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JP3701655B2 - Electric motor control device - Google Patents

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JP3701655B2
JP3701655B2 JP2003013063A JP2003013063A JP3701655B2 JP 3701655 B2 JP3701655 B2 JP 3701655B2 JP 2003013063 A JP2003013063 A JP 2003013063A JP 2003013063 A JP2003013063 A JP 2003013063A JP 3701655 B2 JP3701655 B2 JP 3701655B2
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motor
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Motor Corp
Aisin Corp
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    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の制御装置に係り、特に、同期電動機をセンサレスで駆動するうえで好適な電動機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、同期電動機をセンサレスで駆動する装置としては、例えば、特開平11−75394号公報に開示される装置が知られている。インバータを用いて同期電動機を駆動するためには、電動機のロータ位置を検出して、インバータに内蔵される複数のスイッチング素子のON・OFFを、そのロータ位置に応じて適宜切り換えることが必要である。このため、電動機のロータが空転している状態から、その駆動を開始するにあたっては、先ず、ロータ位置を検知することが必要である。
【0003】
上記従来の装置は、ロータが空転している状況下で電動機の駆動開始が要求された場合に、インバータに内蔵されるスイッチング素子のうち少なくとも1つをONさせて、電動機のコイルを短絡させる。ロータが空転している状況下で電動機のコイルが短絡されると、そのコイルには、逆起電力に起因する電流が流通する。上記従来の装置は、そのコイル電流に基づいてロータ位置を検知することとしている。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−75394号公報
【特許文献2】
特開2001−69784号公報
【特許文献3】
米国特許第4928043号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータの空転時に、インバータ内のスイッチング素子の状態が変化し、その結果電動機のコイルに短絡電流が流通すると、電動機の出力トルクが変化したり、或いは、電動機の周辺において異音が生じたりといった現象が生ずる。このため、上記従来の装置は、空転状態から電動機の駆動を開始する場合に、必ずしもその駆動を円滑に開始できないという特性を有していた。
【0006】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空転状態にある電動機を円滑に駆動し始めることのできる電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、上記の目的を達成するため、インバータを用いて電動機を駆動する電動機の制御装置であって、
前記インバータを介さずに電動機の各相コイルに生ずる逆起電圧を取得する逆起電圧取得手段と、
前記逆起電圧に基づいて前記電動機のロータ位置を取得するロータ位置取得手段と、
前記インバータが備える複数のスイッチング素子に供給する信号を、前記ロータ位置に応じて、前記ロータが回転するように制御するロータ駆動手段と、
前記電動機の電力駆動が要求された後、前記ロータ位置が取得されるまでの間は、前記複数のスイッチング素子の全てをオフ状態にロックするインバータ切断手段と、
前記ロータ位置が取得された時点で前記オフ状態のロックを解除するインバータ切断解除手段と、
を備えることを特徴とする。
【0008】
また、第2の発明は、第1の発明において、前記電動機は、内燃機関のターボチャージャを電動駆動するためのものであることを特徴とする。
【0009】
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記電動機の電力駆動が要求された場合に、前記複数のスイッチング素子に供給する信号を、前記ロータ位置が所定位置にロックされるように制御するアラインモード手段と、
前記ロータが前記所定位置にロックされた後、前記ロータの回転速度が前記ロータ位置の取得が可能な速度に上昇するように、前記複数のスイッチング素子に供給する信号を制御するランプモード手段と、
を備えることを特徴とする。
【0010】
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記電動機の電力駆動が要求された際に、当該電動機が回転しているか否かを判別する回転判定手段と、
前記電動機の電力駆動が要求された際に、当該電動機が回転していないと判別された場合は、前記インバータ切断手段の作動を禁止するインバータ切断禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
【0011】
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記ロータ駆動手段は、前記電動機の各相コイルが、順次無通電状態となるように前記複数のスイッチング素子に供給する信号を切り換えると共に、
前記逆起電圧取得手段は、無通電状態のコイルに生ずる逆起電圧を順次取得することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0013】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の構成を説明するための図を示す。図1に示すように、本実施形態は、内燃機関10を備えている。内燃機関10には、吸気通路12および排気通路14が連通している。吸気通路12と排気通路14の間には、ターボチャージャユニット16が配置されている。
【0014】
ターボチャージャユニット16は、排気通路14側に位置するタービン18と、吸気通路12側に位置するコンプレッサ20とを備えている。更に、タービン18とコンプレッサ20との間には、それらと回転軸22を共通にする電動機24が配置されている。ターボチャージャ16は、排気エネルギによりタービン18を回転させることにより、或いは、電動機24により回転軸22を回転させることにより、コンプレッサ20を駆動することができる。コンプレッサ20は、このようにして駆動されることにより、その下流に高い過給圧を発生させることができる。
【0015】
吸気通路12には、コンプレッサ20の上流と下流とを連通するバイパス通路26が設けられている。バイパス通路26には、過給圧が過剰になった場合に開弁するバイパス弁28が設けられている。また、コンプレッサ20の下流には、インタークーラ30、およびスロットルバルブ32が配置されている。スロットルバルブ32は、アクセル開度などに基づいてスロットルモータ34により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ32の近傍には、スロットル開度を検出するためのスロットルポジションセンサ36、およびアクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサ38が配置されている。
【0016】
排気通路14には、タービン18の上流においてEGR(Exhaust Gas Recirculation) 通路40が連通している。EGR通路40は、排気ガスの一部を吸気系に還流させるための通路であり、EGRバルブ42を介して吸気通路12に連通している。また、排気通路14には、タービン18の下流に触媒44が配置されている。内燃機関10から排出された排気ガスは、タービン18を通過した後、触媒44において浄化された後、大気に放出される。
【0017】
本実施形態のシステムは、システム全体を制御するためのECU50、電動機24の状態制御するためのコントローラ52、およびシステムの作動に必要な電力を供給するバッテリ54を備えている。本実施形態のシステムは、電動機24の制御に関する部分に特徴を有しているため、以下、その特徴を説明するうえで必要な範囲で、ECU50やコントローラ52の内容を説明する。
【0018】
図2は、本実施形態のシステムが電動機24を駆動するために備えている構成の内容を説明するためのブロック図である。本実施形態において、電動機24は、永久磁石式の同期電動機であり、U相、V相、およびW相の3つのコイルを有している。
【0019】
図2に示す構成は、インバータ60を備えている。インバータ60の内部には、電動機24のU相コイルに対応するスイッチング素子対62,64、および還流ダイオード対66,68が設けられている。また、その内部には、V相コイルに対応するスイッチング素子対70,72、および還流ダイオード対74,76、並びに、W相コイルに対応するスイッチング素子対78,80、および還流ダイオード対82,84が設けられている。
