电动机控制系统、电动机控制方法以及电动机控制装置制造方法
【专利摘要】上级控制器搭载与冷却风机的多个发往地对应的多个不同的控制软件，该冷却风机对搭载于车辆的主机电池进行冷却。上级控制器通过PWM信号向电动机控制装置发送用于请求发往地信号图案的发往地信号请求图案，该发往地信号图案用于确定冷却风机的发往地。电动机控制装置当接收到发往地信号请求图案时，向上级控制器发送发往地信号图案。上级控制器基于所接收到的发往地信号图案来确定冷却风机的发往地，切换为与冷却风机的发往地对应的控制软件。
【专利说明】电动机控制系统、电动机控制方法以及电动机控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种搭载于车辆的冷却风机用的电动机控制系统、电动机控制方法以及电动机控制装置。
【背景技术】
[0002]混合动力汽车、电动汽车为了使车辆自身行驶而搭载有大型电池(主机电池)，为了对该电池进行冷却而使用空冷风机。这种冷却风机通过从控制发动机等车轮驱动部的被称为EQJ (Electoronic Control Unit:电子控制单元)的电子控制单元接收冷却风机的冷却能力(例如风扇的转速)、冷却时间(例如风扇的旋转持续时间)的指示而被控制。
[0003]另外，冷却风机根据发往地不同而其规格不同，需要根据规格来进行不同的控制，因此需要针对每个发往地变更E⑶的控制软件(software)。以往，即使是相同硬件的E⑶，也与该ECU所搭载的控制软件相应地赋予不同的型号，在进行车辆组装时确认型号，按发往地安装不同型号的ECU。因此，存在ECU的型号增加、其管理非常繁杂而管理成本增大这样的问题。
[0004]为了解决该问题，以往提出了如下一种方法:将能够应对车辆搭载用电子设备的所有发往地的多个控制软件搭载于相同型号的ECU，在进行车辆组装时利用跳线、开关等来切换使用控制软件(例如参照专利文献I)。
[0005]另外，作为切换控制软件的其它方法，还提出了如下一种方法:在ECU与电子设备之间通过串行通信对发往地信息进行通信(例如参照专利文献2)。
[0006]然而，在上述以往的方法中，为了切换与发往地对应的控制软件，需要追加新的电路部件(CAN收发器、开关、电阻等)，成本会升高。
[0007]专利文献1:日本特开2009-126461号公报
[0008]专利文献2:日本专利第4491106号公报
【发明内容】
[0009]本发明的电动机控制系统具备:电动机控制装置，其对冷却风机的电动机进行控制，该冷却风机对搭载于车辆的电池进行冷却；以及上级控制器，其搭载与冷却风机的多个发往地对应的多个不同的控制软件，通过PWM信号与电动机控制装置之间发送接收电动机的控制信息。上级控制器通过PWM信号向电动机控制装置发送用于请求发往地信号图案的发往地信号请求图案，该发往地信号图案用于确定发往地。电动机控制装置当接收到发往地信号请求图案时，向上级控制器发送发往地信号图案。然后，上级控制器基于发往地信号图案来确定冷却风机的发往地，切换为与冷却风机的发往地对应的控制软件。
[0010]由此，无需追加上级控制器的型号、电路部件就能够与发往地对应地简单切换上级控制器所搭载的冷却风机的控制软件。
[0011]另外，本发明的电动机控制方法中，电动机控制装置对冷却风机的电动机进行控制，该冷却风机对搭载于车辆的电池进行冷却，在该电动机控制方法中，搭载与冷却风机的多个发往地对应的多个不同的控制软件，通过PWM信号与电动机控制装置之间发送接收电动机的控制信息来控制电动机。本电动机控制方法具备以下步骤:上级控制器通过PWM信号向电动机控制装置发送用于请求发往地信号图案的发往地信号请求图案，该发往地信号图案用于确定冷却风机的发往地；电动机控制装置接收PWM信号，判定PWM信号中是否包含发往地信号请求图案；在包含发往地信号请求图案的情况下，电动机控制装置基于发往地信号图案来生成PWM信号，在不包含发往地信号请求图案的情况下，电动机控制装置生成基于电动机的实际转速信息的PWM信号，向上级控制器发送PWM信号；以及上级控制器从接收到的PWM信号检测发往地信号图案，基于检测出的发往地信号图案来确定冷却风机的发往地，切换为与冷却风机的发往地对应的控制软件。
[0012]另外，本发明的电动机控制装置从上级控制器接收PWM信号，基于PWM信号来控制冷却风机的电动机，该冷却风机对搭载于车辆的电池进行冷却。本电动机控制装置具备:PWM信号检测部，其检测PWM信号的PWM频率和PWM占空比；请求图案判定部，其基于PWM信号检测部的输出来判定PWM信号中是否包含用于请求发往地信号图案的发往地信号请求图案，该发往地信号图案用于确定冷却风机的发往地；以及PWM信号生成部，其基于请求图案判定部的判定结果来生成PWM信号。而且，在包含发往地信号请求图案的情况下，PWM信号生成部基于发往地信号图案来生成PWM信号，在不包含发往地信号请求图案的情况下，PWM信号生成部基于电动机的实际转速信息来生成PWM信号，向上级控制器发送所生成的PWM信号。
