JP6369205B2 - Control device - Google Patents
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Description
本発明は、モータの制御装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device.
特許文献1に示されるように、電動機のロータ位置を推定するロータ位置推定装置が知られている。このロータ位置推定装置は、電動機の停止中にd軸電圧を印加する電圧印加手段と、d軸電圧を印加した時に電動機に流れるq軸電流を検出する電流検出手段を有する。またロータ位置推定装置は、電流検出手段によって検出されたq軸電流に基づいて電動機の停止中におけるロータ位置を推定する推定手段も有する。この推定手段によってロータ位置を推定することで、電動機と回転位置センサとの取り付け位置誤差に起因する回転位置センサのオフセット誤差を補正している。 As shown in Patent Document 1, a rotor position estimation device that estimates a rotor position of an electric motor is known. The rotor position estimation device includes a voltage application unit that applies a d-axis voltage while the motor is stopped, and a current detection unit that detects a q-axis current that flows through the motor when the d-axis voltage is applied. The rotor position estimation device also has estimation means for estimating the rotor position when the electric motor is stopped based on the q-axis current detected by the current detection means. By estimating the rotor position by this estimation means, the offset error of the rotational position sensor due to the attachment position error between the electric motor and the rotational position sensor is corrected.
特許文献1に示されるロータ位置推定装置では、推定手段が電流検出手段(電流センサ)によって検出されたq軸電流に基づいて、停止中におけるロータ位置を推定している。通常、電流センサを処理する回路はAD変換回路やアンプと抵抗などを有する。したがってAD変換値、アンプ出力、および、抵抗の抵抗値のバラツキのために電流の検出精度が低くなる虞がある。このため、停止中のロータ位置(ロータの基準角度)の検出精度が低下する虞がある。 In the rotor position estimation device disclosed in Patent Document 1, the estimation means estimates the rotor position during stoppage based on the q-axis current detected by the current detection means (current sensor). Usually, a circuit for processing a current sensor includes an AD conversion circuit, an amplifier, a resistor, and the like. Therefore, current detection accuracy may be reduced due to variations in the AD conversion value, the amplifier output, and the resistance value of the resistor. For this reason, there is a possibility that the detection accuracy of the stopped rotor position (the reference angle of the rotor) may decrease.
そこで本発明は上記問題点に鑑み、ロータの基準角度の検出精度の低下が抑制された制御装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a control device in which a decrease in detection accuracy of a reference angle of a rotor is suppressed.
上記した目的を達成するための第1発明は、1組の磁極対を有するロータ(230)、および、ロータの周囲に設けられる複数のステータコイル(241〜246)を有するモータ(200)の制御装置であって、ロータから発せられる被測定磁束に基づいて、ロータの回転角度を検出する角度検出部(30)と、角度検出部によって検出されたロータの回転角度に基づいて、複数のステータコイルに流れる電流を制御する制御部(10,40)と、を有し、制御部は、ロータの停止中において、複数のステータコイルに基準電流を流させることで基準磁束を発生し、基準磁束によってロータの磁極対の一方が複数のステータコイルの1つと対向するようにロータを回転させてその回転角度を固定し、固定された回転角度をロータの基準角度として角度検出部によって検出させ、基準電流と基準角度の相関関係を記憶するメモリ(41)を有しており、制御部は、モータの発電時において角度検出部によって検出されたロータの回転角度が基準角度と同一の場合、ステータコイルに流れる電流が基準電流とは異なるか否かを検出することを特徴とする。 The first invention for achieving the above object is to control a rotor (230) having a pair of magnetic pole pairs and a motor (200) having a plurality of stator coils (241 to 246) provided around the rotor. An angle detection unit (30) for detecting a rotation angle of the rotor based on a measured magnetic flux emitted from the rotor, and a plurality of stator coils based on the rotation angle of the rotor detected by the angle detection unit And a control unit (10, 40) for controlling a current flowing in the rotor, and the control unit generates a reference magnetic flux by causing a plurality of stator coils to pass a reference current while the rotor is stopped. The rotor is rotated so that one of the magnetic pole pairs of the rotor faces one of the plurality of stator coils, and the rotation angle is fixed. The fixed rotation angle is set as the reference angle of the rotor. And is detected by the angle detection unit has a memory (41) for storing a correlation between the reference current and the reference angle, the control unit, the rotation angle of the rotor detected by the angle detector at the time of power generation of the motor Is equal to the reference angle, it is detected whether the current flowing through the stator coil is different from the reference current .
