电动马达的驱动装置以及电动泵装置
阅读：1020发布：2020-05-26
专利汇可以提供电动马达的驱动装置以及电动泵装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供能够在抑制结构变复杂的同时，在多个转速的区域检测失步的电动 马 达的驱动装置以及 电动 泵 装置。所述电动马达(110)的驱动装置(100)为不具有 位置 检测 传感器 的电动马达(110)的驱动装置(100)，具备：驱动部(20)，其根据从外部输入的指令值驱动电动马达(110)；转速检测部(13)，其检测由驱动部(20)驱动的电动马达(110)的转速；以及失步判断部(15)，其在通过转速检测部(13)检测出的转速小于规定的 阈值 的情况下，判断为电动马达(110)正在失步。并且，构成为规定的阈值根据从外部输入的指令值被变更。，下面是电动马达的驱动装置以及电动泵装置专利的具体信息内容。
1.一种电动马达的驱动装置，其为不具有位置检测传感器的电动马达的驱动装置，具备：
驱动部，其根据从外部输入的指令值驱动所述电动马达；
转速检测部，其检测由所述驱动部驱动的所述电动马达的转速；以及
失步判断部，其在通过所述转速检测部检测出的转速小于规定的阈值的情况下，判断为所述电动马达正在失步，
构成为所述规定的阈值根据从外部输入的所述指令值被变更。
2.根据权利要求1所述的电动马达的驱动装置，其中，
所述规定的阈值包含：从外部输入的所述指令值为规定的值以上的情况下的第1阈值、以及从外部输入的所述指令值小于所述规定的值的情况下的比所述第1阈值小的第2阈值，构成为所述规定的阈值根据从外部输入的所述指令值，被选择所述第1阈值与所述第2阈值中的某一个。
3.根据权利要求1或2所述的电动马达的驱动装置，其中，
构成为在由所述失步判断部判断为所述电动马达正在失步的情况下，停止向所述电动马达的电压指令，来使所述电动马达停止。
4.根据权利要求3所述的电动马达的驱动装置，其中，
构成为在由所述失步判断部判断为所述电动马达正在失步的情况下，重新启动被停止的状态的所述电动马达。
5.根据权利要求2所述的电动马达的驱动装置，其中，
构成为在由所述失步判断部判断为所述电动马达正在失步的情况下，停止向所述电动马达的电压指令，来使所述电动马达停止。
6.根据权利要求1～7中任一项所述的电动马达的驱动装置，其中，
从外部输入的指令值是与电动马达的目标的转速对应的占空比。
7.一种电动泵装置，具备：
电动泵，其被不具有位置检测传感器的电动马达驱动；以及
所述电动马达的驱动装置，
所述电动马达的所述驱动装置包含：
驱动部，其根据从外部输入的指令值驱动所述电动马达；
转速检测部，其检测由所述驱动部驱动的所述电动马达的转速；以及
失步判断部，其在通过所述转速检测部检测出的转速小于规定的阈值的情况下，判断为所述电动马达正在失步，
构成为所述规定的阈值根据从外部输入的所述指令值被变更。
电动马达的驱动装置以及电动泵装置
技术领域
背景技术
[0003] 上述专利文献1中记载的无刷马达的控制装置具备根据轴误差超过规定的基准值这一状况而判断无刷马达为异常的异常检测机构(失步判断部)。这里，“轴误差”是指以无刷马达的磁通轴作为d轴，以与d轴正交的轴作为q轴的情况下的、作为旋转坐标轴的d-q轴与控制上的假想的d-q轴的轴偏移角。具体地，在上述专利文献1中，根据电压指令值、电流值、旋转速度与无刷马达常数，使用规定的算式计算轴误差。然后，根据轴误差超过预先设定的基准值这一状况，判断无刷马达为异常。
[0004] 另外，在无刷马达的情况下，若轴误差在±90度的范围内，无刷马达稳定。另外，进行弱磁控制的情况下，轴误差控制在±60度的范围内。因此，在上述专利文献1中，构成为在轴误差超过±60度的情况下，判断为异常。
[0005] 另外，在不具有位置检测传感器的无刷马达中，根据在无刷马达产生的感应电压，检测转子的位置。然而，若在无刷马达的转速相对较低的区域，则不产生无刷马达的感应电压(或感应电压微弱)，因此不能检测无刷马达(转子)的位置。因此，在无刷马达的转速相对较低的区域，存在失步(转子在与输入的指令值不同步的状态下旋转)的可能性。另外，即使在无刷马达的转速相对较高的区域，也存在因转子的转速的急剧地变化而引起失步的可能性。在上述专利文献1，根据电压指令值计算轴误差。因此，认为不只是无刷马达的转速相对较低的区域(电压指令值的占空比小的区域)的失步，也检测无刷马达的转速相对较高的区域(电压指令值的占空比大的区域)的失步。即，认为在上述专利文献1，构成为能够在多个无刷马达的转速的区域检测失步。
