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CN102201768B - 无刷电机的驱动装置及驱动方法 - Google Patents

无刷电机的驱动装置及驱动方法 Download PDF

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CN102201768B
CN102201768B CN201110069297.3A CN201110069297A CN102201768B CN 102201768 B CN102201768 B CN 102201768B CN 201110069297 A CN201110069297 A CN 201110069297A CN 102201768 B CN102201768 B CN 102201768B
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switching
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羽野诚己
岩路善尚
青柳滋久
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
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    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

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Abstract

本发明涉及在无刷电机的非通电相的电压穿过阈值时切换通电模式的无刷电机的驱动装置及驱动方法。在所述阈值学习中,首先,使电机停止在初始位置,从停止状态开始进行基于通电模式的相通电而使电机旋转,根据该旋转中的非通电相的电压的最大值或最小值,检测切换通电模式的角度位置上的非通电相的电压,并根据检测到的电压学习所述阈值。此外,维持1个通电模式,由此使无刷电机定位于进行通电模式切换的角度位置,之后进行向下一通电模式的切换,检测紧接在通电模式的切换之后的非通电相的电压,学习检测到的非通电相的电压作为用于向下一通电模式切换时的判断的阈值。

Description

无刷电机的驱动装置及驱动方法
技术领域
本发明涉及无传感器式的无刷电机的驱动装置及驱动方法。
背景技术
在日本特开2009-189176号公报中,公开了如下的同步电动机的驱动系统:将3相同步电动机的3相中的非通电相的端子电位与基准电压进行比较,根据该比较的结果依次切换通电模式。
但是,在上述那样的无传感器式的驱动控制中,在非通电相产生的感应电压由于电压检测电路的检测波动、电机(绕组)的波动、温度环境等而变化,由此有时在通电模式的切换定时产生偏差,从而效率下降或者失调。
发明内容
因此,本发明的目的在于,提供一种能够抑制通电模式的切换定时由于各种原因而产生偏差的情况,并且能够抑制效率下降和失调产生的无刷电机的驱动装置及驱动方法。
为了达到上述目的,本发明的无刷电机的驱动装置根据非通电相的电压与阈值的比较结果切换对于具有多个绕组的无刷电机的各相的通电模式,由此驱动所述无刷电机旋转,其特征在于,该无刷电机的驱动装置具有学习器,该学习器从维持1个通电模式而使无刷电机停止于初始位置的状态起进行向下一通电模式的切换,根据紧接在该通电模式的切换之后的非通电相的电压,设定所述阈值。
此外,在本发明的无刷电机的驱动方法中,无刷电机具有多个绕组,所述无刷电机的驱动方法包括以下步骤:根据非通电相的电压与阈值的比较结果切换通电模式,其特征在于,该无刷电机的驱动方法还包括以下步骤:维持1个通电模式而使所述无刷电机停止于初始位置,从使所述无刷电机停止于所述初始位置的状态起进行向下一通电模式的切换,根据紧接在所述通电模式的切换之后的非通电相的电压,设定所述阈值。
根据下述参考附图的描述将清楚本发明的其他项目和特征。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式中的液压系统的框图。
图2是示出本发明的实施方式中的控制装置及无刷电机的电路图。
图3是示出本发明的实施方式中的控制器的框图。
图4是示出本发明的实施方式中的无刷电机的通电模式的时序图。
图5是示出本发明的实施方式中的阈值学习的流程图。
图6是示出本发明的实施方式中的阈值学习的流程图。
图7A、7B是示出本发明的实施方式中的阈值V3-4的学习状态的图。
图8A、8B是示出本发明的实施方式中的阈值V3-4的学习时的非通电相的电压变化的时序图。
图9A、9B是示出本发明的实施方式中的阈值V4-5的学习状态的图。
图10A、10B是示出本发明的实施方式中的阈值V4-5的学习时的非通电相的电压变化的时序图。
图11A、11B是示出本发明的实施方式中的阈值V5-6的学习状态的图。
图12A、12B是示出本发明的实施方式中的阈值V5-6的学习时的非通电相的电压变化的时序图。
图13A、13B是示出本发明的实施方式中的阈值V6-1的学习状态的图。
图14A、14B是示出本发明的实施方式中的阈值V6-1的学习时的非通电相的电压变化的时序图。
图15A、15B是示出本发明的实施方式中的阈值V1-2的学习状态的图。
图16A、16B是示出本发明的实施方式中的阈值V1-2的学习时的非通电相的电压变化的时序图。
图17A、17B是示出本发明的实施方式中的阈值V2-3的学习状态的图。
图18A、18B是示出本发明的实施方式中的阈值V2-3的学习时的非通电相的电压变化的时序图。
图19是示出本发明的实施方式中的将通电模式(1)时的角度位置设为初始位置的阈值V3-4的学习的图。
图20是示出本发明的实施方式中的将通电模式(2)时的角度位置设为初始位置的阈值V4-5的学习的图。
图21是示出本发明的实施方式中的将通电模式(3)时的角度位置设为初始位置的阈值V5-6的学习的图。
图22是示出本发明的实施方式中的将通电模式(4)时的角度位置设为初始位置的阈值V6-1的学习的图。
图23是示出本发明的实施方式中的将通电模式(5)时的角度位置设为初始位置的阈值V1-2的学习的图。
图24是示出本发明的实施方式中的将通电模式(6)时的角度位置设为初始位置的阈值V2-3的学习的图。
图25是示出本发明的实施方式中的基于到非通电相的电压收敛为止的时间Tre的阈值学习的时序图。
图26是示出本发明的实施方式中的阈值学习的流程图。
图27A、27B、27C是示出本发明的实施方式中的阈值V4-5的学习状态的图。
图28A、28B、28C是示出本发明的实施方式中的阈值V5-6的学习状态的图。
图29A、29B、29C是示出本发明的实施方式中的阈值V6-1的学习状态的图。
图30A、30B、30C是示出本发明的实施方式中的阈值V1-2的学习状态的图。
图31A、31B、31C是示出本发明的实施方式中的阈值V2-3的学习状态的图。
图32A、32B、32C是示出本发明的实施方式中的阈值V3-4的学习状态的图。
图33是示出在本发明的实施方式中用于驱动电动油泵的无刷电机控制的阈值学习的流程图。
图34是用于说明本发明的实施方式中的每个温度的阈值学习的图。
图35是用于说明本发明的实施方式中的将绝对值设为公共的阈值学习的图。
图36是用于说明本发明的实施方式中的将正阈值和负阈值的绝对值分别设为公共的学习的图。
图37是示出本发明的实施方式中的电压阈值的根据电机旋转速度的电压阈值的校正值特性的曲线图。
图38是示出本发明的实施方式中的PWM生成状态的时序图。
图39是示出本发明的实施方式中的伴随脉冲移动的PWM生成状态的时序图。
具体实施方式
图1是示出应用本发明的无刷电机的驱动装置的、汽车用的AT(自动驾驶)时的液压系统的框图。
在图1所示的液压系统中,作为向变速器7和致动器8供油的油泵,具有由未图示的发动机(内燃机)驱动的机械式油泵6、和用电机驱动的电动油泵1。
此外,发动机的控制系统具有如下的空转减少功能:在自动停止条件成立时停止发动机,在自动起动条件成立时重新起动发动机。此外,在发动机利用空转减少而停止的期间,机械式油泵6也停止其动作,因此在空转减少中,液压系统使用电动油泵1向变速器7和致动器8供油。
电动油泵1通过无刷电机2驱动。无刷电机2通过接收来自AT控制装置4的指令的电机控制装置3控制。
电机控制装置3控制无刷电机2来驱动电动油泵1,经由油管5将油盘10的油提供给变速器7和致动器8。
在发动机运转中,利用由发动机驱动的机械式油泵6,经由油管9将油盘10的油提供给变速器7和致动器8,此时,无刷电机2处于断开状态,通过单向阀11截断朝向电动油泵1的油的流动。
在发动机利用空转减少停止时,发动机旋转速度降低,机械式油泵6的旋转速度也降低且油管9的液压降低,因此在与发动机的空转减少的同时,AT控制装置4将电机起动指令发送到电机控制装置3。
接收到电机起动指令的电机控制装置3控制无刷电机2使电动油泵1旋转,使油管5内的液压逐渐上升。
当机械式油泵6的液压下降,通过单向阀11阻止的电动油泵1的液压超过阈值时,油通过油管5、电动油泵1、单向阀11、变速器7或致动器8、油盘10的路径循环。
图2示出电机控制装置3和无刷电机2的具体情况。
电机控制装置3构成为包含电机驱动电路212、和具有微型计算机的控制器213,控制器213与AT控制装置4之间进行通信。
无刷电机2是3相DC无刷电机(3相同步电机),U相、V相、W相的3相绕组215U、215V、215W设置于省略图示的圆筒状的定子上,在形成于该定子的中央部的空间中配置有永久磁铁转子216。
此外,电机驱动电路212构成为对例如由IGBT构成的6个开关元件217a~217f进行3相桥接,并且分别与各开关元件217a~217f反向并联有二极管218a~218f,并且具有电源电路219。
开关元件217a~217f的栅极端子与控制器213连接,开关元件217a~217f的接通/断开通过控制器213进行占空比控制。
控制器213是运算无刷电机2的施加电压,生成接至驱动电路212的脉宽调制信号的电路,如图3所示,包含PWM发生器251、门信号切换器252、通电模式确定器253、比较器254、阈值切换器255、阈值学习器256以及选择器257。
PWM发生器251是根据依照指令转矩确定的施加电压指令,生成脉宽调制后的PWM波的电路。
通电模式确定器253是依次输出确定电机驱动电路212的通电模式的模式指令信号的器件,将比较器254输出的模式切换触发信号作为触发器将通电模式切换为6种。
门信号切换器252根据作为通电模式确定器253的输出的模式指令信号确定电机驱动电路212的各开关元件217a~217f用哪种动作开闭,并依照该确定,将最终的6个门脉冲信号输出到电机驱动电路212。
