JP2016226205A - Control device for electric motor - Google Patents

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保幸 青木
Yasuyuki Aoki
保幸 青木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an electric motor, which is capable of suppressing occurrence of lock or power swing in the electric motor.SOLUTION: An EOPECU (Electric Operated Pump Equipment Controlling Unit) controls a controlled variable of the electric motor by switching electrification phases in such a manner that two phases in motor coils of three phases of the electric motor become electrification phases and one remaining phase becomes a non-electrification phase. The EOPECU comprises a switching control part that executes magnetic pole switching control for switching the electrification phases based on detection of magnetic pole positions. When electrification states of the motor coils of three phases are switched while a driving motor is under magnetic pole switching control, the switching control part acquires an induction voltage that appears in the non-electrification phase before the detection of the magnetic pole positions (S32), and discriminates based on the acquired induction voltage whether spike noise is appearing (S33 and S34). While it is discriminated that the spike noise is appearing, the switching control part sets a non-detection period in which the magnetic pole positions are not detected, by invalidating detection results of magnetic pole position detection signals S1-S3 (S35).SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、電動モータの制御装置に関する。   The present invention relates to an electric motor control device.

モータをセンサレスで制御する場合、3相のモータコイルのうち2相を通電相、残りの1相を非通電相となるように各相のモータコイルの通電状態を切り替える。センサレスの制御には、非通電相のモータコイルに生じる誘起電圧を用いて磁極位置を検出し、その磁極位置の検出を条件として通電状態を切り替えるようにしたものがある。この場合、非通電相に生じる誘起電圧には、モータコイルを通電から非通電への切り替え時、エッジ状のノイズ、所謂、スパイクノイズを生じることが知られている。スパイクノイズは、磁極位置の誤検出の原因となっている。   When the motor is controlled without a sensor, the energization state of each phase of the motor coil is switched so that two of the three-phase motor coils are energized and the remaining one is non-energized. In sensorless control, there is one in which a magnetic pole position is detected using an induced voltage generated in a motor coil in a non-energized phase, and the energized state is switched on condition that the magnetic pole position is detected. In this case, it is known that the induced voltage generated in the non-energized phase generates edge noise, so-called spike noise, when the motor coil is switched from energization to non-energization. Spike noise is a cause of erroneous detection of the magnetic pole position.

こうしたスパイクノイズに関わる磁極位置の誤検出の対策として、特許文献1に記載の対策が知られている。特許文献1には、スパイクノイズを生じる規則性に基づきスパイクノイズであるか否かを判断し、その判断結果から磁極位置を正しく検出することができるか否かを判断することが開示されている。そして、特許文献1では、スパイクノイズであることを判断できる場合、スパイクノイズに関わる磁極位置の検出を無視してこれが採用されないようにしている。   As a countermeasure against erroneous detection of the magnetic pole position related to such spike noise, a countermeasure described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 discloses determining whether or not spike noise is based on regularity that generates spike noise, and determining whether or not the magnetic pole position can be correctly detected based on the determination result. . And in patent document 1, when it can judge that it is spike noise, the detection of the magnetic pole position regarding spike noise is disregarded and this is not employ | adopted.

特開2012−80690号公報(特に段落[0039])JP 2012-80690 A (particularly paragraph [0039])

ところで、モータでは、モータに接続される負荷や、モータの電力の供給源たる電源電圧の変動によって上記規則性を逸脱してスパイクノイズを生じる場合もある。つまり、特許文献1のように上記規則性に基づきスパイクノイズであるか否かを判断する場合、上記規則性を逸脱したスパイクノイズに対処することができない。すると、上記規則性を逸脱して生じるスパイクノイズによって磁極位置を誤検出してしまい、最悪の場合にはモータのロックや脱調が生じる可能性がある。   By the way, in a motor, spike noise may be generated by deviating from the above regularity due to fluctuations in a load connected to the motor or a power supply voltage as a power supply source of the motor. That is, as in Patent Document 1, when it is determined whether or not the spike noise is based on the regularity, the spike noise that deviates from the regularity cannot be dealt with. Then, the magnetic pole position is erroneously detected due to spike noise generated outside the regularity, and in the worst case, the motor may be locked or stepped out.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータのロックや脱調の発生を抑えることのできる電動モータの制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an electric motor control device capable of suppressing the occurrence of motor locking and step-out.

上記課題を解決する電動モータの制御装置は、3相のモータコイルを有するステータと界磁を形成するロータとを有する電動モータの3相のモータコイルのうち2相を通電相、残りの1相を非通電相となるように各相のモータコイルの通電状態を切り替えることで電動モータの制御量を制御するようにしている。上記電動モータの制御装置は、通電相への通電によって非通電相に現れる誘起電圧に基づきロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、3相のモータコイルの通電状態を磁極位置検出部によって検出されるロータの磁極位置の検出に基づき切り替える磁極切替制御を実行する切替制御部と、切替制御部によって磁極切替制御が実行される場合、磁極位置検出部による磁極位置の検出に先立って磁極位置検出部の検出結果を所定の期間無効とする無効期間を設定する無効期間設定部とを備えるようにしている。   An electric motor control device that solves the above-described problem is a three-phase motor coil of an electric motor having a stator having a three-phase motor coil and a rotor that forms a field, with two phases being energized and the remaining one phase. The control amount of the electric motor is controlled by switching the energization state of the motor coil of each phase so as to be in a non-energized phase. The control apparatus for the electric motor includes a magnetic pole position detector that detects the magnetic pole position of the rotor based on an induced voltage that appears in the non-energized phase when the energized phase is energized, and the magnetic pole position detector that determines the energized state of the three-phase motor coil. A switching control unit that performs magnetic pole switching control that switches based on detection of the detected magnetic pole position of the rotor, and when the switching control unit performs magnetic pole switching control, the magnetic pole position prior to detection of the magnetic pole position by the magnetic pole position detection unit An invalid period setting unit that sets an invalid period for invalidating a detection result of the detection unit for a predetermined period.

上記[背景技術]で説明したスパイクノイズは、非通電へ切り替えられた非通電相において、それまでの通電状態に対して逆側(正方向に対して負方向、負方向に対して正方向)に流れる電流として生じる。そして、この場合の逆側に流れる電流は、通常よりも大きく流れることによって、電圧変動の幅も電動モータの電力の供給源たる電源電圧よりも大きく現れる。つまり、スパイクノイズは、通電から非通電へ切り替えられた非通電相に対して、電源電圧よりも大きい電圧や基準電位よりも小さい電圧を瞬間的に生じさせることが特徴である。こうしたスパイクノイズの特徴を利用したのが上記構成である。   The spike noise described in the above [Background Art] is in the non-energized phase that has been switched to non-energized, and is opposite to the energized state so far (negative direction with respect to positive direction, positive direction with respect to negative direction). It occurs as a current flowing through In this case, the current flowing on the opposite side flows larger than usual, so that the width of the voltage fluctuation also appears larger than the power supply voltage that is the power supply source of the electric motor. That is, the spike noise is characterized in that a voltage larger than the power supply voltage or a voltage smaller than the reference potential is instantaneously generated in the non-energized phase switched from energized to non-energized. The above-described configuration utilizes such features of spike noise.

つまり、上記構成によれば、3相のモータコイルの通電状態が切り替えられたとき、非通電相に対して生じる誘起電圧、すなわち非通電相に生じるスパイクノイズの現象それ自体を検出することができる。そのため、スパイクノイズを生じているか否かに基づき無効期間を設定することができる。   That is, according to the above configuration, when the energization state of the three-phase motor coil is switched, the induced voltage generated in the non-energized phase, that is, the phenomenon of spike noise generated in the non-energized phase can be detected. . Therefore, the invalid period can be set based on whether or not spike noise occurs.

例えば、スパイクノイズが生じる期間が長短して変化する場合、こうした期間の変化に応じて無効期間が長短して変化する。これにより、生じる期間が長短することによって規制性を有さず現れるスパイクノイズにも対処することができる。したがって、スパイクノイズに関わる磁極位置の誤検出を抑制することができ、電動モータのロックや脱調の発生を抑えることができる。   For example, when the period during which spike noise occurs changes for a short time, the invalid period changes for a short period according to the change of such a period. As a result, it is possible to cope with spike noise that appears without restriction due to the length of the generated period. Therefore, erroneous detection of the magnetic pole position related to spike noise can be suppressed, and the occurrence of lock and step-out of the electric motor can be suppressed.

具体的に言えば、無効期間設定部は、非通電相に現れる誘起電圧が電源電圧よりも大きい間、又は非通電相に現れる誘起電圧が基準電位よりも小さい間、無効期間を設定することが好ましい。   Specifically, the invalid period setting unit may set the invalid period while the induced voltage appearing in the non-energized phase is larger than the power supply voltage or while the induced voltage appearing in the non-energized phase is smaller than the reference potential. preferable.

