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技術 モータ制御装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 隅智章
出願日 2016年3月7日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-043783
公開日 2017年9月14日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-163637
状態 特許登録済
技術分野 無整流子電動機の制御
主要キーワード 接地領域 PWM周期 プリドライバ 三相モータ 順電圧 対応値 FETゲート 駆動出力
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

電磁ノイズの発生を抑制可能なモータ制御装置を提供する。

解決手段

マイコンは、片側PWM駆動出力74の際に、PWM DUTY指令が示すデューティ比基準値TA以上になった場合に、PWM DUTY指令が示すデューティ比を対応値TC以上に変換して平衡駆動出力76を実行する。また、マイコンは、平衡駆動出力76の際に、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TB以下になった場合に、PWM DUTY指令が示すデューティ比を対応値TD以下に変換して片側PWM駆動出力74を実行する。

概要

背景

ブラシレスDCモータ(以下、「モータ」と称する)等の同期モータ巻線印加する電圧を生成するための制御には種々の方式が存在する。

特許文献1には、例えば、U相コイル通電するためのスイッチングを行うFET電界効果トランジスタ)を連続的にオンにする一方で、V相コイル通電するためのスイッチングを行うFETを断続的にオンオフさせてモータを駆動させる電圧を生成するモータ駆動装置が開示されている。

特許文献1に開示されたモータを駆動させる電圧の生成は、2つの通電相のうち、一方の通電相のFETのみをオンオフさせるパルス幅変調(PWM)を行うので、片側PWM駆動と呼ばれている。

概要

電磁ノイズの発生を抑制可能なモータ制御装置を提供する。マイコンは、片側PWM駆動出力74の際に、PWM DUTY指令が示すデューティ比基準値TA以上になった場合に、PWM DUTY指令が示すデューティ比を対応値TC以上に変換して平衡駆動出力76を実行する。また、マイコンは、平衡駆動出力76の際に、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TB以下になった場合に、PWM DUTY指令が示すデューティ比を対応値TD以下に変換して片側PWM駆動出力74を実行する。

目的

本発明は上記に鑑みてなされたもので、電磁ノイズの発生を抑制可能なモータ制御装置を提供する

効果

実績

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請求項1

異なる2つの駆動方式での制御が可能で、制御されることによって生成した電圧三相モータ巻線印加する駆動回路と、一方の駆動方式での制御による前記駆動回路の電圧生成において、大きさが所定値以上の電磁ノイズが発生する場合に、切り換え時に生成される電圧が変動しないように前記一方の駆動方式での制御から他方の駆動方式での制御に切り換え、他方の駆動方式での制御により前記駆動回路に電圧を生成させる駆動回路制御部と、を含むモータ制御装置

請求項2

前記一方の駆動方式は、低電圧生成において発生する電磁ノイズの大きさが高電圧生成において発生する電磁ノイズの大きさより小さい駆動方式であり、前記他方の駆動方式は、低電圧生成において発生する電磁ノイズの大きさが高電圧生成において発生する電磁ノイズの大きさより大きい駆動方式である請求項1記載のモータ制御装置。

請求項3

前記一方の駆動方式及び前記他方の駆動方式は、前記一方の駆動方式で電圧指令値が第1基準値になった場合に前記駆動回路で生成される電圧と、前記他方の駆動方式で電圧指令値が前記第1基準値より大きい第2基準値になった場合に前記駆動回路で生成される電圧とが同じになる駆動方式であり、前記一方の駆動方式は、電圧指令値が前記第1基準値未満の場合に発生する電磁ノイズの大きさが前記第1基準値以上の場合に発生する電磁ノイズの大きさより小さい駆動方式であり、前記他方の駆動方式は、電圧指令値が前記第2基準値未満の場合に発生する電磁ノイズの大きさが前記第2基準値以上の場合に発生する電磁ノイズの大きさより大きい駆動方式である請求項1または2記載のモータ制御装置。

請求項4

前記駆動回路制御部は、前記一方の駆動方式での制御中に電圧指令値が前記第1基準値以上になった場合に、駆動方式を前記一方の駆動方式の制御から前記他方の駆動方式の制御に切り換えると共に、電圧指令値を前記一方の駆動方式での電圧指令値から前記他方の駆動方式での電圧指令値に切り換え、前記他方の駆動方式での制御中に電圧指令値が前記第2基準値未満になった場合に、駆動方式を前記他方の駆動方式の制御から前記一方の駆動方式の制御に切り換えると共に、電圧指令値を前記他方の駆動方式での電圧指令値から前記一方の駆動方式での電圧指令値に切り換える請求項3記載のモータ制御装置。

