JP2002247882A - 同期モータの起動制御方法および装置ならびにその装置を用いた自動車駆動系の作動流体制御用電動ポンプ - Google Patents
同期モータの起動制御方法および装置ならびにその装置を用いた自動車駆動系の作動流体制御用電動ポンプInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
-
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】起動性能が良く、短時間でコミュテーションモ
ードに入る同期モータの起動制御方法を提供すること。 【解決手段】インバータ９１により、同期モータ８の界
磁巻線８１に所定周波数の交流電流を与えて同期モータ
８を起動させる。起動時の同期モータ８の界磁巻線８１
の端部電圧を検出し、検出された電圧からインバータに
より与えられる交流電流に基づく電圧波形成分を減少さ
せて、逆起電力による電圧波形成分を確認できるように
波形補正をする（１１０）。そしてそれを積分し（１１
１）、方形波に変換した後（１１１）、位相差検出回路
で、１２０°通電波形発生回路１０２の出力との位相差
を検知し、それをフィードバックさせる。
ードに入る同期モータの起動制御方法を提供すること。 【解決手段】インバータ９１により、同期モータ８の界
磁巻線８１に所定周波数の交流電流を与えて同期モータ
８を起動させる。起動時の同期モータ８の界磁巻線８１
の端部電圧を検出し、検出された電圧からインバータに
より与えられる交流電流に基づく電圧波形成分を減少さ
せて、逆起電力による電圧波形成分を確認できるように
波形補正をする（１１０）。そしてそれを積分し（１１
１）、方形波に変換した後（１１１）、位相差検出回路
で、１２０°通電波形発生回路１０２の出力との位相差
を検知し、それをフィードバックさせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、同期モータの起
動制御方法および装置、特に、自動車に搭載される同期
モータの起動制御に適した装置と、かかる装置が採用さ
れた自動車駆動系の作動流体を制御するための電動ポン
プに関する。この電動ポンプは、具体的には、ＣＶＴ
（Continuously Variable Transmission: 無段変速装
置）、自動変速装置等の車載用駆動系や油圧式パワース
テアリング装置等の車載用操舵系に使用される作動流体
（オイル等）の流量制御を行うための電動ポンプであ
る。
動制御方法および装置、特に、自動車に搭載される同期
モータの起動制御に適した装置と、かかる装置が採用さ
れた自動車駆動系の作動流体を制御するための電動ポン
プに関する。この電動ポンプは、具体的には、ＣＶＴ
（Continuously Variable Transmission: 無段変速装
置）、自動変速装置等の車載用駆動系や油圧式パワース
テアリング装置等の車載用操舵系に使用される作動流体
（オイル等）の流量制御を行うための電動ポンプであ
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車に搭載されるＣＶＴ等の変速装置
には、オイルを作動流体として用いる油圧方式のものが
ある。たとえば特開２０００−４６１６６号公報には、
かかるＣＶＴの先行技術が開示されている。先行技術で
は、エンジン回転数が所定速度以上では、機械式ポンプ
によって自動変速機に作動流体を供給し、エンジン回転
数が所定速度未満では、機械式ポンプに加えて、電動ポ
ンプによって自動変速機に作動流体を供給し、エンジン
が停止しているときには電動ポンプによって自動変速機
に作動流体を供給する機構になっている。
には、オイルを作動流体として用いる油圧方式のものが
ある。たとえば特開２０００−４６１６６号公報には、
かかるＣＶＴの先行技術が開示されている。先行技術で
は、エンジン回転数が所定速度以上では、機械式ポンプ
によって自動変速機に作動流体を供給し、エンジン回転
数が所定速度未満では、機械式ポンプに加えて、電動ポ
ンプによって自動変速機に作動流体を供給し、エンジン
が停止しているときには電動ポンプによって自動変速機
に作動流体を供給する機構になっている。
【０００３】このように、ＣＶＴ等の変速装置では、従
来より電動ポンプが作動流体の供給補助用として利用さ
れている。また、油圧式パワーステアリング装置におい
ても、電動ポンプが作動流体であるオイルの供給補助用
として用いられている。あるいは、最近の自動車の省エ
ネ化要求に応えるために、電動ポンプのみで（つまり、
機械式ポンプの補助用ではなくメインポンプとして）作
動流体を供給する方式も考えられる。
来より電動ポンプが作動流体の供給補助用として利用さ
れている。また、油圧式パワーステアリング装置におい
ても、電動ポンプが作動流体であるオイルの供給補助用
として用いられている。あるいは、最近の自動車の省エ
ネ化要求に応えるために、電動ポンプのみで（つまり、
機械式ポンプの補助用ではなくメインポンプとして）作
動流体を供給する方式も考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】車載用駆動系や操舵系
に使用されている作動流体の供給（補助）用の電動ポン
プには、従来、その駆動源としてブラシ付モータが用い
られていた。しかし、車載用駆動系や操舵系は、エンジ
ンルーム等に配置され、雰囲気温度が１２０℃以上の高
温環境下であるため、ブラシ摩耗が激しく、寿命が短い
という課題があった。
に使用されている作動流体の供給（補助）用の電動ポン
プには、従来、その駆動源としてブラシ付モータが用い
られていた。しかし、車載用駆動系や操舵系は、エンジ
ンルーム等に配置され、雰囲気温度が１２０℃以上の高
温環境下であるため、ブラシ摩耗が激しく、寿命が短い
という課題があった。
【０００５】そこで本願発明者は、電動ポンプの駆動源
にブラシレスモータを使用することを検討した。ブラシ
