JP2008029122A - Controller of sensorless brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁石ロータと複数相の電機子コイルとを備えたセンサレスのブラシレスモータを制御するための制御装置に関する。より詳細には、磁石ロータの位置を検出することができなくなった場合に、回転数の低下を抑制して速やかに正常状態に復帰させることができるセンサレスブラシレスモータの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling a sensorless brushless motor including a magnet rotor and a multi-phase armature coil. More specifically, the present invention relates to a sensorless brushless motor control device capable of suppressing a decrease in the number of rotations and quickly returning to a normal state when the position of the magnet rotor cannot be detected.
ブラシと整流子とがないため摩擦消耗が発生せず長期間駆動に適しているブラシレスモータは、例えば車載用モータ(冷却用ウォータポンプや燃料ポンプ等)として広く使用されている。このようなブラシレスモータのうち、センサを使わずに駆動するセンサレスモータ(センサレスブラシレスモータ)がある。このセンサレスブラシレスモータでは、ステータコア側の3相電機子コイルに発生する誘起電圧を測定することにより、磁石ロータの回転位置を検出し、3相電機子コイルへの通電タイミングを決定してセンサレス駆動を行っている。なお、一般的に回転位置検出は、発生した誘導起電力のゼロクロス点を検出することにより、磁石ロータの位置を検出するようになっている。 Brushless motors that are suitable for long-term driving without friction consumption due to the absence of brushes and commutators are widely used as on-vehicle motors (cooling water pumps, fuel pumps, etc.), for example. Among such brushless motors, there is a sensorless motor (sensorless brushless motor) that is driven without using a sensor. In this sensorless brushless motor, the induced voltage generated in the three-phase armature coil on the stator core side is measured to detect the rotational position of the magnet rotor, determine the energization timing to the three-phase armature coil, and perform sensorless drive. Is going. In general, the rotational position detection detects the position of the magnet rotor by detecting the zero cross point of the generated electromotive force.
ところが、センサレス駆動では、検出した位置信号にノイズが発生することや、負荷変動によって回転周期が急激に変化することがある。このような場合に、正しい回転位置や回転周期が検出できなくなるため、適切な駆動信号を送ることができなくなり、センサレス駆動が脱調してしまう。そして、センサレス駆動が脱調すると、モータを一度停止してから、再度、起動駆動を行っていたが、これでは正常状態(センサレス駆動状態)に復帰させるまでに非常に時間がかかるという問題があった。 However, in sensorless driving, noise may occur in the detected position signal, and the rotation cycle may change abruptly due to load fluctuations. In such a case, since a correct rotation position and rotation cycle cannot be detected, an appropriate drive signal cannot be sent, and sensorless drive will step out. And when sensorless drive stepped out, the motor was stopped once and then started again, but this caused a problem that it took a very long time to return to the normal state (sensorless drive state). It was.
この問題を解決するために、特許文献1においては、回転位置情報に異常が発生(センサレス駆動が脱調)したとき、これを異常判断手段で判別し、回転駆動停止手段により、電機子コイルに回転磁界を発生させることを停止させて、磁石ロータを惰性によって回転させ、再駆動制御手段により、この磁石ロータの惰性回転による誘導起電力から回転位置情報を再度検出することで、磁石ロータの回転位置を正確に検出し、この回転位置情報を基にして電機子コイルに回転磁界を再度発生させることで、安定したセンサレス駆動を再開することが提案されている。つまり、特許文献1に記載の技術によれば、異常が発生した場合に磁石ロータの回転を停止させることなく、正常状態(センサレス駆動状態)に復帰させることができるようになっている。
In order to solve this problem, in
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、ロータ位置の検出が不能になった場合に、電機子コイルの全相への通電をオフし、磁石ロータを慣性で回転させて、そのときに発生する誘導起電力から磁石ロータの位置を再度検出してから電機子コイルの各相への通電を再開する。このため、モータが正常状態(センサレス駆動状態)に復帰するまでに、モータの回転数が低下していくために遅延時間が発生してしまうという問題があった。
However, in the technique described in
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、磁石ロータの位置を検出することができなくなった場合に、回転数の低下を抑制して速やかに正常状態に復帰させることができるセンサレスブラシレスモータの制御装置を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and when the position of the magnet rotor cannot be detected, the decrease in the rotational speed is suppressed and the normal state is quickly restored. It is an object of the present invention to provide a control device for a sensorless brushless motor that can be used.