阈值切换器255是产生非通电相的端子电压阈值的电路,根据作为通电模式确定器253的输出的模式指令信号确定阈值的切换定时。
选择器257是从无刷电机2的3相端子电压Vu、Vv、Vw中依照模式指令信号选择并输出非通电相的电压的电路,将所述端子电压作为相对于无刷电机2的中性点的电位差输出。
比较器254对阈值切换器255输出的阈值和选择器257输出的非通电相的电压进行比较,将模式切换触发信号输出到通电模式确定器253。
此外,非通电相的电压是利用2相的施加脉冲电压在非通电相感应的感应电压,磁电路的饱和状态由于转子位置而变化,因此在非通电相产生对应于转子位置的感应电压,根据非通电相的感应电压推断转子位置,从而能够检测通电模式的切换定时。
图4示出向每个通电模式的各相的施加电压。
通电模式由每隔电气角60度依次切换的6种通电模式(1)~(6)构成,在各通电模式(1)~(6)中,开关元件217a~217f用根据指令电压进行脉宽调制后的信号驱动。
在本实施方式中,将U相线圈的角度位置设为基准位置(度),将进行从通电模式(3)向通电模式(4)的切换的角度位置设定为30度,将进行从通电模式(4)向通电模式(5)的切换的角度位置设定为90度,将进行从通电模式(5)向通电模式(6)的切换的角度位置设定为150度,将进行从通电模式(6)向通电模式(1)的切换的角度位置设定为210度,将进行从通电模式(1)向通电模式(2)的切换的角度位置设定为270度,将进行从通电模式(2)向通电模式(3)的切换的角度位置设定为330度。
在通电模式(1)中,通过将开关元件217a和开关元件217d设为接通,其他全设为断开,向U相施加电压V,向V相施加电压-V,电流从U相朝V相流过。
在通电模式(2)中,通过将开关元件217a和开关元件217f设为接通,其他全设为断开,向U相施加电压V,向W相施加电压-V,电流从U相朝W相流过。
在通电模式(3)中,通过将开关元件217c和开关元件217f设为接通,其他全设为断开,向V相施加电压V,向W相施加电压-V,电流从V相朝W相流过。
在通电模式(4)中,通过将开关元件217b和开关元件217c设为接通,其他全设为断开,向V相施加电压V,向U相施加电压-V,电流从V相朝U相流过。
在通电模式(5)中,通过将开关元件217b和开关元件217e设为接通,其他全设为断开,向W相施加电压V,向U相施加电压-V,电流从W相朝U相流过。
在通电模式(6)中,通过将开关元件217e和开关元件217d设为接通,其他全设为断开,向W相施加电压V,向V相施加电压-V,电流从W相朝V相流过。
如上所述,通过每隔电气角60度切换6个通电模式(1)~(6),各开关元件217a~217f每隔240度通电120度期间,因此将图4所示的通电方式称作120度通电方式。
在本实施方式中,根据在非通电相产生的电压和阈值的比较来进行所述通电模式的切换,本实施方式的电机控制装置3进行所谓的无位置传感器的通电控制。
具体而言,选择器257从3相端子电压Vu、Vv、Vw中选择并输出非通电相的电压,比较器254判断该非通电相的端子电压是否穿过切换器255输出的阈值,比较器254在非通电相的端子电压穿过阈值时,将模式切换触发信号输出到通电模式确定器253。
但是,非通电相的电压由于温度环境或无刷电机2(绕组)的波动等而变化,因此在使用预先确定的固定阈值检测通电模式的切换定时时,通电模式的切换定时可能会从适当定时偏离,从而无刷电机2失调。
因此,在本实施方式中,构成为设置学习所述电压阈值的学习器256,针对温度环境或无刷电机2的波动等将电压阈值校正为适当值,存储并使用校正结果,以下,具体说明学习器256中的阈值学习处理。
图5和图6的流程图所示的例程示出控制器213的学习处理。
在步骤1中,学习用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换判定的阈值,步骤2学习用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换判定的阈值,步骤3学习用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换判定的阈值,步骤4学习用于从通电模式(6)向通电模式(1)的切换判定的阈值,步骤5学习用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换判定的阈值,步骤6学习用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判定的阈值。其中,各阈值的学习顺序是任意的,能够适当变更。
具体而言,学习用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换判定的阈值V3-4的步骤1执行步骤11~步骤15的各步骤。
首先,在步骤11中,将永久磁铁转子216定位于设定角度0度的初始位置。
具体而言,根据预先确定的电压Vin,将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为Vu=Vin、Vv=-Vin*1/2、Vw=-Vin*1/2。
如上所述设定各相的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图7A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至设定角度0度。
此外,将所述初始位置设定为从通电模式(3)向通电模式(4)的切换角度=30度的30度前的角度位置即0度,在步骤2~步骤6中的学习中,也将通电模式的切换角度的30度前的角度位置设为初始位置。
在步骤12中,在步骤11中设定对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极达到设定角度所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在初始位置,因此,切换为与通电模式(3)对应的施加电压,即Vu=0、Vv=Vin、Vw=-Vin。
如图7B所示,当切换为与通电模式(3)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通变化,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极从初始位置旋转至与通电模式(3)对应的角度90度。
在步骤13中,如图8A所示,将从用于设为初始位置的施加电压切换为与通电模式(3)对应的施加电压之后的、通电模式(3)下的非通电相即U相的端子电压Vu作为电压V1-30存储。
在步骤14中,如图8B所示,求取从切换为与通电模式(3)对应的施加电压开始到经过设定时间为止的期间中的U相的端子电压Vu的最小值,将该最小电压作为电压V2-30存储。
U相的端子电压Vu由于切换为与通电模式(3)对应的施加电压而下降,之后转变为上升而收敛为稳态电压,因此根据上述特性,将所述设定时间预先调整为检测最小电压所需的足够时间。
此外,也可以替代用时间规定最小电压的检测期间,而将检测到U相的端子电压Vu收敛为稳态状态的时刻判断为最小电压的检测期间的结束时间。
在步骤15中,依照以下的式(1)或式(2)计算用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换判断的阈值V3-4。
式(1)  阈值V3-4=K×(电压V2-30-电压V1-30)
式(2)  阈值V3-4=K×(电压V2-30-基准电压)
在式(1)和式(2)中,K为增益,例如设为K=1/2。此外,式(2)中的基准电压是例如0V或电源电压/2。
从通电模式(3)向通电模式(4)的切换时的角度为30度,在通电模式(3)的通电状态下,根据在通电模式(3)的通电下电机从0度朝向90度旋转时的端子电压Vu的变化来推断变为角度30度时的U相的端子电压Vu。
在此,U相的端子电压Vu在伴随通电截断减少变化至负侧后,上升而收敛至基准电压附近,其间,电机角度从0度变化至90度,并且,变为最小值的定时超过角度30度,因此预先通过实验或仿真,调整所述增益K,使得能够以所述最小电压为基准,推断角度30度附近的U相的端子电压Vu。
换言之,能够通过预先求取非通电相的端子电压为最小的角度,求取从通电模式(3)向通电模式(4)的切换角度即30度时的非通电相的端子电压,学习该30度时的非通电相的端子电压作为用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换判断的阈值V3-4。
在替代之前的阈值V3-4的存储值而更新存储此次在步骤15中计算出的阈值V3-4,并驱动无刷电机2时,根据该更新后的阈值V3-4判断从通电模式(3)向通电模式(4)的切换定时。
在从通电模式(3)向通电模式(4)的切换定时的判断中,在通电模式(3)的通电中,在非通电相即U相的端子电压Vu低于阈值V3-4的时刻,推断为电机角度在30度附近,将通电模式从(3)切换为(4)。
此外,在更新存储阈值V的情况下,例如能够对之前的存储值和新计算出的阈值V进行加权平均,存储该加权平均的结果作为用于通电模式的切换定时判断的阈值V。
此外,在新计算出的阈值V从包含标准值的正常范围偏离的情况下,可以继续保持为上次值,而不更新之前的阈值V的存储值。
此外,作为阈值V的初始值预先存储设计值,在未学习状态下,使用初始值作为阈值V来判断通电模式的切换定时。
接着,具体说明步骤2中的、用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换判定的阈值V4-5的学习。
首先,在步骤21中,将永久磁铁转子216定位于设定角度60度的初始位置。
具体而言,根据预先确定的电压Vin,将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为Vu=Vin*1/2、Vv=Vin*1/2、Vw=-Vin。
如上所述设定各相的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图9A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至设定角度60度。
在步骤22中,在步骤21中设定对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达设定角度所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在初始位置,因此切换为与通电模式(4)对应的施加电压,即Vu=-Vin、Vv=Vin、Vw=0。
