JP6447403B2 - Motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、実際のロータの位相と検出されるロータの位相とのオフセットを補正するモータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device that corrects an offset between an actual rotor phase and a detected rotor phase.
特許文献1に示されるように、ブラシレスモータを制御するモータ制御装置が知られている。ブラシレスモータには回転角センサが組み付けられている。上記のモータ制御装置は、回転角センサのブラシレスモータに対する組み付け誤差を補正するための補正値を、電圧方程式から算出している。モータ制御装置は、ブラシレスモータと電気的に接続されたインバータを有し、インバータはスイッチング素子(スイッチ素子)を有している。上記の電圧方程式を計算するためにモータ制御装置は、インバータを構成するスイッチ素子を制御して、ブラシレスモータに電流を流している。 As shown in Patent Document 1, a motor control device that controls a brushless motor is known. A rotation angle sensor is assembled in the brushless motor. The motor control apparatus calculates a correction value for correcting an assembly error of the rotation angle sensor with respect to the brushless motor from the voltage equation. The motor control device has an inverter electrically connected to the brushless motor, and the inverter has a switching element (switch element). In order to calculate the above voltage equation, the motor control device controls a switch element that constitutes an inverter to pass a current through the brushless motor.
特許文献1に示されるモータ制御装置は、算出した補正値を記憶し、その補正値に基づいて回転角センサによって検出される電気角を補正している。しかしながら補正値を不揮発性メモリに記憶させたとしても、補正値が消失したり変質したりする虞がある。 The motor control device disclosed in Patent Document 1 stores the calculated correction value, and corrects the electrical angle detected by the rotation angle sensor based on the correction value. However, even if the correction value is stored in the nonvolatile memory, the correction value may be lost or altered.
そこで新たな電圧方程式を計算することで、補正値が異常であるか否かを判定することも考えられる。しかしながら、そのためにはインバータを構成するスイッチ素子を制御しなくてはならない。これによりブラシレスモータに電流が流れ、それによってブラシレスモータが意図せずに回転する虞がある。 Accordingly, it may be possible to determine whether or not the correction value is abnormal by calculating a new voltage equation. However, for this purpose, the switch elements constituting the inverter must be controlled. As a result, a current flows through the brushless motor, which may cause the brushless motor to rotate unintentionally.
そこで本発明は上記問題点に鑑み、スイッチ素子を制御しなくとも、補正値が異常であるか否かを判定することのできるモータ制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a motor control device that can determine whether or not a correction value is abnormal without controlling a switch element.
上記した目的を達成するための開示された発明の1つは、内燃機関のクランクシャトに連動して回転するシャフト(201)、シャフトに設けられたロータ(202)、および、ロータの周囲に設けられたステータコイル(208)を備えたモータ(200)を制御するモータ制御装置であって、
ロータの位相を検出する位相検出部(40)と、
ステータコイルにて発生する誘起電圧および誘起電流の少なくとも一方を検出する電流電圧検出部(50,51)と、
実際のロータの位相と、位相検出部にて検出されるロータの位相とのオフセットを補正するための補正値を記憶し、補正値に基づいて、位相検出部にて検出されるロータの位相を補正した補正位相を算出する補正回路(10)と、
ステータコイルに流れる電流を制御するインバータ(20)と、
インバータに含まれる複数のスイッチ素子(21〜26)を、補正位相に基づいて制御する制御部(10)と、を有し、
制御部は、ロータがクランクシャフトに連動して回転する際に、少なくとも所定期間、複数のスイッチ素子の全てを非駆動状態とし、
補正回路は、
制御部が複数のスイッチ素子の全てを非駆動状態としているときに、補正位相と、誘起電圧および誘起電流の少なくとも一方の位相とに基づいて補正値が異常であるか否かを判定し、
ロータは電流が流動することで磁界を発生するロータコイル(206)を有し、
制御部はロータコイルへの給電を制御しており、
制御部は、クランクシャフトの回転数がゼロから上昇して第1所定値を超えると、ロータコイルに電流を流して磁界を発生する流動制御を行ない、
補正回路は、制御部が複数のスイッチ素子の全てを非駆動状態としつつ流動制御を行なっている際に、補正値が異常であるか否かを判定する。
One of the disclosed inventions for achieving the above object is a shaft (201) that rotates in conjunction with a crankshaft of an internal combustion engine, a rotor (202) provided on the shaft, and a rotor provided around the rotor. A motor control device for controlling a motor (200) having a stator coil (208),
A phase detector (40) for detecting the phase of the rotor;
A current / voltage detector (50, 51) for detecting at least one of an induced voltage and an induced current generated in the stator coil;
A correction value for correcting the offset between the actual rotor phase and the rotor phase detected by the phase detection unit is stored, and the rotor phase detected by the phase detection unit is calculated based on the correction value. A correction circuit (10) for calculating a corrected correction phase;
An inverter (20) for controlling the current flowing in the stator coil;
A control unit (10) for controlling the plurality of switch elements (21 to 26) included in the inverter based on the correction phase;
When the rotor rotates in conjunction with the crankshaft, at least a predetermined period, all of the plurality of switch elements are in a non-driven state when the rotor rotates.
The correction circuit
When the control unit is in a non-driving state of all of the plurality of switch elements, it is determined whether or not the correction value is abnormal based on the correction phase and at least one of the induced voltage and the induced current ,
The rotor has a rotor coil (206) that generates a magnetic field when current flows.
The control unit controls the power supply to the rotor coil,
When the rotation speed of the crankshaft rises from zero and exceeds a first predetermined value, the control unit performs flow control for generating a magnetic field by causing a current to flow through the rotor coil,
The correction circuit determines whether or not the correction value is abnormal when the control unit performs flow control while keeping all of the plurality of switch elements in a non-driven state.