つまり、上記構成によれば、スパイクノイズの特徴が現れている間に対してのみ効果を発揮することができる。したがって、無効期間を設定する期間を最適化することができる。   That is, according to the above configuration, the effect can be exerted only while the feature of spike noise appears. Therefore, the period for setting the invalid period can be optimized.

上述したように、スパイクノイズは、電源電圧よりも大きい電圧を生じさせる場合や基準電位よりも小さい電圧を生じさせる場合がある。つまり、負方向の通電から非通電に切り替え後の場合、上記スパイクノイズが電源電圧よりも大きい電圧を生じさせる。この場合、非通電相に現れる誘起電圧が電源電圧よりも大きい期間を無効期間に設定することで上記無効期間を最適化することができる。また、正方向の通電から非通電に切り替え後の場合、上記スパイクノイズが基準電位よりも小さい電圧を生じさせる。この場合、非通電相に現れる誘起電圧が基準電位よりも小さい期間を無効期間に設定することで上記無効期間を最適化することができる。   As described above, spike noise may cause a voltage higher than the power supply voltage or a voltage lower than the reference potential. In other words, when switching from negative energization to non-energization, the spike noise generates a voltage larger than the power supply voltage. In this case, the invalid period can be optimized by setting the period in which the induced voltage appearing in the non-energized phase is larger than the power supply voltage as the invalid period. In addition, when switching from energization in the positive direction to deenergization, the spike noise generates a voltage smaller than the reference potential. In this case, the invalid period can be optimized by setting the period in which the induced voltage appearing in the non-energized phase is smaller than the reference potential as the invalid period.

つまり、上記電動モータの制御装置をさらに最適化する場合、切替制御部は、3相のモータコイルの通電状態について、正方向の通電と、負方向の通電と、非通電とが1相ずつ現れるように切り替えを実行し、無効期間設定部は、負方向の通電から非通電に切り替え後の非通電相に対しては該非通電相に現れる誘起電圧が電源電圧よりも大きい期間を無効期間に設定し、正方向の通電から非通電に切り替え後の非通電相に対しては該非通電相に現れる誘起電圧が基準電位よりも小さい期間を無効期間に設定することが好ましい。   In other words, when further optimizing the control device for the electric motor, the switching control unit, for the energized state of the three-phase motor coil, appears in the positive direction energization, the negative direction energization, and the non-energization one by one. The invalid period setting unit sets a period in which the induced voltage appearing in the non-energized phase is larger than the power supply voltage as the invalid period for the non-energized phase after switching from negative energization to non-energization. For the non-energized phase after switching from the energization in the positive direction to the non-energized phase, it is preferable to set a period in which the induced voltage appearing in the non-energized phase is smaller than the reference potential as the invalid period.

本発明によれば、電動モータのロックや脱調の発生を抑えることができる。   According to the present invention, it is possible to prevent the electric motor from being locked or out of step.

EOPECUを搭載したシステムの概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the system which mounts EOPECU. EOPECUについてその構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure about EOPECU. EOPECUについてそのプリドライバの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the predriver about EOPECU. 高回転時における電動モータの非通電相に現れる誘起電圧を示すチャート図。The chart figure which shows the induced voltage which appears in the non-energized phase of the electric motor at the time of high rotation. EOPECUについてそのマイコンが実行する磁極切替制御に関わる処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process in connection with the magnetic pole switching control which the microcomputer performs about EOPECU. (a)〜(c)は、各種態様で生じるスパイクノイズに対して非検出期間が設定される態様を示す図。(A)-(c) is a figure which shows the aspect in which a non-detection period is set with respect to the spike noise which arises in various aspects.

以下、電動モータの制御装置の一実施形態として、車両に搭載される電動ポンプに内蔵の電動モータを制御する電動ポンプ用制御装置を例に挙げて説明する。はじめに、電動ポンプの概略について説明する。   Hereinafter, as an embodiment of an electric motor control device, an electric pump control device that controls an electric motor built in an electric pump mounted on a vehicle will be described as an example. First, an outline of the electric pump will be described.

図1に示すように、電動ポンプ10は、電動モータ10aを内蔵する。電動モータ10aは、表面磁石型のブラシレスDCモータである。電動モータ10aは、その中心軸mを中心に回転するロータ10bと、ロータ10bの外周に配置されるステータ10cとを備える。ロータ10bには、その表面に永久磁石が固定される。永久磁石は、ロータ10bの周方向に異なる極性(N極、S極)が交互に並んで配置される。こうした永久磁石は、電動モータ10aが回転する際に磁界、すなわち界磁を形成する。ステータ10cには、3相のモータコイルの各相10u,10v,10wが円環状に配される。   As shown in FIG. 1, the electric pump 10 includes an electric motor 10a. The electric motor 10a is a surface magnet type brushless DC motor. The electric motor 10a includes a rotor 10b that rotates about its central axis m, and a stator 10c that is disposed on the outer periphery of the rotor 10b. A permanent magnet is fixed to the surface of the rotor 10b. The permanent magnets are alternately arranged with different polarities (N pole, S pole) in the circumferential direction of the rotor 10b. Such a permanent magnet forms a magnetic field, that is, a field, when the electric motor 10a rotates. In the stator 10c, the phases 10u, 10v, 10w of the three-phase motor coils are arranged in an annular shape.

電動ポンプ10は、内蔵の電動モータ10aによってCVT(無段変速機)11にオイルを供給する。CVT11は、内燃機関12(E/G)の回転を変速して車輪に伝える変速機である。CVT11は、オイルの油圧によって変速比を連続的に可変(無段階可変)とする。CVT11に供給されるオイルは、タンク13に貯蔵される。タンク13内のオイルは、電動ポンプ10に内蔵の電動モータ10aの駆動によって汲み上げられ、CVT11に吐出される。また、タンク13内のオイルは、内燃機関12によって駆動されるオイルポンプ14によって汲み上げられ、CVT11に吐出される。そして、タンク13内のオイルは、電動ポンプ10又はオイルポンプ14のいずれかによって汲み上げられるとともに、CVT11に吐出される。なお、電動ポンプ10とCVT11及びオイルポンプ14との間には、図示しない逆止弁が設けられる。逆止弁は、CVT11及びオイルポンプ14から電動ポンプ10側へのオイルの流入を規制する。   The electric pump 10 supplies oil to a CVT (continuously variable transmission) 11 by a built-in electric motor 10a. The CVT 11 is a transmission that changes the rotation of the internal combustion engine 12 (E / G) and transmits it to the wheels. The CVT 11 makes the gear ratio continuously variable (steplessly variable) by the oil pressure. Oil supplied to the CVT 11 is stored in the tank 13. The oil in the tank 13 is pumped up by the drive of the electric motor 10 a built in the electric pump 10 and discharged to the CVT 11. The oil in the tank 13 is pumped up by an oil pump 14 driven by the internal combustion engine 12 and discharged to the CVT 11. The oil in the tank 13 is pumped up by either the electric pump 10 or the oil pump 14 and discharged to the CVT 11. A check valve (not shown) is provided between the electric pump 10 and the CVT 11 and the oil pump 14. The check valve regulates the inflow of oil from the CVT 11 and the oil pump 14 to the electric pump 10 side.

内燃機関12には、内燃機関12の駆動を制御するEGECU15が接続される。EGECU15には、内燃機関12の自動停止(又は復帰)を指示するISMECU16が接続される。ISMECU16は、車両の一時停止等において内燃機関12を自動停止させる、所謂、アイドリングストップを制御する。   The internal combustion engine 12 is connected to an EGECU 15 that controls the drive of the internal combustion engine 12. The IGECU 15 is connected to an ISM ECU 16 that instructs automatic stop (or return) of the internal combustion engine 12. The ISM ECU 16 controls a so-called idling stop that automatically stops the internal combustion engine 12 when the vehicle is temporarily stopped.

電動ポンプ10には、電動モータ10aの駆動を制御する電動ポンプ用制御装置(以下、「EOPECU」という)20が接続される。EOPECU20には、電動モータ10aの電源となるバッテリ17が接続される。バッテリ17は、内燃機関12によって駆動される図示しないオルタネータが発生させる電力を蓄える直流電源である。なお、バッテリ17は、EGECU15及びISMECU16にも接続される。EOPECU20には、ISMECU16が接続される。ISMECU16は、EOPECU20に対し、内燃機関12の自動停止等の状態に応じて電動ポンプ10の駆動又は停止を指示する。   The electric pump 10 is connected to an electric pump controller (hereinafter referred to as “EOPECU”) 20 that controls the driving of the electric motor 10a. A battery 17 serving as a power source for the electric motor 10a is connected to the EOPECU 20. The battery 17 is a DC power source that stores electric power generated by an alternator (not shown) driven by the internal combustion engine 12. The battery 17 is also connected to the EGECU 15 and the ISEC ECU 16. An ISECU 16 is connected to the EOP ECU 20. The ISM ECU 16 instructs the EOP ECU 20 to drive or stop the electric pump 10 in accordance with a state such as automatic stop of the internal combustion engine 12.

