が何れもＯＦＦ状態となる期間が各相毎に６０度づつ確保されている。
【００３０】
図４（Ｈ）〜図４（Ｊ）は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相につき、コイルに発生する逆起電圧をサンプリングするタイミングを示す。各相コイルには、そのコイルに対応して設けられている２つのスイッチング素子が何れもＯＦＦ状態となる６０度の期間中、つまり、そのコイルが無通電の状態となる６０度の期間中、逆起電圧が発生する。このため、モータコントロール回路８６は、Ｕ相に対応するスイッチング素子対６２，６４が共にＯＦＦとなる期間（図４における♯３，♯６期間）をＵ相のサンプリング期間とする。同様に、Ｖ相に対応するスイッチング素子対７０，７２が共にＯＦＦとなる期間（図４における♯２，♯５期間）をＶ相のサンプリング期間とし、更に、Ｗ相に対応するスイッチング素子対７８，８０が共にＯＦＦとなる期間（図４における♯１，♯４期間）をＷ相のサンプリング期間とする。
【００３１】
以上説明した通り、本実施形態のシステムでは、電動機２４の駆動方式として１２０度通電の方式を用い、かつ、各相コイルが無通電状態となる６０度の期間中にそのコイルの逆起電力をサンプリングすることとしている。このため、本実施形態のシステムによれば、ランモードの実行中に、各相コイルの逆起電力を検出し、その逆起電圧に基づいてロータ位置を検出し、更に、そのロータ位置に基づいて電動機２４を同期駆動することが可能である。
【００３２】
ところで、本実施形態のシステムでは、電動機２４は、ターボチャージャユニット１６のタービン１８およびコンプレッサ２０と回転軸２２を共通にしている。タービン１８は、内燃機関１０のアイドル運転中でもある程度の速度で回転している。従って、電動機２４は、電気的に駆動されていなくても、内燃機関１０の運転中はある程度の速度で空転している。
【００３３】
図５（Ａ）は、電動機２４が空転している状態から、モータコントロール回路８６の基本制御によりその制御が開始された場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。モータコントロール回路８６は、既述した通り、ターボコントローラ８８から起動の指令を受けると、先ずロータをロックするアラインモードを実行し、その後ランプモードを経てランモードに以降する。従って、モータコントロール回路８６に起動指令が発せられる以前に電動機２４が空転していた場合には、図５（Ａ）に示すように、アラインモードの開始と共にモータ回転数に急激な低下が生ずる。上述したモータ回転数の急激な低下は、回転軸２２に歪みを生じさせる原因となり、また、タービン１８の回転エネルギをロスする要因ともなる。従って、このような回転数の急低下は避けることが望ましい。
【００３４】
図５（Ｂ）は、上記の要求に応えるべく、本実施形態のシステムにおいて実現される動作を説明するためのタイミングチャートである。この図に示すように、本実施形態のシステムでは、電動機２４によるターボチャージャユニット１６のアシスト開始が要求された時点で、電動機２４が既に空転している場合には、より厳密には、各相コイルに検出可能な逆起電圧が生ずる程度の速度で電動機２４が既に空転している場合には、アラインモードおよびランプモードが省略され、空転状態から直接的にランモードへの以降が図られる。
【００３５】
すなわち、本実施形態のシステムは、既述した通りインバータ切断トランジスタ９０を備えている。ターボコントローラ８８は、電動機２４によるターボチャージャユニット１６のアシスト開始が要求された場合に、先ず、インバータ切断トランジスタ６０をＯＮ状態とし、その後モータコントロール回路８６に起動指令を発する。インバータ切断トランジスタ９０がＯＮ状態であると、インバータ６０に通じる６本のゲート信号線は一律に接地電位に固定され、その結果、アラインモードおよびランプモードが省略される。ターボコントローラ８８は、モータコントロール回路８６がランモードによる制御を開始すると、つまり、モータコントロール回路８６がＶＣＯ信号を出力し始めると、インバータ切断トランジスタ９０をＯＦＦとする。インバータ切断トランジスタ９０がＯＦＦとされると、以後、インバータ６０内のスイッチング素子はモータコントロール回路８６から発せられるゲート信号に従って制御されることとなり、その結果、ランモードによる電動機２４の制御が実現される。
【００３６】
以下、図６を参照して、上記の機能を実現すべくターボコントローラ８８が実行する具体的処理の内容について説明する。
図６は、本実施形態において、ターボコントローラ８８が、電動機２４の状態を制御すべく実行する制御ルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンでは、先ず、電動機２４によるターボチャージャユニット１６のアシストが要求されたか否かが判別される（ステップ１００）。
【００３７】
その結果、電動機２４によるアシストが要求されていないと判別された場合は、電動機２４を駆動する必要がないため、以後何ら処理が進められることなく今回の処理サイクルが終了される。一方、上記ステップ１００において、電動機２４によるアシストが要求されていると判別された場合は、次に、今回の処理サイクルが、内燃機関１０の始動時に行われているものであるか否か、より具体的には、現時点で電動機２４の回転数が所定の判定値を超えているか否かが判別される（ステップ１０２）。
【００３８】