[0013]这样，根据本发明，能够提供一种无需追加ECU的型号、电路部件就能够按每个发往地简单切换ECU所搭载的冷却风机的控制软件的电动机控制系统、电动机控制方法以及电动机控制装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是包括本发明的实施方式中的电动机控制系统的车辆的控制系统的框图。
[0015]图2是表示本发明的实施方式中的电动机控制系统的结构的框图。
[0016]图3是本发明的实施方式中的上级ECU的功能框图。
[0017]图4是本发明的实施方式中的电动机控制装置的PWM信号处理部的功能框图。
[0018]图5是表示本发明的实施方式中的P丽信号的一例的信号波形图。
[0019]图6是表不本发明的实施方式中的PWM信号的频率分配的一例的图。
[0020]图7是表示本发明的实施方式中的发往地信号图案的一例的图。
[0021]图8A是表示本发明的实施方式中的上级ECU生成PWM信号时的动作的流程图。
[0022]图8B是表示本发明的实施方式中的上级ECU检测PWM信号时的动作的流程图。
[0023]图9是表示本发明的实施方式中的电动机控制装置的PWM信号处理部的动作的流程图。
[0024]图10是表示本发明的实施方式中的电动机控制装置的PWM信号处理部的模式转变动作的流程图。
[0025]图11是用于说明本发明的实施方式中的电动机控制装置的PWM信号处理部的模式转变动作的时序图。
[0026]图12是本发明的实施方式中的无刷电动机的截面图。【具体实施方式】
[0027]下面，使用附图来说明本发明的实施方式。
[0028](实施方式)
[0029]图1是包括本发明的实施方式中的电动机控制系统的车辆的控制系统的框图。图1以电动汽车、混合动力汽车的冷却风机及其控制为中心示出了其结构例。从主机电池2向车辆的车轮驱动用电动机等车轮驱动部4提供电源。冷却风机8由无刷电动机50以及被无刷电动机50旋转驱动的风扇7构成。通过从冷却风机8送风来对主机电池2进行冷却。无刷电动机50由电动机40以及对电动机40的旋转进行控制的电动机控制装置10构成。该冷却风机8的冷却能力是由电动机40的转速来决定的。通过由电动机控制装置10从上级控制器(以下称为上级ECU) 20接收信号来控制该电动机40的转速。
[0030]上级ECU20基于来自车速传感器、加速踏板开度传感器的信息来控制车轮驱动部
4、车内的空调(未图示)等。另外，上级E⑶20基于来自检测主机电池2的温度的温度传感器6的信息来控制冷却风机8的冷却能力。具体地说，上级E⑶20经由PWM信号线19通过PWM信号将电动机40的目标转速的指令信息发送到电动机控制装置10。另外，上级ECU20经由PWM信号线19通过PWM信号从电动机控制装置10接收电动机40的实际转速的检测信息作为实际转速信息。此外，此处电动机40的转速是指电动机40的每单位时间的转数。
[0031]对于上级E⑶20、无刷电动机50，从与主机电池2不同的辅机电池3提供电源。此夕卜，辅机电池3除了对上级ECU20、无刷电动机50提供电源以外，还对收音机等其它车载模块提供电源。在此，上级E⑶20由微型计算机(以下称为微机)、ROM、RAM等构成。这种上级ECU20按照由程序、数据构成的软件来进行动作。上级ECU20经由点火开关(以下称为IG开关)5连接于辅机电池3。而且，在运转过程中、即IG开关5接通(以下记载为0N)的状态下始终对上级ECU20提供电源，在停车而IG开关5变为断开(以下记载为OFF)的状态下停止电源提供。另一方面，由于在IG开关5为OFF的状态下也需要对主机电池2进行冷却，因此无刷电动机50与辅机电池3直接连接。
[0032]接着，参照图2?图5来说明电动机控制系统I的结构和动作。图2是表示本发明的实施方式中的电动机控制系统的结构的框图。
[0033]如图2所示，本实施方式的电动机控制系统I是包括无刷电动机50以及对该无刷电动机50进行控制的上级ECU20的结构。另外，在本实施方式中，无刷电动机50构成为安装有构成电动机控制装置10的电路部件的结构。即，如图2所示，在无刷电动机50中，由电动机控制装置10对电动机40进行驱动控制。
[0034]电动机40具备转子以及具有绕组56的定子，通过对绕组56进行通电驱动而转子旋转。在本实施方式中，列举以三相驱动电动机40的无刷电动机50的一例来进行说明，该三相为相位相差120度的U相、V相、W相。为了进行这种三相驱动，电动机40具有驱动U相的绕组56U、驱动V相的绕组56V以及驱动W相的绕组56W作为绕组56。
[0035]电动机控制装置10按每个相对绕组56施加规定的波形的驱动电压。由此，转子以按照来自电动机控制装置10的旋转控制的转速进行旋转。另外，为了进行这种旋转控制，在电动机40中配置有用于检测转子的旋转位置、转速的传感器。在本实施方式中，为了检测转子的旋转位置而与各相对应地在电动机40中配置了三个位置检测传感器49，该位置检测传感器49是霍尔元件等。而且，来自位置检测传感器49的传感器信号Det被提供至电动机控制装置10。
