CN101647190A - 无刷电机控制装置和无刷电机控制方法 - Google Patents

无刷电机控制装置和无刷电机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的无刷电机控制装置，驱动无刷电机，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈，并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能，所述无刷电机控制装置包括：电机控制部，在所述无刷电机启动时，根据转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在120度通电时，根据第一转子位置信息控制所述无刷电机，在180度通电时，根据第二转子位置信息控制所述无刷电机。

Description

无刷电机控制装置和无刷电机控制方法
技术领域
本发明涉及一种作为用于内燃机(引擎)启动装置的电机而使用的无刷电机(无刷直流电机)的无刷电机控制装置。本发明特别涉及一种不使用霍尔元件等转子位置检测传感器而能够进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电的无刷电机控制装置和无刷电机控制方法。
本发明依据2007年3月30日在日本申请的特愿2007-95451号要求优先权，在此引用其内容。
背景技术
一般来讲，作为在内燃机的启动装置中使用的无刷电机驱动控制方式，已知有一种传感器型驱动控制电路，其为了检测出无刷电机内的转子(永磁体侧)的位置，在转子的周围安装了多个霍尔元件。但是，在这种传感器型驱动控制电路中，因为必须安装多个霍尔元件或者视需要而与转子分开安装位置检测用磁铁等，所以会阻碍电机的小型化和低成本化。而且，由于霍尔元件的安装状况而导致在位置检测精度上产生偏差。所以，强烈希望可以实现一种不使用霍尔元件等传感器而能检测出转子位置的无传感器型驱动控制电路，现在这个愿望终于实现了。
在传统的无刷电机的无传感器型驱动控制中，已知有一种基于120度通电(只在全相期间180度中的120度的期间内通电的方式)的驱动控制方式。其中，以不会引起电机转动那样程度的高速同步使驱动电流流过电枢绕组，根据该驱动电流的上升沿特性检测无刷电机内转子的停止位置，确定通电开始的相并使转子转动，在开始通电后，通过检测非通电相的相电压的零交叉点来检测转子的位置。作为另外的通电方式，还有一种180度通电方式(例如参考专利文献1、2、3、4、5和非专利文献1、2)。其中，依据从子线圈中检测出的转子位置检测波形来获取转子的位置，以180度通电来执行无刷电机的驱动控制。
专利文献1：日本专利第3673964号说明书
专利文献2：日本特开2006-81396号公报
专利文献3：日本特开平10-257792号公报
专利文献4：日本特开平7-274585号公报
专利文献5：日本特开2001-327185号公报
非专利文献1：近藤俊一「ブラシレスDCモ一タ制御回路の設計」、トランジスタ技術、CQ出版株式会社、2000年2月号、p.212～220(近藤俊一，《无刷直流电机控制电路的设计》，晶体管技术，CQ出版株式会社，2000年2月号，第212～220页)
非专利文献2：日下智「ブラシレスDCモ一タの駆動法」、トランジスタ技術、CQ出版株式会社、2000年2月号、p.221～228(日下智，《无刷直流电机的驱动方法》，晶体管技术，CQ出版株式会社，2000年2月号，第221～228页)
然而，在内燃机的无刷电机的转子驱动控制中，必须分为转子低转速时和转子高转速时两种情况，而在120度通电和180度通电中切换。这是因为在高转速时需要电机的动力，通过180度通电来获取电机的动力。因为在180度通电下执行全相通电，所以没有非通电相，不能检测出零交叉点。因此，在基于零交叉点检测的转子位置检测方法中，有在高转速时不能进行转子驱动控制的问题。
如果通过180度通电来启动转子的话，根据转子的位置，有转子不工作或者因为大电流流过导致驱动元件被毁坏的可能。另外，在内燃机的转子启动时，必须根据转子的停止位置来切换正转/反转。在通过180度通电来启动转子时，有对正转/反转的控制不确定的问题。
因为有这样的问题存在，所以传统的无刷电机的无传感器型驱动方式并不适用于摩托车(两轮车)、汽车等动力负载领域，其用途范围受到极大的限制。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而做出的。本发明的目的在于提供一种无刷电机控制装置和无刷电机控制方法，无须在无刷电机的U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够恰当地进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电。
