无刷电动机的控制装置以及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无刷电动机的控制装置以及控制方法。
【背景技术】
[0002]作为无刷电动机的控制装置以及控制方法，已知在开始无传感器控制的情况下，对无刷电动机的规定相通电，将转子定位在规定位置的技术(例如，参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:特开2012 - 0300741号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]但是，通过无刷电动机而被驱动的泵等的旋转体或转子本身的惯性越大，则转子相对于规定位置的摇动越难以衰减。因此，转子的定位所需的时间变长，所以存在无传感器控制的开始延迟，泵等的启动响应性降低的顾虑。
[0008]因此，本发明鉴于以上的现有的问题点，其目的在于，提供一种在开始无传感器控制的情况下，能够缩短转子的定位所需的时间的无刷电动机的控制装置以及控制方法。
[0009]为了解决课题的手段
[0010]因此，本发明的无刷电动机的控制装置以及控制方法在接受到无刷电动机的启动指令的情况下，保持对于无刷电动机的规定相的通电而将转子定位在规定位置，临时切换为对与规定相不同的组合的相通电的其他的通电模式。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明的无刷电动机的控制装置以及控制方法，在开始无传感器控制的情况下，能够缩短转子的定位所需的时间。
【附图说明】
[0013]图1是表示对发动机进行冷却的冷却系统的结构图。
[0014]图2是表示无刷电动机及其控制装置的结构的电路图。
[0015]图3是表示无刷电动机的通电模式的时序图。
[0016]图4是表示无刷电动机的控制处理的内容的流程图。
[0017]图5是表示转子的定位控制处理的内容的流程图。
[0018]图6表示各通电模式的定位角度，(a)是关于通电模式⑴的说明图，(b)是关于通电模式⑵的说明图，(c)是关于通电模式⑶的说明图，⑷是关于通电模式⑷的说明图，(e)是关于通电模式(5)的说明图，(f)是关于通电模式(6)的说明图。
[0019]图7是说明通过定位通电模式而产生的正向转矩的说明图。
[0020]图8表示非通电相电压对于转子磁极相位的波形图，(a)是关于通电模式(2)的说明图，(b)是关于通电模式(3)的说明图，(c)是关于通电模式⑷的说明图。
[0021]图9是说明通过通电模式的切换而产生的反向转矩的说明图。
[0022]图10是表示图7的状态下的非通电相电压的说明图。
[0023]图11是表示通电模式的反向切换处理的内容的流程图。
[0024]图12说明伴随着通电模式的切换的非通电相电压的变化，(a)是通电模式(3)中的非通电相电压对于转子磁极相位的波形图，(b)是通电模式(2)中的非通电相电压对于转子磁极相位的波形图。
[0025]图13说明伴随着通电模式的切换的非通电相电压的变化，(a)是非通电相电压对于时间的波形图，(b)是通电模式的时序图。
[0026]图14说明返回到定位通电模式的定时，(a)是通电模式(3)中的非通电相电压对于转子磁极相位的波形图，(b)是通电模式(2)中的非通电相电压对于转子磁极相位的波形图，(c)是非通电相电压对于时间的波形图。
[0027]图15是表示通电模式的正向切换处理的内容的流程图。
[0028]图16说明“Φ恸”通电模式中的施加电压，(a)是定位通电模式中的非通电相电压对于时间的波形图，(b)是表示各峰值相对于(a)中的最初的峰的比例的曲线图。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照附图，详细叙述用于实施本发明的实施方式。图1表示对发动机进行冷却的冷却系统的一例。
[0030]作为对发动机10的气缸体、气缸盖等进行了冷却的制冷剂的冷却水，经由第一冷却水通路12，导入到并列设置了电动式的散热器风扇14的散热器16。导入到散热器16的冷却水在通过安装了风扇的散热器芯时，与外部气体进行热交换，其温度降低。然后，通过散热器16而温度降低的冷却水经由第二冷却水通路18返回到发动机10。