請求項5

前記駆動回路制御部は、前記第1基準値以上となった前記一方の駆動方式での制御による前記駆動回路の電圧生成のための電圧指令値を前記第2基準値以上の値に変換すると共に、前記第2基準値以下となった前記他方の駆動方式での制御による前記駆動回路の電圧生成のための電圧指令値を前記第1基準値以下の値に変換する請求項4記載のモータ制御装置。

請求項6

前記一方の駆動方式は、前記三相モータのロータ回転位置に応じていずれか1相の巻線を無通電にし、他の2相の巻線の一方の巻線から他方の巻線に通電されるように前記駆動回路を制御し、前記他方の駆動方式は、前記三相モータのロータの回転位置に応じていずれか1相の巻線を無通電にし、他の2相の巻線の一方の巻線から他方の巻線に通電された後、前記一方の巻線から前記他方の巻線に流れる電流減衰させる通電がされるように前記駆動回路を制御する請求項1〜5のいずれか1項記載のモータ制御装置。

技術分野

0001

本発明は、モータ制御装置に関する。

背景技術

0002

ブラシレスDCモータ(以下、「モータ」と称する)等の同期モータ巻線印加する電圧を生成するための制御には種々の方式が存在する。

0003

特許文献1には、例えば、U相コイル通電するためのスイッチングを行うFET電界効果トランジスタ)を連続的にオンにする一方で、V相コイル通電するためのスイッチングを行うFETを断続的にオンオフさせてモータを駆動させる電圧を生成するモータ駆動装置が開示されている。

0004

特許文献1に開示されたモータを駆動させる電圧の生成は、2つの通電相のうち、一方の通電相のFETのみをオンオフさせるパルス幅変調(PWM)を行うので、片側PWM駆動と呼ばれている。

先行技術

0005

特開2004−350446号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1に開示された片側PWM駆動では、無通電相が、通電相の電流の影響を受けやすいという問題があった。同期モータでは、回転するロータの位置を検出して、ロータの位置変化に応じた位相の電圧をモータに印加することを要する。ロータの位置は、一例として、回転するロータの磁界によって無通電相に生じた誘起電圧に基づいて検出するが、無通電相が、通電相の電流の影響を受けると、誘起電圧を検出できないおそれがある。

0007

無通電相への通電相の影響を抑制してロータの位置検出至適な信号の抽出が容易になる平衡駆動と呼ばれる駆動方式がある。平衡駆動では、通電相に通電した後、当該通電とは逆方向の電流が通電相に流れるようにFETをスイッチングさせることにより、無通電相への通電相の影響を抑制する。

0008

しかしながら、平衡駆動は、片側PWM駆動よりも単位時間あたりでFETをスイッチングさせる回数が多く、電磁ノイズの発生が問題となる。図7は、平衡駆動におけるモータ118のコイルに印加される実効的な電圧に係るモータ印加DUTYと、FETをスイッチングさせる指令信号であるPWM DUTY指令とを対応付けグラフの一例である。図7では、特に領域80で示されたPWM DUTY指令の範囲で、電磁ノイズの発生が大きくなる。

0009

本発明は上記に鑑みてなされたもので、電磁ノイズの発生を抑制可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

前記課題を解決するために、請求項1に記載のモータ制御装置は、異なる2つの駆動方式での制御が可能で、制御されることによって生成した電圧を三相モータの巻線に印加する駆動回路と、一方の駆動方式での制御による前記駆動回路の電圧生成において、大きさが所定値以上の電磁ノイズが発生する場合に、切り換え時に生成される電圧が変動しないように前記一方の駆動方式での制御から他方の駆動方式での制御に切り換え、他方の駆動方式での制御により前記駆動回路に電圧を生成させる駆動回路制御部と、を含んでいる。

0011

このモータ制御装置によれば、電磁ノイズの発生が大きくなった一方の駆動方式から、電磁ノイズの発生が小さい他方の駆動方式に電圧生成の制御を切り換えることにより、電磁ノイズの発生を抑制できる。

0012

また、このモータ制御装置によれば、切り換え時に生成される電圧が変動しないように一方の駆動方式での制御から他方の駆動方式での制御に切り換えることにより、駆動方式の切り換えに際して、三相モータの回転が変調することを抑制できる。

