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JP6354562B2 - Motor control device - Google Patents
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JP6354562B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、車両のウォータポンプ駆動用のモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device for driving a water pump of a vehicle.

水冷式エンジンでは、エンジンブロック等に設けられた冷却水の流路であるウォータジャケットに不凍液を添加した冷却水を循環させることにより、エンジンを冷却している。水冷式エンジンのエンジンブロックには、冷却水を循環させるためのウォータポンプが取り付けられており、ウォータポンプは、車両が備えるECU(Electronic Control Unit)によって供給電力が制御されるポンプ駆動用モータによって駆動される。   In a water-cooled engine, the engine is cooled by circulating cooling water with antifreeze added to a water jacket that is a flow path of cooling water provided in an engine block or the like. A water pump for circulating cooling water is attached to the engine block of the water-cooled engine, and the water pump is driven by a pump driving motor whose supply power is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) provided in the vehicle. Is done.

冷却水はエンジンを冷却するためのものなので、始動直後で暖機されていないエンジンでは、循環させる冷却水の流量は、暖機されたエンジンほどは要しない。特許文献1には、ポンプのインペラを通常時とは逆方向に回転させることによって、ポンプが吐出する冷却水の量を通常時よりも減少させる遠心ポンプの運転方法の発明が開示されている。   Since the cooling water is for cooling the engine, the flow rate of the cooling water to be circulated is not as high as that of the engine that has been warmed up in an engine that has not been warmed up immediately after starting. Patent Document 1 discloses an invention of an operation method of a centrifugal pump in which the amount of cooling water discharged from the pump is reduced as compared with the normal time by rotating the impeller of the pump in a direction opposite to the normal time.

特開2004−197621号公報JP 2004-197621 A

しかしながら、特許文献1に記載の発明では、インペラを逆転させる場合よりも冷却水の吐出量が少なくなる制御及びインペラを逆回転させる場合と正回転させる場合とでの中間の吐出量が考慮されていないという問題点があった。   However, in the invention described in Patent Document 1, the amount of cooling water discharged is less than when the impeller is reversed, and an intermediate discharge amount between the case where the impeller is reversely rotated and the case where the impeller is rotated forward is considered. There was no problem.

前述のように、始動直後のエンジンでは、冷却水を積極的に循環させてエンジンを冷却する必要はなく、特許文献1に記載の発明のように、ウォータポンプのインペラを逆転サせた場合の冷却水の吐出量も過剰な場合がある。   As described above, in the engine immediately after starting, it is not necessary to cool the engine by actively circulating the cooling water, as in the invention described in Patent Document 1, when the impeller of the water pump is reversed. The amount of cooling water discharged may also be excessive.

エンジンの冷却が必要ない場合であれば、ウォータポンプの作動を停止させることも考えられるが、エンジンの冷却水の循環を停止させると、冷却水の温度が、エンジンの燃焼室近くの流路では高く、エンジンのその他の部位の流路では低くなるという現象が起こる。冷却水の温度は、冷却水の流路の一角に設けられた水温センサで検知されるが、上述のように、冷却水の温度が流路の部位によって異なると、ECUがエンジンを制御するための冷却水の温度の情報が的確に得られず、エンジンの制御に支障が生じるおそれがある。   If it is not necessary to cool the engine, it may be possible to stop the operation of the water pump. However, if the circulation of the cooling water in the engine is stopped, the temperature of the cooling water will be reduced in the flow path near the engine combustion chamber. There is a phenomenon that it is high and low in the flow path of other parts of the engine. The temperature of the cooling water is detected by a water temperature sensor provided at one corner of the flow path of the cooling water. However, as described above, if the temperature of the cooling water varies depending on the location of the flow path, the ECU controls the engine. Information on the temperature of the cooling water cannot be obtained accurately, and the engine control may be hindered.

従って、始動直後のエンジンでは、水温センサによる冷却水の温度の検知が的確に行われ得る冷却水の循環が担保されるように、ポンプ駆動用モータを制御する必要がある。   Therefore, in the engine immediately after starting, it is necessary to control the motor for driving the pump so as to ensure the circulation of the cooling water that can accurately detect the temperature of the cooling water by the water temperature sensor.

また、インペラを逆回転させるとウォータポンプからの冷却水の吐出量は少なくできるが、インペラを正回転させた場合のウォータポンプからの冷却水の吐出量とは隔たりがあり、吐出量を連続的に制御できないという問題点があった。   Also, if the impeller is rotated in the reverse direction, the cooling water discharge amount from the water pump can be reduced, but there is a difference from the cooling water discharge amount from the water pump when the impeller is rotated in the forward direction. There was a problem that it could not be controlled.

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ウォータポンプによる冷却水の吐出量を連続的に制御できるモータ制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a motor control device capable of continuously controlling the discharge amount of cooling water by a water pump.

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、ウォータポンプを駆動する三相モータの無通電相のコイルに生じた誘起電圧に基づいて、前記三相モータのロータの回転位置を検出する検出部と、エンジン冷却水温が上昇するに従って前記三相モータが間欠的逆回転、連続的逆回転、低速正回転、及び高速正回転の順に回転し、低速正回転させる場合は、前記ロータの回転位置に応じていずれか1相のコイルを無通電にし、他の2相のコイルの一方のコイルから他方のコイルに通電された後、前記他方のコイルから前記一方のコイルに通電されるように駆動回路を制御する制御部と、を含んでいる。   In order to solve the above-described problem, the motor control device according to claim 1 is configured to rotate the rotor of the three-phase motor based on an induced voltage generated in a non-conducting phase coil of the three-phase motor that drives the water pump. When the detection unit for detecting the position and the three-phase motor rotates in the order of intermittent reverse rotation, continuous reverse rotation, low-speed normal rotation, and high-speed normal rotation as the engine coolant temperature rises, Either one phase coil is de-energized according to the rotational position of the rotor, and one coil of the other two phase coils is energized to the other coil, and then the other coil is energized to the one coil. And a control unit for controlling the drive circuit.

このモータ制御装置によれば、エンジンの冷却水の温度が上昇するに従ってウォータポンプを駆動するモータを間欠的に逆回転、連続的に逆回転、低速正回転及び高速正回転の順に回転させるように駆動回路を制御する。   According to this motor control device, the motor driving the water pump is intermittently reverse-rotated, continuously reverse-rotated, low-speed normal rotation, and high-speed normal rotation in this order as the engine coolant temperature rises. Control the drive circuit.

モータを低速で正回転させる場合には、算出したロータの位置に応じて、3相のコイルのうち1の相のコイルを無通電にし、かつ他の2相のコイルのうち一方のコイルから他方のコイルへ通電した後、他方のコイルから一方のコイルへ通電する。通電したコイルに当該通電とは逆方向の電流を通電することにより、通電後のコイルに流れ続ける電流を相殺し、モータが低速で正回転できるようにしている。その結果、モータを間欠的に逆回転、連続的に逆回転、低速正回転及び高速正回転させることが可能となり、ウォータポンプによる冷却水の吐出量を連続的に制御できる。   When the motor is rotated forward at a low speed, one of the three-phase coils is deenergized according to the calculated rotor position, and one of the other two-phase coils is switched from one coil to the other. After energizing one coil, the other coil is energized to one coil. By energizing the energized coil with a current in the opposite direction to the energized current, the current that continues to flow in the energized coil is canceled out so that the motor can rotate forward at low speed. As a result, the motor can be intermittently reversely rotated, continuously reversely rotated, low-speed normal rotation, and high-speed normal rotation, and the amount of cooling water discharged by the water pump can be controlled continuously.

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、前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電後の前記他方のコイルから前記一方のコイルへの通電は、前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電よりも短時間である。   The motor control device according to claim 2 is the motor control device according to claim 1, wherein energization from the other coil to the one coil after energization from the one coil to the other coil is It is shorter than the energization from one coil to the other coil.

