JP5125339B2 - Control device for multi-phase rotating machine - Google Patents

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Description

本発明は、電源の正極及び負極のそれぞれと多相回転機の各相とをスイッチング素子にて接続する電力変換回路を操作することで前記多相回転機を制御する多相回転機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a multi-phase rotating machine that controls the multi-phase rotating machine by operating a power conversion circuit that connects each of a positive electrode and a negative electrode of a power source and each phase of the multi-phase rotating machine with a switching element. About.

図12に、従来の3相ブラシレスモータ(多相回転機)を120°通電方式により制御する手法を示す。詳しくは、図12(a)は、端子電圧vu,vv,vwの推移を示し、図12(b)は、図12(a)に実線にて示される端子電圧vu,vv,vwと1点鎖線にて示される基準電圧vrefとの大小関係を比較する比較信号PU,PV,PWの推移を示し、図12(c)は、比較信号PU,PV,PWを論理合成した1ビットの合成信号PSの推移を示し、図12(d)は、合成信号PSを波形整形した信号(検出信号Qs)の推移を示す。   FIG. 12 shows a method of controlling a conventional three-phase brushless motor (multi-phase rotating machine) by a 120 ° energization method. Specifically, FIG. 12A shows transitions of the terminal voltages vu, vv, and vw, and FIG. 12B shows terminal voltages vu, vv, and vw indicated by solid lines in FIG. FIG. 12C shows the transition of the comparison signals PU, PV, PW for comparing the magnitude relationship with the reference voltage vref indicated by the chain line, and FIG. 12C shows a 1-bit synthesized signal obtained by logically synthesizing the comparison signals PU, PV, PW. FIG. 12 (d) shows the transition of a signal (detection signal Qs) obtained by shaping the synthesized signal PS.

図12(a)に実線にて示される端子電圧vu,vv,vwが1点鎖線にて示される基準電圧vrefと一致するタイミング(ゼロクロスタイミング)において、比較信号PU,PV,PWの出力が反転する。ただし、実際には、ブラシレスモータと接続されるインバータ(電力変換回路)のスイッチング素子の操作の切替時にも、スイッチング素子と並列接続されるダイオードに電流が流れることに起因して、比較信号PU,PV,PWの出力が反転する。このため、比較信号PU,PV,PWを論理合成した合成信号PSの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジは、ゼロクロスタイミングと一致するもののみならず、ダイオードに電流が流れるタイミングと一致するものをも含んでいる。これに対し、波形整形後の信号である検出信号Qsの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジは、全てゼロクロスタイミングと一致する。   The output of the comparison signals PU, PV, PW is inverted at the timing (zero cross timing) at which the terminal voltages vu, vv, vw indicated by solid lines in FIG. 12A coincide with the reference voltage vref indicated by the one-dot chain line. To do. However, in actuality, even when the operation of the switching element of the inverter (power conversion circuit) connected to the brushless motor is switched, the current flows through the diode connected in parallel with the switching element. The outputs of PV and PW are inverted. For this reason, the rising edge and the falling edge of the composite signal PS obtained by logically synthesizing the comparison signals PU, PV, and PW include not only those that coincide with the zero cross timing but also those that coincide with the timing when the current flows through the diode. Yes. On the other hand, the rising edge and falling edge of the detection signal Qs, which is a signal after waveform shaping, all coincide with the zero cross timing.

ここで、ゼロクロスタイミングによってブラシレスモータの電気角度が一義的に定まる。このため、ゼロクロスタイミングから所定角度間隔(例えば30度)回転するまでの所要時間の経過時(規定タイミング)にスイッチング素子の操作状態を切り替えることで、120°通電方式によりブラシレスモータを制御することができる。すなわち、スイッチング素子の操作についての時系列パターンは予め定まっているため、規定タイミングとなる毎に上記パターンにしたがってスイッチング素子を操作することで120°通電方式による制御を実現することができる。   Here, the electrical angle of the brushless motor is uniquely determined by the zero cross timing. For this reason, it is possible to control the brushless motor by the 120 ° energization method by switching the operation state of the switching element when the required time from the zero cross timing to the predetermined angle interval (for example, 30 degrees) has elapsed (specified timing). it can. That is, since the time-series pattern for the operation of the switching element is determined in advance, the control by the 120 ° energization method can be realized by operating the switching element according to the above pattern every time the specified timing comes.

なお、従来の多相回転機の制御装置としては、上記のものの他、例えば下記特許文献1に記載されているものがある。
特許第2642357号公報
In addition, as a conventional control device for a multiphase rotating machine, there is one described in Patent Document 1 below, for example, in addition to the above one.
Japanese Patent No. 2642357

ところで、上記検出信号Qsは、1ビットの信号であるため、3相ブラシレスモータのいずれのゼロクロスタイミングであるかを識別することはできない。このため、ブラシレスモータの回転状態に異常が生じたり、端子電圧vu,vv,vw等にノイズが混入したりした場合には、ブラシレスモータの制御性が大きく低下するおそれがある。すなわち、例えばブラシレスモータが逆回転をした場合であっても、検出信号Qsからは逆回転を検出することが困難であるため、検出信号Qsの立ち上がりエッジや立ち下がりエッジからの所要時間の経過時(規定タイミング)におけるスイッチング素子の操作の切り替えが通常時と同様に継続されるおそれがある。この場合、ブラシレスモータを適切に制御することができない。   By the way, since the detection signal Qs is a 1-bit signal, it cannot be identified which zero-crossing timing of the three-phase brushless motor. For this reason, if an abnormality occurs in the rotation state of the brushless motor or noise is mixed in the terminal voltages vu, vv, vw, etc., the controllability of the brushless motor may be greatly reduced. That is, for example, even when the brushless motor rotates in the reverse direction, it is difficult to detect the reverse rotation from the detection signal Qs. Therefore, when the required time has elapsed from the rising edge or the falling edge of the detection signal Qs. There is a possibility that the switching of the operation of the switching element at the (predetermined timing) may be continued as in the normal time. In this case, the brushless motor cannot be appropriately controlled.

更に、ブラシレスモータの出力制御やブラシレスモータを流れる電流の制限制御等の目的から、上記規定タイミングに基づき定義されるスイッチング素子のオン操作の許可期間において、スイッチング素子のオン操作及びオフ操作を繰り返す処理を行うことが知られている。ただし、この処理時には、スイッチング素子をオン状態からオフ状態に頻繁に切り替えることに起因して、ダイオードに頻繁に電流が流れ、ひいては、比較信号PU,PV,PWや合成信号PSが頻繁に反転する。そしてこのときには、検出信号Qsをゼロクロスタイミングに同期した適切な信号として生成することが困難であるため、規定タイミングを適切に設定することが困難なものとなる。   Further, for the purpose of controlling the output of the brushless motor or limiting the current flowing through the brushless motor, the process of repeating the ON / OFF operation of the switching element during the ON period of the ON operation of the switching element defined based on the specified timing. Is known to do. However, during this processing, due to frequent switching of the switching element from the on state to the off state, current frequently flows through the diode, and thus the comparison signals PU, PV, PW and the composite signal PS are frequently inverted. . At this time, since it is difficult to generate the detection signal Qs as an appropriate signal synchronized with the zero cross timing, it is difficult to set the specified timing appropriately.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多相回転機の誘起電圧と基準電圧との比較に基づき、多相回転機の電気角に関する情報をより高精度に取得することのできる多相回転機の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide more accurate information on the electrical angle of a multiphase rotating machine based on a comparison between an induced voltage of the multiphase rotating machine and a reference voltage. It is an object of the present invention to provide a control device for a multi-phase rotating machine that can be obtained.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項1記載の発明は、多相回転機の誘起電圧が基準電圧となるゼロクロスタイミングに基づき前記多相回転機を制御すべく、電源の正極及び負極のそれぞれと前記多相回転機とをスイッチング素子にて接続して且つ前記スイッチング素子のそれぞれに整流手段が並列接続された電力変換回路を操作する多相回転機の制御装置において、前記多相回転機の各相のそれぞれについて、その端子電圧と、前記多相回転機の中性点電圧及びその相当値のいずれかに設定された基準電圧との大小関係を各別に比較する比較手段と、前記スイッチング素子の現在の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される前記比較手段による比較結果と実際の比較結果とについての各相毎の比較に基づき、前記多相回転機の電気角に関する情報を取得する取得手段とを備え、前記取得手段は、前記想定される比較結果と実際の比較結果とについての少なくとも1相の一致に基づき前記ゼロクロスタイミングを検出する手段を備え、前記ゼロクロスタイミングに基づき、前記スイッチング素子の操作状態の切り替えの基準となる規定タイミングを設定する設定手段を更に備え、前記規定タイミングと前記ゼロクロスタイミングとが1対1に対応付けられており、前記規定タイミングによって定まる各スイッチング素子のオン操作許可期間において、前記オン操作許可期間にあるスイッチング素子のオン・オフを繰り返す操作手段を更に備え、前記操作手段による処理がなされる期間において、前記スイッチング素子のうちのオン状態に固定されているスイッチング素子の接続される相についての前記比較手段の比較結果が大小関係の反転を示すか否かに基づき、前記多相回転機の相ラインの断線の有無を検出する断線検出手段を更に備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, each of the positive and negative electrodes of the power source and the multi-phase rotating machine are switched to control the multi-phase rotating machine based on a zero cross timing at which the induced voltage of the multi-phase rotating machine becomes a reference voltage. In a control device for a multi-phase rotating machine that operates with a power conversion circuit that is connected by an element and in which a rectifying means is connected in parallel to each of the switching elements , the terminal voltage for each phase of the multi-phase rotating machine Comparing means for comparing the magnitude relationship between the neutral point voltage of the multiphase rotating machine and a reference voltage set to one of its equivalent values, and the zero cross timing in the current operating state of the switching element, Information on the electrical angle of the multi-phase rotating machine based on the comparison for each phase about the comparison result by the comparison means assumed when and the actual comparison result Obtaining means, wherein the obtaining means comprises means for detecting the zero-crossing timing based on at least one phase match between the assumed comparison result and the actual comparison result, and based on the zero-crossing timing, The apparatus further comprises setting means for setting a prescribed timing as a reference for switching the operating state of the switching element, wherein the prescribed timing and the zero-cross timing are associated with each other in a one-to-one correspondence, and each switching element determined by the prescribed timing In the ON operation permission period, further comprising an operation means for repeatedly turning on and off the switching element in the ON operation permission period, and in a period during which processing by the operation means is performed, the switching element is fixed to an ON state. The phase to which the switching element is connected A comparison result of the comparing means Te is based on whether showing the inversion of the magnitude relationship, and further comprising disconnection detecting means for detecting the phase existence of disconnection of the line of the multi-phase rotary machine.

いずれの相においてゼロクロスタイミングとなるかは、スイッチング操作状態に依存する。このため、スイッチング操作状態によって、ゼロクロスタイミングとなるときの各相毎の比較手段の比較結果を予め定めておくことができる。上記発明では、この点に着目し、予め定めておいた比較結果(想定される比較結果)と実際の比較結果とを各相毎に比較する。この各相毎の比較によれば、全ての相の比較結果を1ビットに合成した信号を用いる場合と比較して、より詳細な情報を用いることができるため、電気角についての高精度の情報を取得することができる。   In which phase the zero cross timing is reached depends on the switching operation state. For this reason, the comparison result of the comparison means for each phase at the zero cross timing can be determined in advance depending on the switching operation state. In the above invention, paying attention to this point, the comparison result (presumed comparison result) determined in advance and the actual comparison result are compared for each phase. According to the comparison for each phase, more detailed information can be used as compared with the case where a signal obtained by combining the comparison results of all phases into one bit is used. Can be obtained.

また、上記発明では、想定される比較結果と実際の比較結果との少なくとも1相の一致に基づきゼロクロスタイミングを検出することで、例えば誘起電圧と基準電圧とが一致すると想定される相についての比較結果を選択的に用いること等ができる。このため、全相の比較結果を1ビットに合成した信号の変化時をゼロクロスタイミングとする場合と比較して、ゼロクロスタイミングとするための条件を厳しくすることができる。このため、ゼロクロスタイミングを高精度に検出することができる。 In the above invention, the zero cross timing is detected based on the coincidence of at least one phase between the assumed comparison result and the actual comparison result, so that, for example, the comparison is performed on the phase on which the induced voltage and the reference voltage are assumed to coincide. The results can be used selectively. For this reason, compared with the case where the change time of the signal obtained by synthesizing the comparison results of all phases into one bit is set as the zero cross timing, the condition for setting the zero cross timing can be made stricter. For this reason, the zero cross timing can be detected with high accuracy.

ところで、多相回転機の電気角についての所定周期毎にゼロクロスタイミングが生じる。このため、上記発明では、ゼロクロスタイミングに基づき規定タイミングを適切に設定することができる。 By the way, the zero cross timing occurs at every predetermined period for the electrical angle of the multiphase rotating machine. For this reason, in the said invention, a prescription | regulation timing can be set appropriately based on a zero crossing timing.

そして、上記発明では、規定タイミングとゼロクロスタイミングとが1対1に対応している。このため、スイッチング素子の操作状態とゼロクロスタイミングとも1対1に対応することとなる。したがって、上記発明では、スイッチング素子の現在の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される比較手段の比較結果を一義的に定めることができる。 In the above invention, the specified timing and the zero cross timing correspond one-to-one. For this reason, there is a one-to-one correspondence between the operating state of the switching element and the zero cross timing. Therefore, in the said invention, the comparison result of the comparison means assumed when it becomes a zero cross timing in the present operation state of a switching element can be defined uniquely.