0013

請求項2に記載のモータ制御装置は、請求項1記載のモータ制御装置において、前記一方の駆動方式は、低電圧生成において発生する電磁ノイズの大きさが高電圧生成において発生する電磁ノイズの大きさより小さい駆動方式であり、前記他方の駆動方式は、低電圧生成において発生する電磁ノイズの大きさが高電圧生成において発生する電磁ノイズの大きさより大きい駆動方式である。

0014

このモータ制御装置によれば、高電圧生成において電磁ノイズの発生が大きい一方の駆動方式から電磁ノイズの発生が小さい他方の駆動方式に、低電圧生成において電磁ノイズの発生が大きい他方の駆動方式から、電磁ノイズの発生が小さい一方の駆動方式に、各々電圧生成の制御を切り換えることにより、電磁ノイズの発生を抑制できる。

0015

請求項3に記載のモータ制御装置は、請求項1または2記載のモータ制御装置において、前記一方の駆動方式及び前記他方の駆動方式は、前記一方の駆動方式で電圧指令値が第1基準値になった場合に前記駆動回路で生成される電圧と、前記他方の駆動方式で電圧指令値が前記第1基準値より大きい第2基準値になった場合に前記駆動回路で生成される電圧とが同じになる駆動方式であり、前記一方の駆動方式は、電圧指令値が前記第1基準値未満の場合に発生する電磁ノイズの大きさが前記第1基準値以上の場合に発生する電磁ノイズの大きさより小さい駆動方式であり、前記他方の駆動方式は、電圧指令値が前記第2基準値未満の場合に発生する電磁ノイズの大きさが前記第2基準値以上の場合に発生する電磁ノイズの大きさより大きい駆動方式である。

0016

このモータ制御装置によれば、電圧指令値に基づいて、電磁ノイズの発生が大きくなった一方の駆動方式から、電磁ノイズの発生が小さい他方の駆動方式に電圧生成の制御を切り換えることにより、電磁ノイズの発生を抑制できる。

0017

請求項4に記載のモータ制御装置は、請求項3記載のモータ制御装置において、前記駆動回路制御部は、前記一方の駆動方式で使用する電圧指令値が前記第1基準値以上前記駆動回路制御部は、前記一方の駆動方式での制御中に電圧指令値が前記第1基準値以上になった場合に、駆動方式を前記一方の駆動方式の制御から前記他方の駆動方式の制御に切り換えると共に、電圧指令値を前記一方の駆動方式での電圧指令値から前記他方の駆動方式での電圧指令値に切り換え、前記他方の駆動方式での制御中に電圧指令値が前記第2基準値未満になった場合に、駆動方式を前記他方の駆動方式の制御から前記一方の駆動方式の制御に切り換えると共に、電圧指令値を前記他方の駆動方式での電圧指令値から前記一方の駆動方式での電圧指令値に切り換える。

0018

このモータ制御装置によれば、電圧指令値に基づいて、電磁ノイズの発生が大きくなった駆動方式から、電磁ノイズの発生が小さい駆動方式に電圧生成の制御を切り換えることにより、電磁ノイズの発生を抑制できる。また、電圧指令値を、駆動方式に応じて切り換えることにより、三相モータの回転が変調することを抑制できる。

0019

請求項5に記載のモータ制御装置は、請求項3記載のモータ制御装置において、前記駆動回路制御部は、前記第1基準値以上となった前記一方の駆動方式での制御による前記駆動回路の電圧生成のための電圧指令値を前記第2基準値以上の値に変換すると共に、前記第2基準値以下となった前記他方の駆動方式での制御による前記駆動回路の電圧生成のための電圧指令値を前記第1基準値以下の値に変換する。

0020

このモータ制御装置によれば、電磁ノイズの発生が大きくなった際の駆動方式の切り換えにおいて、電圧指令値を第1基準値から第2基準値以上の値に、または第2基準値から第1基準値以下の値に各々変換する。かかる電圧指令値の変換により、2つの駆動方式で電磁ノイズの発生が大きい領域での動作を回避でき、電磁ノイズの発生を抑制できる。

0021

請求項6に記載のモータ制御装置は、請求項1〜5のいずれか1項記載のモータ制御装置において、前記一方の駆動方式は、前記三相モータのロータの回転位置に応じていずれか1相の巻線を無通電にし、他の2相の巻線の一方の巻線から他方の巻線に通電されるように前記駆動回路を制御し、前記他方の駆動方式は、前記三相モータのロータの回転位置に応じていずれか1相の巻線を無通電にし、他の2相の巻線の一方の巻線から他方の巻線に通電された後、前記一方の巻線から前記他方の巻線に流れる電流を減衰させる通電がされるように前記駆動回路を制御する。