このモータ制御装置によれば、通電後のコイルに流れ続ける電流を相殺する逆方向の通電を短時間で行うことにより、モータを低速で正回転させることができる。   According to this motor control device, the motor can be rotated forward at a low speed by performing reverse energization in a short time to cancel out the current that continues to flow through the energized coil.

請求項3に記載のモータ制御装置は、請求項1又は2記載のモータ制御装置において、前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電後に前記他方のコイルから前記一方のコイルへ通電する制御により、前記無通電相のコイルに生じる誘起電圧の発生を軽減させる。   According to a third aspect of the present invention, in the motor control device according to the first or second aspect, after the energization from the one coil to the other coil, the energization from the other coil to the one coil is performed. The generation of the induced voltage generated in the non-conducting phase coil is reduced.

このモータ制御装置によれば、通電後のコイルに流れ続ける電流を相殺することにより、無通電の相の誘起電圧の発生を軽減でき、低速回転時に誘起電圧に基づくロータの位置の検出が容易となる。   According to this motor control device, by canceling the current that continues to flow through the coil after being energized, the generation of the induced voltage in the non-energized phase can be reduced, and the rotor position can be easily detected based on the induced voltage during low-speed rotation. Become.

請求項4に記載のモータ制御装置は、請求項1〜3のいずれか1項記載のモータ制御装置において、前記制御部は、前記エンジンが始動された直後は、前記三相モータを誘起電圧によって前記ロータの位置が検知可能となる回転速度まで連続的に逆回転させるように前記駆動回路を制御し、前記三相モータの回転が該回転速度に達した後は、前記三相モータのコイルに間欠的に通電させるように前記駆動回路を制御して前記三相モータを間欠的に逆回転させる。   A motor control device according to a fourth aspect of the present invention is the motor control device according to any one of the first to third aspects, wherein the control unit causes the three-phase motor to be driven by an induced voltage immediately after the engine is started. The drive circuit is controlled so as to continuously reversely rotate to a rotational speed at which the position of the rotor can be detected, and after the rotation of the three-phase motor reaches the rotational speed, the coil of the three-phase motor is The three-phase motor is intermittently reversely rotated by controlling the drive circuit so as to be energized intermittently.

このモータ制御装置によれば、エンジン始動直後は誘起電圧によるロータの位置検出が可能なるまでモータを連続的に逆回転させ、ロータの位置検出が可能なった後に、モータのコイルに間欠的に通電することにより、モータを間欠的に逆回転させることができる。   According to this motor control device, immediately after the engine is started, the motor is continuously reversely rotated until the rotor position can be detected by the induced voltage. After the rotor position can be detected, the motor coil is intermittently energized. By doing so, the motor can be intermittently reversely rotated.

本発明の実施の形態に係るポンプ駆動用モータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the pump drive motor which concerns on embodiment of this invention. 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。It is the schematic which shows an example of the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るモータを用いたウォータポンプのインペラの動作の一例を示した概略図であり、(A)はインペラを正回転させた場合、(B)はインペラを逆回転させた場合を各々示している。It is the schematic which showed an example of the operation | movement of the impeller of the water pump using the motor which concerns on embodiment of this invention, (A) rotated the impeller forward, (B) rotated the impeller reversely Each case is shown. (A)はインペラを連続的に逆回転させた場合のウォータポンプの流量を、(B)はインペラを間欠的に逆回転させた場合のウォータポンプの流量を各々示している。(A) shows the flow rate of the water pump when the impeller is continuously reversely rotated, and (B) shows the flow rate of the water pump when the impeller is intermittently reversely rotated. インペラを間欠的に逆回転させる場合の、モータに印加するモータ印加電圧とウォータポンプが吐出する冷却水の流量と平均流量とを対比させた概略図である。It is the schematic which contrasted the motor application voltage applied to a motor, the flow volume of the cooling water which a water pump discharges, and an average flow volume in the case of rotating an impeller reversely intermittently. 冷却水を吐出する際の配管抵抗を流量と圧力の比で表したグラフである。It is the graph which represented the piping resistance at the time of discharging cooling water by ratio of flow volume and pressure. モータのU相コイルからV相コイルへの通電においてインバータ回路が動作したことにより、各相とGND間の電圧を示した概略図であり、(A)はインペラを高速正回転させる場合、(B)はインペラを低速正回転させる場合を各々示している。It is the schematic which showed the voltage between each phase and GND by having operated the inverter circuit in energization from the U phase coil of a motor to the V phase coil, and (A) is (B ) Indicates the case where the impeller is rotated at a low speed in the forward direction. 本発明の実施の形態に係るモータ制御装置におけるインバータFETのゲートに印加される信号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。It is the schematic which showed an example of the signal applied to the gate of inverter FET in the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention, (A) is the case of one-side PWM drive, (B) is the case of balanced drive. Each is shown. 本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の制御の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of control of the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention.

図1は、本実施の形態に係るポンプ駆動用モータ10(以下、「モータ10」と略記)の分解斜視図である。図1に示されるように、モータ10は、ハウジング12と、ベース部材14と、ロータ16と、ステータ18と、制御基板20と、シールドカバー22と、ステータホルダ24とを備えている。   FIG. 1 is an exploded perspective view of a pump drive motor 10 (hereinafter abbreviated as “motor 10”) according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the motor 10 includes a housing 12, a base member 14, a rotor 16, a stator 18, a control board 20, a shield cover 22, and a stator holder 24.

ハウジング12は、樹脂製とされている。このハウジング12は、板状のハウジング本体26と、ロータ16を収容する開口28Aを備えたロータ収容室28の周壁部30とを一体に有している。ハウジング本体26の一端部には、コネクタ32が設けられており、ロータ収容室28の周壁部30は、ハウジング本体26の中央部よりも他端部寄りの位置に円筒状に形成されている。   The housing 12 is made of resin. The housing 12 integrally includes a plate-shaped housing main body 26 and a peripheral wall portion 30 of the rotor housing chamber 28 having an opening 28 </ b> A for housing the rotor 16. A connector 32 is provided at one end portion of the housing body 26, and the peripheral wall portion 30 of the rotor housing chamber 28 is formed in a cylindrical shape at a position closer to the other end portion than the central portion of the housing body 26.

モータ10は、例えばエンジン冷却水を循環させるウォータポンプとして好適に用いられるものであり、ロータ収容室28は、ハウジング12が自動車のエンジンブロック等に取り付けられた場合に、エンジンブロックに形成されたポンプ室と連通される。   The motor 10 is preferably used as, for example, a water pump that circulates engine coolant, and the rotor housing chamber 28 is a pump formed in the engine block when the housing 12 is attached to an engine block or the like of an automobile. It communicates with the room.

ベース部材14は、伝熱性が高く導電性を有する金属の一例として、例えば、アルミニウム合金製とされている。このベース部材14には、ロータ収容室28の底壁部31が形成されており、この底壁部31には、接合部38及びシャフト支持部40が形成されている。この接合部38及びシャフト支持部40は、それぞれ円筒状に形成されている。   The base member 14 is made of, for example, an aluminum alloy as an example of a metal having high heat conductivity and conductivity. The base member 14 is formed with a bottom wall portion 31 of the rotor accommodating chamber 28, and a joining portion 38 and a shaft support portion 40 are formed on the bottom wall portion 31. The joint portion 38 and the shaft support portion 40 are each formed in a cylindrical shape.

