致動器的控制裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及控制致動器的控制裝置及控制方法，該致動器的驅(qū)動源使用無刷電機，提供不需設(shè)置溫度傳感器，即可適當驅(qū)動無刷電機的致動器的控制裝置。一種控制驅(qū)動源使用無刷電機的致動器的控制裝置，根據(jù)以使無刷電機反轉(zhuǎn)的方式進行通電時的電流及轉(zhuǎn)速，估計無刷電機的磁鐵溫度，限制對無刷電機進行正轉(zhuǎn)驅(qū)動時的電流，使得磁鐵不超過允許上限溫度。通過估計磁鐵溫度來限制流向無刷電機的電流，不需設(shè)置檢測無刷電機的磁鐵溫度的溫度傳感器，即可驅(qū)動無刷電機，使得磁鐵不超過允許上限溫度。
【專利說明】
致動器的控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及控制驅(qū)動源使用無刷電機的致動器的控制裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于在汽車等車輛中使用的電動致動器，由于要求小型輕量化和節(jié)能，因而采用使用了稀土類磁鐵的高效率高性能的無刷電機。已知稀土類磁鐵在環(huán)境溫度超過規(guī)定值時產(chǎn)生不可逆的退磁，電機的能力急劇惡化。因此，在電動汽車(EV)和混合車輛(HEV)的車輛驅(qū)動用電機中，設(shè)置溫度傳感器監(jiān)視電機的狀態(tài)并反映在控制中。
[0003]但是，在適合于車輛的輔機驅(qū)動用電機例如變速器(T/Μ)的怠速啟停(Ι/S)用電動油栗等中，由于布局和成本的制約，有時不能設(shè)置溫度傳感器。
[0004]因此，在專利文獻I中，在電動油栗的驅(qū)動時根據(jù)油溫和基于自發(fā)熱(轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速)的溫度上升估計磁鐵溫度，按照所估計出的磁鐵溫度限制電機輸出轉(zhuǎn)矩及下限旋轉(zhuǎn)速度。
[0005]并且，在專利文獻2中，根據(jù)在電機驅(qū)動中轉(zhuǎn)速達到規(guī)定值以上的時刻的轉(zhuǎn)速和電動勢來估計磁力(磁鐵溫度)，如果判定為產(chǎn)生了退磁，則變更流過電流的定時。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻I:日本特開2012 — 96659號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2013 — 110804號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]但是，在專利文獻I的技術(shù)中，在估計磁鐵溫度時使用估計時的油溫作為初始值，因而存在不能避免退磁的情況。這是因為在電動油栗動作后(從第2次起)，具有由于電機的發(fā)熱而使得“磁鐵溫度〉油溫”的傾向。例如，在帶怠速啟停(I/S)功能的車輛中，在電動油栗以較短的時間間隔反復動作和停止時，電機的發(fā)熱量有可能超過油的散熱引起的溫度下降，使估計值偏離實際狀況。而且，由于限制電機輸出，在應用于怠速啟停時有可能保持油壓不足，產(chǎn)生離合器的緊固沖擊和車輛的發(fā)動延遲。
[0012]另一方面，在專利文獻2的技術(shù)中，在電機達到規(guī)定轉(zhuǎn)速并開始磁鐵溫度的估計以前產(chǎn)生延遲，并且根據(jù)驅(qū)動指令值有時達不到規(guī)定轉(zhuǎn)速。因此，不一定能夠在預想的狀態(tài)及定時估計磁鐵溫度。并且，屬于產(chǎn)生了退磁時的應對，并非避免退磁。
[0013]本發(fā)明正是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供一種致動器的控制裝置及控制方法，不需設(shè)置溫度傳感器，即可適當驅(qū)動無刷電機。
[0014]用于解決問題的手段
[0015]本發(fā)明的致動器的控制裝置是控制使用無刷電機作為驅(qū)動源的致動器的裝置，在不產(chǎn)生所述致動器的動作目標的負載的動作狀態(tài)下，按照對所述無刷電機通電時的電流及轉(zhuǎn)速，限制在驅(qū)動所述致動器時流向所述無刷電機的電流。