如图9B所示,当切换为与通电模式(4)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通变化,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极从初始位置旋转至与通电模式(4)对应的角度150度。
在步骤23中,如图10A所示,将从用于设为初始位置的施加电压切换为与通电模式(4)对应的施加电压之后的、通电模式(4)下的非通电相即W相的端子电压Vw作为电压V1-90存储。
在步骤24中,如图10B所示,求取从切换为与通电模式(4)对应的施加电压开始到经过设定时间为止的期间中的W相的端子电压Vw的最大值,并将该最大电压作为电压V2-90存储。
W相的端子电压Vw由于切换为与通电模式(4)对应的施加电压而增大,之后转变为减少而收敛为稳态电压,因此根据上述特性,将所述设定时间预先调整为检测最大电压所需的足够时间。
此外,也可以替代用时间规定最大电压的检测期间,而将检测到W相的端子电压Vw收敛为平稳状态的时刻判断为最大电压的检测期间的结束时间。
在步骤25中,依照以下的式(3)或式(4)计算用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换判断的阈值V4-5。
式(3)  阈值V4-5=K×(电压V2-90-电压V1-90)
式(4)  阈值V4-5=K×(电压V2-90-基准电压)
在式(3)和式(4)中,K为增益,例如设为K=1/2。此外,式(4)中的基准电压是例如0V或电源电压/2。
从通电模式(4)向通电模式(5)的切换时的角度为90度,在通电模式(4)的通电状态下,根据在通电模式(4)的通电下电机从60度朝向150度旋转时的端子电压Vw的变化,推断变为角度90度时的W相的端子电压Vw。
在此,W相的端子电压Vw在伴随通电截断增大变化至正侧后,减少而收敛至基准电压附近,其间,电机角度从60度变化至150度,并且,变为最大值的定时超过角度90度,因此预先通过实验或仿真,调整所述增益K,使得能够以所述最大电压为基准,推断角度90度附近的W相的端子电压Vw。
换言之,能够通过预先求取非通电相的端子电压为最大的角度,求取向通电模式(5)的切换角度即90度时的非通电相的端子电压,学习该90度时的非通电相的端子电压作为用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换判断的阈值V4-5。
在替代之前的阈值V4-5的存储值而更新存储此次在步骤25中计算出的阈值V4-5,并驱动无刷电机2时,根据该更新后的阈值V4-5判断从通电模式(4)向通电模式(5)的切换定时。
在从通电模式(4)向通电模式(5)的切换定时的判断中,在通电模式(4)的通电中,在W相的端子电压Vw大于阈值V4-5的时刻,推断为电机角度在90度附近,将通电模式从(4)切换为(5)。
接着,具体说明步骤3中的用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换判定的阈值V5-6的学习。
首先,在步骤31中,将永久磁铁转子216定位于设定角度120度的初始位置。
具体而言,根据预先确定的电压Vin,将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为Vu=-Vin*1/2、Vv=Vin、Vw=-Vin*1/2。
如上所述设定各相的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图11A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至设定角度120度。
在步骤32中,在步骤31中设定对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vw、Vv后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达设定角度所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在初始位置,然后切换为与通电模式(5)对应的施加电压,即Vu=-Vin、Vv=0、Vw=Vin。
如图11B所示,当切换为与通电模式(5)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通变化,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极从初始位置旋转至与通电模式(5)对应的角度210度。
在步骤33中,如图12A所示,将从用于设为初始位置的施加电压切换为与通电模式(5)对应的施加电压之后的、通电模式(5)下的非通电相即V相的端子电压Vv作为电压V1-150存储。
在步骤34中,如图12B所示,求取从切换为与通电模式(5)对应的施加电压开始到经过设定时间为止的期间中的V相的端子电压Vv的最小值,并将该最小电压作为电压V2-150存储。
V相的端子电压Vv由于切换为与通电模式(5)对应的施加电压而下降,之后转变为上升而收敛为稳态电压,因此根据上述特性,将所述设定时间预先调整为检测最小电压所需的足够时间。
此外,也可以替代用时间规定最小电压的检测期间,而将检测到V相的端子电压Vv收敛为平稳状态的时刻判断为最小电压的检测期间的结束时间。
在步骤35中,依照以下的式(5)或式(6)计算用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换判断的阈值V5-6。
式(5)  阈值V5-6=K×(电压V2-150-电压V1-150)
式(6)  阈值V5-6=K×(电压V2-150-基准电压)
在式(5)和式(6)中,K为增益,例如设为K=1/2。此外,式6中的基准电压是例如0V或电源电压/2。
从通电模式(5)向通电模式(6)的切换时的角度为150度,在通电模式(5)的通电状态下,根据在通电模式(5)的通电下电机从120度朝向210度旋转时的端子电压Vv的变化,推断变为角度150度时的V相的端子电压Vv。
在此,V相的端子电压Vv在伴随通电截断减少变化至负侧后,上升而收敛至基准电压附近,其间,电机角度从120度变化至210度,并且,变为最小值的定时超过角度150度,因此预先通过实验或仿真,调整所述增益K,使得能够以所述最小电压为基准,推断角度150度附近的V相的端子电压Vv。
换言之,能够通过预先求取非通电相的端子电压为最小的角度,求取从通电模式(5)向通电模式(6)的切换角度即150度时的非通电相的端子电压,学习该150度时的非通电相的端子电压作为用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换判断的阈值V5-6。
在替代之前的阈值V5-6的存储值而更新存储此次在步骤35中计算出的阈值V5-6,并驱动无刷电机2时,根据该更新后的阈值V5-6判断从通电模式(5)向通电模式(6)的切换定时。
在从通电模式(5)向通电模式(6)的切换定时的判断中,在通电模式(5)的通电中,在V相的端子电压Vv低于阈值V5-6的时刻,推断为电机角度在150度附近,将通电模式从(5)切换为(6)。
接着,具体说明步骤4中的用于从通电模式(6)向通电模式(1)的切换判定的阈值V6-1的学习。
首先,在步骤41中,将永久磁铁转子216定位于设定角度180度的初始位置。
具体而言,根据预先确定的电压Vin,将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为Vu=-Vin、Vv=Vin*1/2、Vw=Vin*1/2。
如上所述设定各相的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图13A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至设定角度180度。
在步骤42中,在步骤41中设定对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达设定角度所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在初始位置,然后切换为与通电模式(6)对应的施加电压,即Vu=0、Vv=-Vin、Vw=Vin。
如图13B所示,当切换为与通电模式(6)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通变化,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极从初始位置旋转至与通电模式(6)对应的角度270度。
在步骤43中,如图14A所示,存储从用于设为初始位置的施加电压切换为与通电模式(6)对应的施加电压之后的、通电模式(6)下的非通电相即U相的端子电压Vu作为电压V1-210。
在步骤44中,如图14B所示,求取从切换为与通电模式(6)对应的施加电压开始到经过设定时间为止的期间中的U相的端子电压Vu的最大值,并将该最大电压作为电压V2-210存储。
U相的端子电压Vu由于切换为与通电模式(6)对应的施加电压而增大,之后转变为减少而收敛为稳态电压,因此根据上述特性,将所述设定时间预先调整为检测最大电压所需的足够时间。
此外,也可以替代用时间规定最大电压的检测期间,而将检测到U相的端子电压Vu收敛为平稳状态的时刻判断为最大电压的检测期间的结束时间。
在步骤45中,依照以下的式(7)或式(8)计算用于从通电模式(6)向通电模式(1)的切换判断的阈值V6-1。
式(7)  阈值V6-1=K×(电压V2-210-电压V1-210)
式(8)  阈值V6-1=K×(电压V2-210-基准电压)
在式(7)和式(8)中,K为增益,例如设为K=1/2。此外,式8中的基准电压是例如0V或电源电压/2。
从通电模式(6)向通电模式(1)的切换时的角度为210度,在通电模式(6)的通电状态下,根据在通电模式(6)的通电下电机从180度朝向270度旋转时的端子电压Vu的变化,推断变为角度210度时的U相的端子电压Vu。
在此,U相的端子电压Vu在伴随通电截断增大变化至正侧后,减少而收敛至基准电压附近,其间,电机角度从180度变化至270度,并且,变为最大值的定时超过角度210度,因此预先通过实验或仿真,调整所述增益K,使得能够以所述最大电压为基准,推断角度210度附近的U相的端子电压Vu。