レスモータとは、直流モータと等価な特性を示すように
した同期モータのことであり、同期モータおよび駆動用
ドライバを含む装置である。同期モータをブラシレスモ
ータとして使用する場合には、一般に、回転子の角度位
置を検出するためのセンサが必要であり、このセンサに
より検出された回転子の角度位置に対応した交流電流が
インバータによって発生され、界磁巻線に与えられる。
最も一般的なセンサはホール素子で構成されているが、
これは熱に弱く、およそ１２０℃程度で機能しなくなる
という課題がある。従って、電動ポンプに組み込む同期
モータは、ホール素子をセンサとして使用することはで
きない。
にブラシレスモータを使用することを検討した。ブラシ
レスモータとは、直流モータと等価な特性を示すように
した同期モータのことであり、同期モータおよび駆動用
ドライバを含む装置である。同期モータをブラシレスモ
ータとして使用する場合には、一般に、回転子の角度位
置を検出するためのセンサが必要であり、このセンサに
より検出された回転子の角度位置に対応した交流電流が
インバータによって発生され、界磁巻線に与えられる。
最も一般的なセンサはホール素子で構成されているが、
これは熱に弱く、およそ１２０℃程度で機能しなくなる
という課題がある。従って、電動ポンプに組み込む同期
モータは、ホール素子をセンサとして使用することはで
きない。
【０００６】そこで本願発明者は、電動ポンプの駆動源
に、ブラシレスモータで、しかもセンサのないものを使
用することを考えた。通常、回転子が回転すると逆起電
力を生じるが、この逆起電力は回転に同期した波形であ
るから、逆起電力を検知することにより、回転子の角度
位置を検出することが可能である。ところが、モータ起
動時には、回転子の回転速度が遅く、逆起電力が微弱で
あるために、その検出が困難で、角度位置信号（制御信
号）として利用することができないという課題に遭遇し
た。
に、ブラシレスモータで、しかもセンサのないものを使
用することを考えた。通常、回転子が回転すると逆起電
力を生じるが、この逆起電力は回転に同期した波形であ
るから、逆起電力を検知することにより、回転子の角度
位置を検出することが可能である。ところが、モータ起
動時には、回転子の回転速度が遅く、逆起電力が微弱で
あるために、その検出が困難で、角度位置信号（制御信
号）として利用することができないという課題に遭遇し
た。
【０００７】つまり、ブラシレスモータにおいて、セン
サレスの構成にするためには、逆起電力が大きくなりそ
の検出が容易になって以降であり、それ以降はコミュテ
ーションモード（センサレスモード）になるが、従来
は、コミュテーションモードになるまで、約１０秒、速
いものでも約２秒程度かかっていた（家電製品であるエ
アコン等に組み込まれたブラシレスセンサレスモータの
場合）。ところが、例えば車載用駆動系に使用する電動
ポンプ用モータは、電動ポンプとして油圧が立上がるま
でに、たとえば０．２秒以下であることが条件とされ、
この場合にはモータの起動性能は、たとえば０．１秒以
下との厳しい要求が課せられる。
サレスの構成にするためには、逆起電力が大きくなりそ
の検出が容易になって以降であり、それ以降はコミュテ
ーションモード（センサレスモード）になるが、従来
は、コミュテーションモードになるまで、約１０秒、速
いものでも約２秒程度かかっていた（家電製品であるエ
アコン等に組み込まれたブラシレスセンサレスモータの
場合）。ところが、例えば車載用駆動系に使用する電動
ポンプ用モータは、電動ポンプとして油圧が立上がるま
でに、たとえば０．２秒以下であることが条件とされ、
この場合にはモータの起動性能は、たとえば０．１秒以
下との厳しい要求が課せられる。
【０００８】なぜなら、たとえば自動変速機や無段変速
機制御用の油圧の立ち上がりが遅いと、停車状態から急
発進する時やシフトチェンジの時等に、変速機の応答遅
れにより、運転者に違和感を与えてしまうからである。
そこでこのような応答性の改善策としては、たとえば、
油圧回路にアキュムレータを設けて常時所定以上の圧力
をかけておく方法が知られているが、油圧装置が大きく
なるため、車載用としては好ましくない。また、油圧装
置が複雑で高価になる点でも、好ましくない。
機制御用の油圧の立ち上がりが遅いと、停車状態から急
発進する時やシフトチェンジの時等に、変速機の応答遅
れにより、運転者に違和感を与えてしまうからである。
そこでこのような応答性の改善策としては、たとえば、
油圧回路にアキュムレータを設けて常時所定以上の圧力
をかけておく方法が知られているが、油圧装置が大きく
なるため、車載用としては好ましくない。また、油圧装
置が複雑で高価になる点でも、好ましくない。
【０００９】応答遅れの別の防止策としては、車の停止
中も油圧を一定以上に維持し、急発進等に備える方法も
考えられるが、そのためには、停止中も電動ポンプを動
作させなければならず、エネルギの消費を抑制する観点
からは好ましくない。この発明は、かかる背景のもとで
なされたもので、同期モータがごく短時間で立上がるよ
うにした同期モータの起動制御方法および装置を提供す
ることを目的とする。
中も油圧を一定以上に維持し、急発進等に備える方法も
考えられるが、そのためには、停止中も電動ポンプを動
作させなければならず、エネルギの消費を抑制する観点
からは好ましくない。この発明は、かかる背景のもとで
なされたもので、同期モータがごく短時間で立上がるよ
うにした同期モータの起動制御方法および装置を提供す
ることを目的とする。
【００１０】この発明の他の目的は、同期モータをブラ
シレスセンサレスモータとして作動流体制御用の電動ポ
ンプの駆動源に適用できる方法および装置を提供するこ
とである。さらにこの発明の目的は、ブラシレスセンサ
レスモータを駆動源とする車載用駆動源に使われる作動
流体を制御するための電動ポンプを提供することであ
る。
シレスセンサレスモータとして作動流体制御用の電動ポ
ンプの駆動源に適用できる方法および装置を提供するこ
