泵控制装置的制作方法

本发明涉及控制电动泵的运转的泵控制装置。

背景技术：

以往，一直使用电动泵进行油的流通控制。这种电动泵通过从电动机输出的旋转力而进行运转。在此，油的粘性会根据该油的温度(以下称为“油温”)发生变化。油温升高时，粘性变小，因此会减轻电动泵的负荷；而油温降低时，粘性变大，因此，会加重电动泵的负荷。因此，即使在以一定的速度来驱动电动机的情况下，电动泵的转速也会随着油温变动，从而有失步(stepping-out)的可能性。作为防止上述失步的技术，存在例如在下文中列出出处的专利文献1以及专利文献2所记载的技术。

专利文献1所记载的电动机驱动控制装置具备提前角基准电压生成部、反向电压比较部、和控制部而构成，上述提前角基准电压生成部生成提前角基准电压；上述反向电压比较部根据提前角基准电压与电动机的各相的反向电压(reversevoltage)的交叉时机(crosstiming)，生成各相的相位信号；上述控制部基于各相的相位信号来检测电动机的旋转速度，随着旋转速度从高速向低速的变化而升高提前角基准电压，并随着旋转速度从低速向高速的变化而降低提前角基准电压。

专利文献2所记载电动泵用无刷电动机的控制装置具备驱动电路、启动机构、和油温检测机构而构成，上述驱动电路对驱动电动泵的无刷电动机的电动机线圈进行三相的驱动电力的通电；上述启动机构按照事先规定的顺序切换对电动机线圈的多个通电模式，从而强制地使转子旋转并启动无刷电动机；上述油温检测机构检测电动泵所供给的工作油的油温。另外，随着油温的升高，启动机构会加快通电模式的切换周期。

专利文献

专利文献1：日本特开2016-174478号公报

专利文献2：日本特开2012-130178号公报

技术实现要素：

专利文献1所记载的技术虽然基于在电动机的线圈产生的反电动势来进行提前角控制，但是，当该反电动势不稳定(例如刚刚启动之后等)时，无法恰当地进行提前角控制。此外，在未产生反电动势的初始通电时，无法进行提前角控制。

在此，如上所述，电动泵的负荷虽然会根据油温的变化而发生变动，但是，一旦负荷发生变动，在通电切换时产生浪涌(surge)的时间(浪涌时间)也会发生变化。另一方面，基于根据电动机的旋转而输出的位置信号来控制驱动电动泵的电动机。在这样的控制中，由于无法在产生浪涌的期间恰当地检测出位置信号，因此，在产生浪涌的期间设置屏蔽期间，以不检测位置信号。例如，在将一定的屏蔽期间应用于专利文献1所记载的技术的情况下，当根据油温改变通电模式的切换周期时，在油温较低时，浪涌时间可能会比屏蔽期间更长。如果在该浪涌期间检测位置信号，则无法正确地进行位置信号的检测，可能会导致失步。另一方面，当油温较高时，屏蔽期间相对于浪涌时间变得过长，可能会导致屏蔽至原本希望检测零交叉(zerocross)的点，由于通电切换延迟，效率降低，从而导致失步。此外，专利文献1所记载的技术虽然基于在电动机的线圈产生的反电动势来进行控制，但在例如启动电动机时(初次通电时)，由于反电动势不稳定，因此存在无法恰当地进行控制的可能性。如此，导致在专利文献1所记载的技术中，无法恰当地驱动电动泵。

因此，人们寻求一种无论负荷如何变动，均可以恰当地驱动电动泵的泵控制装置。

本发明所涉及的泵控制装置的特征结构在于，其具备温度信息获取部、提前角量设定部、变频器以及通电控制部，上述温度信息获取部在电动泵启动时，获取表示通过该电动泵而流通的油的温度的温度信息；上述提前角量设定部基于上述温度信息，对提前角量进行设定，上述提前角量为，驱动上述电动泵的电动机的线圈中，以使引力在其与上述电动机的永久磁铁之间作用的方式进行通电的线圈的相对于上述永久磁铁的提前角量；上述变频器在第1电源线路、和与比上述第1电源线路的电位更低的电位相连接的第2电源线路之间具备3组臂部(armportion)，并对流至上述线圈的电流进行控制，上述臂部具有串联连接的高压侧开关元件与低压侧开关元件；上述通电控制部基于上述提前角量，开始向上述变频器的通电。

如果设为这样的特征结构，则可以根据油温推测电动泵的负荷，并且根据所推测的负荷的大小，进行提前角控制。此外，也可以在启动时或启动结束后变更提前角量，从而可以进行对应于运转状态的提前角控制。