0022

このモータ制御装置によれば、他の駆動方式では通電した巻線に残留する電流を減衰させる通電をしている。かかる通電により、無通電の相の誘起電圧に生じるノイズを軽減でき、誘起電圧に基づくロータの位置の検出が容易となる。

図面の簡単な説明

0023

本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の一例を示す概略図である。
本発明の実施の形態に係るモータ制御装置におけるPWM DUTY指令、FETのゲートに印加されるFETゲート信号の波形の一例を示した概略図であり、(A)は片側PWM駆動の場合、(B)は平衡駆動の場合を各々示している。
モータのU相コイルからV相コイルへの通電におけるインバータ回路の動作を示した概略図であり、(A)は片側PWM駆動の場合、(B)は平衡PWM駆動の場合を各々示している。
本発明の実施の形態に係るモータ制御装置において、モータのコイルに印加される実効的な電圧に係るモータ印加DUTYと、PWM DUTY指令とを対応付けたグラフの一例である。
本発明の実施の形態に係るモータ制御装置において、モータ印加DUTYと、PWM DUTY指令とを対応付けたグラフの他の例である。
本発明の実施の形態に係るモータ制御装置における処理の一例を示したフローチャートである。
平衡駆動におけるモータ118のコイルに印加される実効的な電圧に係るモータ印加DUTYと、FETをスイッチングさせる指令信号であるPWM DUTY指令とを対応付けたグラフの一例である。

実施例

0024

図1は、本実施の形態に係るモータ制御装置100の一例を示す概略図である。モータ制御装置100は、一例として、エンジンウォータポンプ128を駆動するモータ118の制御に用いられる。

0025

図1に示されたインバータ回路114は、イグニッションスイッチ124がオンになり、車載バッテリ120から供給された電力をスイッチングし、モータ118のステータのコイルに印加する電圧を生成する。例えば、FET114A、44DはU相のコイルに、FET114B、44EはV相のコイルに、FET114C、44FはW相のコイルに、各々印加する電圧を生成するスイッチングを行う。

0026

FET114A、114B、114Cの各々のドレインは車載のバッテリ120の正極に接続されている。また、FET114D、114E、114Fの各々のソースはバッテリ120の負極に接続されている。

0027

本実施の形態では、モータ118のロータが回転によって生じる誘起電圧によりロータの回転速度及び位置(回転位置)を検出する。一般に、ブラシレスDCモータは、シャフト同軸に設けられたロータのマグネット又はセンサマグネットの磁界をホール素子で検出し、検出された磁界に基づいてロータの回転速度及び位置(回転位置)を検出する。しかしながら、本実施の形態に係るモータ118は、エンジンのウォータポンプ128に用いられる場合があるので、作動時には、エンジンの熱にさらされる。半導体であるホール素子は熱に弱いので、本実施の形態に係るモータ118では、ホール素子は使用せず、無通電の相のコイルに生じた誘起電圧によってロータの回転速度及び位置を検出する。

0028

誘起電圧は、ロータの回転に応じて変化する正弦波状のアナログ信号であるが、本実施の形態では、コンパレータを含む位置検出回路116により、矩形波状のパルス信号に変換してマイコン110に入力する。

0029

マイコン110は、位置検出回路116から入力された信号からロータの位置を算出し、算出したロータの位置と上位の制御装置であるECU122から入力された指令信号とに基づいて、インバータ回路114のスイッチングの制御に係るPWM制御デューティ比を示すPWM DUTY指令を算出する。ECU122には、エンジンの冷却水の温度を検知する水温センサ126が接続されており、冷却水の温度が上昇するに従って、ウォータポンプ128の冷却水の吐出量が多くなるようにモータ118の回転速度を制御する。水温センサ126は、エンジンのウォータジャケット又はラジエータ等の冷却水の流路一角に設けられている。

0030

マイコン110は、算出したPWM DUTY指令に基づいて、インバータ回路114のFET114A〜114FをスイッチングさせるためのFETゲート信号を生成してプリドライバ112に出力する。プリドライバ112は、マイコン110から入力されたFETゲート信号を増幅してインバータ回路114に出力する。インバータ回路114はプリドライバ112から入力されたFETゲート信号に従ってFET114A〜114Fをスイッチングさせることにより、バッテリ120の電圧を変調して、モータ118のコイルに印加する電圧を生成する。