次に、EOPECU20の電気的構成について説明する。
図1及び図2に示すように、EOPECU20には、ISMECU16から電動ポンプ制御信号Seopが入力される。一方、EOPECU20は、電動ポンプ10の駆動状態を示すポンプ状態情報PstをISMECU16に対して出力する。
Next, the electrical configuration of the EOPECU 20 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric pump control signal Seop is input from the ISM ECU 16 to the EOPECU 20. On the other hand, the EOPECU 20 outputs pump state information Pst indicating the driving state of the electric pump 10 to the ISM ECU 16.

具体的に、ISMECU16は、内燃機関12の自動停止又は自動停止からの復帰を指示する内燃機関制御信号Segを生成し、EGECU15に対して出力する。ISMECU16は、車両の一時停止を検出する場合、内燃機関12の運転状態やバッテリ17の電力の蓄え状態等、車両の状態に応じて内燃機関12の自動停止を指示する。また、ISMECU16は、内燃機関12を自動停止させている場合、内燃機関12の運転状態やバッテリ17の電力の蓄え状態等に応じて内燃機関12の自動停止からの復帰を指示する。なお、内燃機関12の運転状態やバッテリ17の電力の蓄え状態等は、車両に搭載される図示しない各種センサやEGECU15から取得する機関状態情報Dstに基づき判断される。   Specifically, the ISM ECU 16 generates an internal combustion engine control signal Seg that instructs the internal combustion engine 12 to automatically stop or return from the automatic stop, and outputs the internal combustion engine control signal Seg to the EGECU 15. When the temporary stop of the vehicle is detected, the ISM ECU 16 instructs the automatic stop of the internal combustion engine 12 according to the state of the vehicle such as the operation state of the internal combustion engine 12 or the power storage state of the battery 17. Further, when the internal combustion engine 12 is automatically stopped, the ISM ECU 16 instructs the internal combustion engine 12 to return from the automatic stop according to the operating state of the internal combustion engine 12, the state of power storage of the battery 17, and the like. Note that the operating state of the internal combustion engine 12, the power storage state of the battery 17, and the like are determined based on various sensors (not shown) mounted on the vehicle and engine state information Dst acquired from the EGECU 15.

また、ISMECU16は、内燃機関制御信号SegをEGECU15に対して出力する場合、電動ポンプ10の駆動又は停止を指示する電動ポンプ制御信号Seopを生成し、EOPECU20に対して出力する。ISMECU16は、内燃機関12の自動停止を指示する場合、電動ポンプ10の駆動を指示する。この場合、オイルポンプ14は、内燃機関12の自動停止によって停止する。これに対してISMECU16は、電動ポンプ10の駆動を指示することとしている。つまり、ISMECU16は、内燃機関12の自動停止によってオイルポンプ14が停止してしまった後もCVT11にオイルを供給可能に電動ポンプ10の駆動を指示する。また、ISMECU16は、内燃機関12の自動停止からの復帰を指示する場合、電動ポンプ10の停止を指示する。この場合、オイルポンプ14は、内燃機関12の自動停止からの復帰によって駆動する。これに対してISMECU16は、電動ポンプ10の停止を指示することとしている。つまり、ISMECU16は、内燃機関12の自動停止からの復帰によってオイルポンプ14が駆動するので電動ポンプ10を停止させるように指示する。   Further, when outputting the internal combustion engine control signal Seg to the EGECU 15, the ISM ECU 16 generates an electric pump control signal Seop that instructs to drive or stop the electric pump 10 and outputs it to the EOP ECU 20. When instructing the automatic stop of the internal combustion engine 12, the ISM ECU 16 instructs to drive the electric pump 10. In this case, the oil pump 14 is stopped by the automatic stop of the internal combustion engine 12. On the other hand, the ISM ECU 16 instructs to drive the electric pump 10. That is, the ISM ECU 16 instructs the electric pump 10 to be driven so that oil can be supplied to the CVT 11 even after the oil pump 14 is stopped by the automatic stop of the internal combustion engine 12. Further, when instructing the return from the automatic stop of the internal combustion engine 12, the ISM ECU 16 instructs the stop of the electric pump 10. In this case, the oil pump 14 is driven by returning the internal combustion engine 12 from automatic stop. On the other hand, the ISM ECU 16 instructs to stop the electric pump 10. That is, the ISM ECU 16 instructs the electric pump 10 to stop because the oil pump 14 is driven by the return from the automatic stop of the internal combustion engine 12.

図2の説明に戻り、EOPECU20は、バッテリ17から電動モータ10aに交流電力を供給するように駆動するインバータ21を備える。インバータ21は、トランジスタに分類される複数のスイッチング素子(例えば、電解効果型トランジスタ)21a〜21fを有する。具体的に、インバータ21は、上下一対のスイッチング素子((21a,21b)、(21c,21d)、(21e,21f))3組の直列回路を基本単位(スイッチングアーム)とし、各スイッチングアームを並列に接続してなる周知の3相インバータとして構成される。一対のスイッチング素子の上流側はバッテリ17に接続されるとともに、一対のスイッチング素子の下流側は基準電位点に接続される(接地される)。一対のスイッチング素子の各接続点は、電動モータ10aのステータ10cの各相10u,10v,10wに接続される。なお、各スイッチング素子21a〜21fには、それぞれダイオードが並列接続される。また、インバータ21には、バッテリ17から供給される電力を平滑化する図示しないコンデンサが設けられる。   Returning to the description of FIG. 2, the EOPECU 20 includes an inverter 21 that is driven to supply AC power from the battery 17 to the electric motor 10 a. The inverter 21 includes a plurality of switching elements (for example, field effect transistors) 21a to 21f classified as transistors. Specifically, the inverter 21 includes a series unit of three pairs of upper and lower switching elements ((21a, 21b), (21c, 21d), (21e, 21f)) as a basic unit (switching arm). It is configured as a known three-phase inverter connected in parallel. The upstream side of the pair of switching elements is connected to the battery 17, and the downstream side of the pair of switching elements is connected to a reference potential point (grounded). Each connection point of the pair of switching elements is connected to each phase 10u, 10v, 10w of the stator 10c of the electric motor 10a. A diode is connected in parallel to each of the switching elements 21a to 21f. The inverter 21 is provided with a capacitor (not shown) that smoothes the power supplied from the battery 17.

また、EOPECU20は、マイクロプロセッシングユニット等からなるマイコン22を備える。マイコン22は、インバータ21の駆動を制御するPWM信号等の電圧信号Svを生成する。また、EOPECU20は、電圧信号Svを増幅させるプリドライバ23を備える。プリドライバ23は、インバータ21の各スイッチング素子21a〜21fに応じて電圧信号Svを増幅させた電圧信号Sva〜Svfを生成する。   The EOPECU 20 includes a microcomputer 22 including a microprocessing unit. The microcomputer 22 generates a voltage signal Sv such as a PWM signal that controls driving of the inverter 21. The EOPECU 20 includes a pre-driver 23 that amplifies the voltage signal Sv. The pre-driver 23 generates voltage signals Sva to Svf obtained by amplifying the voltage signal Sv according to the switching elements 21 a to 21 f of the inverter 21.

また、EOPECU20には、インバータ21に流れる電流Iを検出するための電流センサ24が設けられる。電流センサ24は、インバータ21の下流側の各スイッチング素子21b,21d,21fと基準電位点との間に設けられる。電流Iは、マイコン22の後述する電圧信号生成部31に入力される。   Further, the EOPECU 20 is provided with a current sensor 24 for detecting the current I flowing through the inverter 21. The current sensor 24 is provided between each switching element 21b, 21d, 21f on the downstream side of the inverter 21 and a reference potential point. The current I is input to a voltage signal generator 31 (to be described later) of the microcomputer 22.

次に、マイコン22及びプリドライバ23の各機能について、詳しく説明する。
図2に示すように、マイコン22は、インバータ21の通電パターンを切り替え制御するように指示する切替制御部30と、電圧信号Svを生成する電圧信号生成部31とを備える。切替制御部30は、図示しない記憶装置に格納された制御プログラムに基づき周期処理を実行することによって実現される磁極検出部(後述のS36の処理相当)、及び無効期間設定部(後述のS32〜S35の処理相当)として機能する。
Next, each function of the microcomputer 22 and the pre-driver 23 will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the microcomputer 22 includes a switching control unit 30 that instructs to switch the energization pattern of the inverter 21 and a voltage signal generation unit 31 that generates the voltage signal Sv. The switching control unit 30 includes a magnetic pole detection unit (corresponding to a process in S36 described later) and an invalid period setting unit (described in S32 to be described later) that are realized by executing periodic processing based on a control program stored in a storage device (not illustrated). This corresponds to the processing of S35).