[0016]并且，本發(fā)明的致動器的控制方法是控制使用無刷電機作為驅(qū)動源的致動器的方法，包括:使處于不產(chǎn)生所述致動器的動作目標的負載的動作狀態(tài)，在該動作狀態(tài)下對所述無刷電機通電，按照通電時的所述無刷電機的電流及轉(zhuǎn)速，限制在驅(qū)動所述致動器時流向所述無刷電機的電流。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，在不產(chǎn)生致動器的動作目標的負載的動作狀態(tài)下對無刷電機通電，按照電流及轉(zhuǎn)速限制在驅(qū)動致動器時流向無刷電機的電流，由此不需設(shè)置溫度傳感器，即可適當驅(qū)動無刷電機。
【附圖說明】
[0019]圖1是示出本發(fā)明的實施方式的致動器的控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2是示出圖1所示的控制裝置中無刷電機的磁鐵溫度的估計動作的流程圖。
[0021]圖3是示出圖1所示的控制裝置在確定磁鐵溫度后的控制動作的流程圖。
[0022]圖4是示出圖2所示的流程圖中的溫度校正動作的具體例的流程圖。
[0023]圖5是示出無刷電機的轉(zhuǎn)速和摩擦力的關(guān)系的特性圖。
[0024]圖6是示出無刷電機的磁鐵溫度和感應電壓常數(shù)之間的關(guān)系的特性圖。
[0025]圖7是示出與供給無刷電機的電流值對應的、驅(qū)動時間和磁鐵溫度的關(guān)系的特性圖。
[0026]圖8是示出在將磁鐵的初始溫度設(shè)定為估計時的油溫時的、油溫、線圈溫度、相電流、磁鐵溫度的計測值及估計結(jié)果的特性圖。
[0027]圖9是示出當在即將進行電動油栗的再次驅(qū)動前估計出磁鐵的溫度時的、油溫、線圈溫度、相電流、磁鐵溫度的計測值及估計結(jié)果的特性圖。
[0028]圖10是正轉(zhuǎn)驅(qū)動無刷電機時的動作波形圖。
[0029]圖11是反轉(zhuǎn)驅(qū)動無刷電機時的動作波形圖。
【具體實施方式】
[0030]下面，參照【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0031]圖1示出本發(fā)明的實施方式的致動器的控制裝置，作為車輛的輔機驅(qū)動用致動器的一例，抽取變速器用油栗系統(tǒng)的主要部分示出概略結(jié)構(gòu)。該變速器用油栗系統(tǒng)是向變速機的油壓回路供給油盤I內(nèi)的油2的系統(tǒng)，具有機械式油栗3和電動油栗4。機械式油栗3由發(fā)動機5驅(qū)動，電動油栗4由無刷電機6驅(qū)動。并且，在發(fā)動機5旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下使用機械式油栗3，在怠速啟停時使用電動油栗4，將油盤I內(nèi)的油2壓送到油壓回路中。
[0032]無刷電機6直接與電動油栗4連接，通過作為控制裝置工作的汽車AT的控制單元(ATCU:Automatic Transmiss1n Control Unit)7經(jīng)由逆變器8進行控制。向ATCU7供給來自檢測油盤I內(nèi)的油2的溫度的油溫傳感器9的信號，并且從各種傳感器或開關(guān)供給車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、加速器開度、制動開關(guān)的狀態(tài)、轉(zhuǎn)向角度及水溫等用于決定怠速啟停的許可的信號。ATCU 7在怠速啟停前根據(jù)這些信號判定是否存在怠速啟停的可能性。
[0033]并且，從各種傳感器和開關(guān)向EdKelectronic control unit)10供給檢測出發(fā)動機5的狀態(tài)、或者車輛的驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及操縱系統(tǒng)等的狀態(tài)的信號。ECU10運算與發(fā)動機5的狀態(tài)對應的最佳的燃料噴射量和噴射時期、點火時期及怠速轉(zhuǎn)速等，向燃料噴射裝置和點火裝置輸出控制指令而進行發(fā)動機5的控制。ECUlO是ATCU7的上位單元，由ECUlO和ATCU 7協(xié)作而控制發(fā)動機5。并且，在已怠速啟停的情況下，在電動油栗停止前，從AT⑶7向ECUlO發(fā)送怠速啟停解除信號ISS。并且，來自ECUlO的請求例如發(fā)動機5的狀態(tài)和車輛的安全性比ATCU 7的請求優(yōu)先，根據(jù)來自ECUlO的解除請求信號INS解除ATCU 7對無刷電機6的通電的限制。
[0034]在機械式油栗3和電動油栗4之間的油管Ila設(shè)有止回閥12，用于阻止油2從機械式油栗3側(cè)向電動油栗4側(cè)流入。并且，與電動油栗4并列地設(shè)有止回閥13，用于阻止油2從電動油栗4的吸入側(cè)向噴出側(cè)流入。