とである。さらにこの発明の目的は、ブラシレスセンサ
レスモータを駆動源とする車載用駆動源に使われる作動
流体を制御するための電動ポンプを提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、電機子（回転子）および界磁巻線（固
定子）を有する同期モータのための起動制御方法であっ
て、インバータにより、同期モータの界磁巻線に所定周
波数の交流電流を与えて同期モータを起動させ、起動時
の同期モータの界磁巻線の端部電圧を検出し、検出され
た電圧からインバータにより与えられる交流電流に基づ
く電圧波形成分を減少させて、逆起電力による電圧波形
成分を確認できるように波形補正をし、補正された電圧
波形を用いてインバータに与える制御信号を発生させる
ことを特徴とする同期モータの起動制御方法である。
１記載の発明は、電機子（回転子）および界磁巻線（固
定子）を有する同期モータのための起動制御方法であっ
て、インバータにより、同期モータの界磁巻線に所定周
波数の交流電流を与えて同期モータを起動させ、起動時
の同期モータの界磁巻線の端部電圧を検出し、検出され
た電圧からインバータにより与えられる交流電流に基づ
く電圧波形成分を減少させて、逆起電力による電圧波形
成分を確認できるように波形補正をし、補正された電圧
波形を用いてインバータに与える制御信号を発生させる
ことを特徴とする同期モータの起動制御方法である。
【００１２】請求項２記載の発明は、電機子（回転子）
および界磁巻線（固定子）を有する同期モータのための
起動制御装置であって、同期モータの界磁巻線に、与え
られる制御信号に基づく所定周波数の交流電流を与える
インバータと、同期モータの界磁巻線の端部電圧を検出
するための電圧検出手段と、電圧検出手段で検出された
電圧を、インバータにより与えられる交流電流に基づく
電圧波形の影響を小さくして逆起電力による電圧波形が
確認できるように補正する波形補正手段と、波形補正手
段で補正された電圧波形を用いてインバータに与える制
御信号を発生する制御信号発生手段と、を含むことを特
徴とする同期モータの起動制御装置である。
および界磁巻線（固定子）を有する同期モータのための
起動制御装置であって、同期モータの界磁巻線に、与え
られる制御信号に基づく所定周波数の交流電流を与える
インバータと、同期モータの界磁巻線の端部電圧を検出
するための電圧検出手段と、電圧検出手段で検出された
電圧を、インバータにより与えられる交流電流に基づく
電圧波形の影響を小さくして逆起電力による電圧波形が
確認できるように補正する波形補正手段と、波形補正手
段で補正された電圧波形を用いてインバータに与える制
御信号を発生する制御信号発生手段と、を含むことを特
徴とする同期モータの起動制御装置である。
【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１記載の装
置において、波形補正手段は、検出される電圧はインバ
ータにより与えられる交流電流に基づく電圧波形と、同
期モータの逆起電力による電圧波形の合成波形であるか
ら、この合成波形のうちのインバータからの電圧波形分
を減らすことにより、その電圧波形の影響を小さくする
ようにした回路であることを特徴とする、同期モータの
起動制御装置である。請求項４記載の発明は、請求項２
記載の装置において、波形補正手段は、同期モータの端
部に接続された少なくとも２つの抵抗素子の直列回路を
有する分圧回路と、分圧回路の一方の抵抗素子に選択的
に並列接続される追加抵抗素子とを含み、追加抵抗素子
は、インバータの出力波形に連動して接続／切断が切り
換えられる構成を含むことを特徴とする同期モータの起
動制御装置である。
置において、波形補正手段は、検出される電圧はインバ
ータにより与えられる交流電流に基づく電圧波形と、同
期モータの逆起電力による電圧波形の合成波形であるか
ら、この合成波形のうちのインバータからの電圧波形分
を減らすことにより、その電圧波形の影響を小さくする
ようにした回路であることを特徴とする、同期モータの
起動制御装置である。請求項４記載の発明は、請求項２
記載の装置において、波形補正手段は、同期モータの端
部に接続された少なくとも２つの抵抗素子の直列回路を
有する分圧回路と、分圧回路の一方の抵抗素子に選択的
に並列接続される追加抵抗素子とを含み、追加抵抗素子
は、インバータの出力波形に連動して接続／切断が切り
換えられる構成を含むことを特徴とする同期モータの起
動制御装置である。
【００１４】請求項５記載の発明は、自動車の駆動系や
操舵系に使われる作動流体を制御するための電動ポンプ
であって、作動流体を移動させるためのポンプ本体と、
ポンプ本体を回転させるための同期モータと、同期モー
タのドライバとを有し、前記同期モータのドライバに
は、請求項２〜４のいずれかに記載の起動制御装置が採
用されていることを特徴とする作動流体を制御するため
の電動ポンプである。この発明によれば、同期モータ起
動時においては、逆起電力が小さいが、その小さな逆起
電力を確実に検知できるように構成が工夫されている。
すなわち、図１Ａに示すように、同期モータの起動時に
は、インバータから、周波数の低い交流電流が界磁巻線
に供給され、電機子（回転子）が引き込まれて回転が開
始する。電機子が回転すると、逆起電力が生じ、逆起電
力の振幅は電機子の回転上昇とともに大きくなる。界磁
巻線の端部電圧は、インバータから与えられる交流電流
に基づく電圧波形と、逆起電力に基づく電圧波形との合
成波形である（図１Ｂ）。
操舵系に使われる作動流体を制御するための電動ポンプ
であって、作動流体を移動させるためのポンプ本体と、
ポンプ本体を回転させるための同期モータと、同期モー
タのドライバとを有し、前記同期モータのドライバに
は、請求項２〜４のいずれかに記載の起動制御装置が採
用されていることを特徴とする作動流体を制御するため
の電動ポンプである。この発明によれば、同期モータ起