切替制御部30には、プリドライバ23の後述する端子電圧検出部33から磁極検出信号S1〜S3が入力される。磁極検出信号S1〜S3は、電動モータ10aの磁極位置、すなわちロータ10bの回転位置を検出する。そして、切替制御部30は、磁極位置の検出結果に基づき、インバータ21の通電パターンを切り替えることを指示するタイミングを判断する。この場合、切替制御部30は、インバータ21の通電パターンを切り替えることを指示する切替制御信号Scを生成し、電圧信号生成部31に対して出力する。また、切替制御部30は、電動モータ10aの各相10u,10v,10wに接続される。切替制御部30には、各相10u,10v,10wの各端子電圧Vu,Vv,Vwが入力される。なお、切替制御部30には、アナログ信号としての各端子電圧Vu,Vv,Vwが、A/Dコンバータ等の変換器を介してデジタル信号として変換入力される。   The switching control unit 30 receives magnetic pole detection signals S <b> 1 to S <b> 3 from a terminal voltage detection unit 33 described later of the pre-driver 23. The magnetic pole detection signals S1 to S3 detect the magnetic pole position of the electric motor 10a, that is, the rotational position of the rotor 10b. And the switching control part 30 judges the timing which instruct | indicates switching the electricity supply pattern of the inverter 21 based on the detection result of a magnetic pole position. In this case, the switching control unit 30 generates a switching control signal Sc instructing to switch the energization pattern of the inverter 21 and outputs the switching control signal Sc to the voltage signal generating unit 31. The switching control unit 30 is connected to each phase 10u, 10v, 10w of the electric motor 10a. The switching control unit 30 receives the terminal voltages Vu, Vv, Vw of the phases 10u, 10v, 10w. In addition, each terminal voltage Vu, Vv, Vw as an analog signal is converted and input as a digital signal to the switching control unit 30 via a converter such as an A / D converter.

電圧信号生成部31には、電動ポンプ制御信号Seop、電流I、切替制御信号Scが入力される。電圧信号生成部31は、電動ポンプ制御信号Seop、電流I、切替制御信号Scに基づいて、電圧信号Svを生成し、プリドライバ23の後述する電圧信号出力部32に対して出力する。   The voltage signal generator 31 receives the electric pump control signal Seeop, the current I, and the switching control signal Sc. The voltage signal generation unit 31 generates a voltage signal Sv based on the electric pump control signal Seeop, the current I, and the switching control signal Sc, and outputs the voltage signal Sv to the voltage signal output unit 32 described later of the pre-driver 23.

なお、電圧信号生成部31は、電動モータ10aに供給するべき電流を示す目標値を演算する。そして、電圧信号生成部31は、電流Iと目標値との偏差を求め、この偏差を解消するように電流フィードバック(F/B)制御を実行する。また、電圧信号生成部31は、電流フィードバック(F/B)制御を実行することにより電圧信号Svを生成する。   The voltage signal generator 31 calculates a target value indicating the current to be supplied to the electric motor 10a. And the voltage signal generation part 31 calculates | requires the deviation of the electric current I and target value, and performs electric current feedback (F / B) control so that this deviation may be eliminated. The voltage signal generator 31 generates the voltage signal Sv by executing current feedback (F / B) control.

図2に示すように、プリドライバ23は、電圧信号Sva〜Svfを出力する電圧信号出力部32と、磁極検出信号S1〜S3を生成する端子電圧検出部33とを備える。
電圧信号出力部32には、マイコン22の電圧信号生成部31から電圧信号Svが入力される。電圧信号出力部32は、電圧信号Svに基づいて、これを増幅した各電圧信号Sva〜Svfを生成し、対応する各スイッチング素子21a〜21fにそれぞれ印加する。
As shown in FIG. 2, the pre-driver 23 includes a voltage signal output unit 32 that outputs voltage signals Sva to Svf and a terminal voltage detection unit 33 that generates magnetic pole detection signals S1 to S3.
The voltage signal output unit 32 receives the voltage signal Sv from the voltage signal generation unit 31 of the microcomputer 22. Based on the voltage signal Sv, the voltage signal output unit 32 generates voltage signals Sva to Svf obtained by amplifying the voltage signal Sv and applies them to the corresponding switching elements 21a to 21f.

端子電圧検出部33は、電動モータ10aの各相10u,10v,10wに接続される。端子電圧検出部33には、各相10u,10v,10wの各端子電圧Vu,Vv,Vwが入力される。   The terminal voltage detection part 33 is connected to each phase 10u, 10v, 10w of the electric motor 10a. The terminal voltage detector 33 receives the terminal voltages Vu, Vv, and Vw of the phases 10u, 10v, and 10w.

具体的に、図3に示すように、端子電圧検出部33は、3つのコンパレータ33u,33v,33wを備える。各コンパレータ33u,33v,33wの非反転入力端子(「+」)には、対応する各端子電圧Vu,Vv,Vwがそれぞれ入力される。また、各コンパレータ33u,33v,33wの反転入力端子(「−」)には、バッテリ17の電源電圧Ve(電圧幅)の中点電圧V0(電源電圧Veの1/2の電圧)がそれぞれ入力される。なお、中点電圧V0は、バッテリ17に対して直列接続された同値の抵抗R1,R2の間に各コンパレータ33u,33v,33wの反転入力端子を接続することによって得られる。   Specifically, as shown in FIG. 3, the terminal voltage detection unit 33 includes three comparators 33u, 33v, and 33w. Corresponding terminal voltages Vu, Vv, and Vw are input to the non-inverting input terminals (“+”) of the comparators 33u, 33v, and 33w, respectively. Further, the midpoint voltage V0 (1/2 voltage of the power supply voltage Ve) of the power supply voltage Ve (voltage width) of the battery 17 is input to the inverting input terminals (“−”) of the comparators 33u, 33v, 33w, respectively. Is done. The midpoint voltage V0 is obtained by connecting the inverting input terminals of the comparators 33u, 33v, 33w between the resistors R1, R2 of the same value connected in series with the battery 17.

各コンパレータ33u,33v,33wは、各端子電圧Vu,Vv,Vwと、中点電圧V0とのアナログ信号の大小を比較する。各コンパレータ33u,33v,33wは、この比較の結果を各磁極検出信号S1〜S3として「1(ハイレベル)」又は「0(ローレベル)」の2値のデジタル信号として出力する。各コンパレータ33u,33v,33wは、各端子電圧Vu,Vv,Vwが中点電圧V0よりも大きい場合、各磁極検出信号S1〜S3として「1」を出力する。また、各コンパレータ33u,33v,33wは、各端子電圧Vu,Vv,Vwが中点電圧V0よりも小さい場合、各磁極検出信号S1〜S3として「0」を出力する。各磁極検出信号S1〜S3は、各端子電圧Vu,Vv,Vwと中点電圧V0との大小が反転する場合、「1」→「0」(ハイロー)の変化又は「0」→「1」(ローハイ)の変化を現す。各磁極検出信号S1〜S3の変化によって、電動モータ10aの磁極位置が検出される。   Each of the comparators 33u, 33v, and 33w compares the analog signals of the terminal voltages Vu, Vv, and Vw with the midpoint voltage V0. Each comparator 33u, 33v, 33w outputs the result of this comparison as a binary digital signal of “1 (high level)” or “0 (low level)” as each magnetic pole detection signal S1 to S3. Each comparator 33u, 33v, 33w outputs "1" as each magnetic pole detection signal S1-S3, when each terminal voltage Vu, Vv, Vw is larger than the midpoint voltage V0. The comparators 33u, 33v, 33w output “0” as the magnetic pole detection signals S1 to S3 when the terminal voltages Vu, Vv, Vw are smaller than the midpoint voltage V0. When the magnitudes of the terminal voltages Vu, Vv, Vw and the midpoint voltage V0 are inverted, the magnetic pole detection signals S1 to S3 are changed from “1” → “0” (high / low) or “0” → “1”. (Low high) changes. The magnetic pole position of the electric motor 10a is detected by the change of each magnetic pole detection signal S1 to S3.