[0036]另外，如图2所示，电动机控制装置10经由PWM信号线19与上级E⑶20进行信号连接。从上级E⑶20经由PWM信号线19a向电动机控制装置10通知用于对电动机40进行旋转控制的指令。另外，反之，从电动机控制装置10经由PWM信号线19b向上级E⑶20通知无刷电动机50中的信息。
[0037]在本实施方式中，作为来自上级ECU20的指令，指示电动机40的目标转速的目标转速指令被通知给电动机控制装置10。另外，将由目标转速指令所指示的目标转速作为脉宽调制后的PWM信号Si来经由PWM信号线19a通知给电动机控制装置10。另一方面，从电动机控制装置10将电动机40的实际转速的信息作为脉宽调制后的PWM信号So来经由PWM信号线19b通知给上级E⑶20。在此，作为转速，例如使用每分钟的转数(rpm)。
[0038]接着，说明电动机控制装置10的结构。如图2所示，电动机控制装置10具备旋转控制部12、PWM驱动电路14、逆变器15、位置检测部16、转速计算部17、PWM信号处理部30。而且，如上所述，从配置于电动机40的三个位置检测传感器49向电动机控制装置10提供传感器信号Det。并且，电动机控制装置10经由传输PWM信号S1、So的PWM信号线19a、19b与上级E⑶20相连接。
[0039]首先，来自位置检测传感器49的传感器信号Det被提供至位置检测部16。位置检测部16基于根据伴随转子的旋转所产生的磁极变化而变化的传感器信号Det来检测各相的位置信息。例如，位置检测部16检测在磁极变化时传感器信号Det过零的定时，输出基于所检测出的该定时的位置检测信号Pd。即，进行旋转的转子的旋转位置与这种检测定时对应，能够利用检测定时来检测旋转位置。另外，具体地说，位置检测信号Pd只要为例如表示这种检测定时的脉冲信号即可。位置检测部16将与各个相对应的位置检测信号Pd提供至转速计算部17。
[0040]转速计算部17基于位置检测信号Pd所表示的旋转位置，例如通过微分运算等来计算转子的转速。转速计算部17将计算出的转速作为检测转速Vd按时间序列提供至旋转控制部12。此外，在本实施方式中，列举了基于来自位置检测传感器49的传感器信号Det生成检测转速Vd这样的一例来进行说明，但是也可以是如下结构:通过速度检测单元来检测转子速度，基于该检测结果来生成检测转速Vd。S卩，检测转速Vd只要是表示基于电动机的实际旋转而检测出的速度的时间序列的值、信号即可。PWM信号处理部30根据该表示实际转速的检测转速Vd对脉冲信号的频率进行调制来生成PWM信号So，并向上级ECU20发送。
[0041]PWM信号处理部30接收从上级E⑶20送出的PWM信号Si，进行对脉宽调制后的脉冲信号进行解调的动作。PWM信号处理部30通过该解调动作，从接收到的PWM信号Si按时间序列复原出目标转速Vr。S卩，PWM信号处理部30通过检测PWM信号Si的各脉冲的脉宽、或者与脉宽对应的占空比，来对PWM信号Si进行解调。然后，PWM信号处理部30按时间序列输出通过解调动作而复原出的目标转速Vr。
[0042]目标转速Vr被提供至旋转控制部12。另外，由转速计算部17计算出的检测转速Vd被提供至旋转控制部12。旋转控制部12基于目标转速Vr和检测转速Vd，来生成表示对绕组56的驱动量的驱动值Dd。具体地说,旋转控制部12求出表示速度指令的目标转速Vr与表示对应于实际速度的检测速度的检测转速Vd之间的速度偏差。然后，旋转控制部12生成表示与速度偏差相应的转矩量的驱动值Dd，以使实际速度遵循速度指令。旋转控制部12将这种驱动值Dd提供至PWM驱动电路14。
[0043]PWM驱动电路14按每个相生成用于驱动绕组56的驱动波形，对所生成的驱动波形分别进行脉宽调制，并作为驱动脉冲信号Dp来输出。在对绕组56进行正弦波驱动的情况下驱动波形为正弦波波形，在进行矩形波驱动的情况下驱动波形为矩形波波形。另外，驱动波形的振幅是根据驱动值Dd而决定的。PWM驱动电路14将按每个相生成的驱动波形作为调制信号来分别进行脉宽调制，将利用驱动波形进行脉宽调制所得的脉冲列的驱动脉冲信号Dp提供至逆变器15。
[0044]逆变器15基于驱动脉冲信号Dp来按每个相进行对绕组56的通电，以对绕组56进行通电驱动。逆变器15按U相、V相、W相分别具备连接于电源的正极侧的开关元件和连接于负极侧的开关元件。U相的驱动输出Uo连接于绕组56U，V相的驱动输出Vo连接于绕组56V，而且，W相的驱动输出Wo连接于绕组56W。而且，在各个相，开关元件根据驱动脉冲信号Dp接通/断开(0N/0FF)。于是，从电源经由接通的开关元件再从驱动输出对绕组56提供驱动电压。通过该驱动电压的提供，绕组56中流过驱动电流。在此，驱动脉冲信号Dp是对驱动波形进行脉宽调制所得的信号，因此以与驱动波形相应的驱动电流对各个绕组56通电。
[0045]另外，由PWM驱动电路14和逆变器15构成通电驱动部13。通电驱动部13如上所述那样基于驱动值Dd来按每个相对电动机40的绕组56进行通电驱动。
[0046]根据如上的结构，形成对转子的转速进行控制以使其追随目标转速Vr的反馈控制环。
