JP2012060741A - Brushless motor drive system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスモータの駆動装置に関し、詳しくは、センサレスで通電モードの切り替えを行うブラシレスモータの駆動装置に関する。 The present invention relates to a brushless motor drive device, and more particularly, to a brushless motor drive device that switches a current-carrying mode without a sensor.
特許文献１には、３相同期電動機において、パルス電圧によって誘起される非通電相の誘起電圧（パルス誘起電圧）を検出し、この誘起電圧と基準電圧とレベル比較し、該レベル比較の結果に応じて通電モードを順次切り替えていく、同期電動機の駆動システムが開示されている。 In Patent Document 1, in a three-phase synchronous motor, an induced voltage (pulse induced voltage) of a non-energized phase induced by a pulse voltage is detected, a level comparison is performed with the induced voltage and a reference voltage, and the result of the level comparison is obtained. A drive system for a synchronous motor that sequentially switches energization modes accordingly is disclosed.
前述のようなセンサレス式の駆動制御では、開放相（非通電相）の端子電圧（パルス誘起電圧）と基準電圧（電圧閾値）とを比較して通電モードの切り替えを行うが、前記非通電相の電圧は、温度環境や巻線のばらつきなどによって変化する。
このため、温度環境や巻線のばらつきなどが非通電相の電圧の絶対値を小さくする方向に作用すると、通電モードの切り替えが要求される角度になっても、非通電相の電圧が電圧閾値を越えないために通電モードが切り替わらず、ブラシレスモータが脱調する可能性があった。
In the sensorless drive control as described above, the energization mode is switched by comparing the terminal voltage (pulse induced voltage) of the open phase (non-energized phase) with the reference voltage (voltage threshold). The voltage of varies depending on the temperature environment and winding variations.
For this reason, if the temperature environment or winding variation acts in a direction that reduces the absolute value of the voltage of the non-conducting phase, the voltage of the non-conducting phase becomes the voltage threshold value even when the switching of the energization mode is required. Therefore, there is a possibility that the brushless motor will step out without switching the energization mode.
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、温度環境や巻線のばらつきによって非通電相の電圧（パルス誘起電圧）が変化しても、通電モードの切り替えを行えるブラシレスモータの駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a brushless motor driving device capable of switching between energization modes even when the voltage of a non-energization phase (pulse induced voltage) changes due to variations in temperature environment and windings. The purpose is to provide.
そのため、本願発明は、複数の巻線を備えたブラシレスモータの各相に対する通電モードを切り替え、各通電モードにおいてパルス幅変調動作によって通電制御を行うブラシレスモータの駆動装置であって、非通電相の電圧が電圧閾値に達した場合に、通電モードを切り替える第１通電モード切替手段と、非通電相の電圧が前記電圧閾値に達する前に前記電圧閾値に近づく変化を停止した場合に、通電モードを切り替える第２通電モード切替手段と、を備えるようにした。 Therefore, the present invention is a brushless motor driving device that switches energization modes for each phase of a brushless motor having a plurality of windings and performs energization control by pulse width modulation operation in each energization mode, The first energization mode switching means for switching the energization mode when the voltage reaches the voltage threshold and the energization mode when the change approaching the voltage threshold is stopped before the voltage of the non-energization phase reaches the voltage threshold. And a second energization mode switching means for switching.
上記発明によると、温度環境や巻線のばらつきなどによって非通電相の電圧の絶対値が小さくなり、電圧閾値に達しなくなっても、通電モードを切り替えることができ、ブラシレスモータにおける脱調の発生を抑制できる。 According to the above invention, the absolute value of the voltage of the non-energized phase becomes small due to temperature environment, winding variation, etc., and even when the voltage threshold is not reached, the energized mode can be switched, and step-out occurs in the brushless motor. Can be suppressed.
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本願発明に係るブラシレスモータの駆動装置を適用する、自動車ＡＴ（オートマチック・トランスミッション）用油圧ポンプシステムの構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hydraulic pump system for an automobile AT (automatic transmission) to which a brushless motor driving apparatus according to the present invention is applied.
図１に示す自動車ＡＴ用油圧ポンプシステムでは、変速機７やアクチュエータ８にオイルを供給するオイルポンプとして、図外のエンジン（内燃機関）の出力により駆動される機械式オイルポンプ６と、モータで駆動される電動オイルポンプ１とを備えている。
また、エンジンの制御システムとして、自動停止条件の成立時にエンジンを停止し、自動始動条件が成立するとエンジンを再始動するアイドルストップ制御機能を備えており、アイドルストップによってエンジンが停止されている間は、機械式オイルポンプ６もその動作を停止するため、アイドルストップ中は、電動オイルポンプ１を用いて、変速機７やアクチュエータ８に対するオイルの供給を行う。
In the automobile AT hydraulic pump system shown in FIG. 1, a mechanical oil pump 6 driven by the output of an engine (internal combustion engine) (not shown) and a motor are used as oil pumps for supplying oil to the transmission 7 and the actuator 8. And an electric oil pump 1 to be driven.
The engine control system has an idle stop control function that stops the engine when the automatic stop condition is satisfied and restarts the engine when the automatic start condition is satisfied. Since the mechanical oil pump 6 also stops its operation, the electric oil pump 1 is used to supply oil to the transmission 7 and the actuator 8 during idle stop.
電動オイルポンプ１は、直結されたブラシレスモータ２により駆動される。ブラシレスモータ２は、モータ制御装置（ＭＣＵ）３により、ＡＴ制御装置（ＡＴＣＵ）４からの指令に基づいて制御される。
モータ制御装置（駆動装置）３は、ブラシレスモータ２を駆動制御して電動オイルポンプ１を駆動し、オイルパン１０のオイルを、オイル配管５を介して変速機７やアクチュエータ８に供給する。
The electric oil pump 1 is driven by a brushless motor 2 directly connected. The brushless motor 2 is controlled by a motor control unit (MCU) 3 based on a command from an AT control unit (ATCU) 4.
The motor control device (drive device) 3 drives and controls the brushless motor 2 to drive the electric oil pump 1, and supplies oil in the oil pan 10 to the transmission 7 and the actuator 8 via the oil pipe 5.
エンジン駆動中は、エンジンにより駆動される機械式オイルポンプ６により、変速機７やアクチェータ８にオイル配管９を介してオイルパン１０のオイルが供給され、このとき、ブラシレスモータ２はオフ状態であって、逆止弁１１により電動オイルポンプ１に向かうオイルを遮断する。
エンジンがアイドルストップによって停止すると、エンジン回転速度が低下し、機械式オイルポンプ６も回転速度が低下してオイル配管９の油圧が低下するので、エンジンのアイドルストップと同時に、ＡＴ制御装置４がモータ起動の指令をモータ制御装置３に送信する。
While the engine is being driven, the oil in the oil pan 10 is supplied to the transmission 7 and the actuator 8 via the oil pipe 9 by the mechanical oil pump 6 driven by the engine. At this time, the brushless motor 2 is in an off state. Thus, the oil directed to the electric oil pump 1 is shut off by the check valve 11.
When the engine is stopped by the idle stop, the engine rotational speed is decreased, and the rotational speed of the mechanical oil pump 6 is also decreased and the oil pressure in the oil pipe 9 is decreased. An activation command is transmitted to the motor control device 3.
起動指令を受けたモータ制御装置３は、ブラシレスモータ２を駆動して電動オイルポンプ１を回転させ、オイル配管５内の油圧を徐々に上昇させる。
機械式オイルポンプ６の油圧が低下し、電動オイルポンプ１の油圧が閾値を越えると、逆止弁１１が開弁し、オイルは、オイル配管５、電動オイルポンプ１、逆止弁１１、変速機７・アクチェータ８、オイルパン１０の経路を通って循環する。
Upon receiving the start command, the motor control device 3 drives the brushless motor 2 to rotate the electric oil pump 1 to gradually increase the oil pressure in the oil pipe 5.