具体的に、電動モータ10aには、インバータ21による各相10u,10v,10wの通電パターンの切り替えを通じて電気角60°毎に通電相を切り替える(通電相及び非通電相の組み合わせを切り替える)120°矩形波駆動によって電力が供給される。つまり、各相10u,10v,10wの通電は、電気角360°を、電気角120°の正方向(電動モータ10aが正回転する方向)の通電区間及び電気角60°の非通電区間と、電気角120°の負方向(電動モータ10aが逆回転する方向)の通電区間及び電気角60°の非通電区間とに区画して実行される。各相10u,10v,10wの通電は、互いに位相が電気角で120°ずらされる。   Specifically, in the electric motor 10a, the energized phase is switched at every electrical angle of 60 ° through the switching of the energization pattern of each phase 10u, 10v, 10w by the inverter 21 (switching the combination of the energized phase and the non-energized phase) 120 °. Electric power is supplied by rectangular wave driving. That is, the energization of each phase 10u, 10v, and 10w is performed with an electrical angle of 360 °, a current-carrying section in the positive direction of the electrical angle of 120 ° (a direction in which the electric motor 10a rotates forward), and a non-energized section of the electrical angle of 60 °. It is executed by dividing into a current-carrying section in a negative direction with an electrical angle of 120 ° (direction in which the electric motor 10a rotates reversely) and a non-energized section with an electrical angle of 60 °. In the energization of the phases 10u, 10v, and 10w, the phases are shifted from each other by 120 ° in electrical angle.

図4に示すように、各端子電圧Vu,Vv,Vwには、正方向の通電(以下、「正通電」という)時、電源電圧Veが現れる。この場合、各磁極検出信号S1〜S3として「1」が出力される。各端子電圧Vu,Vv,Vwには、負方向の通電(以下、「負通電」という)時、基準電位Vbaseが現れる。この場合、各磁極検出信号S1〜S3として「0」が出力される。   As shown in FIG. 4, the power supply voltage Ve appears in each terminal voltage Vu, Vv, Vw when energizing in the positive direction (hereinafter referred to as “positive energization”). In this case, “1” is output as each of the magnetic pole detection signals S1 to S3. Each terminal voltage Vu, Vv, Vw has a reference potential Vbase when it is energized in the negative direction (hereinafter referred to as “negative energization”). In this case, “0” is output as each of the magnetic pole detection signals S1 to S3.

この場合、各端子電圧Vu,Vv,Vwには、非通電時、電動モータ10aのロータ10bの永久磁石によるステータ10cの鎖交磁束によって生じる誘起電圧が現れる。こうした誘起電圧は、電源電圧Ve又は基準電位Vbaseから中点電圧V0と所定の勾配を有して交差する、所謂、ゼロクロスする変化を現す。この場合、各磁極検出信号S1〜S3として「1」→「0」(ハイロー)又は「0」→「1」(ローハイ)が出力される。   In this case, in each terminal voltage Vu, Vv, Vw, an induced voltage generated by the interlinkage magnetic flux of the stator 10c by the permanent magnet of the rotor 10b of the electric motor 10a appears when no power is supplied. Such an induced voltage exhibits a so-called zero-crossing change that intersects the midpoint voltage V0 with a predetermined gradient from the power supply voltage Ve or the reference potential Vbase. In this case, “1” → “0” (high / low) or “0” → “1” (low / high) is output as the magnetic pole detection signals S1 to S3.

なお、切替制御部30は、各磁極検出信号S1〜S3によって「1」→「0」(ハイロー)の変化又は「0」→「1」(ローハイ)の変化を検出する場合、電動モータ10aの磁極位置を検出する。この場合、切替制御部30は、通電相を切り替えることを指示するタイミングであることを判断する。   When the switching control unit 30 detects the change of “1” → “0” (high / low) or the change of “0” → “1” (low / high) by the magnetic pole detection signals S1 to S3, Detect the magnetic pole position. In this case, the switching control unit 30 determines that it is time to instruct switching of the energized phase.

また、非通電時には、エッジ状の誘起電圧が現れる場合がある。こうした誘起電圧は、電源電圧Ve又は基準電位Vbaseから中点電圧V0とエッジ状に交差する、所謂、スパイクノイズを現す。スパイクノイズは、各スイッチング素子21a〜21fがオンからオフに切り替わることに起因して現れる。スパイクノイズが現れる場合、スパイクノイズによってゼロクロスが検出されないようにするためのマスク処理を実施する。マスク処理については、後で詳しく説明する。   In addition, an edge-like induced voltage may appear during non-energization. Such an induced voltage expresses so-called spike noise that crosses the midpoint voltage V0 in an edge shape from the power supply voltage Ve or the reference potential Vbase. Spike noise appears due to the switching elements 21a to 21f switching from on to off. When spike noise appears, mask processing is performed to prevent the zero cross from being detected by the spike noise. The mask process will be described in detail later.

次に、電動モータ10aを駆動させる際に実行する処理について説明する。
電動モータ10aでは、低回転の場合、非通電相において上述のゼロクロス(磁極位置)が検出され難い。つまり、磁極位置の検出によって通電相を切り替えることができない。そのため、電動モータ10aの低回転又は停止からの起動時の間は、電動モータ10aを強制的に回転させる必要がある。なお、電動モータ10aが低回転とは、上記ゼロクロスが検出困難として経験的に求められる回転数で回転していることであり、所謂、停止からの起動時も含む。一方、電動モータ10aが高回転とは、上記ゼロクロスを検出可能として経験的に求められる回転数で回転していることであり、所謂、定常回転以上の回転数での駆動を含む。
Next, a process executed when the electric motor 10a is driven will be described.
In the electric motor 10a, in the case of low rotation, the above-described zero cross (magnetic pole position) is difficult to detect in the non-energized phase. That is, the energized phase cannot be switched by detecting the magnetic pole position. Therefore, it is necessary to forcibly rotate the electric motor 10a during the start-up from the low rotation or stop of the electric motor 10a. The low rotation of the electric motor 10a means that the zero cross is rotating at a rotational speed that is empirically determined as being difficult to detect, and includes a so-called start-up from a stop. On the other hand, the high rotation of the electric motor 10a means that the electric motor 10a is rotating at a rotational speed that is empirically determined so that the zero cross can be detected, and includes driving at a rotational speed that is higher than a so-called steady rotational speed.

切替制御部30は、電動モータ10aが低回転又は停止からの起動時の場合、通電相を強制的に切り替える強制切替制御、所謂、強制転流によって通電相の切り替えを判断(指示)する駆動モードに制御する。これに対し、切替制御部30は、電動モータ10aが高回転の場合、通電相を磁極位置の検出に基づき切り替える磁極切替制御、所謂、センサレス制御によって通電相の切り替えを判断(指示)する駆動モードに制御する。   The switching control unit 30 is a forced switching control for forcibly switching the energized phase when the electric motor 10a is started from a low rotation speed or from a stop, that is, a drive mode for determining (instructing) switching of the energized phase by so-called forced commutation. To control. In contrast, when the electric motor 10a rotates at a high speed, the switching control unit 30 determines (instructs) switching of the energized phase by so-called sensorless control, which is magnetic pole switching control that switches the energized phase based on detection of the magnetic pole position. To control.

切替制御部30は、強制切替制御によって通電相を強制的に切り替える場合、8ms毎に正通電、負通電、非通電とされる相を切り替える。例えば、相10u(U相)が非通電相、相10v(V相)が通電相(負通電)、相10w(W相)が通電相(正通電)に切り替えられている場合、次に、相10uが通電相(正通電)、相10vが通電相(負通電)、相10wが非通電相に切り替えられる。次に、相10uが通電相(正通電)、相10vが非通電相、相10wが通電相(負通電)に切り替えられる。次に、相10uが非通電相、相10vが通電相(正通電)、相10wが通電相(負通電)に切り替えられる。次に、相10uが通電相(負通電)、相10vが通電相(正通電)、相10wが非通電相に切り替えられる。次に、相10uが通電相(負通電)、相10vが非通電相、相10wが通電相(正通電)に切り替えられる。こうしたパターンでの切り替えは、強制切替制御が実行される間、繰り返し実行される。   When the energized phase is forcibly switched by the forcible switching control, the switching control unit 30 switches the phase to be positively energized, negatively energized, or not energized every 8 ms. For example, when the phase 10u (U phase) is switched to the non-energized phase, the phase 10v (V phase) is switched to the energized phase (negatively energized), and the phase 10w (W phase) is switched to the energized phase (positive energized), The phase 10u is switched to the energized phase (positive energization), the phase 10v is switched to the energized phase (negative energization), and the phase 10w is switched to the non-energized phase. Next, the phase 10u is switched to the energized phase (positive energization), the phase 10v is switched to the non-energized phase, and the phase 10w is switched to the energized phase (negative energization). Next, the phase 10u is switched to the non-energized phase, the phase 10v is switched to the energized phase (positive energization), and the phase 10w is switched to the energized phase (negative energization). Next, the phase 10u is switched to the energized phase (negative energization), the phase 10v is switched to the energized phase (positive energization), and the phase 10w is switched to the non-energized phase. Next, the phase 10u is switched to the energized phase (negative energization), the phase 10v is switched to the non-energized phase, and the phase 10w is switched to the energized phase (positive energization). Switching in such a pattern is repeatedly executed while the forced switching control is executed.