シャフト(201)はクランクシャフトと連動して回転する。したがって全てのスイッチ素子(21〜26)が非駆動状態の場合においても、シャフト(201)とともにロータ(202)が回転する。この際にロータ(202)から発せられた磁界(以下、ロータ磁界と示す)がステータコイル(208)と交差すると、ステータコイル(208)に誘起電圧と誘起電流が発生する。この誘起電圧や誘起電流の位相は、ロータ磁界の位相に依存して変化する。すなわち誘起電圧や誘起電流の位相は、実際のロータの位相と相関がある。したがってオフセットを補正するための補正値が異常の場合、誘起電圧や誘起電流の位相と、位相検出部(40)によって検出されるロータの位相とがずれることとなる。そこで、補正値によってオフセットの補正された、位相検出部(40)によって検出されるロータの位相(補正位相)と、誘起電圧や誘起電流から求められるロータの位相とに基づいて、補正値が異常となったか否かを判定することができる。以上に示したように、スイッチ素子(21〜26)を制御しなくとも、補正値が異常であるか否かを判定することができる。 The shaft (201) rotates in conjunction with the crankshaft. Therefore, even when all the switch elements (21 to 26) are in a non-driven state, the rotor (202) rotates together with the shaft (201). At this time, when a magnetic field (hereinafter referred to as a rotor magnetic field) generated from the rotor (202) intersects the stator coil (208), an induced voltage and an induced current are generated in the stator coil (208). The phase of the induced voltage or induced current changes depending on the phase of the rotor magnetic field. That is, the phase of the induced voltage or induced current has a correlation with the actual phase of the rotor. Therefore, when the correction value for correcting the offset is abnormal, the phase of the induced voltage or the induced current is shifted from the phase of the rotor detected by the phase detector (40). Therefore, the correction value is abnormal based on the rotor phase (correction phase) detected by the phase detection unit (40) whose offset is corrected by the correction value and the rotor phase obtained from the induced voltage or induced current. It can be determined whether or not. As described above, it is possible to determine whether or not the correction value is abnormal without controlling the switch elements (21 to 26).
上記の開示された発明は、ロータは電流が流動することで磁界を発生するロータコイル(206)を有し、
制御部はロータコイルへの給電を制御しており、
制御部は、クランクシャフトの回転数がゼロから上昇して第1所定値を超えると、ロータコイルに電流を流して磁界を発生する流動制御を行ない、
補正回路は、制御部が複数のスイッチ素子の全てを非駆動状態としつつ流動制御を行なっている際に、補正値が異常であるか否かを判定する。
In the above disclosed invention , the rotor has a rotor coil (206) that generates a magnetic field by flowing current,
The control unit controls the power supply to the rotor coil,
When the rotation speed of the crankshaft rises from zero and exceeds a first predetermined value, the control unit performs flow control for generating a magnetic field by causing a current to flow through the rotor coil,
The correction circuit determines whether or not the correction value is abnormal when the control unit performs flow control while keeping all of the plurality of switch elements in a non-driven state.
これによれば、クランクシャフトの回転数がゼロから徐々に上昇する車両の始動時において、補正値の異常判定処理を行うことができる。 According to this, at the time of starting the vehicle where the rotation speed of the crankshaft gradually increases from zero, it is possible to perform the correction value abnormality determination process.
なお、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。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。 In addition, the code | symbol with the parenthesis is attached | subjected to the element as described in the claim as described in a claim, and each means for solving a subject. The reference numerals in parentheses are for simply indicating the correspondence with each component described in the embodiment, and do not necessarily indicate the element itself described in the embodiment. 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制御装置を説明する。なお図1ではモータ制御装置の他にモータも図示している。また図2ではモータ制御装置の他にモータと上位ECUも図示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A motor control device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 also shows a motor in addition to the motor control device. FIG. 2 also shows a motor and a host ECU in addition to the motor control device.