【0020】
インバータ60にはバッテリ54が接続されており、上述した3つのスイッチング素子対、および3つの還流ダイオード対の両側には、電源電圧が印加されている。インバータ60によれば、内蔵するスイッチング素子を適当にON・OFFさせることにより、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルに、順次適当な磁界を発生させて電動機24を適当に同期運転させることができる。
【0021】
図2に示すシステムは、モータコントロール回路86を備えている。モータコントロール回路86は、電動機24のU相コイルの両端に生ずる電圧(以下、「U電圧」と称す)、V相コイルの両端に生ずる電圧(以下、「V電圧」と称す)、およびW相コイルの両端に生ずる電圧(以下、「W相電圧」と称す)を検出する機能を有している。また、モータコントロール回路86は、U電圧、V電圧、W電圧に基づいて電動機24のロータ位置を検出し、その検出位置に基づいて、インバータ60に内蔵される6つのスイッチング素子のそれぞれに適当なゲート信号を供給する機能を有している。更に、モータコントロール回路86は、電動機24のロータ位置が検出された後に、電動機24の回転速度に応じた周期で変動するVCO信号を発する機能を有している。
【0022】
図2に示すシステムは、ターボコントローラ88、およびインバータ切断トランジスタ90を備えている。ターボコントローラ88は、内燃機関10の運転状態に応じて、ターボチャージャユニット16の状態を適正に制御するためのユニットである。ここでは、具体的には、ターボチャージャユニット16の電力アシストが必要となった際にモータコントロール回路86に起動信号を供給したり、モータコントロール回路86により発せられるVCO信号を受けてインバータ切断トランジスタ90の状態を切り換えたりする処理が実行される。
【0023】
インバータ切断トランジスタ90は、インバータ60に内蔵される6つのスイッチング素子にそれぞれ通じる6本のゲート信号線を、一律に接地電位に固定するためのトランジスタである。インバータ60に内蔵されるスイッチング素子は、何れもゲート電圧が接地電位とされることによりOFF状態となる素子である。従って、インバータ切断トランジスタ90によれば、モータコントロール回路86が如何なるゲート信号を発するかに関わらず、インバータ60を非作動状態に固定することが可能である。
【0024】
次に、図3および図4を参照して、モータコントロール回路86の基本動作をより詳細に説明する。
図3は、モータコントロール回路86が、その起動の後、基本動作に従って電動機24を制御した場合に実現されるモータ回転数の上昇傾向を説明するためのタイミングチャートである。図3に示すように、モータコントロール回路86は、ターボコントローラ88より起動信号が供給された後、先ず、アラインモードにより電動機24を制御する。
【0025】
アラインモードでは、インバータ60に対して所定のパターンでゲート信号が供給されることにより、電動機24のロータが決まった位置にロックされる。電動機24を同期運転させるためには、ロータの位置が既知でなければならない。アラインモードによれば、電動機24の始動直後に常にロータ位置を決まった位置にロックすることができるため、その後、その位置を起点として電動機24の同期運転を開始することが可能となる。
【0026】
アラインモードによる制御が終了すると、次に、モータコントロール回路86は、ランプモードにより電動機24を制御する。ランプモードは、同期ずれが生ずることのない加速度で電動機24の回転速度を上昇させるモードである。この段階では、ロータの回転速度が十分でないため、電動機24の各相コイルにロータ位置を検知するに足る逆起電圧は発生していない。従って、ランプモードでは、ロータ位置を見ることなく、同期ずれが発生していないものとしてゲート信号の切り換え周波数が徐々に高周波化される。
【0027】
ランプモードは、電動機24の回転数が、各相コイルに十分な逆起電圧が生ずる回転数に上昇するまで継続される。そして、各相コイルに十分な逆起電圧が生ずる状態になると、モータコントロール回路86は、ランモードによる電動機制御を開始する。ランモードでは、電動機24の各相コイルに発生する逆起電圧が検出され、その逆起電圧に基づいてロータ位置が検知される。そして、検知されたロータ位置に基づいて、同期ずれの生じない最大の加速度で電動機24の回転速度が目標回転数まで加速される。以後、ランモードでは、ロータ位置を検知しつつ、電動機24の回転数を目標回転数に一致させるべくインバータ60に対するゲート信号の切り換え周期が制御される。
【0028】
図4は、ランモードにおいて、モータコントロール回路86からインバータ60に供給されるゲート信号の波形と、各相コイルの逆起電圧がサンプリングされるタイミングとを説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図4(A)は、モータコントロール回路86により生成されるVCO信号の波形である。図4に示す♯1〜♯6の領域は、それぞれ60度のロータ回転角に対応している。従って、VCO信号は、ロータが60度回転する毎に一周期の変化を示す信号である。
【0029】
図4(B)〜図4(G)は、インバータ60に内蔵される6つのスイッチング素子に対して供給されるゲート信号波形を示す。尚、これらの図に示すU1、V1、W1は、それぞれU相、V相、W相の電源電位側のスイッチング素子62,70,78を意味しており、一方、U2、V2、W2は、それぞれU相、V相、W相の接地電位側のスイッチング素子64,72,80を意味している。これらの図に示すように、本実施形態では、電動機24の各相コイルに対応するスイッチング素子が、1サイクルの過程で120度相当期間だけON状態とされるいわゆる120度通電の駆動方式が用いられている。このため、本実施形態のシステムでは、1サイクルの過程中に、各相コイルに対応する2つのスイッチング素子が何れもOFF状態となる期間が各相毎に60度づつ確保されている。
【0030】
図4(H)〜図4(J)は、U相、V相、およびW相につき、コイルに発生する逆起電圧をサンプリングするタイミングを示す。各相コイルには、そのコイルに対応して設けられている2つのスイッチング素子が何れもOFF状態となる60度の期間中、つまり、そのコイルが無通電の状態となる60度の期間中、逆起電圧が発生する。このため、モータコントロール回路86は、U相に対応するスイッチング素子対62,64が共にOFFとなる期間(図4における♯3,♯6期間)をU相のサンプリング期間とする。同様に、V相に対応するスイッチング素子対70,72が共にOFFとなる期間(図4における♯2,♯5期間)をV相のサンプリング期間とし、更に、W相に対応するスイッチング素子対78,80が共にOFFとなる期間(図4における♯1,♯4期間)をW相のサンプリング期間とする。
【0031】
以上説明した通り、本実施形態のシステムでは、電動機24の駆動方式として120度通電の方式を用い、かつ、各相コイルが無通電状態となる60度の期間中にそのコイルの逆起電力をサンプリングすることとしている。このため、本実施形態のシステムによれば、ランモードの実行中に、各相コイルの逆起電力を検出し、その逆起電圧に基づいてロータ位置を検出し、更に、そのロータ位置に基づいて電動機24を同期駆動することが可能である。
【0032】
ところで、本実施形態のシステムでは、電動機24は、ターボチャージャユニット16のタービン18およびコンプレッサ20と回転軸22を共通にしている。タービン18は、内燃機関10のアイドル運転中でもある程度の速度で回転している。従って、電動機24は、電気的に駆動されていなくても、内燃機関10の運転中はある程度の速度で空転している。
【0033】
図5(A)は、電動機24が空転している状態から、モータコントロール回路86の基本制御によりその制御が開始された場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。モータコントロール回路86は、既述した通り、ターボコントローラ88から起動の指令を受けると、先ずロータをロックするアラインモードを実行し、その後ランプモードを経てランモードに以降する。従って、モータコントロール回路86に起動指令が発せられる以前に電動機24が空転していた場合には、図5(A)に示すように、アラインモードの開始と共にモータ回転数に急激な低下が生ずる。上述したモータ回転数の急激な低下は、回転軸22に歪みを生じさせる原因となり、また、タービン18の回転エネルギをロスする要因ともなる。従って、このような回転数の急低下は避けることが望ましい。
【0034】
図5(B)は、上記の要求に応えるべく、本実施形態のシステムにおいて実現される動作を説明するためのタイミングチャートである。この図に示すように、本実施形態のシステムでは、電動機24によるターボチャージャユニット16のアシスト開始が要求された時点で、電動機24が既に空転している場合には、より厳密には、各相コイルに検出可能な逆起電圧が生ずる程度の速度で電動機24が既に空転している場合には、アラインモードおよびランプモードが省略され、空転状態から直接的にランモードへの以降が図られる。
【0035】