When the hydraulic pressure of the mechanical oil pump 6 decreases and the hydraulic pressure of the electric oil pump 1 exceeds a threshold value, the check valve 11 is opened, and the oil is supplied to the oil pipe 5, the electric oil pump 1, the check valve 11, and the speed change. It circulates through the route of the machine 7, the actuator 8, and the oil pan 10.
図２は、モータ制御装置３及びブラシレスモータ２の詳細を示す。
モータ制御装置３は、モータ駆動回路２１２と、マイクロコンピュータを備えた制御器２１３とを含んで構成され、制御器２１３はＡＴ制御装置４との間で通信を行う。
ブラシレスモータ２は、３相ＤＣブラシレスモータ（３相同期電動機）であり、Ｕ相，Ｖ相及びＷ相の３相巻線２１５Ｕ，２１５Ｖ，２１５Ｗを、図示省略した円筒状の固定子に備え、該固定子の中央部に形成された空間に永久磁石回転子２１６が配置される。
FIG. 2 shows details of the motor control device 3 and the brushless motor 2.
The motor control device 3 includes a motor drive circuit 212 and a controller 213 including a microcomputer, and the controller 213 communicates with the AT control device 4.
The brushless motor 2 is a three-phase DC brushless motor (three-phase synchronous motor), and includes U-phase, V-phase, and W-phase three-phase windings 215U, 215V, and 215W in a cylindrical stator (not shown), A permanent magnet rotor 216 is disposed in a space formed at the center of the stator.
そして、モータ駆動回路２１２は、例えばＩＧＢＴからなる６個のスイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆを３相ブリッジ接続し、かつ、各スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆに逆並列にダイオード２１８ａ〜２１８ｆをそれぞれ接続して構成され、かつ、電源回路２１９を有している。
スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆの制御端子（ゲート端子）は、制御器２１３に接続され、スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆのオン・オフは、制御器２１３によるパルス幅変調動作で制御される。
The motor drive circuit 212 is configured by connecting, for example, six switching elements 217a to 217f made of IGBT, for example, to a three-phase bridge and connecting diodes 218a to 218f in antiparallel to the switching elements 217a to 217f. And a power supply circuit 219.
Control terminals (gate terminals) of the switching elements 217a to 217f are connected to the controller 213, and on / off of the switching elements 217a to 217f is controlled by a pulse width modulation operation by the controller 213.
制御器２１３は、ブラシレスモータ２の印加電圧を演算し、駆動回路２１２へのパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成する回路であり、図３に示すように、ＰＷＭ発生器２５１、ゲート信号切替器２５２、通電モード決定器２５３、比較器２５４、電圧閾値切替器２５５、電圧閾値学習器２５６、非通電相電圧選択器２５７，電圧変化判定器２５８を含んでいる。
ＰＷＭ発生器２５１は、指令トルクに応じた印加電圧指令（指令電圧）に基づき、パルス幅変調されたＰＷＭ波を生成する回路である。
The controller 213 is a circuit that calculates the voltage applied to the brushless motor 2 and generates a pulse width modulation signal (PWM signal) to the drive circuit 212. As shown in FIG. 3, the PWM generator 251 and gate signal switching are performed. 252, energization mode determiner 253, comparator 254, voltage threshold switcher 255, voltage threshold learner 256, non-energized phase voltage selector 257, and voltage change determiner 258.
The PWM generator 251 is a circuit that generates a pulse wave-modulated PWM wave based on an applied voltage command (command voltage) corresponding to the command torque.
通電モード決定器２５３は、モータ駆動回路２１２の通電モード（スイッチングモード）を決定するモード指令信号を順次出力するデバイスであり、比較器２５４（第１通電モード切替手段）及び電圧変化判定器２５８（第２通電モード切替手段）が出力するモード切替トリガ信号をトリガとして通電モードを６通りに切り替える。
ゲート信号切替器２５２は、モータ駆動回路２１２の各スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆがどのような動作でスイッチングするかを、通電モード決定器２５３の出力であるモード指令信号に基づいて決定し、該決定に従い、最終的な６つのゲートパルス信号をモータ駆動回路２１２に出力する。
The energization mode determiner 253 is a device that sequentially outputs a mode command signal that determines the energization mode (switching mode) of the motor drive circuit 212, and includes a comparator 254 (first energization mode switching means) and a voltage change determiner 258 ( The energization mode is switched in six ways using the mode switching trigger signal output by the second energization mode switching means) as a trigger.
The gate signal switching unit 252 determines what operation the switching elements 217a to 217f of the motor drive circuit 212 are to switch based on the mode command signal that is the output of the energization mode determination unit 253, and according to the determination. The final six gate pulse signals are output to the motor drive circuit 212.
電圧閾値切替器２５５は、非通電相の端子電圧の閾値（電圧閾値）を発生する回路であり、電圧閾値の切り替えタイミングは、通電モード決定器２５３の出力であるモード指令信号に基づき決定される。
非通電相電圧選択器２５７は、ブラシレスモータ２の３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの中から非通電相の電圧をモード指令信号に従い選択して出力する回路であり、前記端子電圧は、ブラシレスモータ２の中性点に対する電位差として出力される。
尚、非通電相の端子電圧は、厳密にはグランドＧＮＤ−端子間の電圧であるが、本実施形態では、中性点の電圧を別途検出し、この中性点の電圧とＧＮＤ−端子間電圧との差を求めて、端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとしている。
The voltage threshold switching unit 255 is a circuit that generates a threshold (voltage threshold) for the terminal voltage of the non-energized phase, and the switching timing of the voltage threshold is determined based on the mode command signal that is the output of the energization mode determiner 253. .
The non-conduction phase voltage selector 257 is a circuit that selects and outputs a non-conduction phase voltage from the three-phase terminal voltages Vu, Vv, and Vw of the brushless motor 2 according to a mode command signal. It is output as a potential difference with respect to the neutral point of the motor 2.
The terminal voltage of the non-energized phase is strictly a voltage between the ground GND and the terminal, but in this embodiment, a neutral point voltage is separately detected, and the neutral point voltage and the GND-terminal are detected. The terminal voltages Vu, Vv, and Vw are obtained by obtaining the difference from the voltage.
比較器２５４（第１通電モード切替手段）は、電圧閾値切替器２５７が出力する電圧閾値と非通電相電圧選択器２５７が出力する非通電相の電圧（誘起電圧）とを比較し、通電モード決定器２５３にモード切替トリガを出力する。
尚、誘起電圧は、２相の印加パルス電圧によって非通電相に誘起される電圧（パルス誘起電圧）であり、回転子の位置により磁気回路の飽和状態が変化することから、回転子の位置に応じた誘起電圧が非通電相に発生することになり、非通電相の誘起電圧から、回転子位置を推定して、通電モードの切り替えタイミングを検出することができる。
The comparator 254 (first energization mode switching means) compares the voltage threshold output from the voltage threshold switch 257 with the non-energized phase voltage (induced voltage) output from the non-energized phase voltage selector 257 to determine the energization mode. A mode switching trigger is output to the determiner 253.
The induced voltage is a voltage induced in the non-energized phase by the two-phase applied pulse voltage (pulse induced voltage), and the saturation state of the magnetic circuit changes depending on the position of the rotor. A corresponding induced voltage is generated in the non-energized phase, and the rotor position can be estimated from the induced voltage in the non-energized phase to detect the switching timing of the energized mode.
また、電圧変化判定器２５８（第２通電モード切替手段）は、電圧閾値に到達する前の非通電相の電圧変化に基づいてモード切替トリガを出力する。
電圧閾値学習器２５６（電圧閾値補正手段）は、電圧変化判定器２５８がモード切替トリガを出力した場合に、電圧閾値切替器２５７が出力する電圧閾値を補正し、補正結果を次回以降に用いる電圧閾値として記憶する、電圧閾値の学習処理を行う。
Moreover, the voltage change determination device 258 (second energization mode switching means) outputs a mode switching trigger based on the voltage change of the non-energized phase before reaching the voltage threshold.