本実施形態において、ターボコントローラ８８は、内燃機関１０の運転中に、過給の応答性を高める目的で電動機２４によるアシストを要求する他、内燃機関１０の冷間始動時に、吸気温を高める目的でも電動機２４によるアシストを要求する。上記ステップ１０２において、内燃機関１０の始動時である（回転数が判定値以下）との判別がなされた場合は、電動機２４によるアシストが、後者の目的で求められていると判断することができる。そして、その場合は、駆動の開始に先立って電動機２４が空転していないことから、モータコントロール回路８６の基本制御に従って、アラインモード、ランプモードを経て電動機２４の回転数を高めれば良いと判断できる。以上の判断により、上記ステップ１０２において内燃機関１０の始動時であるとの判断がなされた場合は、以後、速やかに後述するステップ１０６以降の処理が実行される。
【００３９】
一方、上記ステップ１０２において、内燃機関１０の始動時ではないとの判断がなされた場合は、電動機２４が既にある程度の速度で空転している状況下で、過給圧を高める目的でターボチャージャユニット１６のアシストが要求されていると判断することができる。この場合、ゲート信号を接地電位（スイッチング素子をＯＦＦとする電位）に固定すべく、インバータ切断トランジスタ９０がＯＮ状態とされる（ステップ１０４）。
【００４０】
図６に示すルーチンでは、次に、モータコントロール回路８６を起動する処理が実行される（ステップ１０６）。
モータコントロール回路８６は、上記の処理により起動されると、その後、アラインモード、ランプモード、およびランモードによる制御を実現すべく、ゲート信号線に対して所定のゲート信号を供給する。その結果、冷間始動時には、図３に示す波形で電動機２４の回転数上昇が図られる。一方、電動機２４が既に空転している場合には、図５（Ｂ）に示すように、ランモードが開始されるまで、電動機２４の回転数は空転時の回転数のまま維持される。
【００４１】
図６に示すルーチンでは、次に、モータコントロール回路８６がランモードによる制御を開始したか、つまり、電動機２４の各相コイルに生ずる逆起電圧に基づいてロータ位置を検知し、そのロータ位置に基づいてゲート信号を制御し始めたか否かが判別される（ステップ１０８）。
モータコントロール回路８６は、ランモードによる制御を開始するに伴ってＶＣＯ信号を出力し始める。このため、本ステップ１０８では、具体的には、モータコントロール回路８６がＶＣＯ信号を出力し始めたか否かが判断される。
【００４２】
上記ステップ１０８において、モータコントロール回路８６がランモードによる制御を開始したと判断されると、次に、ＶＣＯ信号の周波数が、所定の判定値Ｎｆ以下であるか否かが判別される（ステップ１１０）。
【００４３】
ＶＣＯは、既述した通り、電動機２４の回転速度に応じた周期で変化する信号である。一方、判定値Ｎｆは、電動機２４が過回転していないかを確認するための判定値である。従って、本ステップ１１０において、ＶＣＯの周波数が判定値Ｎｆ以下であると判別された場合は、電動機２４が適正な回転数で回転していると判断することができる。この場合、以後、ランモードによるアシストを許可すべく、インバータ切断トランジスタがＯＦＦとされ、ゲート信号の接地電位への固定が解除される（ステップ１１２）。
【００４４】
一方、上記ステップ１１０において、ＶＣＯ信号の周波数が判定値Ｎｆ以下でないと判別された場合は、その時点で電動機２４が既に過回転していると判断することができる。この場合、以後、電動機２４によるアシストを禁止すべく、インバータ切断トランジスタがＯＮとされ、ゲート信号が接地電位に固定される（ステップ１１４）。
【００４５】
以上説明した通り、図６に示すルーチンによれば、冷間始動時に電動機２４によるターボチャージャユニット１６のアシストが要求された場合には、モータコントロール回路８６の基本制御に従うことにより、適正に吸気温の上昇を図ることができる。そして、電動機２４が既に空転している状況下で電動アシストが要求された場合には、アラインモードおよびランプモードを省略することで、ターボチャージャユニット１６の回転軸２２に歪みを生じさせることなく、また、回転エネルギをロスすることなく、そのアシストを開始することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、トルク変動や異音の発生を伴うことなく、ターボチャージャユニット１６の電動アシストを常に円滑に開始することができる。
【００４６】
ところで、上述した実施の形態１においては、電動機２４がターボチャージャユニット１６をアシストするものに限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、空転状態からの駆動を開始する必要のある電動機を制御する装置に対して広く適用することができる。
【００４７】
また、上述した実施の形態１においては、モータコントロール回路８６が、ランモードに先立ってアラインモード、およびランプモードを実行するものに限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、空転中の電動機２４の駆動を開始するにあたり、インバータ６０の状態が変化してトルク変化や異音が生ずるのを防ぐことを目的とするものであり、ロータ位置が検出できるまで、インバータ６０を非作動状態に維持できるものであれば良い。
【００４８】
尚、上述した実施の形態１においては、モータコントロール回路８６が、図４（Ｈ）〜図４（Ｊ）に示すサンプリングタイミングでＵ電圧、Ｖ電圧、およびＷ電圧を検出することにより前記第１の発明における「逆起電圧取得手段」が、モータコントロール回路８６が、取得したＵ電圧、Ｖ電圧、およびＷ電圧に基づいてロータ位置を取得することにより前記第１の発明における「ロータ位置取得手段」が、モータコントロール回路８６が、図４（Ｂ）〜図４（Ｇ）に示すパターンでゲート信号を変化させることにより前記第１の発明における「ロータ駆動手段」が、ターボコントローラ８８が上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「インバータ切断手段」が、それぞれ実現されている。