すなわち、本実施形態のシステムは、既述した通りインバータ切断トランジスタ90を備えている。ターボコントローラ88は、電動機24によるターボチャージャユニット16のアシスト開始が要求された場合に、先ず、インバータ切断トランジスタ60をON状態とし、その後モータコントロール回路86に起動指令を発する。インバータ切断トランジスタ90がON状態であると、インバータ60に通じる6本のゲート信号線は一律に接地電位に固定され、その結果、アラインモードおよびランプモードが省略される。ターボコントローラ88は、モータコントロール回路86がランモードによる制御を開始すると、つまり、モータコントロール回路86がVCO信号を出力し始めると、インバータ切断トランジスタ90をOFFとする。インバータ切断トランジスタ90がOFFとされると、以後、インバータ60内のスイッチング素子はモータコントロール回路86から発せられるゲート信号に従って制御されることとなり、その結果、ランモードによる電動機24の制御が実現される。
【0036】
以下、図6を参照して、上記の機能を実現すべくターボコントローラ88が実行する具体的処理の内容について説明する。
図6は、本実施形態において、ターボコントローラ88が、電動機24の状態を制御すべく実行する制御ルーチンのフローチャートである。図6に示すルーチンでは、先ず、電動機24によるターボチャージャユニット16のアシストが要求されたか否かが判別される(ステップ100)。
【0037】
その結果、電動機24によるアシストが要求されていないと判別された場合は、電動機24を駆動する必要がないため、以後何ら処理が進められることなく今回の処理サイクルが終了される。一方、上記ステップ100において、電動機24によるアシストが要求されていると判別された場合は、次に、今回の処理サイクルが、内燃機関10の始動時に行われているものであるか否か、より具体的には、現時点で電動機24の回転数が所定の判定値を超えているか否かが判別される(ステップ102)。
【0038】
本実施形態において、ターボコントローラ88は、内燃機関10の運転中に、過給の応答性を高める目的で電動機24によるアシストを要求する他、内燃機関10の冷間始動時に、吸気温を高める目的でも電動機24によるアシストを要求する。上記ステップ102において、内燃機関10の始動時である(回転数が判定値以下)との判別がなされた場合は、電動機24によるアシストが、後者の目的で求められていると判断することができる。そして、その場合は、駆動の開始に先立って電動機24が空転していないことから、モータコントロール回路86の基本制御に従って、アラインモード、ランプモードを経て電動機24の回転数を高めれば良いと判断できる。以上の判断により、上記ステップ102において内燃機関10の始動時であるとの判断がなされた場合は、以後、速やかに後述するステップ106以降の処理が実行される。
【0039】
一方、上記ステップ102において、内燃機関10の始動時ではないとの判断がなされた場合は、電動機24が既にある程度の速度で空転している状況下で、過給圧を高める目的でターボチャージャユニット16のアシストが要求されていると判断することができる。この場合、ゲート信号を接地電位(スイッチング素子をOFFとする電位)に固定すべく、インバータ切断トランジスタ90がON状態とされる(ステップ104)。
【0040】
図6に示すルーチンでは、次に、モータコントロール回路86を起動する処理が実行される(ステップ106)。
モータコントロール回路86は、上記の処理により起動されると、その後、アラインモード、ランプモード、およびランモードによる制御を実現すべく、ゲート信号線に対して所定のゲート信号を供給する。その結果、冷間始動時には、図3に示す波形で電動機24の回転数上昇が図られる。一方、電動機24が既に空転している場合には、図5(B)に示すように、ランモードが開始されるまで、電動機24の回転数は空転時の回転数のまま維持される。
【0041】
図6に示すルーチンでは、次に、モータコントロール回路86がランモードによる制御を開始したか、つまり、電動機24の各相コイルに生ずる逆起電圧に基づいてロータ位置を検知し、そのロータ位置に基づいてゲート信号を制御し始めたか否かが判別される(ステップ108)。
モータコントロール回路86は、ランモードによる制御を開始するに伴ってVCO信号を出力し始める。このため、本ステップ108では、具体的には、モータコントロール回路86がVCO信号を出力し始めたか否かが判断される。
【0042】
上記ステップ108において、モータコントロール回路86がランモードによる制御を開始したと判断されると、次に、VCO信号の周波数が、所定の判定値Nf以下であるか否かが判別される(ステップ110)。
【0043】
VCOは、既述した通り、電動機24の回転速度に応じた周期で変化する信号である。一方、判定値Nfは、電動機24が過回転していないかを確認するための判定値である。従って、本ステップ110において、VCOの周波数が判定値Nf以下であると判別された場合は、電動機24が適正な回転数で回転していると判断することができる。この場合、以後、ランモードによるアシストを許可すべく、インバータ切断トランジスタがOFFとされ、ゲート信号の接地電位への固定が解除される(ステップ112)。
【0044】
一方、上記ステップ110において、VCO信号の周波数が判定値Nf以下でないと判別された場合は、その時点で電動機24が既に過回転していると判断することができる。この場合、以後、電動機24によるアシストを禁止すべく、インバータ切断トランジスタがONとされ、ゲート信号が接地電位に固定される(ステップ114)。
【0045】
以上説明した通り、図6に示すルーチンによれば、冷間始動時に電動機24によるターボチャージャユニット16のアシストが要求された場合には、モータコントロール回路86の基本制御に従うことにより、適正に吸気温の上昇を図ることができる。そして、電動機24が既に空転している状況下で電動アシストが要求された場合には、アラインモードおよびランプモードを省略することで、ターボチャージャユニット16の回転軸22に歪みを生じさせることなく、また、回転エネルギをロスすることなく、そのアシストを開始することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、トルク変動や異音の発生を伴うことなく、ターボチャージャユニット16の電動アシストを常に円滑に開始することができる。
【0046】
ところで、上述した実施の形態1においては、電動機24がターボチャージャユニット16をアシストするものに限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、空転状態からの駆動を開始する必要のある電動機を制御する装置に対して広く適用することができる。
【0047】
また、上述した実施の形態1においては、モータコントロール回路86が、ランモードに先立ってアラインモード、およびランプモードを実行するものに限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、空転中の電動機24の駆動を開始するにあたり、インバータ60の状態が変化してトルク変化や異音が生ずるのを防ぐことを目的とするものであり、ロータ位置が検出できるまで、インバータ60を非作動状態に維持できるものであれば良い。
【0048】
尚、上述した実施の形態1においては、モータコントロール回路86が、図4(H)〜図4(J)に示すサンプリングタイミングでU電圧、V電圧、およびW電圧を検出することにより前記第1の発明における「逆起電圧取得手段」が、モータコントロール回路86が、取得したU電圧、V電圧、およびW電圧に基づいてロータ位置を取得することにより前記第1の発明における「ロータ位置取得手段」が、モータコントロール回路86が、図4(B)〜図4(G)に示すパターンでゲート信号を変化させることにより前記第1の発明における「ロータ駆動手段」が、ターボコントローラ88が上記ステップ104の処理を実行することにより前記第1の発明における「インバータ切断手段」が、ターボコントローラ88が上記ステップ112の処理を実行することにより前記第1の発明における「インバータ切断解除手段」がそれぞれ実現されている。
【0049】
また、上述した実施の形態1においては、モータコントロール回路86が、図3に示すアラインモード、或いはランプモードによる制御を行うことにより、前記第3の発明における「アラインモード手段」および「ランプモード手段」が、それぞれ実現されている。
【0050】
また、上述した実施の形態1においては、ターボコントローラ88が、上記ステップ102の処理を実行することにより前記第4の発明における「回転判定手段」が、上記ステップ102の条件が成立する場合に上記ステップ104の処理をジャンプすることにより前記第4の発明における「インバータ切断禁止手段」が、それぞれ実現されている。
【0051】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第1の発明によれば、電動機の電力駆動が要求された後、ロータ位置が取得されるまでの間は、インバータに内蔵される全てのスイッチング素子をオフ状態とすることができる。そして、インバータを介さずに電動機の各相コイルに生ずる逆起電圧に基づいてロータ位置を取得することができる。このため、本発明によれば、ロータ位置が取得されるまでの間に、各相コイルの状態がインバータの状態に影響されることがなく、電動機の駆動を円滑に開始することができる。
【0052】
第2の発明によれば、内燃機関のターボチャージャを電動駆動する電動機を円滑に駆動することができる。
【0053】