ところで、操作手段による処理がなされるときには、スイッチング素子がオン状態からオフ状態へと切り替えられる相の電圧は、正極電位側又は負極電位側に急激に変化する。詳しくは、整流手段による電圧降下程度、正極電位よりも高いか負極電位よりも低くなる。この際、スイッチング素子がオフ状態とされている相の電圧も、正極電位側又は負極電位側に変化する。このため、基準電圧としての中性点電圧やその相当値は、正極電位よりも高いか負極電位よりも低くなるおそれがある。 By the way, when the process by the operation means is performed, the voltage of the phase at which the switching element is switched from the on state to the off state is rapidly changed to the positive electrode potential side or the negative electrode potential side. Specifically, the voltage drop by the rectifying means is higher than the positive electrode potential or lower than the negative electrode potential. At this time, the voltage of the phase in which the switching element is turned off also changes to the positive electrode potential side or the negative electrode potential side. For this reason, the neutral point voltage as a reference voltage or its equivalent value may be higher than the positive electrode potential or lower than the negative electrode potential.

そして、基準電圧として中性点電圧等を用いる場合には、スイッチング素子がオフ状態とされている相、すなわち、誘起電圧と端子電圧とが一致し得る相においては、操作手段による処理にかかわらず、ゼロクロスタイミングとなるまで、比較手段の比較結果が変化しないこととなる。ただし、操作手段による処理がなされているときには、少なくともその処理のなされる相においては比較手段の比較結果は頻繁に変化するため、比較手段による比較結果のうちいずれか1つの相の比較結果が変化することに基づきゼロクロスタイミングを検出することはできない。   When a neutral point voltage or the like is used as the reference voltage, the phase in which the switching element is turned off, that is, the phase in which the induced voltage and the terminal voltage can coincide with each other regardless of the processing by the operating means. The comparison result of the comparison means does not change until the zero cross timing is reached. However, when the processing by the operation means is being performed, the comparison result of the comparison means frequently changes at least in the phase in which the processing is performed, so the comparison result of any one of the comparison results by the comparison means changes. Therefore, the zero cross timing cannot be detected.

この点、上記発明では、想定される比較結果と実際の比較結果との相毎の比較に基づきゼロクロスタイミングを検出するために、誘起電圧と端子電圧とが一致し得る相における比較手段の比較結果をも用いることができる。このため、操作手段による処理がなされているときであれ、ゼロクロスタイミングを高精度に把握することができる。
上述したように、上記操作手段による処理によってスイッチング素子がオン状態からオフ状態へと切り替えられる相の電圧は、整流手段の電圧降下程度、正極電位よりも高いか負極電位よりも低くなる。このため、基準電圧も正極電位よりも高いか負極電位よりも低くなる。ただし、多相回転機が断線している場合には、基準電圧が正極電位よりも高くなったり負極電位よりも低くなったりすることはないと考えられる。このため、オン状態に固定されている相、すなわち、端子電圧が正極電位又は負極電位に固定されている相の比較手段の比較結果は、多相回転機の断線の有無に応じて相違すると考えられる。上記発明では、この点に鑑み、多相回転機の断線を検出することができる。
In this regard, in the above invention, in order to detect the zero cross timing based on the phase-by-phase comparison between the assumed comparison result and the actual comparison result, the comparison result of the comparison means in the phase where the induced voltage and the terminal voltage can coincide. Can also be used. For this reason, it is possible to grasp the zero cross timing with high accuracy even when the processing by the operation means is performed.
As described above, the voltage of the phase at which the switching element is switched from the on state to the off state by the processing by the operation unit is higher than the positive electrode potential or lower than the negative electrode potential by about the voltage drop of the rectifier unit. For this reason, the reference voltage is also higher than the positive electrode potential or lower than the negative electrode potential. However, when the multi-phase rotating machine is disconnected, it is considered that the reference voltage does not become higher than the positive electrode potential or lower than the negative electrode potential. For this reason, it is considered that the comparison results of the comparison means of the phase fixed in the on state, that is, the phase in which the terminal voltage is fixed at the positive electrode potential or the negative electrode potential, differ depending on the presence or absence of disconnection of the multiphase rotating machine. It is done. In the above invention, in view of this point, it is possible to detect disconnection of the multiphase rotating machine.

請求項記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記取得手段は、前記スイッチング素子の現在の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される前記比較手段の比較結果と実際の比較結果とが少なくとも1つの相において不一致であることに基づき、前記多相回転機の回転状態に異常がある旨判断する異常判断手段を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in the invention according to the first SL placement, the acquisition means, comparison with the actual comparison of the comparing means in the current operating state is assumed when the zero-cross timing of the switching element An abnormality determination means is provided for determining that there is an abnormality in the rotational state of the multiphase rotating machine based on the fact that the result is inconsistent in at least one phase.

多相回転機の回転状態が正常であるときには、想定される比較結果と実際の比較結果とが全相において一致すると考えられる。上記発明では、この点に着目し、想定される比較結果と実際の比較結果とが少なくとも1つの相において不一致であることに基づき、回転機の回転状態に異常がある旨を高精度に判断することができる。   When the rotation state of the multi-phase rotating machine is normal, it is considered that the assumed comparison result and the actual comparison result coincide in all phases. In the above invention, paying attention to this point, it is determined with high accuracy that there is an abnormality in the rotational state of the rotating machine, based on the fact that the assumed comparison result and the actual comparison result are inconsistent in at least one phase. be able to.

請求項記載の発明は、請求項記載の発明において、前記異常判断手段は、前記スイッチング素子の操作状態の時系列パターンから想定される前記比較手段の比較結果の時系列パターンを時間に対して反転させたものと実際の時系列パターンとの一致に基づき、前記多相回転機が逆回転する異常がある旨判断する手段を備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the abnormality determination unit is configured to change the time series pattern of the comparison result of the comparison unit assumed from the time series pattern of the operation state of the switching element with respect to time. And a means for judging that there is an abnormality that the multiphase rotating machine rotates in reverse based on the coincidence between the inverted one and the actual time series pattern.

スイッチング素子の操作状態から、比較手段の比較結果が定まる。このため、スイッチング素子の操作状態の時系列パターンによって、比較手段の比較結果の時系列パターンを定めることができる。このため、比較結果の時系列パターンを逆にしたものと実際の時系列パターンとが一致する場合には、多相回転機が逆回転していると判断することができる。   The comparison result of the comparison means is determined from the operating state of the switching element. For this reason, the time series pattern of the comparison result of the comparison means can be determined by the time series pattern of the operation state of the switching element. For this reason, when the time series pattern of the comparison result is reversed and the actual time series pattern matches, it can be determined that the multiphase rotating machine is rotating in reverse.

請求項記載の発明は、請求項2又は3記載の発明において、前記多相回転機の回転状態に異常がある旨判断されるとき、前記多相回転機の回転を強制的に停止させる停止手段と、前記停止手段による停止処理の後、前記多相回転機を再起動する起動手段とを更に備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the invention, when it is determined that there is an abnormality in the rotational state of the multiphase rotating machine, the rotation of the multiphase rotating machine is forcibly stopped. And a starting means for restarting the multiphase rotating machine after the stopping process by the stopping means.

上記発明では、多相回転機の回転状態に異常がある旨判断されるとき、多相回転機の回転を強制的に停止させる処理を行い、その後再起動処理を行う。このため、多相回転機が自然に停止するまで待機した後再起動処理を行う場合と比較して、多相回転機を迅速に正常状態に復帰させることができる。   In the above invention, when it is determined that there is an abnormality in the rotational state of the multiphase rotating machine, the process of forcibly stopping the rotation of the multiphase rotating machine is performed, and then the restarting process is performed. For this reason, compared with the case where restart processing is performed after waiting until the multiphase rotating machine naturally stops, the multiphase rotating machine can be quickly returned to the normal state.

請求項記載の発明は、請求項記載の発明において、前記停止手段は、前記多相回転機の全相を前記正極又は負極のいずれかと導通させることで前記多相回転機の回転を強制的に停止させることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth aspect , the stopping means forces the rotation of the multiphase rotating machine by causing all phases of the multiphase rotating machine to conduct with either the positive electrode or the negative electrode. It stops automatically.

多相回転機の全相を正極又は負極のいずれか一方と導通状態とする場合、多相回転機の全相が短絡されることとなる。この場合、多相回転機の回転に伴う誘起電圧により多相回転機に電流が流れることとなり、この電流は電流経路内の抵抗等の影響で減衰していく。換言すれば、回転エネルギが減衰していく。上記発明では、この点に着目し、多相回転機の全相を電源の正極又は負極のいずれかと導通させることで多相回転機の回転エネルギを迅速に低減させることができる。   When all phases of the multiphase rotating machine are brought into conduction with either the positive electrode or the negative electrode, all phases of the multiphase rotating machine are short-circuited. In this case, a current flows through the multiphase rotating machine due to the induced voltage accompanying the rotation of the multiphase rotating machine, and this current attenuates due to the influence of the resistance in the current path. In other words, the rotational energy is attenuated. In the above invention, paying attention to this point, the rotational energy of the multi-phase rotating machine can be rapidly reduced by making all phases of the multi-phase rotating machine conductive with either the positive electrode or the negative electrode of the power source.

請求項記載の発明は、スイッチング素子及びこれに並列接続される整流手段を備える電力変換回路について、該電力変換回路に接続される多相回転機の相ラインの断線を検出する多相回転機の断線検出装置において、前記多相回転機の各相のそれぞれについて、その端子電圧と、多相回転機の中性点電圧及びその相当値のいずれかからなる基準電圧との大小関係を各別に比較する比較手段と、前記多相回転機の相のうちの単一の相が前記電力変換回路の一対の入力端子のいずれか一方と導通状態とされて且つ前記単一の相以外の少なくとも1相が前記一対の入力端子のいずれか他方と導通状態とされる状況下、前記いずれか一方の入力端子と前記多相回転機とを導通状態とするスイッチング素子をオフ状態とする際の前記少なくとも1つの相に対応する前記比較手段の比較結果が大小関係の反転を示すか否かに基づき、前記断線の有無を検出する断線検出手段とを備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a multiphase rotating machine that detects a disconnection of a phase line of a multiphase rotating machine connected to the power conversion circuit with respect to a power conversion circuit including a switching element and a rectifying means connected in parallel thereto. For each of the phases of the multiphase rotating machine, the magnitude relationship between the terminal voltage and the reference voltage consisting of either the neutral point voltage of the multiphase rotating machine or its equivalent value is separately determined. Comparing means for comparing, and at least one of the phases of the multiphase rotating machine is in a conductive state with any one of the pair of input terminals of the power conversion circuit and at least one other than the single phase In a situation where a phase is in a conductive state with either one of the pair of input terminals, at least when the switching element that turns the one of the input terminals and the multiphase rotating machine into a conductive state is turned off One A comparison result of said comparing means for correspondence on the basis of whether or not showing the inversion of the magnitude relationship, characterized by comprising a disconnection detection means for detecting the presence or absence of the disconnection.

多相回転機の相のうちの単一の相が電力変換回路の一対の入力端子のいずれか一方と導通状態とされて且つ単一の相以外の少なくとも1相が前記一対の入力端子のいずれか他方と導通状態とされる状況下、いずれか一方の入力端子と前記多相回転機とを導通状態とするスイッチング素子をオフ状態とすると、単一の相には、整流手段を介して電流が流れ続ける。このため、単一の相の電圧は、電源の正極電位よりも高い値に上昇するか、電源の負極電位よりも低い値に低下する。このため、上記基準電圧も、電源の正極電位よりも高い値に上昇するか、電源の負極電位よりも低い値に低下する。   A single phase of the phases of the multiphase rotating machine is in conduction with one of the pair of input terminals of the power conversion circuit, and at least one phase other than the single phase is any of the pair of input terminals. When the switching element that makes one of the input terminals and the multi-phase rotating machine conductive is turned off in a state where it is in a conductive state with the other, a single phase has a current via a rectifier. Continues to flow. For this reason, the voltage of a single phase rises to a value higher than the positive electrode potential of the power supply, or falls to a value lower than the negative electrode potential of the power supply. For this reason, the reference voltage also rises to a value higher than the positive potential of the power supply or falls to a value lower than the negative potential of the power supply.

ただし、多相回転機が断線している場合には、いずれか一方の入力端子と前記多相回転機とを導通状態とするスイッチング素子をオフ状態としても、単一の相の電圧は、電源の正極電位と負極電位との間の値にとどまる。このため、少なくとも1つの相、すなわち、端子電圧が正極電位又は負極電位に固定される相における比較手段の比較結果は、多相回転機の断線の有無に応じて相違することとなる。上記発明では、この点に着目し、断線を検出することができる。   However, when the multi-phase rotating machine is disconnected, the voltage of a single phase is not supplied even if the switching element that makes one of the input terminals and the multi-phase rotating machine conductive is turned off. It remains at a value between the positive electrode potential and the negative electrode potential. For this reason, the comparison result of the comparison means in at least one phase, that is, the phase in which the terminal voltage is fixed at the positive electrode potential or the negative electrode potential, differs depending on whether or not the multiphase rotating machine is disconnected. In the above invention, it is possible to detect a disconnection by focusing on this point.

請求項記載の発明は、請求項記載の発明において、前記多相回転機の誘起電圧が前記基準電圧と一致するゼロクロスタイミングに基づき、前記スイッチング素子の操作状態の切り替えの基準となる規定タイミングを設定する設定手段と、前記多相回転機の相電流が閾値以上となるとき、前記規定タイミングによって定まる各スイッチング素子のオン操作許可期間において、前記オン操作許可期間にあるスイッチング素子のオン・オフを繰り返す操作手段とを更に備え、前記断線検出手段は、前記操作手段による処理がなされるときに前記検出を行うことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, based on a zero cross timing at which an induced voltage of the multiphase rotating machine matches the reference voltage, a specified timing that serves as a reference for switching the operation state of the switching element. When the phase current of the multiphase rotating machine is greater than or equal to a threshold value, the on / off state of the switching element in the on operation permission period is determined in the on operation permission period of each switching element determined by the specified timing. The disconnection detecting means performs the detection when processing by the operating means is performed.