【００４９】
また、上述した実施の形態１においては、モータコントロール回路８６が、図３に示すアラインモード、或いはランプモードによる制御を行うことにより、前記第３の発明における「アラインモード手段」および「ランプモード手段」が、それぞれ実現されている。
【００５０】
また、上述した実施の形態１においては、ターボコントローラ８８が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第４の発明における「回転判定手段」が、上記ステップ１０２の条件が成立する場合に上記ステップ１０４の処理をジャンプすることにより前記第４の発明における「インバータ切断禁止手段」が、それぞれ実現されている。
【００５１】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第１の発明によれば、電動機の電力駆動が要求された後、ロータ位置が取得されるまでの間は、インバータに内蔵される全てのスイッチング素子をオフ状態とすることができる。そして、インバータを介さずに電動機の各相コイルに生ずる逆起電圧に基づいてロータ位置を取得することができる。このため、本発明によれば、ロータ位置が取得されるまでの間に、各相コイルの状態がインバータの状態に影響されることがなく、電動機の駆動を円滑に開始することができる。
【００５２】
第２の発明によれば、内燃機関のターボチャージャを電動駆動する電動機を円滑に駆動することができる。
【００５３】
第３の発明によれば、電動機の電力駆動が要求された場合には、アラインモードとランプモードが順次実行される。本発明によれば、インバータ内のスイッチング素子をＯＦＦ状態とできるため、これらのモードの実行に関わらず、各相コイルに電流が流通するのを阻止して、電動機の駆動を円滑に開始することができる。
【００５４】
第４の発明によれば、電動機の電力駆動が要求された際に、電動機が回転していない場合には、インバータ内のスイッチング素子が強制的にＯＦＦとされるのを禁止することができる。従って、本発明によれば、電動機が停止状態から始動される際には、インバータの状態に応じた始動挙動を得ることができる。
【００５５】
第５の発明によれば、ロータ駆動手段により電動機が駆動される際には、電動機の各相コイルが順次無通電状態とされる。そして、無通電状態のコイルに生ずる逆起電圧を順次取得することにより、ロータ位置を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１のシステムが、電動機を駆動するために備えている構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図２に示すモータコントロール回路の基本制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図２に示すモータコントロール回路により実行されるランモードでの制御内容を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】図５（Ａ）は基本制御により電動機が制御されることに伴う課題を説明するためのタイミングチャートである。図５（Ｂ）は上記課題を解決すべく、本発明の実施の形態１のシステムにおいて用いられる制御内容を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】図２に示すターボコントローラが電動機を制御するための実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０内燃機関
１２吸気通路
１４排気通路
１６ターボチャージャユニット
１８タービン
２０コンプレッサ
２２回転軸
２４電動機
５０ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）
５２コントローラ
５４バッテリ
６０インバータ
６２，６４，７０，７２，７８，８０スイッチング素子
８６モータコントロール回路
８８ターボコントローラ
９０インバータ切り換えトランジスタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a motor control device suitable for driving a synchronous motor without a sensor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a device for driving a synchronous motor without a sensor, for example, a device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-75394 is known. In order to drive a synchronous motor using an inverter, it is necessary to detect the rotor position of the motor and appropriately switch ON / OFF of a plurality of switching elements built in the inverter according to the rotor position. . For this reason, when starting to drive the motor from a state where the rotor is idling, it is necessary to first detect the rotor position.