動時においては、逆起電力が小さいが、その小さな逆起
電力を確実に検知できるように構成が工夫されている。
すなわち、図１Ａに示すように、同期モータの起動時に
は、インバータから、周波数の低い交流電流が界磁巻線
に供給され、電機子（回転子）が引き込まれて回転が開
始する。電機子が回転すると、逆起電力が生じ、逆起電
力の振幅は電機子の回転上昇とともに大きくなる。界磁
巻線の端部電圧は、インバータから与えられる交流電流
に基づく電圧波形と、逆起電力に基づく電圧波形との合
成波形である（図１Ｂ）。
【００１５】この合成波形は、一般に、積分回路で積分
して、位相比較に用いるが、逆起電力成分が小さい場合
は、合成波形を積分しても、逆起電力成分が積分波形に
ほとんど反映されないという不具合がある。すなわち、
逆起電力に基づく電圧は、印加される交流電流に基づく
電圧波形に比べて位相が進むが、この位相の進み具合が
積分された波形に現れず、逆起電力の位相の進み具合が
検出できないのである。
して、位相比較に用いるが、逆起電力成分が小さい場合
は、合成波形を積分しても、逆起電力成分が積分波形に
ほとんど反映されないという不具合がある。すなわち、
逆起電力に基づく電圧は、印加される交流電流に基づく
電圧波形に比べて位相が進むが、この位相の進み具合が
積分された波形に現れず、逆起電力の位相の進み具合が
検出できないのである。
【００１６】そこでこの発明では、インバータから与え
られる交流電流波形は、インバータ自身が出力している
波形なので既知であるから、その波形成分を合成波形か
ら除くことにより、逆起電力成分を明確にする構成を創
作した。かかる構成により、積分回路に与えられる波形
は、図１Ｃのようになり、逆起電力による電圧波形が明
確になった波形である。よって、同期モータ起動時の、
電機子（回転子）の回転速度が遅い状態でも、逆起電力
成分の位相差（進み位相）をインバータへの制御信号に
反映させることができ、起動直後の短時間のうちに、同
期モータをコミュテーションモード（センサレスモー
ド）にすることができる。
られる交流電流波形は、インバータ自身が出力している
波形なので既知であるから、その波形成分を合成波形か
ら除くことにより、逆起電力成分を明確にする構成を創
作した。かかる構成により、積分回路に与えられる波形
は、図１Ｃのようになり、逆起電力による電圧波形が明
確になった波形である。よって、同期モータ起動時の、
電機子（回転子）の回転速度が遅い状態でも、逆起電力
成分の位相差（進み位相）をインバータへの制御信号に
反映させることができ、起動直後の短時間のうちに、同
期モータをコミュテーションモード（センサレスモー
ド）にすることができる。
【００１７】よって、この発明によれば、起動性能が良
く、短時間でコミュテーションモードに入る同期モータ
の起動制御方法および装置を提供することができる。ま
た、この発明によれば、駆動系や操舵系等に使用する電
動ポンプの駆動源として好適な同期モータ起動制御回路
を提供することができる。さらにこの発明によれば、安
価で、起動性の良い駆動系や操舵系等に使用する電動ポ
ンプを提供することができる。
く、短時間でコミュテーションモードに入る同期モータ
の起動制御方法および装置を提供することができる。ま
た、この発明によれば、駆動系や操舵系等に使用する電
動ポンプの駆動源として好適な同期モータ起動制御回路
を提供することができる。さらにこの発明によれば、安
価で、起動性の良い駆動系や操舵系等に使用する電動ポ
ンプを提供することができる。
【００１８】この発明に係る電動ポンプを用いることに
より、ポンプ起動後ごく短時間で油圧が所定の値に達す
るから、たとえば、車の急発進時やシフトチェンジの時
でも変速機の応答が遅れることなく円滑に動作し、運転
者に違和感を与えることがない。また、この発明の電動
ポンプを用いると、迅速な応答性を得るために従来必要
であった油圧アキュムレータ等の油圧部品が不要となる
ため、油圧装置の大型化，複雑化，高価格化を抑制でき
る。さらに、油圧を常時一定以上に維持するために、停
止中もポンプを動作させる必要がないから、エネルギの
消費を低く抑えることができる。
より、ポンプ起動後ごく短時間で油圧が所定の値に達す
るから、たとえば、車の急発進時やシフトチェンジの時
でも変速機の応答が遅れることなく円滑に動作し、運転
者に違和感を与えることがない。また、この発明の電動
ポンプを用いると、迅速な応答性を得るために従来必要
であった油圧アキュムレータ等の油圧部品が不要となる
ため、油圧装置の大型化，複雑化，高価格化を抑制でき
る。さらに、油圧を常時一定以上に維持するために、停
止中もポンプを動作させる必要がないから、エネルギの
消費を低く抑えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の実施形態について具体的に説明をする。図２は、
この発明の一実施形態に係る作動流体制御用電動ポンプ
を含む車両の駆動システム（トランスミッション系の駆
動システム）の概略構成図である。エンジン１の回転力
はトランスミッション２に含まれる主オイルポンプ３に
与えられる。つまりエンジン１の駆動中は、エンジン１
によって主オイルポンプ３が動作される。主オイルポン
プ３は油圧制御部であるコントロールバルブ４にオイル
を供給する。そしてコントロールバルブ４はアクチュエ
ータ５に制御油圧を与え、所定の変速制御が実行され
る。
発明の実施形態について具体的に説明をする。図２は、
この発明の一実施形態に係る作動流体制御用電動ポンプ
を含む車両の駆動システム（トランスミッション系の駆
動システム）の概略構成図である。エンジン１の回転力
はトランスミッション２に含まれる主オイルポンプ３に
与えられる。つまりエンジン１の駆動中は、エンジン１
によって主オイルポンプ３が動作される。主オイルポン
プ３は油圧制御部であるコントロールバルブ４にオイル
を供給する。そしてコントロールバルブ４はアクチュエ
ータ５に制御油圧を与え、所定の変速制御が実行され