上記発明では、相電流が閾値未満のときには、規定タイミングに基づきオン・オフ操作が切り替えられる。そしてこの場合には、基準電圧は正極電位及び負極電位間に留まると考えられる。一方、操作手段による操作がなされるときには、多相回転機の相のうちの単一の相が電力変換回路の一対の入力端子のいずれか一方と導通状態とされて且つ単一の相以外の少なくとも1相が前記一対の入力端子のいずれか他方と導通状態とされる状況下、いずれか一方の入力端子と前記多相回転機とを導通状態とするスイッチング素子をオフ状態とする現象が生じ得る。このため、上記請求項13記載の発明を適切に適用することができる。   In the above invention, when the phase current is less than the threshold value, the on / off operation is switched based on the specified timing. In this case, the reference voltage is considered to remain between the positive electrode potential and the negative electrode potential. On the other hand, when the operation means is operated, a single phase of the phases of the multi-phase rotating machine is in a conductive state with any one of the pair of input terminals of the power conversion circuit and other than the single phase. In a situation where at least one phase is in a conductive state with either one of the pair of input terminals, a phenomenon occurs in which a switching element that makes one of the input terminals and the multiphase rotating machine into a conductive state is turned off. obtain. For this reason, the invention described in claim 13 can be applied appropriately.

(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる多相回転機の制御装置を車載ブラシレスモータの制御装置に適用した第1の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a multiphase rotating machine according to the present invention is applied to a control device for an in-vehicle brushless motor will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかるブラシレスモータの制御システムの全体構成を示す。   FIG. 1 shows an overall configuration of a brushless motor control system according to the present embodiment.

図示されるブラシレスモータ10は、3相モータであり、自動2輪車に搭載される内燃機関のフューエルポンプのアクチュエータである。ブラシレスモータ10の3つの相(U相、V相、W相)には、インバータ12が接続されている。このインバータ12は、3相インバータであり、バッテリ14側の電圧をブラシレスモータ10の3つの相に適宜印加する。詳しくは、インバータ12は、3つの相のそれぞれとバッテリ14の正極側又は負極側とを導通させるべく、スイッチング素子SW1、SW2(U相アーム)とスイッチング素子SW3,SW4(V相アーム)とスイッチング素子SW5,SW6(W相アーム)との並列接続体を備えて構成されている。そして、スイッチング素子SW1及びスイッチング素子SW2を直列接続する接続点がブラシレスモータ10のU相と接続されている。また、スイッチング素子SW3及びスイッチング素子SW4を直列接続する接続点がブラシレスモータ10のV相と接続されている。更に、スイッチング素子SW5及びスイッチング素子SW6を直列接続する接続点がブラシレスモータ10のW相と接続されている。そして、これらスイッチング素子SW1〜SW6にはそれぞれ、フライホイールダイオードD1〜D6が並列接続されている。   The illustrated brushless motor 10 is a three-phase motor and is an actuator of a fuel pump of an internal combustion engine mounted on a motorcycle. An inverter 12 is connected to the three phases (U phase, V phase, W phase) of the brushless motor 10. This inverter 12 is a three-phase inverter, and appropriately applies the voltage on the battery 14 side to the three phases of the brushless motor 10. Specifically, the inverter 12 switches between the switching elements SW1 and SW2 (U-phase arm) and the switching elements SW3 and SW4 (V-phase arm) so that each of the three phases and the positive electrode side or the negative electrode side of the battery 14 are electrically connected. It is configured to include a parallel connection body with the elements SW5 and SW6 (W-phase arm). And the connection point which connects switching element SW1 and switching element SW2 in series is connected with the U phase of the brushless motor 10. FIG. In addition, a connection point where the switching elements SW3 and SW4 are connected in series is connected to the V phase of the brushless motor 10. Furthermore, a connection point for connecting the switching element SW5 and the switching element SW6 in series is connected to the W phase of the brushless motor 10. Further, flywheel diodes D1 to D6 are connected in parallel to the switching elements SW1 to SW6, respectively.

なお、本実施形態では、上側アームのスイッチング素子SW1、SW3,SW5は、PチャネルMOSトランジスタにて構成され、下側アームのスイッチング素子SW2、SW4,SW6は、NチャネルMOSトランジスタにて構成されている。そして、上記フライホイールダイオードD1〜D6は、上記MOSトランジスタの寄生ダイオードとして構成されている。   In the present embodiment, the switching elements SW1, SW3, and SW5 in the upper arm are configured by P-channel MOS transistors, and the switching elements SW2, SW4, and SW6 in the lower arm are configured by N-channel MOS transistors. Yes. The flywheel diodes D1 to D6 are configured as parasitic diodes of the MOS transistor.

制御装置20は、インバータ12を操作することで、ブラシレスモータ10の出力を制御する。詳しくは、制御装置20は、ドライバ22と、電流検出部24と、スイッチング制御部26とを備えている。ここで、電流検出部24は、スイッチング素子SW1〜SW6を流れる電流をそれぞれ検出し、スイッチング制御部26に出力する部分である。詳しくは、本実施形態では、スイッチング素子SW1〜SW6を流れる電流を、これらのオン抵抗に基づき検出する。すなわち、電流検出部24は、スイッチング素子SW1〜SW6のそれぞれについて、これを流れる電流を検出するための検出用トランジスタを備える。そして、スイッチング素子SW1〜SW6及び対応する検出用トランジスタについて、これらのソース同士及びゲート同士を短絡させることで、カレントミラー回路を構成する。これにより、検出用トランジスタの出力電流に基づきスイッチング素子SW1〜SW6を流れる電流を検出することができる。なお、実際には、電流検出部24は、インバータ12の近傍に形成されることが望ましい。ちなみに、カレントミラー回路を構成することで電流を検出する手法としては、例えば特開平10−256541号公報に記載されている。   The control device 20 controls the output of the brushless motor 10 by operating the inverter 12. Specifically, the control device 20 includes a driver 22, a current detection unit 24, and a switching control unit 26. Here, the current detection unit 24 is a part that detects currents flowing through the switching elements SW <b> 1 to SW <b> 6 and outputs the currents to the switching control unit 26. Specifically, in the present embodiment, the current flowing through the switching elements SW1 to SW6 is detected based on these on-resistances. That is, the current detection unit 24 includes a detection transistor for detecting a current flowing through each of the switching elements SW1 to SW6. And about the switching elements SW1-SW6 and the corresponding detection transistor, a current mirror circuit is comprised by short-circuiting these sources and gates. Thereby, the current flowing through the switching elements SW1 to SW6 can be detected based on the output current of the detection transistor. Actually, the current detection unit 24 is preferably formed in the vicinity of the inverter 12. Incidentally, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-256541 discloses a method for detecting a current by forming a current mirror circuit.

スイッチング制御部26は、ドライバ22を介してスイッチング素子SW1〜SW6をオン・オフ操作する。ここでは、基本的には、120°通電方式にてスイッチング制御を行う。詳しくは、ブラシレスモータ10の各相の端子電圧vu,vv,vwについての抵抗体RU,RV,RWによる分圧値である仮想中性点電圧(基準電圧vref)が、ブラシレスモータ10の各相の端子電圧vu,vv,vwと一致するタイミングに基づき、誘起電圧が基準電圧vrefと一致するタイミング(ゼロクロスタイミング)を検出する。そして、ゼロクロスタイミングから所定の電気角度(例えば「30°」)遅角したタイミング(規定タイミング)においてスイッチング素子SW1〜SW6の操作を切り替える。ただし、電流検出部24によって検出される電流が電流制限値を越える際には、ブラシレスモータ10を流れる電流(通電量)を制限すべく、スイッチング素子SW2,SW4,SW6がオン操作される期間を「120°」の期間とする代わりに、この期間内においてPWM制御を行う。   The switching control unit 26 turns on / off the switching elements SW <b> 1 to SW <b> 6 via the driver 22. Here, basically, switching control is performed by a 120 ° energization method. Specifically, the virtual neutral point voltage (reference voltage vref), which is a divided value by the resistors RU, RV, RW for the terminal voltages vu, vv, vw of each phase of the brushless motor 10, is determined for each phase of the brushless motor 10. The timing at which the induced voltage coincides with the reference voltage vref (zero cross timing) is detected based on the timing coincident with the terminal voltages vu, vv, vw. Then, the operation of the switching elements SW1 to SW6 is switched at a timing (specified timing) delayed by a predetermined electrical angle (for example, “30 °”) from the zero cross timing. However, when the current detected by the current detection unit 24 exceeds the current limit value, a period during which the switching elements SW2, SW4, SW6 are turned on to limit the current (energization amount) flowing through the brushless motor 10 is set. Instead of setting the period of “120 °”, PWM control is performed within this period.

なお、スイッチング制御部26は、論理回路にて構成してもよく、また中央処理装置及びプログラムを記憶する記憶装置によって構成してもよい。   The switching control unit 26 may be configured by a logic circuit, or may be configured by a central processing unit and a storage device that stores a program.

図2に、120°通電制御時におけるスイッチング制御部26によるスイッチング制御態様を示す。詳しくは、図2(a)に、実線にて端子電圧vu,vv,vwの推移を示し、1点鎖線にて基準電圧vrefを示す(本実施形態では、基準電圧vrefとして仮想中性点電圧を用いるため、基準電圧vrefは実際には変動するが、ここでは便宜上、一定値としている)。図2(b)に、端子電圧vu,vv,vwと基準電圧vrefとのそれぞれの大小関係の比較結果(比較信号PU,PV,PW)の推移を示し、図2(c)に、比較信号PU,PV,PWの論理合成信号PSの推移を示す。図2(d)に、スイッチング素子SW1〜SW6の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される比較信号PU,PV,PWの論理合成信号(期待信号)の推移を示す。図2(e)は、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジがゼロクロスタイミングに同期した信号であるゼロクロスタイミングの検出信号Qsの推移を示す。図2(f)に、各種カウンタの推移を示し、図2(g)に、スイッチング素子SW1〜SW6の操作信号の推移を示す。なお、図2(g)に示す操作信号は、上側アームのスイッチング素子SW1、SW3,SW5の操作信号U+、V+、W+と、下側アームのスイッチング素子SW2,SW4,SW6の操作信号U−、V−、W−とを示している。そして、上側アームのスイッチング素子SW1、SW3,SW5は、Pチャネルトランジスタであるため、これらの操作信号U+、V+、W+が論理「L」となる期間がオン状態となる期間となる。   In FIG. 2, the switching control aspect by the switching control part 26 at the time of 120 degree electricity supply control is shown. Specifically, in FIG. 2A, transitions of the terminal voltages vu, vv, vw are shown by solid lines, and a reference voltage vref is shown by a one-dot chain line (in this embodiment, a virtual neutral point voltage is used as the reference voltage vref). In this case, the reference voltage vref actually fluctuates, but is a constant value for convenience here). FIG. 2B shows the transition of the comparison results (comparison signals PU, PV, PW) of the respective magnitude relationships between the terminal voltages vu, vv, vw and the reference voltage vref, and FIG. The transition of the logic synthesis signal PS of PU, PV, and PW is shown. FIG. 2D shows the transition of the logic synthesis signal (expected signal) of the comparison signals PU, PV, and PW that is assumed when the zero cross timing is reached in the operating state of the switching elements SW1 to SW6. FIG. 2E shows a transition of the detection signal Qs at the zero cross timing, which is a signal in which the rising edge and the falling edge are synchronized with the zero cross timing. FIG. 2 (f) shows changes of various counters, and FIG. 2 (g) shows changes of operation signals of the switching elements SW1 to SW6. 2 (g) includes the operation signals U +, V +, W + of the switching elements SW1, SW3, SW5 of the upper arm and the operation signals U− of the switching elements SW2, SW4, SW6 of the lower arm. V- and W- are shown. Since the switching elements SW1, SW3, and SW5 of the upper arm are P-channel transistors, the period in which these operation signals U +, V +, and W + are in the logic “L” period is the on-period.

上記合成信号PSは、3ビットの信号であり、比較信号PU、PV,PWのそれぞれの論理値がそれぞれ最上位ビット、中間ビット、及び最下位ビットの論理値と一致している。すなわち、比較信号PUが論理「H」であるときには最上位ビットが「1」となり、比較信号PUが論理「L」であるときには最上位ビットが「0」となる。このため、例えば比較信号PU,PV,PWがそれぞれ「H」、「L」、「H」であるときには、合成信号PSは、2進数表記で「101」、10進数表記で「5」となる。ちなみに、図2では、合成信号PS及び期待信号ともに、10進数表記にて記している。   The composite signal PS is a 3-bit signal, and the logical values of the comparison signals PU, PV, and PW respectively match the logical values of the most significant bit, the intermediate bit, and the least significant bit. That is, when the comparison signal PU is logic “H”, the most significant bit is “1”, and when the comparison signal PU is logic “L”, the most significant bit is “0”. Therefore, for example, when the comparison signals PU, PV, and PW are “H”, “L”, and “H”, respectively, the composite signal PS is “101” in binary notation and “5” in decimal notation. . Incidentally, in FIG. 2, both the synthesized signal PS and the expected signal are shown in decimal notation.