[0003]
In the above-described conventional apparatus, when the start of driving of the motor is requested in a state where the rotor is idling, at least one of the switching elements built in the inverter is turned on to short-circuit the coil of the motor. When the coil of the motor is short-circuited while the rotor is idling, a current caused by the back electromotive force flows through the coil. The above-described conventional device detects the rotor position based on the coil current.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-75394
[Patent Document 2]
JP 2001-69784 A
[Patent Document 3]
US Patent No. 4928043
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the state of the switching element in the inverter changes during idling of the rotor and, as a result, a short-circuit current flows through the coil of the motor, the output torque of the motor changes, or abnormal noise occurs around the motor. Such a phenomenon occurs. For this reason, the above-mentioned conventional device has a characteristic that when the driving of the electric motor is started from the idling state, the driving cannot always be started smoothly.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and has as its object to provide a motor control device that can start driving a motor in an idling state smoothly.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A first invention is a motor control device that drives an electric motor using an inverter in order to achieve the above object,
Back electromotive voltage obtaining means for obtaining a counter electromotive voltage generated in each phase coil of the motor without passing through the inverter,
Rotor position obtaining means for obtaining a rotor position of the electric motor based on the back electromotive voltage,
A signal to be supplied to a plurality of switching elements provided in the inverter, according to the rotor position, a rotor drive means for controlling the rotor to rotate,
After the power drive of the electric motor is requested, until the rotor position is obtained, an inverter disconnecting unit that turns off all of the plurality of switching elements,
It is characterized by having.
[0008]
In a second aspect based on the first aspect, the electric motor is for electrically driving a turbocharger of the internal combustion engine.
[0009]
Further, a third invention is the first or the second invention, wherein
Align mode means for controlling a signal supplied to the plurality of switching elements when power driving of the electric motor is requested, so that the rotor position is locked at a predetermined position;
After the rotor is locked in the predetermined position, so that the rotation speed of the rotor increases to a speed at which the rotor position can be obtained, a ramp mode means for controlling a signal supplied to the plurality of switching elements,
It is characterized by having.
[0010]
Further, a fourth invention is the invention according to any one of the first to third inventions,
When power drive of the electric motor is requested, a rotation determination unit that determines whether the electric motor is rotating,
When power drive of the electric motor is requested, if it is determined that the electric motor is not rotating, inverter disconnection prohibition means for inhibiting the operation of the inverter disconnection means,
It is characterized by having.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects,
The rotor driving unit switches signals supplied to the plurality of switching elements so that each phase coil of the electric motor is sequentially de-energized,
The back electromotive voltage obtaining means sequentially obtains a back electromotive voltage generated in a non-energized coil.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Elements common to the drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0013]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the present embodiment includes an internal combustion engine 10. An intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with the internal combustion engine 10. A turbocharger unit 16 is arranged between the intake passage 12 and the exhaust passage 14.
[0014]
The turbocharger unit 16 includes a turbine 18 located on the exhaust passage 14 side and a compressor 20 located on the intake passage 12 side. Further, between the turbine 18 and the compressor 20, an electric motor 24 having a common rotation shaft 22 with them is arranged. The turbocharger 16 can drive the compressor 20 by rotating the turbine 18 by the exhaust energy or by rotating the rotating shaft 22 by the electric motor 24. By driving the compressor 20 in this manner, a high boost pressure can be generated downstream thereof.
[0015]
The intake passage 12 is provided with a bypass passage 26 that connects the upstream and the downstream of the compressor 20. The bypass passage 26 is provided with a bypass valve 28 that opens when the supercharging pressure becomes excessive. An intercooler 30 and a throttle valve 32 are arranged downstream of the compressor 20. The throttle valve 32 is an electronically controlled valve that is driven by a throttle motor 34 based on the accelerator opening and the like. A throttle position sensor 36 for detecting a throttle opening and an accelerator position sensor 38 for detecting an accelerator opening are arranged near the throttle valve 32.
[0016]
An EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 40 communicates with the exhaust passage 14 upstream of the turbine 18. The EGR passage 40 is a passage for returning a part of the exhaust gas to the intake system, and communicates with the intake passage 12 via an EGR valve 42. In the exhaust passage 14, a catalyst 44 is disposed downstream of the turbine 18. The exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 passes through the turbine 18, is purified by the catalyst 44, and is released to the atmosphere.
[0017]
The system according to the present embodiment includes an ECU 50 for controlling the entire system, a controller 52 for controlling the state of the electric motor 24, and a battery 54 for supplying electric power necessary for operating the system. Since the system according to the present embodiment has features in a portion related to control of the electric motor 24, the contents of the ECU 50 and the controller 52 will be described below to the extent necessary to explain the features.
[0018]
FIG. 2 is a block diagram for explaining the contents of the configuration provided for driving the electric motor 24 in the system of the present embodiment. In the present embodiment, the motor 24 is a permanent magnet type synchronous motor, and has three coils of a U-phase, a V-phase, and a W-phase.
[0019]
The configuration shown in FIG. 2 includes an inverter 60. Inside the inverter 60, a pair of switching elements 62 and 64 corresponding to the U-phase coil of the electric motor 24 and a pair of freewheeling diodes 66 and 68 are provided. Further, inside thereof, a switching element pair 70, 72 and a freewheel diode pair 74, 76 corresponding to the V-phase coil, and a switching element pair 78, 80 and a freewheel diode pair 82, 84 corresponding to the W-phase coil. Is provided.