接合部38は、シャフト支持部40の径方向外側に形成されると共に、周壁部30の先端部と同軸上に形成されている。この接合部38は、ロータ収容室28側に突出しており、周壁部30の先端部における外周部と接合されている。この接合部38の内周部と周壁部30の先端部における外周部との間には、例えばOリング等のシール材が設けられている。   The joint portion 38 is formed on the outer side in the radial direction of the shaft support portion 40, and is formed coaxially with the distal end portion of the peripheral wall portion 30. The joint portion 38 protrudes toward the rotor accommodating chamber 28 and is joined to the outer peripheral portion at the distal end portion of the peripheral wall portion 30. A sealing material such as an O-ring is provided between the inner peripheral portion of the joint portion 38 and the outer peripheral portion at the distal end portion of the peripheral wall portion 30.

シャフト支持部40は、周壁部30の径方向内側に形成されており、ロータ収容室28の内部に突出されている。このシャフト支持部40の内側には、ロータ収容室28の軸方向に延びるシャフト44の一端が圧入されており、これにより、シャフト44は、シャフト支持部40に支持されている。   The shaft support portion 40 is formed on the radially inner side of the peripheral wall portion 30 and protrudes into the rotor accommodating chamber 28. One end of a shaft 44 extending in the axial direction of the rotor accommodating chamber 28 is press-fitted inside the shaft support portion 40, whereby the shaft 44 is supported by the shaft support portion 40.

ロータ16は、ロータ収容室28に回転可能に収容されている。このロータ16は、軸受46を介してシャフト44に回転可能に支持されている。ロータ16は、永久磁石で構成されており、シャフト44の軸方向にインペラ部材48が設けられている。   The rotor 16 is rotatably accommodated in the rotor accommodating chamber 28. The rotor 16 is rotatably supported on the shaft 44 via a bearing 46. The rotor 16 is composed of a permanent magnet, and an impeller member 48 is provided in the axial direction of the shaft 44.

インペラ部材48にはインペラ56が形成されている。インペラ56は、エンジンブロックのポンプ室に収容される。ポンプ室内でインペラ56が回転することにより、ポンプ室内に液体が流入されると共に、ポンプ室から液体が吐出される。なお、ロータ収容室28は、ポンプ室と連通されるので、ポンプ室36に液体が流入すると、ロータ収容室28は、液体で充満される。   An impeller 56 is formed on the impeller member 48. The impeller 56 is accommodated in the pump chamber of the engine block. When the impeller 56 rotates in the pump chamber, the liquid flows into the pump chamber and the liquid is discharged from the pump chamber. In addition, since the rotor storage chamber 28 communicates with the pump chamber, when the liquid flows into the pump chamber 36, the rotor storage chamber 28 is filled with the liquid.

ステータ18は、周壁部30の周囲に設けられており、この周壁部30を介してロータ16と径方向に対向されている。このステータ18は、環状のステータコアに巻装された巻線を有している。ステータ18の巻線に印加する電圧の極性を制御することによって、ステータ18にはいわゆる回転磁界生じる。ロータ16を構成する永久磁石が、ステータ18に生じた回転磁界に吸引又は反発することにより、ロータ16が回転磁界に追随して回転する。   The stator 18 is provided around the peripheral wall portion 30, and faces the rotor 16 in the radial direction via the peripheral wall portion 30. The stator 18 has a winding wound around an annular stator core. By controlling the polarity of the voltage applied to the windings of the stator 18, a so-called rotating magnetic field is generated in the stator 18. The permanent magnet constituting the rotor 16 attracts or repels the rotating magnetic field generated in the stator 18 so that the rotor 16 rotates following the rotating magnetic field.

制御基板20は、プリント基板等の基板本体64に複数の素子が実装されている。基板本体64は、底壁部31にロータ収容室28と反対側から重ね合わされている。なお、基板本体64は、底壁部31との間に例えば伝熱シートや伝熱ゲル等の介在物を介して底壁部31に重ね合わされていても良い。   The control board 20 has a plurality of elements mounted on a board body 64 such as a printed board. The substrate body 64 is superimposed on the bottom wall portion 31 from the side opposite to the rotor accommodating chamber 28. The substrate main body 64 may be overlapped with the bottom wall portion 31 via an inclusion such as a heat transfer sheet or a heat transfer gel between the substrate main body 64 and the bottom wall portion 31.

シールドカバー22は、例えば鉄等の強磁性体により形成されている。このシールドカバー22は、上述の制御基板20及びベース部材14と後述するステータホルダ24の保持部76とを包囲する包囲部72と、制御基板20に対する底壁部31と反対側から制御基板20を覆う被覆部74とを有している。このシールドカバー22は、モータ10の外形部を形成している。   The shield cover 22 is formed of a ferromagnetic material such as iron. The shield cover 22 surrounds the control board 20 from the side opposite to the bottom wall 31 with respect to the control board 20 and the surrounding part 72 surrounding the control board 20 and the base member 14 and a holding part 76 of the stator holder 24 described later. And a covering portion 74 for covering. The shield cover 22 forms the outer portion of the motor 10.

ステータホルダ24は、例えば鉄等の強磁性体により形成されている。このステータホルダ24は、円筒状の保持部76を有している。この保持部76は、ステータ18と包囲部72との間に設けられている。この保持部76の内周部に、巻線が巻回されたステータコアが圧入されることにより、ステータ18は、保持部76によって保持されている。   The stator holder 24 is made of a ferromagnetic material such as iron. The stator holder 24 has a cylindrical holding portion 76. The holding portion 76 is provided between the stator 18 and the surrounding portion 72. The stator 18 is held by the holding portion 76 by press-fitting the stator core around which the winding is wound into the inner peripheral portion of the holding portion 76.

また、この保持部76におけるハウジング本体26側の端部には、この板状のハウジング本体26に沿って包囲部72に向けて延びる延長フランジ78が形成されている。さらに、上述のシールドカバー22の周縁部には、第1フランジ80が形成されており、ステータホルダ24の周縁部には、第2フランジ82が形成されている。この第1フランジ80及び第2フランジ82は、締結具等により互いに結合されている。なお、この第1フランジ80及び第2フランジ82は、シールドカバー22とステータホルダ24との接続部の一例である。   An extension flange 78 extending toward the enclosure portion 72 along the plate-shaped housing body 26 is formed at the end of the holding portion 76 on the housing body 26 side. Further, a first flange 80 is formed on the peripheral edge of the shield cover 22 described above, and a second flange 82 is formed on the peripheral edge of the stator holder 24. The first flange 80 and the second flange 82 are coupled to each other by a fastener or the like. The first flange 80 and the second flange 82 are an example of a connection portion between the shield cover 22 and the stator holder 24.

シールドカバー22及びステータホルダ24が互いに固定された際に形成される空間に、上述の制御基板20が収容されている。   The control board 20 is accommodated in a space formed when the shield cover 22 and the stator holder 24 are fixed to each other.

制御基板20の基板本体64には、上述の延長フランジ78と同じ側に延びる延長部86が形成されている。保持部76の側方で延長フランジ78と延長部86との間に形成された空間には、基板本体64に実装されている素子よりも大型の電気部品90が配置されている。電気部品90は、例えば雑防素子とされており、基板本体64における底壁部側の面に実装されている。なお、ベース部材14には、底壁部31から延長部86と同じ側に延びる支持部92が形成されており、延長部86は、支持部92に重ね合わされている。   The board body 64 of the control board 20 is formed with an extension 86 extending on the same side as the extension flange 78 described above. In a space formed between the extension flange 78 and the extension portion 86 on the side of the holding portion 76, an electric component 90 larger than the element mounted on the substrate body 64 is disposed. The electrical component 90 is, for example, a noise prevention element, and is mounted on the surface of the substrate body 64 on the bottom wall portion side. The base member 14 is formed with a support portion 92 extending from the bottom wall portion 31 to the same side as the extension portion 86, and the extension portion 86 is overlapped with the support portion 92.