[0047]接着，说明为了控制冷却风机8而搭载于上级ECU20的控制软件(以下称为控制软件)的发往地支持。此外，在本实施方式中，对控制软件的发往地支持进行说明，但是本发明并不限于发往地支持，只要是对不同的控制软件进行切换的用途、如冷却风机8的机种支持等，则全部能够应用。
[0048]冷却风机8按美国、欧洲、中国等发往地而规格不同，冷却风机8的电动机控制装置10中保存有用于确定自身的发往地的发往地信号图案(发往地信息)。上级ECU20为了向电动机控制装置10发送适当的控制信息，需要在发送控制信息之前从电动机控制装置10获取发往地信号图案。为此，上级E⑶20将用于请求发送发往地信号图案的发往地信号请求图案嵌入到PWM信号Si中来对电动机控制装置10发送。电动机控制装置10始终监视从上级ECU20接收到的PWM信号Si是否包含该发往地信号请求图案。若PWM信号Si中包含发往地信号请求图案，则从自身的存储器等读取发往地信号图案，将该发往地信号图案嵌入到PWM信号So中并发送到上级E⑶20。上级E⑶20从接收到的PWM信号So提取发往地信号图案，基于该发往地信号图案来切换与发往地对应的控制软件。
[0049]接着，参照图3?图5来说明上级E⑶20和电动机控制装置10的PWM信号处理部30的详细结构。图3是本发明的实施方式中的上级ECU的功能框图。图4是本发明的实施方式中的电动机控制装置的PWM信号处理部的功能框图。图5是表示本发明的实施方式中的PWM信号的一例的信号波形图。在图5的上层，以实线表示PWM信号Si的信号波形，以虚线表示目标转速指令，在图5的下层，以实线表示脉冲开始信号Ps的定时。其中，图3仅示出了与冷却风机8的控制有关的结构。
[0050]如图3、图4所示，对上级E⑶20和PWM信号处理部30提供时钟信号Ckl。时钟信号Ckl是固定周期的脉冲信号，其频率充分高于PWM信号S1、So的频率。例如，若将PWM信号S1、So的频率设为500Hz，则时钟信号Ckl的频率为IMHz左右。另外，在图3所示的结构中，列举了利用对时钟信号Ckl进行计数的计数器来生成PWM信号S1、So的结构例。
[0051]如图3所示，上级E⑶20具备目标转速决定部21、请求图案生成部22、PWM信号生成部23、PWM信号检测部24、信号图案保存部25、信号图案判定部26、发往地设定部27、实际转速计算部28。PWM信号生成部23由占空比运算部231、频率计算部232、PWM信号输出部233构成。另外，PWM信号检测部24由上升沿检测部241、边沿周期检测部242、占空比检测部243构成。
[0052]首先，参照图3、图5来说明上级E⑶20的生成PWM信号Si的框结构。首先，在通常动作时，目标转速决定部21基于来自温度传感器6的主机电池2的温度、来自车速传感器的车速信息来决定电动机40的目标转速，将目标转速指令提供至占空比计算部231。占空比计算部231计算与该目标转速指令相应的PWM信号的各脉冲的脉宽，并提供至PWM信号输出部233。在此，目标转速是单位时间的转数。通过改变占空比，在10%?90%的范围内改变目标转速(rpm)。另一方面，在上级ECU20启动时，请求图案生成部22生成预先决定的发往地信号请求图案并提供至占空比计算部231和频率计算部232。占空比计算部231和频率计算部232计算与发往地信号请求图案相应的PWM信号的频率(以下也称为PWM频率)即各脉冲的周期以及占空比(以下也称为PWM占空比(简记为PWM_Duty))即各脉冲的脉宽，并提供至PWM信号输出部233。PWM信号输出部233基于来自占空比计算部231和频率计算部232的计算信息来生成PWM信号Si并发送到电动机控制装置10。在此，上级E⑶20启动时是指IG开关5被ON而向上级E⑶20提供电源的时间点。另外，发往地信号请求图案的详情在后面叙述。此外，在上述实施方式中，从请求图案生成部22向PWM信号生成部23的发往地信号请求图案的输入是在上级ECU20启动时执行的，但是也可以在将冷却风机8安装于车辆时执行一次。
[0053]如图5的上层所示，PWM信号Si是周期为Tp的脉冲列，周期Tp期间由水平高的ON期间Ton和水平低的OFF期间Toff构成。根据目标转速对ON期间Ton与周期Tp之比即占空比(Ton/Tp)进行调制。例如，随着目标转速指令的水平从小逐渐变大(目标转速从低速变为高速)，PWM信号输出部233生成作为占空比逐渐变大的脉冲列的信号的PWM信号Si。
[0054]接着，参照图4来详细说明电动机控制装置10的PWM信号处理部30的结构和动作。如图4所示，PWM信号处理部30具备PWM信号检测部31、请求图案判定部32、请求图案保存部33、信号图案保存部34、PWM信号生成部35、目标转速计算部36、目标转速指令部37。PWM信号检测部31由上升沿检测部311、边沿周期检测部312、占空比检测部313构成。