此外，上述泵控制装置进一步具备存储有上述油的温度与上述提前角量之间的关系的存储部，上述提前角量设定部优选基于在上述温度信息中显示的上述油的温度、和存储于上述存储部的上述关系，设定上述提前角量。

如果设为这样的结构，则提前角量设定部可以容易地设定提前角量。因此，可以根据电动泵的负荷来设定提前角量，从而可以恰当地进行电动泵的运转。

此外，上述泵控制装置进一步具备屏蔽期间设定部、和检测部，上述在屏蔽期间设定部基于上述温度信息，在上述3组臂部中的一个臂部所具有的上述高压侧开关元件以及上述低压侧开关元件双方成为开状态的非通电期间内，在上述非通电期间刚开始后，设定由比上述非通电期间更短的期间构成的屏蔽期间；上述检测部在上述非通电期间内，在上述屏蔽期间结束后，检测上述电动机的转速，上述通电控制部优选根据上述检测部的检测结果，驱动上述变频器。

如果设为这样的结构，则可以随着油的温度的下降，将屏蔽期间设定得较长，而随着油的温度的上升，将屏蔽期间设定得较短。因此，可以根据电动泵的负荷，设定恰当的屏蔽时间，因此，零交叉的检测不会延迟，从而可以防止浪涌的误检测。因此，可以提高感测性能，从而能够在电动机不发生失步的情况下以无传感器的方式进行驱动。此外，也可以扩大使用油温范围。

附图说明

图1为模式性地展示泵控制装置的结构的方框图。

图2为模式性地展示电动机的结构的图。

图3为提前角量的说明图。

图4为通电期间以及非通电期间的说明图。

图5为表示油温与浪涌期间的关系的图。

图6为展示泵控制装置的处理的流程图。

具体实施方式

本发明所涉及的泵控制装置形成为无论负荷如何变化，均可以恰当地驱动电动泵的结构。下面对本实施方式的泵控制装置1进行说明。

图1是模式性地展示泵控制装置1的结构的方框图。如图1所示，本实施方式的泵控制装置1具备温度信息获取部10、提前角量设定部11、存储部12、变频器13、通电控制部14、屏蔽期间设定部15、检测部16等各个功能部而形成，尤其是，为了进行电动泵p的驱动，温度信息获取部10、提前角量设定部11、存储部12、通电控制部14、屏蔽期间设定部15、检测部16等各个功能部以cpu为核心部件，由硬件或者软件或者上述两者构筑而成。

在启动电动泵p时，温度信息获取部10获取温度信息，该温度信息显示通过该电动泵p而流通的油的温度。电动泵p被从电动机m输出的旋转力驱动。通过电动泵p而流通的油是指通过电动泵p的驱动而流通的油。温度信息获取部10在这样的电动泵p的驱动之前，获取表示通过电动泵p的驱动而流通的油的温度的温度信息。应予说明，形成为通过温度传感器9来检测油的温度，并且将温度传感器9的检测结果传输至温度信息获取部10的结构即可。温度信息获取部10将温度传感器9的检测结果作为温度信息，传输至后述的提前角量设定部11。

提前角量设定部11基于温度信息，设定线圈l相对于永久磁铁pm的提前角量，该线圈l为在驱动电动泵p的电动机m的线圈l(参照图2)中，以使引力在其与电动机m的永久磁铁pm(参照图2)之间作用的方式通电的线圈l。如上所述，从温度信息获取部10传输温度信息。驱动电动泵p的电动机m是指输出构成电动泵p的动力源的旋转力的电动机m。在此，在图2中，作为电动机m的一个例子，展示了4极6槽(slot)的三相电动机的模式图。在图2的例子中，电动机m具有6个线圈l与2组永久磁铁pm。众所周知，三相电动机通过作用于在线圈l的周围产生的磁场与永久磁铁pm的磁通量之间的引力以及排斥力而进行旋转，上述磁场是通过向6个线圈l中的指定的线圈l通电而在线圈l的周围产生的。在图2的例子中，线圈l被固定于定子s，永久磁铁pm进行旋转。

在此，众所周知，即使对线圈l外加电压，电流并不会立即在该线圈l中流动，而是存在指定的相位延迟。该相位延迟随着电动机m的旋转速度加快而增大。因此，为了使引力以及排斥力在线圈l与永久磁铁pm之间恰当地作用，需要考虑流经线圈l的电流的相位延迟来提前(advance)外加于线圈l的电压的相位。将上述控制称为提前角控制，将其角度(量)称为提前角量。

具体而言，在本泵控制装置1中，为了使引力以及排斥力在永久磁铁pm与线圈l之间恰当地作用，如图3所示，在引力或者排斥力所作用的永久磁铁pm(在图3的例子中为n极n1)到达与线圈l(在图3的例子中为线圈l1)相对的位置(图3中的位置a)之前(例如位于图3中的位置b时)，对线圈l1外加电压(通电)。从这样的永久磁铁pm(n极n1)与线圈l1相对的位置(位置a)到预先通电的位置(位置b)为止的角度相当于上述提前角量，由提前角量设定部11来进行设定。

