WO2015146350A1 - 電動機の制御装置 - Google Patents

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inverter
rotor
control device
phase
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清 上辻
聡 梅村
佳弘 前田
真貴夫 大下
智裕 山道
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Definitions

  • the present invention relates to a sensorless motor control device.
  • the phase of the magnetic pole of the rotor is detected with respect to the stator to prevent step-out.
  • a method using a resolver or rotary encoder sensor is known, but using the above sensor increases the cost and size, so a method of starting the motor without a sensor is adopted. There is.
  • the inverter that supplies power to the motor receives the start signal, sets the position of the magnetic pole of the rotor to a predetermined position with respect to the stator (phase detection), and phase detection is completed.
  • the rotor is rotated later, and the rotation is set to the target rotational speed.
  • the time from when the start signal is received until the rotor speed reaches the target rotational speed is increased only by the time that does not contribute to setting the rotor rotational speed to the target rotational speed (the time required for phase detection).
  • the time required for phase detection accounts for a large proportion of the time from when the activation signal is received until the target rotational speed is reached.
  • an electric supercharger that supercharges an internal combustion engine until the supercharger that supercharges the internal combustion engine mounted on the vehicle starts to work is intended to accelerate the vehicle to a target speed quickly. Yes.
  • the rotational speed of the rotor of the electric motor provided in the electric supercharger can be made the target rotational speed in a short time
  • the vehicle can be accelerated to the target speed quickly. That is, the vehicle can be accelerated to the target speed quickly if the time from receiving the activation signal output to the inverter in conjunction with the depression of the accelerator until the target rotational speed is reached can be shortened. Therefore, it is desired to reduce the time required for rotor phase detection that does not contribute to vehicle acceleration.
  • the present invention relates to a sensorless motor control device that can shorten the time from when the start signal is received until the rotor reaches the target rotational speed by completing the phase detection of the rotor before receiving the start signal.
  • the purpose is to provide.
  • the motor control device which is one of the embodiments has an inverter and a phase detector.
  • the inverter drives a sensorless motor.
  • the phase detection unit causes the inverter to perform phase detection for setting the magnetic pole of the rotor to a predetermined position with respect to the stator of the electric motor before the inverter receives a start signal for starting the electric motor.
  • the phase detection unit causes the inverter to detect the phase when the rotational speed of the rotor becomes equal to or lower than a predetermined rotational speed after receiving the start signal and rotating the rotor.
  • phase holding unit that outputs a holding current for holding a predetermined position until a start signal is received after the phase detection is provided.
  • the phase holding unit increases or decreases the holding current according to the measured intake air amount and outputs it to the inverter.
  • the motor control device controls an inverter and a motor provided in the electric supercharger.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a control device mounted on a vehicle having an electric supercharger.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the sensorless electric motor from when the inverter receives the start signal until the target rotational speed is reached.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a vehicle including an electric supercharger having a sensorless electric motor until it reaches a target speed after receiving an activation signal.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the first process and the second process.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the flow rate and the holding current.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an embodiment of the operation of the control unit.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an apparatus mounted on a vehicle having an electric supercharger.
  • this example demonstrates using the electric motor of an electric supercharger, an electric motor is not limited to what is provided in the electric supercharger.
  • An apparatus 1 shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 2, a supercharger 3, an electric supercharger 4, a control unit 5, an alternator 6, a first battery 7, a DC / DC converter 8, an inverter 11, a second battery 12, and the like.
  • the internal combustion engine 2 includes an output shaft 14, and in this example, driving wheels 15 are connected to the output shaft 14.
  • the supercharger 3 is a device that forcibly sends air to the internal combustion engine 2, and makes the output of the internal combustion engine 2 larger.
  • the pipes 16 and 17 are pipes used for supercharging.
  • the electric supercharger 4 has a compressor 9 and an electric motor 10 and is a device for forcibly sending air to the internal combustion engine 2 and assists the supercharger 3. Electric power to the electric motor 10 that drives the compressor 9 is supplied from the inverter 11. The inverter 11 supplies power to the electric motor 10 based on an instruction from the control unit 5.
  • the alternator 6 is connected to the output shaft 14 and generates power using the rotational energy (power) of the output shaft 14, and the generated power is charged in the first battery 7 which is a secondary battery. Moreover, the electric power generated by the alternator 6 includes electric power generated as brake regeneration. Note that the electric power generated by the alternator 6 may be supplied to the second battery 12 via the DC / DC converter 8.
  • the first battery 7 is a secondary battery for supplying power to auxiliary machines and systems mounted on the vehicle, such as a lead battery.
  • the first battery 7 is not limited to a lead battery.
  • the DC / DC converter 8 is used to convert the voltage output from the first battery 7 into a voltage that can be charged to the second battery 12 and to charge the second battery 12 from the first battery 7. .
  • the second battery 12 is an assembled battery having one or more secondary batteries, and is charged by electric power supplied from the DC / DC converter 8.
  • the secondary battery used in the second battery 12 is preferably a secondary battery that can be charged and discharged in a short time, such as a lithium ion battery.
  • the secondary battery is not limited to a lithium ion battery, and a storage element such as a nickel-hydrogen rechargeable battery (Ni-MH), a lead battery, or a capacitor may be used.
  • the second battery 12 may be provided in a battery pack or the like.
  • the first Power for driving the electric motor 10 may be supplied from the battery 7 to the inverter 11 via the DC / DC converter 8.