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るセンサレスブラシレスモータの制御装置は、磁石ロータと複数相の電機子コイルとを備えたセンサレスのブラシレスモータを制御するための制御装置において、前記ブラシレスモータを駆動させる駆動手段と、前記磁石ロータの回転位置を前記電機子コイルに発生する誘導起電力に基づいて検出するロータ位置検出手段と、前記磁石ロータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記ロータ位置検出手段からの検出信号に基づいて異常が発生したか否かを検出する異常検出手段とを有し、前記駆動手段は、前記異常検出手段により異常が検出されないときは、前記ロータ位置検出手段の検出結果に応じて前記各相の電機子コイルへの通電タイミングを切り換えて前記ブラシレスモータをセンサレス駆動し、前記異常検出手段により異常が検出されたときは、所定の回転数で前記ブラシレスモータを強制駆動することを特徴とする。 A control device for a sensorless brushless motor according to the present invention made to solve the above problems is a control device for controlling a sensorless brushless motor including a magnet rotor and a multi-phase armature coil. Drive means for driving a motor; rotor position detection means for detecting the rotational position of the magnet rotor based on an induced electromotive force generated in the armature coil; and rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the magnet rotor; An abnormality detecting means for detecting whether or not an abnormality has occurred based on a detection signal from the rotor position detecting means, and the driving means detects the rotor when no abnormality is detected by the abnormality detecting means. Depending on the detection result of the position detection means, the energization timing to the armature coils of each phase is switched to detect the brushless motor. And less drive, when an abnormality is detected by the abnormality detecting means may be forced driving the brushless motor at a predetermined rotational speed.
このセンサレスブラシレスモータの制御装置では、ロータ位置検出手段により、磁石ロータの回転位置が電機子コイルに発生する誘導起電力に基づいて検出されている。そして、駆動手段により、この磁石ロータの回転位置の検出結果に応じて、各相の電機子コイルへの通電タイミングが切り換えられてブラシレスモータがセンサレス駆動される。
ここで、センサレス駆動中に、ロータ位置検出手段が検出した位置信号にノイズが発生したり、モータの負荷変動によって磁石ロータの回転周期が急激に変化することがある。このような場合には、電機子コイルに発生する誘導起電力の波形が正常時とは異なるパターンとなる。そして、異常検出手段により、正常時の誘導起電力の波形パターンとロータ位置検出手段からの誘導起電力の波形パターンとが比較されており、正常時の波形パターンと異なる波形パターンが検出された場合、磁石ロータの回転位置検出が正確に行われていない、つまりブラシレスモータに異常が発生したことが検出される。
In this sensorless brushless motor control device, the rotor position detecting means detects the rotational position of the magnet rotor based on the induced electromotive force generated in the armature coil. Then, the drive means switches the energization timing to the armature coils of each phase according to the detection result of the rotational position of the magnet rotor, and the brushless motor is driven sensorlessly.
Here, during the sensorless drive, noise may be generated in the position signal detected by the rotor position detecting means, or the rotation period of the magnet rotor may change abruptly due to a load change of the motor. In such a case, the waveform of the induced electromotive force generated in the armature coil has a pattern different from that in the normal state. Then, when the waveform pattern of the induced electromotive force at the normal time and the waveform pattern of the induced electromotive force from the rotor position detecting means are compared by the abnormality detection means, and a waveform pattern different from the waveform pattern at the normal time is detected It is detected that the rotational position of the magnet rotor has not been accurately detected, that is, an abnormality has occurred in the brushless motor.
そして、異常検出手段によって異常が検出されると、駆動手段により、ブラシレスモータがセンサレス駆動から所定の回転数での強制駆動によって制御される。具体的には例えば、ブラシレスモータは、異常発生の直前における回転数の60〜80%程度の回転数で強制的に駆動される。つまり、本発明に係る制御装置では、特許文献1に記載された技術のように電機子コイルの全相への通電をオフすることなく、ブラシレスモータを所定の回転数で強制駆動するのである。
これにより、異常検出時に磁石ロータの回転数の低下を防止することができるとともに、モータが正常状態(センサレス駆動状態)に復帰するまでの時間を早めることができる。
When an abnormality is detected by the abnormality detecting means, the brushless motor is controlled by the driving means from the sensorless driving to the forced driving at a predetermined rotational speed. Specifically, for example, the brushless motor is forcibly driven at a rotational speed of about 60 to 80% of the rotational speed immediately before the occurrence of abnormality. That is, in the control device according to the present invention, the brushless motor is forcibly driven at a predetermined rotational speed without turning off the energization to all phases of the armature coil as in the technique described in
Thereby, it is possible to prevent a decrease in the rotational speed of the magnet rotor when an abnormality is detected, and to shorten the time until the motor returns to a normal state (sensorless driving state).