図2(f)に実線にて示されるのは、互いに隣接するゼロクロスタイミングの間隔を計時する計測カウンタの値を示している。図示されるように、計測カウンタは、ゼロクロスタイミングとなる度に初期化され、新たに計時動作を再開する。ここで、互いに隣接するゼロクロスタイミングの間隔は、回転速度と相関を有する。このため、初期化される直前の計測カウンタの値(計測カウンタの最大値)は、回転速度と相関を有するパラメータとなる。   A solid line in FIG. 2 (f) indicates a value of a measurement counter that measures the interval between adjacent zero-cross timings. As shown in the figure, the measurement counter is initialized every time the zero cross timing is reached, and newly restarts the timing operation. Here, the interval between the zero cross timings adjacent to each other has a correlation with the rotation speed. Therefore, the value of the measurement counter immediately before initialization (maximum value of the measurement counter) is a parameter having a correlation with the rotation speed.

一方、図2(f)に1点鎖線にて示されるのは、ゼロクロスタイミングから規定タイミングとなるまでの所要時間をカウントすることで規定タイミングを設定する規定タイミング設定カウンタの値を示している。規定タイミング設定カウンタは、ゼロクロスタイミングにおいて、計測カウンタの初期化前の値を初期値として、これをデクリメントしていくことでゼロとなるタイミングを規定タイミングとして設定するものである。この際、例えばゼロクロスタイミング及び規定タイミング間の間隔が「30°」である場合には、デクリメントのスピードを、計測カウンタのインクリメントのスピードの2倍とする。互いに隣接するゼロクロスタイミングの間隔が「60°」であることに鑑みれば、こうした設定により、規定タイミング設定カウンタが「0」となるタイミングを、ゼロクロスタイミングから「30°」遅角したタイミングとすることができると考えられる。   On the other hand, what is indicated by a one-dot chain line in FIG. 2 (f) is a value of a specified timing setting counter that sets the specified timing by counting the required time from the zero cross timing to the specified timing. The specified timing setting counter sets, as a specified timing, a timing that becomes zero by decrementing a value before initialization of the measurement counter as an initial value at the zero cross timing. At this time, for example, when the interval between the zero cross timing and the specified timing is “30 °”, the decrement speed is set to twice the increment speed of the measurement counter. Considering that the interval between adjacent zero-cross timings is “60 °”, the timing at which the specified timing setting counter becomes “0” is set to a timing delayed by “30 °” from the zero-cross timing by such setting. It is thought that you can.

また、図2(f)に2点鎖線にて示されるのは、端子電圧vu,vv,vwと基準電圧vrefとの大小比較に基づくゼロクロスタイミングの検出を禁止(無効化)する期間(マスキング期間)を定めるマスキング期間カウンタの値を示す。このカウンタは、ダイオードD1〜D6を電流が流れる期間において端子電圧vu,vv,vwが基準電圧vrefと一致することでゼロクロスタイミングであると誤判断することを回避するためのものである。このカウンタも、ゼロクロスタイミングにおいて、計測カウンタの初期化前の値を初期値として、これをデクリメントしていき、ゼロとなる前の期間をマスキング期間として設定する。ここで例えば、マスキング期間をゼロクロスタイミングから「45°」の期間とするなら、デクリメントのスピードを、計測カウンタのインクリメントのスピードの「3/2」倍とすればよい。   Also, a two-dot chain line in FIG. 2 (f) indicates a period during which the detection of the zero cross timing based on the magnitude comparison between the terminal voltages vu, vv, vw and the reference voltage vref is prohibited (invalidated) (masking period) The value of the masking period counter that defines This counter is for avoiding erroneous determination that the terminal voltage vu, vv, vw coincides with the reference voltage vref during the period in which current flows through the diodes D1 to D6, and that it is the zero cross timing. This counter also decrements a value before initialization of the measurement counter as an initial value at the zero cross timing, and sets a period before becoming zero as a masking period. Here, for example, if the masking period is a period of “45 °” from the zero cross timing, the decrement speed may be set to “3/2” times the increment speed of the measurement counter.

上記マスキング期間カウンタがゼロとなることで比較信号PU,PV,PWや合成信号PSが有効とされ、この期間において合成信号PSが期待信号と一致することで検出信号Qsが反転する。そして、検出信号Qsの反転するゼロクロスタイミングから規定タイミング設定カウンタのデクリメントが開始され、その値がゼロとなることでスイッチング素子SW1〜SW6の操作が切り替えられる。   When the masking period counter becomes zero, the comparison signals PU, PV, PW and the combined signal PS are validated. In this period, the detected signal Qs is inverted when the combined signal PS matches the expected signal. Then, the decrement of the specified timing setting counter is started from the zero cross timing at which the detection signal Qs is inverted, and the operation of the switching elements SW1 to SW6 is switched when the value becomes zero.

図示されるように、各スイッチング素子SW1〜SW6をオン状態に切り替える規定タイミングとゼロクロスタイミングとは1対1に対応している。このため、スイッチング素子SW1〜SW6の操作状態に応じて、各相の端子電圧vu,vv,vwの挙動は一義的に定まっている。このため、上記期待信号を一義的に定めることができる。   As shown in the figure, the prescribed timing for switching each of the switching elements SW1 to SW6 to the ON state and the zero cross timing correspond one-to-one. For this reason, the behavior of the terminal voltages vu, vv, vw of each phase is uniquely determined according to the operation state of the switching elements SW1 to SW6. For this reason, the expected signal can be uniquely determined.

以下、図3及び図4を用いて、本実施形態にかかる120°通電制御の処理手順について更に説明する。図3は、上記3つのカウンタのカウンタ値の設定処理についての手順を示す。この処理は、制御装置20により、例えば所定周期で繰り返し実行される。   Hereinafter, the processing procedure of the 120 ° energization control according to the present embodiment will be further described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows the procedure for setting the counter values of the three counters. This process is repeatedly executed by the control device 20 at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS10において、マスキング期間カウンタが「0」であるか否かを判断する。そしてゼロであると判断されると、ステップS12において、比較信号PU,PV,PWの合成信号PSが変化したか否かを判断する。そして、ステップS12において合成信号PSが変化したと判断されるときには、ステップS14において、合成信号PSと期待信号とが一致するか否かを判断する。この処理は、端子電圧vu、vv、vwと基準電圧vrefとの大小関係の変化が、スイッチング素子SW1〜SW6の操作状態から想定される変化と一致するか否かを判断するものである。そして、合成信号PSと期待信号とが一致すると判断されるときには、反転許可フラグがオンとなっているか否かを判断する。ここで、反転許可フラグは、マスキング期間カウンタがゼロとなってから上記検出信号Qsを未だ反転していないときにオンとなるフラグである。このため、マスキング期間カウンタがゼロとなってから合成信号PSと期待信号とが初めて一致するときには、反転許可フラグがオンとなっている。   In this series of processing, first, in step S10, it is determined whether or not the masking period counter is “0”. If it is determined to be zero, it is determined in step S12 whether or not the combined signal PS of the comparison signals PU, PV, and PW has changed. When it is determined in step S12 that the combined signal PS has changed, it is determined in step S14 whether or not the combined signal PS matches the expected signal. This process determines whether the change in the magnitude relationship between the terminal voltages vu, vv, vw and the reference voltage vref matches the change assumed from the operating state of the switching elements SW1 to SW6. When it is determined that the combined signal PS and the expected signal match, it is determined whether or not the inversion permission flag is on. Here, the inversion permission flag is a flag that is turned on when the detection signal Qs is not yet inverted after the masking period counter becomes zero. For this reason, when the combined signal PS and the expected signal match for the first time after the masking period counter becomes zero, the inversion permission flag is turned on.

そして、反転許可フラグがオンとなっているときには、ステップS18において検出信号Qsを反転させる。そして、ステップS20において反転許可フラグをオフとする。続くステップS22では、規定タイミング設定カウンタ及びマスキング期間カウンタの値を計測カウンタの値とする。そして、ステップS24においては、計測カウンタを初期化する。   When the inversion permission flag is on, the detection signal Qs is inverted in step S18. In step S20, the inversion permission flag is turned off. In subsequent step S22, the values of the specified timing setting counter and the masking period counter are set as the values of the measurement counter. In step S24, the measurement counter is initialized.

一方、ステップS10において否定判断されるときには、ステップS26において、計測カウンタをインクリメントする。続くステップS28おいては、規定タイミング設定カウンタがゼロであるか否かを判断する。そして、規定タイミング設定カウンタがゼロであるときには、ステップS30において上記反転許可カウンタをオンとする。一方、規定タイミング設定カウンタがゼロでないときには、ステップS32において規定タイミング設定カウンタをデクリメントする。   On the other hand, when a negative determination is made in step S10, the measurement counter is incremented in step S26. In the subsequent step S28, it is determined whether or not the specified timing setting counter is zero. When the specified timing setting counter is zero, the inversion permission counter is turned on in step S30. On the other hand, when the specified timing setting counter is not zero, the specified timing setting counter is decremented in step S32.

そして、上記ステップS30、S32の処理が完了するときには、ステップS34において、マスキング期間カウンタがゼロであるか否かを判断する。そして、マスキング期間カウンタがゼロでないときには、ステップS36において、マスキング期間カウンタをデクリメントする。   When the processes in steps S30 and S32 are completed, it is determined in step S34 whether the masking period counter is zero. If the masking period counter is not zero, the masking period counter is decremented in step S36.

なお、ステップS34において肯定判断されるときや、ステップS12〜S16において否定判断されるとき、ステップS36の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。   When an affirmative determination is made in step S34 or a negative determination is made in steps S12 to S16, when the process of step S36 is completed, this series of processes is temporarily terminated.

図4に、上記規定タイミング設定カウンタに基づく120°通電制御時のスイッチング素子SW1〜SW6の操作の切り替え処理の手順を示す。この処理は、制御装置20により、例えば所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 4 shows the procedure of the switching process of the operations of the switching elements SW1 to SW6 during the 120 ° energization control based on the specified timing setting counter. This process is repeatedly executed by the control device 20 at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS40において、規定タイミング設定カウンタがゼロとなったか否かを判断する。この処理は、スイッチング素子SW1〜SW6の操作の切り替えのタイミングであるか否かを判断するものである。そして、規定タイミング設定カウンタがゼロとなったと判断されるときには、ステップS42において、スイッチング素子SW1〜SW6の操作パターン(スイッチングパターン)に基づき、スイッチング素子SW1〜SW6の操作を切り替える。すなわち、先の図2に示したように、スイッチング素子SW1〜SW6の操作パターンは、電気角度で「60°」毎に変化するものであるものの、「360°」周期の周期性を有している。このため、現在のスイッチング素子SW1〜SW6の操作状態から次回の操作状態が一義的に定まっている。このため、この一義的な関係に基づき、スイッチング素子SW1〜SW6の操作を切り替える。   In this series of processing, first, in step S40, it is determined whether or not the specified timing setting counter has become zero. This process is to determine whether or not it is the timing for switching the operation of the switching elements SW1 to SW6. When it is determined that the specified timing setting counter has become zero, in step S42, the operation of the switching elements SW1 to SW6 is switched based on the operation pattern (switching pattern) of the switching elements SW1 to SW6. That is, as shown in FIG. 2, the operation pattern of the switching elements SW1 to SW6 changes every “60 °” in electrical angle, but has a periodicity of “360 °” period. Yes. For this reason, the next operation state is uniquely determined from the current operation state of the switching elements SW1 to SW6. For this reason, operation of switching element SW1-SW6 is switched based on this unambiguous relationship.

続くステップS44においては、期待信号を更新する。すなわち、スイッチング素子SW1〜SW6の操作状態が変化することで、その操作状態が維持される期間においてゼロクロスタイミングが一度生じると考えられる。そして、このゼロクロスタイミングにおける比較信号PU,PV,PWの値は、操作状態から一義的に定まる。このため、今回の操作状態に応じた値へと期待信号を更新する。具体的には、前回の期待信号が「1」である場合には今回の期待信号を「5」とし、前回の期待信号が「5」である場合には今回の期待信号を「4」とし、前回の期待信号が「4」である場合には今回の期待信号を「6」とし、前回の期待信号が「6」である場合には今回の期待信号を「2」とし、前回の期待信号が「2」である場合には今回の期待信号を「3」とし、前回の期待信号が「3」である場合には今回の期待信号を「1」とする。   In a succeeding step S44, the expected signal is updated. That is, it is considered that the zero cross timing occurs once in the period in which the operation state is maintained by changing the operation state of the switching elements SW1 to SW6. The values of the comparison signals PU, PV, PW at this zero cross timing are uniquely determined from the operation state. Therefore, the expected signal is updated to a value corresponding to the current operation state. Specifically, when the previous expected signal is “1”, the current expected signal is “5”, and when the previous expected signal is “5”, the current expected signal is “4”. When the previous expected signal is “4”, the current expected signal is “6”, and when the previous expected signal is “6”, the current expected signal is “2”. When the signal is “2”, the current expected signal is “3”, and when the previous expected signal is “3”, the current expected signal is “1”.

なお、上記ステップS40において否定判断されるときや、ステップS44の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。   When a negative determination is made in step S40 or when the process of step S44 is completed, this series of processes is temporarily terminated.

上記処理によれば、120°通電制御を適切に行うことができる。   According to the said process, 120 degree electricity supply control can be performed appropriately.

図5に、上述したPWM制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置20により、例えば所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 5 shows the processing procedure of the PWM control described above. This process is repeatedly executed by the control device 20 at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS50において、先の図1に示した電流検出部24により、ブラシレスモータ10の各相を流れる電流のうちの最大値が閾値を超えるか否かを判断する。この閾値は、例えばスイッチング素子SW1〜SW6に許容される電流の最大値に基づき設定すればよい。そして、閾値を超えると判断されるときには、ステップS52において、インバータ12の下側アームのスイッチング素子SW2,SW4,SW6について、上記規定タイミングによって定まるオン期間(オン許可期間)内でオン・オフを繰り返すPWM処理を行う。なお、上記ステップS50において否定判断されるときや、ステップS52の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。   In this series of processes, first, in step S50, the current detection unit 24 shown in FIG. 1 determines whether or not the maximum value of the current flowing through each phase of the brushless motor 10 exceeds a threshold value. This threshold value may be set based on, for example, the maximum value of current allowed for the switching elements SW1 to SW6. When it is determined that the threshold value is exceeded, in step S52, the switching elements SW2, SW4, SW6 of the lower arm of the inverter 12 are repeatedly turned on / off within the on period (on permission period) determined by the specified timing. Perform PWM processing. When a negative determination is made in step S50 or when the process of step S52 is completed, the series of processes is temporarily terminated.