  • the control unit 5 may be, for example, a circuit using a CPU (Central Processing Unit), a multi-core CPU, a programmable device (FPGA (Field Programmable Gate Array) or PLD (Programmable Logic Device), etc.).
  • a program for controlling each unit stored in a storage unit provided outside is read and executed.
  • the control unit 5 is used for explanation.
  • the control executed by the control unit 5 is performed on one or more electronic control units (ECUs) mounted on the vehicle, the battery ECU of the battery pack, and the like. You may let them.
  • the storage unit is a memory such as Read Only Memory (ROM) or Random Access Memory (RAM), and may store data such as parameter values and variable values, or may be used as a work area at the time of execution. Note that the storage unit may be provided separately from the control unit 5.
  • the control unit 5 includes a first processing unit 18, a second processing unit 19, and an activation control processing unit 20.
  • the first processing unit will be described.
  • the first processing unit 18 is a phase detection unit that causes the inverter 11 to perform initial phase alignment (first processing) of the electric motor 10 before the inverter 11 receives an activation signal for activating the sensorless electric motor 10. is there.
  • the initial phase alignment is a process for aligning the magnetic poles of the rotor with a predetermined position with respect to the stator.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the sensorless motor from when the inverter receives a start signal from the start control processing unit 20 until the target rotational speed is reached.
  • the vertical axis shows the number of rotations of the rotor, and the horizontal axis shows time.
  • a curve 201 indicates a change in the rotation speed (change in the conventional rotation speed) when the first process is executed on the electric motor 10 after the inverter 11 receives the start signal (t0).
  • a curve 202 is a case where the electric supercharger 4 is present, and a change in the rotational speed when the first process is executed on the electric motor 10 before the inverter 11 receives the start signal (t0) (using the control of the invention). Change in the number of revolutions).
  • phase detection time (ts) is a short time, but is a useless time that does not contribute to the time (t2) from the time (t0) until the rotation of the rotor reaches the target rotational speed. Further, the ratio of the phase detection time (ts) to the time (t2) is large.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a vehicle including an electric supercharger having a sensorless electric motor until the vehicle reaches a target speed after receiving the activation signal from the activation control processing unit 20.
  • the vertical axis represents the vehicle speed
  • the horizontal axis represents time.
  • a curve 301 shows a change in vehicle speed when there is no electric supercharger (change in vehicle speed when only an internal combustion engine is used).
  • a curve 302 shows a case where the electric supercharger 4 is present, and a change in vehicle speed (conventional internal combustion engine + electric supercharger) when the first process is executed on the electric motor 10 after the inverter 11 receives the start signal (t0). Change in vehicle speed).
  • a curve 303 shows a case where the electric supercharger 4 is present, and changes in vehicle speed when the first process is executed on the electric motor 10 before the inverter 11 receives the start signal (t0) (internal combustion using the control of the invention). (Change in vehicle speed of engine + electric supercharger).
  • the first process is performed before the start signal shown in FIG. 3 is received (t0), so that the rotor is moved after the start signal is received (t0).
  • the vehicle speed can be made the target speed faster than the conventional control.
  • control unit 5 determines whether or not the rotational speed of the rotor is equal to or lower than the predetermined rotational speed Nth by using the rotational speed of the rotor monitored by the inverter 11.
  • the inverter 11 is made to perform the first process.
  • the inverter 11 monitors the induced voltage of the electric motor 10 to estimate the phase of the rotor
  • the induced voltage is proportional to the rotation speed, and therefore the rotation of the rotor is a predetermined value indicating the detection limit of the induced voltage.
  • the rotational speed is less than Nth, phase estimation cannot be performed.
  • the inverter 11 rotates the rotor of the electric motor 10 after being delayed by the phase detection time (ts).
  • the first process is forcibly performed when the rotation speed becomes equal to or lower than the predetermined rotation speed Nth, thereby shortening the time from when the start signal is received (t0) until the rotor reaches the target rotation speed.
  • the predetermined rotational speed is, for example, a rotational speed indicating a detection limit of the induced voltage.
  • the first processing is forcibly performed when the rotation of the rotor becomes equal to or lower than the predetermined rotation speed Nth, and the activation signal is sent from the activation control processing unit 20 to the inverter when the accelerator is depressed.
  • the first process is terminated before being transmitted to 11, thereby shortening the time from when the start signal is received (t0) until the rotor reaches the target rotational speed.
  • the rotation of the rotor of the electric motor 10 of the vehicle becomes equal to or less than the predetermined rotation speed Nth indicating the detection limit of the induced voltage, the phase cannot be estimated.
  • the inverter 11 is connected to the rotor of the electric motor 10 after being delayed by the phase detection time (ts) as in the prior art. Will start. Then, acceleration to the target speed of the vehicle is delayed by the phase detection time (ts). Accordingly, the first process is forcibly performed when the rotation speed is equal to or lower than the predetermined rotation speed Nth, thereby shortening the time from when the start signal is received (t0) until the vehicle reaches the target speed.
  • the second processing unit will be described.
  • the second processing unit 19 performs the initial phase alignment and holds the rotor magnetic poles at the initial phase aligned position (predetermined position) with respect to the stator of the electric motor 10 until the start signal is received.
  • the holding current is output to the inverter 11. That is, by constantly applying a minute current for maintaining the phase, the phase shift of the rotor due to intake air or disturbance is suppressed.