本発明では基準電流をステータコイル(241〜246)に流すことでロータ(230)の回転角度を固定し、この固定された回転角度をロータ(230)の基準角度として角度検出部(30)によって検出している。これによればロータの回転角度に対する角度検出部の取り付け位置の誤差を電流センサによって検出する構成と比べて、ロータ(230)の基準となる角度(基準角度)の検出精度の低下が抑制される。この結果、ロータ(230)の回転角度の検出精度の低下が抑制される。 In the present invention, the rotation angle of the rotor (230) is fixed by flowing a reference current through the stator coils (241 to 246), and the angle detection unit (30) uses the fixed rotation angle as the reference angle of the rotor (230). Detected. According to this, compared with the structure which detects the error of the attachment position of the angle detection part with respect to the rotation angle of a rotor with an electric current sensor, the fall of the detection precision of the angle (reference angle) used as the reference | standard of a rotor (230) is suppressed. . As a result, a decrease in detection accuracy of the rotation angle of the rotor (230) is suppressed.
なお、第1発明においてロータの磁極対の一方が複数のステータコイルの1つと対向する、と記載しているが、この対向とは、磁極対の一方の中心と1つのステータコイルの中心とが1つの直線状で並ぶことだけを示しているわけではない。この対向とは、磁極対の一方と1つのステータコイルの少なくとも一部が1つの直線状で並ぶことも含んでいる。 In the first invention, it is described that one of the magnetic pole pairs of the rotor faces one of the plurality of stator coils. This facing means that one center of the magnetic pole pair and the center of one stator coil are the same. It does not show that they are arranged in a single straight line. The term “opposite” includes that one of the magnetic pole pairs and at least a part of one stator coil are arranged in one straight line.
特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけているが、この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。 The elements described in the claims and the means for solving the problems are labeled with parentheses, and the parenthesized numerals are connected to each component described in the embodiment. The elements described in the embodiments themselves are not necessarily shown. The description of the reference numerals with parentheses does not unnecessarily narrow the scope of the claims.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図8に基づいて本実施形態に係るモータの制御装置を説明する。図1に示すように制御装置100はモータ200のハウジング210に固定されており、車両のボンネットによって開閉される収納空間に設けられている。モータ200と制御装置100とによって回転機が構成されており、回転機はエンジンの駆動時に発電部としての機能を果たし、エンジンの停止時にスタータとしての機能を果たす。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A motor control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
モータ200は上記したハウジング210の他に、回転軸220と、ロータ230と、ステータ240と、プーリー250と、を有する。回転軸220は上記したハウジング210に対して回転可能に取り付けられ、ロータ230は回転軸220に固定されている。そしてステータ240は回転軸220に固定されたロータ230の周囲に設けられ、プーリー250は回転軸220の先端に固定されている。図示しないがプーリー250はベルトを介してエンジンのクランク軸と連結されており、クランク軸の回転力がプーリー250に伝達される構成となっている。この回転力によって回転軸220とともにロータ230が回転すると、ステータ240を透過するロータ230の磁束の透過方向が時間的に変動し、ステータ240に電流が流れる。制御装置100によってステータ240を流れる電流が車両の蓄電部300に供給され、これによって蓄電部300が充電される。またエンジンを始動する際、制御装置100によってステータ240に電流が流されることでロータ230に回転するためのトルクが発生する。これによってロータ230とともに回転軸220とプーリー250が回転し、この回転力がベルトを介してエンジンのクランク軸に伝達される。このようにモータ200と制御装置100によって構成される回転機は発電機とスタータとしての機能を果たす。
The