モータ制御装置100は、上位ECU300からの要求指令に基づいてモータ200を制御するものである。モータ制御装置100とモータ200とによって、いわゆるISG(Integrated Starter Generator)が構成されている。ISGは、車両のエンジンを始動する機能、車両走行をアシストする機能、および、車両のエンジン出力によって発電する機能を兼ね備えている。上位ECU300が外部装置に相当する。
The
モータ200は図示しないベルトを介して車両のクランクシャフトと連結されている。したがってモータ200とクランクシャフトとは互いに連動して回転する。モータ200がモータ制御装置100によって回転すると、その回転がクランクシャフトに伝わり、これによってクランクシャフトが回転する。これとは逆に、クランクシャフトが回転すると、その回転がモータ200に伝わり、これによってモータ200が回転する。モータ制御装置100によってモータ200が自律回転することでエンジンの始動、若しくは、車両走行のアシストが成される。またクランクシャフトの回転に応じてモータ200が回転することで発電が成される。以下においては先ずモータ200を説明した後、モータ制御装置100を説明する。
The
図1に示すようにモータ200は、シャフト201、ロータ202、ステータ203、プーリ204、および、ケース205を有する。シャフト201は回転可能にケース205に設けられ、その先端がケース205から外部に露出されている。このシャフト201の先端にプーリ204が設けられ、プーリ204に上記のベルトが連結されている。これによりクランクシャフトの回転がベルトを介してプーリ204に伝達される構成となっている。逆に言えば、シャフト201の回転がベルトを介してクランクシャフトに伝達される構成となっている。
As shown in FIG. 1, the
シャフト201の中央部はケース205内に収納されている。このシャフト201の中央部にロータ202が設けられている。そしてロータ202の周囲にステータ203が設けられている。
A central portion of the
ロータ202は、ロータコイル206と、ロータコイル206をシャフト201に固定する固定部207と、を有する。固定部207は円筒形状を成し、その中空に、固定部207の中心を貫くようにシャフト201が挿入固定されている。ロータコイル206は固定部207の内部に設けられ、シャフト201に設けられた配線(図示略)と電気的に接続されている。図示しないが、この配線はシャフト201のスリップリングと電気的に接続されている。スリップリングはシャフト201の軸周りに円環状に形成され、この円環状のスリップリングにブラシが接触されている。そしてこのブラシがモータ制御装置100と電気的に接続されている。モータ制御装置100からブラシ、スリップリング、および、配線を介してロータコイル206に電流供給されると、ロータコイル206から磁界が発生する。
The
本実施形態ではN極とS極としての役割を果たす8つのロータコイル206が、交互に隣接するようにシャフト201の軸周りに等間隔で設けられている。これにより隣り合うロータコイル206の軸心間が45°離れている。したがって複数のロータコイル206にて発生される磁界は、シャフト201が90°回転する毎に周期的に変化し、機械角90°に対して電気角が360°になっている。このロータコイル206から発生する磁界がステータ203と交差する。
In this embodiment, eight
ステータ203は、ステータコイル208と、ステータコイル208が設けられるステータコア209と、を有する。ステータコア209は円筒形状を成し、その中空に、ステータコア209の中心を貫くようにシャフト201とともにロータ202が設けられている。
The
図示しないが、ステータコア209の内壁には複数の突極が形成されている。そしてこれら複数の突極それぞれに3相のステータコイル208が巻き回されている。3相のステータコイル208としては、U相ステータコイル、V相ステータコイル、W相ステータコイルがある。
Although not shown, a plurality of salient poles are formed on the inner wall of the
本実施形態では上記の突極がシャフト201の軸周りに等間隔で12個設けられている。これにより2つの突極の隣接間隔がシャフト201の軸周りにて機械角で30°(電気角で120°)になっている。上記のU相ステータコイル、V相ステータコイル、W相ステータコイルは、シャフト201の軸周りにおいて順に並んでいる。
In this embodiment, twelve salient poles are provided around the
3相のステータコイル208はモータ制御装置100と電気的に接続されている。3相のステータコイル208には、モータ制御装置100から位相が電気角で120°ずれた三相交流が供給される。これによってステータコイル208からロータ202を回転させるための三相回転磁界が発生する。このステータコイル208から発生する磁界がロータコイル206と交差する。
The three-
ロータコイル206とステータコイル208それぞれを電流が流動すると、それによって両者から磁界が発生する。これによってロータコイル206に回転トルクが発生する。上記したようにモータ制御装置100からステータコイル208に三相交流が供給されると、回転トルクの発生方向が順次変化し、それによってシャフト201が回転し始める。シャフト201とともにプーリ204も回転し、その回転がベルトを介してクランクシャフトに伝達される。この結果クランクシャフトも回転する。
When current flows through the
またこれとは逆に、エンジンが燃焼駆動してクランクシャフトが自律回転すると、その回転がベルトを介してプーリ204に伝達される。それによってプーリ204とともにシャフト201が回転し、ロータコイル206も回転する。するとロータコイル206の発する磁界がステータコイル208と交差し、それによってステータコイル208に誘起電圧が発生して電流が流れる。この電流が車両のバッテリに供給される。このようにモータ200は、クランクシャフトに連れ回されて回転した際に、その回転エネルギーを電気エネルギーに変換するジェネレータとしても機能する。
Conversely, when the engine is driven to burn and the crankshaft rotates autonomously, the rotation is transmitted to the
次に、モータ制御装置100を説明する。図1および図2に示すようにモータ制御装置100は、制御ECU10、インバータ20、給電部30、位相検出部40、および、誘起電圧検出部50を有する。制御ECU10と位相検出部40それぞれはプリント基板60に搭載され、プリント基板60の配線を介して互いに電気的に接続されている。また制御ECU10は図示しない配線を介してインバータ20や給電部30、および、誘起電圧検出部50と電気的に接続されている。図2に示すように制御ECU10は上位ECU300とバスなどを介して通信可能となっている。制御ECU10は上位ECU300から要求指令が入力されると、その要求指令と位相検出部40の検出信号に基づいてインバータ20と給電部30を制御する。また後述するように制御ECU10は、誘起電圧検出部50の検出信号に基づいて、補正値の異常判定処理を行う。制御ECU10が制御部と補正回路それぞれに相当する。