本发明就是为了解决上述问题而做出的。本发明第一实施方式所述的无刷电机控制装置，驱动无刷电机，所述无刷电机作为引擎的启动电机使用，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈，并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能，所述无刷电机控制装置包括：电流上升沿检测电路，在所述无刷电机停止时，从所述U、V、W各相线圈中依次选择两相线圈，在该选择出的两相线圈之间施加规定的正和负的直流电压，并且检测流过所述选择出的两相线圈的电流值；转子停止位置检测部，根据所述电流上升沿检测电路检测出的流过各相线圈的电流值信息，判定所述无刷电机的转子停止位置；零交叉检测电路，在所述无刷电机进行120度通电时，检测所述U、V、W各相线圈的零交叉点，生成零交叉信号；基于零交叉信号的转子位置检测部，根据所述零交叉检测电路生成的所述U、V、W各相线圈的零交叉信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第一转子位置信息输出；三角波生成电路，在所述无刷电机进行180度通电时，检测所述子线圈的输出电压，生成与该输出电压同步的三角波信号；基于三角波信号的转子位置检测部，根据所述三角波生成电路生成的三角波信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第二转子位置信息输出；以及电机控制部，在所述无刷电机启动时，根据所述转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在所述120度通电时，根据所述第一转子位置信息控制所述无刷电机，在所述180度通电时，根据所述第二转子位置信息控制所述无刷电机。
在采用上述构成的无刷电机控制装置中，在电机停止时、电机以低转速转动时和电机以高转速转动时的各种情况下，对转子位置的检测和无刷电机的控制方法进行切换。在电机停止时，在U、V、W各相线圈中的两相线圈之间施加正和负的直流电压，根据电流的上升沿特性检测转子的停止位置。在电机以低转速转动时，进行120度通电。在进行120度通电时，因为在U、V、W各相线圈中产生非通电相，所以根据该非通电相中感应的电压的零交叉点信号检测转子的位置。另外，在电机以高转速转动时，进行180度通电，并且生成与设于U、V、W相中任意一相的子线圈中感应的电压同步的三角波信号，根据该三角波信号检测转子的位置。而且，把将该三角波信号的峰值分为三份时的1/3电压、2/3电压、3/3电压作为阶段(向U、V、W各相线圈施加的以60度为单位的相电压的阶段)的切换点。这样，在检测转子位置的同时，进行阶段的切换。
由此，在无刷电机中，无须在U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电。因此，能够提供便宜的无刷电机控制装置，并且实现无传感器电机(无刷电机)的零件件数的减少和小型轻量化。
本发明第一实施方式所述的无刷电机控制装置也可以包括：引擎转速计算部，计算所述引擎的转速。所述电机控制部也可以根据所述引擎转速计算部计算出的引擎转速的信息，在从电机启动开始直到达到规定转速时选择所述120度通电，在所述规定转速以上时选择所述180度通电，并且，在所述120通电时选择所述第一转子位置信息，在180度通电时选择所述第二转子位置信息，来控制所述无刷电机。
在采用上述构成的无刷电机控制装置中，从引擎获取转速的信息(例如：引擎的脉冲发生器信号)，计算出引擎转速。根据该引擎转速，从电机启动后开始直到达到规定转速时选择120度通电，在该120度通电时，使用第一转子位置信息(基于零交叉信号生成的转子位置信息)来控制无刷电机。另外，在规定转速以上时选择180度通电，在该180度通电时，使用第二转子位置信息(基于三角波信号生成的转子位置信息)来控制所述无刷电机。
由此，在无刷电机中，无须在U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够在引擎转速为规定转速以下转动时对无刷电机进行120度通电，在引擎以规定转速以上转动时对无刷电机进行180度通电。因此，能够提供便宜的无刷电机控制装置，并且实现无传感器电机(无刷电机)的零件件数的减少和小型轻量化。
在本发明第一实施方式所述的无刷电机控制装置中，可以由所述三角波生成电路在所述120度通电和180度通电的两种情况下生成所述三角波信号，并且，由所述基于三角波信号的转子位置检测部在所述120度通电和180度通电的两种情况下，根据所述三角波生成电路生成的三角波，判定转子的位置。
在采用上述构成的无刷电机控制装置中，在180度通电时，执行基于三角波信号的转子位置检测；而在120度通电时，执行基于零交叉信号的转子位置检测和基于三角波信号的转子位置检测这两者。
由此，在120度通电时，把基于零交叉信号的转子位置和基于三角波信号的转子位置这两者进行比较，能够验证其合理性。另外，在从120度通电时向180度通电转变时，或者在从180度通电向120度通电转变时(即切换转子位置检测方法时)，把基于零交叉信号的转子位置和基于三角波信号的转子位置这两者进行比较，能够验证转子位置切换的合理性。
本发明第一实施方式所述的无刷电机控制装置也可以包括：转子位置信息切换判定部，将通过所述引擎转速计算部获取的引擎转速与规定转速进行比较，判定是否执行所述第一转子位置信息和第二转子位置信息的切换，并且，在判定为执行切换时，输出切换信号；转子位置信息匹配部，根据从所述转子位置信息切换判定部输出的切换信号，按照规定的标准，判定所述第一转子位置信息与第二转子位置信息的一致性；以及转子位置信息切换部，在所述转子位置信息匹配部判定为具有一致性时，将所述第一转子位置信息和第二转子位置信息切换并输出到所述电机控制部。
在采用上述构成的无刷电机控制装置中，检测引擎转速将要超过规定转速的情况或者引擎转速将要下降到所述规定转速以下的情况，判定转子位置信息(第一转子位置信息或者第二转子位置信息)的切换。当切换转子位置信息时，按照规定的标准，比较第一转子位置信息(基于零交叉信号的转子位置)与第二转子位置信息(基于三角波信号的转子位置)的一致性。例如，如果基于零交叉检测的转子位置(以60度为单位的从0到5的六个分区)与基于三角波信号的转子位置检测(以60度为单位的从0到5的六个分区)相同，就判定为具有一致性。然后，当判定第一转子位置信息与第二转子位置信息具有一致性时，将第一转子位置信息和第二转子位置信息切换并输出到电机控制部。