図示しないが上記したロータ230は永久磁石と電磁石を有している。この永久磁石はロータ230の回転角度を検出するためのものであり、永久磁石から発せられる磁束が特許請求の範囲に記載の被測定磁束に相当する。また電磁石は電流が流れることで、図3に示すように1組の磁極対を有するように帯磁するものである。この電磁石にて発生する磁束がステータ240を透過することでステータ240に電流が流れ、蓄電部300にて蓄電がなされる。また電磁石の磁束とステータ240に電流が流れることで発生する磁束とによってロータ230にトルクが生じ、このトルクによってロータ230が回転する。
Although not shown, the
ステータ240は、ステータコア(図示略)、および、ステータコアに設けられるU相ステータコイル241、V相ステータコイル242、W相ステータコイル243を有する。これら3つのステータコイル241〜243はロータ230の周囲に設けられており、ロータ230との相対位置が3つのステータコイル241〜243それぞれにおいて異なっている。したがってロータ230が回転すると、上記した電磁石の帯磁領域(N極とS極)とステータコイル241〜243との対向位置がそれぞれにおいて異なるように変動し、ステータコイル241〜243を透過する磁束の透過方向が変動する。したがって上記したようにロータ230の回転によってステータコイル241〜243を流れる電流を蓄電部300に供給するためには、ロータ230の回転角度に応じてステータコイル241〜243に流れる電流の流動タイミングを順次切り換えることが必要である。またステータコイル241〜243に電流を流すことでロータ230に回転するためのトルクを発生するためには、ロータ230の回転角度に応じてステータコイル241〜243に流す電流の流動タイミングを順次切り換えることが必要である。ステータコイル241〜243それぞれは後述する第1切り換え部10によって蓄電部300との電気的な接続が制御され、第1切り換え部10によってステータコイル241〜243に流す電流の流動タイミングが切り換えられる。
図3に示すように3つのステータコイル241〜243は隣接角度が120°になっている。したがってロータ230から発せられる磁束の透過方向は3つのステータコイル241〜243において位相が120°ずれている。図4に示すようにロータ230の回転のためにステータコイル241〜243それぞれに流れる電流をU相電流、V相電流、W相電流とすると、V相電流はU相電流と位相が120°異なり、W相電流はU相電流と位相が240°異なる。これら3つの電流の流動方向はロータ230の回転角度(電磁石の帯磁領域とステータコイル241〜243の対向位置)に応じて変動する。上記したように電磁石は1組の磁極対を有するように帯磁するので、上記した3つの電流は流動方向が180°周期で切り変わる。図4では電流の流動方向の切り変わる境界を破線で示しており、この境界線よりも電流値が高い場合、N極の磁束が生じるように電流が流動し、境界線よりも電流値が低い場合、S極の磁束が生じるように電流が流動する。以下においてはN極の磁束が生じる電流の流動方向を正方向、S極の磁束が生じる電流の流動方向を負方向と示す。
As shown in FIG. 3, the three
例えば図4に示すようにロータ230の回転角度が0°から180°の場合にU相電流が正方向に流動する場合、180°から360°においてその流動方向が逆転して負方向となる。またV相電流はU相電流と位相が120°異なるので、ロータ230の回転角度が120°から300°の場合にV相電流は正方向に流動し、300°から120°において負方向に流動する。そしてW相電流はU相電流と位相が240°異なるので、ロータ230の回転角度が240°から60°の場合にW相電流が正方向に流動し、60°から240°において負方向に流動する。なお、上記したようにロータ230に回転するためのトルクを発生するためにステータコイル241〜243に電流を流すが、その電流は上記したようにステータコイル241〜243それぞれにおいて位相が120°異なり流動方向が180°周期で切り変わる。
For example, as shown in FIG. 4, when the U-phase current flows in the positive direction when the rotation angle of the
制御装置100は図2に示すように、切り換え部10,20、角度検出部30、および、制御部40を有し、車両に搭載された蓄電部300を電力源としてモータ200を駆動するものである。第1切り換え部10はステータコイル241〜243に流れる電流の流動タイミングを制御するためのものであり、第2切り換え部20はロータ230の電磁石に電流を流すか否かを決定するためのものである。角度検出部30は永久磁石から発せられる磁束に基づいてロータ230の回転角度を検出し、制御部40は角度検出部30によって検出された回転角度に基づいて切り換え部10,20の駆動を制御して、ステータコイル241〜243と電磁石に流れる電流を制御する。制御部40の一部と第1切り換え部10とによって特許請求の範囲に記載の制御部が構成されている。
As shown in FIG. 2, the
切り換え部10,20はそれぞれ複数のMOSFETを有する。制御部40によって第1切り換え部10のMOSFETの駆動が制御されることで、ステータコイル241〜243に流れる電流が蓄電部300へと流動される。また、制御部40によって第1切り換え部10のMOSFETの駆動が制御されることで、ロータ230が回転するためのトルクを発生するための電流をステータコイル241〜243に流す流動タイミングが制御される。最後に、制御部40によって第2切り換え部20のMOSFETの駆動が制御されることで、電磁石に電流が流れて帯磁される、若しくは、電磁石への電流の流動が停止される。電磁石に流れる電流は一定であり、電磁石から発せられる磁束は一定である。
The switching
角度検出部30は具体的にはレゾルバやロータリエンコーダなどの回転位置センサであり、ホール素子を有する回転位置センサよりもロータ230の回転角度の検出精度の高いものである。このように角度検出部30として検出精度の高い位置検出センサを採用するのは、後述するように角度検出部30によってロータ230の基準角度を検出するためである。ただし、ロータ230の回転角度の検出精度が高い、多数のホール素子を有する回転位置センサであれば、角度検出部30として採用することも可能である。
Specifically, the