Next, the
図2に示すようにインバータ20は、スイッチ素子21〜26と、ダイオード21a〜26aと、平滑コンデンサ27と、を有する。本実施形態においてスイッチ素子21〜26それぞれはIGBTある。直流電源のプラス端子からマイナス端子に向かってU相スイッチ素子21,22、V相スイッチ素子23,24、および、W相スイッチ素子25,26それぞれが直列接続され、これら対を成す2つのスイッチ素子群が並列接続されている。
As shown in FIG. 2, the
また、U相ダイオード21a,22a、V相ダイオード23a,24a、W相ダイオード25a,26aそれぞれも直流電源のプラス端子とマイナス端子との間で直列接続され、これら対を成す2つのダイオード群が並列接続されている。プラス端子側のダイオード21a,23a,25aそれぞれのカソード電極がプラス端子と接続され、マイナス端子側のダイオード22a,24a,26aそれぞれのアノード電極がマイナス端子と接続されている。そして平滑コンデンサ27は直流電源のプラス端子とマイナス端子との間に接続されている。
The
U相スイッチ素子21,22とU相ダイオード21a,22aそれぞれの中点はU相ステータコイルと接続されている。同様にしてV相スイッチ素子23,24とV相ダイオード23a,24aそれぞれの中点はV相ステータコイルと接続されている。そしてW相スイッチ素子25,26とW相ダイオード25a,26aそれぞれの中点はW相ステータコイルと接続されている。
The midpoint of each of
以上の接続構成により、プラス端子側の3つのスイッチ素子21,23,25の内の少なくとも1つと、マイナス端子側の3つのスイッチ素子22,24,26の内の少なくとも1つが駆動状態になると、直流電源とステータコイル208とが電気的に接続される。これによりステータコイル208に電流が流れる。
With the above connection configuration, when at least one of the three switching
ただし、上記の6つのスイッチ素子21〜26の全てが非駆動状態の場合においても、ステータコイル208に電流が流れる場合もある。上記のようにロータコイル206へと電流が供給されると、それによってロータコイル206から磁界が発生する。するとこの磁界がステータコイル208と交差し、これによってステータコイル208に誘起電圧が発生する。この誘起電圧は上記のダイオード21a〜26aの中点に印加される。誘起電圧が直流電源よりも電圧レベルが低い場合、ダイオード21a,23a,25aには逆バイアスが印加されるので、ステータコイル208に電流は流れない。しかしながら誘起電圧が直流電源よりも電圧レベルが高くなると、ダイオード21a,23a,25aに順バイアスが印加され、ステータコイル208に電流が流れる。
However, even when all of the six
例えば、誘起電圧によってU相ダイオード21a,22aの中点電位が直流電源よりも高まり、V相ダイオード23a,24aとW相ダイオード25a,26aそれぞれの中点電位がグランド電位よりも低まる。すると、ステータコイル208から上アーム側のU相ダイオード21aを介して直流電源へと電流が流れ、直流電源から下アーム側のダイオード24a,26aそれぞれを介してステータコイル208へと電流が流れる。この誘起電圧の発生によってステータコイル208に流れる電流が、誘起電流である。
For example, the midpoint potential of the
給電部30は、図示しないが、電源とブラシとの間に設けられたスイッチを有する。このスイッチが駆動状態になると電源とブラシとが電気的に接続され、上記したスリップリングと配線を介してロータコイル206に電流が供給される。したがって給電部30のスイッチが駆動状態になるとロータコイル206から磁界が発生するが、スイッチが非駆動状態になるとロータコイル206から磁界が発生されなくなる。
Although not shown, the
位相検出部40は、永久磁石41、磁電変換素子42、および、カウンタ43を有する。永久磁石41は、シャフト201のプーリ204の設けられた先端とは反対側の端部に設けられている。磁電変換素子42は永久磁石41と対向し、永久磁石41から発生される磁界を電気信号に変換する。カウンタ43は磁電変換素子42の出力信号に基づいてカウント数をインクリメントし、そのカウント数を含むカウント信号を制御ECU10に出力する。
The
誘起電圧検出部50は、ステータコイル208で生じた誘起電圧を検出するものである。上記したようにこの誘起電圧はステータコイル208をロータコイル206の磁界が交差することで発生する。ロータコイル206の磁界は、機械角90°に対して電気角360°で周期的に変化する。そのため図3に示すように誘起電圧は、シャフト201が電気角で360°回転する毎に周期的に変化する。誘起電圧検出部50が電流電圧検出部に相当する。
The induced
次に、位相検出部40の詳細構成と制御ECU10の処理について説明する。
Next, the detailed configuration of the
本実施形態の永久磁石41はN極とS極とを1つずつ有する円形磁石である。したがって永久磁石41のN極とS極の着磁ピッチは機械角で180°に設定されている。また永久磁石41のN極は、8つのロータコイル206のうちのN極としての機能を果たす1つのロータコイル206と、シャフト201の軸周りの位置が一致している。これにより永久磁石41から発せられる磁界と、ロータコイル206から発せられる磁界のゼロ点とが一致している。
The
本実施形態に係る磁電変換素子42はホール素子であり、プリント基板60に複数搭載されている。複数の磁電変換素子42と交差する磁束は、シャフト201が機械角で180°回転する毎に変化する。
The
複数の磁電変換素子42は、シャフト201の軸周りに、機械角に換算して90°離れている。そのため複数の磁電変換素子42の一方から出力されるセンサ信号(A信号)と他方から出力されるセンサ信号(B信号)とは機械角で90°位相がずれている。
The plurality of
カウンタ43は、複数の磁電変換素子42のセンサ信号に基づいてカウント数をインクリメントする。これにより、図3に示すようにシャフト201が一回転する間にカウント数が順次増大する。ただしカウント数が上限値に達すると、カウンタ43はカウント数をクリアする。
The
図3に示すように制御ECU10は、カウント数を4つに等分する。これによりカウント数は、シャフト201の回転角度が機械角で90°、180°、270°、360°(0°)の時に分割される。したがってこの4分割されたカウント数(以下、分割カウント数とする)は、機械角90°に対して電気角360°となっている。
As shown in FIG. 3, the
なおもちろんではあるが、永久磁石41の極数は上記例に限定されない。例えば永久磁石41が環状を成し、N極とS極とをそれぞれ24個有してもよい。この場合、永久磁石41の発する磁界は機械角15°に対して電気角360°となる。
Of course, the number of poles of the
上記したようにロータコイル206にて発生される磁界は、シャフト201が機械角で90°回転する毎に周期的に変化し、機械角90°に対して電気角が360°になっている。そしてこのロータコイル206から発生する磁界がステータコイル208と交差することで、ステータコイル208に誘起電圧が発生する。そのため図3に示すように誘起電圧は、シャフト201が90°回転する毎に周期的に変化し、機械角90°に対して電気角が360°になっている。以上に示したように、分割カウント数と誘起電圧とは電気角が同一となっている。