由此，在以规定转速为界对转子位置的检测方法进行切换时，能够判定其一致性。
本发明第二实施方式所述的无刷电机控制装置，驱动无刷电机，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈，并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能，所述无刷电机控制装置包括：电流上升沿检测电路，在所述无刷电机停止时，从所述U、V、W各相线圈中依次选择两相线圈，在该选择出的两相线圈之间施加规定的正和负的直流电压，并且检测流过所述选择出的两相线圈的电流值；转子停止位置检测部，根据所述电流上升沿检测电路检测出的流过各相线圈的电流值信息，判定所述无刷电机的转子停止位置；零交叉检测电路，在所述无刷电机进行120度通电时，检测所述U、V、W各相线圈的零交叉点，生成零交叉信号；基于零交叉信号的转子位置检测部，根据所述零交叉检测电路生成的所述U、V、W各相线圈的零交叉信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第一转子位置信息输出；基于零交叉之间的时间测量的转子位置检测部，在所述无刷电机进行180度通电时，检测所述子线圈的输出电压，并检测该输出电压的零交叉，并且，测量检测出的所述输出电压的相邻的零交叉之间的时间，根据从测量出的相邻的零交叉之间的时间中得到的时刻，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第二转子位置信息输出；以及电机控制部，在所述无刷电机启动时，根据所述转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在所述120度通电时，根据所述第一转子位置信息控制所述无刷电机，在所述180度通电时，根据所述第二转子位置信息控制所述无刷电机。
在采用上述构成的无刷电机控制装置中，在电机停止时、电机以低转速转动时和电机以高转速转动时的各种情况下，对转子位置的检测和无刷电机的控制方法进行切换。在电机停止时，在U、V、W各相线圈中的两相线圈之间施加正和负的直流电压，根据电流的上升沿特性检测转子的停止位置。在电机以低转速转动时，进行120度通电。在进行120度通电时，因为在U、V、W各相线圈中产生非通电相，所以根据该非通电相中感应的电压的零交叉点信号检测转子的位置。另外，在电机以高转速转动时，进行180度通电，并检测设于U、V、W相中任意一相的子线圈中感应的电压(子线圈的输出电压)的零交叉，并且，测量检测出的所述输出电压的相邻的零交叉之间的时间，根据从测量出的相邻的零交叉之间的时间中得到的时刻，检测所述无刷电机的转子位置。另外，把将上述相邻的零交叉之间的时间T分为三份时的1/3T、2/3T、3/3T作为阶段(向U、V、W各相线圈施加的以60度为单位的相电压的阶段)的切换点。这样，在检测转子位置的同时，进行阶段的切换。
由此，在无刷电机中，无须在U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电。因此，能够提供便宜的无刷电机控制装置，并且实现无传感器电机(无刷电机)的零件件数的减少和小型轻量化。
一种无刷电机控制装置中的本发明第三实施方式所述的无刷电机控制方法，所述无刷电机控制装置驱动无刷电机，所述无刷电机作为引擎的启动电机使用，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈，并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能，所述无刷电机控制方法包括：电流上升沿检测步骤，在所述无刷电机停止时，从所述U、V、W各相线圈中依次选择两相线圈，在该选择出的两相线圈之间施加规定的正和负的直流电压，并且检测流过所述选择出的两相线圈的电流值；转子停止位置检测步骤，根据所述电流上升沿检测步骤检测出的流过各相线圈的电流值信息，判定所述无刷电机的转子停止位置；零交叉检测步骤，在所述无刷电机进行120度通电时，检测所述U、V、W各相线圈的零交叉点，生成零交叉信号；基于零交叉信号的转子位置检测步骤，根据所述零交叉检测步骤生成的所述U、V、W各相线圈的零交叉信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第一转子位置信息输出；三角波生成步骤，在所述无刷电机进行180度通电时，检测所述子线圈的输出电压，生成与该输出电压同步的三角波信号；基于三角波信号的转子位置检测步骤，根据所述三角波生成步骤生成的三角波信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第二转子位置信息输出；以及电机控制步骤，在所述无刷电机启动时，根据所述转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在所述120度通电时，根据所述第一转子位置信息控制所述无刷电机，在所述180度通电时，根据所述第二转子位置信息控制所述无刷电机。
在包含上述步骤的无刷电机控制方法中，在电机停止时、电机以低转速转动时和电机以高转速转动时的各种情况下，对转子位置的检测和无刷电机的控制方法进行切换。在电机停止时，在U、V、W各相线圈中的两相线圈之间施加正和负的直流电压，根据电流的上升沿特性检测停止状态的转子位置。在电机以低转速转动时，进行120度通电。在进行120度通电时，因为在U、V、W各相线圈中产生非通电相，所以根据该非通电相中感应的电压的零交叉点信号检测转子的位置。另外，在电机以高转速转动时，进行180度通电，并且生成与设于U、V、W相中任意一相的子线圈中感应的电压同步的三角波信号，根据该三角波信号检测转子的位置。而且，把将该三角波信号的峰值分为三份时的1/3电压、2/3电压、3/3电压作为阶段(向U、V、W各相线圈施加的以60度为单位的相电压的阶段)的切换点。这样，在检测转子位置的同时，对向U、V、W各相线圈施加的电压进行阶段的切换。