図2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。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、車載のバッテリ120から供給された電力をスイッチングし、モータ本体118のステータ18のコイルに印加する電圧を生成する。例えば、インバータFET114A,44DはU相のコイルに、インバータFET114B,44EはV相のコイルに、インバータ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。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the motor control device 100 according to the present embodiment. In the inverter circuit 114, the ignition switch 124 is turned on, the electric power supplied from the vehicle-mounted battery 120 is switched, and a voltage to be applied to the coil of the stator 18 of the motor main body 118 is generated. For example, the inverters FET 114A and 44D perform switching to generate a voltage to be applied to a U-phase coil, the inverters FET 114B and 44E to a V-phase coil, and the inverters FET 114C and 44F to a W-phase coil.

インバータ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、インバータ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。   The drains of the inverters FETs 114A, 114B, and 114C are connected to the positive electrode of the on-vehicle battery 120. The sources of the inverters FET 114D, 114E, and 114F are connected to the negative electrode of the battery 120.

本実施の形態では、モータ本体118のロータ16が回転によって生じる誘起電圧によりロータ16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44と同軸に設けられたロータ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16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本体118は、エンジンのウォータポンプ128に用いられるので、ロータ16が収容されるロータ収容室28もエンジン冷却水が循環する構造のため、ロータの近傍にホール素子を配置することが難しいので、本実施の形態に係るモータ10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16の回転速度及び位置を検出する。   In the present embodiment, the rotational speed and position (rotational position) of the rotor 16 are detected by an induced voltage generated by the rotation of the rotor 16 of the motor body 118. In general, the brushless DC motor detects a magnetic field of a rotor magnet or a sensor magnet provided coaxially with the shaft 44 by a hall element, and detects the rotational speed and position (rotational position) of the rotor 16 based on the detected magnetic field. . However, since the motor main body 118 according to the present embodiment is used for the engine water pump 128, the rotor accommodating chamber 28 in which the rotor 16 is accommodated also has a structure in which the engine coolant is circulated. In the motor 10 according to the present embodiment, the Hall element is not used, and the rotational speed and position of the rotor 16 are detected by the induced voltage generated in the coil of the non-energized phase.

誘起電圧は、ロータ16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。   The induced voltage is a sinusoidal analog signal that changes in accordance with the rotation of the rotor 16. In this embodiment, the induced voltage is converted into a rectangular wave pulse signal by the position detection circuit 116 including a comparator and input to the microcomputer 110. To do.

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16の位置を算出し、算出したロータ16の位置と上位の制御装置であるECU122から入力された信号とに基づいて、インバータ回路114のスイッチングの制御に係るPWM(Pulse Width Modulation)制御のデューティ比を算出する。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本体118の回転速度を制御する。また、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の一角に設けられている。   The microcomputer 110 calculates the position of the rotor 16 from the signal input from the position detection circuit 116, and based on the calculated position of the rotor 16 and the signal input from the ECU 122, which is a higher-level control device, of the inverter circuit 114. The duty ratio of PWM (Pulse Width Modulation) control related to switching control is calculated. The ECU 122 is connected to a water temperature sensor 126 that detects the temperature of the cooling water of the engine. The motor body 118 rotates so that the amount of cooling water discharged from the water pump 128 increases as the temperature of the cooling water increases. Control the speed. The water temperature sensor 126 is provided at one corner of a cooling water flow path such as a water jacket or a radiator of the engine.

マイコン110によって算出されたデューティ比の信号は、プリドライバ112を介してインバータ回路114に出力され、インバータ回路114は当該デューティ比に基づいて電圧を生成し、モータ本体118のコイルに印加する。   The signal of the duty ratio calculated by the microcomputer 110 is output to the inverter circuit 114 via the pre-driver 112, and the inverter circuit 114 generates a voltage based on the duty ratio and applies it to the coil of the motor main body 118.

図3は、本実施の形態に係るモータ10を用いたウォータポンプのインペラ56の動作の一例を示した概略図であり、(A)はインペラ56を正回転させた場合、(B)はインペラ56を逆回転させた場合を各々示している。   FIG. 3 is a schematic view showing an example of the operation of the impeller 56 of the water pump using the motor 10 according to the present embodiment. FIG. 3A shows a case where the impeller 56 is rotated forward, and FIG. The case where 56 is reversely rotated is shown, respectively.

図3(A)に示したように、インペラ56を正回転させると、ポンプ室58内の冷却水の水分子60がインペラ56の羽根に当たり、吐出口58Aに向けて押し出される。また、図3(B)に示したように、インペラ56を逆回転させると、ポンプとしての効率はインペラ56を正回転させた場合よりも損なわれるので、インペラ56を正回転させた場合よりも少量の冷却水が吐出口58Aに向けて押し出される。   As shown in FIG. 3A, when the impeller 56 is rotated forward, the water molecules 60 of the cooling water in the pump chamber 58 hit the blades of the impeller 56 and are pushed out toward the discharge port 58A. Further, as shown in FIG. 3B, when the impeller 56 is rotated in the reverse direction, the efficiency as a pump is lost as compared with the case where the impeller 56 is rotated in the forward direction. A small amount of cooling water is pushed out toward the discharge port 58A.

従って、インペラ56の回転を正回転から逆回転に変更することにより、ウォータポンプが吐出する冷却水の流量を変更することができる。さらに、インペラ56を間欠的に逆回転させることにより、インペラ56を連続的に逆回転させる場合よりもさらに少ない流量にすることが可能となる。   Therefore, the flow rate of the cooling water discharged by the water pump can be changed by changing the rotation of the impeller 56 from the normal rotation to the reverse rotation. Further, by intermittently rotating the impeller 56 reversely, the flow rate can be further reduced as compared with the case where the impeller 56 is continuously reversely rotated.

図4(A)はインペラ56を連続的に逆回転させた場合のウォータポンプの流量を、図4(B)はインペラ56を間欠的に逆回転させた場合のウォータポンプの流量を各々示している。図4(A)は、逆回転とはいえ、インペラ56を連続的に回転させているので、ウォータポンプが吐出する冷却水の流量130は若干の変化はあるものの略一定であり、平均流量132から大きくは外れない。   4A shows the flow rate of the water pump when the impeller 56 is continuously rotated in the reverse direction, and FIG. 4B shows the flow rate of the water pump when the impeller 56 is rotated in the reverse direction intermittently. Yes. Although FIG. 4A shows reverse rotation, the impeller 56 is continuously rotated, so that the flow rate 130 of the cooling water discharged from the water pump is substantially constant, although there is some change, and the average flow rate 132 Will not deviate greatly.

図4(B)では、ウォータポンプが吐出する冷却水の流量134は、インペラ56が逆回転した「ON」の場合と回転を停止した「OFF」の場合とで大きく変化するが、結果として、平均流量136はインペラ56を連続的に逆回転させた場合よりも低くなる。   In FIG. 4B, the flow rate 134 of the cooling water discharged from the water pump varies greatly between “ON” when the impeller 56 rotates in the reverse direction and “OFF” when the impeller 56 stops rotating. The average flow rate 136 is lower than when the impeller 56 is continuously reversely rotated.

図5は、インペラ56を間欠的に逆回転させる場合の、モータ10に印加するモータ印加電圧138とウォータポンプが吐出する冷却水の流量134と平均流量136とを対比させた概略図である。モータ印加電圧138を断続的に通電することで、インペラ56を間欠的に逆回転させ、平均流量136を抑制する。   FIG. 5 is a schematic diagram comparing the motor applied voltage 138 applied to the motor 10 with the flow rate 134 of cooling water discharged from the water pump and the average flow rate 136 when the impeller 56 is intermittently reversely rotated. By intermittently energizing the motor applied voltage 138, the impeller 56 is intermittently reversely rotated to suppress the average flow rate 136.