The voltage threshold learning unit 256 (voltage threshold correction means) corrects the voltage threshold output from the voltage threshold switch 257 when the voltage change determination unit 258 outputs a mode switching trigger, and uses the correction result for the next and subsequent times. A learning process of the voltage threshold value stored as the threshold value is performed.
図４は、通電モード毎の各相への印加電圧を示す。
通電モードは、電気角６０degごとに順次切り替わる６通りの通電モード（１）〜（６）からなり、各通電モード（１）〜（６）においてスイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆは、指令電圧に応じてパルス幅変調した信号で駆動される。
FIG. 4 shows the voltage applied to each phase for each energization mode.
The energization mode includes six energization modes (1) to (6) that are sequentially switched every electrical angle of 60 deg. In each energization mode (1) to (6), the switching elements 217a to 217f are pulsed in accordance with the command voltage. Driven by a width modulated signal.
本実施形態では、Ｕ相のコイルの角度位置を基準位置（deg）とし、通電モード（３）から通電モード（４）への切り替えを行う角度位置を３０degに、通電モード（４）から通電モード（５）への切り替えを行う角度位置を９０degに、通電モード（５）から通電モード（６）への切り替えを行う角度位置を１５０degに、通電モード（６）から通電モード（１）への切り替えを行う角度位置を２１０degに、通電モード（１）から通電モード（２）への切り替えを行う角度位置を２７０degに、通電モード（２）から通電モード（３）への切り替えを行う角度位置を３３０degに設定している。 In the present embodiment, the angular position of the U-phase coil is set to the reference position (deg), the angular position for switching from the energization mode (3) to the energization mode (4) is set to 30 deg, and the energization mode (4) to the energization mode. The angle position for switching to (5) is 90 deg, the angle position for switching from the energization mode (5) to the energization mode (6) is 150 deg, and the energization mode (6) is switched to the energization mode (1). Is set to 210 deg, the angular position for switching from the energization mode (1) to the energization mode (2) is set to 270 deg, and the angular position for switching from the energization mode (2) to the energization mode (3) is set to 330 deg. Is set.
通電モード（１）は、スイッチング素子２１７ａ及びスイッチング素子２１７ｄをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｕ相に電圧Ｖを印加し、Ｖ相に電圧−Ｖを印加し、Ｕ相からＶ相に向けて電流を流す。
通電モード（２）は、スイッチング素子２１７ａ及びスイッチング素子２１７ｆをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｕ相に電圧Ｖを印加し、Ｗ相に電圧−Ｖを印加し、Ｕ相からＷ相に向けて電流を流す。
In the energization mode (1), the switching element 217a and the switching element 217d are turned on, and all others are turned off, so that the voltage V is applied to the U phase, the voltage -V is applied to the V phase, A current is passed toward the V phase.
In the energization mode (2), the switching element 217a and the switching element 217f are turned on, and all others are turned off, so that the voltage V is applied to the U phase, the voltage -V is applied to the W phase, A current is passed toward the W phase.
通電モード（３）は、スイッチング素子２１７ｃ及びスイッチング素子２１７ｆをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｖ相に電圧Ｖを印加し、Ｗ相に電圧−Ｖを印加し、Ｖ相からＷ相に向けて電流を流す。
通電モード（４）は、スイッチング素子２１７ｂ及びスイッチング素子２１７ｃをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｖ相に電圧Ｖを印加し、Ｕ相に電圧−Ｖを印加し、Ｖ相からＵ相に向けて電流を流す。
In the energization mode (3), the switching element 217c and the switching element 217f are turned on, and all others are turned off, so that the voltage V is applied to the V phase, the voltage -V is applied to the W phase, and from the V phase. A current is passed toward the W phase.
In the energization mode (4), the switching element 217b and the switching element 217c are turned on and all others are turned off, so that the voltage V is applied to the V phase, the voltage −V is applied to the U phase, A current is passed toward the U phase.
通電モード（５）は、スイッチング素子２１７ｂ及びスイッチング素子２１７ｅをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｗ相に電圧Ｖを印加し、Ｕ相に電圧−Ｖを印加し、Ｗ相からＵ相に向けて電流を流す。
通電モード（６）は、スイッチング素子２１７ｅ及びスイッチング素子２１７ｄをオン制御し、他を全てオフとすることで、Ｗ相に電圧Ｖを印加し、Ｖ相に電圧−Ｖを印加し、Ｗ相からＶ相に向けて電流を流す。
In the energization mode (5), the switching element 217b and the switching element 217e are turned on and all others are turned off, so that the voltage V is applied to the W phase, the voltage −V is applied to the U phase, A current is passed toward the U phase.
In the energization mode (6), the switching element 217e and the switching element 217d are turned on, and all others are turned off, so that the voltage V is applied to the W phase, the voltage -V is applied to the V phase, A current is passed toward the V phase.
上記のように、６つの通電モード（１）〜（６）を、電気角６０deg毎に切り替えることで、各スイッチング素子２１７ａ〜２１７ｆは、２４０deg毎に１２０deg間通電されることから、図４に示すような通電方式は１２０度通電方式と呼ばれる。
前記通電モードの切り替えを、本実施形態では、非通電相に発生する電圧（誘起電圧）に基づいて行うようになっており、本実施形態のモータ制御装置３は、所謂位置センサレスの通電制御を行う。
As described above, each of the switching elements 217a to 217f is energized for 120 deg every 240 deg by switching the six energization modes (1) to (6) for every 60 deg electrical angle. Such an energization method is called a 120-degree energization method.
In the present embodiment, the energization mode is switched based on the voltage (induced voltage) generated in the non-energized phase. The motor control device 3 of the present embodiment performs so-called position sensorless energization control. Do.
具体的には、非通電相電圧選択器２５７が３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの中から通電モードに応じて非通電相（開放相）の電圧を選択して出力し、図５に示すように、この非通電相の端子電圧が、電圧閾値切替器２５５が出力する電圧閾値に達したか否かを比較器２５４が判断し、比較器２５４は、非通電相の端子電圧が電圧閾値に達したとき（非通電相の端子電圧が電圧閾値に達したとき）に、モード切替トリガを通電モード決定器２５３に出力する。
更に、電圧変化判定器２５８は、非通電相電圧選択器２５７が出力する非通電相の端子電圧が、電圧閾値切替器２５５が出力する電圧閾値に達する前に当該電圧閾値に近づく変化を停止した場合に、モード切替トリガを通電モード決定器２５３に出力することで、開放相の端子電圧が、温度環境や巻線のばらつきなどによって低下し、電圧閾値に達しないことがあっても、通電モードの切り替えが行われるようにする。
Specifically, the non-conduction phase voltage selector 257 selects and outputs a non-conduction phase (open phase) voltage from the three-phase terminal voltages Vu, Vv, and Vw according to the conduction mode, as shown in FIG. Thus, the comparator 254 determines whether or not the terminal voltage of the non-energized phase has reached the voltage threshold output by the voltage threshold value switch 255, and the comparator 254 determines that the terminal voltage of the non-energized phase is the voltage threshold value. Is reached (when the terminal voltage of the non-energized phase reaches the voltage threshold), a mode switching trigger is output to the energized mode determiner 253.
Further, the voltage change determiner 258 stops the change in which the terminal voltage of the non-energized phase output from the non-energized phase voltage selector 257 approaches the voltage threshold before reaching the voltage threshold output from the voltage threshold switch 255. In this case, by outputting the mode switching trigger to the energization mode determiner 253, even if the open-phase terminal voltage decreases due to temperature environment, winding variation, or the like and does not reach the voltage threshold, To be switched.
ここで、前記比較器２５４及び電圧変化判定器２５８によるモード切替トリガの出力処理（通電モードの切り替え指令処理）の詳細を、図６及び図７のフローチャートに従って説明する。
図６のフローチャートは、通電モード切替制御のメインルーチンを示し、ブラシレスモータ２の駆動開始指令をトリガとして処理が開始される。
Details of the mode switching trigger output processing (energization mode switching command processing) performed by the comparator 254 and the voltage change determination unit 258 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
The flowchart of FIG. 6 shows the main routine of the energization mode switching control, and the processing is started by using a drive start command for the brushless motor 2 as a trigger.