由此，在无刷电机中，无须在U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够恰当地进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电。因此，能够提供便宜的无刷电机控制装置，并且实现无传感器电机(无刷电机)的零件件数的减少和小型轻量化。
一种无刷电机控制装置中的本发明第四实施方式所述的无刷电机控制方法，所述无刷电机控制装置驱动无刷电机，所述无刷电机作为引擎的启动电机使用，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈，并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能，所述无刷电机控制方法包括：电流上升沿检测步骤，在所述无刷电机停止时，从所述U、V、W各相线圈中依次选择两相线圈，在该选择出的两相线圈之间施加规定的正和负的直流电压，并且检测流过所述选择出的两相线圈的电流值；转子停止位置检测步骤，根据所述电流上升沿检测步骤检测出的流过各相线圈的电流值信息，判定所述无刷电机的转子停止位置；零交叉检测步骤，在所述无刷电机进行120度通电时，检测所述U、V、W各相线圈的零交叉点，生成零交叉信号；基于零交叉信号的转子位置检测步骤，根据所述零交叉检测步骤生成的所述U、V、W各相线圈的零交叉信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第一转子位置信息输出；基于零交叉之间的时间测量的转子位置检测步骤，在所述无刷电机进行180度通电时，检测所述子线圈的输出电压，并检测该输出电压的零交叉，并且，测量检测出的所述输出电压的相邻的零交叉之间的时间，根据从测量出的相邻的零交叉之间的时间中得到的时刻，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第二转子位置信息输出；以及电机控制步骤，在所述无刷电机启动时，根据所述转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在所述120度通电时，根据所述第一转子位置信息控制所述无刷电机，在所述180度通电时，根据所述第二转子位置信息控制所述无刷电机。
在包含上述步骤的无刷电机控制方法中，在电机停止时、电机以低转速转动时和电机以高转速转动时的各种情况下，对转子位置的检测和无刷电机的控制方法进行切换。在电机停止时，在U、V、W各相线圈中的两相线圈之间施加正和负的直流电压，根据电流的上升沿特性检测停止状态的转子位置。在电机以低转速转动时，进行120度通电。在进行120度通电时，因为在U、V、W各相线圈中产生非通电相，所以根据该非通电相中感应的电压的零交叉点信号检测转子的位置。另外，在电机以高转速转动时，进行180度通电，并检测设于U、V、W相中任意一相的子线圈中感应的电压(子线圈的输出电压)的零交叉，并且，测量检测出的所述子线圈的输出电压的相邻的零交叉之间的时间，根据从测量出的相邻的零交叉之间的时间中得到的时刻，检测所述无刷电机的转子位置。另外，把将上述相邻的零交叉之间的时间T分为三份时的1/3T、2/3T、3/3T作为阶段(向U、V、W各相线圈施加的以60度为单位的相电压的阶段)的切换点。这样，在检测转子位置的同时，进行阶段的切换。
由此，在无刷电机中，无须在U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电。因此，能够提供便宜的无刷电机控制装置，并且实现无传感器电机(无刷电机)的零件件数的减少和小型轻量化。
根据本发明的无刷电机控制装置，在无刷电机中，无须在U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电。因此，能够提供便宜的无刷电机控制装置，并且实现无传感器电机(无刷电机)的零件件数的减少和小型轻量化。
附图说明
图1示出了本发明实施方式所述的无刷电机控制装置的结构；
图2示出了如图1所示的无刷电机控制装置的控制部的结构；
图3是表示无传感器控制处理流程的流程图；
图4是表示转子位置检测方法的切换处理流程的流程图；
图5A示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(1)；
图5B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(1)；
图5C示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(1)；
图6A示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(2)；
图6B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(2)；
图7A示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(3)；
图7B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(3)；
图8A示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(4)；