  • the second processing unit 19 functions as a phase holding unit. (5) The second processing unit 19 executes the initial phase alignment (first processing) of the rotor by the first processing unit 18 and receives the activation signal from the activation control processing unit 20 (A) (B) causes the inverter 11 to output a holding current for holding the magnetic poles of the rotor at a predetermined position so that the rotor does not rotate. This holding current suppresses the rotor phase shift due to (A), (B), and the like.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the first process and the second process.
  • the horizontal axis from A to C in FIG. 4 represents time, and the vertical axis from A in FIG. 4 represents the shaft rotational speed (or may be the rotational speed).
  • the vertical axis of B in FIG. 4 indicates the holding current (excitation current), and the vertical axis of C in FIG. 4 indicates the flow rate.
  • the first process is executed to the stator.
  • the magnetic pole of the rotor is adjusted to a predetermined position (period from T1 to T2).
  • the second process is executed to cause the inverter 11 to output a holding current Ih (solid line) for holding the rotor magnetic poles at a predetermined position (period T2 to T5).
  • the holding current Ih is an excitation current determined in advance so that the position of the rotor does not shift due to (A), (B), or the like, through experiments or simulations.
  • the inverter 11 receives the activation signal (T5), the activation control process is activated.
  • the second processing unit 19 executes the process described in (5), the phase shift of the rotor due to (A) and (B) can be suppressed, but the holding current until the start signal is received. It is necessary to flow Ih (solid line). Therefore, in order to reduce the power consumption due to the holding current, control is performed to increase or decrease the holding current according to the amount of air sucked into the electric supercharger 4 of the vehicle.
  • the flow of air sucked into the impeller of the compressor 9 connected to the rotor (A) is monitored using the flow meter 21 or the like, and the holding current is determined according to the intake air flow rate measured by the flow meter 21.
  • the holding current is determined by referring to information relating the intake air flow rate and the holding current created in advance by experiment or simulation.
  • the installation position of the flow meter 21 is not limited to the position shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the flow rate and the holding current. Information that associates the intake air flow rate with the holding current is created based on the graph shown in FIG. The vertical axis in FIG. 5 indicates the holding current, and the horizontal axis indicates the flow rate. If the flow rate is increased, the holding current is increased, and if the flow rate is decreased, the holding current is decreased.
  • the flow rate decreases in the period from T0 to T3. 4A and 4B, the first process is completed at T2. Therefore, the holding current Ih is increased or decreased with reference to the information created based on FIG. 5 until the activation signal is received (period T2 to T5). That is, by controlling the holding current 201 (broken line) shown in FIG. 4B, a constant holding current Ih (solid line) flows in the process of (5), but in the process of (6), it depends on the amount of intake air. Since the holding current can be increased or decreased, power consumption can be reduced.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an embodiment of the operation of the control unit.
  • step S2 When the control unit 5 detects that the ignition switch of the vehicle is turned on in step S1 (I / G on), in step S2, the control unit 5 supplies power from the second battery 12 to the inverter 11, and the inverter 11 is turned on (inverter on). When the processes of steps S1 and S2 are completed, the stopped vehicle is ready to travel.
  • step S ⁇ b> 3 the control unit 5 causes the inverter 11 to perform control (first processing) for initial phase alignment of the magnetic poles of the rotor with respect to the stator of the electric motor 10.
  • control first processing
  • the electric motor 10 is a synchronous motor
  • electric power is supplied to the windings of the stator so that the magnetic poles of the rotor are aligned with predetermined positions.
  • the phase detection method is not limited to this method.
  • the second process is executed. In the second process, after the control unit 5 performs the first process, the rotor magnetic poles are held at a position (predetermined position) in which the rotor magnetic poles are initially phased with respect to the stator of the electric motor 10 until the start signal is received. The holding current is output to the inverter 11.
  • step S4 when the control unit 5 detects the activation signal (Yes), the process proceeds to step S5.
  • the control unit 5 waits to detect the activation signal in step S4. .
  • the activation control processing unit 20 of the control unit 5 detects that the activation signal is greater than a predetermined depression amount. Then, the signal is transmitted to the inverter 11.
  • step S5 when a start signal is detected in step S4, the control unit 5 transmits to the inverter 11 a command having information for setting the rotor of the electric motor 10 to the target rotational speed.
  • the inverter 11 that has received the command activates the electric motor 10 and causes the rotation of the rotor to reach the target rotational speed.
  • step S6 when the control unit 5 detects a stop signal (Yes), the process proceeds to step S7.
  • the control unit 5 waits for detection of the stop signal in step S6.
  • the stop signal is, for example, a signal for stopping the electric supercharger 4 when the rotor of the electric motor 10 reaches the target rotation speed and the supercharger 3 starts to work.
  • step S7 the control unit 5 stops the power supply from the inverter 11 to the electric motor 10. Even if the power supply is stopped in step S7, the rotation of the rotor of the electric motor 10 does not stop immediately due to inertia but continues to rotate (free run).
  • step S8 the control unit 5 determines whether or not phase estimation is possible. If phase estimation is possible (Yes), the process proceeds to step S9. If phase estimation is not possible (No), the process proceeds to step S3. Transition.
  • step S9 when a start signal is received in a state where the phase can be estimated (Yes), the process proceeds to step S5, and the start control processing unit 20 of the control unit 5 instructs the inverter 11 to start the electric motor 10.
  • the process proceeds to step S8.