[0055]上升沿检测部311针对PWM信号Si的各脉冲检测从OFF上升到ON的边沿的定时，基于该定时来生成边沿检测信号Ps。如图5的下层所示，该边沿检测信号Ps的定时与构成PWM信号Si的各脉冲的开始定时对应。所生成的边沿检测信号Ps被提供至边沿周期检测部312和占空比检测部313。在本实施方式中，作为检测向规定方向变化的边沿的定时的边沿定时检测单元的一例，列举了进行这种动作的上升沿检测部311。[0056]边沿周期检测部312检测从上升沿检测部311依次提供的边沿检测信号Ps的周期。在本结构例中，边沿周期检测部312具有对时钟信号Ckl的数量进行计数的计数器。而且，通过由计数器对边沿检测信号Ps间的时钟数进行计数来检测边沿检测信号Ps的周期。边沿周期检测部312的计数器进行这种动作，如图5的下层所示那样检测出周期Tp的期间的计数值Ntp。检测出的该计数值Ntp与构成PWM信号Si的各脉冲的周期Tp对应。边沿周期检测部312将检测出的脉冲的周期(频率)提供至请求图案判定部32。在本结构例中，占空比检测部313具有对时钟信号Ckl的数量进行计数的计数器。如图5的下层所示，占空比检测部313的计数器在边沿检测信号Ps的定时开始计数，在PWM信号Si的ON期间Ton的期间内持续计数，检测ON期间Ton的计数值Non。并且，占空比检测部313计算计数值Non相对于计数值Ntp的比率。该比率与PWM信号Si的占空比对应。占空比检测部313将检测出的占空比提供至请求图案判定部32和目标转速计算部36。
[0057]请求图案保存部33保存基于预先规定的PWM频率、PWM_Duty、信号输出时间生成的发往地信号请求图案。信号图案保存部34保存基于为了确定冷却风机8自身的发往地而预先规定的PWM频率、PWM_Duty、信号输出时间生成的发往地信号图案。
[0058]请求图案判定部32从请求图案保存部33读取发往地信号请求图案，与接收到的PWM信号Si的信号图案进行比较，判定(检测)PWM信号Si中是否包含发往地信号请求图案，将其判定结果提供至PWM信号生成部35。
[0059]PWM信号生成部35基于请求图案判定部32的判定结果来生成PWM信号So，并发送到上级E⑶20。即，当请求图案判定部32检测出发往地信号请求图案时，PWM信号生成部35从信号图案保存部34读取发往地信号图案，基于该发往地信号图案来生成PWM信号So。另一方面，在请求图案判定部32未检测出发往地信号请求图案的情况下，PWM信号生成部35以从转速计算部17提供的电动机40的检测转速Vd对脉冲信号的频率进行调制来生成PWM信号So。请求图案判定部32的详细动作随后说明。
[0060]目标转速计算部36从占空比检测部313接收占空比，计算并复原出电动机40的目标转速Vr。例如，当在图5的下层中计数值Ntp为2000、计数值Non为1000时，其比率为0.5，占空比为50%。目标转速计算部36例如基于50%的占空比复原出目标转速Vr为1000 (rpm)，在25%的占空比的情况下复原出目标转速Vr为500 (rpm)。
[0061]目标转速指令部37从目标转速计算部36接收目标转速Vr，在请求图案判定部32未检测出发往地信号请求图案的情况下，直接输出目标转速Vr。另一方面，在请求图案判定部32检测出发往地信号请求图案的情况下，输出作为零或规定的固定值的目标转速Vr来使电动机40的旋转停止。
[0062]接着，再次参照图3来说明上级E⑶20的检测PWM信号So的框结构。PWM信号检测部24基于从电动机控制装置10接收到的PWM信号So来检测PWM频率和PWM_Duty，将检测出的PWM频率提供至实际转速计算部28，将检测出的PWM频率和PWM_Duty提供至信号图案判定部26。PWM信号检测部24的动作与图4中说明的PWM信号检测部31相同，因此省略说明。
[0063]信号图案保存部25保存与冷却风机8的所有发往地对应的发往地信号图案。
[0064]信号图案判定部26将PWM信号So所包含的信号图案与从信号图案保存部25读取出的所有发往地信号图案进行比较，判定PWM信号So是否为发往地信号图案，在是发往地信号图案的情况下判定是与哪个发往地对应的发往地信号图案(冷却风机8的发往地是哪里)。信号图案判定部26将其判定结果提供至发往地设定部27和实际转速计算部28。
[0065]实际转速计算部28在PWM信号So不是发往地信号图案的情况下，即在上级E⑶20为通常动作模式的情况下，基于从边沿周期检测部242提供的PWM频率来复原出电动机40的实际转速。上级ECU20将复原出的实际转速用于电动机40的控制。
[0066]发往地设定部27从上级ECU20所搭载的多个控制软件中切换为与搭载于车辆的冷却风机8的发往地对应的控制软件。
[0067]接着，参照图6、图7来列举具体例以说明发往地信号请求图案和发往地信号图案。图6是表示PWM信号Si的频率分配的一例的图。如图6所示，在本实施方式中，将62Hz?310Hz设为校准区域FAjf 310Hz?600Hz设为通常动作区域FB。除此以外的区域是禁止区域，在该区域中使得电动机40始终停止。在校准区域FA中，进行用于使电动机40正常动作的校准动作。通常动作区域FB内的320Hz?350Hz的区域是用于请求发往地信号的区域。