[0006] 专利文献1：日本特开2012-60781号公报
[0007] 然而，在上述专利文献1中记载的无刷马达的控制装置，在多个转速的区域判断无刷马达的异常(失步等)，因此必须根据电压指令值、电流值、旋转速度与无刷马达常数，通过规定的算式计算轴误差。这里，一般地，为了检测电流值，需要用于放大检测的电流的信号的放大器。因此，在上述专利文献1中记载的结构中，存在用于检测无刷马达的异常的结构变得相对复杂的问题。
发明内容
[0008] 本发明是为了解决上述那样的课题而提出的，本发明的1个目的是提供能够在抑制结构变复杂的同时，在多个转速的区域检测失步的电动马达的驱动装置以及电动泵装置。
[0009] 为了达成上述目的，本发明的第1方面的电动马达的驱动装置是不具有位置检测传感器的电动马达的驱动装置，其中，具备：驱动部，其根据从外部输入的指令值驱动电动马达；转速检测部，其检测由驱动部驱动的电动马达的转速；以及失步判断部，其在通过转速检测部检测出的转速小于规定的阈值的情况下，判断为电动马达正在失步，构成为规定的阈值根据从外部输入的指令值被变更。
[0010] 在本发明的第1方面的电动马达的驱动装置中，如上所述，具备失步判断部，其在通过转速检测部检测出的转速小于规定的阈值的情况下，判断为电动马达正在失步，构成为规定的阈值根据从外部输入的指令值被变更。这样，规定的阈值根据从外部输入的指令值变更，因此能够在多个指令值(即转速)的区域，根据与指令值对应的规定的阈值检测失步。另外，只根据转速(转速是否小于规定的阈值)判断失步，因此与在失步的判断中在转速之外使用电流值等的情况不同，不需要设置用于检测电流值的放大器等。因此，能够在抑制结构变复杂的同时，在多个转速的区域检测失步。另外，通过比较由转速检测部检测出的转速与规定的阈值(转速是否小于规定的阈值)来判断是否失步，因此不需要通过相对复杂的算式进行计算。因此，能够抑制驱动装置的负荷变大。
[0011] 在上述第1方面的电动马达的驱动装置中，优选构成为规定的阈值包含从外部输入的指令值为规定的值以上的情况下的第1阈值，以及从外部输入的指令值小于规定的值的情况的比第1阈值小的第2阈值，规定的阈值根据从外部输入的指令值，被选择第1阈值与第2阈值的其中一个。
[0012] 若构成为这样，则在从外部输入的指令值为规定的值以上的情况(转速相对较高的区域)下，根据通过转速检测部检测出的转速与第1阈值的比较，能够容易地判断电动马达是否正在失步。另外，在从外部输入的指令值小于规定的值的情况(转速相对较低的区域)下，根据通过转速检测部检测的转速与第2阈值的比较，能够容易地判断电动马达是否正在失步。
[0013] 在上述第1方面的电动马达的驱动装置中，优选构成为在由失步判断部判断为电动马达正在失步的情况下，停止向电动马达的电压指令，来使电动马达停止。
[0014] 若构成为这样，在判断为电动马达正在失步的情况下电动马达被停止，因此能够在电动马达正在失步的状态下，抑制电动马达的驱动的继续。
[0015] 该情况下，优选构成为在失步判断部判断为电动马达正在失步的情况下，重新启动被停止的状态的电动马达。
[0016] 这里，一般地，构成为在电动马达停止的情况下，转子因永磁铁的磁场停止在预先确定的规定的位置。并且，通过重新启动转子停止在预先确定的规定的位置的状态下的电动马达，能够一边抑制失步一边使电动马达启动。
[0017] 本发明的第2方面的电动泵装置具备：电动泵，其被不具有位置检测传感器的电动马达驱动；以及电动马达的驱动装置，电动马达的驱动装置包含：驱动部，其根据从外部输入的指令值驱动电动马达；转速检测部，其检测由驱动部驱动的电动马达的转速；以及失步判断部，其在通过转速检测部检测出的转速小于规定的阈值的情况下，判断为电动马达正在失步，构成为规定的阈值根据从外部输入的指令值被变更。