  • Steps S7 to S9 when the rotation of the rotor reaches the target rotational speed after receiving the start signal and rotating the rotor of the electric motor 10, the supply of electric power from the inverter 11 to the electric motor 10 is stopped. However, the rotation of the rotor does not stop immediately due to inertia (free run). However, phase estimation becomes impossible when the rotational speed of the rotor falls below a predetermined rotational speed during free run. For example, when the inverter 11 monitors the induced voltage of the electric motor 10 and estimates the phase of the rotor, the induced voltage is proportional to the rotation speed, so the rotation of the rotor indicates the detection limit of the induced voltage. If the number is less than the number, phase estimation cannot be performed.
  • the inverter 11 rotates the rotor of the electric motor 10 after being delayed by the phase detection time (ts). Therefore, the time from when the start signal is received (t0) to when the rotor reaches the target rotational speed is shortened by forcibly detecting the phase when the rotational speed is less than the predetermined rotational speed Nth.
  • the above-described control may be a sensorless electric motor, and can be applied to an electric motor used to reach the target rotational speed in a short time.

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Abstract

　起動信号を受信する前にロータの位相検出を完了させることで、起動信号を受信してからロータが目標回転数に達するまでの時間を短縮させることができるセンサレスの電動機の制御装置を提供する。センサレスの電動機（１０）を駆動させるインバータ（１１）と、電動機（１０）を起動させる起動信号をインバータ（１１）が受信する前に、電動機（１０）のステータに対してロータの磁極を所定位置にする位相検出を、インバータ（１１）にさせる位相検出部としての第一の処理部（１８）と、を備える電動機（１０）の制御装置である。

Description

電動機の制御装置
　本発明は、センサレスの電動機の制御装置に関する。
　電動機を起動させる際には、脱調を防止するためにステータに対してロータの磁極の位相を検出している。位相を検出するには、レゾルバやロータリーエンコーダのセンサを用いる方法が知られているが、上記センサなどを用いるとコストアップや体格が大きくなるため、センサレスで電動機を起動させる方法が採用されることがある。
　しかしながら、センサレスで電動機を起動する場合、電動機に電力を供給するインバータが、起動信号を受信し、ステータに対してロータの磁極の位置を所定位置に設定（位相検出）し、位相検出が完了した後にロータを回転させ、その回転を目標回転数にする。そのため、ロータの回転数を目標回転数にすることに寄与しない時間（位相検出に要する時間）だけ、起動信号を受信してからロータの回転数が目標回転数に達するまでの時間が長くなるという問題がある。また、位相検出に要する時間は、起動信号を受信してから目標回転数に達するまでの時間を占める割合が大きい。
　なお、センサレスではないがホールセンサを用いて位相検出を行い、過給機の運転時に電動機を適切に運転する内燃機関の制御装置が知られている。特許文献１を参照。
特開２００７－１２７１１５号公報
　例えば、車両に搭載されている内燃機関に過給する過給機が利きだすまでの間、内燃機関に過給を行う電動過給機は、車両を早く目的の速度まで加速させることを目的としている。その場合に、電動過給機に備えられている電動機のロータの回転数を、短時間で目標回転数にすることができれば、車両を早く目標速度まで加速させることができる。すなわち、アクセルの踏み込みに連動してインバータに出力される起動信号を受信してから目標回転数に達するまでの時間を短縮できれば、車両を早く目標速度まで加速させることができる。そこで、車両の加速に寄与しないロータの位相検出に要する時間を削減したい。
　本発明は、起動信号を受信する前にロータの位相検出を完了させることで、起動信号を受信してからロータが目標回転数に達するまでの時間を短縮させることができるセンサレスの電動機の制御装置を提供することを目的とする。
　実施の態様のひとつである電動機の制御装置は、インバータ、位相検出部を有している。
　インバータは、センサレスの電動機を駆動させる。位相検出部は、電動機を起動させる起動信号をインバータが受信する前に、電動機のステータに対してロータの磁極を所定位置にする位相検出を、インバータにさせる。
　他のひとつの観点として、位相検出部は、起動信号を受信してロータが回転した後、ロータの回転数が所定回転数以下になると、位相検出をインバータにさせる。
　また、他のひとつの観点として、位相検出後に、起動信号を受信するまで所定位置を保持するための保持電流をインバータに出力させる位相保持部を備える。