ここで、特許文献1に記載された技術では、異常が検出されたときに正常復帰させるために、ブラシレスモータへの通電をオフした後に再度オンするため、モータ騒音やモータ振動が発生してしまう。これに対して、本発明に係る制御装置では、異常が検出されたときに正常復帰させるために、ブラシレスモータへの通電をオフすることがないので、モータ騒音やモータ振動の発生を防止することができる。
Here, in the technique described in
本発明に係るセンサレスブラシレスモータの制御装置においては、前記駆動手段は、前記所定の回転数を、前記異常検出手段が異常を検出した直前に前記回転数検出手段で検出された回転数に応じて決定することが望ましい。 In the sensorless brushless motor control device according to the present invention, the drive means determines the predetermined rotational speed according to the rotational speed detected by the rotational speed detection means immediately before the abnormality detection means detects an abnormality. It is desirable to decide.
これにより、磁石ロータの位置検出に異常が検出されたときには、その直前に回転数検出手段で検出された回転数に応じて決定された回転数でブラシレスモータが強制駆動されるため、回転数の低下を抑制して、速やかに正常状態(ブラシレス駆動状態)に復帰させることができる。 As a result, when an abnormality is detected in the position detection of the magnet rotor, the brushless motor is forcibly driven at the number of revolutions determined according to the number of revolutions detected by the revolution number detection means immediately before that. The reduction can be suppressed and the normal state (brushless drive state) can be promptly restored.
また、本発明に係るセンサレスブラシレスモータの制御装置においては、前記駆動手段は、前記所定の回転数を、前記異常検出手段が異常を検出した直前に前記回転数検出手段で検出された回転数の1/2以上、かつ起動時の強制駆動における回転数よりも大きくすることが望ましい。 In the sensorless brushless motor control apparatus according to the present invention, the driving means may be configured to set the predetermined rotational speed to a rotational speed detected by the rotational speed detection means immediately before the abnormality detection means detects an abnormality. It is desirable that the rotation speed be 1/2 or more and larger than the rotational speed in forced driving at the time of startup.
これにより、磁石ロータの位置検出に異常が検出されたときには、その直前に回転数検出手段で検出された回転数の1/2以上、かつ起動時の強制駆動における回転数よりも大きい回転数でブラシレスモータが強制駆動される。このため、磁石ロータの回転数が異常検出直前の回転数の1/2よりも小さくなることを防止することができるため、回転数の低下を確実に抑制することができる。また、強制駆動させる回転数が起動時回転数よりも大きいので、モータが正常状態(センサレス駆動状態)に復帰するまでの時間を確実に早めることができる。 As a result, when an abnormality is detected in the position detection of the magnet rotor, the rotational speed is more than 1/2 of the rotational speed detected by the rotational speed detection means immediately before that and larger than the rotational speed in the forced drive at startup. The brushless motor is forcibly driven. For this reason, since it can prevent that the rotation speed of a magnet rotor becomes smaller than 1/2 of rotation speed just before abnormality detection, the fall of rotation speed can be suppressed reliably. In addition, since the rotational speed to be forcibly driven is larger than the rotational speed at startup, it is possible to reliably shorten the time until the motor returns to the normal state (sensorless driving state).
また、本発明に係るセンサレスブラシレスモータの制御装置においては、前記制御手段は、前記所定の回転数で前記ブラシレスモータを強制駆動した後に、前記異常検出手段により異常が検出されたときは、起動時強制駆動を実施することが望ましい。 In the sensorless brushless motor control apparatus according to the present invention, when the abnormality is detected by the abnormality detection means after the control means forcibly drives the brushless motor at the predetermined rotational speed, It is desirable to perform forced driving.
異常検出手段により異常が検出されたときは、通常、ノイズや負荷変動によって回転周期が急激に変化することにより磁石ロータの回転位置を検出することができなくなる場合が多い。しかしながら、ブラシレスモータが何らかの原因で停止した場合にも異常検出手段により異常が検出される。このような場合に、所定回転数でブラシレスモータを強制駆動したとしても、再起動させることは困難であり、そのような状態を継続するとブラシレスモータに余分な負荷がかかり(電力供給が行われ)損傷するおそれがある。
そして、異常検出手段により異常が検出されて、所定回転数でブラシレスモータを強制駆動した後にも、異常検出手段により異常が検出された場合には、ブラシレスモータが停止している可能性が高い。そのため、このような状況では、所定回転数による強制駆動を停止して起動時強制駆動を実施することにより、ブラシレスモータが損傷することを防止して、確実に正常状態(センサレス駆動状態)に復帰させることができる。
When an abnormality is detected by the abnormality detection means, usually, the rotational position of the magnet rotor cannot be detected due to a sudden change in the rotation period due to noise or load fluctuation. However, even when the brushless motor stops for some reason, the abnormality is detected by the abnormality detection means. In such a case, even if the brushless motor is forcibly driven at a predetermined rotational speed, it is difficult to restart it. If such a state continues, an extra load is applied to the brushless motor (power is supplied). There is a risk of damage.