第3の発明によれば、電動機の電力駆動が要求された場合には、アラインモードとランプモードが順次実行される。本発明によれば、インバータ内のスイッチング素子をOFF状態とできるため、これらのモードの実行に関わらず、各相コイルに電流が流通するのを阻止して、電動機の駆動を円滑に開始することができる。
【0054】
第4の発明によれば、電動機の電力駆動が要求された際に、電動機が回転していない場合には、インバータ内のスイッチング素子が強制的にOFFとされるのを禁止することができる。従って、本発明によれば、電動機が停止状態から始動される際には、インバータの状態に応じた始動挙動を得ることができる。
【0055】
第5の発明によれば、ロータ駆動手段により電動機が駆動される際には、電動機の各相コイルが順次無通電状態とされる。そして、無通電状態のコイルに生ずる逆起電圧を順次取得することにより、ロータ位置を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の構成を説明するための図である。
【図2】 本発明の実施の形態1のシステムが、電動機を駆動するために備えている構成を説明するためのブロック図である。
【図3】 図2に示すモータコントロール回路の基本制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図4】 図2に示すモータコントロール回路により実行されるランモードでの制御内容を説明するためのタイミングチャートである。
【図5】 図5(A)は基本制御により電動機が制御されることに伴う課題を説明するためのタイミングチャートである。図5(B)は上記課題を解決すべく、本発明の実施の形態1のシステムにおいて用いられる制御内容を説明するためのタイミングチャートである。
【図6】 図2に示すターボコントローラが電動機を制御するための実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
16 ターボチャージャユニット
18 タービン
20 コンプレッサ
22 回転軸
24 電動機
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 コントローラ
54 バッテリ
60 インバータ
62,64,70,72,78,80 スイッチング素子
86 モータコントロール回路
88 ターボコントローラ
90 インバータ切り換えトランジスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a motor control device suitable for driving a synchronous motor without a sensor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an apparatus for driving a synchronous motor without a sensor, for example, an apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-75394 is known. In order to drive a synchronous motor using an inverter, it is necessary to detect the rotor position of the motor and appropriately switch ON / OFF of a plurality of switching elements built in the inverter according to the rotor position. . For this reason, when starting the drive from the state where the rotor of the motor is idling, it is necessary to first detect the rotor position.
[0003]
The above-described conventional device turns on at least one of the switching elements incorporated in the inverter to short-circuit the coil of the motor when the drive start of the motor is requested in a situation where the rotor is idling. When the coil of the motor is short-circuited in a state where the rotor is idling, a current caused by the counter electromotive force flows through the coil. The conventional apparatus detects the rotor position based on the coil current.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-75394 [Patent Document 2]
JP 2001-69784 A [Patent Document 3]
US Pat. No. 4,924,043 gazette
[Problems to be solved by the invention]
However, when the rotor idles, the state of the switching element in the inverter changes, and as a result, if a short-circuit current flows through the coil of the motor, the output torque of the motor changes or abnormal noise occurs around the motor. Such a phenomenon occurs. For this reason, the above-mentioned conventional device has a characteristic that when the drive of the electric motor is started from the idling state, the drive cannot always be started smoothly.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric motor control device capable of smoothly driving an electric motor in an idling state.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first invention is a motor control device that drives an electric motor using an inverter,
Back electromotive voltage acquisition means for acquiring back electromotive voltage generated in each phase coil of the electric motor without passing through the inverter;
Rotor position acquisition means for acquiring the rotor position of the electric motor based on the counter electromotive voltage;
Rotor driving means for controlling signals to be supplied to a plurality of switching elements included in the inverter so that the rotor rotates according to the rotor position;
Inverter cutting means for locking all of the plurality of switching elements in an off state until the rotor position is acquired after power driving of the electric motor is requested,
Inverter disconnect release means for releasing the off-state lock at the time when the rotor position is acquired;
It is characterized by providing.
[0008]
According to a second invention, in the first invention, the electric motor is for electrically driving a turbocharger of an internal combustion engine.