上記PWM制御がなされるときには、端子電圧vu,vv,vwが頻繁に変化する。しかし、先の図3に示した処理によれば、この場合であっても、ゼロクロスタイミングを高精度に検出することができる。図6に、PWM制御時のスイッチング制御態様を示す。なお、図6(a)〜図6(e)は、先の図2(a)〜図2(e)と対応している。   When the PWM control is performed, the terminal voltages vu, vv, and vw frequently change. However, according to the processing shown in FIG. 3, the zero cross timing can be detected with high accuracy even in this case. FIG. 6 shows a switching control mode during PWM control. 6A to FIG. 6E correspond to the previous FIG. 2A to FIG. 2E.

図では、U相の下側アームのスイッチング素子SW2のオン操作許可期間(120°通電制御時におけるオン状態の期間)において、PWM制御を行っているときを示している。図示されるように、スイッチング素子SW2をオン状態からオフ状態へ切り替える度に、U相の端子電圧vuがバッテリ14の正極電圧VBよりも上昇する。これは、ブラシレスモータ10のインダクタンス成分により、スイッチング素子SW2がオン状態からオフ状態へと切り替わる際、オン状態であったときにU相に流れていた電流を流し続けようとする電圧が生じるためである。この際、U相のスイッチング素子SW1、SW2の双方ともオフ状態となっているため、ダイオードD1を介してU相に電流が流れることとなる。このため、U相の端子電圧vuは、バッテリ14の正極電圧VBよりもダイオードD1の電圧降下量程度高くなる。   In the figure, the PWM control is performed during the ON operation permission period of the U-phase lower arm switching element SW2 (ON state period during 120 ° energization control). As shown in the drawing, the U-phase terminal voltage vu rises higher than the positive voltage VB of the battery 14 every time the switching element SW2 is switched from the on state to the off state. This is because, due to the inductance component of the brushless motor 10, when the switching element SW <b> 2 is switched from the on state to the off state, a voltage is generated that keeps the current flowing in the U phase when it is in the on state. is there. At this time, since both the U-phase switching elements SW1 and SW2 are in the OFF state, a current flows to the U-phase via the diode D1. For this reason, the U-phase terminal voltage vu is higher than the positive voltage VB of the battery 14 by about the amount of voltage drop of the diode D1.

このとき、W相のスイッチング素子SW5,SW6は双方ともオフ状態であるため、W相はハイインピーダンス状態となる。このときのW相の端子電圧vwは、スイッチング素子SW3がオン状態とされることでバッテリ14の正極電圧VBと等しくなっているV相の端子電圧vvと、U相の端子電圧vuとによって引き上げられるため、バッテリ14の正極電圧VBよりも高くなる。このため、スイッチング素子SW2がオフ状態に切り替えられる度に、仮想中性点によって設定されている基準電圧vrefもバッテリ14の正極電圧VBよりも高くなる。そして、基準電圧vrefは、スイッチング素子SW2がオフ状態に切り替えられる際のU相の端子電圧vuよりは低いが、そのときのW相の端子電圧vwよりも高くなる。このため、W相の端子電圧vwは、W相の誘起電圧が基準電圧vref以上となるまで基準電圧vrefよりも低いままとなる。   At this time, since the W-phase switching elements SW5 and SW6 are both off, the W-phase is in a high impedance state. The W-phase terminal voltage vw at this time is raised by the V-phase terminal voltage vv that is equal to the positive voltage VB of the battery 14 and the U-phase terminal voltage vu when the switching element SW3 is turned on. Therefore, it becomes higher than the positive electrode voltage VB of the battery 14. For this reason, the reference voltage vref set by the virtual neutral point becomes higher than the positive voltage VB of the battery 14 every time the switching element SW2 is switched to the OFF state. The reference voltage vref is lower than the U-phase terminal voltage vu when the switching element SW2 is switched to the OFF state, but is higher than the W-phase terminal voltage vw at that time. For this reason, the W-phase terminal voltage vw remains lower than the reference voltage vref until the W-phase induced voltage becomes equal to or higher than the reference voltage vref.

これにより、比較信号PWは、ゼロクロスタイミングとなることで初めて論理「H」となる。したがって、先の図3に示したように、合成信号PSが期待信号と初めて一致するときに検出信号Qsを反転させることで、検出信号Qsの反転タイミングとゼロクロスタイミングとを1対1に対応付けることができる。ちなみに、スイッチング素子SW2がオフ状態に切り替えられる際のW相の端子電圧vwが、基準電圧vrefよりも高い値と低い値とを交互に取る現象も生じ得るが、この場合であっても、合成信号PSと期待信号とが初めて一致するタイミングをゼロクロスタイミングとすることはできる。これは、この場合には、図中、合成信号「4」の代わりに「5」となるのみであるためである。   As a result, the comparison signal PW becomes logic “H” only when the zero cross timing is reached. Therefore, as shown in FIG. 3, the detection signal Qs is inverted when the synthesized signal PS matches the expected signal for the first time, thereby associating the inversion timing of the detection signal Qs with the zero-cross timing on a one-to-one basis. Can do. Incidentally, a phenomenon may occur in which the W-phase terminal voltage vw when the switching element SW2 is switched to the off state alternately takes a value higher and lower than the reference voltage vref. The timing at which the signal PS and the expected signal coincide for the first time can be set as the zero cross timing. This is because in this case, only “5” is used instead of the combined signal “4” in the figure.

これに対し、先の図12に示したように、比較信号PU,PV,PWから1ビットの合成信号を生成する場合には、PWM制御時においては、合成信号が頻繁に反転することから、ゼロクロスタイミングを検出することができない。   On the other hand, as shown in FIG. 12, when a 1-bit composite signal is generated from the comparison signals PU, PV, and PW, the composite signal is frequently inverted during PWM control. The zero cross timing cannot be detected.

なお、実際には、スイッチング素子SW1〜SW6の操作の切り替えに伴うリンギングノイズのために、ゼロクロスタイミングとなる以前に比較信号PWが瞬間的に論理「H」となることがある。ただし、この場合、比較信号PUの論理値も図6に示したものとは異なることとなる傾向にあるため、3ビットの合成信号PSと期待信号とがゼロクロスタイミングの前において一致する可能性は低く抑えられる。   Actually, the comparison signal PW may instantaneously become logic “H” before the zero cross timing due to ringing noise accompanying switching of operations of the switching elements SW1 to SW6. However, in this case, since the logical value of the comparison signal PU tends to be different from that shown in FIG. 6, there is a possibility that the 3-bit synthesized signal PS and the expected signal match before the zero cross timing. It can be kept low.

ただし、リンギングノイズの影響によるゼロクロスタイミングの誤判断をより確実に回避するためには、合成信号PSの値のうち継続時間が所定以下である値は期待信号との比較対象としないことが望ましい。この処理は、例えば高速のサンプリング周期で合成信号PSをサンプリングし、隣接するサンプリング周期で2度以上同一の値を有しない値は、ノイズの影響として除去することで実現することができる。また、仮想中性点によって生成される基準電圧vrefをわずかにオフセット補正する処理を行うことによっても、上記誤判断をより確実に回避することができる。   However, in order to more reliably avoid erroneous determination of the zero-cross timing due to the influence of ringing noise, it is desirable that a value whose duration is not more than a predetermined value among the values of the synthesized signal PS is not to be compared with an expected signal. This processing can be realized by, for example, sampling the synthesized signal PS at a high-speed sampling period, and removing values that do not have the same value more than once in adjacent sampling periods as noise influences. Further, the erroneous determination can be avoided more reliably by performing a process for slightly offset correcting the reference voltage vref generated by the virtual neutral point.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)スイッチング素子SW1〜SW6の現在の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される比較信号PU,PV,PWの合成信号(期待信号)と実際の合成信号PSとについての各相毎の比較に基づき、ブラシレスモータ10の電気角に関する情報を取得した。これにより、比較信号PU,PV,PWの1ビットの合成信号を用いる場合と比較して、より詳細な情報を用いることができるため、電気角についての高精度の情報を取得することができる。   (1) For each phase of the combined signal (expected signal) of the comparison signals PU, PV, PW and the actual combined signal PS assumed when the zero cross timing is reached in the current operation state of the switching elements SW1 to SW6 Based on the comparison, information on the electrical angle of the brushless motor 10 was obtained. As a result, more detailed information can be used as compared with the case of using a 1-bit composite signal of the comparison signals PU, PV, and PW, so that highly accurate information about the electrical angle can be acquired.

(2)想定される比較信号PU,PV,PWの値と実際の値とについての全相一致に基づき、換言すれば、3ビットの合成信号PSと期待信号との全ビットの一致に基づき、ゼロクロスタイミングを検出した。これにより、全相の比較結果を1ビットに合成した信号の変化時をゼロクロスタイミングとする場合と比較して、ゼロクロスタイミングとするための条件を厳しくすることができる。このため、ゼロクロスタイミングを高精度に検出することができる。   (2) Based on the all-phase coincidence between the values of the assumed comparison signals PU, PV, PW and the actual values, in other words, based on the coincidence of all the bits of the 3-bit synthesized signal PS and the expected signal, Zero cross timing was detected. As a result, the condition for setting the zero cross timing can be made stricter as compared with the case of changing the signal obtained by combining the comparison results of all phases into one bit as the zero cross timing. For this reason, the zero cross timing can be detected with high accuracy.

(3)ゼロクロスタイミングに基づき、スイッチング素子SW1〜SW6の操作状態の切り替えの基準となる規定タイミングを設定した。これにより、規定タイミングを適切に設定することができる。   (3) Based on the zero cross timing, a prescribed timing that is a reference for switching the operation state of the switching elements SW1 to SW6 is set. Thereby, the specified timing can be set appropriately.

(4)規定タイミングとゼロクロスタイミングとを1対1に対応付けた。これにより、スイッチング素子SW1〜SW6の操作状態もゼロクロスタイミングと1対1に対応することとなる。したがって、スイッチング素子SW1〜SW6の現在の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される比較信号PU,PV,PW(期待信号)を一義的に定めることができる。   (4) The specified timing and the zero-cross timing are associated with each other on a one-to-one basis. As a result, the operation states of the switching elements SW1 to SW6 also correspond to the zero-cross timing on a one-to-one basis. Therefore, the comparison signals PU, PV, and PW (expected signals) that are assumed when the zero cross timing is reached in the current operation state of the switching elements SW1 to SW6 can be uniquely determined.

(5)ブラシレスモータ10の仮想中性点電圧によって基準電圧vrefを設定し、ブラシレスモータ10を流れる電流が過度に大きいとき、規定タイミングによって定まる各スイッチング素子SW2、SW4,SW6のオン操作許可期間において、オン操作及びオフ操作を切り替えるPWM制御を行った。この場合、比較信号PU,PV,PWの1ビットの論理合成信号によっては、ゼロクロスタイミングを検出することはできない。これに対し、本実施形態によれば、互いに3ビット信号である期待信号と合成信号PSとの比較に基づき、ゼロクロスタイミングを高精度に把握することができる。   (5) When the reference voltage vref is set by the virtual neutral point voltage of the brushless motor 10 and the current flowing through the brushless motor 10 is excessively large, in the ON operation permission period determined by the specified timing PWM control for switching between on and off operations was performed. In this case, the zero cross timing cannot be detected by the 1-bit logic synthesis signal of the comparison signals PU, PV, and PW. On the other hand, according to the present embodiment, the zero-cross timing can be grasped with high accuracy based on the comparison between the expected signal that is a 3-bit signal and the synthesized signal PS.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

バッテリ14及びインバータ12の接続状態が不十分であるとき等においては、車両の振動がバッテリ14に伝わることなどにより、バッテリ14とインバータ12とが瞬間的に導通状態から遮断状態となり再度導通状態に復帰する現象が生じるおそれがある。この際、ブラシレスモータ10への電力供給が一時的に中断されると、ブラシレスモータ10の回転速度が低下する。この際、フューエルポンプにより燃料タンク側から上流側へと吐出された燃料が逆流することで、ブラシレスモータ10に逆回転側の力が及ぼされ、ひいては逆回転が生じることがある。こうした状況下にあっては、スイッチング素子SW1〜SW6を通常時と同様に操作したのでは、ブラシレスモータ10が正回転及び逆回転を繰り返す発振現象が生じる等、ブラシレスモータ10を適切な回転状態に制御することが困難となる。   When the connection state between the battery 14 and the inverter 12 is insufficient, for example, the vibration of the vehicle is transmitted to the battery 14, so that the battery 14 and the inverter 12 are instantaneously switched from the conductive state to the conductive state again. There is a possibility that the phenomenon of recovery will occur. At this time, if the power supply to the brushless motor 10 is temporarily interrupted, the rotational speed of the brushless motor 10 is reduced. At this time, the fuel discharged from the fuel tank side to the upstream side by the fuel pump flows backward, whereby a force on the reverse rotation side is exerted on the brushless motor 10 and thus reverse rotation may occur. Under such circumstances, if the switching elements SW1 to SW6 are operated in the same manner as normal, an oscillation phenomenon in which the brushless motor 10 repeats normal rotation and reverse rotation occurs, and the brushless motor 10 is brought into an appropriate rotation state. It becomes difficult to control.