换言之,能够通过预先求取非通电相的端子电压为最大的角度,求取从通电模式(6)向通电模式(1)的切换角度即210度时的非通电相的端子电压,学习该210度时的非通电相的端子电压作为用于从通电模式(6)向通电模式(1)的切换判断的阈值V6-1。
在替代之前的阈值V6-1的存储值而更新存储此次在步骤45中计算出的阈值V6-1,并驱动无刷电机2时,根据该更新后的阈值V6-1判断从通电模式(6)向通电模式(1)的切换定时。
在从通电模式(6)向通电模式(1)的切换定时的判断中,在通电模式(6)的通电中,在U相的端子电压Vu大于阈值V6-1的时刻,推断为电机角度在210度附近,将通电模式从(6)切换为(1)。
接着,具体说明步骤5中的用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换判定的阈值V1-2的学习。
首先,在步骤51中,将永久磁铁转子216定位于设定角度240度的初始位置。
具体而言,根据预先确定的电压Vin,将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为Vu=-Vin*1/2、Vv=-Vin*1/2、Vw=Vin。
如上所述设定各相的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图15A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至设定角度240度。
在步骤52中,在步骤51中设定对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达设定角度所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在初始位置,然后切换为与通电模式(1)对应的施加电压,即Vu=Vin、Vv=-Vin、Vw=0。
如图15B所示,当切换为与通电模式(1)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通变化,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极从初始位置旋转至与通电模式(5)对应的角度330度。
在步骤53中,如图16A所示,存储从用于设为初始位置的施加电压切换为与通电模式(1)对应的施加电压之后的、通电模式(5)下的非通电相即W相的端子电压Vw作为电压V1-270。
在步骤54中,如图16B所示,求取从切换为与通电模式(1)对应的施加电压开始到经过设定时间为止的期间中的W相的端子电压Vw的最小值,并将该最小电压作为电压V2-270存储。
W相的端子电压Vw由于切换为与通电模式(1)对应的施加电压而下降,之后转变为上升而收敛为稳态电压,因此根据上述特性,将所述设定时间预先调整为检测最小电压所需的足够时间。
此外,也可以替代用时间规定最小电压的检测期间,而将检测到W相的端子电压Vw收敛为平稳状态的时刻判断为最小电压的检测期间的结束时间。
在步骤55中,依照以下的式(9)或式(10)计算用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换判断的阈值V1-2。
式(9)  阈值V1-2=K×(电压V2-270-电压V1-270)
式(10)  阈值V1-2=K×(电压V2-270-基准电压)
在式(9)和式(10)中,K为增益,例如设为K=1/2。此外,式(10)中的基准电压是例如0V或电源电压/2。
从通电模式(1)向通电模式(2)的切换时的角度为270度,在通电模式(1)的通电状态下,根据在通电模式(1)的通电下电机从240度朝向330度旋转时的端子电压Vw的变化,推断变为角度270度时的W相的端子电压Vw。
在此,W相的端子电压Vw在伴随通电截断减少变化至负侧后,上升而收敛至基准电压附近,其间,电机角度从240度变化至330度,并且,变为最小值的定时超过角度270度,因此预先通过实验或仿真,调整所述增益K,使得能够以所述最小电压为基准,推断角度270度附近的W相的端子电压Vw。
换言之,能够通过预先求取非通电相的端子电压为最小的角度,求取从通电模式(1)向通电模式(2)的切换角度即270度时的非通电相的端子电压,学习该270度时的非通电相的端子电压作为用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换判断的阈值V1-2。
在替代之前的阈值V1-2的存储值而更新存储此次在步骤55中计算出的阈值V1-2,并驱动无刷电机2时,根据该更新后的阈值V1-2判断从通电模式(1)向通电模式(2)的切换定时。
在从通电模式(1)向通电模式(2)的切换定时的判断中,在通电模式(1)的通电中,在W相的端子电压Vw低于阈值V1-2的时刻,推断为电机角度在270度附近,将通电模式从(1)切换为(2)。
接着,具体说明步骤6中的用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判定的阈值V2-3的学习。
首先,在步骤61中,将永久磁铁转子216定位于设定角度300度的初始位置。
具体而言,根据预先确定的电压Vin,将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为Vu=Vin*1/2、Vv=-Vin、Vw=Vin*1/2。
如上所述设定各相的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图17A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至设定角度300度。
在步骤62中,在步骤61中设定对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达设定角度所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在初始位置,然后切换为与通电模式(2)对应的施加电压,即Vu=Vin、Vv=0、Vw=-Vin。
如图17B所示,当切换为与通电模式(2)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通变化,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极从初始位置旋转至与通电模式(2)对应的角度30度。
在步骤63中,如图18A所示,存储从用于设为初始位置的施加电压切换为与通电模式(2)对应的施加电压之后的、通电模式(2)下的非通电相即V相的端子电压Vv作为电压V1-330。
在步骤64中,如图18B所示,求取从切换为与通电模式(2)对应的施加电压开始到经过设定时间为止的期间中的V相的端子电压Vv的最大值,并将该最大电压作为电压V2-330存储。
V相的端子电压Vv由于切换为与通电模式(2)对应的施加电压而增大,之后转变为减少而收敛为稳态电压,因此根据上述特性,将所述设定时间预先调整为检测最大电压所需的足够时间。
此外,也可以替代用时间规定最大电压的检测期间,而将检测到V相的端子电压Vv收敛为平稳状态的时刻判断为最大电压的检测期间的结束时间。
在步骤65中,依照以下的式(11)或式(12)计算用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判断的阈值V2-3。
式(11)  阈值V2-3=K×(电压V2-330-电压V1-330)
式(12)  阈值V2-3=K×(电压V2-330-基准电压)
在式(11)和式(12)中,K为增益,例如设为K=1/2。此外,式12中的基准电压是例如0V或电源电压/2。
从通电模式(2)向通电模式(3)的切换时的角度为330度,在通电模式(2)的通电状态下,根据在通电模式(2)的通电下电机从300度朝向30度旋转时的端子电压Vv的变化,推断变为角度330度时的V相的端子电压Vv。
在此,V相的端子电压Vv在伴随通电截断增大变化至正侧后,减少而收敛至基准电压附近,其间,电机角度从300度变化至30度,并且,变为最大值的定时超过角度330度,因此预先通过实验或仿真,调整所述增益K,使得能够以所述最大电压为基准,推断角度330度附近的V相的端子电压Vv。
换言之,能够通过预先求取非通电相的端子电压为最大的角度,求取从通电模式(2)向通电模式(3)的切换角度即330度时的非通电相的端子电压,学习该330度时的非通电相的端子电压作为用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判断的阈值V2-3。
在替代之前的阈值V2-3的存储值而更新存储此次在步骤65中计算出的阈值V2-3,并驱动无刷电机2时,根据该更新后的阈值V2-3判断从通电模式(2)向通电模式(3)的切换定时。
在从通电模式(2)向通电模式(3)的切换定时的判断中,在通电模式(2)的通电中,在V相的端子电压Vv大于阈值V2-3的时刻,推断为电机角度在330度附近,将通电模式从(2)切换为(3)。
如上所述,将切换角度之前的角度位置设定为初始位置,向各相施加电压以停止在该初始位置,并停止在初始位置。之后,通过切换为与学习到的阈值对应的通电模式,电机通过通电模式的切换角度旋转。
此外,求取通电模式的切换角度下的非通电相的端子电压,并将其作为用于通电模式的切换判断的阈值进行学习,因此能够针对电机的波动或温度环境等各种波动原因将阈值校正为适当值,能够抑制通电模式的切换定时从预期的角度位置偏离。
此外,按照6种通电模式的切换,单独学习阈值,根据切换为哪个通电模式来切换阈值,因此即使无刷电机2的各个绕组存在波动,也能够在适当的定时进行向各通电模式的切换。
但是,在图5和图6的流程图所示的阈值学习中,作为步骤1~步骤6各自的最初处理,实施向初始位置的定位,但是替代将初始位置设为设定角度(0度、60度、120度、180度、240度、300度),在与通电模式(1)~通电模式(6)的任意一个对应的模式下通电,能够将该通电模式下的旋转位置设为初始位置。
图19示出在进行用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换定时判断的阈值V3-4的学习的步骤1中,用通电模式下的相通电进行步骤11中的初始位置设定的情况。
在此,通过替代设为设定角度=0度的相通电,而设定为与通电模式(1)对应的相通电,即Vu=Vin、Vv=-Vin、Vw=0,将电机角度的初始值设为330度。