[0009]
The third invention is the first or second invention, wherein
An alignment mode means for controlling a signal supplied to the plurality of switching elements so that the rotor position is locked at a predetermined position when power driving of the electric motor is required;
Ramp mode means for controlling signals supplied to the plurality of switching elements so that the rotational speed of the rotor is increased to a speed at which the rotor position can be acquired after the rotor is locked at the predetermined position;
It is characterized by providing.
[0010]
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
Rotation determination means for determining whether or not the electric motor is rotating when power driving of the electric motor is requested;
When it is determined that the electric motor is not rotating when power driving of the electric motor is requested, an inverter disconnection prohibiting unit that prohibits the operation of the inverter disconnecting unit;
It is characterized by providing.
[0011]
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The rotor driving means switches signals supplied to the plurality of switching elements so that each phase coil of the electric motor is sequentially in a non-energized state,
The counter electromotive voltage acquisition means sequentially acquires counter electromotive voltages generated in a non-energized coil.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0013]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the present embodiment includes an internal combustion engine 10. An intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with the internal combustion engine 10. A turbocharger unit 16 is disposed between the intake passage 12 and the exhaust passage 14.
[0014]
The turbocharger unit 16 includes a turbine 18 located on the exhaust passage 14 side and a compressor 20 located on the intake passage 12 side. Furthermore, between the turbine 18 and the compressor 20, an electric motor 24 having a common rotating shaft 22 is disposed. The turbocharger 16 can drive the compressor 20 by rotating the turbine 18 by exhaust energy or by rotating the rotating shaft 22 by the electric motor 24. The compressor 20 can generate a high supercharging pressure downstream thereof by being driven in this way.
[0015]
The intake passage 12 is provided with a bypass passage 26 that communicates the upstream and downstream of the compressor 20. The bypass passage 26 is provided with a bypass valve 28 that opens when the supercharging pressure becomes excessive. An intercooler 30 and a throttle valve 32 are disposed downstream of the compressor 20. The throttle valve 32 is an electronically controlled valve that is driven by a throttle motor 34 based on the accelerator opening. In the vicinity of the throttle valve 32, a throttle position sensor 36 for detecting the throttle opening and an accelerator position sensor 38 for detecting the accelerator opening are arranged.
[0016]
An exhaust gas recirculation (EGR) passage 40 communicates with the exhaust passage 14 upstream of the turbine 18. The EGR passage 40 is a passage for returning a part of the exhaust gas to the intake system, and communicates with the intake passage 12 via the EGR valve 42. A catalyst 44 is disposed in the exhaust passage 14 downstream of the turbine 18. The exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 passes through the turbine 18, is purified by the catalyst 44, and is then released to the atmosphere.
[0017]
The system of this embodiment includes an ECU 50 for controlling the entire system, a controller 52 for controlling the state of the electric motor 24, and a battery 54 for supplying electric power necessary for the operation of the system. Since the system according to the present embodiment has features in the part related to the control of the electric motor 24, the contents of the ECU 50 and the controller 52 will be described below within a range necessary for explaining the features.
[0018]
FIG. 2 is a block diagram for explaining the contents of a configuration provided for driving the electric motor 24 in the system of the present embodiment. In the present embodiment, the electric motor 24 is a permanent magnet type synchronous electric motor, and has three coils of a U phase, a V phase, and a W phase.
[0019]
The configuration shown in FIG. 2 includes an inverter 60. Inverter 60 is provided with switching element pairs 62 and 64 and freewheeling diode pairs 66 and 68 corresponding to the U-phase coil of electric motor 24. In addition, switching element pairs 70 and 72 and freewheeling diode pairs 74 and 76 corresponding to the V-phase coil, switching element pairs 78 and 80 corresponding to the W-phase coil, and freewheeling diode pairs 82 and 84 are included therein. Is provided.
[0020]
A battery 54 is connected to the inverter 60, and a power supply voltage is applied to both sides of the above-described three switching element pairs and three free wheel diode pairs. According to the inverter 60, an appropriate magnetic field is sequentially generated in the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil by appropriately turning ON / OFF the built-in switching element, and the electric motor 24 is appropriately synchronized and operated. Can do.
[0021]
The system shown in FIG. 2 includes a motor control circuit 86. The motor control circuit 86 includes a voltage generated at both ends of the U-phase coil of the electric motor 24 (hereinafter referred to as “U voltage”), a voltage generated at both ends of the V-phase coil (hereinafter referred to as “V voltage”), and a W-phase. It has a function of detecting a voltage generated at both ends of the coil (hereinafter referred to as “W-phase voltage”). The motor control circuit 86 detects the rotor position of the electric motor 24 based on the U voltage, the V voltage, and the W voltage, and is appropriate for each of the six switching elements built in the inverter 60 based on the detected position. It has a function of supplying a gate signal. Further, the motor control circuit 86 has a function of generating a VCO signal that fluctuates at a cycle corresponding to the rotational speed of the electric motor 24 after the rotor position of the electric motor 24 is detected.
[0022]
The system shown in FIG. 2 includes a turbo controller 88 and an inverter disconnect transistor 90. The turbo controller 88 is a unit for appropriately controlling the state of the turbocharger unit 16 according to the operating state of the internal combustion engine 10. Specifically, the inverter disconnection transistor 90 is supplied with a start signal supplied to the motor control circuit 86 when the electric power assist of the turbocharger unit 16 is required or receives a VCO signal generated by the motor control circuit 86. The process of switching the state is executed.
[0023]
The inverter disconnect transistor 90 is a transistor for uniformly fixing the six gate signal lines respectively connected to the six switching elements built in the inverter 60 to the ground potential. The switching elements incorporated in the inverter 60 are all elements that are turned off when the gate voltage is set to the ground potential. Therefore, according to the inverter disconnection transistor 90, it is possible to fix the inverter 60 in an inactive state regardless of what gate signal the motor control circuit 86 issues.
[0024]
Next, the basic operation of the motor control circuit 86 will be described in more detail with reference to FIGS.
FIG. 3 is a timing chart for explaining the increasing tendency of the motor rotation speed realized when the motor control circuit 86 controls the electric motor 24 according to the basic operation after the activation. As shown in FIG. 3, after the start signal is supplied from the turbo controller 88, the motor control circuit 86 first controls the electric motor 24 in the align mode.
[0025]
In the align mode, a gate signal is supplied to the inverter 60 in a predetermined pattern, so that the rotor of the electric motor 24 is locked at a predetermined position. In order for the electric motor 24 to operate synchronously, the position of the rotor must be known. According to the align mode, the rotor position can always be locked at a fixed position immediately after the start of the electric motor 24, and thereafter, the synchronous operation of the electric motor 24 can be started from that position.