図6は、冷却水を吐出する際の配管抵抗を流量と圧力の比で表したグラフである。図6に示したように、ウォータポンプが吐出する冷却水の流量が増えるに従って、高い圧力を要するようになり、配管抵抗が大きくなっている。本実施の形態では、流量が少ない場合には、ウォータポンプのインペラ56を間欠的に逆回転させ、流量が大きくなるに従って、インペラ56の回転を連続的な逆回転から、低速正回転、高速正回転に切り替えていく。低速正回転の場合には、モータ10に印加する電圧のデューティ比を小さくし、高速正回転の場合には、モータ10に印加する電圧のデューティ比を大きくする。   FIG. 6 is a graph showing pipe resistance when cooling water is discharged as a ratio of flow rate to pressure. As shown in FIG. 6, as the flow rate of the cooling water discharged from the water pump increases, a higher pressure is required, and the pipe resistance increases. In the present embodiment, when the flow rate is small, the impeller 56 of the water pump is intermittently reversely rotated, and the rotation of the impeller 56 is changed from continuous reverse rotation to low-speed normal rotation and high-speed normal rotation as the flow rate increases. Switch to rotation. In the case of low-speed positive rotation, the duty ratio of the voltage applied to the motor 10 is reduced, and in the case of high-speed positive rotation, the duty ratio of the voltage applied to the motor 10 is increased.

図7は、モータ10のU相コイル18UからV相コイル18Vへの通電においてインバータ回路114が動作したことにより、各相とGND間の電圧を示した概略図であり、(A)はインペラ56を高速正回転させる場合、(B)はインペラ56を低速正回転させる場合を各々示している。   FIG. 7 is a schematic diagram showing the voltage between each phase and GND due to the operation of the inverter circuit 114 in energization from the U-phase coil 18U to the V-phase coil 18V of the motor 10, and FIG. (B) shows a case where the impeller 56 is rotated forward at a low speed.

図7(A)に示したインペラ56を高速正回転させる場合は、モータ10に印加する電圧のデューティ比を大きくする場合である。図7(A)では、バッテリ120から供給された電力を、インバータFET114AをオンにしてU相コイル18Uに印加し、V相コイル18VとインバータFET114Eとを経由して接地させている。   When the impeller 56 shown in FIG. 7A is rotated at high speed and forward, the duty ratio of the voltage applied to the motor 10 is increased. In FIG. 7A, the power supplied from the battery 120 is applied to the U-phase coil 18U with the inverter FET 114A turned on, and grounded via the V-phase coil 18V and the inverter FET 114E.

図7(A)の下段の表は上から順に、U相コイル18Uに通電するためのスイッチングを行うインバータFET114A及びインバータFET114Dのスイッチング概念、V相コイル18Vに通電するためのスイッチングを行うインバータFET114B及びインバータFET114Eのスイッチング概念、W相コイル18Wの電圧の変化を示している。   The lower table in FIG. 7A is, in order from the top, the switching concept of the inverter FET 114A and the inverter FET 114D for switching to energize the U-phase coil 18U, the inverter FET 114B for switching to energize the V-phase coil 18V, and The switching concept of inverter FET114E and the change of the voltage of W phase coil 18W are shown.

図7(A)表のU相コイル18Uに通電するためのスイッチングを行うインバータFET114A及びインバータFET114Dのスイッチング概念では、インバータFET114Aが連続的にオンになっていることを示している。また、V相コイル18Vに通電するためのスイッチングを行うインバータFET114B及びインバータFET114Eのスイッチング概念では、インバータFET114B及びインバータFET114Eが、交互にオンオフしていることを示している。   The switching concept of the inverter FET 114A and the inverter FET 114D that perform switching for energizing the U-phase coil 18U in the table of FIG. 7A indicates that the inverter FET 114A is continuously turned on. Further, the switching concept of the inverter FET 114B and the inverter FET 114E that performs switching for energizing the V-phase coil 18V indicates that the inverter FET 114B and the inverter FET 114E are alternately turned on and off.

図7(A)では、インバータFET114Aが連続的にオンで、インバータFET114B及びインバータFET114EをPWM制御により断続的にオンオフさせている。U相コイル18Uに通電するためのスイッチングを行うインバータ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インバータFETをPWM制御しているので、本実施の形態では、図7(A)のような場合を片側PWM駆動と呼称する。   In FIG. 7A, the inverter FET 114A is continuously on, and the inverter FET 114B and the inverter FET 114E are intermittently turned on and off by PWM control. While the inverter FET that performs switching for energizing the U-phase coil 18U is continuously turned on, the inverter FET that performs switching for energizing the V-phase coil 18V is PWM controlled. Then, the case as shown in FIG. 7A is referred to as one-side PWM drive.

図7(A)において、電流140はインバータ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インバータFET114Aを介してU相コイル18Uに流れ、さらにV相コイル18VとインバータFET114Eとを経由して接地領域に流れている。   In FIG. 7A, a current 140 is a current when the inverter FET 114E is turned on. The current 140 flows to the U-phase coil 18U via the inverter FET 114A that is continuously turned on, and further flows to the ground region via the V-phase coil 18V and the inverter FET 114E.

図7(A)において、電流142は、インバータFET114Eがオフになり、インバータFET114Bがオン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、インバータ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。   In FIG. 7A, a current 142 is a current when the inverter FET 114E is turned off and the inverter FET 114B is turned on. The current 142 is due to the effect of the current 140 flowing. Even if the inverter FET 114E is turned off, the current 140 flows in the same direction as the current 140, that is, from the U-phase coil 18U to the V-phase coil 18V. This is due to an electromotive force that tries to pass a current through.

電流142は、インバータ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、インバータFET114B、インバータFET114Aを構成された回路を循環するに留まる。しかしながら、後述するように、電流140,142によって、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。   Since the inverter FET 114E is off, the current 142 does not flow to the ground region, but only circulates through the circuit including the U-phase coil 18U, the V-phase coil 18V, the inverter FET 114B, and the inverter FET 114A. However, as will be described later, the induced voltage generated in the W-phase coil 18W may be affected by the currents 140 and 142.

図7(A)の場合、W相コイル18Wにはバッテリ120の電力は通電されていないので、図7(A)表の最下段の波形は、W相コイル18Wに発生した誘起電圧によるものである。   In the case of FIG. 7A, since the power of the battery 120 is not energized in the W-phase coil 18W, the bottom waveform in the table of FIG. 7A is due to the induced voltage generated in the W-phase coil 18W. is there.

本実施の形態に係るモータ10は、前述のようにホール素子を用いず、バッテリ120の電力が通電されていない相のコイルに生じた誘起電圧を検出して、ロータ16の位置を検出する。しかしながら、図7(A)表の最下段のW相コイル18Wの電圧は、電流140,142の影響等により、小刻みに振幅が変化し、ロータ16の位置検出に至適な信号が抽出可能なタイミングが限られるおそれがある。   The motor 10 according to the present embodiment detects the position of the rotor 16 by detecting the induced voltage generated in the coil of the phase where the electric power of the battery 120 is not energized without using the Hall element as described above. However, the voltage of the W-phase coil 18W in the lowermost stage in the table of FIG. 7A changes in amplitude in small increments due to the influence of the currents 140 and 142, and the optimum signal for detecting the position of the rotor 16 can be extracted. Timing may be limited.

ロータ16の位置検出に至適な信号が抽出可能なタイミングが限られると、モータ10の回転速度が低速な場合ほどロータ16の位置検出が困難になりやすい。モータ10の回転速度が小さくなるほど、図7(A)に示したW相コイル18Wのような無通電のコイルが出現するタイミングが単位時間に対して少なくなるからである。従って、モータ10の回転速度が小さい場合、本実施の形態であれば、インペラ56を低速正回転させるような場合には、図7(A)に示した片側PWM駆動とは異なるPWM制御を要する。   If the timing at which an optimal signal for detecting the position of the rotor 16 can be extracted is limited, the position of the rotor 16 is more difficult to detect as the rotational speed of the motor 10 is lower. This is because as the rotational speed of the motor 10 decreases, the timing at which a non-energized coil such as the W-phase coil 18W shown in FIG. Therefore, when the rotational speed of the motor 10 is low, in the present embodiment, when the impeller 56 is rotated forward at a low speed, PWM control different from the one-side PWM drive shown in FIG. .