そして、切替制御部30は、電動モータ10aの回転数が上昇して高回転に達し、非通電相に現れる誘起電圧に基づき電動モータ10aの磁極位置が検出できるようになる場合、駆動モードを磁極切替制御に移行させる。以後、切替制御部30は、磁極切替制御によって電動モータ10aの回転を制御する。   Then, the switching control unit 30 sets the drive mode to the magnetic pole when the rotational speed of the electric motor 10a increases to reach high rotation and the magnetic pole position of the electric motor 10a can be detected based on the induced voltage appearing in the non-energized phase. Shift to switching control. Thereafter, the switching control unit 30 controls the rotation of the electric motor 10a by magnetic pole switching control.

ここで、切替制御部30が実行する磁極切替制御について説明する。なお、切替制御部30は、制御周期(例えば、2μs)毎に周期処理を実行することによって、磁極切替制御に関わる以下の処理を実行する。   Here, the magnetic pole switching control executed by the switching control unit 30 will be described. Note that the switching control unit 30 executes the following processing related to the magnetic pole switching control by executing periodic processing every control cycle (for example, 2 μs).

具体的に、図5に示すように、切替制御部30は、通電相を磁極位置の検出に基づき切り替えることを指示する(S31)。S31にて、切替制御部30は、上述の強制切替制御同様のパターンに基づき通電相の切り替えを指示する。   Specifically, as shown in FIG. 5, the switching control unit 30 instructs to switch the energized phase based on the detection of the magnetic pole position (S31). In S31, switching control unit 30 instructs switching of the energized phase based on the same pattern as the above-described forced switching control.

次に、切替制御部30は、各端子電圧Vu,Vv,Vwのうち非通電の端子電圧を取得する(S32)。S32にて、切替制御部30は、非通電相に対応する各端子電圧Vu,Vv,Vwに基づくデジタル値を非通電相電圧値Vadとして所定の記憶領域に記憶する。非通電相電圧値Vadは、通電相を磁極位置の検出に基づき切り替えることを指示した直後の端子電圧である。   Next, the switching control unit 30 acquires a non-energized terminal voltage among the terminal voltages Vu, Vv, and Vw (S32). In S32, switching control unit 30 stores a digital value based on each terminal voltage Vu, Vv, Vw corresponding to the non-energized phase in a predetermined storage area as non-energized phase voltage value Vad. The non-energized phase voltage value Vad is a terminal voltage immediately after instructing to switch the energized phase based on detection of the magnetic pole position.

次に、切替制御部30は、S31で検出した非通電相電圧値Vadが電源電圧Veよりも大きいか否か、又は基準電位Vbaseよりも小さいか否かを判断する(S33)。S33にて、切替制御部30は、非通電相に対して負通電から切り替えることを指示していた場合、非通電相電圧値Vadが電源電圧Veよりも大きいか否かを判断する。これに対し、切替制御部30は、非通電相に対して正通電から切り替えることを指示していた場合、非通電相電圧値Vadが基準電位Vbaseよりも小さいか否かを判断する。なお、切替制御部30は、非通電区間について、負通電及び正通電のいずれから切り替えられたか把握している。   Next, the switching control unit 30 determines whether or not the non-conduction phase voltage value Vad detected in S31 is larger than the power supply voltage Ve or smaller than the reference potential Vbase (S33). In S33, the switching control unit 30 determines whether or not the non-energized phase voltage value Vad is greater than the power supply voltage Ve when the non-energized phase is instructed to be switched from negative energization. On the other hand, the switching control unit 30 determines whether or not the non-energized phase voltage value Vad is smaller than the reference potential Vbase when the non-energized phase is instructed to switch from the positive energized phase. Note that the switching control unit 30 grasps whether the non-energized section is switched from negative energization or positive energization.

図4に示すように、スパイクノイズは、非通電区間において磁極位置の検出に先立って現れる。同図で拡大して示すように、負通電から切り替えられる非通電区間では、電源電圧Veを上回るスパイクノイズNz(+)が現れる。スパイクノイズNz(+)が現れている間は、対応する端子電圧も電源電圧Veを上回る。つまり、負通電から切り替えられる非通電区間において、端子電圧が電源電圧Veを上回るか否かを判断すれば、スパイクノイズNz(+)の出現中であるか否かを検出することができる。   As shown in FIG. 4, spike noise appears prior to detection of the magnetic pole position in the non-energized section. As enlarged in the figure, spike noise Nz (+) exceeding the power supply voltage Ve appears in the non-energization section switched from negative energization. While the spike noise Nz (+) appears, the corresponding terminal voltage also exceeds the power supply voltage Ve. That is, whether or not spike noise Nz (+) is appearing can be detected by determining whether or not the terminal voltage exceeds the power supply voltage Ve in the non-energized section switched from negative energization.

これに対し、図4で拡大して示すように、正通電から切り替えられる非通電区間では、基準電位Vbaseを下回るスパイクノイズNz(−)が現れる。スパイクノイズNz(−)が現れている間は、対応する端子電圧も基準電位Vbaseを下回る。つまり、正通電から切り替えられる非通電区間において、端子電圧が基準電位Vbaseを下回るか否かを判断すれば、スパイクノイズNz(−)の出現中であるか否かを検出することができる。   On the other hand, as shown in an enlarged manner in FIG. 4, spike noise Nz (−) that is lower than the reference potential Vbase appears in the non-energization section that is switched from the positive energization. While the spike noise Nz (−) appears, the corresponding terminal voltage is also lower than the reference potential Vbase. That is, whether or not spike noise Nz (−) is appearing can be detected by determining whether or not the terminal voltage is lower than the reference potential Vbase in the non-energized section that is switched from positive energization.

そして、切替制御部30は、負通電から切り替えることを指示した非通電区間において、S32で検出した非通電相電圧値Vadが電源電圧Veよりも大きい場合(S33:YES)、スパイクノイズNz(+)の出現中であると判断する(S34)。また、切替制御部30は、正通電から切り替えることを指示した非通電区間において、S32で検出した非通電相電圧値Vadが基準電位Vbaseよりも小さい場合(S33:YES)、スパイクノイズNz(−)の出現中であると判断する(S34)。   When the non-energized phase voltage value Vad detected in S32 is greater than the power supply voltage Ve in the non-energized section instructed to switch from negative energization (S33: YES), the switching control unit 30 spike noise Nz (+ ) Is appearing (S34). In addition, in the non-energization section instructed to switch from positive energization, the switching control unit 30 determines that the spike noise Nz (−) when the non-energization phase voltage value Vad detected in S32 is smaller than the reference potential Vbase (S33: YES). ) Is appearing (S34).

次に、切替制御部30は、S32で判断したスパイクノイズに対してマスク処理を実施する(S35)。S35にて、切替制御部30は、スパイクノイズの出現中であると判断する間については各磁極検出信号S1〜S3を採用しない(入力しても無効にする)等してスパイクノイズによるゼロクロスを検出しないようにする。その後、切替制御部30は、S32の処理に戻りスパイクノイズが収まることを判断できるまでS32〜S35の処理を繰り返し実行する。つまり、切替制御部30は、各磁極検出信号S1〜S3の検出結果を所定の期間無効にすることで磁極位置を検出しない非検出期間(無効期間)をS33〜S35の処理を通じて設定する。   Next, the switching control unit 30 performs a mask process on the spike noise determined in S32 (S35). In S35, the switching control unit 30 does not employ the magnetic pole detection signals S1 to S3 (deactivate even if input), for example, while determining that spike noise is appearing. Do not detect. After that, the switching control unit 30 returns to the process of S32 and repeatedly executes the processes of S32 to S35 until it can be determined that the spike noise is settled. That is, the switching control unit 30 sets a non-detection period (invalid period) in which the magnetic pole position is not detected by invalidating the detection results of the magnetic pole detection signals S1 to S3 for a predetermined period through the processes of S33 to S35.

一方、切替制御部30は、スパイクノイズが収まったことを判断する場合(S33:NO)、磁極検出信号S1〜S3のうち非通電相に対応する磁極検出信号によって磁極位置を検出したか否かを判断する(S36)。S36にて、切替制御部30は、非通電相に現れる誘起電圧のゼロクロスに基づく「1」→「0」(ハイロー)の変化又は「0」→「1」(ローハイ)の変化があったか否かを判断する。切替制御部30は、磁極位置を検出しなかった場合(S36:NO)、以後、磁極位置を検出するまでの間、S36の処理を繰り返し実行する。   On the other hand, when the switching control unit 30 determines that the spike noise has been settled (S33: NO), whether or not the magnetic pole position is detected by the magnetic pole detection signal corresponding to the non-energized phase among the magnetic pole detection signals S1 to S3. Is determined (S36). At S36, switching control unit 30 determines whether or not there is a change of “1” → “0” (high / low) or “0” → “1” (low / high) based on the zero cross of the induced voltage appearing in the non-conduction phase. Judging. When the magnetic pole position is not detected (S36: NO), the switching control unit 30 repeatedly executes the process of S36 thereafter until the magnetic pole position is detected.