[0068]图7是表不本实施方式中的发往地信号图案的一例的图。如图7所不,例如可以用与PWM频率为500Hz?530Hz (以IOHz为单位增加)的四个阶段N0.0?N0.3对应的四位数来表示发往地号(风机型号)，用与PWM频率为540Hz?610Hz (以IOHz为单位增加)的八个阶段N0.4?N0.11对应的八位数来表示风机固件号(序列号)、用与PWM频率为620Hz?650Hz (以IOHz为单位增加)的四个阶段N0.12?N0.15对应的四位数来表示控制软件的软件版本号。另外，各位的数值(号)可以根据PWM_Duty来表示，例如，若PWM_Duty为5%则表示0，若PWM_Duty为10%?90%(每10%增加一个数)则分别表示I?9。
[0069]另外，发往地信号的各阶段N0.0?N0.15分别为I秒，是总长度为16秒的信号。因而，根据信号输出时间和PWM频率这两方来判定发往地信号图案的各位。当这样定义发往地信号图案时，在图7的例子中，发往地号为9876，风机固件号为00000012，软件版本号为2345。通过像这样将PWM频率、PWM_Duty以及信号输出时间这三者进行组合，能够通过PWM信号So将冷却风机8的信息更可靠地发送给上级E⑶20。
[0070]接着，参照图8A和图8B?图11来说明上级E⑶20和电动机控制装置10的动作。图8A和图8B是表示本实施方式中的上级ECU的动作的流程图，图8A表示生成PWM信号时的动作，图8B表示检测PWM信号时的动作。图9是表示本实施方式中的电动机控制装置的动作的流程图。图10是表示本实施方式中的请求图案判定部的动作的流程图。图11是表示电动机控制装置的各动作模式的关系的时序图。
[0071]首先，如图8A所示，上级E⑶20判定是否请求冷却风机8的发往地信号图案(步骤S10)，在启动时等的在上级ECU20请求发往地信号图案的情况下(“是”的情况)，请求图案生成部22生成发往地信号请求图案(步骤Sll)，PWM信号生成部23基于发往地信号请求图案来生成PWM信号Si (步骤S13)。另一方面，在上级ECU20不请求发往地信号图案的通常动作模式的情况下(“否”的情况)，目标转速决定部21根据主机电池2的温度、车速的信息来决定电动机40的目标转速(步骤S12)，PWM信号生成部23以目标转速对脉冲信号的占空比进行调制来生成PWM信号Si (步骤S14)。接着，在步骤S15中，上级E⑶20向电动机控制装置10发送PWM信号Si。
[0072]接着，如图9所示，电动机控制装置10从上级E⑶20接收PWM信号Si (步骤S30)，PWM信号检测部31检测PWM频率和PWM_Duty (步骤S31)。之后，请求图案判定部32判定PWM信号So中是否包含发往地信号请求图案(步骤S32)。参照图10和图11来说明该请求图案判定部32的动作的详情。
[0073]如图10、图11所示，在以通常动作模式进行动作的过程中(步骤S40)，请求图案判定部32首先判定PWM信号So中是否包含请求图案I (步骤S41)。在此，请求图案I例如是指PWM频率为320Hz±l%、PWM_Duty为10%±1%的PWM信号图案。在检测出请求图案I的情况(步骤S41中“是”的情况)下，转变为请求图案检测模式(步骤S42)。在未检测出请求图案I的情况(步骤S41中“否”的情况“否”)下，反复进行请求图案I的检测。在请求图案检测模式(步骤S42)中，判定请求图案I是否持续I秒以上输入了(步骤S421)。在请求图案I持续I秒以上输入了的情况(“是”的情况)下，接着等待检测出请求图案2(步骤S422)。在此，请求图案2例如是指PWM频率为350Hz 土 1%、PWM_Duty为10%土 1%的PWM信号图案。
[0074]在检测出请求图案2(步骤S422中“是”)、且持续I秒以上输入了的情况(步骤S424中“是”的情况)下，转变为发往地信号输出模式(步骤S43)而结束。另一方面，在经过3秒也没有检测出请求图案2的情况(步骤S423中“是”的情况)下，或者在虽然检测出请求图案2、但是没有持续I秒以上输入的情况(步骤S424中“否”的情况)下，返回到通常动作模式(步骤S40)。另外，在请求图案1、2的输入过程中(各I秒内)，在输入了范围外的PWM频率、PWM_Duty的信号图案的情况下，恢复为通常动作模式。另一方面，在等待输入请求图案2的状态下即使输入范围外的PWM信号图案，在经过3秒之前也不恢复为通常动作模式。此外，在输入请求图案1、2的过程中PWM_Duty为10%，因此电动机40处于停止状态。
[0075]再次返回到图9，当在步骤S32中请求图案判定部32判定为是发往地信号请求时(“是”的情况)，PWM信号生成部35基于发往地信号图案来生成PWM信号So (步骤S33)。另一方面，当在步骤S32中请求图案判定部32判定为不是发往地信号请求时(“否”的情况)，PWM信号生成部35以由转速计算部17提供的检测转速Vd对脉冲信号的频率进行调制来生成PWM信号So。之后，向上级E⑶20发送PWM信号So。与此同时，目标转速计算部36基于检测出的PWM_Duty来计算目标转速Vr (步骤S35)，目标转速指令部37将该目标转速Vr输出到旋转控制部12。