図7(B)に示したインペラ56を低速正回転させる場合は、モータ10に印加する電圧のデューティ比を小さくする場合である。図7(B)の下段の表は上から順に、U相コイル18Uに通電するためのスイッチングを行うインバータFET114A及びインバータFET114Dのスイッチング概念、V相コイル18Vに通電するためのスイッチングを行うインバータFET114B及びインバータFET114Eのスイッチング概念、W相コイル18Wの電圧の変化を示している。   When the impeller 56 shown in FIG. 7B is rotated at a low speed in the forward direction, the duty ratio of the voltage applied to the motor 10 is reduced. In the lower table of FIG. 7B, from the top, the switching concept of the inverter FET 114A and the inverter FET 114D that switches to energize the U-phase coil 18U, the inverter FET 114B that performs switching to energize the V-phase coil 18V, and The switching concept of inverter FET114E and the change of the voltage of W phase coil 18W are shown.

図7(b)表のU相コイル18Uに通電するためのスイッチングを行うインバータFET114A及びインバータFET114Dのスイッチング概念では、インバータFET114A及びインバータFET114Dが、交互にオンオフしていることを示している。また、V相コイル18Vに通電するためのスイッチングを行うインバータFET114B及びインバータFET114Eのスイッチング概念では、インバータFET114Aがオンの場合にはインバータFET114Eが、インバータFET114Dがオンの場合にはインバータFET114Bがオンになることを示している。   The switching concept of the inverter FET 114A and the inverter FET 114D that performs switching for energizing the U-phase coil 18U in the table of FIG. 7B indicates that the inverter FET 114A and the inverter FET 114D are alternately turned on and off. Further, in the switching concept of the inverter FET 114B and the inverter FET 114E that perform switching for energizing the V-phase coil 18V, the inverter FET 114E is turned on when the inverter FET 114A is turned on, and the inverter FET 114B is turned on when the inverter FET 114D is turned on. It is shown that.

図7(B)において、電流144はインバータFET114A及びインバータFET114Eがオンになった場合の電流である。電流144は、インバータFET114Aを介してU相コイル18Uに流れ、さらにV相コイル18VとインバータFET114Eとを経由して接地領域に流れている。   In FIG. 7B, a current 144 is a current when the inverter FET 114A and the inverter FET 114E are turned on. The current 144 flows to the U-phase coil 18U via the inverter FET 114A, and further flows to the ground region via the V-phase coil 18V and the inverter FET 114E.

図7(B)において、電流146は、インバータFET114B及びインバータFET114Dがオンになった場合の電流である。電流146は、インバータFET114Bを介してV相コイル18Vに流れ、さらにU相コイル18UとインバータFET114Dとを経由して接地領域に流れている。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とは逆方向の電流である。   In FIG. 7B, a current 146 is a current when the inverter FET 114B and the inverter FET 114D are turned on. The current 146 flows to the V-phase coil 18V via the inverter FET 114B, and further flows to the ground region via the U-phase coil 18U and the inverter FET 114D. Current 146 is a current in the opposite direction to current 144 in U-phase coil 18U and V-phase coil 18V.

電流144は、U相コイル18U及びV相コイル18Vにおいて図7(A)の電流140と同一の方向に流れる電流であり、電流144が流れた結果、U相コイル18U及びV相コイル18Vには図7(A)の電流142と同様の電流が生じ得る。しかしながら、図7(B)では、電流144とは逆方向の電流146がU相コイル18U及びV相コイル18Vに流れるので、電流144に影響されて生じる図7(A)の電流142と同様の電流が相殺される。その結果、W相コイル18Wに生じる誘起電圧は、多少はスパイク波が生じるものの、顕著なノイズとなるFETのOFFで無通電相であるW相でかかる電源電圧が抑えられ、その結果、ロータ16の位置検出に至適な信号の抽出が容易となる。   The current 144 is a current that flows in the same direction as the current 140 of FIG. 7A in the U-phase coil 18U and the V-phase coil 18V. As a result of the current 144 flowing, the U-phase coil 18U and the V-phase coil 18V A current similar to the current 142 in FIG. However, in FIG. 7B, a current 146 in the opposite direction to the current 144 flows through the U-phase coil 18U and the V-phase coil 18V, and thus the same as the current 142 in FIG. The current is offset. As a result, the induced voltage generated in the W-phase coil 18W generates a spike wave to some extent, but the power supply voltage applied in the W-phase, which is a non-conducting phase when the FET is turned off, which becomes significant noise, is suppressed. This makes it easy to extract a signal that is optimal for detecting the position.

図7(B)は、電流144を通電した直後に電流144とは逆方向の電流146を通電することにより、電流144に起因して発生する電流を相殺し、インバータ回路114及びモータ10のコイルの電位を平衡にする。本実施の形態では、図7(B)に示した場合を平衡駆動と呼称する。   FIG. 7B shows that the current generated due to the current 144 is canceled by passing a current 146 in the direction opposite to that of the current 144 immediately after the current 144 is passed. To be balanced. In this embodiment, the case shown in FIG. 7B is referred to as balanced drive.

図8は、本実施の形態に係るモータ制御装置100におけるインバータFET114A〜114Fのゲートに印加される信号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。なお、PWM周期150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8では、U相コイル18UからV相コイル18V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150は、略50μ秒である。   FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a signal applied to the gates of the inverters FETs 114A to 114F in the motor control apparatus 100 according to the present embodiment. FIG. 8A is a one-side PWM drive, and FIG. Each case of balanced drive is shown. The PWM period 150 is a period necessary for PWM control for energizing the ground region from one coil to another, and in FIG. 8, grounding is performed from the U-phase coil 18U to the V-phase coil 18V. This is the period required for PWM control for energizing one pulse in the region. In the present embodiment, the PWM cycle 150 is approximately 50 μsec.

図8(A)に示したように、U相コイル18Uへの通電に係るインバータFET114Aのゲートには連続的にハイレベルの信号が印加され、その結果、インバータFET114AはPWM周期150において連続的にオンになっている。また、V相コイル18Vの通電に係るインバータFET114Eのゲートにはデッドタイム152の直後にハイレベル信号が印加されてインバータFET114Eがオンになり、その結果、U相コイル18U及びV相コイル18Vには、図7(A)に示した電流140が流れる。なお、デッドタイム152は、直列に接続されたインバータ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。   As shown in FIG. 8A, a high level signal is continuously applied to the gate of the inverter FET 114A related to the energization of the U-phase coil 18U. As a result, the inverter FET 114A is continuously applied in the PWM cycle 150. Is turned on. Further, a high level signal is applied to the gate of the inverter FET 114E related to the energization of the V-phase coil 18V immediately after the dead time 152, and the inverter FET 114E is turned on. As a result, the U-phase coil 18U and the V-phase coil 18V A current 140 shown in FIG. 7A flows. The dead time 152 is a time provided to prevent the inverter FETs connected in series from being simultaneously turned on.

その後、インバータFET114Eがオフになって、デッドタイム152が経過した後に、インバータFET114Bのゲートにハイレベル信号が印加されてインバータFET114Bがオンになる。その結果、U相コイル18U及びV相コイル18Vには、図7(A)に示した電流142が流れる。   Thereafter, after the inverter FET 114E is turned off and the dead time 152 has elapsed, a high level signal is applied to the gate of the inverter FET 114B, and the inverter FET 114B is turned on. As a result, the current 142 shown in FIG. 7A flows through the U-phase coil 18U and the V-phase coil 18V.