If an abnormality is detected by the abnormality detection means even after the abnormality is detected by the abnormality detection means and the brushless motor is forcibly driven at a predetermined rotational speed, the brushless motor is likely to be stopped. Therefore, in such a situation, the forced drive at the predetermined rotation speed is stopped and the forced drive at start-up is performed to prevent the brushless motor from being damaged and surely return to the normal state (sensorless drive state). Can be made.
本発明に係るセンサレスブラシレスモータの制御装置によれば、上記した通り、磁石ロータの位置を検出することができなくなった場合に、回転数の低下を抑制して速やかに正常状態に復帰させることができる。 According to the sensorless brushless motor control device of the present invention, as described above, when the position of the magnet rotor can no longer be detected, it is possible to quickly return to the normal state by suppressing the decrease in the rotational speed. it can.
以下、本発明のセンサレスブラシレスモータの制御装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、自動車の燃料供給システムに本発明を適用したものである。すなわち、本実施の形態では、センサレスブラシレスモータを備える燃料ポンプを制御するポンプコントローラに本発明を適用した。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a most preferred embodiment that embodies a control device for a sensorless brushless motor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to an automobile fuel supply system. That is, in the present embodiment, the present invention is applied to a pump controller that controls a fuel pump including a sensorless brushless motor.
そこで、この燃料供給システムについて、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の制御装置を適用した燃料供給システムの概略構成を示す図である。この燃料供給システム10は、不図示のエンジンの燃焼室に通じる吸気ポートに設けられたインジェクタ11,12,13,14に燃料を供給するものである。この燃料供給システム10では、燃料タンク15から燃料ポンプ16および燃料配管17等を介してインジェクタ11〜14に供給される燃料が吸気ポートへ噴射供給されるようになっている。電動式の燃料ポンプ16は、ポンプモータ19を備えており、燃料タンク15に内蔵されている。このポンプモータ19は、センサレスブラシレスモータであり、磁石ロータ20に対して、U相コイル21、V相コイル22、およびW相コイル23が、スター結線されている(図2参照)。そして、燃料ポンプ16は、燃料タンク15に貯溜された燃料を汲み上げ、燃料パイプ17へ吐出してインジェクタ11〜14へ圧送するようになっている。この燃料ポンプ16には燃料フィルタ18が付随して設けられており、燃料ポンプ16内に吸入される燃料が燃料フィルタ18によって濾過されるようになっている。
The fuel supply system will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel supply system to which a control device of the present invention is applied. The
ここで、燃料ポンプ16には、ポンプコントローラ30が接続されている。ポンプコントローラ30は、燃料ポンプ16(ポンプモータ19)の駆動制御を行うものであり、目標燃圧となるようにポンプモータ19の回転数を制御する。そして、ポンプコントローラ30によって燃料ポンプ16の駆動制御が行われることにより、燃料タンク15の中の燃料が、燃料フィルタ18、燃料ポンプ16および燃料パイプ17等を通じて、目標燃圧にてインジェクタ11〜14へ圧送される。インジェクタ14へ圧送された燃料は、インジェクタ11〜14の作動に伴い吸気ポートへ噴射され、吸入空気と共に可燃混合気を形成して燃焼室に取り込まれる。
Here, a
このポンプコントローラ30には、図2に示すように、インバータ部31と、ロータ位置検出回路32と、回転数検出回路33と、電流値検出回路34と、異常検出回路35と、センサレス駆動信号回路36と、駆動信号発生回路37とが備わっている。ここで、インバータ部31、センサレス駆動信号回路36、および駆動信号発生回路37が、本発明の「駆動手段」に相当する。なお、図2は、ポンプコントローラ30の構成を示すブロック図である。