[0018] 在本发明的第2方面的电动泵装置中，如上所述，驱动电动泵的电动马达的驱动装置具备失步判断部，该失步判断部在通过转速检测部检测出的转速小于规定的阈值的情况下，判断为电动马达正在失步，构成为规定的阈值根据从外部输入的指令值被变更。这样，规定的阈值根据从外部输入的指令值变更，因此能够在多个指令值(即转速)的区域，根据与指令值对应的规定的阈值检测失步。另外，只根据转速(转速是否小于规定的阈值)判断失步，因此与在失步的判断中在转速之外使用电流值等的情况不同，不需要设置用于检测电流值的放大器等。因此，能够提供能在抑制结构变复杂的同时，在多个转速的区域检测失步的电动泵装置。另外，通过比较由转速检测部检测出的转速与规定的阈值(转速是否小于规定的阈值)来判断是否失步，因此不需要通过相对复杂的算式进行计算。因此，能够提供能抑制驱动装置的负荷变大的电动泵装置。
[0019] 即，在本申请的其他的结构的电动马达的驱动装置中，从外部输入的指令值是与电动马达的目标的转速对应的占空比。若构成为这样，失步是由电动马达的转速引起而产生的，因此能够根据从外部输入的指令值适当地选择用于判断失步的规定的阈值。附图说明
[0020] 图1是一实施方式的电动马达的驱动装置(电动泵装置)的框图。
[0021] 图2是表示一实施方式的输入指示与判断是否正在失步的规定的阈值的关系的图。
[0022] 图3是用于说明一实施方式的电动马达的驱动装置的动作的流程图。
[0023] 附图标记说明：
[0024] 13…转速检测部；15…失步判断部；20…驱动部；100…驱动装置；110…电动马达；200…电动泵装置；210…电动泵。
具体实施方式
[0025] 接下来，根据附图说明本发明的实施方式。
[0026] 参照图1以及图2对本实施方式的电动马达110的驱动装置100(电动泵装置200)的结构进行说明。另外，电动马达110是不具有位置检测传感器的直流无刷马达。
[0027] 如图1所示，电动泵装置200构成为通过电动马达110驱动。另外，电动泵装置200例如是用于冷却逆变器的电动水泵装置。
[0028] 另外，驱动装置100具备IC(integrated circuit：集成电路)10。构成为向IC10输入指令值。具体地，指令值是与电动马达110的目标的转速对应的占空比(％)。
[0029] 另外，IC10具备电源电压修正部11。向电源电压修正部11输入向IC10供给的电源的电压。另外，存在向IC10供给的电源的电压变动的情况。因此，电源电压修正部11构成为以使向IC10供给的电源的电压的变动不影响电动马达110的转速的方式，向输出PWM占空计算部12输出与修正有关的信号。
[0030] 另外，IC10包含输出PWM占空计算部12。输出PWM占空计算部12构成为根据输入的指令值与从电源电压修正部11输出的和修正有关的信号，生成PWM信号。
[0031] 另外，驱动装置100具备驱动部20。驱动部20构成为根据从外部输入的指令值驱动电动马达110。具体地，驱动部20根据从输出PWM占空计算部12输出的PWM信号，驱动驱动部20的内部的开关元件(未图示)。因此，以希望的转速驱动电动马达110。
[0032] 另外，驱动装置100具备位置检测部30。位置检测部30构成为根据在电动马达110产生的感应电压，检测(推定)转子(未图示)的位置。
[0033] 另外，IC10包含转速检测部13。转速检测部13构成为根据通过位置检测部30检测(推定)出的转子(未图示)的位置，检测(推定)转子的转速。另外，构成为向IC10的外部输出由转速检测部13检测出的转子的转速。
[0034] 另外，IC10具备阈值决定部14。阈值决定部14构成为决定用于判断电动马达110是否失步的阈值(转速)。这里，在本实施方式中，构成为规定的阈值根据从外部输入的指令值(占空比(％))进行变更。具体地，如图2所示，规定的阈值包含从外部输入的指令值为规定的值以上的情况下的第1阈值、以及从外部输入的指令值小于规定的值的情况下的比第1阈值小的第2阈值。例如，指令值(占空比)的规定的值为30％。例如，第1阈值为800rpm。例如，第2阈值为160rpm。并且，构成为根据从外部输入的指令值，选择第1阈值与第2阈值中的其中一个为规定的阈值。例如，第1阈值与第2阈值被预先存储于存储部(未图示)，根据指令值，选择第1阈值与第2阈值的其中一个。另外，失步是电动马达的转速引起而产生的，因此能够根据从外部输入的指令值(占空比)适当地选择用于判断失步的规定的阈值。