图8B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(4)；
图9A示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(5)；
图9B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(5)；
图10A示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(6)；
图10B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(6)；
图11示出了在120度通电方式下U、V、W的相电压波形；
图12示出了与U相的交流电压波形同步的矩形波；
图13是用于对生成三角波信号的机理进行说明的图；
图14是用于对生成U、V、W相矩形波的机理进行说明的图。
符号说明
1     无刷电机
2     定子
3     子线圈
4     转子
10    无刷电机控制装置
11    FET驱动电路
12    电流上升沿检测电路
13    零交叉检测电路
14    三角波生成电路
20    控制部
21    转子停止位置检测部
22    基于零交叉信号的转子位置检测部
23    基于三角波信号的转子位置检测部
24    引擎转速计算部
25    电机控制部
30    转子位置信息选择部
31    转子位置信息切换判定部
32    转子位置信息匹配部
33    转子位置信息切换部
具体实施方式
[概要]
本发明的无刷电机控制装置在电机停止时、电机以低转速转动时、电机以高转速转动时的各种情况下，对转子位置的检测和无刷电机的控制方法进行切换。
在电机停止时，在U、V、W各相线圈中的两相线圈之间施加正和负的直流电压，根据电流的上升沿特性检测转子的停止位置。此时，在六个时刻使电流流过U、V、W各相线圈。但是，与通常的驱动时间相比，更高速地切换电流模式，以使电机不发生转动。根据该驱动电流的上升沿特性检测停止状态的转子位置。
在电机启动时以及低转速时进行120度通电。进行该120度通电时，因为在U、V、W各相线圈中产生非通电相，所以根据该非通电相中感应的电压的零交叉点信号检测转子的位置。在电机启动时以及低转速时进行120度通电是由于与180度通电相比较，虽然不能提供动力，但却能够确实地执行电机的正转/反转。特别是，对于两轮车，其性质上不允许电机持续地反向转动。由此，能够稳定转子的转动方向。另外，还有一种从最初就进行180度通电的方法，这种方法虽然能够产生启动转矩，但是，因为存在以下的情况，所以不能在启动时进行180度通电：如果电机最初在反方向上开始转动的话，那么会一直在反方向上转动，或者，由于过载引起的过流而导致击穿驱动元件。
如果电机变为高转速，则电机需要动力。可是，在120度通电时不产生动力。所以，若变为高转速则切换到180度通电。通电方式可以根据内燃机(引擎)的转子转速来切换。由此，能够获得高转速时所需的动力。
可是，又会产生新的问题，即：如果切换到180度通电的话，就不再有非通电相，就不能获知转子的位置。因此，在本发明的无刷电机控制装置中，为了解决该问题，在U、V、W相中的任意一相设置子线圈。然后，生成与这个相同步的三角波信号，把将该三角波信号的峰值分为三份时的1/3电压、2/3电压、3/3电压作为阶段(向电机的U、V、W各相线圈施加的以60度为单位的相电压的阶段)的切换点。
这样，在通过三角波信号检测转子位置的同时，进行阶段的切换。
如上所述，在本发明的无刷电机控制装置中，根据转子的状态切换通电方式，从而能够进行可靠的引擎启动，稳定转子的转动方向，在高转速时提供动力。因此，在内燃机的无传感器型的无刷电机的驱动控制方式中，可以与具有转子传感器的无刷电机的驱动控制方式同样地进行控制。
下面参考附图说明本发明的实施方式。
[基于本发明的无刷电机控制装置的结构的说明]
图1示出了本发明实施方式所述的无刷电机控制装置的结构。在图1中，无刷电机控制系统包括：无刷电机1和无刷电机控制装置10。如图1所示，无刷电机控制装置10是驱动三相无刷电机1的控制装置。无刷电机1是用于内燃机启动装置的电机，其由定子2和转子4构成。定子2包括U、V、W各相线圈(卷绕在铁芯上的线圈)以及上述线圈的中性线。转子4由四极永磁体(两对N、S极)组成。
而且，在U相线圈上设有子线圈(Su)3，该子线圈(Su)3用于检测该U相线圈中感应的电压(通过转子的永磁体而感应的正弦波电压)。另外，子线圈3也可以设于其它相(V相或者W相)。
在无刷电机控制装置10中，设有由场效应晶体管(FET，Field EffectTransistor)的三相桥构成的开关元件Q1～Q6。无刷电机控制装置10包括：开关元件Q1～Q6，FET驱动电路11，电流上升沿检测电路12，零交叉检测电路13，三角波生成电路14以及控制部20。
开关元件Q1被连接在作为直流电源的电池(未图示)的+侧电压Vbat和无刷电机1的U相线圈之间，开关元件Q2被连接在电池的+侧电压Vbat和V相线圈之间，开关元件Q3被连接在电池的+侧电压Vbat和W相线圈之间。
并且，开关元件Q4被连接在无刷电机1的U相线圈和电池的地(GND)之间，开关元件Q5被连接在V相线圈和电池的GND之间，开关元件Q6被连接在W相线圈和电池的GND之间。
上述开关元件Q1～Q6通过从FET驱动电路11输出的栅极驱动信号来驱动。该栅极信号是在FET驱动电路11中根据从控制部(由CPU等构成的控制部)20输出的FET驱动信号生成的。
电流上升沿检测电路12是对用于在无刷电机1停止时检测转子的停止位置的电流信号进行检测的电路，检测出的电流值信息被发送到控制部20。