[0020]
A battery 54 is connected to the inverter 60, and a power supply voltage is applied to both sides of the three switching element pairs and the three return diode pairs described above. According to the inverter 60, by appropriately turning ON / OFF the built-in switching element, an appropriate magnetic field is sequentially generated in the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil, so that the motor 24 is appropriately operated in synchronization. Can be.
[0021]
The system shown in FIG. 2 includes a motor control circuit 86. The motor control circuit 86 includes a voltage generated at both ends of the U-phase coil of the electric motor 24 (hereinafter, referred to as “U voltage”), a voltage generated at both ends of the V-phase coil (hereinafter, referred to as “V voltage”), and a W-phase. It has a function of detecting a voltage generated at both ends of the coil (hereinafter, referred to as “W-phase voltage”). Further, the motor control circuit 86 detects the rotor position of the electric motor 24 based on the U voltage, the V voltage, and the W voltage, and, based on the detected position, applies an appropriate one to each of the six switching elements built in the inverter 60. It has a function of supplying a gate signal. Further, the motor control circuit 86 has a function of issuing a VCO signal that fluctuates at a cycle corresponding to the rotation speed of the motor 24 after the rotor position of the motor 24 is detected.
[0022]
The system shown in FIG. 2 includes a turbo controller 88 and an inverter disconnect transistor 90. The turbo controller 88 is a unit for appropriately controlling the state of the turbocharger unit 16 according to the operation state of the internal combustion engine 10. Here, specifically, when power assist of the turbocharger unit 16 becomes necessary, a start signal is supplied to the motor control circuit 86, or a VCO signal generated by the motor control circuit 86 is received, and the inverter disconnect transistor 90 Is performed to switch the state of the program.
[0023]
The inverter disconnecting transistor 90 is a transistor for uniformly fixing the six gate signal lines respectively connected to the six switching elements built in the inverter 60 to the ground potential. Each of the switching elements built in the inverter 60 is an element that is turned off when the gate voltage is set to the ground potential. Therefore, according to the inverter disconnect transistor 90, it is possible to fix the inverter 60 to the non-operation state regardless of what gate signal the motor control circuit 86 issues.
[0024]
Next, the basic operation of the motor control circuit 86 will be described in more detail with reference to FIGS.
FIG. 3 is a timing chart for explaining an increasing tendency of the motor rotation speed which is realized when the motor control circuit 86 controls the electric motor 24 according to the basic operation after the activation. As shown in FIG. 3, after the start signal is supplied from the turbo controller 88, the motor control circuit 86 first controls the electric motor 24 in the align mode.
[0025]
In the align mode, the rotor of the electric motor 24 is locked at a predetermined position by supplying a gate signal to the inverter 60 in a predetermined pattern. In order to operate the motor 24 synchronously, the position of the rotor must be known. According to the align mode, the rotor position can always be locked to the determined position immediately after the start of the electric motor 24, so that the synchronous operation of the electric motor 24 can be started from that position.
[0026]
When the control in the align mode is completed, the motor control circuit 86 controls the electric motor 24 in the ramp mode. The ramp mode is a mode in which the rotation speed of the electric motor 24 is increased at an acceleration that does not cause a synchronization shift. At this stage, since the rotation speed of the rotor is not sufficient, the back electromotive voltage sufficient to detect the rotor position is not generated in each phase coil of the electric motor 24. Therefore, in the ramp mode, the switching frequency of the gate signal is gradually increased without looking at the rotor position and assuming that no synchronization shift has occurred.
[0027]
The ramp mode is continued until the rotation speed of the electric motor 24 increases to a rotation speed at which a sufficient back electromotive voltage is generated in each phase coil. When a sufficient back electromotive voltage is generated in each phase coil, the motor control circuit 86 starts the motor control in the run mode. In the run mode, the back electromotive voltage generated in each phase coil of the electric motor 24 is detected, and the rotor position is detected based on the back electromotive voltage. Then, based on the detected rotor position, the rotation speed of the electric motor 24 is accelerated to the target rotation speed at the maximum acceleration that does not cause synchronization deviation. Thereafter, in the run mode, the switching cycle of the gate signal to the inverter 60 is controlled so that the rotation speed of the electric motor 24 matches the target rotation speed while detecting the rotor position.
[0028]
FIG. 4 is a timing chart for explaining the waveform of the gate signal supplied from the motor control circuit 86 to the inverter 60 and the timing at which the back electromotive voltage of each phase coil is sampled in the run mode. More specifically, FIG. 4A shows the waveform of the VCO signal generated by the motor control circuit 86. Regions # 1 to # 6 shown in FIG. 4 respectively correspond to a rotor rotation angle of 60 degrees. Therefore, the VCO signal is a signal indicating a one-cycle change every time the rotor rotates 60 degrees.