る。
【００２０】この駆動システムには、また、補助用電動
ポンプ６が含まれている。電動ポンプ６には、ポンプ本
体７と、ポンプ本体７を駆動するためのモータ８と、モ
ータ８のドライバ９とが含まれており、ドライバ９およ
びモータ８はバッテリ１０から供給される電力によって
動作される。電動ポンプ６、より具体的にはポンプ本体
７が回転するとコントロールバルブ４にオイルが供給さ
れ、コントロールバルブ４によってアクチュエータ５に
与えられる制御油圧や油量が変化され、所定の変速制御
が実行される。または、ポンプ本体７の回転制御のみに
よって、あるいはポンプ本体７の回転制御とコントロー
ルバルブ４の制御の組み合わせにより、所定の変速制御
が実行される。
ポンプ６が含まれている。電動ポンプ６には、ポンプ本
体７と、ポンプ本体７を駆動するためのモータ８と、モ
ータ８のドライバ９とが含まれており、ドライバ９およ
びモータ８はバッテリ１０から供給される電力によって
動作される。電動ポンプ６、より具体的にはポンプ本体
７が回転するとコントロールバルブ４にオイルが供給さ
れ、コントロールバルブ４によってアクチュエータ５に
与えられる制御油圧や油量が変化され、所定の変速制御
が実行される。または、ポンプ本体７の回転制御のみに
よって、あるいはポンプ本体７の回転制御とコントロー
ルバルブ４の制御の組み合わせにより、所定の変速制御
が実行される。
【００２１】エンジン１の作動中は、主オイルポンプ３
によってコントロールバルブ４にオイルが供給される
が、エンジン１の回転数が低速であったり、エンジン１
が停止しているときには、電動ポンプ６が動作されて、
コントロールバルブ４へのオイル供給が行われる。この
実施形態における電動ポンプ６には、モータ８およびド
ライバ９として、センサレスブラシレスモータ装置が採
用されている。すなわち、モータ８として同期モータが
用いられ、しかもその回転子の角度位置を検出するため
のセンサはなく、ドライバ９によって同期モータ８が直
流モータと等価な特性を示すように、高効率で常に運転
される。
によってコントロールバルブ４にオイルが供給される
が、エンジン１の回転数が低速であったり、エンジン１
が停止しているときには、電動ポンプ６が動作されて、
コントロールバルブ４へのオイル供給が行われる。この
実施形態における電動ポンプ６には、モータ８およびド
ライバ９として、センサレスブラシレスモータ装置が採
用されている。すなわち、モータ８として同期モータが
用いられ、しかもその回転子の角度位置を検出するため
のセンサはなく、ドライバ９によって同期モータ８が直
流モータと等価な特性を示すように、高効率で常に運転
される。
【００２２】図３に、ドライバ９および同期モータ８の
具体的な回路構成例を示す。図３を参照して、同期モー
タ８の界磁巻線８１には、３相のインバータ回路９１か
ら交流電流が与えられる。界磁巻線８１の端部電圧は、
電圧検出・波形補正回路１１０で検出され、検出された
電圧は、後述するように、逆起電力による電圧波形成分
を確認できるように波形補正がされる。そして補正され
た電圧波形は積分回路１１１において積分され、さらに
方形波変換回路１１２で方形波に変換された後、位相差
検出回路１０４の一方入力として与えられる。
具体的な回路構成例を示す。図３を参照して、同期モー
タ８の界磁巻線８１には、３相のインバータ回路９１か
ら交流電流が与えられる。界磁巻線８１の端部電圧は、
電圧検出・波形補正回路１１０で検出され、検出された
電圧は、後述するように、逆起電力による電圧波形成分
を確認できるように波形補正がされる。そして補正され
た電圧波形は積分回路１１１において積分され、さらに
方形波変換回路１１２で方形波に変換された後、位相差
検出回路１０４の一方入力として与えられる。
【００２３】一方、発振回路１０１（この発振回路１０
１は、たとえばＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillato
r)で構成することができる。）の発振出力は、１２０°
通電波形発生回路１０２へ与えられて、同期モータ８を
制御するための１２０°通電波形が生成される。この波
形は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)回路１０６へ与
えられ、その出力によってインバータ回路９１が制御さ
れる。１２０°通電波形発生回路１０２の出力から、電
圧の位相が取り出されるようになっており、取り出され
た電圧位相は位相差検出回路１０４の他方入力として与
えられる。位相差検出回路１０４は、方形波変換回路１
１２の出力と１２０°通電波形発生回路１０２の出力と
の２つの電圧の位相差を検出して出力する。その位相差
は作動アンプ１０５で増幅されて発振回路１０１へフィ
ードバックされる。これにより、発振回路１０１の発振
周波数が制御される。
１は、たとえばＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillato
r)で構成することができる。）の発振出力は、１２０°
通電波形発生回路１０２へ与えられて、同期モータ８を
制御するための１２０°通電波形が生成される。この波
形は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)回路１０６へ与
えられ、その出力によってインバータ回路９１が制御さ
れる。１２０°通電波形発生回路１０２の出力から、電
圧の位相が取り出されるようになっており、取り出され
た電圧位相は位相差検出回路１０４の他方入力として与
えられる。位相差検出回路１０４は、方形波変換回路１
１２の出力と１２０°通電波形発生回路１０２の出力と
の２つの電圧の位相差を検出して出力する。その位相差
は作動アンプ１０５で増幅されて発振回路１０１へフィ
ードバックされる。これにより、発振回路１０１の発振
周波数が制御される。
【００２４】このようにして同期モータ８の界磁巻線８