0031

本実施の形態では、PWM DUTY指令が示すデューティ比が同一であっても、PWMの駆動方式が異なると、FETゲート信号の波形は各々異なる。マイコン110は、駆動方式に応じた波形のFETゲート信号をプリドライバ112に出力する。

0032

また、本実施の形態では、バッテリ120とインバータ回路114とモータ118とで構成された回路の電圧を計測する電圧センサ130が設けられている。マイコン110は、電圧センサ130によって検出された電圧も参照して、前述のPWM DUTY指令が示すデューティ比を調整する。

0033

図2は、本実施の形態に係るモータ制御装置100におけるPWM DUTY指令、FET114A、114B、114D、114Eのゲートに印加されるFETゲート信号の波形の一例を示した概略図であり、(A)は片側PWM駆動の場合、(B)は平衡駆動の場合を各々示している。図2PWM周期Tは、1のコイルから他のコイルを介して接地領域への通電するためのPWM制御に必要な周期で、図2では、U相コイルからV相コイルを介して接地領域に1パルスを通電するためのPWM制御に要する周期である。本実施の形態では、PWM周期Tは、略50μ秒である。

0034

図2(A)の「U相上段FETゲート波形」は、FET114Aのゲートに印加されるFETゲート信号の波形の一例である。「U相上段FETゲート波形」は、U相コイルへの通電に係るFET114Aのゲートには連続的にハイレベルの信号が印加されることを示している。その結果、FET114AはPWM周期Tにおいて連続的にオンになっている。また、図2(A)の「V相下段FETゲート波形」は、FET114Eのゲートに印加されるFETゲート信号の波形の一例である。「V相下段FETゲート波形」が示すように、V相コイルの通電に係るFET114EのゲートにはPWM DUTY指令に基づいて周期T1のハイレベル信号が印加されてFET114Eがオンになる。その結果、U相コイル18U及びV相コイル18Vが通電され、周期T1において、U相電圧154Uはバッテリ120の正極の電圧であるVb、V相電圧154Vは0となってU相コイルとV相コイルとに電位差が生じる。

0035

図2(A)に示したように、U相コイル18Uに通電するためのスイッチングを行うFETを連続的にオンにする一方で、V相コイル18Vに通電するためのスイッチングを行うFETをPWM制御でオンオフさせているので、本実施の形態では、図2(A)のような場合を片側PWM駆動と呼称する。

0036

なお、図2(A)に示したように、FET114Eのスイッチング動作の影響により、V相電圧154Vの波形は完全な矩形波ではなく略台形状を呈する。

0037

周期T1経過後の周期T2ではFET114Eはオフになるので、U相電圧154Uはバッテリ120の正極の電圧であるVb、V相電圧154VはVb以上の電圧を示す。周期T2においてV相電圧154VがVb以上の電圧を示すのは、オフになっているFET114Bの寄生ダイオードを介して電流が流れるためである。当該寄生ダイオードの順電圧がVFであれば、周期T2においてV相電圧154VはVbよりも順電圧VF高い電圧を示す。

0038

片側PWM駆動のPWM周期TにおけるU−V線間電圧は、U相電圧154UとV相電圧154Vとの差であるから、以下の式(1)によって算出される。
U−V線間電圧=(Vb×T1/T)+(−VF×T2/T) …(1)

0039

図2(B)の「U相上段FETゲート波形」に示したように、平衡駆動では、PWM DUTY指令のエッジ立ち上がってから周期Tbのデッドタイム152の経過後の周期T"1にU相コイルへの通電に係るFET114Aがオンになる。同時に図2(B)の「V相下段FETゲート波形」に示したように、V相コイルへの通電に係るFET114Eのゲートにハイレベル信号が印加されてFET114Eがオンになる。その結果、周期T"1において、U相コイル18U及びV相コイル18Vが通電される。なお、デッドタイム152は、直列に接続されたFETが同時にオンにならないようにするために設けられた時間である。

0040

その後、図2(B)の「U相上段FETゲート波形」及び「V相下段FETゲート波形」に示したように、PWM DUTY指令のエッジが立ち下がるとFET114A及びFET114Eは同時にオフになる。そして、デッドタイム152が経過した後の周期T"2に、図2(B)のFET114DのFETゲート信号の波形の一例である「U相下段FETゲート波形」及びFET114BのFETゲート信号の波形の一例である「V相上段FETゲート波形」に示したように、FET114B及びFET114Dのゲートにハイレベル信号が印加されて、FET114B及びFET114Dがオンになる。その結果、周期T"2において、周期T"1の通電によって生じたU相コイル18U及びV相コイル18Vの電流を減衰させる。