零交叉检测电路13是用于在无刷电机1以低转速转动时根据无刷电机1的U、V、W各相线圈中感应的电压(非通电相的电压)检测零交叉点的电路，检测出的零交叉点的信息作为零交叉信号被发送到控制部20。
三角波生成电路14是用于根据来自附设于无刷电机1的U相线圈的子线圈(Su)3的信号，生成与U相线圈的感应电压同步的三角波信号的电路。该三角波生成电路14生成的三角波信号被发送到控制部20。
图2示出了控制部20的构成。该控制部20的构成包括CPU(微型计算机、微型控制器)、ROM、RAM、A/D转换器、D/A转换器等硬件。
控制部20中的转子停止位置检测部21从电流上升沿检测电路12接收电流信号，并根据该电流信号，进行电机停止时转子停止位置的检测处理。该转子停止位置检测部21检测出的转子停止位置的信息被发送到电机控制部25。另外，关于转子停止位置检测部21中转子停止位置的检测方法，将在后文描述。
基于零交叉信号的转子位置检测部22接收零交叉检测电路13检测出的零交叉点的信息，并根据该零交叉点的信息，进行电机以低转速转动时转子位置的检测处理。在该基于零交叉信号的转子位置检测部22中检测出的转子位置的信息作为转子位置信息1(第一转子位置信息)被发送到转子位置信息选择部30。另外，关于基于零交叉信号的转子位置检测部22中转子位置的检测方法，将在后文描述。
基于三角波信号的转子位置检测部23接收三角波生成电路14生成的三角波信号，并根据该三角波信号进行转子位置的检测处理。该基于三角波信号的转子位置检测部23中检测出的转子位置信息作为转子位置信息2(第二转子位置信息)被发送到转子位置信息选择部30。另外，关于基于三角波信号的转子位置检测部23中转子位置的检测方法，将在后文描述。
引擎转速计算部24是根据由引擎侧发送的脉冲发生器信号计算引擎转速的处理部。
转子位置信息选择部30由转子位置信息切换判定部31、转子位置信息匹配部32以及转子位置信息切换部33构成。
转子位置信息切换判定部31是用于根据从引擎转速计算部24接收的引擎转速的信息，对选择转子位置信息1和转子位置信息2中的哪一个进行判断(判定)的处理部。在该转子位置信息切换判定部31中，当判定为切换转子位置信息时，向转子位置信息匹配部32发送切换信号。
在转子位置信息匹配部32中，从转子位置信息切换判定部31接收到转子位置信息的切换信号时，判定该转子位置信息的切换是否具有一致性，当判定为具有一致性时，向转子位置信息切换部33发送切换OK信号。转子位置信息切换部33根据从转子位置信息匹配部32接收的切换OK信号，切换转子位置信息1或者转子位置信息2，并把转子位置信息发送到电机控制部25。
在电机控制部25中，根据从转子停止位置检测部21接收的转子停止位置的信息和从转子位置信息选择部30接收的转子位置信息(转子位置信息1或者转子位置信息2)，生成用于驱动开关元件(FET)Q1～Q6的FET驱动信号，并控制向无刷电机1的各相线圈U、V、W施加的电压。
电流上升沿检测电路12相当于上述本发明中的电流上升沿检测电路。转子停止位置检测部21相当于转子停止位置检测部。零交叉检测电路13相当于零交叉检测电路。基于零交叉信号的转子位置检测部22相当于基于零交叉信号的转子位置检测部。三角波生成电路14相当于三角波生成电路。基于三角波信号的转子位置检测部23相当于基于三角波信号的转子位置检测部。电机控制部25相当于电机控制部。引擎转速计算部24相当于引擎转速计算部。转子位置信息切换判定部31相当于转子位置信息切换判定部。转子位置信息匹配部32相当于转子位置信息匹配部。转子位置信息切换部33相当于转子位置信息切换部。
[电机停止时的转子停止位置的检测方法的说明]
在这里，对利用电流上升沿检测电路12和转子停止位置检测部21进行的、电机停止时的转子停止位置的检测方法进行说明。另外，该方法本身是广为人知的常规方法。
图5～图10是用于说明基于电流模式的转子停止位置检测控制方法的图。
图5A～5C示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(1)。为了根据电流模式检测出转子的停止位置，如图5A所示，按(P1)到(P6)所示的顺序，只在不引起电机运转那样的短时间内施加直流电压进行通电，根据流过U、V、W各相线圈的电流的模式，检测转子的停止位置。
这里是根据以下内容来检测转子的停止位置的：电流流过卷绕在定子上的各相线圈时，在定子侧产生的磁场和由转子侧的永磁体产生的磁场的影响下，是在定子侧的磁通量(进一步指电流)增加的方向上产生作用，还是在磁通量被抵消而减少的方向上产生作用，是依据转子和定子之间的位置关系而变化的。
图5B示出了在转子侧的永磁体为四极(N、S极为两对)、且定子侧卷绕有U、V、W各相线圈的无刷电机中，转子侧的中点a(N极与S极的分界点)与U相线圈的线圈轴相一致的状态。在图5B中，符号a～d表示中点。
在图5B所示的转子停止位置的状态下，如果使电流按照P1～P6的模式流过的话，会得到如图5C所示的电流模式。在这个例子中，在模式P4(在W、V相之间施加电压，使W相为+电位)下有最大的电流流过，在模式P3(在V、W相之间施加电压，使V相为+电位)下有最小的电流流过。这样，根据流过U、V、W各相线圈的电流的模式P1～P6，能够判定转子停止位置是图5B中的状态。
图6A和图6B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(2)。图6A示出了转子侧的中点d与W相线圈的线圈轴相一致的状态。在图6A中，符号a到d表示中点。
在图6A所示的转子停止位置的状态下，如果使电流按照P1～P6的模式流过的话，会得到如图6B所示的电流模式。在这个例子中，在模式P1(在U、V相之间施加电压，使U相为+电位)下有最大的电流流过，在模式P2(在V、U相之间施加电压，使V相为+电位)下有最小的电流流过。这样，根据流过U、V、W各相线圈的电流的模式P1～P6，能够判定转子停止位置是图6A中的状态。