[0035]在車輛的通常運轉(zhuǎn)時即在發(fā)動機5的旋轉(zhuǎn)過程中，機械式油栗3聯(lián)動地進行驅(qū)動，由此油盤I的油2按照虛線的箭頭FPl所示經(jīng)由油管Ilb被壓送到油壓回路中，進行未圖示的變速機的潤滑或冷卻等。在油壓回路中流過的油2返回到油盤I中進行循環(huán)。油2向電動油栗4側(cè)的流入被止回閥12阻止。
[0036]在ATCU7判定為存在怠速啟停的可能性的情況下，在進入怠速啟停之前，首先由ATCU 7經(jīng)由逆變器8使無刷電機6相對于通常的旋轉(zhuǎn)方向(產(chǎn)生致動器的動作目標的負載的旋轉(zhuǎn)方向、即電動油栗4向油壓回路壓送油2時的旋轉(zhuǎn)方向，此處稱為正轉(zhuǎn))進行反轉(zhuǎn)驅(qū)動。在無刷電機6反轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，電動油栗4的吸入和排出相反，油管Ila內(nèi)成為負壓，油2的流入及流出被止回閥12、13切斷。
[0037]其結(jié)果是，在油管Ila內(nèi)的油2被排出時，電動油栗4進行空轉(zhuǎn)，處于不產(chǎn)生致動器的動作目標的負載的動作狀態(tài)。根據(jù)此時流向無刷電機6的電流(相電流)及轉(zhuǎn)速(飽和轉(zhuǎn)速)來估計磁鐵溫度，根據(jù)該磁鐵溫度的估計值計算無刷電機6的控制量。將磁鐵溫度的估計范圍設(shè)為油溫從功能保證范圍的最低溫度到產(chǎn)生無刷電機6的稀土類磁鐵的熱退磁的高溫例如150°C以上。通過利用電動油栗4的空轉(zhuǎn)，無刷電機6成為低負載驅(qū)動，因而消耗電流減小，發(fā)熱達到最小限度。
[0038]然后，在機械式油栗3進行動作的狀態(tài)下，從ATCU7向逆變器8發(fā)出電機起動指令，對無刷電機6進行正轉(zhuǎn)驅(qū)動，使電動油栗4旋轉(zhuǎn)，使油管Ila內(nèi)的油壓緩慢上升而待機。在該狀態(tài)下，油管Ilb內(nèi)的油壓比油管Ila內(nèi)的油壓高，因而利用止回閥12阻止油2從油管Ila向油管Ilb流出。其結(jié)果是，油2從油管Ila經(jīng)由止回閥13在油管Ilc和電動油栗4中循環(huán)(參照虛線的箭頭FP2)。
[0039]在進入怠速啟停的期間，發(fā)動機5的轉(zhuǎn)速降低，隨之機械式油栗3的轉(zhuǎn)速降低，油管Ilb的油壓也降低。在電動油栗4的油壓高于規(guī)定的閾值時，止回閥12開閥，油盤I的油2按照虛線的箭頭FP3所示經(jīng)由油管11c、電動油栗4、油管11a、止回閥12及油管Ilb被壓送到油壓回路中，進行變速機的潤滑和冷卻等。在這種情況下，在油壓回路中流過的油2也返回到油盤I中進行循環(huán)。
[0040]驅(qū)動電動油栗4時的無刷電機6的控制是按照由ATCU7計算出的控制量設(shè)定的，限制流向無刷電機6的電流量，例如縮短無刷電機6的驅(qū)動時間，以便控制在不產(chǎn)生磁鐵的不可逆的退磁的溫度范圍內(nèi)。因此，能夠適當驅(qū)動無刷電機6，能夠抑制因退磁引起的性能下降。
[0041 ]在怠速啟停結(jié)束時，在電動油栗4停止前，從ATCU 7向ECUlO發(fā)送怠速啟停解除信號ISS，通過ECUlO的控制來起動發(fā)動機5。然后，從AT⑶7向逆變器8發(fā)出電機停止指令，使無刷電機6的驅(qū)動停止，使電動油栗4停止。并且，通過進行發(fā)動機5的通常運轉(zhuǎn)，利用機械式油栗3按照虛線的箭頭FPl所示經(jīng)由油管Ilb向油壓回路中壓送油盤I的油2，進行變速機的潤滑和冷卻等。在油壓回路中流過的油2返回到油盤I中進行循環(huán)。
[0042]下面，根據(jù)圖2?圖4的流程圖詳細地說明如上所述構(gòu)成的控制裝置的動作。圖2示出在ATCU 7執(zhí)行的無刷電機6的磁鐵溫度的計算動作(估計動作)。在車輛的通常運轉(zhuǎn)時，在ATCU 7接收來自各種傳感器和開關(guān)的作為怠速啟停許可條件的信號例如車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、加速器開度、制動開關(guān)的狀態(tài)、轉(zhuǎn)向角度、油溫及水溫等(步驟SI)，根據(jù)這些信號和開關(guān)的狀態(tài)判定是否存在怠速啟停(Ι/S)的可能性(步驟S2)。例如，在油溫及水溫為規(guī)定值以上、加速器未被踩踏、制動器被踩踏、車速不是零但緩慢下降的過程中，判定為存在怠速啟停的可能性。在判定為不存在怠速啟停的可能性的情況下，反復步驟S1、S2的動作。