[0029]
4B to 4G show the waveforms of the gate signals supplied to the six switching elements built in the inverter 60. FIG. U1, V1, and W1 shown in these figures mean the switching elements 62, 70, and 78 on the power supply potential side of the U, V, and W phases, respectively. On the other hand, U2, V2, and W2 are: The switching elements 64, 72, and 80 on the ground potential side of the U-phase, V-phase, and W-phase respectively. As shown in these figures, in the present embodiment, a so-called 120-degree energization drive system is used in which the switching elements corresponding to the respective phase coils of the electric motor 24 are turned ON for a period corresponding to 120 degrees in the course of one cycle. Have been. Therefore, in the system of the present embodiment, during the course of one cycle, a period in which each of the two switching elements corresponding to each phase coil is in the OFF state is secured by 60 degrees for each phase.
[0030]
FIGS. 4H to 4J show timings for sampling the back electromotive voltage generated in the coil for the U phase, the V phase, and the W phase. In each phase coil, during the period of 60 degrees when both the switching elements provided corresponding to the coil are in the OFF state, that is, during the period of 60 degrees when the coil is in the non-energized state, Back electromotive voltage is generated. Therefore, the motor control circuit 86 sets a period during which both the switching element pairs 62 and 64 corresponding to the U phase are OFF (periods # 3 and # 6 in FIG. 4) as a U-phase sampling period. Similarly, a period during which both of the switching element pairs 70 and 72 corresponding to the V phase are OFF (periods # 2 and # 5 in FIG. 4) is a V-phase sampling period, and further, a switching element pair 78 corresponding to the W phase. , 80 are both OFF (periods # 1 and # 4 in FIG. 4) as a W-phase sampling period.
[0031]
As described above, in the system of the present embodiment, the 120-degree energizing method is used as the driving method of the electric motor 24, and the back electromotive force of the coil is reduced during the 60-degree period in which each phase coil is in the non-energized state. We are going to sample. For this reason, according to the system of the present embodiment, during execution of the run mode, the back electromotive force of each phase coil is detected, the rotor position is detected based on the back electromotive voltage, and further, based on the rotor position. Thus, the electric motor 24 can be driven synchronously.
[0032]
By the way, in the system of the present embodiment, the electric motor 24 shares the rotation shaft 22 with the turbine 18 and the compressor 20 of the turbocharger unit 16. The turbine 18 rotates at a certain speed even during the idle operation of the internal combustion engine 10. Therefore, the electric motor 24 idles at a certain speed during the operation of the internal combustion engine 10 even if it is not electrically driven.
[0033]
FIG. 5A is a timing chart for explaining an operation when the control is started by the basic control of the motor control circuit 86 from a state where the electric motor 24 is idling. As described above, when the motor control circuit 86 receives a start command from the turbo controller 88, the motor control circuit 86 first executes the align mode for locking the rotor, and then shifts to the run mode via the ramp mode. Therefore, if the motor 24 is running idle before the start command is issued to the motor control circuit 86, the motor speed suddenly drops with the start of the align mode, as shown in FIG. The sudden decrease in the number of rotations of the motor described above causes distortion of the rotating shaft 22 and also causes loss of rotational energy of the turbine 18. Therefore, it is desirable to avoid such a sharp decrease in the rotational speed.
[0034]
FIG. 5B is a timing chart for explaining an operation realized in the system of the present embodiment in order to meet the above-mentioned request. As shown in this figure, in the system of the present embodiment, when the motor 24 is already idling at the time when the start of the assist of the turbocharger unit 16 by the motor 24 is requested, more precisely, each phase If the motor 24 is already idling at such a speed that a detectable back electromotive voltage is generated in the coil, the align mode and the ramp mode are omitted, and the transition from the idling state directly to the run mode is achieved.
[0035]
That is, the system of this embodiment includes the inverter disconnecting transistor 90 as described above. When the start of assist of the turbocharger unit 16 by the electric motor 24 is requested, the turbo controller 88 first turns on the inverter disconnecting transistor 60 and then issues a start command to the motor control circuit 86. When the inverter disconnecting transistor 90 is in the ON state, the six gate signal lines leading to the inverter 60 are uniformly fixed to the ground potential, and as a result, the align mode and the ramp mode are omitted. When the motor control circuit 86 starts the control in the run mode, that is, when the motor control circuit 86 starts outputting the VCO signal, the turbo controller 88 turns off the inverter disconnect transistor 90. When the inverter disconnecting transistor 90 is turned off, the switching elements in the inverter 60 are controlled according to the gate signal issued from the motor control circuit 86, and as a result, the control of the motor 24 in the run mode is realized. .
[0036]
In the following, with reference to FIG. 6, the details of the specific processing executed by the turbo controller 88 to realize the above functions will be described.
FIG. 6 is a flowchart of a control routine executed by the turbo controller 88 to control the state of the electric motor 24 in the present embodiment. In the routine shown in FIG. 6, first, it is determined whether or not the assist of the turbocharger unit 16 by the electric motor 24 has been requested (step 100).