图7A和图7B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(3)。图7A示出了转子侧的中点c与V相线圈的线圈轴相一致的状态。在图7A中，符号a～d表示中点。
在图7A所示的转子停止位置的状态下，如果使电流按照P1～P6的模式流过的话，会得到如图7B所示的电流模式。在这个例子中，在模式P6(在U、W相之间施加电压，使U相为+电位)下有最大的电流流过，在模式P5(在W、U相之间施加电压，使W相为+电位)下有最小的电流流过。这样，根据流过U、V、W各相线圈的电流的模式P1～P6，能够判定转子停止位置是图7A中的状态。
图8A和图8B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(4)。图8A示出了转子侧的中点b与U相线圈的线圈轴相一致的状态。在图8A中，符号a～d表示中点。
在图8A所示的转子停止位置的状态下，如果使电流按照P1～P6的模式流过的话，会得到如图8B所示的电流模式。在这个例子中，在模式P3(在V、W相之间施加电压，使V相为+电位)下有最大的电流流过，在模式P4(在W、V相之间施加电压，使W相为+电位)下有最小的电流流过。这样，根据流过U、V、W各相线圈的电流的模式P1～P6，能够判定转子停止位置是图8A中的状态。
图9A和图9B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(5)。在图9A示出了转子侧的中点a与W相线圈的线圈轴相一致的状态。在图9A中，符号a～d表示中点。
在图9A所示的转子停止位置的状态下，如果使电流按照P1～P6的模式流过的话，会得到如图9B所示的电流模式。在这个例子中，在模式P2(在V、U相之间施加电压，使V相为+电位)下有最大的电流流过，在模式P1(在U、V相之间施加电压，使U相为+电位)下有最小的电流流过。这样，根据流过U、V、W各相线圈的电流的模式P1～P6，能够判定转子停止位置是图9A中的状态。
图10A和图10B示出了基于电流模式的转子停止位置检测控制方法(6)。图10A示出了转子侧的中点d与V相线圈的线圈轴相一致的状态。在图10A中，符号a～d表示中点。
在图10A所示的转子停止位置的状态下，如果使电流按照P1～P6的模式流过的话，会得到如图10B所示的电流模式。在这个例子中，在模式P5(在W、U相之间施加电压，使W相为+电位)下有最大的电流流过，在模式P6(在W、U相之间施加电压，使U相为+电位)下有最小的电流流过。这样，根据流过U、V、W各相线圈的电流的模式P1～P6，能够判定转子停止位置是图10A中的状态。
[电机以低转速转动时的转子位置的检测方法的说明]
下面，对电机以低转速转动时的转子位置的检测方法进行说明。另外，该方法本身是广为人知的常规方法，下面只做简单的说明。
当电机以低转速转动时，通过120度通电方式来驱动电机。在这种120度通电方式中，如图11的U、V、W的相电压波形所示，在180度的整个期间中，只在120度的期间里给线圈进行通电。因此，在U、V、W各相中会产生非通电相，通过检测该非通电相的零交叉点a、b、c，能够检测出转子的位置。
[电机以高转速转动时的转子位置的检测方法的说明]
当电机以高转速转动时，为了充分获取电机的动力而进行180度通电，所以不能像120度通电时那样检测非通电相的零交叉点。因此，在U、V、W相中的任意一相上附设子线圈。
将子线圈附设于U相线圈时，在子线圈中产生U相的感应电压(由于电机转动而感应的正弦波电压)。根据该子线圈中感应的电压的零交叉点，能够判定出子线圈的位置与定子磁极的中点(N极与S极的分界点)相一致。
然后，生成与子线圈中感应的电压同步的、峰值不变的三角波，把将该三角波的峰值分为三份时的1/3电压、2/3电压、3/3电压作为阶段(向U、V、W相线圈施加的以60度为单位的相电压的阶段)的切换点。这样，在根据三角波信号检测转子位置的同时，进行阶段的切换。
下面，对该三角波信号的生成方法进行说明。
一般来讲，无刷电机的转速不会急剧变化，所以对于子线圈的感应电压来说，可以认为其一周期前的波形和当前周期的波形基本相同。例如，如图12所示，如果波形WF2是当前周期的波形的话，波形WF2的半周期T2和其一周期前的波形1的半周期T1基本相同。
利用上述特性，按照下面的步骤生成三角波电压VB。
(步骤1)如图12所示，在波形WF1的周期内，根据子线圈中感应的交流电压VA生成矩形波S。与该波形WF1对应的矩形波S的半周期与波形WF1的周期内的交流电压VA的半周期T1相一致。
(步骤2)然后，对矩形波S的半周期T1的时间进行计数。
(步骤3)然后，如图13所示，将半周期T1的时间计数值除以规定的分解度n，得到时间t1(＝T1/n)。其中，分解度n是规定三角波电压VB的倾斜平滑度的量，分解度n越高，三角波电压VB的倾斜越平滑。
(步骤4)然后，将三角波电压VB的峰值电压Vp除以规定的分解度n，得到电压v1(＝V p/n)。
(步骤5)然后，在下一个周期的波形WF2的上升沿时刻(开始对T2进行计数的时刻)，使三角波电压VB以上述电压v1的程度上升，并且仅在上述时间t1内维持该三角波电压VB。
(步骤6)在相同波形WF2的周期内，在经过上述时间t1的时刻，使三角波电压VB进一步以上述电压v1的程度上升，如果将上述过程循环共n次的话，就得到如图13所示的阶梯状波形，得到相当于与波形WF2的周期相对应的三角波电压的倾斜部分的阶梯状波形。如果增大分解度n的值，则阶梯状波形就会变得平滑，从而能够得到更好的三角波。