ここで、ブラシレスモータ10が逆回転していることは、3ビットからなる上記合成信号PSに基づき適切に判断することができる。すなわち、図7に示すように、ブラシレスモータ10が正回転している場合には、合成信号PSの時系列データは、期待信号の時系列データと一致するはずである。これに対し、ブラシレスモータ10が逆回転している場合には、合成信号PSの時系列データは、期待信号の時系列データを時間反転させたデータと一致するはずである。このため、合成信号PSに基づき、ブラシレスモータ10の逆回転を判断することができる。   Here, it can be appropriately determined that the brushless motor 10 is rotating in the reverse direction based on the composite signal PS composed of 3 bits. That is, as shown in FIG. 7, when the brushless motor 10 is rotating forward, the time series data of the composite signal PS should match the time series data of the expected signal. On the other hand, when the brushless motor 10 is rotating in the reverse direction, the time series data of the composite signal PS should match the data obtained by time-reversing the time series data of the expected signal. For this reason, reverse rotation of the brushless motor 10 can be determined based on the composite signal PS.

ここで、ブラシレスモータ10の回転状態が異常となることでスイッチング素子SW1〜SW6の全てをオフし、ブラシレスモータ10が停止するまで待機し、停止後に再起動する技術がある。ただし、この場合には、ブラシレスモータ10を正常な状態に復帰させるまでに長時間を要することとなる。   Here, there is a technique in which all of the switching elements SW1 to SW6 are turned off when the rotation state of the brushless motor 10 becomes abnormal, the brushless motor 10 waits until it stops, and is restarted after stopping. However, in this case, it takes a long time to return the brushless motor 10 to a normal state.

そこで本実施形態では、ブラシレスモータ10が逆回転していることを検出すると、ブラシレスモータ10の回転を強制的に停止させる処理を行い、その後、再起動処理を行う。以下、これについて詳述する。図8に、本実施形態にかかるブラシレスモータ10の再起動にかかる処理の手順を示す。この処理は、制御装置20により、例えば所定周期で繰り返し実行される。   Therefore, in this embodiment, when it is detected that the brushless motor 10 is rotating in the reverse direction, a process for forcibly stopping the rotation of the brushless motor 10 is performed, and then a restart process is performed. This will be described in detail below. FIG. 8 shows a procedure of processing related to restart of the brushless motor 10 according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the control device 20 at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS60において、マスキング期間カウンタがゼロであるか否かを判断する。そして、マスキング期間カウンタがゼロであると判断されるときには、ステップS62において、比較信号PU,PV,PWの合成信号PSが変化したか否かを判断する。この処理は、ゼロクロスタイミングであるか否かを判断するものである。そして、合成信号PSが変化したと判断されると、ステップS64において、今回の合成信号が前々回の期待信号と一致するか否かを判断する。この処理は、ブラシレスモータ10が逆回転している状態にあるか否かを判断するものである。すなわち、先の図7に示したように、ブラシレスモータ10が逆回転している場合には、合成信号PSの時系列データが反転するために、今回の合成信号PSは、前々回の期待信号と一致すると考えられる。そして、今回の合成信号PSが前々回の期待信号と一致する場合には、ステップS66において、ブラシレスモータ10が逆回転していると判断する。   In this series of processing, first, in step S60, it is determined whether or not the masking period counter is zero. If it is determined that the masking period counter is zero, it is determined in step S62 whether or not the combined signal PS of the comparison signals PU, PV, and PW has changed. This process determines whether or not the zero cross timing is reached. If it is determined that the combined signal PS has changed, it is determined in step S64 whether or not the current combined signal matches the previous expected signal. This process determines whether or not the brushless motor 10 is rotating in the reverse direction. That is, as shown in FIG. 7, when the brushless motor 10 rotates in reverse, the time series data of the composite signal PS is inverted, so that the current composite signal PS is the same as the expected signal of the previous time. It is considered that they match. If the current synthesized signal PS matches the expected signal of the previous time, it is determined in step S66 that the brushless motor 10 is rotating in reverse.

続くステップS68においては、ブラシレスモータ10の回転を強制的に停止させる処理を行う。具体的には、スイッチング素子SW1、SW3,SW5又はスイッチング素子SW2,SW4,SW6を全てオン状態とすることで、ブラシレスモータ10の全相を短絡させる。これにより、ブラシレスモータ10の回転に伴い生じる誘起電圧のみによってブラシレスモータ10に電流が流れ、この電流は、電流の流通経路の抵抗等によって速やかに減衰する。これにより、ブラシレスモータ10の回転エネルギは、電気エネルギに変換された後、減衰されることとなる。このため、ブラシレスモータ10を迅速に停止させることができる。   In the subsequent step S68, a process for forcibly stopping the rotation of the brushless motor 10 is performed. Specifically, all the phases of the brushless motor 10 are short-circuited by turning on all the switching elements SW1, SW3, SW5 or the switching elements SW2, SW4, SW6. As a result, a current flows through the brushless motor 10 only by the induced voltage generated as the brushless motor 10 rotates, and this current is quickly attenuated by the resistance of the current flow path and the like. Thereby, the rotational energy of the brushless motor 10 is attenuated after being converted into electric energy. For this reason, the brushless motor 10 can be stopped quickly.

そして、ブラシレスモータ10の回転速度が略ゼロとなるときには(ステップS70:YES)、ステップS72において、再起動処理を行う。ちなみに、ブラシレスモータ10の回転速度は、隣接するゼロクロスタイミング間の間隔に基づき算出される。これは、計測カウンタの最大値を用いることで行うことができる。   When the rotational speed of the brushless motor 10 becomes substantially zero (step S70: YES), a restart process is performed in step S72. Incidentally, the rotational speed of the brushless motor 10 is calculated based on the interval between adjacent zero cross timings. This can be done by using the maximum value of the measurement counter.

なお、ステップS60〜S64において否定判断されるときや、ステップS72の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。   When a negative determination is made in steps S60 to S64, or when the process of step S72 is completed, this series of processes is temporarily ended.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effect (1) of the first embodiment.

(6)スイッチング素子SW1〜SW6の現在の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される合成信号PSと期待信号との不一致に基づき、ブラシレスモータ10の回転状態に異常がある旨判断した。このように、3ビットの合成信号PSと3ビットの期待信号とを用いることで、異常の有無を適切に判断することができる。   (6) Based on the mismatch between the synthesized signal PS assumed when the zero cross timing is reached in the current operation state of the switching elements SW1 to SW6 and the expected signal, it is determined that the rotational state of the brushless motor 10 is abnormal. As described above, by using the 3-bit composite signal PS and the 3-bit expected signal, it is possible to appropriately determine whether there is an abnormality.

(7)スイッチング素子SW1〜SW6の操作状態の時系列パターンから想定される合成信号PSの時系列パターンを時間に対して反転させたものと実際の時系列パターンとの一致に基づき、ブラシレスモータ10が逆回転する異常がある旨判断した。これにより、ブラシレスモータ10が逆回転している旨適切に判断することができる。   (7) Based on the coincidence of the time series pattern of the synthesized signal PS assumed from the time series pattern of the operating states of the switching elements SW1 to SW6 with respect to time and the actual time series pattern, the brushless motor 10 It was judged that there was an abnormality that reversely rotated. Thereby, it can be appropriately determined that the brushless motor 10 is rotating in the reverse direction.

(8)ブラシレスモータ10が逆回転していると判断されるとき、ブラシレスモータ10を強制的に停止させる処理を行い、その後、ブラシレスモータ10を再起動した。これにより、ブラシレスモータ10を迅速に正常状態に復帰させることができる。   (8) When it is determined that the brushless motor 10 is rotating in the reverse direction, a process for forcibly stopping the brushless motor 10 is performed, and then the brushless motor 10 is restarted. Thereby, the brushless motor 10 can be quickly returned to a normal state.

(9)ブラシレスモータ10の全相を正極又は負極のいずれかと導通させることでブラシレスモータ10を強制的に停止させた。これにより、ブラシレスモータ10の回転エネルギを迅速に低減させることができる。   (9) The brushless motor 10 was forcibly stopped by conducting all phases of the brushless motor 10 with either the positive electrode or the negative electrode. Thereby, the rotational energy of the brushless motor 10 can be reduced rapidly.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

ブラシレスモータ10のいずれかの相ラインが断線すると、インバータ12によりブラシレスモータ10の断線のしていない相に電圧が印加されるものの、電流の流れが妨げられ、ブラシレスモータ10に過度の負荷が加わるおそれがある。これに対し、例えば特開平2−290191号公報に見られるように、シャント抵抗を用いて相電流が流れるか否かを判断し、これにより断線の有無を検出することも提案されている。ただし、この場合、シャント抵抗の電圧降下量をセンシングする部材等が必要となり、制御装置20の回路規模が増大するおそれがある。   When one of the phase lines of the brushless motor 10 is disconnected, a voltage is applied to the phase where the brushless motor 10 is not disconnected by the inverter 12, but the current flow is hindered and an excessive load is applied to the brushless motor 10. There is a fear. On the other hand, as seen in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-290191, it has been proposed to determine whether or not a phase current flows using a shunt resistor and thereby detect the presence or absence of a disconnection. However, in this case, a member for sensing the voltage drop amount of the shunt resistor is required, and the circuit scale of the control device 20 may increase.

そこで本実施形態では、比較信号PU,PV,PWの挙動を利用して断線の有無を検出する。これら比較信号PU,PV,PWは、スイッチング素子SW1〜SW6の操作に用いるべく制御装置20に取り込まれるものであるため、これらを用いて断線検出をすることで、回路規模の増大を回避することができる。以下ではまず、比較信号PU,PV,PWを用いた断線検出の原理について説明する。   Therefore, in the present embodiment, the presence / absence of disconnection is detected using the behavior of the comparison signals PU, PV, and PW. Since these comparison signals PU, PV, and PW are taken into the control device 20 to be used for the operation of the switching elements SW1 to SW6, an increase in circuit scale can be avoided by detecting disconnection using them. Can do. In the following, first, the principle of disconnection detection using the comparison signals PU, PV, and PW will be described.

先の図6には、PWM制御時の比較信号PU,PV,PWの推移を示した。ここでは、PWM制御の対象となるスイッチング素子がオン状態からオフ状態へと切り替えられる際に、基準電圧vrefがバッテリ14の正極電圧VBを超えるために、スイッチング素子がオン状態で固定される相の比較信号が論理反転した。しかし、ブラシレスモータ10が断線している場合には、図9に示すように、比較信号が論理反転しない。ここで、図9(a)、図9(b)は、先の図6(a)、図6(b)に対応し、ブラシレスモータ10のW相の相ラインが、抵抗体RWとの接続点よりもブラシレスモータ10側で断線した場合を示している。   FIG. 6 shows the transition of the comparison signals PU, PV, PW during PWM control. Here, since the reference voltage vref exceeds the positive voltage VB of the battery 14 when the switching element to be subjected to PWM control is switched from the on state to the off state, the switching element is fixed in the on state. The comparison signal is logically inverted. However, when the brushless motor 10 is disconnected, the comparison signal is not logically inverted as shown in FIG. Here, FIGS. 9A and 9B correspond to FIGS. 6A and 6B, and the W-phase line of the brushless motor 10 is connected to the resistor RW. The case where it has disconnected on the brushless motor 10 side rather than the point is shown.

図示されるように、この場合、W相の端子電圧vwはバッテリ14の負極電圧程度まで低下する。これは、図9に示す例では、W相はハイインピーダンス状態にあるのであるが、スイッチング素子SW6のゲート及びドレイン間の寄生容量等の影響でW相の電位がバッテリ14の負極電位側へと低下するためである。この場合、スイッチング素子SW2をオフ状態からオン状態へと切り替える際、ダイオードD1を介して電流が流れることでU相の端子電圧vuはバッテリ14の正極電圧VBよりも上昇するものの、基準電圧vrefはバッテリ14の正極電圧VBよりも低くなる。これは、断線によりW相の端子電圧vwが低下しているためである。   As illustrated, in this case, the W-phase terminal voltage vw decreases to about the negative voltage of the battery 14. In the example shown in FIG. 9, the W phase is in a high impedance state, but the W phase potential is shifted to the negative potential side of the battery 14 due to the parasitic capacitance between the gate and drain of the switching element SW6. It is because it falls. In this case, when switching the switching element SW2 from the off state to the on state, the current flows through the diode D1 and the U-phase terminal voltage vu rises above the positive voltage VB of the battery 14, but the reference voltage vref is It becomes lower than the positive voltage VB of the battery 14. This is because the W-phase terminal voltage vw is lowered due to the disconnection.

このため、スイッチング素子SW2の状態にかかわらず、基準電圧vrefは、バッテリ14の正極電圧VB側に固定されているV相の端子電圧vuよりも低いままである。これにより、図9(b)に示すように、V相の比較信号PVは、常時「H」となり、先の図6(b)に示した現象とは相違する。したがって、これら現象の相違に基づきブラシレスモータ10の断線の有無を検出することができる。   For this reason, regardless of the state of the switching element SW2, the reference voltage vref remains lower than the V-phase terminal voltage vu fixed on the positive electrode voltage VB side of the battery 14. As a result, as shown in FIG. 9B, the V-phase comparison signal PV is always “H”, which is different from the phenomenon shown in FIG. 6B. Therefore, it is possible to detect whether or not the brushless motor 10 is disconnected based on the difference between these phenomena.