[0035] 另外，如图1所示，本实施方式中，IC10包含失步判断部15。失步判断部15构成为在通过转速检测部13检测出的转速小于规定的阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。并且，失步判断部15在指令值(占空比)例如为30％以上的情况下，选择第1阈值(例如
800rpm)。并且，失步判断部15在通过转速检测部13检测到的转速小于第1阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。详细来说，失步判断部15在通过转速检测部13检测到的转速在规定的时间的期间(例如3秒钟)小于第1阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。因此，能够在电动马达110的转速相对较高的区域检测失步。另外，失步判断部15在例如指令值(占空比)小于30％的情况下选择第2阈值(例如160rpm)。并且，失步判断部15在通过转速检测部13检测到的转速小于第2阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。详细来说，失步判断部15在通过转速检测部13检测到的转速在规定的时间的期间(例如3秒钟)小于第2阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。因此，能够在电动马达110的转速相对较低的区域检测失步。
800rpm)。并且，失步判断部15在通过转速检测部13检测到的转速小于第1阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。详细来说，失步判断部15在通过转速检测部13检测到的转速在规定的时间的期间(例如3秒钟)小于第1阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。因此，能够在电动马达110的转速相对较高的区域检测失步。另外，失步判断部15在例如指令值(占空比)小于30％的情况下选择第2阈值(例如160rpm)。并且，失步判断部15在通过转速检测部13检测到的转速小于第2阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。详细来说，失步判断部15在通过转速检测部13检测到的转速在规定的时间的期间(例如3秒钟)小于第2阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。因此，能够在电动马达110的转速相对较低的区域检测失步。
[0036] 另外，在本实施方式中，构成为在由失步判断部15判断为电动马达110正在失步的情况下，停止朝向电动马达110的电压指令而使电动马达110停止。具体地，在由失步判断部15判断为电动马达110正在失步的情况下，从输出PWM占空计算部12向驱动部20的PWM信号的输出被停止。因此，电动马达110被停止。另外，电动马达110例如停止1秒钟。此时，电动马达110的转子停止在预先确定的规定的位置。
[0037] 并且，构成为在由失步判断部15判断为电动马达110正在失步的情况下，重新启动停止状态的电动马达110。即，在电动马达110的转子停止在预先确定的规定的位置的状态下，电动马达110被重新启动。即，从输出PWM占空计算部12向驱动部20的PWM信号的输出重新开始。因此，一边抑制失步一边使电动马达110启动。
[0038] 接下来，参照图3对电动马达110的驱动装置100的动作进行说明。
[0039] 首先，在步骤S1，向IC10输入指令值。
[0040] 接下来，在步骤S2，通过阈值决定部14决定规定的阈值。具体地，在指令值为规定的值以上的情况下，选择第1阈值。另外，在指令值小于规定的值的情况下，选择第2阈值。