[0043]當在步驟S2判定為存在怠速啟停的可能性的情況下，在進入怠速啟停以前開始反轉(zhuǎn)控制模式(步驟S3) ο在反轉(zhuǎn)控制模式中，在無刷電機6的定位控制時計算該無刷電機6的電阻，按照所設(shè)定的施加電壓將無刷電機6控制為反轉(zhuǎn)，根據(jù)飽和轉(zhuǎn)速及飽和旋轉(zhuǎn)時的相電流估計磁鐵溫度。
[0044]即，在無刷電機6起動之前進行所謂轉(zhuǎn)子的定位控制(步驟S4)。在轉(zhuǎn)子的定位控制中，使轉(zhuǎn)子稍微反轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子磁極位置移動到預先設(shè)定的位置，以便可靠地檢測電機起動時的轉(zhuǎn)子磁極位置。此時，根據(jù)在即將同步前供給無刷電機6的電流Ip和施加電壓Vp(規(guī)定時間的平均值)的關(guān)系，計算無刷電機6的電氣電阻Rp(步驟S5)。該電阻Rp能夠根據(jù)“Rp = Vp/Ip”計算。
[0045]然后，由ATCU 7經(jīng)由逆變器8控制無刷電機6進行反轉(zhuǎn)驅(qū)動。在反轉(zhuǎn)驅(qū)動中施加規(guī)定電壓Vr(步驟S6)，并判定是否檢測出飽和轉(zhuǎn)速Sa(步驟S7)。將該電壓Vr設(shè)定為以飽和轉(zhuǎn)速Sa驅(qū)動無刷電機6所需要的施加電壓在規(guī)定時間的平均值。反復步驟S6的電機控制直到檢測出飽和轉(zhuǎn)速Sa，在檢測出飽和轉(zhuǎn)速Sa時使無刷電機6停止，結(jié)束反轉(zhuǎn)控制模式(步驟
S8)ο在檢測出飽和轉(zhuǎn)速Sa的情況下，計算無刷電機6以飽和轉(zhuǎn)速Sa旋轉(zhuǎn)時的相電流Is。相電流Is的計算是通過從電源電流變換為相電流(實效值)進行的，但在安裝有能夠直接檢測相電流的電路和傳感器的情況下不需要變換。
[0046]然后在步驟S9，根據(jù)無刷電機6的相電流Is和上述電阻Rp，計算由電阻成分消耗的電壓Vs。該電壓Vs用“Vs = I s X Rp”表示。然后，在步驟SI O計算摩擦力部分的電壓Vf。無刷電機6的轉(zhuǎn)速-摩擦力特性如圖5的特性圖所示根據(jù)油溫而不同，摩擦力隨著油溫較低時的轉(zhuǎn)速的上升的增大、大于摩擦力隨著油溫較高時的轉(zhuǎn)速的上升的增大。使用表示這樣的油溫和相對于轉(zhuǎn)速的摩擦力特性的數(shù)式或者存儲了上述摩擦力特性的地圖，根據(jù)油溫和飽和轉(zhuǎn)速Sa求出摩擦力F，計算摩擦力部分的電壓Vf。電壓Vf能夠根據(jù)角速度、飽和轉(zhuǎn)速Sa、摩擦力F和相電流I s求出，通過將根據(jù)“2JT/60 X Sa X F”求出的值除以飽和旋轉(zhuǎn)時的相電流I s進行計算。即，表示為“Vf=(2Ji/60XSaXF)/Is”。
[0047]在步驟Sll中計算感應電壓。如圖6的特性圖所示，磁鐵溫度和感應電壓常數(shù)(轉(zhuǎn)矩常數(shù))的關(guān)系是，隨著磁鐵溫度的上升，感應電壓常數(shù)以固定比率下降，因而能夠根據(jù)感應電壓常數(shù)的減小估計磁鐵溫度。感應電壓常數(shù)Kv表示為Kv= (Vr-Vs-Vf )/Sa。在步驟S12求出暫定磁鐵溫度。該暫定磁鐵溫度例如能夠根據(jù)相對于感應電壓常數(shù)Kv的特性圖進行估i+o
[0048]利用學習值變更該暫定磁鐵溫度即進行溫度校正(步驟S13)，計算并確定磁鐵溫度(步驟S14)。這樣，不需在無刷電機6設(shè)置溫度傳感器，即可估計磁鐵溫度。
[0049]圖3示出在確定磁鐵溫度后的AT⑶7的控制動作。首先，計算磁鐵的允許上限溫度(步驟S15)，判定怠速啟停許可條件是否成立(步驟S16)。怠速啟停許可條件例如是滿足車速為Okm/h、發(fā)動機轉(zhuǎn)速為低速或者怠速狀態(tài)、加速器閉合、制動開關(guān)接通、轉(zhuǎn)向停止狀態(tài)、油溫及水溫達規(guī)定值以上等條件的時候。
[0050]在怠速啟停許可條件成立時，從ATCU7輸出電動油栗4的驅(qū)動指令，計算無刷電機6的最長驅(qū)動時間即控制量(步驟S17)。然后，開始無刷電機6的正轉(zhuǎn)控制模式(步驟S18)。在此，首先以正轉(zhuǎn)進行無刷電機6的定位控制(步驟S19)，然后以正轉(zhuǎn)控制無刷電機6(步驟S20)o
[0051]另一方面，當在步驟S16中怠速啟停許可條件不成立的情況下，判定在計算磁鐵溫度后是否經(jīng)過了規(guī)定的時間(步驟S21)，在經(jīng)過了規(guī)定的時間的情況下，返回到圖2的步驟