存储部12存储有油的温度与提前角量的关系。该关系优选为如下关系：例如当油的温度为指定的温度(例如80度)以上时，将提前角量设定为指定的角度(例如15度)，当油的温度未达到上述指定的温度(例如80度)时，将提前角量设定为小于上述指定的角度(例如15度)的角度。在本实施方式中，提前角量设定部11基于在温度信息中显示的油的温度、和存储于存储部12的关系，设定提前角量。

变频器13在第1电源线路2、和与比该第1电源线路2的电位更低的电位连接的第2电源线路3之间具有3组臂部a，从而控制流至线圈l的电流，上述臂部a具有串联连接的高压侧开关元件qh和低压侧开关元件ql。第1电源线路2是与电源v连接的电缆。与比第1电源线路2的电位更低的电位连接的第2电源线路3是被外加了低于电源v的输出电压的电位的电缆，在本实施方式中相当于接地的电缆。

在本实施方式中，使用p-mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,mosfet，金属-氧化物半导体场效应晶体管)构成高压侧开关元件qh，使用n-mosfet构成低压侧开关元件ql。高压侧开关元件qh的源极端子与第1电源线路2相连接，漏极端子与低压侧开关元件ql的漏极端子相连接。低压侧开关元件ql的源极端子与第2电源线路3相连接。通过这样连接的高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql来构成臂部a，变频器13具备3组该臂部a。

高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql的各个栅极端子与驱动器8相连接。驱动器8设置于后述的通电控制部14与变频器13之间，并被输入由通电控制部14生成的pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号。驱动器8提高被输入的pwm信号的驱动能力，并将其输出至变频器13。各个臂部a的高压侧开关元件qh的漏极端子与电动机m所具有的3个端子分别相连接。

通电控制部14基于提前角量，开始向变频器13通电。通过提前角量设定部11，基于油的温度来设定提前角量并进行传输。通电控制部14生成pwm信号，并根据提前角量，将生成的pwm信号传输至驱动器8。由此，能够对变频器13进行pwm控制。基于pwm信号的pwm控制是公知的技术，因此省略说明。由此，泵控制装置1可以根据启动电动泵p时的油的温度，设定线圈l相对于电动机m的永久磁铁pm的提前角量，并根据已设定的提前角量，通电控制部14对变频器13进行pwm控制，由此恰当地启动电动泵p。

屏蔽期间设定部15基于温度信息，在3组臂部a中的1个臂部a所具有的高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql的双方成为开状态的非通电期间内，在非通电期间刚开始后，设定由比非通电期间更短的期间构成的屏蔽期间。从温度信息获取部10传输温度信息。3组臂部a是指构成变频器13的3组臂部a。

在此，在图4中展示了通电期间与非通电期间的说明图。图4展示了构成变频器13所具有的3组臂部a中的1个臂部a的高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql的导通状态。如上所述，虽然通过pwm信号控制高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql，但在本实施方式中，由于高压侧开关元件qh由p-mosfet构成，因此，pwm信号变为将图4的最上段的波形反转以后的波形。另外，在图4中展示了在图1中以vu表示的位置的电压波形。

通电期间为3组臂部a中的1个臂部a所具有的高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql中的一方成为闭状态的期间。“高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql中的一方成为闭状态”是指高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql中的一方成为导通状态。具体而言，在图4的例子中，相当于时间t1至时间t2的期间、时间t3至时间t4的期间、时间t5至时间t6的期间、时间t7至时间t8的期间。关于这些期间，由于3组臂部a中的1个臂部a所具有的高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql中的一方处于被通电的状态，因此称为通电期间。

非通电期间为3组臂部a中的1个臂部a所具有的高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql的双方成为开状态的期间。“高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql的双方成为闭状态”是指高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql的双方成为未导通的状态。具体而言，在图4的例子中，相当于时间t2至时间t3的期间、时间t4至时间t5的期间、时间t6至时间t7的期间。关于这些期间，由于3组臂部a中的1个臂部a所具有的高压侧开关元件qh以及低压侧开关元件ql的双方处于未被通电状态，因此称为非通电期间。