　また、他のひとつの観点として、位相保持部は、計測した吸入空気量に応じて、保持電流を増減させてインバータに出力させる。
　また、他のひとつの観点として、電動機の制御装置は、電動過給機に設けられるインバータおよび電動機を制御する。
　実施の態様によれば、起動信号を受信してからロータが目標回転数に達するまでの時間を短縮させることができるという効果を奏する。
図１は、電動過給機を有する車両に搭載される制御装置の一実施例を示す図である。 図２は、センサレスの電動機において、インバータが起動信号を受信してから目標回転数に達するまでの一例を示す図である。 図３は、センサレスの電動機を有する電動過給機を備える車両が、起動信号を受信してから目標速度に達するまでの一例を示す図である。 図４は、第一の処理、第二の処理を説明するための図である。 図５は、流量と保持電流の関係を示す図である。 図６は、制御部の動作の一実施例を示すフロー図である。
　以下図面に基づいて実施形態について詳細に説明する。
　図１は、電動過給機を有する車両に搭載される装置の一実施例を示す図である。なお、本例では電動過給機の電動機を用いて説明するが、電動機は電動過給機に備えられているものに限定されない。
　図１に示す装置１は内燃機関２、過給機３、電動過給機４、制御部５、オルタネータ６、第一の電池７、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、インバータ１１、第二の電池１２などを有する。
　内燃機関２は出力軸１４を備え、本例ではその出力軸１４に駆動輪１５が連結されている。過給機３は内燃機関２に強制的に空気を送り込む装置で、内燃機関２の出力をより大きくさせる。なお、配管１６、１７は過給に用いられる配管などである。
　電動過給機４は、圧縮機９、電動機１０を有し、内燃機関２に強制的に空気を送り込む装置で、過給機３の補助などをするものである。圧縮機９を駆動する電動機１０への電力はインバータ１１から供給される。インバータ１１は制御部５からの指示に基づいて電動機１０へ電力を供給する。
　オルタネータ６は、出力軸１４に連結され、出力軸１４の回転エネルギー（動力）を利用して発電をし、発電された電力は二次電池である第一の電池７に充電される。また、オルタネータ６により発電される電力は、ブレーキ回生として発電される電力も含む。なお、オルタネータ６により発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して第二の電池１２に供給してもよい。
　第一の電池７は、車両に搭載されている補機やシステムに電力を供給するための二次電池で、鉛電池などが考えられる。ただし、第一の電池７は鉛電池に限定されるものではない。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、第一の電池７から出力される電圧を第二の電池１２に充電可能な電圧に変換し、第一の電池７から第二の電池１２に充電をさせるために用いる。
　第二の電池１２は、一つ以上の二次電池を有する組電池で、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給される電力により充電される。第二の電池１２で用いる二次電池はリチウムイオン電池などの短時間での充放電が可能な二次電池であることが望ましい。なお、二次電池はリチウムイオン電池に限定されるものではなく、ニッケル・水素充電池（Ｎｉ－ＭＨ）、鉛電池、キャパシタなどの蓄電素子を用いてもよい。また、第二の電池１２は電池パックなどに備えられていてもよい。
　なお、本例の装置の場合には、第二の電池１２からインバータ１１を介して電動機１０に電力を供給しているが、第二の電池１２を備えていない装置の場合には、第一の電池７からＤＣ／ＤＣコンバータ８を介してインバータ１１に電動機１０を駆動するための電力を供給してもよい。
　制御部５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いた回路が考えられ、制御部５の内部または外部に備えられている記憶部に記憶されている各部を制御するプログラムを読み出して実行する。なお、本例においては制御部５を用いて説明をするが、制御部５が実行する制御を車両に搭載されている一つ以上のElectronic Control Unit（ＥＣＵ）や電池パックの電池ＥＣＵなどに行わせてもよい。記憶部はRead Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）などのメモリで、パラメータ値、変数値などのデータを記憶してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。なお、記憶部は制御部５と別に設けてもよい。
　制御部５は、第一の処理部１８と第二の処理部１９と起動制御処理部２０と、を有する。
　第一の処理部について説明する。
　第一の処理部１８は、センサレスの電動機１０を起動させるための起動信号をインバータ１１が受信する前に、インバータ１１に、電動機１０の初期位相合わせ（第一の処理）をさせる位相検出部である。初期位相合わせは、ステータに対してロータの磁極を所定位置に合わせる処理である。
　図２は、センサレスの電動機において、インバータが起動制御処理部２０から起動信号を受信してから目標回転数に達するまでの一例を示す図である。縦軸にロータの回転数を示し、横軸に時間が示されている。曲線２０１は、インバータ１１が起動信号を受信（ｔ０）した後に、電動機１０に第一の処理を実行した場合の回転数の変化（従来の回転数の変化）を示している。曲線２０２は電動過給機４がある場合で、インバータ１１が起動信号を受信（ｔ０）する前に、電動機１０に第一の処理を実行した場合の回転数の変化（発明の制御を用いた回転数の変化）を示している。
（１）センサレスの電動機１０を起動させる場合には第一の処理を行う必要がある。従来のように起動信号を受信（ｔ０）してから第一の処理を開始し終了する場合には、曲線２０１に示すように、起動信号を受信した時間（ｔ０）から第一の処理を終了するまでの位相検出時間（ｔｓ）が必要である。この位相検出時間（ｔｓ）は僅かな時間ではあるが、時間（ｔ０）からロータの回転が目標回転数に達するまでの時間（ｔ２）に寄与しない無駄な時間である。また、位相検出時間（ｔｓ）の時間（ｔ２）を占める割合は大きい。そこで、上記のようにインバータ１１が起動信号を受信（ｔ０）する前に第一の処理をすることで、起動信号を受信（ｔ０）してからロータが目標回転数に達するまでの時間（ｔ１）を短縮させる（ｔ１＝ｔ２－ｔｓ）。曲線２０２を参照。