そして、W相コイル18Wの通電に係るインバータFET114C及びインバータFET114Fは、PWM周期150において共にオフであり、その結果、W相コイル18Wは無通電となる。   The inverter FET 114C and the inverter FET 114F related to energization of the W-phase coil 18W are both turned off in the PWM cycle 150. As a result, the W-phase coil 18W is not energized.

図8(B)に示したように、平衡駆動では、デッドタイム152経過後にインバータFET114A及びインバータFET114Eのゲートにハイレベル信号が印加されて、インバータFET114A及びインバータ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には、図7(B)に示した電流144が流れる。   As shown in FIG. 8B, in the balanced drive, a high level signal is applied to the gates of the inverter FET 114A and the inverter FET 114E after the dead time 152 has elapsed, and the inverter FET 114A and the inverter FET 114E are turned on. As a result, the current 144 shown in FIG. 7B flows through the U-phase coil 18U and the V-phase coil 18V.

その後、インバータFET114A及びインバータFET114Eがオフになって、デッドタイム152が経過した後に、インバータFET114D及びインバータFET114Bのゲートにハイレベル信号が印加されて、インバータFET114D及びインバータFET114Bがオンになる。その結果、U相コイル18U及びV相コイル18Vには、図7(B)に示した電流146が流れる。   Thereafter, after the inverter FET 114A and the inverter FET 114E are turned off and the dead time 152 has elapsed, a high level signal is applied to the gates of the inverter FET 114D and the inverter FET 114B, and the inverter FET 114D and the inverter FET 114B are turned on. As a result, current 146 shown in FIG. 7B flows through U-phase coil 18U and V-phase coil 18V.

そして、W相コイル18Wの通電に係るインバータFET114C及びインバータFET114Fは、PWM周期150において共にオフであり、その結果、W相コイル18Wは無通電となる。   The inverter FET 114C and the inverter FET 114F related to energization of the W-phase coil 18W are both turned off in the PWM cycle 150. As a result, the W-phase coil 18W is not energized.

前述のように、電流146は電流144とは逆方向なので、電流144の影響により、U相コイル18U及びV相コイル18Vに流れる電流を相殺することができる。その結果、電流144の通電に起因する無通電相の誘起電圧に生じるノイズを抑制することが可能となり、無通電相に生じた誘起電圧によるロータ16の位置検出が容易となる。   As described above, since the current 146 is in the opposite direction to the current 144, the current flowing through the U-phase coil 18U and the V-phase coil 18V can be canceled by the influence of the current 144. As a result, noise generated in the induced voltage of the non-conducting phase due to the energization of the current 144 can be suppressed, and the position detection of the rotor 16 by the induced voltage generated in the non-conducting phase becomes easy.

電流144の影響による電流を相殺するための電流146の通電時間は、図8(B)に示したように、電流144の通電時間よりも短時間でよい。電流144の通電時間に対する電流146の通電時間は、モータ10の仕様等によって異なるので、実機を用いた実験等を通じて具体的に決定する。   The energization time of the current 146 for canceling the current due to the influence of the current 144 may be shorter than the energization time of the current 144 as shown in FIG. Since the energization time of the current 146 relative to the energization time of the current 144 varies depending on the specifications of the motor 10 and the like, it is specifically determined through an experiment using an actual machine.

なお、図8(B)に示した平衡駆動は、ロータ16の位置検出が容易となる半面、図8(A)に示した片側PWM駆動の場合よりも頻繁にインバータFETをスイッチングするので、モータ10の回転速度が同じであれば、平衡駆動は電界放射ノイズが片側PWM駆動の場合よりも顕著になる。しかしながら、本実施の形態では、平衡駆動は、デューティ比が低い場合、すなわちモータ10の回転速度が低い場合に用いられる。従って、単位時間におけるインバータFETのスイッチング回数は少ないので、スイッチングによって放射される電界放射ノイズは実用上問題にならない。   Note that the balanced drive shown in FIG. 8B facilitates position detection of the rotor 16, but the inverter FET is switched more frequently than in the case of the one-side PWM drive shown in FIG. 8A. If the rotational speed of 10 is the same, the balanced drive becomes more prominent than when the field emission noise is the one-side PWM drive. However, in the present embodiment, the balanced drive is used when the duty ratio is low, that is, when the rotation speed of the motor 10 is low. Therefore, since the switching frequency of the inverter FET per unit time is small, the field emission noise radiated by the switching is not a problem in practice.

また、図7、図8では、U相コイル18U及びV相コイル18Vの通電について説明したが、V相コイル18V及びW相コイル18Wの通電並びにW相コイル18W及びU相コイル18Uの通電の場合も、同様なので、詳細な説明は省略する。図7、図8に示したような、3相のコイルのうち1の相のコイルを無通電にし、かつ他の2相のコイルのうち一方の相のコイルから他方の相のコイルへ通電する制御は、無通電の相のコイルに生じた誘起電圧から算出したロータ16の位置に応じて行われる。   7 and 8, the energization of the U-phase coil 18U and the V-phase coil 18V has been described. However, the energization of the V-phase coil 18V and the W-phase coil 18W and the energization of the W-phase coil 18W and the U-phase coil 18U. Since this is the same, detailed description is omitted. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, one of the three-phase coils is deenergized, and one of the other two-phase coils is energized from one phase coil to the other phase coil. Control is performed according to the position of the rotor 16 calculated from the induced voltage generated in the coil of the non-energized phase.

以上のように、本実施の形態では、ウォータポンプの吐出量が大きくなるに従って、インペラ56を間欠的に逆回転、連続的に逆回転、正回転させていく。また、インペラ56を正回転させる場合も、ウォータポンプの吐出量が比較的少ない場合には、平衡駆動を行い、ウォータポンプの吐出量が多い場合には、片側PWM駆動を行う。   As described above, in the present embodiment, as the discharge amount of the water pump increases, the impeller 56 is intermittently reversely rotated, continuously reversely rotated, and normally rotated. Also, when the impeller 56 is rotated forward, balanced drive is performed when the discharge amount of the water pump is relatively small, and single-side PWM drive is performed when the discharge amount of the water pump is large.

図9は、本実施の形態に係るモータ制御装置100の制御の一例を示したフローチャートである。ステップ900では、車両のエンジンが始動されたか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ902で、水温センサ126が検知したエンジン冷却水の温度の情報を取得する。   FIG. 9 is a flowchart showing an example of control of the motor control device 100 according to the present embodiment. In step 900, it is determined whether the engine of the vehicle has been started. If the determination is affirmative, in step 902, information on the temperature of the engine coolant detected by the water temperature sensor 126 is acquired.

ステップ904では、モータ10を間欠的に逆回転させる。ただし、ステップ904では、モータ10が回転を開始した直後なので、最初に強制的に指定のコイルに電流を流しロータ16を特定の位置まで移動させ、低速の一定周期で順番に各相のコイルに電流を流す。そして、 電圧を徐々に上げながら連続的に逆回転させ、回転速度が上がり、誘起電圧によるロータ16の位置検出が可能になった場合に、各相のコイルに間欠的に通電して、モータ10を間欠的に逆回転させる。   In step 904, the motor 10 is reversely rotated intermittently. However, in step 904, since the motor 10 has just started to rotate, first, the current is forcibly supplied to the designated coil to move the rotor 16 to a specific position, and the coils of each phase are sequentially applied to the coils at a constant low speed. Apply current. When the rotational speed increases and the position of the rotor 16 can be detected by the induced voltage, the coils of each phase are intermittently energized to rotate the motor 10. Is intermittently reversed.