１の端部電圧に現れる逆起電力が、インバータ９１の制
御信号にフィードバックされるから、逆起電力が発生す
ると直ちにその逆起電力に基づいて１２０°通電波形発
生回路１０２の出力が調整されるので、同期モータ８は
起動開始後ごく短時間でコミュテーションモード（セン
サレスモード）になる。なお、図３に示す回路では、速
度設定信号に基づき、作動アンプ１０５の利得が制御さ
れる。つまり、同期モータ８が見かけ上滑らかに加速で
きるよう、速度設定信号に作動アンプ１０５の利得が比
例するようにされている。さらに、発振回路１０１の出
力周波数と速度設定信号である設定周波数との差が減算
器１０７で求められ、それが増幅器１０８で増幅されて
ＰＷＭ回路１０６へ与えられる。これにより、１２０°
通電波形発生回路１０２で発生される波形の波高値が制
御される。
１の端部電圧に現れる逆起電力が、インバータ９１の制
御信号にフィードバックされるから、逆起電力が発生す
ると直ちにその逆起電力に基づいて１２０°通電波形発
生回路１０２の出力が調整されるので、同期モータ８は
起動開始後ごく短時間でコミュテーションモード（セン
サレスモード）になる。なお、図３に示す回路では、速
度設定信号に基づき、作動アンプ１０５の利得が制御さ
れる。つまり、同期モータ８が見かけ上滑らかに加速で
きるよう、速度設定信号に作動アンプ１０５の利得が比
例するようにされている。さらに、発振回路１０１の出
力周波数と速度設定信号である設定周波数との差が減算
器１０７で求められ、それが増幅器１０８で増幅されて
ＰＷＭ回路１０６へ与えられる。これにより、１２０°
通電波形発生回路１０２で発生される波形の波高値が制
御される。
【００２５】図４は、電圧検出・波形補正回路１１０の
具体例を示す回路図である。図４に示すように、電圧検
出・波形補正回路１１０は、たとえば３つの分圧抵抗素
子１２１〜１２３と、アナログスイッチ１２４とを備え
る回路により構成できる。抵抗素子１２１，１２２は直
列接続されており、抵抗素子１２１の一端は同期モータ
８の界磁巻線８１の端部に接続されている。また抵抗素
子１２２の開放端は接地されている。これにより、抵抗
素子１２１，１２２の抵抗比率で分圧された電圧が、界
磁巻線８１の端部電圧として検出できる。そしてこの検
出電圧は積分回路１１１へ与えられて積分波形となる。
具体例を示す回路図である。図４に示すように、電圧検
出・波形補正回路１１０は、たとえば３つの分圧抵抗素
子１２１〜１２３と、アナログスイッチ１２４とを備え
る回路により構成できる。抵抗素子１２１，１２２は直
列接続されており、抵抗素子１２１の一端は同期モータ
８の界磁巻線８１の端部に接続されている。また抵抗素
子１２２の開放端は接地されている。これにより、抵抗
素子１２１，１２２の抵抗比率で分圧された電圧が、界
磁巻線８１の端部電圧として検出できる。そしてこの検
出電圧は積分回路１１１へ与えられて積分波形となる。
【００２６】この実施例では、抵抗素子１２２に並列に
抵抗素子１２３が接続されている。そして抵抗素子１２
３は任意のタイミングで接続されたり、切り離されたり
できるように、アナログスイッチ１２４を介して接続さ
れている。アナログスイッチ１２４は、たとえばＭＯＳ
トランジスタ等の無接点スイッチで構成されている。そ
してアナログスイッチ１２４は、インバータ９１の切換
信号（ＰＷＭ回路１０６から与えられる信号）により切
り換えられる。
抵抗素子１２３が接続されている。そして抵抗素子１２
３は任意のタイミングで接続されたり、切り離されたり
できるように、アナログスイッチ１２４を介して接続さ
れている。アナログスイッチ１２４は、たとえばＭＯＳ
トランジスタ等の無接点スイッチで構成されている。そ
してアナログスイッチ１２４は、インバータ９１の切換
信号（ＰＷＭ回路１０６から与えられる信号）により切
り換えられる。
【００２７】かかる構成により、アナログスイッチ１２
４のオン，オフにより、電圧検出回路の分圧比が変化す
るので、インバータ９１から同期モータ８１に電流が与
えられる期間だけ、アナログスイッチ１２４をオンする
ことにより、抵抗の分圧比を変えて、インバータ９１か
ら出力される電流に基づく電圧波形の影響を小さくする
ことができる。すなわち、図１で説明したように、界磁
巻線８１の端部に現れる電圧波形のうち、インバータに
より与えられる交流電流に基づく電圧波形成分を減少さ
せて、逆起電力による電圧波形成分を確認できるように
波形補正をすることができる（図１Ｃ）。
４のオン，オフにより、電圧検出回路の分圧比が変化す
るので、インバータ９１から同期モータ８１に電流が与
えられる期間だけ、アナログスイッチ１２４をオンする
ことにより、抵抗の分圧比を変えて、インバータ９１か
ら出力される電流に基づく電圧波形の影響を小さくする
ことができる。すなわち、図１で説明したように、界磁
巻線８１の端部に現れる電圧波形のうち、インバータに
より与えられる交流電流に基づく電圧波形成分を減少さ
せて、逆起電力による電圧波形成分を確認できるように
波形補正をすることができる（図１Ｃ）。
【００２８】なお、図５に、補正された出力波形の測定
例を示す。図５の波形は、極数８極、最大出力３１５Ｗ
の同期モータに、電源電圧ＤＣ４２Ｖを用いた時の測定
波形である。図５において、１パルスが６ｍｓｅｃであ
ることから、回転数が２，５００ｒｐｍであることがわ
かる。なお、この波形は、図４に示す回路において、抵
抗素子１２１（Ｒ１）が４０ＫΩ、抵抗素子１２２（Ｒ
２）が２０ＫΩ、抵抗素子１２３（Ｒ３）が３．３ＫΩ
の回路を用いた場合の測定結果である。
例を示す。図５の波形は、極数８極、最大出力３１５Ｗ
の同期モータに、電源電圧ＤＣ４２Ｖを用いた時の測定
波形である。図５において、１パルスが６ｍｓｅｃであ
ることから、回転数が２，５００ｒｐｍであることがわ
かる。なお、この波形は、図４に示す回路において、抵
抗素子１２１（Ｒ１）が４０ＫΩ、抵抗素子１２２（Ｒ