As shown in FIG. 2, the
インバータ部31は、ポンプモータ19に駆動電力を供給するものである。このインバータ部31には、直流電源39が接続され、6つのトランジスタTr1〜Tr6が備わっている。そして、インバータ部31において、駆動信号発生回路37からの信号に基づき各トランジスタTr1〜Tr6が所定のタイミングでスイッチングされることによりポンプモータ19の回転駆動が制御される。
The
ロータ位置検出回路32は、磁石ロータ20の回転位置を検出するものである。このロータ位置検出回路は、U相コイル21、V相コイル22、およびW相コイル23と接続され、各相で発生する誘起電圧を検知するとともに、検知した誘起電圧のタイミングに基づいて磁石ロータ20の回転位置を検出(推定)する。具体的には、ロータ位置検出回路32は、発生した誘導起電力のゼロクロス点を検出すること等により、磁石ロータ20の回転位置を検出している。そして、ロータ位置検出回路32は、検出した回転位置情報を回転数検出回路33およびセンサレス信号回路36に入力する。
The rotor
回転数検出回路33は、磁石ロータ20の回転数を検出するものである。この回転数検出回路33は、ロータ位置検出回路32に接続され、ロータ位置検出回路32で検出される回転位置情報から磁石ロータ20の回転数を検出する。そして、回転数検出回路33は、検出した回転数情報およびロータ位置検出回路32で検出された回転位置情報を異常検出回路35に入力する。
The rotation
電流値検出回路34は、ポンプモータ19に流れる電流値を検出するものである。この電流値検出回路34は、インバータ部31に接続されて電流検出用抵抗38によりポンプモータ19に供給されている電流値を検出する。そして、電流値検出回路34は、検出した電流値を異常検出回路35およびセンサレス信号回路36に入力する。
The current
異常検出回路35は、ポンプモータ19の異常(磁石ロータ20の回転位置を検出できなくなったこと)を検知するものである。この異常検出回路35では、正常時における誘導起電力の波形パターン(図3参照)と、ロータ位置検出回路32からの誘導起電力の波形パターンとが比較されており、正常時の波形パターンと異なる波形パターン(図4参照)が検出された場合、つまり磁石ロータ20の回転位置検出が不可能になった場合に、ポンプモータ19に異常が発生したと検知される。
The
具体的には、ポンプモータ19のU相コイル21で発生する誘導起電力の正常時波形パターンは図3に示すような波形となる。これに対して例えば、通電タイミングが30°遅れた場合には図4に示すような波形となる。図3は、U相コイルで発生する誘導起電力の正常時波形パターンを示す図である。図4は、U相コイルで発生する誘導起電力の異常時(通電タイミングが30°遅れた場合)における波形パターンを示す図である。
Specifically, the normal waveform pattern of the induced electromotive force generated in the
U相コイル21への通電は、期間(1)では、トランジスタTr1がオフされ、トランジスタTr2がオンされる。期間(2)では、トランジスタTr1,Tr2ともにオフされる。期間(3)では、トランジスタTr1がオンされ、トランジスタTr2がオフされる。期間(4)では、トランジスタTr1,Tr2ともにオフされる。その後、期間(5)以降では、期間(1)〜(4)と同様にトランジスタTr1、Tr2のスイッチングが繰り返し実施される。そして、正常時には図3に示すように、期間(2)(6)…において直流電源39の電圧の1/2の電圧値を低電圧側から高電圧側に跨ぎ、期間(4)…において直流電源39の電圧の1/2の電圧値を高電圧側から低電圧側に跨ぐ波形となる。これに対して通電タイミングが30°遅れると図4に示すように、期間(2)(4)(6)…において直流電源39の電圧の1/2の電圧値を跨がない波形となる。このように、ポンプモータ19に異常が発生すると、各相コイル21〜23で発生する誘導起電力の波形が正常時の波形と異なるパターンとなるため、異常検出回路35にてポンプモータ19の異常を検出することができる。
また、本実施の形態では異常検出回路35では、各相コイル21〜23で発生する誘導起電力の波形パターンの他、磁石ロータ20の回転数およびポンプモータ19に流れる電流値を考慮してポンプモータ19の異常を検出している。
In the energization of the
In the present embodiment, the
センサレス信号回路36は、ポンプモータ19を駆動するためのセンサレス信号を生成するものである。センサレス信号回路36では、3種類のセンサレス信号が生成される。すなわち、ポンプモータ19をセンサレス駆動するための信号(センサレス駆動信号)、異常時強制駆動を行うための信号(異常時強制駆動信号)、および起動時強制駆動を行うための信号(起動時強制駆動信号)が生成される。具体的には、異常検出回路35から異常信号が入力されるまでは、ロータ位置検出回路32からの回転位置情報に基づきセンサレス駆動信号が生成される。そして、異常検出回路35から異常信号が入力されると、異常時強制駆動信号が生成される。また、ポンプモータ19を起動させる場合などは、起動時強制駆動信号が生成される。さらに、本実施の形態では、センサレス信号回路36に電流値検出回路34から検出結果(電流値)を入力しているので、センサレス信号回路36では必要に応じて定電流制御を行うための駆動信号を生成することもできる。
The
駆動信号発生回路37は、インバータ部31のトランジスタTr1〜Tr6の動作を制御するための信号を生成するものである。この駆動信号発生回路37では、センサレス信号回路36から入力されたセンサレス信号に基づき、トランジスタTr1〜Tr6に対する動作信号を生成し、トランジスタTr1〜Tr6のスイッチング動作を制御する。
The drive