ステップ906では、冷却水の温度が第1閾値以上か否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ908でモータ10を連続的に逆回転させる。ステップ906で否定判定の場合には、手順をステップ904に戻し、モータ10を間欠的に逆回転させる。   In step 906, it is determined whether or not the temperature of the cooling water is equal to or higher than the first threshold value. If the determination is affirmative, the motor 10 is continuously reversely rotated in step 908. If the determination in step 906 is negative, the procedure returns to step 904 and the motor 10 is intermittently reversely rotated.

ステップ910では、冷却水の温度が第1閾値よりも高い第2閾値以上か否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ912でモータ10を平衡駆動によって正回転させる。ステップ910で否定判定の場合には、手順をステップ906に戻す。   In step 910, it is determined whether or not the temperature of the cooling water is equal to or higher than a second threshold value that is higher than the first threshold value. If the determination in step 910 is negative, the procedure returns to step 906.

ステップ914では、冷却水の温度が第2閾値よりも高い第3閾値以上か否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ916でモータ10を片側PWM駆動によって正回転させる。ステップ914で否定判定の場合には、手順をステップ910に戻す。   In step 914, it is determined whether the temperature of the cooling water is equal to or higher than a third threshold value that is higher than the second threshold value. If the determination is affirmative, the motor 10 is rotated forward by one-side PWM drive in step 916. If the determination in step 914 is negative, the procedure returns to step 910.

ステップ918では、冷却水の温度が所定の範囲を超えて低下したか否かを判定し、否定判定の場合には、片側PWM駆動による正回転を継続する。ステップ918で肯定判定の場合には、ステップ920で車両のエンジンが停止されたか否かを判定し、肯定判定の場合には処理を終了する。ステップ920で否定判定の場合には、手順をステップ904に戻し、モータ10を間欠的に逆回転させる。   In step 918, it is determined whether or not the temperature of the cooling water has decreased beyond a predetermined range. If the determination is negative, the forward rotation by the one-side PWM drive is continued. If the determination in step 918 is affirmative, it is determined in step 920 whether the engine of the vehicle has been stopped. If the determination is affirmative, the process ends. If the determination in step 920 is negative, the procedure returns to step 904 and the motor 10 is intermittently reversely rotated.

以上説明したように、本実施の形態によれば、エンジン冷却水の温度が上がるに従って、ポンプ駆動用モータの回転を間欠的に逆回転、連続的に逆回転、低速正回転、高速正回転に切り換える制御を行っている。かかる制御により、エンジンの温度に応じてウォータポンプによる冷却水の吐出量を連続的に制御できる。   As described above, according to the present embodiment, as the engine coolant temperature increases, the rotation of the pump drive motor is intermittently reversely rotated, continuously reversely rotated, low-speed normal rotation, and high-speed normal rotation. Switching control is performed. By such control, the discharge amount of the cooling water by the water pump can be continuously controlled according to the engine temperature.

10…ポンプ駆動用モータ、12…ハウジング、14…ベース部材、16…ロータ、18…ステータ、18U…U相コイル、18V…V相コイル、18W…W相コイル、20…制御基板、22…シールドカバー、24…ステータホルダ、26…ハウジング本体、28…ロータ収容室、28A…開口、30…周壁部、31…底壁部、32…コネクタ、36…ポンプ室、38…接合部、40…シャフト支持部、44…シャフト、46…軸受、48…インペラ部材、56…インペラ、58…ポンプ室、58A…吐出口、60…水分子、64…基板本体、72…包囲部、74…被覆部、76…保持部、78…延長フランジ、80…フランジ、82…フランジ、86…延長部、90…電気部品、92…支持部、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…インバータFET、116…位置検出回路、118…モータ本体、120…バッテリ、122…ECU
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…流量、132…平均流量、134…流量、136…平均流量、138…モータ印加電圧、140,142,144,146…電流、150…PWM周期、152…デッドタイム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor for pump drive, 12 ... Housing, 14 ... Base member, 16 ... Rotor, 18 ... Stator, 18U ... U phase coil, 18V ... V phase coil, 18W ... W phase coil, 20 ... Control board, 22 ... Shield Cover, 24 ... Stator holder, 26 ... Housing body, 28 ... Rotor housing chamber, 28A ... Opening, 30 ... Circumferential wall portion, 31 ... Bottom wall portion, 32 ... Connector, 36 ... Pump chamber, 38 ... Joining portion, 40 ... Shaft Support part 44 ... shaft 46 ... bearing 48 ... impeller member 56 ... impeller 58 ... pump chamber 58A ... discharge port 60 ... water molecule 64 ... substrate body 72 ... enclosure part 74 ... cover part 76 ... Holding part, 78 ... Extension flange, 80 ... Flange, 82 ... Flange, 86 ... Extension part, 90 ... Electrical component, 92 ... Supporting part, 100 ... Motor control device, 110 ... Myco , 112 ... predriver 114 ... inverter circuit, 114A, 114B, 114C, 114D, 114E, 114F ... inverter FET, 116 ... position detecting circuit, 118 ... motor main body, 120 ... battery, 122 ... ECU
124 ... Ignition switch, 126 ... Water temperature sensor, 128 ... Water pump, 130 ... Flow rate, 132 ... Average flow rate, 134 ... Flow rate, 136 ... Average flow rate, 138 ... Motor applied voltage, 140, 142, 144, 146 ... Current, 150 ... PWM period, 152 ... Dead time

Claims (4)

ウォータポンプを駆動する三相モータの無通電相のコイルに生じた誘起電圧に基づいて、前記三相モータのロータの回転位置を検出する検出部と、
エンジン冷却水温が上昇するに従って前記三相モータが間欠的逆回転、連続的逆回転、低速正回転、及び高速正回転の順に回転し、低速正回転させる場合は、前記ロータの回転位置に応じていずれか1相のコイルを無通電にし、他の2相のコイルの一方のコイルから他方のコイルに通電された後、前記他方のコイルから前記一方のコイルに通電されるように駆動回路を制御する制御部と、
を含むモータ制御装置。
A detection unit that detects a rotational position of a rotor of the three-phase motor based on an induced voltage generated in a coil of a non-energized phase of the three-phase motor that drives the water pump;
As the engine coolant temperature rises, the three-phase motor rotates in the order of intermittent reverse rotation, continuous reverse rotation, low-speed normal rotation, and high-speed normal rotation in order of low-speed normal rotation, depending on the rotational position of the rotor The drive circuit is controlled so that any one phase coil is de-energized, and one coil of the other two-phase coils is energized to the other coil, and then the other coil is energized to the one coil. A control unit,
Including a motor control device.
前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電後の前記他方のコイルから前記一方のコイルへの通電は、前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電よりも短時間である請求項1記載のモータ制御装置。   The energization from the other coil to the one coil after energization from the one coil to the other coil is shorter than the energization from the one coil to the other coil. Motor control device. 前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電後に前記他方のコイルから前記一方のコイルへ通電する制御により、前記無通電相のコイルに生じる誘起電圧の発生を軽減させる請求項1又は2記載のモータ制御装置。   3. The generation of an induced voltage generated in the coil in the non-conduction phase is reduced by controlling energization from the other coil to the one coil after energization from the one coil to the other coil. Motor control device. 前記制御部は、前記エンジンが始動された直後は、前記三相モータを誘起電圧によって前記ロータの位置が検知可能となる回転速度まで連続的に逆回転させるように前記駆動回路を制御し、前記三相モータの回転が該回転速度に達した後は、前記三相モータのコイルに間欠的に通電させるように前記駆動回路を制御して前記三相モータを間欠的に逆回転させる請求項1〜3のいずれか1項記載のモータ制御装置。   The control unit controls the drive circuit so as to continuously reversely rotate the three-phase motor to a rotational speed at which the position of the rotor can be detected by an induced voltage immediately after the engine is started, 2. After the rotation of the three-phase motor reaches the rotation speed, the drive circuit is controlled to intermittently reversely rotate the three-phase motor by intermittently energizing the coils of the three-phase motor. The motor control apparatus of any one of -3.
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