図4に示すようにロータ230の回転角度が60°進む毎にU相電流、V相電流、W相電流のいずれか1つの流動方向が変化する。制御部40はこの電流の流動方向に合わせてステータコイル241〜243に流れる電流が蓄電部300へと流れるように切り換え部10のMOSFETの駆動を制御する。こうすることで蓄電部300へと電流を供給する。上記したように電磁石にて発生する磁束がステータコイル241〜243を透過することでステータコイル241〜243に電流が流れるが、電磁石から発せられる磁束は一定なので、ステータコイル241〜243に流れる電流はロータ230の回転角度によって定まる。なお、上記したようにロータ230に回転するためのトルクを発生するためにステータコイル241〜243に流す電流の位相は120°異なっている。そのため制御部40は上記したトルクを発生させる場合、蓄電部300へと電流を供給する場合と同様にして、第1切り換え部10によってU相電流、V相電流、および、W相電流の流動タイミングを60°ずらして制御する。こうすることでロータ230を回転させる。蓄電部300の電力によってステータコイル241〜243に電流が流される。
As shown in FIG. 4, every time the rotation angle of the
以上示したように制御部40はロータ230の回転角度に基づいて第1切り換え部10の駆動を制御するが、回転角度を検出するためには以下に示す信号が必要となる。すなわち、ロータ230の回転時に角度検出部30から出力される検出信号と、ロータ230が基準となる角度(基準角度)に位置する時に角度検出部30から出力される検出信号が必要となる。この基準角度を示す検出信号を得るために制御部40は、ロータ230の停止中において、第1切り換え部10によってステータコイル241〜243に時間的に一定の直流の基準電流を流す。こうすることで時間的に一定の基準磁束を発生し、ロータ230を回転させてその回転角度を固定する。例えば図5に示すようにU相ステータコイル241から時間的に一定のN極の磁束が生じ、残りのステータコイル242,243から時間的に一定のS極の磁束が生じるように直流の基準電流をステータコイル241〜243に流し、時間的に一定の基準磁束を発生させる。これによりロータ230のS極(電磁石におけるS極に帯磁した領域)がU相ステータコイル241と対向するようにロータ230が回転し、ロータ230の回転角度が固定される。このように基準電流が流動している際に角度検出部30から出力される検出信号(回転角度)を制御部40は基準角度として検出する。そして制御部40は基準電流と基準角度の相関関係をメモリ41に記憶させる。このように基準角度を検出することで、ロータ230に対する角度検出部30の取り付け誤差があったとしても、それを解消することができる。なお、上記した基準電流(U相基準電流)は、図4で言えば発電時においてロータ230の回転角度が90°の時にステータコイル241〜243それぞれに流れるU相電流、V相電流、および、W相電流である。
As described above, the
上記したようにロータ230のS極がU相ステータコイル241と対向するように直流の基準電流をステータコイル241〜243に流すだけではなく、例えば図6および図7に示すように直流の基準電流を流してもよい。すなわち図6に示すようにV相ステータコイル242から時間的に一定のN極の磁束が生じ、残りのステータコイル241,243から時間的に一定のS極の磁束が生じるように直流の基準電流をステータコイル241〜243に流す。この時の基準電流(V相基準電流)は、図4で言えば回転角度が210°の時のU相電流、V相電流、および、W相電流である。若しくは図7に示すようにW相ステータコイル243から時間的に一定のN極の磁束が生じ、残りのステータコイル241,242から時間的に一定のS極の磁束が生じるように直流の基準電流をステータコイル241〜243に流す。この時の基準電流(W相基準電流)は、図4で言えば回転角度が330°の時のU相電流、V相電流、および、W相電流である。いずれにおいてもロータ230が回転して回転角度が固定される。そのため基準電流と基準角度とが一意的に定まる。
As described above, not only does the DC reference current flow through the stator coils 241 to 243 so that the S pole of the
なお、図5〜図7に示すいずれか1つの基準電流を流すことで、1つの基準電流と基準角度の相関関係を得る場合、制御部40は回転角度360°に対して1つの基準角度を得ることになる。しかしながら図5〜図7に示す基準電流を流すことで、3つの基準電流と基準角度の相関関係を得る場合、制御部40は回転角度360°に対して3つの基準角度を得ることになる。換言すれば、制御部40は回転角度120°に対して1つの基準角度を得ることになる。このように基準電流と基準角度の相関関係を、ステータコイルの数だけ検出してもよい。ロータ230の回転角度の検出精度を高める場合、上記したように1つだけではなく複数の相関関係を得てもよい。例えば360°に対して3つの基準角度を得る場合、120°を1周期と見做して第1切り換え部10のMOSFETの駆動を制御してもよい。
When obtaining the correlation between one reference current and a reference angle by flowing any one reference current shown in FIGS. 5 to 7, the
上記したように制御部40は基準電流と基準角度の相関関係をメモリ41に記憶させる。回転機(制御装置100とモータ200)が製品出荷された後に制御部40は、上記した相関関係が成立するか否かを判定する。すなわち制御部40は、回転機が発電時において角度検出部30によって検出されたロータ230の回転角度が基準角度を示す場合、ステータコイル241〜243に流れる電流の電流値が基準電流の電流値とは異なるか否かを判定する。ステータコイル241〜243に基準電流が流れていないと判定した場合、制御部40はロータ230と角度検出部30との位置ずれ、および、電磁石や永久磁石の位置ずれの少なくとも一方が発生したと判定する。そして制御部40はロータ230の回転を停止し、ステータコイル241〜243に基準電流を流させる。こうすることで制御部40はロータ230の回転角度を固定し、この際に角度検出部30によって検出されるロータ230の回転角度を新たな基準角度として改める。そして制御部40は基準電流と基準角度の新たな相関関係をメモリ41に記憶する。
As described above, the
本実施形態における制御部40はメモリ41における異なるアドレスそれぞれに相関関係を記憶させる。メモリ41に記憶された相関関係のすべてが消失した場合、制御部40は上記したように位置ずれが発生したと判定した場合と同様にして、ステータコイル241〜243に基準電流を流し、新たな基準角度を検出する。そして制御部40は基準電流と基準角度の新たな相関関係をメモリ41に記憶する。
The