As described above, the magnetic field generated by the
また、ロータ202の電気角を示す分割カウント数と誘起電圧のゼロ点を一致させている。これは、以下に示す手順を経ることで成される。先ず、ロータ202をステータコイル208に対して取りつける。この際、例えば複数のロータコイル206の内のN極としての機能を果たす1つのロータコイル206(ロータ202の原点)と、複数のステータコイル208の内のU相とを対向させると、上記のゼロ点が一致する。しかしながらこの取りつけにおいては、ロータ202の原点の位置を考慮せずに取り付ける。この後に、ゼロ点のずれを測定する。そしてそのずれ量を補正するための補正値を算出する。
In addition, the division count number indicating the electrical angle of the
制御ECU10は、補正値を不揮発性メモリに記憶している。制御ECU10は予めこの補正値によって分割カウント数を補正することで、図4にて実線で示すように誘起電圧のゼロ点と分割カウント数のゼロ点とを同一に補正している。すなわち制御ECU10は、ロータコイル206から発せられる磁界の位相(実際のロータ202の位相)と、位相検出部40によって検出される磁界の位相とのオフセット補正をしている。この補正値によって補正された分割カウント数が、補正位相に相当する。
The
上記したように補正値は不揮発性メモリに記憶されている。不揮発性メモリの記憶は確実なものではなく、何らかの原因で補正値が変質したり消失したりする虞がある。補正値が変質したり消失したりすると、図4にて一点鎖線で示すように誘起電圧のゼロ点と分割カウント数のゼロ点とがずれることとなる。 As described above, the correction value is stored in the nonvolatile memory. The storage in the nonvolatile memory is not reliable, and there is a risk that the correction value may be altered or lost for some reason. If the correction value changes or disappears, the zero point of the induced voltage and the zero point of the division count number shift as shown by a one-dot chain line in FIG.
そこで制御ECU10は、補正値が変質したり消失したりしたか否かを判定するために、予め、誘起電圧の特定値に対応するカウント値を、上記の補正値として記憶している。本実施形態では特定値としてグランド電位を採用している。制御ECU10は誘起電圧がプラスからマイナスへと移行する際にグランド電位となるカウント値Caと、誘起電圧がマイナスからプラスへと移行する際にグランド電位となるカウント値Cbとを記憶している。換言すれば制御ECU10は、電気角180°に対応するカウント値Caと、電気角360°に対応するカウント値Cbとを記憶している。カウント値Ca,Cbが内部位相に相当する。
Therefore, the
制御ECU10は、誘起電圧がグランド電位の場合のカウント値Cc,Cdを分割カウント数から検出する。制御ECU10は、記憶していたカウント値Ca,Cbと検出したカウント値Cc,Cdとを比較する。より具体的に言えば制御ECU10は、カウント値Ca,Ccの偏差、カウント値Cb,Cdの偏差を算出し、その偏差が閾値を超えるか否かを判定する。偏差が閾値以上の場合、制御ECU10は補正値が変質したり消失したりしたと判定する。そして制御ECU10は図5に示すように算出した偏差に基づいてオフセット補正を行う。なお図5では、図4からの変化を明示するために、電気角のゼロに対して分割カウント数と誘起電圧それぞれのゼロとをずらして図示している。しかしながら実際には、図4にて実線で示すように、三者のゼロ点を一致させる。
The
次に、図6に基づいて制御ECU10による給電部30のスイッチやインバータ20のスイッチ素子21〜26の制御を説明する。また、上記の補正値の異常判定を説明する。
Next, control of the switches of the
時間t1において車両は停止、モータ制御装置100も停止している。この場合エンジン回転数はゼロであり、制御ECU10はインバータ20や給電部30を何ら制御していない。
At time t1, the vehicle is stopped and the
これに対して時間t1から時間t2に至ると、上位ECU300は起動信号を制御ECU10に出力するとともに、車両に搭載されたスタータによって内燃機関のクランクシャフトを回転し、内燃機関を燃焼駆動させる。この場合、制御ECU10は所定の初期化処理を行うが、いまだインバータ20や給電部30を何ら制御しない。
In contrast, when the time t1 reaches the time t2, the
時間t2から時間t3に至り、エンジン回転数がゼロから上昇して、安定して回転する回転数(第1所定値)を超えると、上位ECU300は制御ECU10に整流制御を行なう指示信号を出力する。制御ECU10はインバータ20を未だ何ら制御しないが、給電部30のスイッチを非駆動状態から駆動状態にする。これによりロータコイル206に電流が供給され、ロータコイル206から磁界が発生する。この磁界がステータコイル208と交差し、ステータコイル208に誘起電圧が発生する。この際に制御ECU10は、誘起電圧がグランド電位の場合のカウント値Cc,Cdを、分割カウント数から検出する。そして制御ECU10は、カウント値Ca,Ccの偏差、カウント値Cb,Cdの偏差を算出し、その偏差に基づいて補正値が変質したり消失したりしたか否かを判定する。整流制御が流動制御に相当する。また、この時間t3から次の時間t4までの期間が、所定期間に相当する。
From time t2 to time t3, when the engine rotational speed rises from zero and exceeds the rotational speed (first predetermined value) that stably rotates, the
時間t3から時間t4に至り、補正値の判定が終了するとともにエンジン回転数が十分に上昇して第2所定値に達すると、上位ECU300は制御ECU10にインバータ制御を行なう指示信号を出力する。制御ECU10は給電部30のスイッチを駆動状態に維持しつつ、インバータ20を制御し始める。制御ECU10は、分割カウント数に基づいて、インバータ20のスイッチ素子21〜26の駆動状態を制御し、バッテリに電流供給する。こうすることでバッテリを充電する。若しくは、制御ECU10は、分割カウント数に基づいて、インバータ20のスイッチ素子21〜26の駆動状態を制御し、ロータコイル206に回転トルクを発生する。こうすることで車両の走行をアシストする。なお、エンジン回転数が一度ゼロになった後に再び内燃機関を始動する場合、上位ECU300は内燃機関のオイル温度などに基づいて、スタータで内燃機関を再始動するのか、それともモータ200で内燃機関を再始動するのかを決定する。
From time t3 to time t4, when the determination of the correction value is completed and the engine speed is sufficiently increased to reach the second predetermined value, the