此外,通过从该停止在初始角度=330度的状态切换为通电模式(3)下的相通电(Vu=0、Vv=Vin、Vw=-Vin),使电机从330度朝向90度转动,根据该转动中的U相的端子电压的最小值,学习用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换定时判断的阈值V3-4,换言之,学习模式切换角度=30度时的非通电相的端子电压。
图20示出在进行用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换定时判断的阈值V4-5的学习的步骤2中,用通电模式下的相通电进行步骤21中的初始位置设定的情况。
在此,通过替代设为设定角度=60度的相通电,而设定为与通电模式(2)对应的相通电,即Vu=Vin、Vv=0、Vw=-Vin,将电机角度的初始值设为30度。
此外,通过从该停止在初始角度=30度的状态切换为通电模式(4)下的相通电(Vu=-Vin、Vv=Vin、Vw=0),使电机从30度朝向150度转动,根据该转动中的U相的端子电压的最大值,学习用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换定时判断的阈值V4-5,换言之,学习模式切换角度=90度时的非通电相的端子电压。
图21示出在进行用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换定时判断的阈值V5-6的学习的步骤3中,用通电模式下的相通电进行步骤31中的初始位置设定的情况。
在此,通过替代设为设定角度=120度的相通电,而设定为与通电模式(3)对应的相通电,即Vu=0、Vv=Vin、Vw=-Vin,将电机角度的初始值设为90度。
此外,通过从该停止在初始角度=90度的状态切换为通电模式(5)下的相通电(Vu=-Vin、Vv=0、Vw=Vin),使电机从90度朝向210度转动,根据该转动中的V相的端子电压的最小值,学习用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换定时判断的阈值V5-6,换言之,学习模式切换角度=150度时的非通电相的端子电压。
图22示出在进行用于从通电模式(5)向通电模式(1)的切换定时判断的阈值V6-1的学习的步骤4中,用通电模式下的相通电进行步骤41中的初始位置设定的情况。
在此,通过替代设为设定角度=180度的相通电,而设定为与通电模式(4)对应的相通电,即Vu=-Vin、Vv=Vin、Vw=0,将电机角度的初始值设为150度。
此外,通过从该停止在初始角度=150度的状态切换为通电模式(6)下的相通电(Vu=0、Vv=-Vin、Vw=Vin),使电机从150度朝向270度转动,根据该转动中的U相的端子电压的最大值,学习用于从通电模式(6)向通电模式(1)的切换定时判断的阈值V6-1,换言之,学习模式切换角度=210度时的非通电相的端子电压。
图23示出在进行用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换定时判断的阈值V1-2的学习的步骤5中,用通电模式下的相通电进行步骤51中的初始位置设定的情况。
在此,通过替代设为设定角度=240度的相通电,而设定为与通电模式(5)对应的相通电,即Vu=-Vin、Vv=0、Vw=Vin,将电机角度的初始值设为210度。
此外,通过从该停止在初始角度=210度的状态切换为通电模式(1)下的相通电(Vu=Vin、Vv=-Vin、Vw=0),使电机从210度朝向330度转动,根据该转动中的W相的端子电压的最小值,学习用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换定时判断的阈值V1-2,换言之,学习模式切换角度=270度时的非通电相的端子电压。
图24示出在进行用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换定时判断的阈值V2-3的学习的步骤6中,用通电模式下的相通电进行步骤61中的初始位置设定的情况。
在此,通过替代设为设定角度=300度的相通电,而设定为与通电模式(6)对应的相通电,即Vu=0、Vv=-Vin、Vw=Vin,将电机角度的初始值设为270度。
此外,通过从该停止在初始角度=270度的状态切换为通电模式(2)下的相通电(Vu=Vin、Vv=0、Vw=-Vin),使电机从270度朝向30度转动,根据该转动中的V相的端子电压的最大值,学习用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换定时判断的阈值V2-3,换言之,学习模式切换角度=330度时的非通电相的端子电压。
此外,作为所述步骤15、25、35、45、55、65中的阈值设定方法,除了所述式(1)~式(12)所示的设定方法以外,还能够采用以下方法。
在设电动油泵1的惯性为J、转矩常数为Kt、电动机电流为I的情况下,电动机的角速度ω通过式(13)求取。
式(13)  ω=Kt/J*∫Idt
在此,通电模式切换后的角度θ通过式(14)求取。
式(14)  θ=∫ωdt
由此,在从初始位置旋转30度后的位置为通电模式的切换定时的情况下,能够学习根据所述式(14)检测到切换定时的角度位置时的非通电相的端子电压作为用于通电模式的切换判断的阈值。
此外,在从初始位置切换为学习阈值的通电模式时,非通电相的端子电压在从基准电压增大或减少变化后与基准电压交叉,能够将返回基准电压附近的时刻推断为变为与此时的通电模式对应的角度位置的时刻。因此,能够将从切换为进行学习的通电模式开始到非通电相的端子电压返回至基准电压所需的时间Tre,视作从初始位置旋转至进行学习的通电模式下的角度位置所需的时间。
在此,当从初始位置到进行学习的通电模式下的角度位置为止的变换角度为90度时,非通电相的端子电压返回至基准电压所需的时间Tre是电动机旋转90度所需的时间。此外,在将从初始位置旋转30度后的位置设为通电模式的切换角度时,全部变换角度即90度的1/3位置与通电模式的切换角度相当,能够在从设定为进行学习的通电模式开始经过时间Tre/3后的时刻,推断为变为通电模式的切换角度。
因此,如图25所示,计测所述时间Tre,并且对在到达时间Tre为止的期间中采样的非通电相的端子电压按照时间序列进行存储,能够学习与经过时间Tre/3后的时刻对应存储的端子电压作为通电模式的切换角度下的端子电压、即阈值。
此外,在阈值学习中检测的非通电相的端子电压的最小值和最大值根据电机温度而变化,因此如果预先求取最小值和最大值与电机温度的相关性,则能够根据所述相关性从最小值和最大值的检测值推断此时的电机温度。
此外,电机温度的推断结果在按照每个温度学习阈值时,能够用于与哪个温度区域对应地进行学习的判断,能够进一步用于感应电压常数、转矩常数、电阻等的具有温度依赖性的参数的校正,能够使用所述参数高效地控制电机。
图26的流程图所示的例程示出通过控制器213进行的阈值学习的另一例。
在步骤1000中,学习用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换判定的阈值V4-5,步骤2000学习用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换判定的阈值V5-6,步骤3000学习用于从通电模式(6)向通电模式(1)的切换判定的阈值V6-1,步骤4000学习用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换判定的阈值V1-2,步骤5000学习用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判定的阈值V2-3,步骤6000学习用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换判定的阈值V3-4。其中,各电压阈值的学习顺序是任意的,能够适当变更。
具体而言,学习用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换判定的阈值V4-5的步骤1000执行步骤1011~步骤1013的各步骤。
首先,在步骤1011中,将永久磁铁转子216定位于与通电模式(3)对应的角度。
具体而言,如图27A所示,对各相施加与通电模式(3)对应的施加电压,即Vu=0、Vv=Vin、Vw=-Vin。当对各相施加与通电模式(3)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图27A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至角度90度。
此外,施加与通电模式(3)对应的施加电压时的角度即90度,如前所述,是进行从通电模式(4)向通电模式(5)的切换的角度位置。
在步骤1012中,在步骤1011中将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为与通电模式(3)对应的施加电压后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达与通电模式(3)对应的90度的角度位置所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在90度的角度位置,然后如图27B所示,从与通电模式(3)对应的施加电压,切换为与通电模式(4)对应的施加电压,即Vu=-Vin、Vv=Vin、Vw=0。
在图27A、27B中,以永久磁铁转子216为中心涂满为扇状的区域表示在驱动电机旋转时,进行依据该通电模式的通电的角度区域,在后述的图28~图32A、32B中也同样如此。
在步骤1013中,如图27C所示,检测从与通电模式(3)对应的施加电压切换为与通电模式(4)对应的施加电压之后的、通电模式(4)下的非通电相即W相的端子电压Vw,并根据该端子电压Vw,更新并存储用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换判定的阈值V4-5。
即,如前所述,从通电模式(4)向通电模式(5)的切换被设定为在角度90度时进行,根据通电模式(4)下的非通电相即W相的端子电压Vw判断是否变为角度90度。
在此,能够通过维持与通电模式(3)对应的施加电压,定位于进行从通电模式(4)向通电模式(5)的切换的角度位置,如果在上述状态下从通电模式(3)切换为通电模式(4),则切换之后的W相的端子电压Vw表示角度位置90度时的非通电相的端子电压V。
因此,根据从维持与通电模式(3)对应的施加电压的状态切换为通电模式(4)之后的W相的端子电压Vw,更新并存储用于从通电模式(4)向通电模式(5)的切换判定的阈值V4-5,在通电模式(4)的非通电相即W相的端子电压Vw穿过阈值V4-5时,执行从通电模式(4)向通电模式(5)的切换。