なお、上記した基準電流と基準角度との相関関係の算出は、具体的に言えば図7に示すフローチャートを行うことで成される。すなわち図7に示すようにステップS10において制御部40は自身が出荷検査モードであるのか否かを判定する。制御部40の駆動モードとしては、通常モード、出荷検査モード、再検査モードがある。通常モードは、上記したように蓄電部300の蓄電、若しくは、ロータ230の回転を行うモードであり、出荷検査モードは制御装置100とモータ200とが出荷前の検査を行うモードである。そして再検査モードは下記に示すように、相関関係の再検査を行うモードである。制御部40は自身が出荷検査モードではないと判定した場合、ステップS20へと進む。これとは異なり制御部40は自身が出荷検査モードであると判定した場合、ステップS30へと進む。
Note that the calculation of the correlation between the reference current and the reference angle described above is specifically performed by performing the flowchart shown in FIG. That is, as shown in FIG. 7, in step S10, the
ステップS20へ進むと制御部40は自身が再検査モードであるか否かを判定する。上記した相関関係を再度検出しなくともよく自身が再検査モードではないと判定した場合、制御部40は図8のフローチャートに示す処理を一度終了し、再びステップS10へと戻る。これとは異なり相関関係を再度検出しなくてはならず自身が再検査モードであると判定した場合、制御部40はステップS30へと進む。
In step S20, the
制御部40は以下に示す再検査条件のいずれかが満たされた場合に再検査モードに移行する。再検査条件としては、以下に示す条件がある。すなわち、発電時における角度検出部30によって検出されたロータ230の回転角度が基準角度と同一の場合において、ステータコイル241〜243に流れる電流が基準電流とは異なる。メモリ41に記憶された相関関係の全てが消失した。車両に搭載されたエンジンコントロールユニット(図示略)から再検査が要求された。このような再検査条件の少なくとも1つが満たされたと判定した場合、制御部40は再検査モードへと移行する。したがって換言すると、ステップS20において再検査条件が満たされていないと判定した場合、制御部40は図8のフローチャートに示す処理を一度終了し、再びステップS10へと戻る。これとは異なり再検査条件が満たされたと判定した場合、制御部40はステップS30へと進む。なお、上記したようにロータ230の回転角度が基準角度と同一の場合において、ステータコイル241〜243に流れる電流が基準電流とは異なることが起こる理由は、ロータ230と角度検出部30との位置ずれ、電磁石や永久磁石の位置ずれなどが考えられる。
The
ステップS30へ進むと制御部40は相関関係の検出を実行し始める。そして制御部40はステップS40へと進む。この相関関係の検出は、上記したように基準電流をステータコイル241〜243に流すことでロータ230を基準角度に固定することで成される。
In step S30, the
ステップS40へ進むと制御部40は検出禁止条件が満たされるか否かを判定する。検出禁止条件を満たし、相関関係の検出禁止であると判定した場合、制御部40は図8のフローチャートに示す処理を一度終了し、再びステップS10へと戻る。これとは異なり検出禁止条件が満たされず、相関関係の検出禁止ではないと判定した場合、制御部40はステップS50へと進む。
If it progresses to step S40, the
上記した検出禁止条件としては、以下に示す条件がある。すなわち、蓄電部300の電源電圧が車両の走行に影響がでるほどに低い。車両が走行可能状態である。ボンネットが開いている。エンジンコントロールユニット(以下、ECUと示す)との交信が途絶えている。ECUが回転角度の検出を指示していない。モータ200の温度、電圧、電流の少なくとも1つが作動限界を超えている。ロータ230が回転しない。このような検出禁止条件の少なくとも1つが満たされると判定した場合、制御部40は図8のフローチャートに示す処理を終了する。なお、上記した車両が走行可能状態であるとは、具体的には以下に示す状態である。すなわち、車両のキーポジションがオフ若しくはアクセサリ以外の状態(イグニッションポジション若しくはオンの状態)、クランクキング信号がONの状態、エンジン完爆信号がONの状態、エンジン動力が車輪に伝達可能な状態である。
The above-described detection prohibition conditions include the following conditions. That is, the power supply voltage of the
ステップS50へ進むと制御部40は相関関係の検出が終了したか否かを判定する。相関関係の検出が終了したと判定した場合、制御部40は図8のフローチャートに示す処理を一度終了し、再びステップS10へと戻る。これとは異なり相関関係の検出が終了していないと判定した場合、再びステップS30へと戻る。そして制御部40は上記したステップS30〜S50を順次繰り返すことで相関関係を検出する。
In step S50, the
次に、本実施形態に係る制御装置100の作用効果を説明する。本実施形態では基準電流をステータコイル241〜243に流すことでロータ230の回転角度を固定し、この固定された回転角度を基準角度として角度検出部30によって検出している。これによればロータの回転角度に対する角度検出部の取り付け位置の誤差を電流センサによって検出する構成と比べて、ロータ230の基準となる角度(基準角度)の検出精度の低下が抑制される。この結果、ロータ230の回転角度の検出精度の低下が抑制される。さらに言えば、上記したようにロータ230の回転角度を固定して基準角度を定めるので、ロータ230と角度検出部30との取り付け位置を考慮しなくともよくなる。
Next, the function and effect of the
制御部40はロータ230の回転角度に基づいて第1切り換え部10のMOSFETの駆動を制御することで、ステータコイル241〜243に流れる電流が蓄電部300へと流動する流動タイミングを制御する。上記したようにロータ230の回転角度の検出精度の低下が抑制されている。そのために回転角度に基づいてMOSFETの駆動を切り換えることでステータコイル241〜243に流れる電流が蓄電部300へと流動する流動タイミングがずれることが抑制される。この結果、電流の取り出し効率(発電効率)の低下が抑制される。
The