[0041] 接下来，在步骤S3，通过向电源电压修正部11输入向IC10供给的电源的电压，从而电源电压修正部11识别向IC10供给的电源的电压。然后，电源电压修正部11向输出PWM占空计算部12输出与修正有关的信号。
[0042] 接下来，在步骤S4，输出PWM占空计算部12根据输入的指令值与从电源电压修正部11输出的与修正有关的信号，生成PWM信号。然后，根据生成的PWM信号，由驱动部20驱动电动马达110。
[0043] 接下来，在步骤S5，转速检测部13根据通过位置检测部30检测(推定)出的转子(未图示)的位置，检测(推定)转子的转速。然后，通过将检测出的转子的转速向失步判断部15输入，从而失步判断部15识别转子的转速。
[0044] 接下来，在步骤S6，失步判断部15判断通过转速检测部13检测出的转速是否在例如3秒的时间段小于规定的阈值。在失步判断部15判断为转速并非小于规定的阈值的情况下，返回步骤S1。另外，在失步判断部15判断为转速小于规定的阈值的情况下，判断为电动马达110正在失步。然后，前进至步骤S7。
[0045] 接下来，在步骤S7，向电动马达110的电压指令被停止，电动马达110例如停止1秒钟。
[0046] 接下来，在步骤S8，电动马达110被重新启动。
[0047] (本实施方式的效果)
[0048] 本实施方式可以获得如下的效果。
[0049] 本实施方式中，如上所述，构成为用于供失步判断部15判断失步的规定的阈值根据从外部输入的指令值被变更。因此，由于规定的阈值基于从外部输入的指令值进行变更，能够在多个指令值(即转速)的区域，根据与指令值对应的规定的阈值来检测失步。另外，只根据转速(转速是否小于规定的阈值)判断失步，因此与在失步的判断中在转速之外使用电流值等的情况不同，不需要设置用于检测电流值的放大器等。因此，能够在抑制结构变复杂的同时，在多个转速的区域检测失步。另外，通过比较由转速检测部13检测出的转速与规定的阈值(转速是否小于规定的阈值)来判断是否失步，因此不需要通过相对复杂的算式进行计算。因此，能够抑制驱动装置100的负荷变大。
[0050] 另外，本实施方式中，如上所述，在从外部输入的指令值为规定的值以上的情况(转速相对较高的区域)下，根据通过转速检测部13检测出的转速与第1阈值的比较，能够容易地判断电动马达110是否正在失步。另外，在从外部输入的指令值小于规定的值的情况(转速相对较低的区域)下，根据通过转速检测部13检测出的转速与第2阈值的比较，能够容易地判断电动马达110是否正在失步。
[0051] 另外，本实施方式中，如上所述，在判断为电动马达110正在失步的情况下将电动马达110停止，因此能够在电动马达110正在失步的状态下，抑制电动马达110的驱动的继续。
[0052] 另外，本实施方式中，如上所述，通过重新启动转子停止在预先确定的规定的位置的状态下的电动马达110，能够一边抑制失步一边使电动马达110启动。
[0053] [变形例]
[0055] 例如，上述实施方式中，展示了为了判断电动马达正在失步而使用2个阈值(第1阈值以及第2阈值)的例子，但本发明并不限制于此。例如，也可为了判断电动马达正在失步，使用3个以上的阈值。另外，用于判断电动马达正在失步的阈值也可与指令值对应而连续变化。
[0056] 另外，上述实施方式中，展示了用于选择第1阈值以及第2阈值的规定的值(占空比)为30％的例子，但本发明并不限制于此。例如，规定的值也可为30％之外的值。
[0057] 另外，上述实施方式中，展示了第1阈值为800rpm，第2阈值为160rpm的例子，本发明并不限制于此。例如，第1阈值以及第2阈值也可为上述的值之外的值。
[0058] 另外，上述实施方式中，展示了在由失步判断部判断为电动马达正在失步的情况下，电动马达停止1秒的例子，但本发明并不限制于此。例如，电动马达停止的时间段也可为1秒之外的值。
[0059] 另外，上述实施方式中，展示了电动泵装置为电动水泵装置的例子，但本发明并不限制于此。例如，也能够在电动油泵装置等电动泵装置中应用本发明。
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