２）が２０ＫΩ、抵抗素子１２３（Ｒ３）が３．３ＫΩ
の回路を用いた場合の測定結果である。
【００２９】以上のように、補正された電圧波形を積分
回路１１１で積分することにより、逆起電力成分の位相
進み具合が明確になり、それをフィードバック制御に活
用することができる。図６に、この発明の一実施形態の
始動性の測定結果を示す。この図は、通電してから何秒
で同期モータ８が最大回転数になるかを、横軸に時間、
縦軸に回転数をとって表わしたものである。測定の結
果、この実施例に係るブラシレスセンサレスモータ装置
は、約０．０６秒でコミュテーションモード（センサレ
スモード）になることが確認できた。なお、これは無負
荷試験の結果であるが、ポンプに負荷を与えたとして
も、時間遅れが発生するので、立上がり時は無負荷条件
での評価で代表することができる。
回路１１１で積分することにより、逆起電力成分の位相
進み具合が明確になり、それをフィードバック制御に活
用することができる。図６に、この発明の一実施形態の
始動性の測定結果を示す。この図は、通電してから何秒
で同期モータ８が最大回転数になるかを、横軸に時間、
縦軸に回転数をとって表わしたものである。測定の結
果、この実施例に係るブラシレスセンサレスモータ装置
は、約０．０６秒でコミュテーションモード（センサレ
スモード）になることが確認できた。なお、これは無負
荷試験の結果であるが、ポンプに負荷を与えたとして
も、時間遅れが発生するので、立上がり時は無負荷条件
での評価で代表することができる。
【００３０】以上の構成により、この発明によれば、特
に速い油圧の立ち上がりが要求される自動車の自動変速
装置や油圧パワーステアリング装置の作動流体供給補助
用として好適な電動ポンプを提供することができる。ま
た、作動流体供給用のメインポンプとしても好適な電動
ポンプを提供することができる。さらに、自動車の上記
以外の装置、たとえば自動車のブレーキポンプ等の制動
系等、速い起動特性が要求される種々の電動ポンプとし
ても使用可能な電動ポンプを提供することができる。
に速い油圧の立ち上がりが要求される自動車の自動変速
装置や油圧パワーステアリング装置の作動流体供給補助
用として好適な電動ポンプを提供することができる。ま
た、作動流体供給用のメインポンプとしても好適な電動
ポンプを提供することができる。さらに、自動車の上記
以外の装置、たとえば自動車のブレーキポンプ等の制動
系等、速い起動特性が要求される種々の電動ポンプとし
ても使用可能な電動ポンプを提供することができる。
【００３１】また、立上がり速度が速く、迅速にコミュ
テーションモードになる同期モータの起動制御装置およ
び方法を提供することができる。この発明は、以上説明
した実施形態に特定されるものではなく、請求項記載の
範囲内で種々の変更が可能である。
テーションモードになる同期モータの起動制御装置およ
び方法を提供することができる。この発明は、以上説明
した実施形態に特定されるものではなく、請求項記載の
範囲内で種々の変更が可能である。
【図１】この発明の原理を説明するための図解的な波形
図である。
図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る作動流体制御用電
動ポンプを含む車両の駆動システムの概略構成図であ
る。
動ポンプを含む車両の駆動システムの概略構成図であ
る。
【図３】図２のシステムにおけるドライバおよび同期モ
ータの具体的な回路構成例を示す図である。
ータの具体的な回路構成例を示す図である。
【図４】電圧検出・波形補正回路の具体例を示す回路図
である。
である。
【図５】逆起電力による電圧波形成分を確認できるよう
に波形補正された出力波形の測定例を示すグラフであ
る。
に波形補正された出力波形の測定例を示すグラフであ
る。
【図６】この発明の一実施形態の始動性の測定結果を示
すグラフである。
すグラフである。
１ エンジン ２ トランスミッション ３ 主オイルポンプ ４ コントロールバルブ ５ アクチュエータ ６ 補助用電動ポンプ ７ ポンプ本体 ８ 同期モータ ９ ドライバ １０ バッテリ ８１ 界磁巻線 ８２ 回転子（電機子） ９１ インバータ回路 １０１ 発振回路 １０２ １２０°通電波形発生回路 １０４ 位相差検出回路 １０６ ＰＷＭ回路 １１０ 電圧検出・波形補正回路 １１１ 積分回路 １１２ 方形波変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 弥▲寿▼雄 大阪府枚方市中宮大池３丁目25番７号 日 本インバータ株式会社内 Ｆターム(参考） 3H045 AA10 AA12 AA24 BA03 BA28 DA07 EA34 5H001 AA02 AB01 AC02 AD03 AE02 5H560 AA10 BB04 BB12 DB13 DC13 EB01 EC02 SS02 UA02 XA04 XA12 5H576 AA05 AA15 BB09 CC02 DD02 DD07 EE11 FF01 HA02 JJ22 JJ25 LL25 LL39
Claims (5)
- 【請求項１】電機子（回転子）および界磁巻線（固定
子）を有する同期モータのための起動制御方法であっ
て、 インバータにより、同期モータの界磁巻線に所定周波数
の交流電流を与えて同期モータを起動させ、 起動時の同期モータの界磁巻線の端部電圧を検出し、検
出された電圧からインバータにより与えられる交流電流
に基づく電圧波形成分を減少させて、逆起電力による電
圧波形成分を確認できるように波形補正をし、 補正された電圧波形を用いてインバータに与える制御信
号を発生させることを特徴とする同期モータの起動制御
方法。 - 【請求項２】電機子（回転子）および界磁巻線（固定
子）を有する同期モータのための起動制御装置であっ
て、 同期モータの界磁巻線に、与えられる制御信号に基づく
所定周波数の交流電流を与えるインバータと、 同期モータの界磁巻線の端部電圧を検出するための電圧
検出手段と、 電圧検出手段で検出された電圧を、インバータにより与