一方、切替制御部30は、磁極位置を検出した場合(S36:YES)、S31の処理に戻り通電相を磁極位置に基づき切り替えることを指示する。この場合、電圧信号生成部31は、通電相を切り替えるように電圧信号を生成する。   On the other hand, when the magnetic pole position is detected (S36: YES), the switching control unit 30 returns to the process of S31 and instructs to switch the energized phase based on the magnetic pole position. In this case, the voltage signal generation unit 31 generates a voltage signal so as to switch the energized phase.

なお、切替制御部30は、車両のイグニッションがオフされる場合、電動モータ10a又はこれを駆動するインバータ21等に異常(故障)を検出する場合等、電動モータ10aを一旦停止させた後に強制切替制御から再起動させる等のフェイル制御を実行する。   Note that the switching control unit 30 forcibly switches after the electric motor 10a is temporarily stopped, for example, when the ignition of the vehicle is turned off, or when an abnormality (failure) is detected in the electric motor 10a or the inverter 21 that drives the electric motor 10a. Fail control such as restart from control is executed.

次に、本実施形態の電動モータ10aの制御装置であるEOPECU20の作用及び効果を説明する。
(1)スパイクノイズは、電動モータ10aが高回転の場合、非通電へ切り替えられた非通電相において、それまでの通電状態に対して逆側(正通電に対して基準電位Vbaseの方向、負通電に対して電源電圧Ve)に流れる電流として生じる。そして、この場合の逆側に流れる電流は、通常よりも大きく流れることによって、電圧変動の幅もモータの電力の供給源たる電源電圧よりも大きく現れることは上述した通りである。つまり、スパイクノイズは、通電から非通電へ切り替えられた非通電相に対して、電源電圧よりも大きい電圧や基準電位よりも小さい電圧を瞬間的に生じさせることが特徴である。こうしたスパイクノイズの特徴を利用したのが本実施形態である。
Next, the operation and effect of the EOPECU 20, which is a control device for the electric motor 10a of the present embodiment, will be described.
(1) Spike noise occurs when the electric motor 10a is rotating at a high speed, in the non-energized phase that is switched to non-energized, on the opposite side of the energized state up to that point (the direction of the reference potential Vbase with respect to positive energization, negative It is generated as a current that flows in the power supply voltage Ve) when energized. As described above, the current flowing on the opposite side in this case flows larger than usual, so that the width of the voltage fluctuation appears larger than the power supply voltage as the power supply source of the motor. That is, the spike noise is characterized in that a voltage larger than the power supply voltage or a voltage smaller than the reference potential is instantaneously generated in the non-energized phase switched from energized to non-energized. This embodiment utilizes such a feature of spike noise.

つまり、本実施形態によれば、電動モータ10aが高回転の場合、S32,S33の処理が実行されることによって、非通電相に現れる誘起電圧、すなわち非通電相に生じるスパイクノイズの現象それ自体を検出することができる。そのため、スパイクノイズを生じているか否かに基づき非検出期間を設定することができる。   That is, according to the present embodiment, when the electric motor 10a rotates at high speed, the processes of S32 and S33 are executed, so that the induced voltage that appears in the non-conduction phase, that is, the phenomenon of spike noise that occurs in the non-conduction phase itself. Can be detected. Therefore, the non-detection period can be set based on whether or not spike noise occurs.

例えば、図6(a)に示すように、非通電相に生じるスパイクノイズは、S32,S33にて検出される。この場合のスパイクノイズが検出される間は、S34,S35にて各磁極検出信号S1〜S3によってゼロクロスが検出されない非検出期間となる。   For example, as shown in FIG. 6A, spike noise generated in the non-energized phase is detected in S32 and S33. While the spike noise is detected in this case, it is a non-detection period in which the zero cross is not detected by the magnetic pole detection signals S1 to S3 in S34 and S35.

また、図6(b)に示すように、図6(a)に対して長い期間のスパイクノイズは、上記同様、S32,S33にて検出される。この場合のスパイクノイズが検出される間は、上記同様、S34,S35にて各磁極検出信号S1〜S3によってゼロクロスが検出されない非検出期間となる。   Further, as shown in FIG. 6B, spike noise having a longer period than that in FIG. 6A is detected in S32 and S33 as described above. While spike noise is detected in this case, it is a non-detection period during which no zero cross is detected by the magnetic pole detection signals S1 to S3 in S34 and S35, as described above.

また、図6(c)に示すように、図6(a),(b)に対して短い期間のスパイクノイズは、上記同様、S32,S33にて検出される。この場合のスパイクノイズが検出される間は、上記同様、S34,S35にて各磁極検出信号S1〜S3によってゼロクロスが検出されない非検出期間となる。   Further, as shown in FIG. 6C, spike noise of a short period compared to FIGS. 6A and 6B is detected in S32 and S33 as described above. While spike noise is detected in this case, it is a non-detection period during which no zero cross is detected by the magnetic pole detection signals S1 to S3 in S34 and S35, as described above.

つまり、電動モータ10aが高回転の場合、スパイクノイズが生じる期間が長短して変化したとしても、スパイクノイズが生じる期間に応じて非検出期間が長短して変化する。これにより、生じる期間が長短することによって規制性を有さず現れるスパイクノイズにも対処することができる。したがって、スパイクノイズに関わる磁極位置の誤検出を抑制することができ、電動モータ10aのロックや脱調の発生を抑えることができる。   That is, when the electric motor 10a rotates at a high speed, the non-detection period varies depending on the period in which the spike noise occurs even if the period in which the spike noise occurs changes. As a result, it is possible to cope with spike noise that appears without restriction due to the length of the generated period. Therefore, erroneous detection of the magnetic pole position related to spike noise can be suppressed, and the occurrence of lock and step-out of the electric motor 10a can be suppressed.

(2)具体的に言えば、非検出期間は、非通電相に対して負通電から切り替えることが指示される場合、非通電相電圧値Vadが電源電圧Veよりも大きい期間に設定される。これに対し、非検出期間は、非通電相に対して正通電から切り替えることが指示される場合、非通電相電圧値Vadが基準電位Vbaseよりも小さい期間に設定される。   (2) Specifically, the non-detection period is set to a period in which the non-energized phase voltage value Vad is larger than the power supply voltage Ve when it is instructed to switch from the negative energized phase to the non-energized phase. In contrast, the non-detection period is set to a period in which the non-energized phase voltage value Vad is smaller than the reference potential Vbase when it is instructed to switch the non-energized phase from positive energization.

つまり、本実施形態は、電動モータ10aが高回転の場合、スパイクノイズの特徴が現れている間に対してのみ効果を発揮することができる。したがって、非検出期間を設定する期間を最適化することができる。   That is, this embodiment can exhibit an effect only when the feature of spike noise appears when the electric motor 10a rotates at high speed. Therefore, the period for setting the non-detection period can be optimized.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図5のS33では、電源電圧Ve以上であるか否か、基準電位Vbase以下であるか否かを判定してもよい。ここで設定する閾値は、電源電圧Veの変動を考慮して電源電圧Ve未満や、基準電位Vbaseよりも大きく設定してもよい。また、閾値は、幅を持って設定されるものであってもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In S33 of FIG. 5, it may be determined whether or not the power supply voltage Ve is equal to or higher than the reference potential Vbase. The threshold value set here may be set to be less than the power supply voltage Ve or greater than the reference potential Vbase in consideration of the fluctuation of the power supply voltage Ve. Further, the threshold value may be set with a width.

・図5のS33では、非通電相に切り替えられることによる誘起電圧の所定の変化(単なる落差や勾配等)によってスパイクノイズを生じていることを判断し、その後の誘起電圧の所定の変化(単なる落差や勾配等)によってスパイクノイズが収まることを判断するようにしてもよい。   In S33 of FIG. 5, it is determined that spike noise has occurred due to a predetermined change in the induced voltage (simple drop, gradient, etc.) due to switching to the non-energized phase, and a subsequent predetermined change in the induced voltage (simply It may be determined that the spike noise is settled by a head or a gradient.

・磁極切替制御の間においては、通電相の切り替え後、原則、スパイクノイズを生じていることとし、図5のS33ではスパイクノイズが収まることのみを判断するようにしてもよい。   In the magnetic pole switching control, spike noise may be generated in principle after the energized phase is switched, and it may be determined in S33 in FIG. 5 that only spike noise is contained.