制御部40はロータ230の回転角度に基づいて第1切り換え部10のMOSFETの駆動を制御することで、ロータ230が回転するためのトルクを発生するための電流をステータコイル241〜243に流す流動タイミングを制御する。上記したようにロータ230の回転角度の検出精度の低下が抑制されている。そのため回転角度に基づいてMOSFETの駆動を切り換えることで複数のステータコイル241〜243それぞれに流す電流の流動タイミングがずれることが抑制される。この結果、ロータ230が回転するためのトルクの方向や量がずれることが抑制され、ロータ230を低消費電力で回転することができる。
The
制御部40は発電時に角度検出部30によって検出された回転角度が基準角度の場合において、ステータコイル241〜243に流れる電流が基準電流とは異なると判定した場合、以下に示す判定を行う。すなわち制御部40は、ロータ230と角度検出部30との位置ずれ、および、電磁石や永久磁石の位置ずれの少なくとも一方が発生した、と判定する。これによれば基準角度のずれに起因するロータ230と角度検出部30との位置ずれおよび電磁石や永久磁石の位置ずれを検出するための素子を別に有する構成と比べて、部品点数の増大が抑制される。
When it is determined that the current flowing through the stator coils 241 to 243 is different from the reference current when the rotation angle detected by the
また制御部40はロータ230と角度検出部30との位置ずれ、および、電磁石や永久磁石の位置ずれの少なくとも一方が発生したと判定した場合に再検査モードに移行し、基準電流と基準角度の相関関係を検出する。これによればロータ230と角度検出部30との位置ずれ、若しくは、電磁石や永久磁石の位置ずれに起因する基準角度のずれを改めることができる。
In addition, when it is determined that at least one of the positional deviation between the
制御部40は、蓄電部300の電源電圧が車両の走行に影響がでるほどに低いという検出禁止条件が満たされた場合、相関関係の算出を中止する。これによれば、相関関係の算出のために、蓄電部300の電源電圧が相関関係の算出によって車両の走行に支障が生じるほどに低下することが抑制される。
When the detection prohibition condition that the power supply voltage of the
制御部40は、車両が走行可能状態であるという検出禁止条件が満たされた場合、相関関係の算出を中止する。これによれば、車両が走行可能状態であるにも関わらず、エンジンと連結されたロータ230が停止することが抑制される。
When the detection prohibition condition that the vehicle is ready to travel is satisfied, the
制御部40は、ボンネットが開いているという検出禁止条件が満たされた場合、相関関係の算出を中止する。これによれば、ボンネットを開いている際に、ユーザーが駆動状態のロータ230に触れることが抑制される。
When the detection prohibition condition that the hood is open is satisfied, the
メモリ41における異なるアドレスそれぞれに相関関係が記憶されている。これによれば、1つのアドレスに相関関係が記憶された構成と比べて、相関関係の消失が抑制される。
A correlation is stored in each different address in the
制御部40は、メモリ41における異なるアドレスそれぞれに記憶された相関関係の全てが消失したと判定した場合に再検査モードに移行し、基準電流と基準角度の相関関係を検出する。これによれば相関関係が消失したとしても、相関関係を再度検出(算出)することができる。
When it is determined that all the correlations stored in the different addresses in the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本実施形態ではモータ200と制御装置100とによって回転機が構成された例を示した。しかしながらモータ200と制御装置100とによって発電機が構成されてもよい。
In the present embodiment, an example in which a rotating machine is configured by the
本実施形態ではロータ230が永久磁石と電磁石を有する例を示した。しかしながらロータ230は永久磁石のみを有してもよい。
In this embodiment, the
本実施形態では、3つのステータコイル241〜243の内の1つにN極の磁束が生じ、残り2つのステータにS極の磁束が生じるように基準電流をステータコイル241〜243に流す例を示した。そして図4に示すように、U相基準電流は回転角度が90°、V相基準電流は回転角度が210°、W相基準電流は回転角度が330°の時のU相電流、V相電流、および、W相電流である例を示した。しかしながら3つの基準電流としては上記例に限定されない。図4で言えば、U相基準電流としては回転角度が60°から120°、V相基準電流としては回転角度が180°から240°、W相基準電流としては300°から330°を採用することもできる。
In this embodiment, an example in which a reference current is supplied to the stator coils 241 to 243 so that an N pole magnetic flux is generated in one of the three
本実施形態では基準電流と初期角度の相関関係を検出する際のステータコイル241〜243の結線の態様について述べていなかった。しかしながらステータコイル241〜243の結線としては三角結線でもY結線でもよい。 In the present embodiment, the manner of connection of the stator coils 241 to 243 when detecting the correlation between the reference current and the initial angle is not described. However, the connection of the stator coils 241 to 243 may be a triangular connection or a Y connection.