なお、図9では上側アーム及び下側アームの双方のスイッチング素子がオフされる相(ハイインピーダンス状態とされる相)が断線している場合を例示したが、PWM制御の対象となる相(図9では、U相)が断線している場合であっても、同様に比較信号PVを用いて断線検出をすることができる。これは、この場合、U相の端子電圧vuがバッテリ14の負極電圧側に張り付くため、基準電圧vrefがバッテリ14の正極電圧VBを超えることがないためである。   9 illustrates the case where the phase in which the switching elements of both the upper arm and the lower arm are turned off (the phase to be in a high impedance state) is disconnected, the phase to be subjected to PWM control (FIG. 9) In FIG. 9, even if the U phase is disconnected, the disconnection can be detected using the comparison signal PV. This is because the U-phase terminal voltage vu sticks to the negative voltage side of the battery 14 in this case, so that the reference voltage vref does not exceed the positive voltage VB of the battery 14.

図10に、本実施形態にかかる断線検出処理の手順を示す。この処理は、制御装置20により、例えば所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 10 shows a procedure of disconnection detection processing according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the control device 20 at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS80において、先の図5のステップS52の処理であるPWM制御がなされているか否かを判断する。そして、PWM制御時であると判断されるときには、ステップS82において、上側アームのスイッチング素子SW1、SW3、SW5のうちオン操作許可期間にあるものに対応する相を特定する。この処理によって、先の図9の例では、V相が特定される。続くステップS84においては、特定される相のオン許可期間内か否かを判断する。この処理は、断線検出に用いるのに適切な相の端子電圧が変化しない期間を特定するためのものである。   In this series of processing, first, in step S80, it is determined whether or not PWM control, which is the processing in step S52 of FIG. 5, is performed. When it is determined that it is during PWM control, in step S82, the phase corresponding to the switching element SW1, SW3, SW5 of the upper arm that is in the ON operation permission period is specified. By this processing, the V phase is specified in the example of FIG. In a succeeding step S84, it is determined whether or not the specified phase is within the ON permission period. This process is for specifying a period in which the terminal voltage of the phase suitable for use in disconnection detection does not change.

ステップS84においてオン操作許可期間内であると判断されると、ステップS86において、上記ステップS82にて特定される相の比較信号の論理値が「L」であるか否かを判断する。この処理は、断線の有無を判断するものである。そして、ステップS86において肯定判断されるときには、ステップS88において、論理値が「L」になったことを示すL検出フラグをオンとする。この処理は、制御装置20内のレジスタ値を変更する処理として行うことができる。   If it is determined in step S84 that it is within the ON operation permission period, it is determined in step S86 whether or not the logical value of the phase comparison signal specified in step S82 is “L”. This process determines whether or not there is a disconnection. When an affirmative determination is made in step S86, an L detection flag indicating that the logical value has become “L” is turned on in step S88. This process can be performed as a process of changing a register value in the control device 20.

上記ステップS88の処理が完了するときや、ステップS86において否定判断されるときには、ステップS84に戻る。これに対し、ステップS84において否定判断されるときには、ステップS90に移行する。ステップS90においては、L検出フラグがオン状態であるか否かを判断する。この処理は、断線の有無を判断するためのものである。すなわち、上記ステップS82において特定される相のオン許可期間においてその比較信号が論理「L」とならないなら、先の図9(b)に示した現象が生じていると考えられるため、この場合には、断線が生じていると判断できる。このため、ステップS90において否定判断されるときには、ステップS92において断線を検出した旨を制御装置から外部に通知する。そして、ステップS92の処理が完了するときや、ステップS80,S90において否定判断されるときには、ステップS94においてL検出フラグをオフとする。   When the process of step S88 is completed or when a negative determination is made in step S86, the process returns to step S84. On the other hand, when a negative determination is made in step S84, the process proceeds to step S90. In step S90, it is determined whether or not the L detection flag is on. This process is for determining the presence or absence of disconnection. That is, if the comparison signal does not become logic “L” in the on-permission period of the phase specified in step S82, it is considered that the phenomenon shown in FIG. It can be determined that a disconnection has occurred. Therefore, when a negative determination is made in step S90, the control device notifies the outside that a disconnection has been detected in step S92. When the process of step S92 is completed or when a negative determination is made in steps S80 and S90, the L detection flag is turned off in step S94.

なお、ステップS94の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。   When the process of step S94 is completed, this series of processes is temporarily terminated.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.

(10)ブラシレスモータ10の単一の相がバッテリ14の負極端子と導通状態とされて且つそれ以外の1相がバッテリ14の正極端子と導通状態とされる状況下、負極端子とブラシレスモータ10とを導通状態とするスイッチング素子をオフ状態とする際の上記それ以外の1相の比較信号の反転の有無に基づき、ブラシレスモータ10の断線の有無を検出した。これにより、ブラシレスモータ10の断線を検出することができる。   (10) In a situation where the single phase of the brushless motor 10 is in conduction with the negative terminal of the battery 14 and the other phase is in conduction with the positive terminal of the battery 14, the negative terminal and the brushless motor 10 Whether or not the brushless motor 10 is disconnected is detected based on the presence or absence of inversion of the one-phase comparison signal other than that when the switching element that is in the conductive state is turned off. Thereby, the disconnection of the brushless motor 10 can be detected.

(11)120°通電制御時には、基準電圧vrefがバッテリ14の正極電圧を越えることがないため、このときには比較信号に基づく断線検出ができないことに鑑み、PWM制御時において断線検出を行った。これにより、断線検出を適切に行うことができる。   (11) Since the reference voltage vref does not exceed the positive voltage of the battery 14 during 120 ° energization control, disconnection detection is performed during PWM control in view of the fact that disconnection detection based on the comparison signal cannot be performed at this time. Thereby, a disconnection detection can be performed appropriately.

(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.

図11に、本実施形態にかかるブラシレスモータ10の制御システムの全体構成を示す。なお、図11において、先の図1に示した部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 11 shows the overall configuration of the control system of the brushless motor 10 according to the present embodiment. In FIG. 11, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるブラシレスモータ10aは、2相モータである。本実施形態では、2相モータにおいて、先の第3の実施形態に示した要領にて断線の有無を検出すべく、インバータ12aにおいて、スイッチング素子SW1、SW2の直列接続体とスイッチング素子SW3,SW4の直列接続体とに並列に、ダイオードD5,D6の直列接続体を接続する。そして、これらダイオードD5及びD6の接続点を、ブラシレスモータ10aの中性点と接続する。これにより、スイッチング素子SW1,SW2の接続点に接続される相をU相とし、スイッチング素子SW3,SW4の接続点に接続される相をV相とし、ダイオードD5,D6の接続点に接続されるラインをW相として、先の第3の実施形態の要領で断線検出をすることができる。   The illustrated brushless motor 10a is a two-phase motor. In this embodiment, in the two-phase motor, in order to detect the presence or absence of disconnection in the manner shown in the previous third embodiment, in the inverter 12a, the series connection body of the switching elements SW1 and SW2 and the switching elements SW3 and SW4 A series connection body of diodes D5 and D6 is connected in parallel with the series connection body. And the connection point of these diodes D5 and D6 is connected to the neutral point of the brushless motor 10a. As a result, the phase connected to the connection point of switching elements SW1 and SW2 is the U phase, the phase connected to the connection point of switching elements SW3 and SW4 is the V phase, and the phase is connected to the connection point of diodes D5 and D6. With the line as the W phase, the disconnection can be detected in the same manner as in the third embodiment.

すなわち、端子電圧vuと基準電圧vrefとの比較器Cuによる比較信号PUと、端子電圧vvと基準電圧vrefとの比較器Cvによる比較信号PVと、端子電圧vwと基準電圧vrefとの比較器Cwによる比較信号PWとに基づき、先の図10に示した処理と同様の処理によって、断線検出を行うことができる。   That is, the comparison signal PU by the comparator Cu between the terminal voltage vu and the reference voltage vref, the comparison signal PV by the comparator Cv between the terminal voltage vv and the reference voltage vref, and the comparator Cw between the terminal voltage vw and the reference voltage vref. Based on the comparison signal PW by, disconnection detection can be performed by the same processing as the processing shown in FIG.

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・上記実施形態では、計測カウンタのインクリメントスピードに対する規定タイミング設定カウンタのデクリメントスピードを調節することで、規定タイミングを設定したが、これに限らない。例えば双方のカウントスピードを同一としつつ、計測カウンタの初期化前の値(最大値)に応じて、規定タイミング設定カウンタの初期値を設定するようにしてもよい。ここで、例えば規定タイミングをゼロクロスタイミングから「30°」遅角したタイミングとする場合、規定タイミング設定カウンタの初期値を計測カウンタ最大値の「1/2」とすればよい。   In the above embodiment, the specified timing is set by adjusting the decrement speed of the specified timing setting counter with respect to the increment speed of the measurement counter. However, the present invention is not limited to this. For example, the initial value of the specified timing setting counter may be set according to the value (maximum value) before the initialization of the measurement counter while making the count speeds of both the same. Here, for example, when the specified timing is set to a timing delayed by “30 °” from the zero cross timing, the initial value of the specified timing setting counter may be set to “½” of the maximum value of the measurement counter.

・上記実施形態では、計測カウンタのインクリメントスピードに対するマスキング期間カウンタのデクリメントスピードを調節することで、マスキング期間を設定したが、これに限らない。例えば双方のカウントスピードを同一としつつ、計測カウンタの初期化前の値(最大値)に応じて、マスキング期間カウンタの初期値を設定するようにしてもよい。ここで、例えばマスキング期間をゼロクロスタイミングから「45°」の角度領域とする場合、マスキング期間カウンタの初期値を計測カウンタ最大値の「3/4」とすればよい。   In the above embodiment, the masking period is set by adjusting the decrement speed of the masking period counter with respect to the increment speed of the measurement counter. However, the present invention is not limited to this. For example, the initial value of the masking period counter may be set in accordance with the value (maximum value) before the initialization of the measurement counter while keeping both count speeds the same. Here, for example, when the masking period is an angle region of “45 °” from the zero cross timing, the initial value of the masking period counter may be set to “3/4” of the maximum value of the measurement counter.

・上記第1の実施形態では、合成信号PSと期待信号との全てのビットの一致に基づき、ゼロクロスタイミングを検出したが、これに限らない。例えばPWM制御時において、誘起電圧と基準電圧vrefとがゼロクロスする相と対応するビット同士の一致に基づきゼロクロスタイミングを検出してもよい。   In the first embodiment, the zero cross timing is detected based on the coincidence of all bits of the synthesized signal PS and the expected signal, but the present invention is not limited to this. For example, during PWM control, the zero cross timing may be detected based on the coincidence of the bits corresponding to the phase where the induced voltage and the reference voltage vref cross with zero.

・上記第2の実施形態では、ブラシレスモータ10を強制的に停止させるべく、ブラシレスモータ10の全相を短絡させる処理を行ったが、これに代えて、現在の回転を停止させるトルクを生成するようにスイッチング素子SW1〜SW6のスイッチング制御を行ってもよい。   In the second embodiment, in order to forcibly stop the brushless motor 10, all the phases of the brushless motor 10 are short-circuited. Instead, a torque for stopping the current rotation is generated. Thus, switching control of the switching elements SW1 to SW6 may be performed.

・上記第2の実施形態においては、合成信号PSが前々回の期待信号と一致することを条件に逆回転であると判断したが、この条件に加えて更に、次の合成信号PSが前々回の期待信号の前の期待信号と一致したときに逆回転と判断してもよい。   In the second embodiment, the reverse rotation is determined on the condition that the synthesized signal PS matches the expected signal of the previous time, but in addition to this condition, the next synthesized signal PS is expected to be the previous expected signal. The reverse rotation may be determined when it coincides with the expected signal before the signal.

・ブラシレスモータ10の回転状態の異常としては、上記逆回転に限らない。要は、合成信号PSが期待信号と一致しない場合には、回転状態に異常があると判断すればよい。   The abnormality of the rotation state of the brushless motor 10 is not limited to the reverse rotation described above. In short, if the synthesized signal PS does not match the expected signal, it may be determined that there is an abnormality in the rotational state.

・上記各実施形態では、ブラシレスモータ10の相電流が閾値を超えるときにPWM制御を行ったがこれに限らない。例えば、電流が閾値を超える間のみ、オン許可期間にある下側アームのスイッチング素子を強制的にオフとしてもよい。これによっても、オン許可期間内にあるスイッチング素子のオン・オフを繰り返す操作手段を構成することができる。   In each of the above embodiments, the PWM control is performed when the phase current of the brushless motor 10 exceeds the threshold value, but the present invention is not limited to this. For example, the switching element of the lower arm in the on-permitted period may be forcibly turned off only while the current exceeds the threshold value. Also by this, it is possible to configure an operation means that repeats ON / OFF of the switching element within the ON permission period.

また、操作手段としては、下側アームのスイッチング素子を操作対象とするものに限らず、上側アームのスイッチング素子を操作対象としてもよい。ただし、この場合、先の第3、第4の実施形態においては、下側アームのスイッチング素子がオン状態で固定されている相の比較信号の反転の有無に基づき断線の有無を検出する。   Further, the operation means is not limited to the switching element of the lower arm, but may be the switching element of the upper arm. However, in this case, in the third and fourth embodiments, the presence or absence of disconnection is detected based on the presence or absence of inversion of the comparison signal of the phase in which the switching element of the lower arm is fixed in the ON state.