　図３は、センサレスの電動機を有する電動過給機を備える車両が、起動制御処理部２０から起動信号を受信してから目標速度に達するまでの一例を示す図である。縦軸に車速を示し、横軸に時間が示されている。曲線３０１は電動過給機のない場合の車速の変化（内燃機関のみの場合の車速の変化）を示している。曲線３０２は電動過給機４がある場合で、インバータ１１が起動信号を受信（ｔ０）した後に、電動機１０に第一の処理を実行したときの車速の変化（従来の内燃機関＋電動過給機の車速の変化）を示している。曲線３０３は電動過給機４がある場合で、インバータ１１が起動信号を受信（ｔ０）する前に、電動機１０に第一の処理を実行したときの車速の変化（発明の制御を用いた内燃機関＋電動過給機の車速の変化）を示している。
（２）車両の電動過給機４の場合には、図３に示す起動信号を受信（ｔ０）する前に第一の処理をすることで、起動信号を受信（ｔ０）してからロータが目標回転数に達するまでの時間（ｔ１１）を短縮させることで（ｔ１１＝ｔ２２－ｔｓ）、従来の制御より早く車両の速度を目標速度にすることができる。従来の車両の電動過給機４の場合、アクセルを踏み込むことにより、起動信号がインバータ１１に送信され、インバータ１１が起動信号を受信（ｔ０）すると第一の処理をし、車両の電動機１０のロータが回転を開始し、圧縮機９から内燃機関２への過給が開始される。そして、車両が目標速度になると電動機１０への電力の供給が停止される。曲線３０２を参照。このように、従来の車両の電動機１０においても、位相検出時間（ｔｓ）は目標速度への加速に寄与しない無駄な時間である。そこで、アクセルの踏み込みにより起動信号が送信され、インバータ１１が受信（ｔ０）する前に、第一の処理を終了させておくことで、加速に寄与しない無駄な時間をなくすことができる（ｔ１１＝ｔ２２－ｔｓ）。曲線３０３を参照。
　また、制御部５は、インバータ１１がモニタリングしたロータの回転数を用いて、ロータの回転数が所定回転数Ｎｔｈ以下であるか否かを判定し、所定回転数Ｎｔｈ以下である場合には強制的に第一の処理をインバータ１１にさせる。
（３）起動信号を受信して電動機１０のロータが回転した後、ロータの回転が目標回転数に達すると、インバータ１１から電動機１０への電力の供給が停止される。ところが、ロータの回転は慣性によりすぐには停止せず、回転は継続する（フリーラン）。しかし、フリーラン中にロータの回転数が所定回転数Ｎｔｈ以下になると位相推定ができなくなる。例えば、インバータ１１が電動機１０の誘起電圧をモニタリングしてロータの位相推定をしている場合には、誘起電圧は回転数に比例しているため、ロータの回転が誘起電圧の検出限界を示す所定回転数Ｎｔｈ以下になると位相推定ができなくなる。この時に、従来のように新たに起動信号を受信してから第一の処理を行うと、位相検出時間（ｔｓ）だけ遅れてから、インバータ１１が電動機１０のロータを回転させることになる。そこで、所定回転数Ｎｔｈ以下になると強制的に第一の処理をさせることで、起動信号を受信（ｔ０）してからロータが目標回転数に達するまでの時間を短縮させる。所定回転数は、例えば、誘起電圧の検出限界を示す回転数である。
（４）車両の電動過給機４の場合にも、ロータの回転が所定回転数Ｎｔｈ以下になると強制的に第一の処理をさせ、アクセルの踏み込みにより起動信号が起動制御処理部２０からインバータ１１に送信される前に、第一の処理を終了させることで、起動信号を受信（ｔ０）してからロータが目標回転数に達するまでの時間を短縮させる。車両の電動機１０のロータの回転が誘起電圧の検出限界を示す所定回転数Ｎｔｈ以下になると位相推定ができなくなる。この時に、アクセルが踏み込まれ、新たに起動信号を受信（ｔ０）してから第一の処理を行うと、従来のように位相検出時間（ｔｓ）だけ遅れてから、インバータ１１は電動機１０のロータを起動することになる。そうすると、位相検出時間（ｔｓ）により車両の目標速度への加速が遅れる。そこで、所定回転数Ｎｔｈ以下になると強制的に第一の処理をさせることで、起動信号を受信（ｔ０）してから車両が目標速度に達するまでの時間を短縮させる。
　第二の処理部について説明する。
　第一の処理部１８によりロータの初期位相合わせをしたとしても、電動機１０を起動する前に、（Ａ）ロータに接続されている圧縮機９のインペラに吸入空気が流れ込みロータが回転すること、または、（Ｂ）振動などの外乱の影響でロータが回転してしまうこと、で再度位相ずれが生じることがある。そこで、第二の処理部１９は、初期位相合わせをしたのち、起動信号を受信するまで、電動機１０のステータに対してロータの磁極を初期位相合わせをした位置（所定位置）に保持するための保持電流をインバータ１１に出力させる。すなわち、位相保持のための微小電流を常時印加することで、吸入空気や外乱によるロータの位相ずれを抑制する。第二の処理部１９は、位相保持部として機能する。
（５）第二の処理部１９は、第一の処理部１８によりロータの初期位相合わせ（第一の処理）が実行され、起動制御処理部２０からの起動信号を受信するまで、（Ａ）（Ｂ）などによりロータが回転しないように、ロータの磁極を所定位置に保持するための保持電流をインバータ１１に出力させる。この保持電流により、（Ａ）（Ｂ）などによるロータの位相ずれを抑制する。
　図４は、第一の処理、第二の処理を説明するための図である。図４のＡからＣの横軸は時間を示し、図４のＡの縦軸は軸回転数（または回転速度でもよい）を示している。図４のＢの縦軸は保持電流（励磁電流）を示し、図４のＣの縦軸は流量を示している。
　図４のＡに示すように車両が減速して、軸回転数Ｎが誘起電圧の検出限界を示す回転数である所定回転数Ｎｔｈになると（Ｔ１）、第一の処理が実行されてステータに対してロータの磁極が所定位置に合わされる（Ｔ１からＴ２の期間）。第一の処理が終了すると（Ｔ２）、第二の処理が実行されてロータの磁極を所定位置に保持するための保持電流Ｉｈ（実線）がインバータ１１に出力させる（Ｔ２からＴ５の期間）。保持電流Ｉｈは、実験またはシミュレーションにより、（Ａ）（Ｂ）などによりロータの位置がずれないように、予め決めた励磁電流である。なお、起動信号をインバータ１１が受信すると（Ｔ５）、起動制御処理が起動する。
（６）第二の処理部１９が（５）で説明した処理を実行することで、（Ａ）（Ｂ）によるロータの位相ずれを抑制することができるが、起動信号を受信するまで保持電流Ｉｈ（実線）を流す必要がある。そこで、保持電流による消費電力を低減するため、車両の電動過給機４に吸入される空気量によって保持電流を増減する制御をする。すなわち、上記（Ａ）ロータに接続されている圧縮機９のインペラに吸入される空気の流れ込みを、流量計２１などを用いてモニタリングし、流量計２１の計測した吸入空気流量に応じて保持電流を変化させる。例えば、計測した吸入空気流量を用いて、実験またはシミュレーションにより予め作成した吸入空気流量と保持電流とを関連付けた情報を参照し、保持電流を決定する。なお、流量計２１の設置位置は図１に示す位置に限定されるものではない。