えられる交流電流に基づく電圧波形の影響を小さくして
逆起電力による電圧波形が確認できるように補正する波
形補正手段と、 波形補正手段で補正された電圧波形を用いてインバータ
に与える制御信号を発生する制御信号発生手段と、を含
むことを特徴とする同期モータの起動制御装置。 - 【請求項３】請求項２記載の装置において、 波形補正手段は、検出される電圧はインバータにより与
えられる交流電流に基づく電圧波形と、同期モータの逆
起電力による電圧波形の合成波形であるから、この合成
波形のうちのインバータからの電圧波形分を減らすこと
により、その電圧波形の影響を小さくするようにした回
路であることを特徴とする、同期モータの起動制御装
置。 - 【請求項４】請求項２記載の装置において、 波形補正手段は、同期モータの端部に接続された少なく
とも２つの抵抗素子の直列回路を有する分圧回路と、分
圧回路の一方の抵抗素子に選択的に並列接続される追加
抵抗素子とを含み、追加抵抗素子は、インバータの出力
波形に連動して接続／切断が切り換えられる構成を含む
ことを特徴とする同期モータの起動制御装置。 - 【請求項５】自動車の駆動系や操舵系に使われる作動流
体を制御するための電動ポンプであって、 作動流体を移動させるためのポンプ本体と、 ポンプ本体を回転させるための同期モータと、 同期モータのドライバとを有し、 前記同期モータのドライバには、請求項２〜４のいずれ
かに記載の起動制御装置が採用されていることを特徴と
する作動流体を制御するための電動ポンプ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001044677A JP3940267B2 (ja) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | 同期モータの起動制御装置およびその装置を用いた自動車駆動系の作動流体制御用電動ポンプ |
| EP02003739A EP1235340B1 (en) | 2001-02-21 | 2002-02-19 | Electric pump comprising apparatus for controlling starting of synchronous motor |
| DE60237057T DE60237057D1 (de) | 2001-02-21 | 2002-02-19 | Elektrische Pumpe mit einer Vorrichtung zur Regelung des Startens eines Synchronmotors |
| KR1020020009041A KR100787274B1 (ko) | 2001-02-21 | 2002-02-20 | 동기모터의 기동제어방법과 장치 및 그 장치를 사용한자동차구동계의 작동유체제어용 전동펌프 |
| US10/077,994 US6703807B2 (en) | 2001-02-21 | 2002-02-20 | Method and apparatus for controlling starting of synchronous motor and electric pump for controlling working fluid of motor vehicle driving system using the apparatus |
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|---|---|---|---|
| JP2001044677A JP3940267B2 (ja) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | 同期モータの起動制御装置およびその装置を用いた自動車駆動系の作動流体制御用電動ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002247882A true JP2002247882A (ja) | 2002-08-30 |
| JP3940267B2 JP3940267B2 (ja) | 2007-07-04 |
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Country Status (5)
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|---|---|
| US (1) | US6703807B2 (ja) |
| EP (1) | EP1235340B1 (ja) |
| JP (1) | JP3940267B2 (ja) |
| KR (1) | KR100787274B1 (ja) |
| DE (1) | DE60237057D1 (ja) |
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| DE112007000462T5 (de) * | 2006-02-24 | 2009-02-19 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki, Kitakyushu | Steuersystem für elektromechanische Maschinen |
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| US9408954B2 (en) | 2007-07-02 | 2016-08-09 | Smith & Nephew Plc | Systems and methods for controlling operation of negative pressure wound therapy apparatus |
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