[0026]
When the control in the align mode is completed, the motor control circuit 86 next controls the electric motor 24 in the lamp mode. The ramp mode is a mode in which the rotational speed of the electric motor 24 is increased at an acceleration that does not cause a synchronization shift. At this stage, since the rotational speed of the rotor is not sufficient, a counter electromotive voltage sufficient to detect the rotor position is not generated in each phase coil of the electric motor 24. Therefore, in the ramp mode, the switching frequency of the gate signal is gradually increased without looking at the rotor position and assuming that there is no out-of-synchronization.
[0027]
The ramp mode is continued until the rotational speed of the electric motor 24 is increased to a rotational speed at which a sufficient counter electromotive voltage is generated in each phase coil. When a sufficient counter electromotive voltage is generated in each phase coil, the motor control circuit 86 starts motor control in the run mode. In the run mode, a counter electromotive voltage generated in each phase coil of the electric motor 24 is detected, and the rotor position is detected based on the counter electromotive voltage. Then, based on the detected rotor position, the rotational speed of the electric motor 24 is accelerated to the target rotational speed with the maximum acceleration that does not cause a synchronization shift. Thereafter, in the run mode, the gate signal switching cycle for the inverter 60 is controlled so that the rotational speed of the electric motor 24 matches the target rotational speed while detecting the rotor position.
[0028]
FIG. 4 is a timing chart for explaining the waveform of the gate signal supplied from the motor control circuit 86 to the inverter 60 and the timing at which the back electromotive voltage of each phase coil is sampled in the run mode. More specifically, FIG. 4A shows the waveform of the VCO signal generated by the motor control circuit 86. Regions # 1 to # 6 shown in FIG. 4 each correspond to a rotor rotation angle of 60 degrees. Therefore, the VCO signal is a signal indicating a change in one cycle every time the rotor rotates 60 degrees.
[0029]
FIG. 4B to FIG. 4G show gate signal waveforms supplied to the six switching elements built in the inverter 60. U1, V1, and W1 shown in these drawings mean the switching elements 62, 70, and 78 on the power supply potential side of the U-phase, V-phase, and W-phase, respectively, while U2, V2, and W2 are The switching elements 64, 72, and 80 on the ground potential side of the U phase, V phase, and W phase are meant. As shown in these drawings, in the present embodiment, a so-called 120-degree energization driving method is used in which the switching elements corresponding to the respective phase coils of the electric motor 24 are turned on for a period corresponding to 120 degrees in the process of one cycle. It has been. For this reason, in the system according to the present embodiment, a period in which both of the two switching elements corresponding to each phase coil are in the OFF state is ensured by 60 degrees for each phase during the process of one cycle.
[0030]
FIG. 4 (H) to FIG. 4 (J) show the timing for sampling the counter electromotive voltage generated in the coil for the U phase, the V phase, and the W phase. In each phase coil, during the period of 60 degrees when both of the two switching elements provided corresponding to the coil are in the OFF state, that is, during the period of 60 degrees when the coil is in a non-energized state, A counter electromotive voltage is generated. Therefore, the motor control circuit 86 sets a period (# 3 and # 6 periods in FIG. 4) in which both the switching element pairs 62 and 64 corresponding to the U phase are OFF as the U phase sampling period. Similarly, the period during which both the switching element pair 70 and 72 corresponding to the V phase are OFF (the period # 2, # 5 in FIG. 4) is set as the V phase sampling period, and further, the switching element pair 78 corresponding to the W phase. , 80 are both OFF periods (# 1, # 4 periods in FIG. 4) as W-phase sampling periods.
[0031]
As described above, in the system of the present embodiment, a 120-degree energization method is used as the driving method of the motor 24, and the back electromotive force of the coil is applied during a period of 60 degrees in which each phase coil is in a non-energized state. Sampling is going to be done. Therefore, according to the system of the present embodiment, during the execution of the run mode, the back electromotive force of each phase coil is detected, the rotor position is detected based on the back electromotive voltage, and further, based on the rotor position. Thus, the electric motor 24 can be driven synchronously.
[0032]
By the way, in the system of the present embodiment, the electric motor 24 shares the turbine 18 and the compressor 20 of the turbocharger unit 16 with the rotating shaft 22. The turbine 18 rotates at a certain speed even during the idling operation of the internal combustion engine 10. Therefore, even if the electric motor 24 is not electrically driven, the motor 24 is idling at a certain speed during the operation of the internal combustion engine 10.
[0033]
FIG. 5A is a timing chart for explaining the operation when the control is started by the basic control of the motor control circuit 86 from the state where the electric motor 24 is idling. As described above, when the motor control circuit 86 receives an activation command from the turbo controller 88, the motor control circuit 86 first executes an alignment mode for locking the rotor, and then goes to the run mode via the ramp mode. Therefore, if the motor 24 is idling before the start command is issued to the motor control circuit 86, the motor speed rapidly decreases with the start of the alignment mode, as shown in FIG. 5A. The abrupt decrease in the motor rotational speed described above causes distortion of the rotating shaft 22 and also causes a loss of rotational energy of the turbine 18. Therefore, it is desirable to avoid such a sudden decrease in the rotational speed.
[0034]
FIG. 5B is a timing chart for explaining the operation realized in the system of the present embodiment in order to meet the above request. As shown in this figure, in the system of the present embodiment, when the electric motor 24 has already idled at the time when the electric motor 24 is requested to start assisting the turbocharger unit 16, more strictly, each phase. When the motor 24 is already idling at a speed at which a detectable back electromotive voltage is generated in the coil, the alignment mode and the ramp mode are omitted, and the run mode is directly changed from the idling state.
[0035]
That is, the system of the present embodiment includes the inverter disconnect transistor 90 as described above. When requested to start assisting the turbocharger unit 16 by the electric motor 24, the turbo controller 88 first turns on the inverter disconnect transistor 60 and then issues a start command to the motor control circuit 86. When the inverter disconnection transistor 90 is in the ON state, the six gate signal lines leading to the inverter 60 are uniformly fixed at the ground potential, and as a result, the align mode and the ramp mode are omitted. The turbo controller 88 turns off the inverter disconnect transistor 90 when the motor control circuit 86 starts control in the run mode, that is, when the motor control circuit 86 starts outputting the VCO signal. When the inverter disconnection transistor 90 is turned off, the switching element in the inverter 60 is controlled according to the gate signal issued from the motor control circuit 86, and as a result, the control of the electric motor 24 by the run mode is realized. .
[0036]
Hereinafter, with reference to FIG. 6, the content of the specific process which the turbo controller 88 performs in order to implement | achieve said function is demonstrated.
FIG. 6 is a flowchart of a control routine executed by the turbo controller 88 to control the state of the electric motor 24 in the present embodiment. In the routine shown in FIG. 6, first, it is determined whether or not the assistance of the turbocharger unit 16 by the electric motor 24 is requested (step 100).