そして、ポンプコントローラ30には、エンジンを統括制御するコントローラ(ECU)40が接続されている。コントローラ40には、エアフローメータ等の各種センサ類41から出力される各種信号が入力されるようになっている。そして、コントローラ40は、これらの入力信号に基づき、燃料噴射制御を実行するために、インジェクタ11〜14をそれぞれ制御する。なお、燃料噴射制御とは、エンジンの運転状態に応じてインジェクタ11〜14から噴射される燃料量(燃料噴射量)およびその噴射タイミングを制御することである。また、コントローラ40は、これらの入力信号に基づき、スロットル等の各種アクチュエータ42に制御信号を出力する。さらに、コントローラ40は、ポンプコントローラ30に対して燃料ポンプ16の駆動要求・停止要求を出力する。
The
コントローラ40は、周知の構成、すなわち中央処理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、バックアップRAM、外部入力回路及び外部出力回路等を備えている。コントローラ40は、CPU、ROM、RAM及びバックアップRAMと、外部入力回路及び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算回路を構成している。ROMは、エンジンに制御に関する所定の制御プログラムを予め記憶している。RAMは、CPUの演算結果を一時記憶するものである。バックアップRAMは、予め記憶したデータを保存するものである。CPUは、入力回路を介して入力される各種センサ等の検出値に基づき、所定の制御プログラムに従って各種制御等を実行するものである。
The
次に、上記した構成のポンプコントローラ30による燃料ポンプ16(ポンプモータ19)の駆動制御について、図5を参照しながら説明する。図5は、ポンプコントローラ30による燃料ポンプ16(ポンプモータ19)の駆動制御の処理内容を示すフローチャートである。
Next, drive control of the fuel pump 16 (pump motor 19) by the
まず、ポンプコントローラ20は、コントローラ40からの駆動要求によりポンプモータ19に電力を供給してポンプモータ19を駆動させ、コントローラ40からの停止要求によりポンプモータ19への電力供給を停止してポンプモータ19を停止させる。具体的には、ポンプコントローラ20に駆動要求が入力されると、センサレス信号回路36において起動時強制駆動信号が生成される。そして、駆動信号発生回路37において、センサレス信号回路36から入力された起動時強制駆動信号に基づき、トランジスタTr1〜Tr6の動作制御信号が生成され、その動作制御信号によりインバータ部31(トランジスタTr1〜Tr6)が作動して、ポンプモータ19が起動される。
First, the
その後、ロータ位置検出回路32にて磁石ロータ20の回転位置が検出され、その位置検出情報に基づきセンサレス信号回路36でセンサレス駆動信号が生成される。そして、駆動信号発生回路37において、センサレス信号回路36から入力されたセンサレス駆動信号に基づき、トランジスタTr1〜Tr6の動作制御信号が生成され、その動作制御信号によりインバータ部31(トランジスタTr1〜Tr6)が作動して、ポンプモータ19がセンサレス駆動される。
Thereafter, the rotational position of the
そして、センサレス駆動中においては、磁石ロータ20の回転位置を検出可能であるか、言い換えると異常検出回路35により異常が検出されていないかが判断される(S1)。異常検出回路35により異常が検出されていない場合には(S1:YES)、そのまま正常制御、つまりセンサレス駆動によりポンプモータ19が駆動される(S6)。
Then, during sensorless driving, it is determined whether the rotational position of the
一方、異常検出回路35により異常が検出された場合には(S1:NO)、センサレス駆動が脱調したと考えられるため、異常時強制駆動制御によりポンプモータ19が駆動される(S2)。具体的には、センサレス信号回路36において、所定の回転数でポンプモータを強制駆動するための異常時強制駆動信号が生成される。そして、駆動信号発生回路37において、センサレス信号回路36から入力された異常時強制駆動信号に基づき、トランジスタTr1〜Tr6の動作制御信号が生成され、その動作制御信号によりインバータ部31(トランジスタTr1〜Tr6)が作動して、ポンプモータ19が所定の回転数で強制駆動される。この強制駆動により、回転位置信号にノイズが発生した場合や負荷変動によって回転周期が急激に変化した場合など(異常検出時にポンプモータ19が回転している場合)であれば、磁石ロータ20の回転位置が検出可能になる。
On the other hand, when an abnormality is detected by the abnormality detection circuit 35 (S1: NO), it is considered that the sensorless drive has stepped out, and therefore the
S2の強制駆動により、磁石ロータ20の回転位置が検出される、言い換えると異常検出回路35により異常が検出されなくなると(S3:YES)、正常制御つまりセンサレス駆動によりポンプモータ19が駆動される(S6)。従って、各相コイル21〜23への通電をオフすることなく、ポンプモータ19を正常状態(センサレス駆動状態)に復帰させることができる。このように、異常検出時において、ポンプモータへの通電をオフすることなく所定の回転数で強制駆動するため、磁石ロータ20の回転数の低下を防止することができるとともに、ポンプモータ19が正常状態(センサレス駆動状態)に復帰するまでの時間を早めることができる。また、ポンプモータ19への通電をオフすることがないので、モータ騒音やモータ振動の発生を防止することができる。