0041

図2(B)の場合は、周期T"1で通電した電流を周期T"2で減衰させることにより、インバータ回路114及びモータ118のコイルの電位を平衡にする。本実施の形態では、図2(B)に示した場合を平衡駆動と呼称する。

0042

図2(B)の場合において、平衡PWM駆動のPWM周期TにおけるU−V線間電圧は、U相電圧156UとV相電圧156Vとの差であるから、以下の式(2)によって算出される。
U−V線間電圧
={Vb×(T"1−T"2−2Td/T)}+(−VF×2Td/T)…(2)

0043

一般にPWM DUTY指令のデューティ比が同じであれば、図2よりT1<T"1であり、順電圧VFがシリコン系半導体では0.65V程度の値であること、及び上記の式(1)、(2)より、片側PWM駆動の方がU−V線間電圧は高くなる。また、片側PWM駆動の方がスイッチング素子動作回数が少なくなるので、インバータ回路114の負荷も少なくなる。

0044

また、図2(A)、(B)に示したように、片側PWN駆動と平衡駆動とでは、FETゲート信号の波形が異なるので、マイコン110は、PWMの駆動方式に応じた波形のFETゲート信号を生成する。

0045

図3は、モータ118のU相コイル18UからV相コイル18Vへの通電におけるインバータ回路114の動作を示した概略図であり、(A)は片側PWM駆動の場合、(B)は平衡PWM駆動の場合を各々示している。

0046

図3(A)に示した片側PWM駆動の場合では、バッテリ120から供給された電力を、FET114AをオンにしてU相コイル18Uに印加し、V相コイル18VとFET114Eとを経由して接地させている。

0047

図3(A)において、電流140はFET114Eがオンになった場合の電流である。電流140は、連続的にオンになっているFET114Aを介してU相コイル18Uに流れ、さらにV相コイル18VとFET114Eとを経由して接地領域に流れている。

0048

図3(A)において、電流142は、FET114Eがオフになった場合の電流である。電流142は、電流140が流れた影響によるものであり、FET114Eがオフになっても、直前に流れた電流140の影響により、電流140と同一方向、すなわちU相コイル18UからV相コイル18Vへ電流を流そうとする起電力によるものである。

0049

電流142は、FET114Eがオフになっているので、接地領域には流れず、U相コイル18U、V相コイル18V、FET114Bの寄生ダイオード、FET114Aで構成された回路を循環するに留まる。しかしながら、電流140、142によって、無通電相であるW相コイル18Wに生じる誘起電圧が影響されるというおそれがある。電流140、142によって無通電相に生じた誘起電圧の波形が乱れると、ロータの位置検出が困難になる。

0050

図3(B)に示した平衡PWM駆動で、電流144はFET114A及びFET114Eがオンになった場合の電流である。電流144は、FET114Aを介してU相コイル18Uに流れ、さらにV相コイル18VとFET114Eとを経由して接地領域に流れている。

0051

図3(B)において、電流146は、FET114B及びFET114Dがオンになった場合の電流である。電流146は、U相コイル18U及びV相コイル18Vにおいて電流144と順方向の電流である。FET114B及びFET114Dをオンにする制御は、電流144と逆方向の電流を流すものであるが、電流144の影響により、FET114B及びFET114Dがオンになった場合であっても、なおも電流144と順方向の電流が実際には観測される。しかしながら、FET114B及びFET114Dがオンになることで、電流144の影響を受けた電流146を減衰させる効果がある。

0052

FET114A及びFET114Eがオンになると、前述のように電流144が流れ、FET114A及びFET114Eがオフになっても電流144の影響による電流144と順方向の電流が生じる。しかしながら、FET114D及びFET114Bがオンになることで当該電流を減衰させることが可能なので、当該電流による誘起電圧への影響を抑制でき、ロータの位置検出に至適な信号の抽出が容易となる。

0053

図4は、本実施の形態に係るモータ制御装置100において、モータ118のコイルに印加される実効的な電圧に係るモータ印加DUTYと、PWM DUTY指令とを対応付けたグラフの一例である。図4の領域80は、電磁ノイズの発生が所定値以上となる領域である。領域80は、PWM DUTY指令が示すデューティ比が50%の場合を中心としている。PWM DUTY指令が示すデューティ比が50%の場合に電磁ノイズのレベルが大きくなることは、実験により確認されたものである。