SI。在未經(jīng)過規(guī)定的時間的情況下，返回到步驟S16，進行怠速啟停許可條件是否成立的判定，反復步驟S16、步驟S21，直到經(jīng)過規(guī)定的時間為止。
[0052]在步驟S22，判定怠速啟停許可條件是否成立。在怠速啟停許可條件成立的情況下，判定驅(qū)動時間和最長驅(qū)動時間(控制量)的大小關(guān)系(步驟S23)。驅(qū)動時間和磁鐵溫度之間的關(guān)系如圖7的特性圖所示，在估計溫度的初始值為TO時流過無刷電機6的電流較小的情況下(電流小)，未達到用虛線示出的磁鐵溫度的允許上限值(磁鐵的允許上限溫度)Tmax。但是，在電流增大時(電流中、電流大)超過允許上限值Tmax，而且隨著電流的增大而達到允許上限值的驅(qū)動時間變短。這樣，能夠根據(jù)流過無刷電機6的電流值和驅(qū)動時間估計是否達到了允許上限值Tmax，將達到允許上限值Tmax的驅(qū)動時間設(shè)為最長驅(qū)動時間Dmax。
[0053]并且，在步驟S23中，在判定為驅(qū)動時間比最長驅(qū)動時間Dmax長或者等同的情況下，在電動油栗停止前從AT⑶7向ECUlO發(fā)送怠速啟停解除信號ISS，通過ECUlO的控制，起動發(fā)動機5而解除怠速啟停(步驟S24) ο在步驟S25中，從ATCU7向逆變器8發(fā)出電機停止指令，使無刷電機6的驅(qū)動停止，使電動油栗4停止。
[0054]在驅(qū)動時間比最長驅(qū)動時間Dmax短的情況下，返回到步驟S20進行無刷電機6的控制。在步驟S22，在判定為怠速啟停許可條件不成立時，解除怠速啟停(步驟S24)，使無刷電機6停止(步驟S25)。這樣無刷電機6被驅(qū)動，直到怠速啟停許可條件不成立、或者驅(qū)動時間大于或等于最長驅(qū)動時間Dmax為止。
[0055]圖4示出了圖2的步驟S13的溫度校正動作的具體例。溫度校正通過使用學習值校正在圖2的步驟SI 2中計算出的暫定磁鐵溫度來進行。首先，在步驟S31中判定有無學習經(jīng)驗。在沒有學習經(jīng)驗的情況下，判定是否識別出基準磁鐵溫度(油溫)(步驟S32)，執(zhí)行判定動作直到識別出為止。另一方面，在具有學習經(jīng)驗的情況下，使用已存儲的學習值校正暫定磁鐵溫度(步驟S37)，返回到圖2的流程圖中的步驟S13，確定磁鐵溫度(步驟S14)。
[0056]在步驟S32中，在判定為識別出基準磁鐵溫度時，開始學習模式(步驟S33)，執(zhí)行磁鐵溫度的估計(步驟S34)。磁鐵溫度的估計與上述圖2的流程圖中的步驟S11、S12—樣，在步驟S35中計算感應電壓(轉(zhuǎn)矩常數(shù))，然后在步驟S36中將感應電壓常數(shù)分配給基準磁鐵溫度，完成學習。然后，使用計算出的學習值校正暫定磁鐵溫度(步驟S37)，返回到圖2的流程圖中的步驟S13，確定磁鐵溫度(步驟S14)。
[0057]圖8及圖9分別對比示出了以往(將磁鐵的初始溫度設(shè)定為估計時的油溫的情況)和本實施方式(在即將進行電動油栗的再次驅(qū)動前估計磁鐵的溫度的情況)的油溫、線圈溫度、相電流、磁鐵溫度的計測值及估計結(jié)果。圖8(a)及圖9(a)分別示出無刷電機6驅(qū)動時的溫度上升特性，圖8(b)及圖9(b)分別示出無刷電機6停止后的下一次驅(qū)動時的溫度下降及上升特性。
[0058]發(fā)動機5為冷機狀態(tài)，如圖8(a)所示，在開始了無刷電機6的驅(qū)動的時刻t0，油溫和磁鐵溫度大致相同。在向無刷電機6的線圈流過規(guī)定的相電流時，線圈的溫度上升，隨之磁鐵溫度(估計)也上升并接近允許上限值Tmax。另一方面，油溫的上升比線圈或磁鐵的溫度上升緩慢。
[0059]在時刻tl，在停止無刷電機6的驅(qū)動時，如圖8(b)所示，線圈溫度和磁鐵溫度(估計)緩慢下降，在經(jīng)過較長時間(時刻t4以后)時接近油溫。
[0060]但是，當在油溫和磁鐵溫度的溫度差△T較大的時刻t2的定時再次驅(qū)動無刷電機6時，磁鐵溫度從比較高的狀態(tài)再次開始上升，因而如單點劃線所示，從時刻t3起超過磁鐵溫度的允許上限值Tmax進行驅(qū)動。在處于這樣的狀態(tài)時，無刷電機6的稀土類磁鐵產(chǎn)生不可逆退磁，電動油栗4的性能下降、油壓不足。
[0061]與此相對，在即將進行電動油栗4的再次驅(qū)動前進行磁鐵溫度的估計，計算控制量并限制無刷電機6的驅(qū)動，由此能夠使得不超過磁鐵溫度的允許上限值Tmax。發(fā)動機5的冷機狀態(tài)的線圈溫度、油溫及磁鐵溫度(估計)的變化如圖9(a)所示與圖8(a)相同。