[0037]
As a result, when it is determined that the assist by the electric motor 24 is not requested, it is not necessary to drive the electric motor 24, so that the current processing cycle is terminated without any further processing. On the other hand, if it is determined in step 100 that the assist by the electric motor 24 is requested, then whether or not the current processing cycle is performed when the internal combustion engine 10 is started is determined. Specifically, it is determined whether or not the rotational speed of the electric motor 24 currently exceeds a predetermined determination value (step 102).
[0038]
In the present embodiment, the turbo controller 88 requests assistance by the electric motor 24 for the purpose of improving the supercharging response during the operation of the internal combustion engine 10, and also increases the intake air temperature when the internal combustion engine 10 is cold started. However, assistance by the electric motor 24 is requested. If it is determined in step 102 that the internal combustion engine 10 is being started (the rotational speed is equal to or less than the determination value), it can be determined that the assistance by the electric motor 24 is required for the latter purpose. . In that case, since the motor 24 is not idling prior to the start of driving, it can be determined that the rotational speed of the motor 24 should be increased through the align mode and the ramp mode according to the basic control of the motor control circuit 86. . If it is determined in the above step 102 that the internal combustion engine 10 is being started, the processing from step 106 to be described later is immediately executed.
[0039]
On the other hand, if it is determined in step 102 that the internal combustion engine 10 is not being started, the turbocharger unit is used for the purpose of increasing the supercharging pressure in a situation where the electric motor 24 is already idling at a certain speed. It can be determined that 16 assists are requested. In this case, the inverter disconnect transistor 90 is turned on to fix the gate signal to the ground potential (the potential at which the switching element is turned off) (step 104).
[0040]
In the routine shown in FIG. 6, next, a process for starting the motor control circuit 86 is executed (step 106).
When activated by the above processing, the motor control circuit 86 thereafter supplies a predetermined gate signal to the gate signal line in order to realize control in the align mode, the ramp mode, and the run mode. As a result, at the cold start, the rotational speed of the electric motor 24 is increased with the waveform shown in FIG. On the other hand, when the motor 24 has already been idling, as shown in FIG. 5B, the rotational speed of the motor 24 is maintained at the idling speed until the run mode is started.
[0041]
In the routine shown in FIG. 6, next, the rotor position is detected based on whether the motor control circuit 86 has started the control in the run mode, that is, based on the back electromotive voltage generated in each phase coil of the electric motor 24, and the rotor position is determined. Based on this, it is determined whether or not the gate signal has started to be controlled (step 108).
The motor control circuit 86 starts outputting the VCO signal as control in the run mode is started. Therefore, in this step 108, specifically, it is determined whether or not the motor control circuit 86 has started to output the VCO signal.
[0042]
If it is determined in step 108 that the motor control circuit 86 has started control in the run mode, it is then determined whether or not the frequency of the VCO signal is equal to or lower than a predetermined determination value Nf (step 110). ).
[0043]
As described above, the VCO is a signal that changes in a cycle corresponding to the rotational speed of the electric motor 24. On the other hand, the determination value Nf is a determination value for confirming whether or not the electric motor 24 is over-rotating. Therefore, if it is determined in step 110 that the VCO frequency is equal to or lower than the determination value Nf, it can be determined that the electric motor 24 is rotating at an appropriate rotational speed. In this case, thereafter, the inverter disconnect transistor is turned OFF to permit the assist in the run mode, and the fixation of the gate signal to the ground potential is released (step 112).
[0044]
On the other hand, if it is determined in step 110 that the frequency of the VCO signal is not equal to or lower than the determination value Nf, it can be determined that the motor 24 has already over-rotated at that time. In this case, thereafter, the inverter disconnect transistor is turned on to prohibit the assist by the electric motor 24, and the gate signal is fixed to the ground potential (step 114).
[0045]
As described above, according to the routine shown in FIG. 6, when the assist of the turbocharger unit 16 by the electric motor 24 is requested at the cold start, the intake air temperature is appropriately adjusted by following the basic control of the motor control circuit 86. Can be raised. And when the electric assist is requested under the situation where the electric motor 24 is already idling, omitting the alignment mode and the ramp mode without causing the rotation shaft 22 of the turbocharger unit 16 to be distorted. Further, the assist can be started without losing rotational energy. For this reason, according to the system of the present embodiment, the electric assist of the turbocharger unit 16 can always be started smoothly without causing torque fluctuations or abnormal noise.
[0046]
By the way, in Embodiment 1 mentioned above, although the electric motor 24 is limited to what assists the turbocharger unit 16, this invention is not limited to this. That is, the present invention can be widely applied to an apparatus that controls an electric motor that needs to start driving from an idling state.
[0047]
Further, in the first embodiment described above, the motor control circuit 86 is limited to one that executes the alignment mode and the ramp mode prior to the run mode, but the present invention is not limited to this. . That is, the present invention aims to prevent torque change and noise from occurring due to a change in the state of the inverter 60 when starting the driving of the motor 24 during idling, and the rotor position can be detected. Up to that, it is sufficient if the inverter 60 can be maintained in the non-operating state.
[0048]
In the first embodiment described above, the motor control circuit 86 detects the first voltage by detecting the U voltage, the V voltage, and the W voltage at the sampling timings shown in FIGS. 4 (H) to 4 (J). The “back electromotive voltage acquisition means” in the present invention is obtained by the motor control circuit 86 acquiring the rotor position on the basis of the acquired U voltage, V voltage, and W voltage. The motor control circuit 86 changes the gate signal in the patterns shown in FIGS. 4B to 4G, so that the “rotor driving means” in the first aspect of the invention is changed to the turbo controller 88. It is "inverter cutting means" of the invention by executing the processing of 104, a turbo controller 88 performs the above step 11 "Inverter cut release means" is realized, respectively, in the first embodiment is realized by executing the processing.
[0049]
In the first embodiment described above, the motor control circuit 86 performs control in the alignment mode shown in FIG. 3 or the lamp mode, so that the “alignment mode means” and the “lamp mode means” in the third aspect of the invention are used. "Is realized.
[0050]
In the first embodiment described above, the turbo controller 88 executes the process of step 102, so that the “rotation determination means” in the fourth aspect of the invention is the above when the condition of step 102 is satisfied. By jumping the processing of step 104, the “inverter disconnection prohibiting means” in the fourth aspect of the present invention is realized.
[0051]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
According to the first invention, after the electric power drive of the electric motor is requested and before the rotor position is acquired, all the switching elements incorporated in the inverter can be turned off. And a rotor position is acquirable based on the counter electromotive voltage which arises in each phase coil of an electric motor without going through an inverter. For this reason, according to the present invention, the state of each phase coil is not influenced by the state of the inverter until the rotor position is acquired, and the driving of the electric motor can be started smoothly.
[0052]
According to the second invention, it is possible to smoothly drive the electric motor that electrically drives the turbocharger of the internal combustion engine.
[0053]
According to the third aspect, when the electric power drive of the electric motor is requested, the alignment mode and the lamp mode are sequentially executed. According to the present invention, since the switching element in the inverter can be turned off, it is possible to smoothly start the driving of the motor by preventing the current from flowing through each phase coil regardless of the execution of these modes. Can do.