まず、ステップＳ１０１では、ブラシレスモータ２を起動するに当たって、ブラシレスモータ２の初期位置を決定するための位置決め操作を行う。
具体的には、例えば図８に示すように、通電モード（３）に対応する相通電、即ち、Ｖｕ＝０、Ｖｖ＝Ｖin、Ｖｗ＝−Ｖinに設定し、係る相通電状態を保持することで、モータ角度の初期値を９０degとする。
First, in step S101, when starting the brushless motor 2, a positioning operation for determining the initial position of the brushless motor 2 is performed.
Specifically, as shown in FIG. 8, for example, the phase energization corresponding to the energization mode (3), that is, Vu = 0, Vv = Vin, Vw = −Vin is set and the phase energization state is maintained. Thus, the initial value of the motor angle is 90 deg.
但し、初期位置を決定するための位置決めを、通電モード（３）に対応する相通電による９０degの位置に限定するものではなく、他の通電モード（１），（２），（４）〜（６）のいずれかに対応する相通電を行わせることができ、更には、通電モード（１）〜（６）のいずれにも該当しない相通電を行わせてもよい。
ステップＳ１０１で初期位置に位置決めすると、ステップＳ１０２へ進み、通電モードの切り替えによるブラシレスモータ２の回転駆動制御として、低速センサレス制御を開始する。
However, positioning for determining the initial position is not limited to the position of 90 deg by phase energization corresponding to the energization mode (3), and other energization modes (1), (2), (4) to (4) to ( Phase energization corresponding to any one of 6) can be performed, and phase energization that does not correspond to any of the energization modes (1) to (6) may be performed.
After positioning at the initial position in step S101, the process proceeds to step S102, where low-speed sensorless control is started as rotational drive control of the brushless motor 2 by switching the energization mode.
前記低速センサレス制御とは、モータ回転速度を低速域と高速域とに２分した場合に、前記低速域において、３相固定子巻線のうち、２相の印加パルス電圧によって非通電相に誘起される電圧（パルス誘起電圧）を検出し、この非通電相の誘起電圧と閾値とを比較して、電圧を印加する２相（通電モード）を切り替える制御であり、前記比較器２５４及び電圧変化判定器２５８を用いて行われる。
一方、高速域では、後述するように、高速センサレス制御が実施されるが、この高速センサレス制御は、回転子が回転することによって発生する誘起電圧（速度起電力）を検出し、この誘起電圧（速度起電力）に基づき通電モードを切り替える制御であり、前記速度起電力のゼロクロス点を基準に通電モードの切り替えポイントを設定する。
In the low speed sensorless control, when the motor rotation speed is divided into a low speed range and a high speed range, the low speed range is induced in the non-energized phase by the applied pulse voltage of two phases among the three-phase stator windings. This is a control for detecting a voltage (pulse induced voltage) to be detected, comparing the induced voltage of the non-energized phase with a threshold value, and switching between two phases (energized mode) to which the voltage is applied, the comparator 254 and the voltage change This is performed using the determination unit 258.
On the other hand, as described later, high-speed sensorless control is performed in the high-speed region. This high-speed sensorless control detects an induced voltage (speed electromotive force) generated by the rotation of the rotor, and this induced voltage ( The energization mode is switched based on the speed electromotive force), and the energization mode switching point is set based on the zero cross point of the speed electromotive force.
前記高速センサレス制御で用いる速度起電力は、低速域では感度が低下するため、速度起電力に基づき精度良く通電モードの切り替えポイントを検出できる高回転側の領域が前記高回転域として設定されるように、前記低速域と高速域とに切り分けるモータ回転速度の閾値を予め適合してある。
ステップＳ１０２で、初期位置から低速センサレス制御によってブラシレスモータ２を回転させ始める場合には、回転子２１６が応答しない範囲内の時間で、通電モードの切り替えを２回行って、前記切り替え後の通電モードで発生する合成磁束に回転子２１６が引かれることでトルクが発生し、初期位置から回転し始めるようにする。
Since the speed electromotive force used in the high-speed sensorless control has a lower sensitivity in a low speed region, a region on the high rotation side where the switching point of the energization mode can be accurately detected based on the speed electromotive force is set as the high rotation region. Further, the threshold value of the motor rotation speed for dividing into the low speed range and the high speed range is previously adapted.
When starting to rotate the brushless motor 2 from the initial position by low-speed sensorless control in step S102, the energization mode is switched twice during the time within which the rotor 216 does not respond, and the energization mode after the switching is performed. Torque is generated by the rotor 216 being attracted to the resultant magnetic flux generated in step S1, so that rotation starts from the initial position.
例えば、初期位置を、通電モード（３）での相通電による９０degの角度位置として設定した場合には、図９に示すように、通電モード（３）に対応する相通電を維持していた状態から、電流は応答変化するが回転子２１６は回動しない時間Ｔ（例えば５００μsec）で、通電モード（４）を経て通電モード（５）に切り換え、通電モード（５）での合成磁束に引かれて、初期位置の９０degから２１０degに向けて回転子２１６が回転し始めるようにする。
そして、初期位置の９０degから回転し始めると、通電モード（５）の非通電相であるＶ相の端子電圧に基づき、通電モード（６）への切り替えタイミングを判断し、通電モード（６）への切り替えを行い、その後、順次通電モードを切り替えてブラシレスモータ２を回転させる。
For example, when the initial position is set as an angular position of 90 deg by phase energization in the energization mode (3), the phase energization corresponding to the energization mode (3) is maintained as shown in FIG. Thus, the current changes in response, but the rotor 216 does not rotate and is switched to the energization mode (5) through the energization mode (4) at the time T (eg 500 μsec), and is drawn by the combined magnetic flux in the energization mode (5). Thus, the rotor 216 starts to rotate from the initial position of 90 deg to 210 deg.
And if it starts to rotate from 90deg of an initial position, based on the terminal voltage of the V phase which is a non-energized phase of energization mode (5), the switch timing to energization mode (6) will be judged, and it will change to energization mode (6). After that, the energization mode is sequentially switched and the brushless motor 2 is rotated.
上記低速センサレス制御による通電モードの切り替え制御については、後で詳細に説明する。
低速センサレス制御を開始すると、ステップＳ１０３では、モータ回転速度が前記低速域と高速域とに切り分けるモータ回転速度の閾値以上になったか否かを判断し、そのときのモータ回転速度が閾値未満であれば、そのまま低速センサレス制御を継続し、そのときのモータ回転速度が閾値以上であれば、ステップＳ１０４へ進み、回転子が回転することによって発生する誘起電圧（速度起電力）を検出し、この誘起電圧（速度起電力）に基づき通電モードを切り替える高速センサレス制御に移行する。
The energization mode switching control by the low-speed sensorless control will be described in detail later.
When the low-speed sensorless control is started, in step S103, it is determined whether or not the motor rotation speed is equal to or higher than a motor rotation speed threshold value for dividing the low-speed range and the high-speed range. For example, if the low-speed sensorless control is continued and the motor rotation speed at that time is equal to or greater than the threshold value, the process proceeds to step S104 to detect the induced voltage (speed electromotive force) generated by the rotation of the rotor. The process shifts to high-speed sensorless control for switching the energization mode based on the voltage (speed electromotive force).
高速センサレス制御に移行した後は、ステップＳ１０５で、モータ回転速度が〔前記閾値−ヒステリシス分〕よりも低くなったか否かを判断し、モータ回転速度が〔前記閾値−ヒステリシス分〕よりも低くなれば、再度低速センサレス制御に戻るようにする。
前記ヒステリシス分（＞０）は、モータ回転速度が閾値近傍で変動する場合に、低速センサレス制御と高速センサレス制御との間で頻繁な切り替えがなされることがないように、高速センサレス制御に移行した後は、モータ回転速度が前記閾値を下回っても低速センサレス制御への切り替えを行わず、モータ回転速度が〔前記閾値−ヒステリシス分〕まで低下して初めて低速センサレス制御への切り替えを行う。
After shifting to high-speed sensorless control, it is determined in step S105 whether or not the motor rotation speed has become lower than [the threshold value-hysteresis], and the motor rotation speed cannot be lower than [the threshold-hysteresis]. In this case, the control returns to the low speed sensorless control again.