[0062]如圖9(b)所示，當在油溫和磁鐵溫度的溫度差ΔT較大的時刻t2的定時再次驅(qū)動無刷電機6時，首先在即將進行電動油栗4的驅(qū)動前進行磁鐵溫度的估計，根據(jù)磁鐵溫度計算控制量。根據(jù)該控制量，在最長驅(qū)動時間Dmax以內(nèi)驅(qū)動無刷電機6，由此從時刻t3起解除怠速啟停，使磁鐵溫度下降。這樣，在無刷電機6的驅(qū)動之前識別溫度差AT，并限制(縮短)無刷電機6的驅(qū)動時間，由此即使是從溫度差△ T比較大的狀態(tài)再次進行驅(qū)動時，也能夠使得不超過磁鐵溫度的允許上限值Tmax。
[0063]圖1O及圖11分別示出在以正轉(zhuǎn)驅(qū)動無刷電機6時和以反轉(zhuǎn)驅(qū)動無刷電機6時的動作波形。圖11的動作波形對應于圖2所示的流程圖中的步驟S3?S8。
[0064]圖10(a)及圖11(a)示出了無刷電機6的電源電壓、電源電流及電阻的關(guān)系。圖10(b)及圖11(b)示出了無刷電機6的轉(zhuǎn)速、電動油栗4的噴出壓力和吸入壓力之間的關(guān)系。圖10(c)及圖11(c)示出了電壓(電阻及摩擦力)、線圈溫度、磁鐵溫度及油溫的關(guān)系。
[0065]如圖1O (a)所示，在以正轉(zhuǎn)開始驅(qū)動無刷電機6時(時刻t0)，電源電流急劇上升而達到規(guī)定值，在時刻t2急劇下降，從時刻t3起基本達到零。電源電壓在電源電流流過的期間中暫時下降。
[0066]如圖1O (b)所示，無刷電機6在從驅(qū)動開始(t0)起延遲的時刻11開始旋轉(zhuǎn)，從時刻t2起轉(zhuǎn)速急劇上升，在時刻t3達到峰值，然后下降。電動油栗4的噴出壓力實質(zhì)上隨著無刷電機6的轉(zhuǎn)速的增減而變化，吸入壓力是與噴出壓力相反的關(guān)系，而且水平變化減小。
[0067]如圖10(c)所示，在從無刷電機6的驅(qū)動開始起較短的時間中，油溫、磁鐵溫度及線圈溫度基本固定。電壓(電阻及摩擦力)隨著電流值的上升而下降，描畫出與電機轉(zhuǎn)速基本相反的波形。
[0068]與此相對，如圖11(a)所示，在以反轉(zhuǎn)開始驅(qū)動無刷電機6時(時刻t0)，與正轉(zhuǎn)時一樣，電源電流急劇上升而達到規(guī)定值，在時刻12急劇下降，從時刻13起基本達到零。電源電壓在電源電流流過的期間中暫時下降。
[0069]如圖11 (b)所示，無刷電機6在從驅(qū)動開始(t0)起延遲的時刻11開始旋轉(zhuǎn)，從時刻t2起轉(zhuǎn)速急劇上升，在時刻t3達到峰值，然后下降。電動油栗4的噴出壓力暫時上升，直到油管Ila內(nèi)的油2排空，但是以后通過電動油栗4的空轉(zhuǎn)而基本達到零，與正轉(zhuǎn)時相比，負載相當小。此時的吸入壓力成為負值。
[0070]如圖11(c)所示，在從無刷電機6的驅(qū)動開始(t0)起較短的時間中，油溫、磁鐵溫度及線圈溫度基本固定。電壓(電阻及摩擦力)隨著驅(qū)動電流的上升而下降，描畫出與電機轉(zhuǎn)速基本相反的波形。
[0071]通過對比圖10(b)和圖11 (b)的時刻t2、t3之間的電動油栗4的噴出壓力和吸入壓力可知，無刷電機6的能耗E1、E2在反轉(zhuǎn)時比正轉(zhuǎn)時小。這是因為無刷電機6的正轉(zhuǎn)時的能耗El是由感應電壓、噴出工作(吐出仕事)、摩擦力及電氣電阻消耗決定的，而反轉(zhuǎn)時的能耗E2不需要噴出工作部分。并且，由于不需要考慮噴出工作部分的參數(shù)，因而也減輕了ATCU 7的運算處理。
[0072]另外，在圖11的波形圖中附加了右側(cè)下降的斜線的區(qū)域Al中，根據(jù)供給無刷電機6的電流和施加的電壓計算電阻，根據(jù)附加了左側(cè)下降的斜線的區(qū)域A2中的無刷電機6的飽和轉(zhuǎn)速估計磁鐵溫度。
[0073]如上所述，本實施方式的磁鐵溫度的估計是在根據(jù)車輛行駛狀態(tài)預測出電動油栗4的驅(qū)動需求(怠速啟停等)的情況下進行的。換言之，是在進行無刷電機6的驅(qū)動請求前的定時、即沒有怠速啟停請求的定時進行的。并且，在無刷電機6的定位控制時計算電阻，按照所設(shè)定的施加電壓對無刷電機6進行旋轉(zhuǎn)控制，根據(jù)飽和轉(zhuǎn)速和飽和旋轉(zhuǎn)時的相電流估計磁鐵溫度。在估計該磁鐵溫度時，使無刷電機6反向旋轉(zhuǎn)。
[0074]然后，在從AT⑶7接收到電動油栗4的驅(qū)動指令時，以估計出的磁鐵溫度、電動油栗4的驅(qū)動指令、油壓為基礎(chǔ)，根據(jù)磁鐵的發(fā)熱(溫度上升)特性設(shè)定驅(qū)動時間而進行驅(qū)動。將該驅(qū)動時間設(shè)定為大于使電動油栗4的噴出壓力達到規(guī)定的壓力的時間的時間。