在阈值的更新处理中,可以将此次求取的非通电相的端子电压V直接作为阈值存储,此外,也可以存储上次以前的阈值、和此次求取的非通电相的端子电压V的加权平均值作为新的阈值,还可以存储过去多次求取的非通电相的端子电压V的移动平均值作为新的阈值。
此外,如果此次求取的非通电相的端子电压V是预先存储的正常范围内的值,则进行基于此次求取的非通电相的端子电压V的阈值更新,在从所述正常范围偏离的情况下,禁止基于此次求取的非通电相的端子电压V的阈值更新,使阈值直接保持上次值即可。
此外,在存储设计值作为阈值的初始值,1次也没有执行阈值学习的状态下,使用初始值作为阈值来判断通电模式的切换定时。
此外,在以固定时间周期对非通电相的端子电压进行A/D转换后读入的情况下,检测通电模式切换之后的非通电相的端子电压时,在执行通电模式的切换后,能够将最初读入的非通电相的端子电压设为切换之后的非通电相的端子电压,但是也可以与通电模式的切换同步地执行A/D转换。
接着,具体说明步骤2000中的、用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换判定的阈值V5-6的学习。
首先,在步骤2021中,将永久磁铁转子216定位于与通电模式(4)对应的角度。
具体而言,如图28A所示,对各相施加与通电模式(4)对应的施加电压,即Vu=-Vin、Vv=Vin、Vw=0。当对各相施加与通电模式(4)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图28A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至角度150度。
此外,施加与通电模式(4)对应的施加电压时的角度即150度,如前所述,是进行从通电模式(5)向通电模式(6)的切换的角度位置。
在步骤2022中,在步骤2021中将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为与通电模式(4)对应的施加电压后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达与通电模式(4)对应的150度的角度位置所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在150度的角度位置,然后如图28B所示,从与通电模式(4)对应的施加电压,切换为与通电模式(5)对应的施加电压,即Vu=-Vin、Vv=0、Vw=Vin。
在步骤2023中,如图28C所示,检测从与通电模式(4)对应的施加电压切换为与通电模式(5)对应的施加电压之后的、通电模式(5)下的非通电相即V相的端子电压Vv,并根据该端子电压Vv,更新并存储用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换判定的阈值V5-6。
即,如前所述,从通电模式(5)向通电模式(6)的切换被设定为在角度150度时进行,根据通电模式(5)下的非通电相即V相的端子电压Vv判断是否变为角度150度。
在此,能够通过维持与通电模式(4)对应的施加电压,定位于进行从通电模式(5)向通电模式(6)的切换的角度位置,如果在上述状态下从通电模式(4)切换为通电模式(5),则切换之后的V相的端子电压Vv表示角度位置150度时的非通电相的端子电压V。
因此,根据从维持与通电模式(4)对应的施加电压的状态切换为通电模式(5)之后的V相的端子电压Vv,更新并存储用于从通电模式(5)向通电模式(6)的切换判定的阈值V5-6,在通电模式(5)的非通电相即V相的端子电压Vv穿过阈值V5-6时,执行从通电模式(5)向通电模式(6)的切换。
接着,具体说明步骤3000中的、用于从通电模式(6)向通电模式(1)的切换判定的阈值V6-1的学习。
首先,在步骤3031中,将永久磁铁转子216定位于与通电模式(5)对应的角度。
具体而言,如图29A所示,对各相施加与通电模式(5)对应的施加电压,即Vu=-Vin、Vv=0、Vw=Vin。当对各相施加与通电模式(5)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图29A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至角度210度。
此外,施加与通电模式(5)对应的施加电压时的角度即210度,如前所述,是进行从通电模式(6)向通电模式(1)的切换的角度位置。
在步骤3032中,在步骤3031中将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为与通电模式(5)对应的施加电压后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达与通电模式(5)对应的210度的角度位置所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在210度的角度位置,然后如图29B所示,从与通电模式(5)对应的施加电压,切换为与通电模式(6)对应的施加电压,即Vu=0、Vv=-Vin、Vw=Vin。
在步骤3033中,如图29C所示,检测从与通电模式(5)对应的施加电压切换为与通电模式(6)对应的施加电压之后的、通电模式(6)下的非通电相即U相的端子电压Vu,并根据该端子电压Vu,更新并存储用于从通电模式(6)向通电模式(1)的切换判定的阈值V6-1。
即,如前所述,从通电模式(6)向通电模式(1)的切换被设定为在角度210度时进行,根据通电模式(6)下的非通电相即U相的端子电压Vu判断是否变为角度210度。
在此,能够通过维持与通电模式(5)对应的施加电压,定位于进行从通电模式(6)向通电模式(1)的切换的角度位置,如果在上述状态下从通电模式(5)切换为通电模式(6),则切换之后的U相的端子电压Vu表示角度位置210度时的非通电相的端子电压V。
因此,根据从维持与通电模式(5)对应的施加电压的状态切换为通电模式(6)之后的U相的端子电压Vu,更新并存储用于从通电模式(6)向通电模式(1)的切换判定的阈值V6-1,在通电模式(6)的非通电相即U相的端子电压Vu穿过阈值V6-1时,执行从通电模式(6)向通电模式(1)的切换。
接着,具体说明步骤4000中的、用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换判定的阈值V1-2的学习。
首先,在步骤4041中,将永久磁铁转子216定位于与通电模式(6)对应的角度。
具体而言,如图30A所示,对各相施加与通电模式(6)对应的施加电压,即Vu=0、Vv=-Vin、Vw=Vin。当对各相施加与通电模式(6)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图30A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至角度270度。
此外,施加与通电模式(6)对应的施加电压时的角度即270度,如前所述,是进行从通电模式(1)向通电模式(2)的切换的角度位置。
在步骤4042中,在步骤4041中将相对于U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为与通电模式(6)对应的施加电压后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达与通电模式(6)对应的270度的角度位置所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在270度的角度位置,然后如图30B所示,从与通电模式(6)对应的施加电压,切换为与通电模式(1)对应的施加电压,即Vu=Vin、Vv=-Vin、Vw=0。
在步骤4043中,如图30C所示,检测从与通电模式(6)对应的施加电压切换为与通电模式(1)对应的施加电压之后的、通电模式(1)下的非通电相即W相的端子电压Vw,并根据该端子电压Vw,更新并存储用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换判定的阈值V1-2。
即,如前所述,从通电模式(1)向通电模式(2)的切换被设定为在角度270度时进行,根据通电模式(1)下的非通电相即W相的端子电压Vw判断是否变为角度270度。
在此,能够通过维持与通电模式(6)对应的施加电压,定位于进行从通电模式(1)向通电模式(2)的切换的角度位置,如果在上述状态下从通电模式(6)切换为通电模式(1),则切换之后的W相的端子电压Vw表示角度位置270度时的非通电相的端子电压V。
因此,根据从维持与通电模式(6)对应的施加电压的状态切换为通电模式(1)之后的W相的端子电压Vw,更新并存储用于从通电模式(1)向通电模式(2)的切换判定的阈值V1-2,在通电模式(1)的非通电相即W相的端子电压Vw穿过阈值V1-2时,执行从通电模式(1)向通电模式(2)的切换。
接着,具体说明步骤5000中的、用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判定的阈值V2-3的学习。
首先,在步骤5051中,将永久磁铁转子216定位于与通电模式(1)对应的角度。
具体而言,如图31A所示,对各相施加与通电模式(1)对应的施加电压,即Vu=Vin、Vv=-Vin、Vw=0。当对各相施加与通电模式(1)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图31A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至角度330度。
此外,施加与通电模式(1)对应的施加电压时的角度即330度,如前所述,是进行从通电模式(2)向通电模式(3)的切换的角度位置。
在步骤5052中,在步骤5051中将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为与通电模式(1)对应的施加电压后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达与通电模式(1)对应的330度的角度位置所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在330度的角度位置,然后如图31B所示,从与通电模式(1)对应的施加电压,切换为与通电模式(2)对应的施加电压,即Vu=Vin、Vv=0、Vw=-Vin。