[0037]
As a result, when it is determined that assist by the electric motor 24 is not requested, there is no need to drive the electric motor 24, and the current processing cycle ends without any further processing. On the other hand, if it is determined in step 100 that assist by the electric motor 24 has been requested, then it is determined whether or not the current processing cycle is being performed when the internal combustion engine 10 is started. Specifically, it is determined whether or not the rotation speed of the electric motor 24 exceeds a predetermined determination value at the present time (step 102).
[0038]
In the present embodiment, the turbo controller 88 requests the assist by the electric motor 24 for the purpose of improving the supercharging responsiveness during the operation of the internal combustion engine 10 and also increases the intake air temperature when the internal combustion engine 10 is cold started. However, assist by the electric motor 24 is requested. If it is determined in step 102 that the internal combustion engine 10 has been started (the rotation speed is equal to or less than the determination value), it can be determined that the assist by the electric motor 24 is required for the latter purpose. . In this case, since the motor 24 does not run idle before the start of driving, it can be determined that the rotational speed of the motor 24 should be increased through the align mode and the ramp mode according to the basic control of the motor control circuit 86. . When it is determined in step 102 that the internal combustion engine 10 is in the starting state, the processes in step 106 and later described later are immediately executed.
[0039]
On the other hand, if it is determined in step 102 that it is not at the time of starting the internal combustion engine 10, the turbocharger unit is used for the purpose of increasing the supercharging pressure in a situation where the electric motor 24 is already idling at a certain speed. It can be determined that 16 assists have been requested. In this case, in order to fix the gate signal to the ground potential (potential for turning off the switching element), the inverter disconnecting transistor 90 is turned on (step 104).
[0040]
In the routine shown in FIG. 6, next, a process of activating the motor control circuit 86 is executed (step 106).
After being started by the above processing, the motor control circuit 86 supplies a predetermined gate signal to the gate signal line to realize control in the align mode, the ramp mode, and the run mode. As a result, during the cold start, the rotation speed of the electric motor 24 is increased with the waveform shown in FIG. On the other hand, when the electric motor 24 is already idling, as shown in FIG. 5B, the rotational speed of the electric motor 24 is maintained at the idling rotational speed until the run mode is started.
[0041]
In the routine shown in FIG. 6, next, the motor control circuit 86 starts the control in the run mode, that is, the rotor position is detected based on the back electromotive force generated in each phase coil of the electric motor 24, and the rotor position is detected. Then, it is determined whether or not the control of the gate signal has started (step 108).
The motor control circuit 86 starts outputting the VCO signal as the control in the run mode starts. Therefore, in step 108, specifically, it is determined whether or not the motor control circuit 86 has started outputting the VCO signal.
[0042]
If it is determined in step 108 that the motor control circuit 86 has started the control in the run mode, then it is determined whether or not the frequency of the VCO signal is equal to or lower than a predetermined determination value Nf (step 110). ).
[0043]
The VCO is a signal that changes in a cycle according to the rotation speed of the electric motor 24, as described above. On the other hand, the determination value Nf is a determination value for confirming whether the electric motor 24 has not rotated excessively. Therefore, when it is determined in step 110 that the frequency of the VCO is equal to or lower than the determination value Nf, it can be determined that the electric motor 24 is rotating at an appropriate rotation speed. In this case, thereafter, in order to permit the assist in the run mode, the inverter disconnecting transistor is turned off, and the fixing of the gate signal to the ground potential is released (step 112).
[0044]
On the other hand, if it is determined in step 110 that the frequency of the VCO signal is not lower than the determination value Nf, it can be determined that the motor 24 is already overrunning at that time. In this case, thereafter, the inverter disconnecting transistor is turned on and the gate signal is fixed to the ground potential in order to inhibit the assist by the motor 24 (step 114).
[0045]
As described above, according to the routine shown in FIG. 6, when the assist of the turbocharger unit 16 by the electric motor 24 is requested at the time of the cold start, the intake air temperature is appropriately adjusted by following the basic control of the motor control circuit 86. Can be increased. Then, when the electric assist is requested in a situation where the electric motor 24 is already running idle, the alignment mode and the ramp mode are omitted so that the rotation shaft 22 of the turbocharger unit 16 is not distorted. Further, the assist can be started without losing the rotational energy. Therefore, according to the system of the present embodiment, the electric assist of the turbocharger unit 16 can always be started smoothly without the occurrence of the torque fluctuation and the generation of the abnormal noise.
[0046]
By the way, in Embodiment 1 described above, the electric motor 24 is limited to the one that assists the turbocharger unit 16, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention can be widely applied to a device that controls an electric motor that needs to start driving from an idling state.
[0047]
Further, in the first embodiment described above, the motor control circuit 86 is limited to executing the align mode and the ramp mode prior to the run mode, but the present invention is not limited to this. . That is, the present invention is intended to prevent a change in the state of the inverter 60 from causing a torque change or abnormal noise when starting the driving of the motor 24 during idling, and the rotor position can be detected. Up to this point, any device that can maintain the inverter 60 in the non-operation state may be used.