[0054]
According to the fourth invention, when the electric power drive of the electric motor is requested, when the electric motor is not rotating, the switching element in the inverter can be prohibited from being forcibly turned off. Therefore, according to the present invention, when the electric motor is started from a stopped state, a starting behavior corresponding to the state of the inverter can be obtained.
[0055]
According to the fifth aspect, when the electric motor is driven by the rotor driving means, the respective phase coils of the electric motor are sequentially brought into a non-energized state. The rotor position can be reliably detected by sequentially acquiring the counter electromotive voltage generated in the non-energized coil.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining a configuration provided for driving the electric motor in the system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a timing chart for explaining basic control of the motor control circuit shown in FIG. 2;
4 is a timing chart for explaining control contents in a run mode executed by the motor control circuit shown in FIG. 2; FIG.
FIG. 5A is a timing chart for explaining a problem associated with controlling an electric motor by basic control. FIG. 5B is a timing chart for explaining the control contents used in the system according to the first embodiment of the present invention to solve the above problem.
FIG. 6 is a flowchart of a control routine executed by the turbo controller shown in FIG. 2 for controlling the electric motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Intake passage 14 Exhaust passage 16 Turbocharger unit 18 Turbine 20 Compressor 22 Rotating shaft 24 Electric motor 50 ECU (Electronic Control Unit)
52 Controller 54 Battery 60 Inverter 62, 64, 70, 72, 78, 80 Switching element 86 Motor control circuit 88 Turbo controller 90 Inverter switching transistor

Claims (5)

インバータを用いて電動機を駆動する電動機の制御装置であって、
前記インバータを介さずに電動機の各相コイルに生ずる逆起電圧を取得する逆起電圧取得手段と、
前記逆起電圧に基づいて前記電動機のロータ位置を取得するロータ位置取得手段と、
前記インバータが備える複数のスイッチング素子に供給する信号を、前記ロータ位置に応じて、前記ロータが回転するように制御するロータ駆動手段と、
前記電動機の電力駆動が要求された後、前記ロータ位置が取得されるまでの間は、前記複数のスイッチング素子の全てをオフ状態にロックするインバータ切断手段と、
前記ロータ位置が取得された時点で前記オフ状態のロックを解除するインバータ切断解除手段と、
を備えることを特徴とする電動機の制御装置。
An electric motor control device that drives an electric motor using an inverter,
Back electromotive voltage acquisition means for acquiring back electromotive voltage generated in each phase coil of the electric motor without passing through the inverter;
Rotor position acquisition means for acquiring the rotor position of the electric motor based on the counter electromotive voltage;
Rotor driving means for controlling signals to be supplied to a plurality of switching elements included in the inverter so that the rotor rotates according to the rotor position;
After the electric power drive of the electric motor is requested, until the rotor position is acquired , an inverter disconnecting unit that locks all of the plurality of switching elements in an off state;
Inverter disconnect release means for releasing the off-state lock at the time when the rotor position is acquired
An electric motor control device comprising:
前記電動機は、内燃機関のターボチャージャを電動駆動するためのものであることを特徴とする請求項1記載の電動機の制御装置。2. The motor control device according to claim 1, wherein the electric motor is for electrically driving a turbocharger of an internal combustion engine. 前記電動機の電力駆動が要求された場合に、前記複数のスイッチング素子に供給する信号を、前記ロータ位置が所定位置にロックされるように制御するアラインモード手段と、
前記ロータが前記所定位置にロックされた後、前記ロータの回転速度が前記ロータ位置の取得が可能な速度に上昇するように、前記複数のスイッチング素子に供給する信号を制御するランプモード手段と、
を備えることを特徴とする請求項1または2記載の電動機の制御装置。
An alignment mode means for controlling a signal supplied to the plurality of switching elements so that the rotor position is locked at a predetermined position when power driving of the electric motor is required;
Ramp mode means for controlling signals supplied to the plurality of switching elements so that the rotational speed of the rotor is increased to a speed at which the rotor position can be acquired after the rotor is locked at the predetermined position;
The motor control device according to claim 1, further comprising:
前記電動機の電力駆動が要求された際に、当該電動機が回転しているか否かを判別する回転判定手段と、
前記電動機の電力駆動が要求された際に、当該電動機が回転していないと判別された場合は、前記インバータ切断手段の作動を禁止するインバータ切断禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の電動機の制御装置。
Rotation determination means for determining whether or not the electric motor is rotating when power driving of the electric motor is requested;
When it is determined that the electric motor is not rotating when power driving of the electric motor is requested, an inverter disconnection prohibiting unit that prohibits the operation of the inverter disconnecting unit;
The motor control device according to claim 1, further comprising:
前記ロータ駆動手段は、前記電動機の各相コイルが、順次無通電状態となるように前記複数のスイッチング素子に供給する信号を切り換えると共に、
前記逆起電圧取得手段は、無通電状態のコイルに生ずる逆起電圧を順次取得することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の電動機の制御装置。
The rotor driving means switches signals supplied to the plurality of switching elements so that each phase coil of the electric motor is sequentially in a non-energized state,
5. The motor control device according to claim 1, wherein the counter electromotive voltage acquisition unit sequentially acquires counter electromotive voltages generated in a non-energized coil. 6.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7652441B2 (en) 2005-07-01 2010-01-26 International Rectifier Corporation Method and system for starting a sensorless motor
US7893638B2 (en) 2006-11-30 2011-02-22 Denso Corporation Apparatus and method for driving rotary machine
JP2008175074A (en) * 2007-01-16 2008-07-31 Ihi Corp Turbocharger with demagnetization notifying motor
US8308441B2 (en) 2008-10-30 2012-11-13 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc Robust PID control for BLDC motor controller
DE102012102868A1 (en) * 2012-04-02 2013-10-02 Minebea Co., Ltd. Method for operating a brushless electric motor
DE102013014480A1 (en) * 2013-09-02 2015-03-05 Minebea Co., Ltd. Method for operating an electric motor
DE102013014481A1 (en) * 2013-09-02 2015-03-05 Minebea Co., Ltd. Method for operating an electric motor
JP6158114B2 (en) 2014-02-18 2017-07-05 株式会社東芝 Brushless motor drive circuit and brushless motor drive system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2547061B2 (en) * 1988-03-15 1996-10-23 日本電産株式会社 DC brushless motor start rotation control method
US4928043A (en) * 1988-11-14 1990-05-22 Synektron Corporation Back EMF sampling circuit for phase locked loop motor control
DE68909232T2 (en) * 1989-03-15 1994-04-21 Ibm STARTING A BRUSHLESS DC MOTOR.
US5530326A (en) * 1993-07-19 1996-06-25 Quantum Corporation Brushless DC spindle motor startup control

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