The hysteresis (> 0) has shifted to high-speed sensorless control so that frequent switching between low-speed sensorless control and high-speed sensorless control is not performed when the motor rotation speed fluctuates near the threshold. After that, even if the motor rotation speed falls below the threshold value, switching to the low-speed sensorless control is not performed, and switching to the low-speed sensorless control is performed only after the motor rotation speed decreases to [the threshold value-hysteresis component].
モータ回転速度が〔前記閾値−ヒステリシス分〕以上である場合には、ステップＳ１０６へ進み、モータ停止指令が出力されたか否かを判断し、モータ停止指令が出力されていなければ、ステップＳ１０４へ戻って高速センサレス制御によるモータ駆動を継続し、モータ停止指令が出力すると、ルーチンを終了させることで、ブラシレスモータ２の各相への通電を遮断する。 If the motor rotation speed is equal to or higher than [the threshold-hysteresis], the process proceeds to step S106 to determine whether or not a motor stop command has been output. If the motor stop command has not been output, the process returns to step S104. When the motor drive by the high-speed sensorless control is continued and a motor stop command is output, the routine is terminated to cut off the energization to each phase of the brushless motor 2.
図７のフローチャートは、前記ステップＳ１０２の低速センサレス制御の詳細を示し、このフローチャートに示すルーチンは、一定時間毎に実行される。
まず、ステップＳ２０１では、通電モードの切り替えを認識し、切り替え後の通電モードで、非通電相の端子電圧として検出すべき電圧検出相を決定する。
The flowchart in FIG. 7 shows details of the low speed sensorless control in step S102, and the routine shown in this flowchart is executed at regular intervals.
First, in step S201, the switching of the energization mode is recognized, and the voltage detection phase to be detected as the terminal voltage of the non-energization phase is determined in the energization mode after the switching.
ここで、通電モード（１）ではＷ相を電圧検出相とし、通電モード（２）ではＶ相を電圧検出相とし、通電モード（３）ではＵ相を電圧検出相とし、通電モード（４）ではＷ相を電圧検出相とし、通電モード（５）ではＶ相を電圧検出相とし、通電モード（６）ではＵ相を電圧検出相とする。
尚、非通電相の電圧を検出する場合、通電モードの切り替え直後は、転流電流が発生し、通電モードの切り替え判定を行わせることはできないので、通電モードの切り替え時から、電圧検出値のＡ／Ｄ変換周期の設定回数分の電圧データは、通電モードに切り替え判定に用いないようにするとよい。前記設定回数は、転流期間に相当し、一定回数としても良いが、モータ回転速度や電流によって転流電流の発生期間が変化するので、モータ回転速度や電流に応じて可変に設定するとよい。
Here, in the energization mode (1), the W phase is the voltage detection phase, in the energization mode (2), the V phase is the voltage detection phase, and in the energization mode (3), the U phase is the voltage detection phase, and the energization mode (4) In the energization mode (5), the W phase is the voltage detection phase, and in the energization mode (6), the U phase is the voltage detection phase.
When detecting the voltage of the non-energized phase, a commutation current is generated immediately after switching the energized mode, and it is not possible to determine whether to switch the energized mode. The voltage data for the set number of times of the A / D conversion cycle is preferably not used for switching determination to the energization mode. The set number of times corresponds to the commutation period, and may be a fixed number. However, since the generation period of the commutation current varies depending on the motor rotation speed and current, it may be set variably according to the motor rotation speed and current.
ステップＳ２０１では、電圧検出相を決定すると共に、後述する最小偏差を初期値（最大値）に設定する。
ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で決定した電圧検出相、即ち、そのときの通電モードにおける非通電相の端子電圧を検出する。
In step S201, a voltage detection phase is determined, and a minimum deviation described later is set to an initial value (maximum value).
In step S202, the voltage detection phase determined in step S201, that is, the terminal voltage of the non-energized phase in the energization mode at that time is detected.
端子電圧の検出は、通電相への通電をデューティ制御する場合、電流を流す上流側の相のオン期間で行わせる。図１０は、通電モード（３）における、非通電相の端子電圧の検出期間を示し、通電モード（３）では、Ｖ相にパルス幅変調動作によって指示電圧に相当する電圧Ｖを印加し、Ｗ相に電圧−Ｖを印加し、Ｖ相からＷ相に向けて電流を流すから、電圧検出相はＵ相であり、このＵ相の端子電圧を、Ｖ相上段のスイッチング素子２１７ｆのオン期間で検出する。
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で検出した非通電相の端子電圧（パルス誘起電圧）が、電圧閾値を横切って増減変化したか否かを判断する。このステップＳ２０３の処理は、比較器２５４において行われる。
The detection of the terminal voltage is performed during the ON period of the upstream phase through which current flows when duty control is performed on the energization of the energized phase. FIG. 10 shows the detection period of the terminal voltage of the non-energized phase in the energization mode (3). In the energization mode (3), the voltage V corresponding to the instruction voltage is applied to the V phase by the pulse width modulation operation. Since a voltage −V is applied to the phase and a current flows from the V phase to the W phase, the voltage detection phase is the U phase, and the terminal voltage of the U phase is set to the ON period of the switching element 217f in the upper stage of the V phase. To detect.
In step S203, it is determined whether or not the terminal voltage (pulse induced voltage) of the non-conduction phase detected in step S202 has increased or decreased across the voltage threshold. The processing in step S203 is performed in the comparator 254.
より詳細には、通電モード（１）である場合は、非通電相であるＷ相の端子電圧が電圧閾値（１）以下に低下すれば、通電モード（２）への切り替えタイミングであると判断し、通電モード（２）である場合は、非通電相であるＶ相の端子電圧が電圧閾値（２）以上に増大すれば、通電モード（３）への切り替えタイミングであると判断し、通電モード（３）である場合は、非通電相であるＵ相の端子電圧が電圧閾値（３）以下に低下すれば、通電モード（４）への切り替えタイミングであると判断し、通電モード（４）である場合は、非通電相であるＷ相の端子電圧が電圧閾値（４）以上に増大すれば、通電モード（５）への切り替えタイミングであると判断し、通電モード（５）である場合は、非通電相であるＶ相の端子電圧が電圧閾値（５）以下に低下すれば、通電モード（６）への切り替えタイミングであると判断し、通電モード（６）である場合は、非通電相であるＵ相の端子電圧が電圧閾値（６）以上に増大すれば、通電モード（１）への切り替えタイミングであると判断する。 More specifically, in the energization mode (1), if the terminal voltage of the W phase, which is a non-energization phase, falls below the voltage threshold (1), it is determined that it is the timing for switching to the energization mode (2). In the energization mode (2), if the terminal voltage of the V phase, which is a non-energization phase, increases to the voltage threshold (2) or more, it is determined that the timing for switching to the energization mode (3) is reached. In the mode (3), if the terminal voltage of the U phase, which is a non-energized phase, falls below the voltage threshold (3), it is determined that it is the timing for switching to the energized mode (4), and the energized mode (4 ), If the terminal voltage of the W phase, which is a non-energized phase, increases to the voltage threshold (4) or more, it is determined that it is the timing for switching to the energized mode (5), and the energized mode (5). In this case, the terminal voltage of V phase that is a non-conduction phase is a voltage threshold value. 5) If it decreases to the following, it is determined that it is the switching timing to the energization mode (6). In the energization mode (6), the terminal voltage of the U phase, which is a non-energization phase, is equal to or higher than the voltage threshold (6). If it increases, it is determined that it is the switching timing to the energization mode (1).