　図５は、流量と保持電流の関係を示す図である。吸入空気流量と保持電流とを関連付けた情報は、図５に示すグラフなどに基づいて作成する。図５の縦軸は保持電流を示し、横軸は流量を示している。流量が多くなれば、保持電流を大きくし、流量が少なくなれば、保持電流を小さくする。
　図４のＣにおいて流量はＴ０からＴ３までの期間で減少している。また、図４のＡ、Ｂにおいて、第一の処理はＴ２で処理が終了している。従って、起動信号を受信するまで（Ｔ２からＴ５の期間）、図５に基づいて作成した情報を参照して、保持電流Ｉｈを増減させる。すなわち、図４のＢに示す保持電流２０１（破線）を制御することで、（５）の処理では一定の保持電流Ｉｈ（実線）を流しているが、（６）の処理では吸入空気量によって保持電流を増減できるので、消費電力を低減することができる。
　また、電動過給機４の入口のバルブ２２により従来行われていた位相ずれを抑制するための開閉制御をしなくてもよくなるので、バルブの寿命を延ばすことができる。
　さらに、インペラの回転も抑制できるため、電動過給機４の圧縮機９および電動機１０に設けられている軸用のベアリングの寿命を延ばすことができる。
　制御部５のインバータの制御について説明する。
　図６は、制御部の動作の一実施例を示すフロー図である。
　ステップＳ１で車両のイグニッションスイッチがオンされたこと（I／Ｇオン）を、制御部５が検出すると、ステップＳ２では、制御部５が第２の電池１２からインバータ１１に電力を供給させ、インバータ１１を通電状態（インバータオン）にする。ステップＳ１、Ｓ２の処理が完了すると、停車している車両は走行可能な状態になる。
　ステップＳ３では、電動機１０のステータに対してロータの磁極を初期位相合わせする制御（第一の処理）を、制御部５がインバータ１１にさせる。例えば、電動機１０が同期電動機である場合、ステータの巻線に電力を供給してロータの磁極を所定位置に合わせる。ただし、位相検出の方法はこの方法に限定されるものではない。第一の処理の後、第二の処理を実行する。第二の処理では、制御部５が第一の処理をしたのち、起動信号を受信するまで、電動機１０のステータに対してロータの磁極を初期位相合わせした位置（所定位置）に保持するための保持電流をインバータ１１に出力させる。
　ステップＳ４では、制御部５が起動信号を検出した場合（Ｙｅｓ）に、ステップＳ５に移行し、起動信号を検出していない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ４で起動信号を検出するのを待つ。起動信号は、例えば、車両の電動過給機４に設けられている電動機１０の場合、アクセルの踏み込み量が決められた踏み込み量以上になったことを制御部５の起動制御処理部２０が検出すると、インバータ１１に送信される信号である。
　ステップＳ５では、ステップＳ４で起動信号が検出されると、制御部５がインバータ１１に、電動機１０のロータを目標回転数にするための情報を有する指令を送信する。その指令を受信したインバータ１１は電動機１０を起動させ、ロータの回転を目標回転数にさせる。
　ステップＳ６では、制御部５が停止信号を検出する（Ｙｅｓ）とステップＳ７に移行し、停止信号を検出しない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ６で停止信号を検出するのを待つ。停止信号は、例えば、電動機１０のロータが目標回転数になり、過給機３が利き始めると電動過給機４を停止させるための信号である。
　ステップＳ７では、制御部５がインバータ１１から電動機１０への電力供給を停止させる。ステップＳ７で電力供給を停止させても、電動機１０のロータの回転は慣性によりすぐには停止をしないで回転を続ける（フリーラン）。
　ステップＳ８では、制御部５が位相推定可能か否かを判定し、位相推定が可能である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ９に移行し、位相推定が可能でない場合（Ｎｏ）にはステップＳ３に移行する。
　ステップＳ９では、位相推定ができる状態で起動信号を受信すると（Ｙｅｓ）、ステップＳ５に移行し、制御部５の起動制御処理部２０がインバータ１１に電動機１０を起動させる指示をする。位相推定ができる状態で起動信号がない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ８に移行する。
　ステップＳ７－Ｓ９では、起動信号を受信して電動機１０のロータが回転した後、ロータの回転が目標回転数に達すると、インバータ１１から電動機１０への電力の供給が停止される。ところが、ロータの回転は慣性によりすぐには停止をしない（フリーラン）。しかし、フリーラン中にロータの回転数が所定回転数以下になると位相推定ができなくなる。例えば、インバータ１１が電動機１０の誘起電圧をモニタリングしてロータの位相を推定している場合には、誘起電圧は回転数に比例しているため、ロータの回転が誘起電圧の検出限界を示す回転数以下になると位相推定ができなくなる。この時に、従来のように新たに起動信号を受信（ｔ０）してから位相検出を行うと、位相検出時間（ｔｓ）だけ遅れてから、インバータ１１が電動機１０のロータを回転させることになる。そこで、所定回転数Ｎｔｈ以下になると強制的に位相検出をさせることで、起動信号を受信（ｔ０）してからロータが目標回転数に達するまでの時間を短縮させる。
　なお、上記制御はセンサレスの電動機であればよく、短時間で目標回転数に達することに使用する電動機に適用可能である。
　また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
　１　装置、
　２　内燃機関、
　３　過給機、
　４　電動過給機、
　５　制御部、
　６　オルタネータ、
　７　第一の電池、
　８　ＤＣ／ＤＣコンバータ、
　９　圧縮機、
　１０　電動機、
　１１　インバータ、
　１２　第二の電池、
　１４　出力軸、
　１５　駆動輪、
　１６、１７　配管、
　１８　第一の処理部、
　１９　第二の処理部、
　２０　起動制御処理部、
　２１　流量計、　２２　バルブ、
 

Claims (5)

  1. 　センサレスの電動機を駆動させるインバータと、
    　前記電動機を起動させる起動信号を前記インバータが受信する前に、前記電動機のステータに対してロータの磁極を所定位置にする位相検出を、前記インバータにさせる位相検出部と、
    　を備えることを特徴とする電動機の制御装置。
  2. 　請求項１に記載の制御装置であって、
    　前記位相検出部は、