・図5のS33は、非通電相が正通電及び負通電のいずれから切り替えられたかに応じて異なる処理を実行するようにしてもよい。この場合、S33に先立って、非通電相が正通電及び負通電のいずれから切り替えられたかを判断するようにしてもよい。   In S33 of FIG. 5, different processing may be executed depending on whether the non-energized phase is switched from positive energization or negative energization. In this case, prior to S33, it may be determined whether the non-energized phase is switched from positive energization or negative energization.

・図5のS35において、切替制御部30は、この間については各磁極検出信号S1〜S3それ自体を入力しない、つまり磁極位置の検出の機能を停止させる(磁極位置を検出しない)ようにしてもよい。この場合、端子電圧検出部33において、非通電相電圧値Vadが電源電圧Veよりも大きい場合や、非通電相電圧値Vadが基準電位Vbaseよりも小さい場合、各磁極検出信号S1〜S3が出力されないような回路を組み込んだりすればよい。   In S35 of FIG. 5, the switching control unit 30 does not input the magnetic pole detection signals S1 to S3 themselves during this period, that is, stops the magnetic pole position detection function (does not detect the magnetic pole position). Good. In this case, when the non-energized phase voltage value Vad is larger than the power supply voltage Ve or the non-energized phase voltage value Vad is smaller than the reference potential Vbase, the magnetic pole detection signals S1 to S3 are output in the terminal voltage detection unit 33. It is only necessary to incorporate a circuit that cannot be used.

・端子電圧検出部33は、マイコン22に組み込まれるようにしてもよい。また、EOPECU20は、プリドライバ23を備えていなくてもよく、プリドライバ23の機能をマイコン22に持たせるようにしてもよい。   The terminal voltage detection unit 33 may be incorporated in the microcomputer 22. Further, the EOPECU 20 does not need to include the pre-driver 23 and may cause the microcomputer 22 to have the function of the pre-driver 23.

・上記実施形態では、強制切替制御が実行される間、8ms毎に通電相を強制的に切り替えることとしたが、通電相を強制的に切り替える手法は、適宜変更してもよい。例えば、電動モータ10aの停止中に予め磁極位置を検出しておき、その結果に基づき通電相を強制的に切り替える手法等でもよい。   In the above embodiment, while the forced switching control is executed, the energized phase is forcibly switched every 8 ms. However, the method for forcibly switching the energized phase may be appropriately changed. For example, a method of detecting the magnetic pole position in advance while the electric motor 10a is stopped and forcibly switching the energized phase based on the result may be used.

・上記実施形態では、電動ポンプ10のオイルの供給先をCVT11としたが、有段変速機であってもよい。また、電動ポンプ10のオイルの供給先は、内燃機関12であってもよい。また、電動ポンプ10は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される二次電池(バッテリ)を冷却するための冷媒を供給するものであってもよい。   -In above-mentioned embodiment, although the supply destination of the oil of the electric pump 10 was CVT11, a stepped transmission may be sufficient. Further, the supply destination of the oil of the electric pump 10 may be the internal combustion engine 12. Moreover, the electric pump 10 may supply the refrigerant | coolant for cooling the secondary battery (battery) mounted in a hybrid vehicle, an electric vehicle, etc., for example.

次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
(イ)上記電動モータの制御装置において、前記磁極位置検出部は、前記切替制御部によって前記3相のモータコイルの通電状態が切り替えられたとき、前記無効期間設定部によって前記磁極位置を検出しない期間が解除されることを条件として、前記磁極位置を検出する。上記構成によれば、磁極検出の処理の流れを最適化して具体化することができる。
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and its modifications will be additionally described.
(A) In the electric motor control device, the magnetic pole position detection unit does not detect the magnetic pole position by the invalid period setting unit when the energization state of the three-phase motor coil is switched by the switching control unit. The magnetic pole position is detected on condition that the period is canceled. According to the above configuration, the processing flow of magnetic pole detection can be optimized and embodied.

(ロ)上記電動モータの制御装置において、切替制御部は、電動モータが停止からの起動後、定常回転となっている場合に磁極切替制御を実行し、無効期間設定部は、切替制御部によって磁極切替制御がなされているときに無効期間を設定可能である。上記構成によれば、無効期間の設定を最適化して具体化することができる。   (B) In the control device for the electric motor, the switching control unit performs the magnetic pole switching control when the electric motor is in a steady rotation after starting from the stop, and the invalid period setting unit is controlled by the switching control unit. The invalid period can be set when the magnetic pole switching control is performed. According to the above configuration, the invalid period setting can be optimized and embodied.

Nz(+),Nz(−)…スパイクノイズ、Vad…非通電相電圧値、Vu,Vv,Vw…端子電圧、S1〜S3…磁極検出信号、10a…電動モータ、10b…ロータ、10c…ステータ、10u,10v,10w…3相のモータコイル、20…EOPECU、22…マイコン、30…切替制御部(磁極位置検出部、無効期間設定部)。   Nz (+), Nz (-) ... spike noise, Vad ... non-energized phase voltage value, Vu, Vv, Vw ... terminal voltage, S1 to S3 ... magnetic pole detection signal, 10a ... electric motor, 10b ... rotor, 10c ... stator 10u, 10v, 10w ... three-phase motor coils, 20 ... EOPECU, 22 ... microcomputer, 30 ... switching control unit (magnetic pole position detection unit, invalid period setting unit).

Claims (3)

3相のモータコイルを有するステータと界磁を形成するロータとを有する電動モータの前記3相のモータコイルのうち2相を通電相、残りの1相を非通電相となるように各相のモータコイルの通電状態を切り替えることで前記電動モータの制御量を制御する電動モータの制御装置において、
前記通電相への通電によって前記非通電相に現れる誘起電圧に基づき前記ロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、
前記3相のモータコイルの通電状態を前記磁極位置検出部によって検出される前記ロータの磁極位置の検出に基づき切り替える磁極切替制御を実行する切替制御部と、
前記切替制御部によって前記磁極切替制御が実行される場合、前記磁極位置検出部による前記磁極位置の検出に先立って前記磁極位置検出部の検出結果を所定の期間無効とする無効期間を設定する無効期間設定部と、
を備えることを特徴とする電動モータの制御装置。
Of the three-phase motor coils of the electric motor having a stator having a three-phase motor coil and a rotor that forms a field, two phases are energized and the remaining one is a non-energized phase. In the control device for the electric motor that controls the control amount of the electric motor by switching the energization state of the motor coil,
A magnetic pole position detector that detects the magnetic pole position of the rotor based on an induced voltage that appears in the non-energized phase by energizing the energized phase;
A switching control unit that executes magnetic pole switching control for switching the energization state of the three-phase motor coil based on detection of the magnetic pole position of the rotor detected by the magnetic pole position detection unit;
When the magnetic pole switching control is executed by the switching controller, an invalid period is set to invalidate the detection result of the magnetic pole position detector for a predetermined period prior to the detection of the magnetic pole position by the magnetic pole position detector. A period setting section;
An electric motor control device comprising:
前記無効期間設定部は、前記非通電相に現れる誘起電圧が電源電圧よりも大きい間、又は前記非通電相に現れる誘起電圧が基準電位よりも小さい間、前記無効期間を設定する請求項1に記載の電動モータの制御装置。   The invalid period setting unit sets the invalid period while an induced voltage appearing in the non-energized phase is larger than a power supply voltage or while an induced voltage appearing in the non-energized phase is smaller than a reference potential. The control apparatus of the electric motor of description. 前記切替制御部は、前記3相のモータコイルの通電状態について、正方向の通電と、負方向の通電と、非通電とが1相ずつ現れるように切り替えを実行し、
前記無効期間設定部は、
前記負方向の通電から前記非通電に切り替え後の前記非通電相に対しては該非通電相に現れる誘起電圧が電源電圧よりも大きい期間を前記無効期間に設定し、
前記正方向の通電から前記非通電に切り替え後の前記非通電相に対しては該非通電相に現れる誘起電圧が基準電位よりも小さい期間を前記無効期間に設定する
請求項2に記載の電動モータの制御装置。
The switching control unit performs switching so that positive direction energization, negative direction energization, and non-energization appear one phase at a time for the energization state of the three-phase motor coil,
The invalid period setting unit
For the non-energized phase after switching from energization in the negative direction to the non-energized phase, a period in which the induced voltage appearing in the non-energized phase is larger than the power supply voltage is set as the invalid period,
The electric motor according to claim 2, wherein a period in which an induced voltage appearing in the non-energized phase is smaller than a reference potential is set as the invalid period for the non-energized phase after switching from the positive energization to the non-energized. Control device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019058481A1 (en) * 2017-09-21 2019-03-28 新電元工業株式会社 Motor control device and control method of motor control device
JP2020010459A (en) * 2018-07-05 2020-01-16 エクセン株式会社 Brushless motor control device for concrete vibrator

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