[0076]接着参照图8B来说明上级E⑶20检测PWM信号时的动作。如图8B所示，当上级E⑶20接收到PWM信号So时(步骤S20)，PWM信号检测部24从PWM信号So检测PWM频率和PWM_Duty (步骤S21)。信号图案判定部26判定发往地信号图案是否包含于PWM信号So (步骤S22)，在检测出发往地信号图案的情况(“是”的情况)下，发往地设定部27将上级ECU20的控制软件切换为与当前搭载于车辆的冷却风机8对应的控制软件。另一方面，在步骤S22中信号图案判定部26未检测出发往地信号图案的情况(“否”的情况)下，判断为通常动作模式，基于由实际转速计算部28检测出的PWM频率来计算实际转速。上级ECU20将所计算出的该实际转速用于冷却风机8的控制。
[0077]此外，在以上的说明中，列举了利用计数器等来构成PWM信号处理部30的一例来进行了说明，但是也能够利用微机等来构成PWM信号处理部30。即，只要构成为将如上所述的PWM信号处理部30的功能作为程序来嵌入并执行如上所述的处理的结构即可。另外，在上述的结构例中，列举了以脉冲的上升为基准来调制ON期间的脉宽这样的一例进行了说明，但是也可以是以脉冲的下降为基准、或调制OFF期间的脉宽这样的结构。
[0078]接着说明无刷电动机50的详细结构。
[0079]图12是本发明的实施方式中的无刷电动机50的截面图。在本实施方式中，列举了转子旋转自如地配置于定子的内周侧的内转子(inner-rotor)型的无刷电动机50的例子来进行说明。
[0080]如图12所示，无刷电动机50具备定子51、转子52、电路基板53以及电动机壳体54。电动机壳体54由密封的圆筒形状的金属形成，无刷电动机50是将定子51、转子52以及电路基板53收纳在这种电动机壳体54内的结构。
[0081]在图12中，通过即每相的绕组56缠绕在定子铁芯55上来构成定子51。定子铁芯55具有向内周侧突出的多个突极。另外，定子铁芯55的外周侧大致呈圆筒形状，其外周固定于电动机壳体54。定子51的内侧隔开空隙地插入有转子52。转子52将圆筒形状的永磁体58保持于转子架57的外周，配置成以由轴承59支承的旋转轴60为中心旋转自如。即，以定子铁芯55的突极的顶端面与永磁体58的外周面相对置的方式进行配置。由这种定子51和通过轴承59支承的转子52来构成电动机40。
[0082]并且，在该无刷电动机50中，安装有各种电路部件41的电路基板53内置于电动机壳体54的内部。利用这些电路部件41,来具体构成用于控制、驱动电动机40的电动机控制装置10。另外，电路基板53上还安装有利用霍尔元件等的位置检测传感器49以检测转子52的旋转位置。定子铁芯55上安装有支承构件61，电路基板53通过该支承构件61固定于电动机壳体54内。而且，将U相、V相、W相各自的绕组56U、56V、56W的端部作为引出线56a从定子51引出，将各个引出线56a连接于电路基板53。
[0083]另外，从无刷电动机50引出用于与上级E⑶20连接的PWM信号线19。
[0084]通过从外部对如上那样构成的无刷电动机50提供电源电压、PWM信号Si，通过在电路基板53上构成的电动机控制装置10向绕组56流通驱动电流，从定子铁芯55产生磁场。然后，通过来自定子铁芯55的磁场和来自永磁体58的磁场,与这些磁场的极性相应地产生吸引力和排斥力，转子52通过这些力以旋转轴60为中心进行旋转。
[0085]如以上说明所说明的那样，在本实施方式中的电动机控制系统I中，在上级ECU20与电动机控制装置10之间通过PWM信号线19来交换冷却风机8的发往地信息，因此不需要用于切换控制软件的跳接开关等，能够减少上级ECU20的部件数量、简化壳体形状，从而能够削减成本。另外，由于不使用开关，因此不会发生开关的错误动作、开关掉落的情况。因此，上级ECU20的耐振性提高。另外，不需要上级ECU20与电动机控制装置10之间的串行通信功能，因此能够使用廉价的1C、低规格配置的微机来实现电动机控制装置10。另外，不需要串行通信用的电子部件(CAN收发器、扼流线圈、高精度时钟等)，因此能够削减成本。
[0086]并且，除PWM频率和PWM_Duty以外还组合信号输出时间，由此从外部的耐噪声性提高。由于能够区分外观相同而只有控制软件规格不同的基板、冷却风机8，因此生产工序中的电路嵌入错误减少。即，在本实施方式的冷却风机8中，能够在赋予QR码(注册商标)之前检测发往地、产品规格，因此能够削减返工成本。
[0087]产业h的可利用件
[0088]本发明的电动机控制系统、电动机控制方法以及电动机控制装置适用于车载用的冷却风机，尤其对于以大型电池进行动作的混合动力汽车、电动汽车上搭载的冷却风机有用。
[0089]附图标记说明