[0048]
In the first embodiment, the motor control circuit 86 detects the U voltage, the V voltage, and the W voltage at the sampling timings shown in FIGS. The "back electromotive voltage acquisition means" of the first invention obtains the "rotor position acquisition means" of the first invention by the motor control circuit 86 acquiring the rotor position based on the acquired U voltage, V voltage, and W voltage. The motor control circuit 86 changes the gate signal in the pattern shown in FIGS. 4B to 4G so that the “rotor driving means” in the first aspect of the present invention is The "inverter disconnecting means" in the first aspect of the present invention is realized by executing the process of step 104.
[0049]
In the first embodiment, the motor control circuit 86 performs control in the align mode or the ramp mode shown in FIG. Has been realized respectively.
[0050]
In the above-described first embodiment, the “rotation determination unit” in the fourth aspect of the present invention performs the above-described processing of step 102 by the turbo controller 88. By "jumping" the processing in step 104, the "inverter disconnection prohibiting means" in the fourth invention is realized.
[0051]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
According to the first aspect, after the power drive of the electric motor is requested, all the switching elements built in the inverter can be turned off until the rotor position is acquired. Then, the rotor position can be obtained based on the back electromotive force generated in each phase coil of the electric motor without passing through the inverter. Therefore, according to the present invention, the state of each phase coil is not affected by the state of the inverter until the rotor position is obtained, and the driving of the electric motor can be started smoothly.
[0052]
According to the second aspect, the electric motor that electrically drives the turbocharger of the internal combustion engine can be smoothly driven.
[0053]
According to the third aspect, when power driving of the electric motor is requested, the align mode and the ramp mode are sequentially executed. According to the present invention, since the switching element in the inverter can be turned off, the current can be prevented from flowing through each phase coil regardless of the execution of these modes, and the driving of the motor can be started smoothly. Can be.
[0054]
According to the fourth aspect, when the electric motor is requested to be driven by electric power, when the electric motor is not rotating, it is possible to prohibit the switching element in the inverter from being forcibly turned off. Therefore, according to the present invention, when the electric motor is started from the stopped state, a starting behavior according to the state of the inverter can be obtained.
[0055]
According to the fifth aspect, when the electric motor is driven by the rotor driving means, each phase coil of the electric motor is sequentially turned off. Then, the rotor position can be reliably detected by sequentially acquiring the back electromotive voltage generated in the non-energized coil.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for describing a configuration according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining a configuration provided for driving the electric motor in the system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a timing chart for explaining basic control of the motor control circuit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a timing chart for explaining control contents in a run mode executed by the motor control circuit shown in FIG. 2;
FIG. 5A is a timing chart for explaining a problem associated with controlling an electric motor by basic control. FIG. 5B is a timing chart for explaining control contents used in the system according to the first embodiment of the present invention to solve the above-mentioned problem.
FIG. 6 is a flowchart of a control routine executed by the turbo controller shown in FIG. 2 to control the electric motor.
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine
12 Intake passage
14 Exhaust passage
16 Turbocharger unit
18 Turbine
20 Compressor
22 Rotation axis
24 Electric motor
50 ECU (Electronic Control Unit)
52 Controller
54 Battery
60 inverter
62, 64, 70, 72, 78, 80 switching element
86 Motor control circuit
88 Turbo Controller
90 Inverter switching transistor

Claims

A motor control device that drives the motor using an inverter,
Back electromotive voltage obtaining means for obtaining a counter electromotive voltage generated in each phase coil of the motor without passing through the inverter,
Rotor position obtaining means for obtaining a rotor position of the electric motor based on the back electromotive voltage,
A signal to be supplied to a plurality of switching elements provided in the inverter, according to the rotor position, a rotor drive means for controlling the rotor to rotate,
After the power drive of the electric motor is requested, until the rotor position is obtained, an inverter disconnecting unit that turns off all of the plurality of switching elements,
A control device for a motor, comprising:

The control device for an electric motor according to claim 1, wherein the electric motor is for electrically driving a turbocharger of the internal combustion engine.

Align mode means for controlling a signal supplied to the plurality of switching elements when power driving of the electric motor is requested, so that the rotor position is locked at a predetermined position;
After the rotor is locked in the predetermined position, so that the rotation speed of the rotor increases to a speed at which the rotor position can be obtained, a ramp mode means for controlling a signal supplied to the plurality of switching elements,
The motor control device according to claim 1 or 2, further comprising:

When power drive of the electric motor is requested, a rotation determination unit that determines whether the electric motor is rotating,
When power drive of the electric motor is requested, if it is determined that the electric motor is not rotating, inverter disconnection prohibition means for inhibiting the operation of the inverter disconnection means,
The motor control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:

The rotor driving unit switches signals supplied to the plurality of switching elements so that each phase coil of the electric motor is sequentially de-energized,
The motor control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the back electromotive voltage acquiring unit sequentially acquires back electromotive voltages generated in the coils in a non-energized state.