在步骤5053中,如图31C所示,检测从与通电模式(1)对应的施加电压切换为与通电模式(2)对应的施加电压之后的、通电模式(2)下的非通电相即V相的端子电压Vv,并根据该端子电压Vv,更新并存储用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判定的阈值V2-3。
即,如前所述,从通电模式(2)向通电模式(3)的切换被设定为在角度330度时进行,根据通电模式(2)下的非通电相即V相的端子电压Vv判断是否变为角度330度。
在此,能够通过维持与通电模式(1)对应的施加电压,定位于进行从通电模式(2)向通电模式(3)的切换的角度位置,如果在上述状态下从通电模式(1)切换为通电模式(2),则切换之后的V相的端子电压Vv表示角度位置330度时的非通电相的端子电压V。
因此,根据从维持与通电模式(1)对应的施加电压的状态切换为通电模式(2)之后的V相的端子电压Vv,更新并存储用于从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判定的阈值V2-3,在通电模式(2)的非通电相即V相的端子电压Vv穿过阈值V2-3时,执行从通电模式(2)向通电模式(3)的切换。
接着,具体说明步骤6000中的、用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换判定的阈值V3-4的学习。
首先,在步骤6061中,将永久磁铁转子216定位于与通电模式(2)对应的角度。
具体而言,如图32A所示,对各相施加与通电模式(2)对应的施加电压,即Vu=Vin、Vv=0、Vw=-Vin。当对各相施加与通电模式(2)对应的施加电压时,U相、V相、W相的合成磁通如图32A所示,通过将永久磁铁转子216吸引至这样的合成磁通,产生转矩,永久磁铁转子216的N极旋转至角度30度。
此外,施加与通电模式(2)对应的施加电压时的角度即30度,如前所述,是进行从通电模式(3)向通电模式(4)的切换的角度位置。
在步骤6062中,在步骤6061中将对U相、V相、W相的施加电压Vu、Vv、Vw设定为与通电模式(2)对应的施加电压后,可推断为经过估计为永久磁铁转子216的N极到达与通电模式(2)对应的30度的角度位置所需的延迟时间后,永久磁铁转子216停止在30度的角度位置,然后如图32B所示,从与通电模式(2)对应的施加电压,切换为与通电模式(3)对应的施加电压,即Vu=0、Vv=Vin、Vw=-Vin。
在步骤6063中,如图32C所示,检测从与通电模式(2)对应的施加电压切换为与通电模式(3)对应的施加电压之后的、通电模式(3)下的非通电相即U相的端子电压Vu,并根据该端子电压Vu,更新并存储用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换判定的阈值V3-4。
即,如前所述,从通电模式(3)向通电模式(4)的切换被设定为在角度30度时进行,根据通电模式(3)下的非通电相即U相的端子电压Vu判断是否变为角度30度。
在此,能够通过维持与通电模式(2)对应的施加电压,定位于进行从通电模式(3)向通电模式(4)的切换的角度位置,如果在上述状态下从通电模式(2)切换为通电模式(3),则切换之后的U相的端子电压Vu表示角度位置30度时的断相的端子电压V。
因此,根据从维持与通电模式(2)对应的施加电压的状态切换为通电模式(3)之后的U相的端子电压Vu,更新并存储用于从通电模式(3)向通电模式(4)的切换判定的阈值V3-4,在通电模式(3)的非通电相即U相的端子电压Vu穿过阈值V3-4时,执行从通电模式(3)向通电模式(4)的切换。
如上所述,在图26的流程图所示的实施方式中,通过保持为通电模式(1)~(6)的任意一个,将永久磁铁转子216定位于进行通电模式的切换的角度位置,并从该定位时的通电模式切换为下一通电模式,学习该切换之后的非通电相的端子电压作为用于在定位后的角度位置切换通电模式时的阈值。
由此,即使进行切换的角度位置的非通电相的端子电压由于电压检测电路的检测波动、电机的波动、温度等环境条件的变化等而波动,也能够根据上述波动逐次校正阈值,能够抑制通电模式的切换定时从预定的角度位置偏离。
此外,按照6种通电模式的每次切换,单独学习阈值,根据切换为哪个通电模式来选择用于通电模式的切换定时判定的阈值,因此即使无刷电机2的各个绕组存在波动,也能够在适当的定时进行向各通电模式的切换。
接着,针对驱动电动油泵1的无刷电机2,依照图33的流程图所示的例程说明进行用于通电模式的切换判断的阈值学习时的学习处理流程。
在步骤101中,当发动机的主开关即点火开关接通时,在步骤102中,判断阈值的学习条件是否成立。
具体而言,在以下的(a)~(f)全部成立的情况下,判断为阈值的学习条件成立。
(a)发动机旋转中。
(b)油温度在允许学习区域内。
(c)针对无刷电机、驱动电路、控制器等没有诊断出故障。
(d)无刷电机的电源电压超过设定值。
(e)从发动机起动后经过转移到稳定运转状态所需的时间。
(f)在同一温度条件下一次也没有学习。
上述条件(a)是判断不存在驱动电动油泵1的请求的条件,即使在发动机停止中,在不存在驱动电动油泵1的请求的情况下,也能够判定学习条件成立。
条件(b)是在后述的每个温度条件的阈值学习中,判断是否在学习阈值的温度区域内的条件,在油温度传感器12检测到的油的温度从学习区域偏离的情况下,不进行学习。
条件(c)是在无刷电机、驱动电路、控制器等正常,且估计为能够正常进行阈值学习的情况下,允许学习的条件。
条件(d)是根据电源电压是否超过设定值,判断是否为可维持学习精度的电源电压的条件。
条件(e)是在发动机稳定运转的状态下,允许学习的条件。
条件(f)用于在按照无刷电机2的每个温度学习用于各通电模式的切换判断的阈值时,如果当前时刻的温度是未学习的温度条件则允许学习,如果学习完毕则不执行学习。
例如,如图34所示,按照15℃、50℃、80℃、110℃的各温度学习用于各通电模式的切换判断的阈值,作为在进行从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判断时使用的阈值V2-3,当此时的温度为80℃时,使用与80℃对应存储的阈值V2-3。
在此,如果判断步骤102的学习条件的成立/不成立的时刻下的电机温度是未学习的温度,则允许学习,在学习完毕或从最近学习的时刻起的经过时间充分短的情况下,不进行学习。
此外,在每个温度的阈值学习中,例如,作为在进行从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判断时使用的阈值V2-3,如果与电机温度80℃对应的阈值V2-3学习完毕,与此相对,与其他温度条件对应的阈值V2-3未学习,则能够将在80℃时学习的阈值V2-3应用于所有的温度条件,进行从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判断。
此外,例如,作为在进行从通电模式(2)向通电模式(3)的切换判断时使用的阈值V2-3,如果在多个温度条件下学习完毕,则能够根据基于学习完毕的温度下的阈值V2-3的插值运算等,推断与未学习的温度条件对应的阈值V2-3。
此外,作为阈值的学习条件的温度只要是无刷电机2的温度或与电机温度相关的温度即可,作为与电机温度相关的温度,能够使用电动油泵1押送的油的温度、或发动机的冷却水温度等,此外,还能够根据外部空气温度或电机2中的功耗等推断电机温度。
此外,阈值的学习条件不限于上述条件(a)~(f),并且,能够采用条件(a)~(f)中的一部分作为学习条件,此外,能够用多个条件的逻辑“或”或逻辑“与”,乃至逻辑“或”和逻辑“与”的组合,判断学习条件的成立/不成立。此外,在阈值未学习的情况下,还能够禁止空转减少。
在步骤102中判断为学习条件成立时,进行到步骤103,进行已述的阈值的学习。
在所述阈值学习中,按照6种模式的每次切换学习6个阈值V1-2、V2-3、V3-4、V4-5、V5-6、V6-1,因此即使在3相间存在波动,也能够在适当的定时切换通电模式。
但是,在估计为3相间的波动特别小的情况下,根据单独学习的6个阈值,设定绝对值公共的阈值V1-2、V2-3、V3-4、V4-5、V5-6、V6-1,从而能够进行通电模式的切换判断。
具体而言,求取单独求取的6个阈值V1-2、V2-3、V3-4、V4-5、V5-6、V6-1各自的绝对值中的最小值,并根据该最小值,如图35所示,设定用于通电模式的切换判断的各阈值。
即,在通电模式的切换中,在通电模式(1)→通电模式(2)、通电模式(3)→通电模式(4)、通电模式(5)→通电模式(6)的各切换中,非通电相的电压从基准电压向负侧摆动,在通电模式(2)→通电模式(3)、通电模式(4)→通电模式(5)、通电模式(6)→通电模式(1)的各切换中,非通电相的电压从基准电压向正侧摆动。因此,非通电相的电压向负侧摆动的模式切换将绝对值的最小值×-1设为阈值,非通电相的电压向正侧摆动的模式切换将绝对值的最小值直接设为阈值。
此外,也可以将6个阈值各自的绝对值的简单平均值设为与用于各模式切换判断的阈值公共的绝对值,但是在非通电相的端子电压不穿过阈值的情况下,不进行通电模式的切换,电机有可能失调,因此最好选择最小值,即使是阈值的绝对值比较低的通电模式,非通电相的端子电压也穿过阈值以能够进行通电模式的切换。
此外,例如,能够仅针对6种通电模式的切换中的一部分,学习阈值,并将该学习值的绝对值用作用于其他通电模式的切换判断的阈值的绝对值。
此外,也可以在非通电相的电压相对基准电压向负侧摆动的通电模式(1)→通电模式(2)、通电模式(3)→通电模式(4)、通电模式(5)→通电模式(6)的各模式切换中设定公共阈值,在非通电相的电压相对基准电压向正侧摆动的通电模式(2)→通电模式(3)、通电模式(4)→通电模式(5)、通电模式(6)→通电模式(1)的各模式切换中设定公共阈值。
具体而言,如图36所示,针对通电模式(1)→通电模式(2)、通电模式(3)→通电模式(4)、通电模式(5)→通电模式(6)的各模式切换,选择阈值V1-2、V3-4、V5-6中的最大值,即在计算为负值的阈值V1-2、V3-4、V5-6中选择最接近基准电压的值,学习该选择出的阈值V,作为在通电模式(1)→通电模式(2)、通电模式(3)→通电模式(4)、通电模式(5)→通电模式(6)的各模式切换中公共的阈值。
此外,针对通电模式(2)→通电模式(3)、通电模式(4)→通电模式(5)、通电模式(6)→通电模式(1)的各模式切换,选择阈值V2-3、V4-5、V6-1中的最小值,即在计算为正值的阈值V2-3、V4-5、V6-1中选择最接近基准电压的值,学习该选择出的阈值V,作为通电模式(2)→通电模式(3)、通电模式(4)→通电模式(5)、通电模式(6)→通电模式(1)的各模式切换中公共的阈值。