ステップＳ２０３で、非通電相の端子電圧と電圧閾値との比較から通電モードの切り替えタイミングを検出すると、ステップＳ２０８へ進み、通電モードの切り替えを実行する。係る処理は、比較器２５４が通電モード決定器２５３に対してモード切替トリガを出力し、モード切替トリガを受けた通電モード決定器２５３が、モータ駆動回路２１２の通電モード（スイッチングモード）を決定するモード指令信号を出力する機能（第１通電モード切替手段）に相当する。 In step S203, when the switching timing of the energization mode is detected from the comparison between the terminal voltage of the non-energization phase and the voltage threshold value, the process proceeds to step S208, and the energization mode is switched. In this process, the comparator 254 outputs a mode switching trigger to the energization mode determiner 253, and the energization mode determiner 253 that has received the mode switching trigger determines the energization mode (switching mode) of the motor drive circuit 212. This corresponds to a function for outputting a mode command signal (first energization mode switching means).
一方、非通電相の端子電圧と電圧閾値との比較から通電モードの切り替えタイミングを検出しなかった場合には、ステップＳ２０４へ進み、そのときの非通電相の端子電圧と電圧閾値との偏差の絶対値、又は、端子電圧の絶対値と電圧閾値の絶対値との偏差を演算する。
次いで、ステップＳ２０５では、前記偏差の通電モード切り替え後の最小値を設定する最小偏差よりも、今回求めた偏差が小さいか否かを判断する。
On the other hand, when the switching timing of the energization mode is not detected from the comparison between the terminal voltage of the non-energized phase and the voltage threshold value, the process proceeds to step S204, and the deviation of the terminal voltage of the non-energized phase and the voltage threshold value at that time is detected. The deviation between the absolute value or the absolute value of the terminal voltage and the absolute value of the voltage threshold value is calculated.
Next, in step S205, it is determined whether or not the currently obtained deviation is smaller than the minimum deviation for setting the minimum value of the deviation after switching the energization mode.
そして、今回求めた偏差がそれまでの最小偏差よりも小さい場合には、ステップＳ２０６へ進み、今回求めた偏差を最小偏差に設定する。
図１１に示すように、通電モード切り替え後は、非通電相の電圧が電圧閾値に近づく方向に変化することで徐々に偏差が小さくなり、前記最小偏差は、初期値である最大値から徐々により小さい値に更新されることになるが、非通電相の電圧の絶対値が、温度環境や部品ばらつきなどによって低下し、電圧閾値に達する前に、非通電相の電圧が電圧閾値から遠ざかる方向に変化方向を転ずると、偏差はそれまでの減少変化から増加変化に切り替わることになり、前記ステップＳ２０６では、非通電相の電圧が電圧閾値に近づく方向に変化したときの最も電圧閾値に近づいたときの値を求めることになる。
If the currently obtained deviation is smaller than the minimum deviation so far, the process proceeds to step S206, and the currently obtained deviation is set as the minimum deviation.
As shown in FIG. 11, after switching the energization mode, the deviation gradually decreases as the voltage of the non-energization phase changes in a direction approaching the voltage threshold, and the minimum deviation gradually increases from the initial maximum value. The absolute value of the non-conducting phase voltage decreases due to temperature environment and component variations, etc., and before the voltage threshold is reached, the voltage of the non-conducting phase moves away from the voltage threshold. When the direction of change is changed, the deviation is switched from a decrease change until then to an increase change. In step S206, when the voltage of the non-energized phase changes in a direction approaching the voltage threshold, the deviation becomes closest to the voltage threshold. Will be obtained.
また、ステップＳ２０５では、今回求めた偏差がそれまでの最小偏差以上の値であっても、今回求めた偏差が、設定値以上に大きい場合には、ステップＳ２０６へ進んで、今回求めた偏差を最小偏差に設定する。従って、偏差が設定値以上である場合には、後述するステップＳ２０８へ進んで通電モードの切り替えを行うことはなく、偏差が設定値以上である領域で、偏差が減少変化から増大変化に移行したとしても、通電モードを切り替えることはない。
前記設定値は、温度環境の変化や巻線のばらつきなどがあっても、前記設定値よりも最小偏差が小さくなるような値であり、設定値以上である偏差の変化に基づいて通電モードの切り替えが誤判定されることを抑制する。
In step S205, even if the deviation obtained this time is a value equal to or larger than the minimum deviation so far, if the deviation obtained this time is larger than the set value, the process proceeds to step S206 and the deviation obtained this time is determined. Set to the minimum deviation. Therefore, if the deviation is greater than or equal to the set value, the process proceeds to step S208, which will be described later, and the energization mode is not switched. In the region where the deviation is greater than or equal to the set value, the deviation has shifted from decreasing to increasing. However, the energization mode is not switched.
The set value is such a value that the minimum deviation becomes smaller than the set value even if there is a change in temperature environment or winding variation, and the energization mode is changed based on a change in deviation that is equal to or greater than the set value. Suppressing erroneous determination of switching.
換言すれば、通電モードの切り替えタイミングとは無関係な、電圧閾値から離れた領域での電圧変化に基づき、通電モードの切り替えがなされることがないように、偏差が設定値以上であれば、そのときの非通電相の端子電圧を、通電モードの切り替え判定の対象から除外し、偏差が設定値未満である電圧閾値近傍のモード切替領域内で、電圧が電圧閾値に近づく変化を停止した場合に、通電モードを切り替える。
ステップＳ２０５で、最小偏差の更新を行わないと判断した場合、即ち、偏差が設定値よりも小さく、非通電相の電圧が通電モードの切り替え判定を行える程度に電圧閾値に充分近づいた状態であって、かつ、偏差の減少変化（非通電相の電圧が電圧閾値に近づく変化）が停止した場合には、ステップＳ２０７へ進む。
In other words, if the deviation is equal to or greater than the set value so that the energization mode is not switched based on the voltage change in the region away from the voltage threshold, which is unrelated to the energization mode switching timing, When the terminal voltage of the non-energized phase is excluded from the energization mode switching determination target, and the change in the voltage approaching the voltage threshold is stopped in the mode switching area near the voltage threshold where the deviation is less than the set value Switch the energization mode.
If it is determined in step S205 that the minimum deviation is not updated, that is, the deviation is smaller than the set value, and the voltage of the non-energized phase is sufficiently close to the voltage threshold to enable the switching determination of the energization mode. If the deviation change (change in which the voltage of the non-energized phase approaches the voltage threshold) stops, the process proceeds to step S207.
前述の「偏差の減少変化の停止」には、偏差が減少変化を示した後に一定値に保持する場合と、偏差が減少変化後に増大変化に転じた場合との双方を含む。従って、非通電相の電圧が電圧閾値に充分に近づいた状態で、電圧が増大方向・減少方向のいずれにも変化せずに一定値を保持する場合、及び、非通電相の電圧が電圧閾値に充分に近づいてから電圧閾値から離れる方向に変化し始めた場合に、ステップＳ２０７へ進む。
そして、ステップＳ２０７では、ステップＳ２０５からステップＳ２０７へ進んだ連続回数が既定回数以上になったか否かを判断する。
The above-mentioned “stop of deviation decrease change” includes both a case where the deviation is held at a constant value after showing a decrease change and a case where the deviation starts to increase after the decrease change. Therefore, when the voltage of the non-energized phase is sufficiently close to the voltage threshold and the voltage does not change in either the increasing direction or the decreasing direction and maintains a constant value, and the voltage of the non-energized phase is the voltage threshold If the voltage starts to change away from the voltage threshold after approaching sufficiently, the process proceeds to step S207.
Then, in step S207, it is determined whether or not the number of consecutive times proceeding from step S205 to step S207 has reached a predetermined number or more.