[0075]在經(jīng)過基于上述設(shè)定的控制量的驅(qū)動時間后，使電動油栗4停止。此時，例如在怠速啟停系統(tǒng)中，在電動油栗4停止前從AT⑶7向上位E⑶10發(fā)送怠速啟停解除信號ISS。通過使怠速啟停解除信號ISS的發(fā)送定時比在怠速啟停解除后機械式油栗3的噴出壓力達到規(guī)定的油壓的時間長，能夠抑制怠速啟停解除時的油壓降低。
[0076]根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)及控制動作，通過根據(jù)即將進行電動油栗的驅(qū)動請求前的磁鐵溫度設(shè)定驅(qū)動時間，能夠避免如下情況:超過無刷電機的磁鐵的允許上限溫度對電動油栗進行驅(qū)動，磁鐵退磁而電動油栗的性能下降，油壓不足。并且，通過在即將進行電動油栗的驅(qū)動前進行磁鐵溫度的估計，能夠進行驅(qū)動一直到磁鐵的允許上限溫度為止。在達到磁鐵的允許上限溫度以前還有富余的情況下，也能夠延長驅(qū)動時間。另外，在怠速啟停系統(tǒng)中，在估計磁鐵溫度時，通過將無刷電機設(shè)為反轉(zhuǎn)使進行空轉(zhuǎn)，能夠抑制功耗(發(fā)熱)。
[0077]這樣，通過根據(jù)無刷電機的溫度-轉(zhuǎn)矩特性求出磁鐵溫度，根據(jù)該磁鐵的退磁特性抑制控制量，能夠限制流向無刷電機的電流。由此，不需設(shè)置溫度傳感器，即可進行符合實際溫度的磁鐵溫度的估計，并抑制因無刷電機的退磁而引起的性能的下降和油壓不足。而且，通過學習并存儲溫度校正值，并校正用于限制提供給無刷電機的電流的控制量，能夠抑制溫度估計值的偏差。
[0078]因此，能夠抑制超過無刷電機的磁鐵的允許上限溫度對電動油栗進行驅(qū)動，不需設(shè)置溫度傳感器，即可適當驅(qū)動無刷電機。
[0079][變形例I]
[0080]另外，本發(fā)明不限于上述的實施方式，能夠?qū)嵤└鞣N變形。例如，作為車輛的輔機驅(qū)動用的致動器，對變速器用油栗系統(tǒng)進行了說明，但只要是控制驅(qū)動源采用使用了稀土類磁鐵的無刷電機的致動器的方式，則也能夠應用于其它各種系統(tǒng)。并且，對怠速啟停進行了說明，但不限于怠速啟停。
[0081][變形例2]
[0082]在圖2所示的流程圖中，在進行無刷電機6的驅(qū)動請求前的定時進行磁鐵溫度的估計，但不一定需要在進行驅(qū)動請求前每次估計磁鐵溫度。也能夠在使無刷電機6旋轉(zhuǎn)規(guī)定的時間時或者使無刷電機6運轉(zhuǎn)了規(guī)定的控制量時，進行磁鐵溫度的估計。當然，也可以將這些定時進行組合，在規(guī)定的定時進行磁鐵溫度的估計。
[0083][變形例3]
[0084]也可以在圖2所示的流程圖的步驟S8之后進行正轉(zhuǎn)驅(qū)動，在油管Ila內(nèi)填充油2。通過在油管Ila內(nèi)填充油2，能夠加快怠速啟停時的正轉(zhuǎn)控制模式的油壓的上升。
[0085][變形例4]
[0086]示出了在步驟S13中利用學習值對在圖2的步驟S12中計算出的暫定磁鐵溫度進行溫度校正的示例，但也可以使用預先存儲在地圖和表格等中的校正數(shù)據(jù)，通過使暫定磁鐵溫度的設(shè)定具有余量，也能夠省略步驟S13。并且，也可以在規(guī)定的定時更新學習值。
[0087][變形例5]
[0088]按照對無刷電機6通電時的電流及轉(zhuǎn)速估計磁鐵溫度，但只要能夠估計磁鐵溫度，也可以使用電壓或脈寬取代電流，也能夠使用通電切換時間等取代無刷電機6的轉(zhuǎn)速。
[0089][變形例6]
[0090]對在估計磁鐵溫度時使無刷電機6反轉(zhuǎn)的示例進行了說明，但也能夠使其正轉(zhuǎn)來進行估計。在這種情況下，優(yōu)選致動器的動作目標的負載足夠小。
[0091]標號說明
[0092]I油盤;2油;3機械式油栗;4電動油栗;5發(fā)動機;6無刷電機;7 ATCU(控制裝置)；8 逆變器;10 ECU;lla、llb、llc 油管；12、13 止回閥。
【主權(quán)項】