    　前記起動信号を受信して前記ロータが回転した後、前記ロータの回転数が所定回転数以下になると、前記位相検出を前記インバータにさせる、
    　ことを特徴とする電動機の制御装置。
  3. 　請求項１または２に記載の電動機の制御装置であって、
    　前記位相検出後に、前記起動信号を受信するまで前記所定位置を保持するための保持電流を前記インバータに出力させる位相保持部と、を備える、
    　ことを特徴とする電動機の制御装置。
  4. 　請求項３に記載の電動機の制御装置であって、
    　前記位相保持部は、
    　計測した吸入空気量に応じて、前記保持電流を増減させて前記インバータに出力させる、
    　ことを特徴とする電動機の制御装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の電動機の制御装置であって、
    　前記制御装置は、
    　電動過給機に設けられる前記インバータおよび前記電動機を制御する、
    　ことを特徴とする電動機の制御装置。
     
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6269330B2 (ja) * 2014-06-06 2018-01-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR102516569B1 (ko) * 2017-11-03 2023-04-03 현대자동차주식회사 차량 및 그 제어방법

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04275093A (ja) * 1991-02-28 1992-09-30 Sony Corp ブラシレスモータ駆動回路
JPH0787785A (ja) * 1993-06-29 1995-03-31 Fujitsu General Ltd ブラシレスモータの制御方法およびその装置
JPH08266088A (ja) * 1995-03-27 1996-10-11 Nippondenso Co Ltd 電動機用制御装置
JPH11318096A (ja) * 1998-04-30 1999-11-16 Seiko Seiki Co Ltd ブラシレスモータの駆動装置
JP2004242422A (ja) * 2003-02-06 2004-08-26 Toyota Motor Corp 電動機の回転駆動制御装置
US20110227519A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Alex Horng Sensorless starting control method for a bldc motor
JP2012249355A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Hitachi Appliances Inc モータ制御装置、及び、それを利用したモータの起動方法
JP2014036536A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Hitachi Automotive Systems Ltd モータ部およびインバータ部を備えたモータ制御装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006271179A (ja) * 2005-02-23 2006-10-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd モータ制御装置およびモータ制御方法
JP4735427B2 (ja) 2005-10-07 2011-07-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US7723931B2 (en) 2006-05-31 2010-05-25 Pratt & Whitney Canada Corp. Starting a gas turbine engine using a sensorless, brushless motor
US7786687B2 (en) * 2008-04-25 2010-08-31 Gm Global Technology Operations, Inc. Apparatus and method for control of an active front steering (AFS) system
JP5724977B2 (ja) 2012-09-20 2015-05-27 株式会社デンソー ブラシレスモータの制御システム

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04275093A (ja) * 1991-02-28 1992-09-30 Sony Corp ブラシレスモータ駆動回路
JPH0787785A (ja) * 1993-06-29 1995-03-31 Fujitsu General Ltd ブラシレスモータの制御方法およびその装置
JPH08266088A (ja) * 1995-03-27 1996-10-11 Nippondenso Co Ltd 電動機用制御装置
JPH11318096A (ja) * 1998-04-30 1999-11-16 Seiko Seiki Co Ltd ブラシレスモータの駆動装置
JP2004242422A (ja) * 2003-02-06 2004-08-26 Toyota Motor Corp 電動機の回転駆動制御装置
US20110227519A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Alex Horng Sensorless starting control method for a bldc motor
JP2012249355A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Hitachi Appliances Inc モータ制御装置、及び、それを利用したモータの起動方法
JP2014036536A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Hitachi Automotive Systems Ltd モータ部およびインバータ部を備えたモータ制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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