即ち、非通電相の端子電圧が電圧閾値に近づいた状態で、電圧閾値に近づく動きを停止し、電圧閾値から遠ざかる方向に変化するようになるか、又は、電圧閾値に最も近づいたときの電圧を保持するようになると、電圧閾値に近づく動きの停止が瞬間的なものであるか否かを前記連続回数に基づいて判断し、前記連続回数が前記既定回数に達した場合には、非通電相の端子電圧が電圧閾値に近づく動きを停止したことが確定的であると判断し、ステップＳ２０８へ進んで通電モードの切り替えを行わせる（第２通電モード切替手段）。係る通電モードの切り替え判断は、前記電圧変化判定器２５８で実行される。 That is, when the terminal voltage of the non-energized phase is close to the voltage threshold, the movement toward the voltage threshold is stopped, and the voltage changes when moving away from the voltage threshold or approaches the voltage threshold most. Is held based on the number of consecutive times, and if the number of consecutive times reaches the predetermined number of times, deenergization is determined. It is determined that it is definite that the phase terminal voltage has stopped moving toward the voltage threshold value, and the process proceeds to step S208 to switch the energization mode (second energization mode switching means). The switching determination of the energization mode is executed by the voltage change determiner 258.
これにより、温度環境の変化や巻線のばらつきなどによって、非通電相の電圧が電圧閾値に達しないようになっても、通電モードの切り替えを行え、ブラシレスモータ２が脱調することを抑制できる。
ここで、非通電相の電圧が電圧閾値に近づく動きを停止する場合としては、前述のように、電圧閾値から遠ざかる方向に変化する（偏差が増大変化する）場合と、電圧閾値に最も近づいたときの電圧（偏差）を保持する場合とがあり、これらを場合分けし、前記既定回数として異なる値を割り付けることが好ましい。
As a result, even if the voltage of the non-energized phase does not reach the voltage threshold due to changes in the temperature environment or variations in windings, the energization mode can be switched and the brushless motor 2 can be prevented from stepping out. .
Here, as the case where the movement of the voltage of the non-energized phase to approach the voltage threshold is stopped, as described above, when the voltage changes away from the voltage threshold (deviation increases), the voltage threshold is closest. Sometimes the voltage (deviation) is held, and it is preferable to divide these into different cases and assign different values as the predetermined number of times.
具体的には、電圧閾値から遠ざかる方向に変化する（偏差が増大変化する）場合に用いる既定回数は、電圧閾値に最も近づいたときの電圧（偏差）を保持する場合に用いる既定回数よりも小さく設定する。
電圧は、一時的に前回値を保持しても、再度電圧閾値に近づく変化を開始する可能性があり、電圧閾値に近づく変化の停止を判断するには、一定レベルを保持している状態の安定を判断する必要があるのに対し、電圧閾値から遠ざかる変化を示すようになった場合（偏差が増大変化するようになった場合）には、一定レベルを保持する場合よりも、偏差の減少停止である可能性が高いので、電圧閾値から遠ざかる変化を示すようになった場合に用いる既定回数は、電圧（偏差）が一定値を保持する場合に用いる既定回数よりも小さく設定できる。
Specifically, the predetermined number of times used when changing in a direction away from the voltage threshold (deviation increases and changing) is smaller than the predetermined number of times used when holding the voltage (deviation) when approaching the voltage threshold most. Set.
Even if the voltage temporarily holds the previous value, there is a possibility that it will start to change again close to the voltage threshold, and in order to judge the stop of the change approaching the voltage threshold, When it is necessary to judge the stability, but when the change starts to move away from the voltage threshold (when the deviation starts to increase), the deviation is reduced more than when the constant level is maintained. Since there is a high possibility of a stop, the predetermined number of times used when a change away from the voltage threshold is shown can be set smaller than the predetermined number of times used when the voltage (deviation) holds a constant value.
また、非通電相の電圧が、電圧閾値近傍で一定値を保持する間においては通電モードを切り換えずに、非通電相の電圧が、電圧閾値から遠ざかる方向に変化し始めてから、通電モードを切り替えるようにしてもよい。
ステップＳ２０７で、ステップＳ２０５からステップＳ２０７に進んだ連続回数が既定回数に達していないと判断された場合には、ステップＳ２０２へ戻り、あらためて非通電相の端子電圧を検出し、新たに検出した非通電相の端子電圧が電圧閾値に達すれば、通電モードの切り替えを行い、非通電相の端子電圧が電圧閾値に達することなく、ステップＳ２０７で既定回数に達したと判断すると、ステップＳ２０８へ進んで、通電モードの切り替えを行う。
Also, the energization mode is switched after the voltage of the non-energized phase starts to change away from the voltage threshold without switching the energized mode while the voltage of the non-energized phase maintains a constant value near the voltage threshold. You may do it.
If it is determined in step S207 that the number of consecutive times from step S205 to step S207 has not reached the predetermined number, the process returns to step S202, where the terminal voltage of the non-energized phase is detected again, and the newly detected non- If the terminal voltage of the energized phase reaches the voltage threshold, the energization mode is switched. If it is determined that the terminal voltage of the non-energized phase has reached the predetermined number of times without reaching the voltage threshold, the process proceeds to step S208. Switch the energization mode.
このように、本実施形態では、温度環境の変化や巻線のばらつきなどによって、非通電相の端子電圧（中性点に対する電位差）が低下し、非通電相の端子電圧が電圧閾値に達しないようになったとしても、通電モードの切り替え後に端子電圧が電圧閾値に近づく動きを停止したことに基づいて、通電モードの切り替えを行わせるので、通電モードの切り替えが行われずに、ブラシレスモータ２が脱調してしまうことを抑制できる。
尚、上記実施形態では、非通電相の端子電圧と電圧閾値との偏差に基づいて、端子電圧が電圧閾値に近づく動きを停止したか否かを判断させたが、非通電相の端子電圧が電圧閾値に近づく動きを示した後、電圧閾値から遠ざかる変化に転じた場合、また、非通電相の端子電圧が電圧閾値に近づく動きを示した後に一定レベルを保持した場合に、通電モードの切り替えを行わせることができる。
As described above, in this embodiment, the terminal voltage of the non-conduction phase (potential difference with respect to the neutral point) decreases due to changes in the temperature environment, variations in windings, etc., and the terminal voltage of the non-conduction phase does not reach the voltage threshold. Even if it becomes like this, since switching of the energization mode is performed based on the fact that the terminal voltage stops moving toward the voltage threshold after the energization mode is switched, the brushless motor 2 is not switched without switching the energization mode. It is possible to suppress step-out.
In the embodiment described above, it is determined whether or not the movement of the terminal voltage approaching the voltage threshold is stopped based on the deviation between the terminal voltage of the non-energized phase and the voltage threshold. Switching to the energization mode when the movement toward the voltage threshold is followed by a change away from the voltage threshold, or when the terminal voltage of the non-energized phase maintains a certain level after the movement toward the voltage threshold is maintained. Can be performed.
また、前記電圧閾値は、通電モード毎に一定値として与えることができるが、モータ回転数が高いほど中性点から離れた電位に設定することができる。
ステップＳ２０８で通電モードの切り替えを行うと、次いで、ステップＳ２０９へ進み、ステップＳ２０７からステップＳ２０８へ進んだ場合に、電圧閾値を補正して、非通電相の端子電圧と電圧閾値との比較に基づき、通電モードの切り替えが行えるようにする。係る電圧閾値の補正は、電圧閾値補正手段としての電圧閾値学習器２５６によって実施される。
The voltage threshold can be given as a constant value for each energization mode, but can be set to a potential that is further away from the neutral point as the motor rotation speed is higher.
When the energization mode is switched in step S208, the process proceeds to step S209, and when the process proceeds from step S207 to step S208, the voltage threshold is corrected and based on the comparison between the terminal voltage of the non-energization phase and the voltage threshold. To be able to switch the energization mode. The correction of the voltage threshold is performed by the voltage threshold learning unit 256 as voltage threshold correction means.
具体的には、それまでの電圧閾値を中性点により近づくように補正すればよく、詳細には、式（１）に示すようにして、電圧閾値を補正することができる。尚、式（１）は、中性点よりも高い電位の電圧閾値を更新する場合の例を示す。
「式（１）…新電圧閾値＝旧電圧閾値−最小偏差−余裕代」
Specifically, the voltage threshold up to that point may be corrected so as to approach the neutral point. Specifically, the voltage threshold can be corrected as shown in Expression (1). Equation (1) shows an example in the case of updating the voltage threshold of a potential higher than the neutral point.