上記したように本実施形態では、3つのステータコイル241〜243の内の1つにN極の磁束が生じ、残り2つのステータにS極の磁束が生じるように基準電流をステータコイル241〜243に流す例を示した。しかしながら、3つのステータコイル241〜243の内の1つにN極の磁束が生じ、残り2つのステータにN極よりも磁束密度の低いn極の磁束が生じるように基準電流をステータコイル241〜243に流してもよい。これによってもロータ230のS極がN極の磁束を生じるステータと対向するようにロータ230が回転し、ロータ230の回転角度が固定される。若しくは、3つのステータコイル241〜243の内の1つにS極の磁束が生じ、残り2つのステータにS極よりも磁束密度の低いs極の磁束が生じるように基準電流をステータコイル241〜243に流してもよい。これによってもロータ230のN極がS極の磁束を生じるステータと対向するようにロータ230が回転し、ロータ230の回転角度が固定される。
As described above, in this embodiment, the reference current is applied to the stator coils 241 to 243 so that an N pole magnetic flux is generated in one of the three
本実施形態ではステータコイルとしてU相ステータコイル241、V相ステータコイル242、W相ステータコイル243を有する例を示した。しかしながら図9に示すように、ステータコイル241〜243の他に、X相ステータコイル244、Y相ステータコイル245、Z相ステータコイル246を有しても良い。図9に示す構成では、3つのステータコイル244〜246の隣接角度が120°になっている。そしてステータコイル241,242の間にX相ステータコイル244が位置し、ステータコイル242,243の間にY相ステータコイル245が位置し、ステータコイル241,243の間にZ相ステータコイル246が位置している。したがって直流の基準電流をステータコイル241〜246に流すことでロータ230を回転させ、そのS極(電磁石におけるS極に帯磁した領域)をV相ステータコイル242と対向させる場合、以下に示す基準電流をステータコイル241〜246に流す。すなわち、V相ステータコイル242に時間的に一定のN極の磁束が生じ、ステータコイル241,243に時間的に一定のS極の磁束が生じるようにステータコイル241〜243に直流の基準電流を流す。それとともに、ステータコイル244,245にN極よりも磁束密度の低い、時間的に一定のn極の磁束が生じ、Zステータコイル246にS極よりも磁束密度の低い、時間的に一定のs極の磁束が生じるようにステータコイル244〜246に電流を流す。これにより、図9に示すようにV相ステータコイル242において最もN極の磁束が強くなり、ロータ230のS極がV相ステータコイル242と対向するようにロータ230が回転する。この結果、ロータ230の回転角度が固定される。
In this embodiment, the example which has the
切り換え部10,20はそれぞれ複数のMOSFETを有する例を示した。しかしながら切り換え部10,20はスイッチング素子を複数有すればよく、例えばIGBTを有してもよい。
The switching
本実施形態において制御部40は、ロータ230と角度検出部30との位置ずれ、および、電磁石と永久磁石との位置ずれの少なくとも一方が発生したと判定した場合、基準電流と基準角度の新たな相関関係を検出する例を示した。しかしながら制御部40は基準電流と基準角度の新たな相関関係を検出しなくとも良い。
In the present embodiment, when the
本実施形態では制御部40がメモリ41における異なるアドレスそれぞれに相関関係を記憶させる例を示した。しかしながら制御部40はメモリ41の1つのアドレスに相関関係を記憶してもよい。この場合、この1つのアドレスに記憶された相関関係が消失すると、制御部40はステータコイル241〜243に基準電流を流し、新たな基準角度を検出する。そして制御部40は基準電流と基準角度の新たな相関関係をメモリ41に記憶する。
In this embodiment, the
本実施形態において制御部40は、メモリ41に記憶された相関関係のすべてが消失した場合、基準電流と基準角度の新たな相関関係を検出する例を示した。しかしながら制御部40は基準電流と基準角度の新たな相関関係を検出しなくとも良い。
In this embodiment, the
本実施形態では、再検査条件として以下に示す条件がある例を示した。すなわち、発電時の角度検出部30によって検出された回転角度が基準角度と同一の場合において、ステータコイル241〜243に流れる電流が基準電流とは異なる。メモリ41に記憶された相関関係の全てが消失した。車両に搭載されたECUから再検査が要求された。再検査条件としては上記した3つの条件の内の少なくとも1つを有すれば良い。
In this embodiment, the example which has the conditions shown below as re-inspection conditions was shown. That is, when the rotation angle detected by the
本実施形態では、検出禁止条件として以下に示す条件がある例を示した。すなわち、蓄電部300の電源電圧が車両の走行に影響がでるほどに低い。車両が走行可能状態である。ボンネットが開いている。ECUとの交信が途絶えている。ECUが回転角度の検出を指示していない。モータ200の温度、電圧、電流の少なくとも1つが作動限界を超えている。ロータ230が回転しない。検出禁止条件としては上記した7つの条件の内の少なくとも1つを有すればよい。
In the present embodiment, an example in which there is the following condition as the detection prohibition condition is shown. That is, the power supply voltage of the
10…第1切り換え部、30…角度検出部、40…制御部、100…制御装置、200…モータ、230…ロータ、U相ステータコイル…241、V相ステータコイル…242、W相ステータコイル…243、X相ステータコイル…244、Y相ステータコイル…245、Z相ステータコイル…246、100…制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ロータから発せられる被測定磁束に基づいて、前記ロータの回転角度を検出する角度検出部(30)と、
前記角度検出部によって検出された前記ロータの回転角度に基づいて、複数の前記ステータコイルに流れる電流を制御する制御部(10,40)と、を有し、