此外,在根据学习的阈值判断模式切换的定时时,优选根据此时的电机旋转速度校正阈值。
即,电机旋转速度越低,则在非通电相产生的感应电压越低,因此电机速度越低且感应电压越低,越减小阈值的绝对值,反之,电机速度越快且感应电压越高,越增大阈值的绝对值。由此,能够与取决于电机旋转速度的感应电压大小对应地使阈值变化,即使电机旋转速度不同,也能够在适当的定时切换通电模式。
具体而言,依照式(15),用与电机旋转速度对应的校正值校正阈值,并且,作为所述校正值,如图37所示,针对通电模式(1)→通电模式(2)、通电模式(3)→通电模式(4)、通电模式(5)→通电模式(6)的各模式切换,设定绝对值随着旋转速度变高而变大的负的校正值,针对通电模式(2)→通电模式(3)、通电模式(4)→通电模式(5)、通电模式(6)→通电模式(1)的各模式切换,设定绝对值随着旋转速度变高而变大的正的校正值。
式(15)  阈值=阈值+校正值
校正值=旋转速度*感应电压常数*1/2
与上述旋转速度对应的阈值校正能够适用于直接使用单独的学习结果判断模式切换的情况,并且还能够适用于设定使绝对值公共的阈值的情况。
此外,也可以用运算式求取电机旋转速度的校正值,还可以使用将电机旋转速度变换为校正值的变换表。
此外,在阈值学习中,在从用于设为初始位置的通电状态切换为与各模式对应的通电状态时,或在从与用于定位于进行通电模式切换的角度位置的通电模式对应的通电状态切换为下一通电模式时,如果PWM信号的占空比大,则电机旋转速度变快,在非通电相的端子电压产生速度电动势,从而阈值的学习精度下降。
因此,在进行阈值学习的情况下,期望在PWM信号的生成中能够减小占空比,抑制电机旋转速度,并且检测非通电相的感应电压,因此,可以实施后述的脉冲移动。
图38示出一般的PWM信号的生成处理。
在图38中,设三角波载波的中间值为D,并且设电压指令值为B,V相的PWM使用三角波载波和电压指令值D+B的比较结果,W相的PWM使用三角波载波和电压指令值D-B的比较结果。
即,V相的上级开关元件在电压指令值D+B比三角波载波高的期间接通,W相的下级开关元件在三角波载波比电压指令值D-B高的期间接通。
但是,在图38所示的PWM生成中,当占空比小时,V相和W相都通电的时间短,从而不能检测在非通电相感应的电压,但是在为了增长V相和W相都通电的时间,从而能够检测感应电压而增大占空比时,电机旋转速度变快从而向非通电相的端子电压施加速度电动势。
因此,通过实施图39所示的脉冲移动,能够用与图38所示的PWM生成相同的占空比进一步增长2相都通电的连续时间,抑制速度电动势的产生,并且能够检测在非通电相感应的电压。
在图39所示的脉冲移动中,根据三角波载波在上升中还是在下降中,进行电压指令值的校正。
具体而言,在三角波载波的上升期间,为了使电压指令值从三角波载波的中间值D偏离X,使电压指令值D+B增大校正值A(A=X-B),对于电压指令值D-B减少校正值A(A=X-B)。另一方面,在三角波载波的下降期间,为了使电压指令值接近三角波载波的中间值D,使电压指令值D+B减少校正值A(A=X-B),使电压指令值D-B增大校正值A(A=X-B)。
通过上述电压指令值的校正,在三角波载波的下降期间,V相和W相都通电的时间变短,相应地,在三角波载波的上升期间,V相和W相都通电的时间变长,从而能够增长2相都通电的连续时间而不改变占空比。
在图33的流程图的步骤103中,如果如上述实施阈值学习,学习条件连续成立足以学习的时间,则完成学习,但是在学习中途产生空转减少的请求从而学习条件不成立的情况下,在该时刻中止学习。
接着,在步骤104中,判断学习是否正常结束。
在此,学习正常结束,是指至少实施1次进行阈值学习的例程,并且取得的阈值在正常范围内的情况。另一方面,学习异常结束,是指由于空转减少的请求等而在中途停止学习的情况、或即使实施预定次数或预定时间的学习也不能取得正常范围内的阈值的情况。
接着,在学习正常结束的情况下,进行到步骤105,根据在步骤103中新取得的阈值,进行更新之前的阈值存储值的处理。
另一方面,在学习异常结束的情况下,进行到步骤106,不更新阈值的存储值,而保持为上次值或初始值。
在步骤107中,判断空转减少条件是否成立,换言之,判断是否产生了通过无刷电机2驱动电动油泵1的请求。
在空转减少条件不成立的情况下,存在阈值学习没有完全结束的可能,例如,存在没有实施与不同的温度条件对应的阈值学习的情况等,因此返回步骤102,进行学习条件的成立判断。
在此,在不存在未学习的阈值、阈值学习完成的情况下,也可以直接待机至空转减少条件成立为止。
另一方面,在空转减少条件成立时,进行到步骤108,对学习的阈值和非通电相的电压进行比较,切换通电模式,驱动无刷电机2,实施无传感器式的控制。
在步骤109中,在根据学习的阈值切换通电模式来驱动无刷电机2的状态下,检测是否产生了失调。
作为检测失调产生的方法,能够采用公知的各种方法,例如如日本特开2001-25282号公报公开的那样,能够根据无刷电机2的电流周期和电压周期的比较,检测失调产生。
在无刷电机2失调的情况下,阈值不恰当,因此判断为通电模式的切换定时从预期的角度位置偏离,返回步骤102的学习条件的成立判断。
此外,在产生失调的情况下,优选在强制结束空转减少,并重新起动发动机后,开始阈值学习,此外,可以在强制结束空转减少时,对车辆的驾驶员用灯等警告异常发生。
此外,也可以在失调后重新学习阈值的情况下,将重新学习后的阈值直接用于通电模式的切换定时判断,但是为了抑制采用重新学习的结果后再次产生失调,优选在根据在失调时使用的阈值和重新学习后的阈值的相对比较,校正重新学习的结果后,用于通电模式的切换定时判断。
当阈值的绝对值比适当值大时容易失调,此外,过小时效率变差,因此例如如下进行所述重新学习的结果校正。
首先,在重新学习后的阈值的绝对值比失调时的阈值的绝对值小的情况下,将重新学习后的阈值直接用于通电模式的切换定时判断。
此外,如果重新学习后的阈值的绝对值与失调时的阈值的绝对值相等,则将重新学习后的阈值的绝对值校正为减小设定电压,使用校正后的阈值进行通电模式的切换定时判断。在此,当过小设定所述设定电压时,即使使用校正后的电压阈值也有可能重新产生失调,反之过大设定所述设定电压时效率变差,因此预先调整所述设定电压以能够根据角度和电压的相关性,尽量用较小电压抑制失调的重新产生。
此外,在重新学习后的阈值的绝对值比失调时的阈值的绝对值大的情况下,直接使用阈值时,失调的可能性较高,因此将失调时的阈值的绝对值校正为减小所述设定电压后的结果用于通电模式的切换定时判断。
具体而言,例如,如果失调时的阈值为0.5V,重新学习后的阈值是较低的0.3V,则直接使用0.3V进行通电模式的切换定时判断,如果失调时的阈值为0.5V,重新学习后的阈值是相等的0.5V,则使用减去作为设定电压的例如0.1V后的电压=0.4V作为阈值,如果失调时的阈值为0.5V,重新学习后的阈值是较高的1.0V,则使用从失调时的阈值=0.5V减去作为设定电压的例如0.1V后的电压=0.4V作为阈值。
此外,也可以在通过断开点火开关等结束汽车运转后的重新起动时,存储如上述校正后的失调后的阈值,利用该存储值、与初始值设定阈值或初始学习阈值的加权平均等变更电压阈值。
另一方面,在不产生失调的情况下,能够判断为将阈值学习为适当的值,因此维持无刷电机2的驱动而不用进行重新学习。
此外,在步骤110中驾驶员结束车辆运转,并断开点火开关时,将学习到的阈值存储于备用RAM,结束阈值学习和无刷电机2的控制。
此外,在上述实施方式中,将无刷电机2设为3相电机,但相数不限于3相,此外,除了120度通电方式以外,也可以是180度通电方式。
此外,学习用于通电模式的切换判断的阈值,并根据学习结果以无传感器式进行通电模式的切换的无刷电机不限于用于电动油泵的驱动的电机。
在此并入在2010年3月23日递交的日本专利申请No.2010-065737和在2010年6月24日递交的日本专利申请No.2010-143621的所有内容作为参考。
虽然仅选择了所选择的实施例来例示本发明,但显然在此本领域的技术人员能够在不脱离所附权利要求所定义的发明范围内根据该公开进行各种变更和变形。
此外,根据本发明的上述实施例的在前说明仅用于例示,并非旨在将本发明限制在所附权利要求及其等同内容所定义的范围。

Claims (9)

1.一种无刷电机的驱动装置,其根据非通电相的电压与阈值的比较结果切换对于具有多个绕组的无刷电机的各相的通电模式,由此驱动所述无刷电机旋转,其特征在于,
该无刷电机的驱动装置具有学习器,该学习器从维持1个通电模式而使无刷电机停止于初始位置的状态起进行向下一通电模式的切换,根据紧接在该通电模式的切换之后的非通电相的电压,设定所述阈值。
2.根据权利要求1所述的无刷电机的驱动装置,其特征在于,
所述学习器对所述无刷电机的温度设定所述阈值。
3.根据权利要求1所述的无刷电机的驱动装置,其特征在于,
所述学习器在检测到所述无刷电机失调的情况下,进行所述阈值的设定。
4.根据权利要求1所述的无刷电机的驱动装置,其特征在于,
所述学习器根据电机旋转速度校正所述阈值。
5.根据权利要求1所述的无刷电机的驱动装置,其特征在于,
所述学习器根据按照每个通电模式设定的阈值,设定在多个通电模式中公共的阈值。
6.根据权利要求5所述的无刷电机的驱动装置,其特征在于,
所述学习器根据按照每个通电模式设定的阈值中、在多个阈值中绝对值最小的阈值,设定在多个通电模式中公共的阈值。
7.根据权利要求1所述的无刷电机的驱动装置,其特征在于,
所述无刷电机是向汽车用自动变速装置压送油的电动油泵,所述电动油泵与由发动机驱动来将油压送至所述汽车用自动变速装置的机械式油泵并联设置,
所述学习器在所述发动机运转中且由所述机械式油泵将油压送至汽车用自动变速装置时,进行用于设定所述阈值的向各相的通电。
8.根据权利要求1所述的无刷电机的驱动装置,其特征在于,
所述学习器根据紧接在通电模式的切换之后的非通电相的电压,设定用于下一通电模式切换的判断的所述阈值。
9.一种无刷电机的驱动方法,该无刷电机具有多个绕组,所述无刷电机的驱动方法包括以下步骤:根据非通电相的电压与阈值的比较结果切换通电模式,
其特征在于,该无刷电机的驱动方法还包括以下步骤:
维持1个通电模式而使所述无刷电机停止于初始位置,
从使所述无刷电机停止于所述初始位置的状态起进行向下一通电模式的切换,
根据紧接在所述通电模式的切换之后的非通电相的电压,设定所述阈值。
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