・基準電圧vrefとしては、端子電圧vu,vv,vwに基づき生成される仮想の中性点電圧(仮想中性点電圧)に限らず、ブラシレスモータ10の中性点電圧であってもよい。この場合であっても、上記第1の実施形態に準じた効果を得ることができる。また、基準電圧vrefをバッテリ14の電圧の「1/2」としても、3ビットの合成信号と3ビットの期待信号とを用いることで、回転状態の異常を高精度に判断したり、120°通電制御時のゼロクロスタイミングの検出精度を向上させたりすることはできる。また、ブラシレスモータ10の相ラインのうち抵抗体RU,RV,RWとの接続点よりもインバータ12側の相ラインが断線する場合等には、基準電圧vrefとして中性点電圧を用いても、先の第3の実施形態と同様の現象を利用して断線を検出することができる。   The reference voltage vref is not limited to a virtual neutral point voltage (virtual neutral point voltage) generated based on the terminal voltages vu, vv, and vw, but may be a neutral point voltage of the brushless motor 10. Even in this case, the effect according to the first embodiment can be obtained. Further, even when the reference voltage vref is set to “½” of the voltage of the battery 14, by using the 3-bit composite signal and the 3-bit expectation signal, it is possible to accurately determine an abnormality in the rotation state, or 120 ° It is possible to improve the detection accuracy of the zero crossing timing during the energization control. Further, when the phase line on the inverter 12 side of the phase line of the brushless motor 10 is disconnected from the connection point with the resistors RU, RV, RW, etc., even if the neutral point voltage is used as the reference voltage vref, The disconnection can be detected by using the same phenomenon as in the third embodiment.

・アーム上側のスイッチング素子SW1,SW3,SW5を、NチャネルMOSトランジスタにて構成してもよい。   The switching elements SW1, SW3, and SW5 on the upper side of the arm may be configured with N-channel MOS transistors.

・ブラシレスモータ10と接続される電源としては、バッテリ14に限らず、発電機であってもよい。   The power source connected to the brushless motor 10 is not limited to the battery 14 and may be a generator.

・ブラシレスモータ10としては、車載燃料ポンプのアクチュエータに限らず、車載冷却ファンのアクチュエータであってもよい。   The brushless motor 10 is not limited to an on-vehicle fuel pump actuator, and may be an on-vehicle cooling fan actuator.

・多相回転機としては、3相のブラシレスモータに限らず、複数相の電動機であればよい。更に、電動機に限らず、発電機であってもよい。なお、第3の実施形態において回転機の相の数をN(>3)に変更しても、PWM制御時において、下側アームの単一の相のスイッチング素子のみがオン許可期間にある場合には、上記第3の実施形態の要領で断線検出をすることができる。すなわち、上記単一の相のスイッチング素子をオン状態からオフ状態へと移行させると、基準電圧vrefは、ダイオードの閾値電圧Vfを用いると「(N−1)・VB/N+Vf」程度となり、相数Nが過度に大きくならない限り、バッテリ14の正極電圧VBよりも低いままとなる。これに対し、断線がない場合には、上記単一の相のスイッチング素子をオン状態からオフ状態へと移行させると、基準電圧vrefは、バッテリ14の正極電圧VBよりも高くなる。このため、上側アームのスイッチング素子のうちのオン状態で固定されるものに対応する相の比較信号の論理反転の有無に基づき断線検出をすることができる。   The multi-phase rotating machine is not limited to a three-phase brushless motor, and may be a multi-phase motor. Furthermore, the generator is not limited to the electric motor. Even if the number of phases of the rotating machine is changed to N (> 3) in the third embodiment, only the single-phase switching element of the lower arm is in the on-permitted period during PWM control. The disconnection can be detected in the same manner as in the third embodiment. That is, when the single-phase switching element is shifted from the on-state to the off-state, the reference voltage vref is about “(N−1) · VB / N + Vf” when the threshold voltage Vf of the diode is used. Unless the number N becomes excessively large, it remains lower than the positive voltage VB of the battery 14. On the other hand, when there is no disconnection, the reference voltage vref becomes higher than the positive voltage VB of the battery 14 when the single-phase switching element is shifted from the on state to the off state. For this reason, it is possible to detect disconnection based on the presence or absence of logic inversion of the comparison signal of the phase corresponding to the switching element of the upper arm that is fixed in the ON state.

第1の実施形態にかかるブラシレスモータの制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the brushless motor concerning 1st Embodiment. 同実施形態にかかる120°通電制御態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the 120 degree electricity supply control aspect concerning the embodiment. 同実施形態にかかるスイッチング素子の操作の処理手順を示す流れ図。The flowchart which shows the process sequence of operation of the switching element concerning the embodiment. 同実施形態にかかるスイッチング素子の操作の切り替え処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the switching process of the operation of the switching element concerning the embodiment. 同実施形態にかかるPWM制御の処理手順を示す流れ図。The flowchart which shows the process sequence of the PWM control concerning the embodiment. 同実施形態にかかるPWM制御態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the PWM control aspect concerning the embodiment. ブラシレスモータの逆回転の態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the aspect of reverse rotation of a brushless motor. 第2の実施形態にかかるブラシレスモータの再起動処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the restart process of the brushless motor concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかる断線検出の原理を説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating the principle of the disconnection detection concerning 3rd Embodiment. 同実施形態にかかる断線検出処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the disconnection detection process concerning the embodiment. 第4の実施形態にかかるブラシレスモータの制御システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the control system of the brushless motor concerning 4th Embodiment. 従来の120°通電制御態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the conventional 120 degree electricity supply control aspect.

符号の説明Explanation of symbols

10…ブラシレスモータ、12…インバータ(電力変換回路の一実施形態)、14…バッテリ(電源の一実施形態)、20…制御装置、SW1〜SW6…スイッチング素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Brushless motor, 12 ... Inverter (one embodiment of a power converter circuit), 14 ... Battery (one embodiment of a power supply), 20 ... Control apparatus, SW1-SW6 ... Switching element.

Claims (7)

多相回転機の誘起電圧が基準電圧となるゼロクロスタイミングに基づき前記多相回転機を制御すべく、電源の正極及び負極のそれぞれと前記多相回転機とをスイッチング素子にて接続して且つ前記スイッチング素子のそれぞれに整流手段が並列接続された電力変換回路を操作する多相回転機の制御装置において、
前記多相回転機の各相のそれぞれについて、その端子電圧と、前記多相回転機の中性点電圧及びその相当値のいずれかに設定された基準電圧との大小関係を各別に比較する比較手段と、
前記スイッチング素子の現在の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される前記比較手段による比較結果と実際の比較結果とについての各相毎の比較に基づき、前記多相回転機の電気角に関する情報を取得する取得手段とを備え、
前記取得手段は、前記想定される比較結果と実際の比較結果とについての少なくとも1相の一致に基づき前記ゼロクロスタイミングを検出する手段を備え、
前記ゼロクロスタイミングに基づき、前記スイッチング素子の操作状態の切り替えの基準となる規定タイミングを設定する設定手段を更に備え、
前記規定タイミングと前記ゼロクロスタイミングとが1対1に対応付けられており、
前記規定タイミングによって定まる各スイッチング素子のオン操作許可期間において、前記オン操作許可期間にあるスイッチング素子のオン・オフを繰り返す操作手段を更に備え、
前記操作手段による処理がなされる期間において、前記スイッチング素子のうちのオン状態に固定されているスイッチング素子の接続される相についての前記比較手段の比較結果が大小関係の反転を示すか否かに基づき、前記多相回転機の相ラインの断線の有無を検出する断線検出手段を更に備えることを特徴とする多相回転機の制御装置。
In order to control the multiphase rotating machine based on the zero cross timing at which the induced voltage of the multiphase rotating machine becomes a reference voltage, the positive and negative electrodes of the power source and the multiphase rotating machine are connected by a switching element , and In a control device for a multi-phase rotating machine that operates a power conversion circuit in which a rectifier is connected in parallel to each of switching elements ,
For each of the phases of the multiphase rotating machine , a comparison for comparing the magnitude relationship between the terminal voltage and the neutral point voltage of the multiphase rotating machine and a reference voltage set to one of its equivalent values. Means,
Information on the electrical angle of the multi-phase rotating machine based on the comparison for each phase of the comparison result by the comparison means assumed when the zero cross timing is reached in the current operation state of the switching element and the actual comparison result And obtaining means for obtaining
The acquisition means includes means for detecting the zero-crossing timing based on at least one phase match between the assumed comparison result and the actual comparison result,
Based on the zero cross timing, further comprising a setting means for setting a prescribed timing as a reference for switching the operation state of the switching element,
The specified timing and the zero-cross timing are associated with each other in a one-to-one relationship.
In the ON operation permission period of each switching element determined by the specified timing, further comprising an operation means for repeating ON / OFF of the switching element in the ON operation permission period,
In the period of treatment with the operating means is performed, the whether the comparison result of the comparison means indicates an inversion of the magnitude relationship for connected thereto phases of a switching element in the ON state are fixed among the switching elements A control device for a multiphase rotating machine, further comprising: a disconnection detecting means for detecting the presence or absence of disconnection of the phase line of the multiphase rotating machine.
前記取得手段は、前記スイッチング素子の現在の操作状態においてゼロクロスタイミングとなるときに想定される前記比較手段の比較結果と実際の比較結果とが少なくとも1つの相において不一致であることに基づき、前記多相回転機の回転状態に異常がある旨判断する異常判断手段を備えることを特徴とする請求項記載の多相回転機の制御装置。 The acquisition means is based on the fact that the comparison result of the comparison means assumed when the zero cross timing is reached in the current operation state of the switching element and the actual comparison result are inconsistent in at least one phase. controller of the multi-phase rotary machine according to claim 1, characterized in that it comprises abnormality determination means for determining that there is an abnormality in the rotation state of phase rotation machine. 前記異常判断手段は、前記スイッチング素子の操作状態の時系列パターンから想定される前記比較手段の比較結果の時系列パターンを時間に対して反転させたものと実際の時系列パターンとの一致に基づき、前記多相回転機が逆回転する異常がある旨判断する手段を備えることを特徴とする請求項記載の多相回転機の制御装置。 The abnormality determination means is based on a match between an actual time series pattern and a time series pattern obtained by inverting the time series pattern of the comparison means assumed from the time series pattern of the operation state of the switching element with respect to time. 3. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 2 , further comprising means for determining that there is an abnormality in which the multi-phase rotating machine rotates reversely. 前記多相回転機の回転状態に異常がある旨判断されるとき、前記多相回転機の回転を強制的に停止させる停止手段と、
前記停止手段による停止処理の後、前記多相回転機を再起動する起動手段とを更に備えることを特徴とする請求項2又は3記載の多相回転機の制御装置。
When it is determined that there is an abnormality in the rotation state of the multi-phase rotating machine, stop means for forcibly stopping the rotation of the multi-phase rotating machine,
4. The control device for a multi-phase rotating machine according to claim 2 , further comprising start means for restarting the multi-phase rotating machine after the stopping process by the stopping means.
前記停止手段は、前記多相回転機の全相を前記正極又は負極のいずれかと導通させることで前記多相回転機の回転を強制的に停止させることを特徴とする請求項記載の多相回転機の制御装置。 5. The multiphase according to claim 4 , wherein the stop means forcibly stops the rotation of the multiphase rotating machine by causing all phases of the multiphase rotating machine to conduct with either the positive electrode or the negative electrode. Control device for rotating machine. スイッチング素子及びこれに並列接続される整流手段を備える電力変換回路について、該電力変換回路に接続される多相回転機の相ラインの断線を検出する多相回転機の断線検出装置において、
前記多相回転機の各相のそれぞれについて、その端子電圧と、多相回転機の中性点電圧及びその相当値のいずれかからなる基準電圧との大小関係を各別に比較する比較手段と、
前記多相回転機の相のうちの単一の相が前記電力変換回路の一対の入力端子のいずれか一方と導通状態とされて且つ前記単一の相以外の少なくとも1相が前記一対の入力端子のいずれか他方と導通状態とされる状況下、前記いずれか一方の入力端子と前記多相回転機とを導通状態とするスイッチング素子をオフ状態とする際の前記少なくとも1つの相に対応する前記比較手段の比較結果が大小関係の反転を示すか否かに基づき、前記断線の有無を検出する断線検出手段とを備えることを特徴とする多相回転機の断線検出装置。
In a power conversion circuit including a switching element and a rectifying means connected in parallel to the switching element, a disconnection detecting device for a multiphase rotating machine that detects disconnection of a phase line of the multiphase rotating machine connected to the power converting circuit.
For each of the phases of the multiphase rotating machine, comparing means for comparing the magnitude relationship between the terminal voltage and the reference voltage consisting of either the neutral point voltage of the multiphase rotating machine or its equivalent value;
A single phase of the phases of the multiphase rotating machine is electrically connected to one of a pair of input terminals of the power conversion circuit, and at least one phase other than the single phase is the pair of inputs. Corresponding to the at least one phase when the switching element for turning on the one of the input terminals and the multiphase rotating machine is turned off in a state of being turned on with the other of the terminals. A disconnection detecting device for a multi-phase rotating machine, comprising: disconnection detecting means for detecting the presence or absence of the disconnection based on whether the comparison result of the comparison means indicates a reversal of the magnitude relationship .
前記多相回転機の誘起電圧が前記基準電圧と一致するゼロクロスタイミングに基づき、前記スイッチング素子の操作状態の切り替えの基準となる規定タイミングを設定する設定手段と、
前記多相回転機の相電流が閾値以上となるとき、前記規定タイミングによって定まる各スイッチング素子のオン操作許可期間において、前記オン操作許可期間にあるスイッチング素子のオン・オフを繰り返す操作手段とを更に備え、
前記断線検出手段は、前記操作手段による処理がなされるときに前記検出を行うことを特徴とする請求項記載の断線検出装置。
Setting means for setting a prescribed timing that is a reference for switching the operation state of the switching element based on a zero cross timing at which the induced voltage of the multiphase rotating machine matches the reference voltage;
Operation means for repeatedly turning on and off the switching element in the on-operation permission period in the on-operation permission period of each switching element determined by the specified timing when the phase current of the multiphase rotating machine is equal to or greater than a threshold value; Prepared,
The disconnection detection device according to claim 6 , wherein the disconnection detection unit performs the detection when processing by the operation unit is performed.
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