前記制御部は、
前記ロータの停止中において、複数の前記ステータコイルに基準電流を流させることで基準磁束を発生し、前記基準磁束によって前記ロータの前記磁極対の一方が複数の前記ステータコイルの1つと対向するように前記ロータを回転させてその回転角度を固定し、
固定された前記回転角度を前記ロータの基準角度として前記角度検出部によって検出させ、
前記基準電流と前記基準角度の相関関係を記憶するメモリ(41)を有しており、
前記制御部は、前記モータの発電時において前記角度検出部によって検出された前記ロータの回転角度が前記基準角度と同一の場合、前記ステータコイルに流れる電流が前記基準電流とは異なるか否かを検出することを特徴とする制御装置。 A control device for a motor (200) having a rotor (230) having a pair of magnetic pole pairs and a plurality of stator coils (241 to 246) provided around the rotor,
An angle detector (30) for detecting a rotation angle of the rotor based on a measured magnetic flux emitted from the rotor;
A control unit (10, 40) for controlling the current flowing in the plurality of stator coils based on the rotation angle of the rotor detected by the angle detection unit;
The controller is
While the rotor is stopped, a reference magnetic flux is generated by causing a reference current to flow through the plurality of stator coils, and one of the magnetic pole pairs of the rotor faces one of the stator coils by the reference magnetic flux. To rotate the rotor to fix the rotation angle,
The fixed rotation angle is detected by the angle detection unit as a reference angle of the rotor ,
A memory (41) for storing a correlation between the reference current and the reference angle;
The control unit determines whether the current flowing through the stator coil is different from the reference current when the rotation angle of the rotor detected by the angle detection unit during power generation of the motor is the same as the reference angle. A control device characterized by detecting .
前記制御部は、前記蓄電部の電源電圧が前記車両の走行に影響がでるほどに低い場合、前記ステータコイルに流れる電流が前記基準電流とは異なるか否かの判定を行わないことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の制御装置。 The motor is driven by a power storage unit (300) mounted on a vehicle,
The control unit does not determine whether or not a current flowing through the stator coil is different from the reference current when a power supply voltage of the power storage unit is low enough to affect the running of the vehicle. The control device according to any one of claims 1 to 4 .
前記制御部は、前記車両が走行可能状態の場合、前記ステータコイルに流れる電流が前記基準電流とは異なるか否かの判定を行わないことを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載の制御装置。 The motor is mounted on a vehicle and connected to an engine;
Wherein, the case where the vehicle is traveling state, to any one of claims 1 to 5, characterized in that the current flowing through the stator coil does not perform determination of whether different from said reference current The control device described.
前記制御部は、ボンネットが開いている場合、前記ステータコイルに流れる電流が前記基準電流とは異なるか否かの判定を行わないことを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の制御装置。 The motor is mounted on a vehicle;
The said control part does not determine whether the electric current which flows into the said stator coil differs from the said reference current when the bonnet is open, The any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. Control device.
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