[0031]此外，第一冷却水通路12和第二冷却水通路18经由分流通路20而连通连接，使得从发动机10排出的冷却水绕过散热器16。在分流通路20的下游端和第二冷却水通路18的接合处，配设了将分流通路20的通路面积在全开到全闭之间以多级或者连续地开闭的电控恒温箱22。电控恒温箱22例如能够作为开闭阀而构成，该开闭阀通过内置加热器，利用同样内置的蜡的热膨胀，从而将阀门开闭，该内置加热器经由驱动电路而根据PWM信号的占空比而被驱动。因此，通过根据占空比来控制电控恒温箱22，能够改变通过散热器16的冷却水的比例。
[0032]在第二冷却水通路18的下游端以及作为其电控恒温箱22的下游的中间部，分别配设了在发动机10和散热器16之间使冷却水强制性地循环的、机械式水泵24以及电动水泵26。机械式水泵24安装为堵住发动机10的冷却水入口，例如，通过发动机10的凸轮轴而被驱动。电动水泵26通过怠速停止功能而为了即使在发动机10停止时也能够发挥冷却性能或者维持取暖功能，通过与发动机10不同的驱动源即后述的无刷电动机而被驱动。
[0033]作为对散热器风扇14、电控恒温箱22以及电动水泵26的驱动进行控制的控制系统，安装了作为检测从发动机10排出的冷却水的温度(冷却水温度)的冷却水温度检测部件的水温传感器28、检测车速的车速传感器30、检测外部气体温度的温度传感器32、检测发动机转速的转速传感器34、检测发动机负荷的负荷传感器36。并且，水温传感器28、车速传感器30、温度传感器32、转速传感器34以及负荷传感器36的输出信号输入到内置了计算机的发动机控制单元(以下，称为“ECU”)38，根据在其ROM(只读存储器(Read OnlyMemory))等中存储的控制程序，散热器风扇14、电控恒温箱22以及电动水泵26受到控制。
[0034]E⑶38至少在发动机10正在运转时，重复判定用于使电动水泵26驱动的驱动条件是否成立。ECU38在判定为该驱动条件成立的情况下，对电动水泵26输出驱动指令信号，另一方面，在判定为驱动条件不成立的情况下，输出停止或者禁止电动水泵26的驱动的停止指令信号。
[0035]作为电动水泵26的驱动条件，举出发动机10的油温为规定温度以上。作为其他的驱动条件，举出关于电动水泵26的驱动电路或者信号电路等，例如，电压被确保、通过过电流诊断/微型计算机诊断/继电器诊断而诊断为正常、或者继电器成为ON等。
[0036]图2表示对电动水泵26进行驱动的无刷电动机及其控制装置的一例。
[0037]无刷电动机100是3相DC (直流)无刷电动机(3相同步电动机)，在省略图示的圆筒状的定子(固定子)中具备U相、V相以及W相的3相绕组110u、110v、110W，在该定子的中央部形成的空间，以能够旋转的方式具备转子(永久磁铁转子)120。另外，在本说明书中，设为沿着转子120的顺时针的旋转方向，U相绕组110u、V相绕组IlOv以及W相绕组IlOw按照这个顺序且以电角120deg的线圈相位差而被配置。此外，设为以U相绕组IlOu的中心线为基准轴，V相绕组IlOv的中心线相对于基准轴在电角上位于120deg，W相绕组IlOw的中心线相对于基准轴在电角上位于240deg。
[0038]作为控制单元的无刷电动机100的控制装置(以下，称为“电动机控制装置”)200包括驱动电路210、具备微型计算机的控制器220。电动机控制装置200并不限定于配置在无刷电动机100的附近，例如，电动机控制装置200中至少控制器220也可以与E⑶38或者其他的控制单元一体地形成。
[0039]驱动电路210包括将开关元件214a?214f以3相桥式连接的电路和电源电路230，该开关元件214a?214f包括反并联的二极管212a?212f而构成，开关元件214a?214f例如由IGBT(绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor))等、用于电力控制的用途的半导体元件构成。开关元件214a?214f的控制端子(栅极端子)连接到控制器220，开关元件214a?214f的导通/截止如后所述那样通过控制器220的PWM动作而被控制。
[0040]控制器220构成为输入来自E⑶38的驱动指令信号。此外，控制器220具有如下电路:从ECU38接受无刷电动机100的驱动指令信号，运算作为无刷电动机100的操作量的施加电压，并基于该施加电压而生成PWM信号。进一步，控制器220具有如下电路:根据规定的切