0054

イグニッションスイッチ124がオンになり、ウォータポンプ128の作動を開始させる場合には、片側PWM駆動でモータ118のコイルに印加する電圧を生成する片側PWM駆動出力74を実行する。そして、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TA以上となった場合には、平衡駆動でモータ118のコイルに印加する電圧を生成する平衡駆動出力76に切り換える。図4に示したように、片側PWM駆動出力74では、PWM DUTY指令が低く、モータ118のコイルに印加される実効電圧を示すモータ印加DUTYが低い場合には電磁ノイズの発生は小さい。しかしながら、PWM DUTY指令が高くなりモータ印加DUTYが高くなると、電磁ノイズの発生が大きな領域80での電圧生成になるからである。

0055

平衡駆動出力76によってモータ118を駆動させる電圧を生成している場合に、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TB以下になった場合には、PWMの駆動方式を片側PWM駆動出力74に切り換える。図4に示したように、平衡駆動出力76では、PWM DUTY指令が高く、モータ118のコイルに印加される実効電圧を示すモータ印加DUTYが高い場合には電磁ノイズの発生は小さい。しかしながら、PWM DUTY指令が低くなりモータ印加DUTYが低くなると、電磁ノイズの発生が大きな領域80での電圧生成になるからである。

0056

図4に示した場合では、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TA以上になった場合にPWMの駆動方式を平衡駆動出力76に切り換え、PWMの駆動方式が平衡駆動出力76の際にPWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TB以下になった場合にPWMの駆動方式を片側PWM駆動出力74に切り換える。かかる駆動方式の切り換えにより、電磁ノイズの発生が大きな領域80を回避する。

0057

前述のように、PWM DUTY指令のデューティ比が同じであれば、片側PWM駆動の方がU−V線間電圧は高くなる。従って、PWMの駆動方式を片側PWM駆動出力74から平衡駆動出力76に切り換える際には、モータ118のコイルに印加される実効電圧を示すモータ印加DUTYが、駆動方式の切り換えに際して変動しないことを要する。

0058

図4に示した場合では、片側PWM駆動出力74を実行中、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TA以上になった場合に、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TBとなるようにPWM DUTY指令を変換し、以後、基準値TB以上の平衡駆動出力76に対応したPWM DUTY指令によって平衡駆動出力76を実行する。

0059

同様に、図4に示した場合では、平衡駆動出力76を実行中、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TB以下になった場合に、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TAとなるようにPWM DUTY指令を変換し、以後、基準値TA以下の片側PWM駆動出力74に対応したPWM DUTY指令によって片側PWM駆動出力74を実行する。

0060

図5は、本実施の形態に係るモータ制御装置100において、モータ印加DUTYと、PWM DUTY指令とを対応付けたグラフの他の例である。図5の領域80は、図4の場合と同様に、電磁ノイズの発生が大きくなる領域であり、PWM DUTY指令が示すデューティ比が50%の場合を中心としている。

0061

図5に示した場合も、図4に示した場合と同様に、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TA以上になった場合にPWMの駆動方式を平衡駆動出力76に切り換え、PWMの駆動方式が平衡駆動出力76の際にPWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TB以下になった場合にPWMの駆動方式を片側PWM駆動出力74に切り換える。かかる駆動方式の切り換えにより、電磁ノイズの発生が大きな領域80を回避する。

0062

しかしながら、図5に示した場合は、図4に示した場合のように、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TA以上になった場合に変換されたPWM DUTY指令が示すデューティ比は基準値TBではなく、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TB以下になった場合に変換されたPWM DUTY指令が示すデューティ比は基準値TAではない。

0063

図5に示した場合では、基準値TAでの片側PWM駆動出力74とモータ印加DUTYが同じになる平衡駆動出力76でのPWM DUTY指令が示すデューティ比である対応値TCを予め記憶装置に記憶する。そして、駆動方式を片側PWM駆動出力74から平衡駆動出力76に切り換える際に、指令値であるPWM DUTY指令が示すデューティ比を基準値TAから対応値TCに変更する。

0064

同様に、基準値TBでの平衡駆動出力76とモータ印加DUTYが同じになる片側PWM駆動出力74でのPWM DUTY指令が示すデューティ比である対応値TDを予め記憶装置に記憶する。そして、駆動方式を平衡駆動出力76から片側PWM駆動出力74に切り換える際に、指令値であるPWM DUTY指令が示すデューティ比を基準値TBから対応値TDに変更する。