When the rotational position of the
ここで、異常時においてポンプモータ19を強制駆動する所定の回転数は、異常検出直前に回転数検出回路33で検出された回転数の1/2以上、かつ起動時の強制駆動における回転数よりも大きく設定されている。従って、異常時において、磁石ロータ20の回転数が異常検出直前の回転数の1/2よりも小さくなることがないため、回転数の低下を確実に抑制することができる。また、強制駆動させる回転数が起動時回転数よりも大きいので、ポンプモータ19が正常状態(センサレス駆動状態)に復帰するまでの時間を確実に早めることができる。
Here, the predetermined rotational speed for forcibly driving the
一方、異常検出時に異物の噛み込み等によりポンプモータ19が停止してしまったような場合には、S2の処理によってポンプモータ19を正常状態(センサレス駆動状態)に復帰させることができないおそれがある。そこでこのような場合には、S2の強制駆動した後にも、磁石ロータ20の回転位置が検出されない、言い換えると異常検出回路35により異常が検出されるので(S3:NO)、起動時強制駆動によりポンプモータ19が起動される(S4)。これにより、S2の処理が継続されることによりポンプモータ19が損傷することを防止して、確実に正常状態(センサレス駆動状態)に復帰させることができる。
On the other hand, if the
具体的には、センサレス信号回路36において、起動時回転数でポンプモータ19を強制駆動するための起動時強制駆動信号が生成される。そして、駆動信号発生回路37において、センサレス信号回路36から入力された起動時強制駆動信号に基づき、トランジスタTr1〜Tr6の動作制御信号が生成され、その動作制御信号によりインバータ部31(トランジスタTr1〜Tr6)が作動して、ポンプモータ19が起動時回転数で強制駆動される。この始動時強制駆動により、磁石ロータ20の回転位置が検出可能となり(S5:YES)、正常制御つまりセンサレス駆動によりポンプモータ19が駆動される(S6)。このように、異常検出時にポンプモータ19が停止してしまった場合であっても、ポンプモータ19を正常状態(センサレス駆動状態)に確実に復帰させることができる。
Specifically, the
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るポンプコントローラ30では、異常検出回路35により、正常時の各相コイル21〜23で発生する誘導起電力の波形パターンとロータ位置検出回路32で検出される各相コイル21〜23における誘導起電力の波形パターンとが比較されており、正常時の波形パターンと異なる波形パターンが検出された場合、磁石ロータ20の回転位置検出が正確に行われていない、つまりポンプモータ19に異常が発生したと検出される。そうすると、センサレス信号回路36、駆動信号発生回路37、およびインバータ部31によって、ポンプモータ19がセンサレス駆動から異常時強制駆動に切り替えられて制御される。すなわち、異常検出直前に回転数検出回路33で検出された回転数の1/2以上、かつ起動時の強制駆動における回転数よりも大きい回転数でポンプモータ19が強制駆動される。このため、ポンプモータ19の回転数が異常検出直前の回転数の1/2よりも小さくなることがないため回転数の低下を確実に抑制することができる。また、強制駆動させる回転数が起動時回転数よりも大きいので、ポンプモータ19が正常状態(センサレス駆動状態)に復帰するまでの時間を確実に早めることができる。また、本実施の形態に係るポンプコントローラ30では、異常が検出されたときに正常復帰させる際に、ポンプモータ19への通電をオフすることがないので、モータ騒音やモータ振動の発生を防止することができる。
As described above in detail, in the
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、燃料ポンプ16に備わるポンプモータ19の駆動制御に本発明を適用したものを例示したが、本発明はセンサレスブラシレスモータ(例えばウォータポンプに備わるポンプモータ等)の駆動制御に広く適用することができる。
It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to drive control of the
また、上記した実施の形態では、回転数検出回路33はロータ位置検出回路32で検出された位置検出情報から磁石ロータ20の回転数を検出しているが、ポンプモータ19に流れる電流から磁石ロータ20の回転数を検出することもできる。磁石ロータ20の回転数は、ポンプモータ19に供給される電流値と比例関係にあるからである。
In the embodiment described above, the rotation
10 燃料供給システム
11,12,13,14 インジェクタ
15 燃料タンク
16 燃料ポンプ
17 燃料配管
19 ポンプモータ
20 磁石ロータ
21 U相コイル
22 V相コイル
23 W相コイル
30 ポンプコントローラ
31 インバータ部
32 ロータ位置検出回路
33 回転数検出回路
35 異常検出回路
36 センサレス信号回路
37 駆動信号発生回路
39 直流電源
40 コントローラ(ECU)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ブラシレスモータを駆動させる駆動手段と、
前記磁石ロータの回転位置を前記電機子コイルに発生する誘導起電力に基づいて検出するロータ位置検出手段と、
前記磁石ロータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ロータ位置検出手段からの検出信号に基づいて異常が発生したか否かを検出する異常検出手段とを有し、
前記駆動手段は、