次に、図7および図8に基づいて、制御ECU10の補正値の異常判定処理を説明する。制御ECU10は、後述する各種フラグを書き換え可能に記憶している。そして各種フラグは制御ECU10が初期化処理をする際にオフとなっている。
Next, the correction value abnormality determination process of the
図7に示すように、ステップS10において制御ECU10は、異常判定処理完了フラグがオフであり、制御モードが整流制御であるか否かを判定する。異常判定処理完了フラグがオフ、制御モードが整流制御のいずれでもない場合、制御ECU10はステップS10を繰り返し、待機状態となる。しかしながら異常判定処理完了フラグがオフであり、制御モードが整流制御の場合、制御ECU10はステップS20へと進む。
As shown in FIG. 7, in step S10, the
ステップS20へ進むと制御ECU10は、補正値確認処理を行い、ステップS30へと進む。この補正値確認処理については、後で図8に基づいて詳説する。 If it progresses to step S20, control ECU10 will perform a correction value confirmation process, and will progress to step S30. This correction value confirmation processing will be described later in detail with reference to FIG.
ステップS30へ進むと制御ECU10は、補正値確認処理の結果、補正値異常フラグがオンになったか否かを判定する。補正値異常フラグがオンの場合、制御ECU10はステップS40へと進む。これとは異なり補正値異常フラグがオフの場合、制御ECU10は異常判定処理を終了する。
In step S30, the
ステップS40へ進むと制御ECU10は、補正値が異常である旨を上位ECU300へ通知する。そして制御ECU10は異常判定処理を終了する。
In step S40, the
次に、図8に基づいてステップS20の補正値確認処理を説明する。図8に示すように、ステップS21において制御ECU10は、誘起電圧がグランド電位の時のカウント値Cc,CdをN個ずつ取得する。Nは1以上の自然数である。本実施形態ではN=4である。制御ECU10はカウント値Cc,Cdを4個ずつ取得すると、ステップS22へと進む。
Next, the correction value confirmation processing in step S20 will be described based on FIG. As shown in FIG. 8, in step S21, the
ステップS22へ進むと制御ECU10は、N個のカウント値Cc,Cdの平均値を算出する。こうすることで、誘起電圧がグランド電位の時のカウント値Cc,Cdを推定する。この後に制御ECU10はステップS23へと進む。
In step S22, the
ステップS23へ進むと制御ECU10は、推定したカウント値Cc,Cd(推定カウント値Cc,Cd)と、予め記憶していたカウント値Ca,Cb(内部カウント値Ca,Cb)との差分をとる。そしてその差分の絶対値(偏差)が閾値よりも大きいか否かを判定する。偏差が閾値以上の場合、制御ECU10はステップS24へと進む。これとは反対に偏差が閾値よりも小さい場合、制御ECU10はステップS25へと進む。
In step S23, the
ステップS24へ進むと制御ECU10は、補正値が異常であると判定し、補正値異常フラグをオンにする。そして制御ECU10はステップS26へと進む。
In step S24, the
ステップS26へ進むと制御ECU10は、補正値が異常なので、オフセットを補正するための値(オフセット値)を書き換える。図4に示すように、分割カウント数と誘起電圧のずれ量は、ステップS23において算出した偏差に相当する。したがって制御ECU10は、偏差に基づいて、新たな補正値を推定する(以下、推定値と示す)。制御ECU10は、上記のオフセット値を、記憶していた補正値から新たに算出した推定値に変更する。この後に制御ECU10はステップS28へと進む。
In step S26, since the correction value is abnormal, the
ステップS28へ進むと制御ECU10は、異常判定処理フラグをオンにする。そして制御ECU10は異常判定処理を終了し、図7に記載のステップS30へと進む。
In step S28, the
フローを遡り、ステップS23において偏差が閾値よりも小さいと判定してステップS25へ進むと、制御ECU10は補正値が正常であると判定し、補正値異常フラグをオフのままにする。そして制御ECU10はステップS27へと進む。
Back in the flow, when it is determined in step S23 that the deviation is smaller than the threshold value and the process proceeds to step S25, the
ステップS27へ進むと制御ECU10は、補正値が正常なので、オフセット値を補正値に維持したままにする。この後に制御ECU10はステップS28へと進む。
In step S27, the
次に、本実施形態に係るモータ制御装置100の作用効果を説明する。上記したように制御ECU10は、誘起電圧がグランド電位の時のカウント値Ca,Cbを記憶している。そして制御ECU10は、整流制御をしている際にステータコイル208にて発生した誘起電圧のグランド電位に対応する推定カウント値Cc,Cdを検知(推定)する。次いで制御ECU10は、カウント値Ca,Ccの偏差、カウント値Cb,Cdの偏差を算出し、その偏差が閾値を超えるか否かを判定する。偏差が閾値以上の場合、制御ECU10は補正値が変質したり消失したりしたと判定する。
Next, functions and effects of the
以上に示したように制御ECU10は、インバータ20を何ら制御しない整流制御においても、補正値が異常であるか否かを判定することができる。したがってモータ200が意図せずに回転することが抑制される。
As described above, the
図6に基づいて説明したように、車両をスタータで始動した場合、エンジン回転数はゼロから徐々に上昇する。この場合に制御ECU10はエンジン回転数をモニタリングし、第1所定値を超えると整流制御に移行する。そして制御ECU10は補正値の異常判定処理を行う。このようにスタータによる車両の始動時において、補正値の異常判定処理を行うことができる。
As described based on FIG. 6, when the vehicle is started with a starter, the engine speed gradually increases from zero. In this case, the
制御ECU10は、補正値が変質したり消失したりしたと判定すると、補正値ではなく、偏差に基づく推定値によってオフセット補正を行う。これによれば、ロータ202(シャフト201)の回転角度の検出精度の低下が抑制される。
When the
制御ECU10は、補正値が異常である旨を上位ECU300へ通知する。これによれば、上位ECU300がモータ200の制御に障害が生じたと判断して、車両をフェールセーフ制御することを抑制することができる。
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.