"Formula (1) ... New voltage threshold = Old voltage threshold-Minimum deviation-Margin"
式１において、「旧電圧閾値−最小偏差」は、非通電相の端子電圧が、旧電圧閾値に最も近づいたときの電位であり、これをそのまま電圧閾値とすると、僅かな端子電圧のばらつきで電圧閾値に達しない場合が生じることになってしまうので、端子電圧のばらつきがあっても、補正後の電圧閾値に端子電圧が達するように、余裕代分だけ更に中性点に近づけるようにしてある。
電圧閾値を補正すると、補正後の電圧閾値を記憶させ、次回の通電モードの切り替え判断において、補正した電圧閾値を用いるようにする。
In Equation 1, “old voltage threshold−minimum deviation” is a potential when the terminal voltage of the non-energized phase is closest to the old voltage threshold. If this is used as it is as a voltage threshold, there is a slight variation in terminal voltage. Since the voltage threshold value may not be reached, even if there is a variation in the terminal voltage, the neutral voltage is further brought closer to the neutral point so that the terminal voltage reaches the corrected voltage threshold value. is there.
When the voltage threshold value is corrected, the corrected voltage threshold value is stored, and the corrected voltage threshold value is used in the next energization mode switching determination.
尚、式（１）に代えて式（２）に従って電圧閾値を補正することができる。
「式（２）…新電圧閾値＝（旧電圧閾値−最小偏差）×ゲイン（ゲイン＜１００％）」
また、電圧閾値の補正においては、最小偏差（電圧閾値に最も近づいたときの非通電相の端子電圧）の時間的離散データを平滑化処理（加重平均など）し、この平滑化処理後の最小偏差に基づいて、電圧閾値を補正するとよい。
Note that the voltage threshold value can be corrected according to equation (2) instead of equation (1).
“Expression (2): New voltage threshold = (old voltage threshold−minimum deviation) × gain (gain <100%)”
In the correction of the voltage threshold, the temporal discrete data of the minimum deviation (terminal voltage of the non-energized phase when approaching the voltage threshold) is smoothed (weighted average etc.), and the minimum after the smoothing The voltage threshold value may be corrected based on the deviation.
また、簡易には、電圧閾値を中性点に近づく方向に予め設定したステップ幅だけ補正してもよい。
また、電圧閾値の補正は、予め設定した範囲内で許容し、当該許容限界を超える補正を禁止することが好ましい。
Further, for simplicity, the voltage threshold value may be corrected by a step width set in advance in a direction approaching the neutral point.
Further, it is preferable that the correction of the voltage threshold is allowed within a preset range and the correction exceeding the allowable limit is prohibited.
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項２記載のブラシレスモータの駆動装置において、
前記第２通電モード切替手段が、前記非通電相の電圧が前記電圧閾値から遠ざかる方向に変化している状態と、前記非通電相の電圧が前記電圧閾値に達する前に一定値を保持する状態との少なくとも一方が、既定よりも連続した場合に、通電モードを切り替えるブラシレスモータの駆動装置。
上記構成によると、非通電相の電圧が電圧閾値に近づく変化を停止した状態が瞬間的なものであり、その後に再度電圧閾値に近づく変化を示すような場合に、誤ったタイミングで通電モードを切り替えてしまうことを抑制できる。
Here, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with effects.
(A) In the brushless motor drive device according to claim 2,
The second energization mode switching means is in a state where the voltage of the non-energized phase changes in a direction away from the voltage threshold, and in a state of holding a constant value before the voltage of the non-energized phase reaches the voltage threshold A brushless motor drive device that switches the energization mode when at least one of the two is continuous from the default.
According to the above configuration, when the state in which the voltage of the non-energized phase has stopped changing close to the voltage threshold is instantaneous, the energization mode is switched at an incorrect timing when the change that approaches the voltage threshold again is indicated thereafter. It is possible to suppress switching.
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータの駆動装置において、
前記第２通電モード切替手段が、前記非通電相の電圧の変化を、前記非通電相の電圧と前記電圧閾値との偏差に基づき検出するブラシレスモータの駆動装置。
上記構成によると、非通電相の電圧が電圧閾値に近づく変化を、非通電相の電圧と電圧閾値との偏差の減少として検出し、非通電相の電圧が電圧閾値から遠ざかる変化を前記偏差の増大として検出する。
(B) In the brushless motor drive device according to any one of claims 1 to 3,
The brushless motor driving device, wherein the second energization mode switching unit detects a change in the voltage of the non-energized phase based on a deviation between the voltage of the non-energized phase and the voltage threshold.
According to the above configuration, a change in which the voltage of the non-conducting phase approaches the voltage threshold is detected as a decrease in the deviation between the voltage of the non-conduction phase and the voltage threshold, and a change in which the voltage of the non-conduction phase moves away from the voltage threshold Detect as increase.
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータの駆動装置において、
前記第２通電モード切替手段が、前記非通電相の電圧が、前記電圧閾値近傍のモード切替領域内で、前記電圧閾値に近づく変化を停止した場合に、前記通電モードを切り替えるブラシレスモータの駆動装置。
上記構成によると、通電モードの切り替えタイミングとは無関係な、電圧閾値から離れた領域での電圧変化に基づき、通電モードの切り替えがなされることを抑制し、電圧閾値近傍のモード切替領域内で、電圧が電圧閾値に近づく変化を停止した場合に、通電モードを切り替える。
(C) In the brushless motor drive device according to any one of claims 1 to 3,
The brushless motor driving device for switching the energization mode when the second energization mode switching means stops the change of the voltage of the non-energization phase approaching the voltage threshold in the mode switching region near the voltage threshold. .
According to the above configuration, the switching of the energization mode is suppressed based on the voltage change in the region away from the voltage threshold, regardless of the switching timing of the energization mode, and in the mode switching region near the voltage threshold, When the change in the voltage approaching the voltage threshold is stopped, the energization mode is switched.
１…電動オイルポンプ、２…ブラシレスモータ、３…モータ制御装置、２１２…モータ駆動回路、２１３…制御器、２１５Ｕ，２１５Ｖ，２１５Ｗ…巻線、２１６…永久磁石回転子、２１７ａ〜２１７ｆ…スイッチング素子、２５１…ＰＷＭ発生器、２５２…ゲート信号切替器、２５３…通電モード決定器、２５４…比較器（第１通電モード切替手段）、２５５…電圧閾値切替器、２５６…電圧閾値学習器（電圧閾値補正手段）、２５７…非通電相電圧選択器、２５８…電圧変化判定器（第２通電モード切替手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric oil pump, 2 ... Brushless motor, 3 ... Motor control apparatus, 212 ... Motor drive circuit, 213 ... Controller, 215U, 215V, 215W ... Winding, 216 ... Permanent magnet rotor, 217a-217f ... Switching element 251 ... PWM generator, 252 ... gate signal switcher, 253 ... energization mode determiner, 254 ... comparator (first energization mode switching means), 255 ... voltage threshold switcher, 256 ... voltage threshold learner (voltage threshold) Correction means), 257 ... non-energized phase voltage selector, 258 ... voltage change determiner (second energization mode switching means)
Claims (3)
非通電相の電圧が電圧閾値に達した場合に、前記通電モードを切り替える第１通電モード切替手段と、
前記非通電相の電圧が前記電圧閾値に達する前に前記電圧閾値に近づく変化を停止した場合に、前記通電モードを切り替える第２通電モード切替手段と、
を備えるブラシレスモータの駆動装置。 A brushless motor drive device that switches energization modes for each phase of a brushless motor having a plurality of windings and performs energization control by pulse width modulation operation in each energization mode,
First energization mode switching means for switching the energization mode when the voltage of the non-energization phase reaches a voltage threshold;
A second energization mode switching means for switching the energization mode when the voltage approaching the non-energized phase is stopped before the voltage threshold is reached before reaching the voltage threshold;
A brushless motor drive device comprising:
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