前記異常検出手段により異常が検出されないときは、前記ロータ位置検出手段の検出結果に応じて前記各相の電機子コイルへの通電タイミングを切り換えて前記ブラシレスモータをセンサレス駆動し、
前記異常検出手段により異常が検出されたときは、所定の回転数で前記ブラシレスモータを強制駆動する
ことを特徴とするセンサレスブラシレスモータの制御装置。 In a control device for controlling a sensorless brushless motor having a magnet rotor and a multi-phase armature coil,
Drive means for driving the brushless motor;
Rotor position detecting means for detecting a rotational position of the magnet rotor based on an induced electromotive force generated in the armature coil;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the magnet rotor;
An abnormality detection means for detecting whether an abnormality has occurred based on a detection signal from the rotor position detection means;
The driving means includes
When no abnormality is detected by the abnormality detection means, the brushless motor is sensorlessly driven by switching the energization timing to the armature coils of each phase according to the detection result of the rotor position detection means,
2. A sensorless brushless motor control device, comprising: forcibly driving the brushless motor at a predetermined rotational speed when an abnormality is detected by the abnormality detecting means.
前記駆動手段は、前記所定の回転数を、前記異常検出手段が異常を検出した直前に前記回転数検出手段で検出された回転数に応じて決定することを特徴とするセンサレスブラシレスモータの制御装置。 In the control apparatus of the sensorless brushless motor according to claim 1,
The control unit for a sensorless brushless motor, wherein the driving unit determines the predetermined rotation number according to a rotation number detected by the rotation number detection unit immediately before the abnormality detection unit detects an abnormality. .
前記駆動手段は、前記所定の回転数を、前記異常検出手段が異常を検出した直前に前記回転数検出手段で検出された回転数の1/2以上、かつ起動時の強制駆動における回転数よりも大きくすることを特徴とするセンサレスブラシレスモータの制御装置。 In the control device for the sensorless brushless motor according to claim 2,
The driving means has the predetermined rotational speed equal to or more than ½ of the rotational speed detected by the rotational speed detecting means immediately before the abnormality detecting means detects an abnormality, and the rotational speed in forced driving at startup. A sensorless brushless motor control device characterized in that it is also enlarged.
前記制御手段は、前記所定の回転数で前記ブラシレスモータを強制駆動した後に、前記異常検出手段により異常が検出されたときは、起動時強制駆動を実施することを特徴とするセンサレスブラシレスモータの制御装置。 In the control device for any one of the sensorless brushless motors according to claim 1,
The control means forcibly drives the brushless motor at the predetermined number of revolutions, and then, when an abnormality is detected by the abnormality detection means, performs forced driving at start-up. apparatus.
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