在这样的非通电期间，在刚从通电期间转换之后，会发生浪涌。因此，在非通电期间刚开始后，设定由比非通电期间更短的期间构成的屏蔽期间。“设定由比非通电期间更短的期间构成的屏蔽期间”并不是指在整个非通电期间内设定屏蔽期间，而是指仅在非通电期间的一部分内设定。尤其是，屏蔽期间从位置检测(零交叉检测)之后开始，并且在进行下一个位置检测之前被解除。图4展示了屏蔽期间的一个例子。通过屏蔽期间设定部15设定这样的屏蔽期间，并根据温度信息即油的温度来设定屏蔽期间的长度。在此，浪涌时间(产生浪涌的时间)与油的温度(油温)的关系的一个例子示于图5。另一方面，屏蔽期间需要长于浪涌时间。因此，屏蔽期间设定部15基于温度信息中显示的油的温度、和如图5所示的油的温度与浪涌时间之间的关系，设定屏蔽期间的长度。

在非通电期间，检测部16在屏蔽期间结束后检测电动机m的转速。在本实施方式中，检测部16根据流至电动机m的电动机电流，检测电动机m的转子(未图示)的位置。在本实施方式中，检测部16经由电阻器r，与连接上述各个臂部a的高压侧开关元件qh的漏极端子和电动机m所具备的3个端子中的各个端子的电缆相连接。通过这样的连接，检测部16检测电动机电流，并且检测(计算)转子的位置。该检测为公知的技术，因此省略说明。检测部16基于转子的位置，检测电动机m的转速。由此，可以在不受浪涌的影响的情况下检测电动机m的转速。检测部16的检测结果被传输至通电控制部14，通电控制部14基于检测部16的检测结果来驱动变频器13。

下面，使用图6的流程图，对泵控制装置1所进行的处理进行说明。首先，当输入启动电动泵p的启动信号时(步骤#01：是)，温度信息获取部10获取显示油的温度的温度信息(步骤#2)。提前角量设定部11基于该温度信息所显示的油的温度(油温)，设定启动电动泵p时的提前角量(步骤#3)，从而启动电动泵p(步骤#4)。

当电动泵p的启动结束时(步骤#5：是)，提前角量设定部11设定电动泵p的稳定时(稳定运转时)的提前角量(步骤#6)。该稳定时的提前角量并非基于显示油的温度的温度信息，而是基于在线圈l产生的反电动势来设定。

温度信息获取部10在电动泵p处于稳定运转的状态的情况下也获取温度信息(步骤#7)。屏蔽期间设定部15基于温度信息所显示的油的温度(油温)，在非通电期间内设定屏蔽期间(步骤#8)。检测部16基于设定的屏蔽期间来检测电动机m的转速，通电控制部14基于该检测结果来进行电动机m的无传感器控制(步骤#9)。在不停止电动泵p的情况下(步骤#10：否)，返回步骤#6继续进行处理。

如上所述，根据本泵控制装置1，由于根据油温来控制电动泵p的提前角量，因此能够进行在初次通电时或反电动势不稳定的启动时的提前角控制。此外，由于启动时与稳定时相比需要较大的扭矩，因此，可以设定已考虑该情况的最佳的提前角。此外，由于可以在启动时设定最佳的提前角，因此可以消除启动时的迟缓(停止或逆转)，并且提高启动速度。由于稳定时与启动时相比扭矩较小，因此，可以通过设定最佳的提前角来有效地驱动电动泵p。

(其他实施方式)

在上述实施方式中，对泵控制装置1具备存储了油的温度与提前角量之间的关系的存储部12的方式进行了说明。但是，也可不具备存储部12。在此情况下，提前角量设定部11优选形成为基于例如规定了油的温度与提前角量之间的关系的式子来设定提前角量的结构。

在上述实施方式中，对屏蔽期间设定部15基于温度信息来设定屏蔽期间的方式进行了说明。但是，屏蔽期间设定部15也可以形成为不基于温度信息而设定屏蔽期间的结构。

在上述实施方式中，作为电动机m的一个例子，以4极6槽的三相电动机为例进行了说明。但是，极数以及槽数只是一个示例，也可为其他结构。此外，电动机m也可以不是三相电动机。

在上述实施方式中，对油的温度与提前角量的关系为在油的温度为指定温度以上时将提前角量设定为指定的角度，而在油的温度未达到上述指定的温度时将提前角量设定为小于上述指定的角度的角度这样的关系的方式进行了说明。但是，例如也可设为油的温度越低，提前角量越小，油的温度越高，提前角量越大的关系。

产业上的可利用性

本发明可以用于控制电动泵的运转的泵控制装置。

符号说明

1：泵控制装置

2：第1电源线路

3：第2电源线路

10：温度信息获取部

11：提前角量设定部

12：存储部

13：变频器

14：通电控制部

15：屏蔽期间设定部

16：检测部

a：臂部

l：线圈

m：电动机

p：电动泵

pm：永久磁铁

qh：高压侧开关元件

ql：低压侧开关元件