1.一種致動器的控制裝置，該控制裝置對使用無刷電機作為驅(qū)動源的致動器進行控制，其特征在于， 在不產(chǎn)生所述致動器的動作目標的負載的動作狀態(tài)下，按照對所述無刷電機通電時的電流及轉(zhuǎn)速，限制在驅(qū)動所述致動器時流向所述無刷電機的電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動器的控制裝置，其特征在于， 不產(chǎn)生所述致動器的動作目標的負載的動作狀態(tài)，是指相對于驅(qū)動所述致動器時的所述無刷電機的旋轉(zhuǎn)方向進行反轉(zhuǎn)的狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動器的控制裝置，其特征在于， 根據(jù)所述無刷電機的溫度-轉(zhuǎn)矩特性求出磁鐵溫度，根據(jù)該磁鐵的退磁特性抑制控制量，由此限制流向所述無刷電機的電流。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致動器的控制裝置，其特征在于， 在如下的時機計算所述磁鐵溫度:該時機包括所述無刷電機的驅(qū)動請求前、使所述無刷電機旋轉(zhuǎn)了規(guī)定時間的時候、以及使所述無刷電機運轉(zhuǎn)了規(guī)定的控制量的時候中的至少任意一個。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致動器的控制裝置，其特征在于， 根據(jù)學習值變更所述控制量。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致動器的控制裝置，其特征在于， 所述控制量對應于所述無刷電機的驅(qū)動時間，通過使所述無刷電機的驅(qū)動停止來限制電流。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動器的控制裝置，其特征在于， 所述致動器是車輛的輔機驅(qū)動用的致動器，根據(jù)來自所述車輛的請求解除對流向所述無刷電機的電流的限制。8.—種致動器的控制方法，對使用無刷電機作為驅(qū)動源的致動器進行控制，其特征在于，所述控制方法包括: 使處于不產(chǎn)生所述致動器的動作目標的負載的動作狀態(tài)， 在該動作狀態(tài)下對所述無刷電機通電， 按照通電時的所述無刷電機的電流及轉(zhuǎn)速，限制在驅(qū)動所述致動器時流向所述無刷電機的電流。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的致動器的控制方法，其特征在于， 不產(chǎn)生所述致動器的動作目標的負載的動作狀態(tài)，是指相對于驅(qū)動所述致動器時的所述無刷電機的旋轉(zhuǎn)方向進行反轉(zhuǎn)的狀態(tài)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的致動器的控制方法，其特征在于， 限制流向所述無刷電機的電流包括:根據(jù)所述無刷電機的溫度-轉(zhuǎn)矩特性計算磁鐵溫度，根據(jù)該磁鐵的退磁特性抑制控制量。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的致動器的控制方法，其特征在于， 在如下的時機計算所述磁鐵溫度:該時機包括所述無刷電機的驅(qū)動請求前、使所述無刷電機旋轉(zhuǎn)了規(guī)定時間的時候、以及使所述無刷電機運轉(zhuǎn)了規(guī)定的控制量的時候中的至少任意一個。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的致動器的控制方法，其特征在于， 所述控制方法還包括根據(jù)學習值變更所述控制量。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的致動器的控制方法，其特征在于， 在規(guī)定的時機更新所述學習值。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的致動器的控制方法，其特征在于， 所述控制量對應于所述無刷電機的驅(qū)動時間，通過使所述無刷電機的驅(qū)動停止來限制電流。15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的致動器的控制方法，其特征在于， 所述控制方法還包括:學習并存儲溫度校正值，按照該存儲的溫度校正值校正，該控制量用于限制提供給所述無刷電機的電流。16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的致動器的控制方法，其特征在于， 所述致動器是車輛的輔機驅(qū)動用的致動器，根據(jù)來自所述車輛的請求來解除對流向所述無刷電機的電流的限制。
【文檔編號】H02P6/12GK106063114SQ201480075930
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年9月19日
【發(fā)明人】宮本正悟
【申請人】日立汽車系統(tǒng)株式會社