(第1の変形例)
本実施形態では、スタータによって車両が始動し、エンジン回転数が第1所定値を超えると制御ECU10が整流制御を行なうとともに、補正値の異常判定処理を行う例を示した。しかしながらこれとは異なり、制御ECU10は、上位ECU300から起動信号が入力されると初期化処理を行うとともに、エンジン回転数が第1所定値を超えると強制的に整流制御を行ない、補正値の異常判定処理を行ってもよい。これによれば、車両の始動時において補正値が異常であるか否かを必ず判定することができる。
(First modification)
In the present embodiment, an example is shown in which the
この変形例の場合、図9に示すように制御ECU10は、ステップS110において上位ECU300からの起動信号の入力を待つ。制御ECU10は起動信号が入力されると初期化処理を行うとともに、ステップS120へと進む。
In the case of this modification, as shown in FIG. 9, the
ステップS120へ進むと制御ECU10はエンジン回転数が第1所定値以上となったか否かを判定する。制御ECU10はエンジン回転数が第1所定値以上になるとステップS130へと進む。
In step S120, the
ステップS130へ進むと制御ECU10は整流制御を行なう。すなわち制御ECU10は給電部30のスイッチを駆動状態にして、ロータコイル206に電流供給を行う。この後に制御ECU10はステップS140へと進む。
In step S130, the
ステップS140へ進むと制御ECU10は、図10に示すダイアグ処理を行う。このダイアグ処理は、図8に基づいて説明した補正値確認処理に、ステップS29が追加されたものである。
When the process proceeds to step S140, the
図10に示すように制御ECU10は、ステップS24において補正値異常フラグをオンにすると、上記のステップS29へと進む。ステップS29へ進むと制御ECU10は、補正値が異常である旨を上位ECU300へ通知する。そして制御ECU10はステップS26へと進む。
As shown in FIG. 10, when the
(第2の変形例)
本実施形態ではロータ202がロータコイル206と固定部207を有する例を示した。しかしながら図11に示すように、ロータ202が8つのロータコイル206の代わりに8極の永久磁石210を有する構成を採用することもできる。この場合、位相検出部40はロータ202の永久磁石210と対向する磁電変換素子42を複数有する。そしてモータ制御装置100は給電部30を有さない。この変形例の場合、制御ECU10はエンジン回転数が十分に上昇してゼロから第2所定値に達するまでに、補正値が異常であるか否かを判定する。換言すれば、制御ECU10はインバータ制御するまでに、補正値が異常であるか否かを判定する。
(Second modification)
In this embodiment, the
(第3の変形例)
本実施形態ではモータ制御装置100がステータコイル208の誘起電圧を検出する誘起電圧検出部50を有する例を示した。しかしながら図12に示すように、モータ制御装置100はステータコイル208に流れる電流を検出する電流検出部51を有してもよい。本実施形態で説明したように、インバータ20を構成する6つのスイッチ素子21〜26の全てが非駆動状態の場合においても、ステータコイル208に電流が流れる場合がある。すなわち、誘起電圧が直流電源よりも電圧レベルが高くなると、ダイオード21a,23a,25aに順バイアスが印加され、ステータコイル208に誘起電流が流れる。この誘起電流は極大値をとる。
(Third Modification)
In the present embodiment, an example in which the
制御ECU10は、補正値が変質したり消失したりしたかを判定するために、予め、誘起電流の極大値に対応するカウント値を記憶している。また制御ECU10は、電流検出部51によって検出された誘起電流が極大値の場合のカウント値を分割カウント数から検出する。制御ECU10は極大値に対応する、予め記憶したカウント値と、検出したカウント値の偏差を算出し、その偏差が閾値を超えるか否かを判定する。偏差が閾値以上の場合、制御ECU10は補正値が変質したり消失したりしたと判定する。そして制御ECU10は算出した偏差に基づいてオフセット補正を行う。
The
なおもちろんではあるが、モータ制御装置100が誘起電圧検出部50と電流検出部51の両方を有し、ステータコイル208の誘起電圧と誘起電流の両方を検出する構成を採用することもできる。
Of course, it is possible to employ a configuration in which the
(その他の変形例)
本実施形態ではモータ制御装置100とモータ200とによってISGが構成された例を示した。しかしながらこの例に限定されず、単にモータ制御装置100とモータ200とによってオルタネータが構成されてもよい。
(Other variations)
In the present embodiment, an example in which the ISG is configured by the
本実施形態では上位ECU300について具体的に言及しなかった。この上位ECU300は、例えばエンジンECUやハイブリッドECUである。
In the present embodiment, the
本実施形態ではスイッチ素子21〜26がIGBTある例を示した。しかしながらスイッチ素子21〜26としてはMOSFETでもよい。この場合、スイッチ素子21〜26に逆並列接続されたダイオード21a〜26aは、スイッチ素子21〜26の寄生ダイオードに相当する。
In the present embodiment, an example in which the
本実施形態では、図8に示すステップS21において制御ECU10が、カウント値Cc,Cdを4個ずつ取得する例を示した。しかしながらステップS21において制御ECU10は、カウント値Cc,Cdを1個ずつ取得してもよい。この場合、制御ECU10はステップS22を行わずに、ステップS23へと進む。
In the present embodiment, an example is shown in which the
本実施形態では、図8に示すステップS21において制御ECU10が、カウント値Cc,Cdを取得する例を示した。しかしながらステップS21において制御ECU10は、カウント値Cc,Cdの一方のみを取得してもよい。この場合、制御ECU10は、カウント値Ca,Cbの一方のみを記憶している。
In the present embodiment, an example is shown in which the
10…制御ECU、20…インバータ、21〜26…スイッチ素子、40…位相検出部、50…誘起電圧検出部、100…モータ制御装置、200…モータ、201…シャフト、202…ロータ、208…ステータコイル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ロータの位相を検出する位相検出部(40)と、
前記ステータコイルにて発生する誘起電圧および誘起電流の少なくとも一方を検出する電流電圧検出部(50,51)と、
実際の前記ロータの位相と、前記位相検出部にて検出される前記ロータの位相とのオフセットを補正するための補正値を記憶し、前記補正値に基づいて、前記位相検出部にて検出される前記ロータの位相を補正した補正位相を算出する補正回路(10)と、
前記ステータコイルに流れる電流を制御するインバータ(20)と、
前記インバータに含まれる複数のスイッチ素子(21〜26)を、前記補正位相に基づいて制御する制御部(10)と、を有し、
前記制御部は、前記ロータが前記クランクシャフトに連動して回転する際に、少なくとも所定期間、複数の前記スイッチ素子の全てを非駆動状態とし、