[0090]1:电动机控制系统；2:主机电池；3:辅机电池；4:车轮驱动部；5:IG开关；6:温度传感器；7:风扇；8:冷却风机；10:电动机控制装置；12:旋转控制部；13:通电驱动部；14:PWM驱动电路；15:逆变器；16:位置检测部；17:转速计算部；19:PWM信号线；20:上级E⑶(上级控制器)；21:目标转速决定部；22:请求图案生成部；23、35:PWM信号生成部；24:PWM信号检测部；25:信号图案保存部；26:信号图案判定部；27:发往地设定部；28:实际转速计算部；30:PWM信号处理部；31:PWM信号检测部；32:请求图案判定部；33:请求图案保存部；34:信号图案保存部；36:目标转速计算部；37:目标转速指令部；40:电动机；41:电路部件；49:位置检测传感器；50:无刷电动机；51:定子；52:转子；53:电路基板；54:电动机壳体；55:定子铁芯；56、56U、56V、56W:绕组;56a:引出线；57:转子架；58:永磁体;59:轴承；60:旋转轴；61:支承构件；231:占空比运算部；232:频率计算部；233 =PWMff号输出部；241、311:上升沿检测部；242、312:边沿周期检测部(周期检测部)；243、313:占空比检测部。
【权利要求】
1.一种电动机控制系统,具备: 电动机控制装置，其对冷却风机的电动机进行控制，该冷却风机对搭载于车辆的电池进行冷却；以及 上级控制器，其搭载与上述冷却风机的多个发往地对应的多个不同的控制软件，通过PWM信号与上述电动机控制装置之间发送接收上述电动机的控制信息， 该电动机控制系统的特征在于， 上述上级控制器通过上述PWM信号向上述电动机控制装置发送用于请求发往地信号图案的发往地信号请求图案，该发往地信号图案用于确定上述发往地， 上述电动机控制装置当接收到上述发往地信号请求图案时，向上述上级控制器发送上述发往地信号图案， 上述上级控制器基于上述发往地信号图案来确定上述冷却风机的发往地，切换为与上述冷却风机的发往地对应的控制软件。
2.根据权利要求1所述的电动机控制系统，其特征在于， 上述上级控制器将上述PWM信号的PWM占空比根据上述电动机的目标转速进行调制后发送到上述电动机控制装置， 上述电动机控制装置从接收到的上述PWM信号复原出上述目标转速来对上述电动机的转速进行控制，并且将上述PWM信号的PWM频率以上述电动机的实际转速信息进行调制后发送到上述上级控制器。
3.根据权利要求2`所述的电动机控制系统，其特征在于， 上述发往地信号请求图案和上述发往地信号图案是基于上述PWM频率、上述PWM占空比以及信号输出时间而生成的。
4.一种电动机控制方法，电动机控制装置对冷却风机的电动机进行控制，该冷却风机对搭载于车辆的电池进行冷却，在该电动机控制方法中，搭载与上述冷却风机的多个发往地对应的多个不同的控制软件，通过PWM信号与上述电动机控制装置之间发送接收上述电动机的控制信息来控制上述电动机，该电动机控制方法的特征在于，具备以下步骤: 上级控制器通过PWM信号向上述电动机控制装置发送用于请求发往地信号图案的发往地信号请求图案，该发往地信号图案用于确定上述冷却风机的发往地； 上述电动机控制装置接收上述PWM信号，判定上述PWM信号中是否包含上述发往地信号请求图案； 在包含上述发往地信号请求图案的情况下，上述电动机控制装置基于上述发往地信号图案来生成上述PWM信号，在不包含上述发往地信号请求图案的情况下，上述电动机控制装置生成基于上述电动机的实际转速信息的PWM信号，向上述上级控制器发送上述PWM信号；以及 上级控制器从接收到的上述PWM信号检测上述发往地信号图案，基于检测出的上述发往地信号图案来确定上述冷却风机的发往地，切换为与上述冷却风机的发往地对应的控制软件。
5.一种电动机控制装置，从上级控制器接收PWM信号，基于上述PWM信号来控制冷却风机的电动机，该冷却风机对搭载于车辆的电池进行冷却，该电动机控制装置的特征在于，具备:PWM信号检测部，其检测上述PWM信号的PWM频率和PWM占空比； 请求图案判定部，其基于上述PWM信号检测部的输出来判定上述PWM信号中是否包含用于请求发往地信号图案的发往地信号请求图案，该发往地信号图案用于确定上述冷却风机的发往地；以及 PWM信号生成部，其基于上述请求图案判定部的判定结果来生成PWM信号， 其中，在包含上述发往地信号请求图案的情况下，上述PWM信号生成部基于上述发往地信号图案来生成上述PWM信号，在不包含上述发往地信号请求图案的情况下，上述PWM信号生成部基于上述电动机的实际转速信息来生成上述PWM信号，向上述上级控制器发送所生成的上述PWM信号。
6.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于， 上述PWM信号检测部由如下部分构成:上升沿检测部，其检测上述PWM信号的上升沿；边沿周期检测部，其基于上述上升沿检测部的输出来检测上述PWM频率；以及占空比检测部，其基于上述上升沿检测部的输出来检测上述PWM占空比。
7.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于， 上述PWM信号生成部由如下部分构成:频率计算部，其计算上述PWM频率；占空比计算部，其计算上述PWM占空比；以及PWM信号输出部，其基于上述PWM频率和上述PWM占空比来生成上述PWM信号。
【文档编号】H02P29/00GK103781671SQ201380002864
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】佐藤大资 申请人:松下电器产业株式会社