0065

理論的には、片側PWM駆動出力74から平衡駆動出力76に切り換える場合にはPWM DUTY指令が示すデューティ比を基準値TAから基準値TBに、平衡駆動出力76から片側PWM駆動出力74に切り換える場合にはPWM DUTY指令が示すデューティ比を基準値TBから基準値TAに、各々変換することで、駆動方式の変更の前後でのモータ印加DUTYの変動を抑制できる。しかしながら、制御の遅れ制御タイミングズレ等により、図4に示したような理想的な駆動方式の切り換えが達成できない場合がある。

0066

制御の遅れ、制御タイミングのズレ等を解消するためには、図4に示した場合よりも早いタイミングで駆動方式の切り換えを行うことが考えられる。例えば、片側PWM駆動出力74を実行中、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TA以上になる前に、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TBとなるようにPWM DUTY指令を変換して平衡駆動出力76を実行する。しかしながら、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TBとなるようにPWM DUTY指令を変換するタイミングが早過ぎると、駆動方式の切り換えに際してモータ印加DUTYが不連続に変化し、モータ118の挙動が不安定になるおそれがある。

0067

図5に示した場合では、TD≦TA<TB≦TCとすることで、制御のタイミングに余裕を持たせることができ、駆動方式の切り換えに際してモータ印加DUTYが不連続に変化することを防止している。なお、TD=TA<TB=TCとすると、図4で示した場合になる。

0068

また、図5に示した場合も、図4に示した場合と同様に、マイコン110は、駆動方式の切り換えに際して、バッテリ120とインバータ回路114とモータ118とで構成された回路の電圧を計測する電圧センサ130によって検出された電圧が変動した場合には、当該電圧の変動を解消するようにPWM DUTY指令のデューティ比を算出する。

0069

図6は、本実施の形態に係るモータ制御装置100における処理の一例を示したフローチャートである。図6の処理は、例えば、イグニッションスイッチ124がオンになったことで開始される。ステップ500では、図5に示したように、片側PWM駆動出力74でモータ118のコイルに印加する電圧が生成される。

0070

ステップ502では、イグニッションスイッチ124がオフになった等により、PWM DUTY指令が示すデューティ比が0%になったか否かを判定し、肯定判定の場合には、処理を終了し、否定判定の場合には、手順をステップ504に移行させる。

0071

ステップ504では、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TA以上になったか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ506で駆動方式を平衡駆動出力76に切り換える。ステップ504で否定判定の場合には、手順をステップ500に戻し、片側PWM駆動出力74を継続する。

0072

ステップ508では、PWM DUTY指令が示すデューティ比が基準値TB以下になったか否かを判定し、否定判定の場合には、手順をステップ506に戻し、平衡駆動出力76を継続し、肯定判定の場合には、手順をステップ510に移行させる。

0073

ステップ510では、イグニッションスイッチ124がオフになった等により、PWM DUTY指令が示すデューティ比が0%になったか否かを判定し、肯定判定の場合には、処理を終了し、否定判定の場合には、手順をステップ500に戻し、片側PWM駆動出力74を実行する。

0074

以上説明したように、本実施の形態によれば、片側PWM駆動での電圧生成で電磁ノイズの発生が大きくなる場合に、片側PWM駆動で生成していた電圧と同じ電圧を平衡駆動で生成する。また、平衡駆動での電圧生成で電磁ノイズの発生が大きくなる場合に、平衡駆動で生成していた電圧と同じ電圧を片側PWM駆動で生成する。

0075

電磁ノイズの発生が大きくなった一方の駆動方式から、電磁ノイズの発生が小さい他方の駆動方式に電圧生成の制御を切り換えることにより、電磁ノイズの発生を抑制できる。

0076

18U…U相コイル、18V…V相コイル、18W…W相コイル、74…片側PWM駆動出力、76…平衡駆動出力、80…領域、100…モータ制御装置、110…マイコン、112…プリドライバ、114…インバータ回路、114A,114B,114C,114D,114E,114F…FET、116…位置検出回路、118…モータ、120…バッテリ、124…イグニッションスイッチ、126…水温センサ、128…ウォータポンプ、130…電圧センサ、140,142,144,146…電流、152…デッドタイム、154U…U相電圧、154V…V相電圧、156U…U相電圧、156V…V相電圧、T1,T2,T"1,T"2,Tb…周期、TA…第1基準値、TB…第2基準値、TC,TD…対応値、VF…順電圧

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