前記補正回路は、
前記制御部が複数の前記スイッチ素子の全てを非駆動状態としている際に、前記補正位相と、前記誘起電圧および前記誘起電流の少なくとも一方の位相とに基づいて前記補正値が異常であるか否かを判定し、
前記ロータは電流が流動することで磁界を発生するロータコイル(206)を有し、
前記制御部は前記ロータコイルへの給電を制御しており、
前記制御部は、前記クランクシャフトの回転数がゼロから上昇して第1所定値を超えると、前記ロータコイルに電流を流して磁界を発生する流動制御を行ない、
前記補正回路は、前記制御部が複数の前記スイッチ素子の全てを非駆動状態としつつ前記流動制御を行なっている際に、前記補正値が異常であるか否かを判定するモータ制御装置。 A motor (200) including a shaft (201) that rotates in conjunction with a crankshaft of an internal combustion engine, a rotor (202) provided on the shaft, and a stator coil (208) provided around the rotor A motor control device for controlling,
A phase detector (40) for detecting the phase of the rotor;
A current / voltage detector (50, 51) for detecting at least one of an induced voltage and an induced current generated in the stator coil;
A correction value for correcting an offset between an actual phase of the rotor and a phase of the rotor detected by the phase detection unit is stored, and detected by the phase detection unit based on the correction value. A correction circuit (10) for calculating a correction phase obtained by correcting the phase of the rotor;
An inverter (20) for controlling a current flowing in the stator coil;
A control unit (10) for controlling a plurality of switch elements (21 to 26) included in the inverter based on the correction phase;
The control unit, when the rotor rotates in conjunction with the crankshaft, at least a predetermined period, all of the switch elements are in a non-driven state,
The correction circuit includes:
Whether or not the correction value is abnormal based on the correction phase and at least one of the induced voltage and the induced current when the control unit is in a non-driving state of the plurality of switch elements. or it is determined,
The rotor has a rotor coil (206) that generates a magnetic field when current flows.
The control unit controls power feeding to the rotor coil,
When the rotational speed of the crankshaft rises from zero and exceeds a first predetermined value, the control unit performs flow control for generating a magnetic field by causing a current to flow through the rotor coil,
The correction circuit is a motor control device that determines whether or not the correction value is abnormal when the control unit performs the flow control while keeping all of the plurality of switch elements in a non-driven state .
前記補正値の他に、前記誘起電圧若しくは前記誘起電流の特定値に対応する、前記ロータの位相を内部位相として記憶しており、
複数の前記スイッチ素子の全てが非駆動状態の場合に、前記特定値に対応する前記補正位相と前記内部位相とを比較することで、前記補正値が異常であるか否かを判定する請求項1に記載のモータ制御装置。 The correction circuit includes:
In addition to the correction value, the phase of the rotor corresponding to a specific value of the induced voltage or the induced current is stored as an internal phase,
A determination is made as to whether or not the correction value is abnormal by comparing the correction phase corresponding to the specific value and the internal phase when all of the plurality of switch elements are in a non-driven state. the motor control device according to 1.
前記特定値はグランド電位である請求項2〜6いずれか1項に記載のモータ制御装置。 The current / voltage detector (50) detects the induced voltage,
The motor control device according to claim 2 , wherein the specific value is a ground potential.
前記特定値は前記誘起電流の極大値である請求項2〜6いずれか1項に記載のモータ制御装置。 The current / voltage detector (51) detects the induced current,
The motor control device according to claim 2 , wherein the specific value is a maximum value of the induced current.
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