根据上述步骤，使用一周期前的交流电压VA的波形，能够生成三角波，其三角波电压与交流电压VA的各个周期相对应，并且其峰值电压Vp恒定。另外，根据该三角波，能够检测出转子的位置。即，从三角波信号的起始点到峰值点就对应于从转子的中点(N极与S极的分界点)到下一个中点。
另外，基于这种子线圈的转子位置检测，不只在180度通电时可以利用，而且在120度通电时(电机以低转速转动时)也可以利用。在120度通电时，可以与基于零交叉检测的转子位置检测一起使用。
图14是用于说明根据与U相同步的矩形波Ru来生成V相矩形波Rv和W相矩形波Rw的方法的图。这些矩形波Ru、Rv、Rw在180度通电时被用于对向U、V、W各相线圈施加的相电压的阶段进行切换。下面参照图14说明其步骤。
(步骤1)首先，根据子线圈Su的检测电压，生成与U相同步的矩形波Ru。然后，生成与这个矩形波Ru的“H(高)”侧同步的三角波(e)。该三角波(e)与矩形波Ru同步，其相位宽度是180°(0°～180°)。另外，该三角波(e)是高度(三角波的峰值电压Vp)相等的三角波(参见图12和图13)，其高度与矩形波Ru的脉冲宽度的大小无关。
(步骤2)同样地，生成与矩形波Ru的“L(低)”侧同步的三角波(f)。该三角波(f)与矩形波Ru同步，其相位宽度是180°(0°～180°)。另外，该三角波(f)也是高度(三角波的峰值电压Vp)相等的三角波，其高度与矩形波Ru的脉冲宽度的大小无关。
(步骤3)然后，求出三角波(e)的峰值电压Vp的1/3高度的点X1和2/3高度的点X2。因此，在点X0(三角波(e)的上升沿的点)和点X1之间，点X1和点X2之间，以及点X2和点X3(三角波(e)的下降沿的点)之间，相位宽度均为60°。同样地，求出三角波(f)的峰值电压Vp的1/3高度的点Y1和2/3高度的点Y2。
(步骤4)然后，生成从点X2到点X3为“H”的脉冲a1，并且，生成从点Y2到点Y3(三角波(f)的下降沿的点)为“H”的脉冲b1。
(步骤5)然后，生成一个在脉冲a1的上升沿处变为“H”、在脉冲b1的上升沿处返回到“L”的矩形波Rv，将其作为与V相同步的矩形波。
(步骤6)然后，生成从点X1到点X3为“H”的脉冲c1，并且，生成从点Y1到点Y3为“H”的脉冲d1。
(步骤7)然后，生成一个在脉冲d1的上升沿处变为“H”、在脉冲c1的上升沿处返回到0的矩形波Rw，将其作为与W相同步的矩形波。
根据上述步骤，能够生成相对于U相延迟了120°相位的V相矩形波Rv，和相对于U相延迟了240°相位的W相矩形波Rw。
因此，仅用一个子线圈即可生成与U相、V相、W相同步的矩形波信号，所以这种方式可以用于对电机以高转速转动时的通电时刻进行控制。
[无传感器控制流程的说明]
下面，对本发明的无刷电机控制装置中的无传感器控制的处理流程进行说明。
图3是表示无传感器控制处理流程的流程图。下面，参照图3的流程图，对其处理流程进行说明。
在无刷电机启动时，首先检测转子停止位置，向U、V、W各相线圈施加电压(步骤S1)，使得转动方向一致。当无刷电机开始转动时(步骤S2)，进行转子位置检测方法的判定(步骤S3)。关于该步骤S3中判定处理的详细内容，将在后文描述。在该步骤S3中判定为使用检测方法1时，执行基于零交叉检测电路的转子位置检测(步骤S4)。另外，在步骤S3中判定为使用检测方法2时，执行基于三角波生成电路的转子位置检测(步骤S5)。
图4是表示转子位置检测方法的切换处理流程的流程图，是详细表示图3的步骤S3中的判定处理的流程图。下面，参照图4的流程图，对其处理流程进行说明。
首先，判定引擎转速的变化(步骤S11)。此时，以规定的引擎转速为基准，判定引擎转速是从低转速转变为高转速，还是从低转速转变为高转速。在步骤S11中，判定出引擎转速没有发生变化时，转到步骤S17，仍然使用当前所使用的转子位置检测方法(步骤S17)。
当判定出引擎转速发生了变化时，获取基于零交叉检测电路的转子位置检测信息(步骤S12)，并且，获取基于三角波生成电路的转子位置检测信息(步骤S13)。
然后，比较基于上述两种方法的转子位置检测结果的一致性(步骤S14)，判定其匹配结果(步骤S15)。在步骤S15的匹配结果判定中判定为具有一致性时，变更转子位置检测方法(步骤S16)。在步骤S15的匹配结果判定中判定为不具有一致性时，仍然使用当前所使用的转子位置检测方法(步骤S17)。
另外，在步骤S15的一致性判定中，例如，如果基于零交叉点检测的转子位置信息(以60度为单位的从0到5的六个分区)与基于三角波信号的转子位置检测信息(以60度为单位的从0到5的六个分区)是相同分区的话，就判断为切换OK。
根据上述的处理步骤，对应于电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电(换句话说，对应于引擎转速)，可以选择转子位置的检测方法，进行电机的控制。
如上所述，在本发明的无刷电机控制装置中，在电机停止时，在U、V、W各相线圈中的两相线圈之间施加正和负的电压，根据电流的上升沿特性检测转子的停止位置。在电机以低转速转动时，进行120度通电，根据非通电相中感应的电压的零交叉点的信号，检测转子的位置。另外，在电机以高转速转动时，进行180度通电，并且生成与设于U、V、W相中任意一相的子线圈中感应的电压同步的三角波信号，根据该三角波信号检测转子的位置。由此，在无刷电机中，无须在U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电。因此，能够提供便宜的无刷电机控制装置，并且实现无传感器电机(无刷电机)的零件件数的减少和小型轻量化。
另外，在本发明所述的无刷电机控制装置的上述实施方式中，其构成为：当电机以高转速转动时，进行180度通电；在进行该180度通电时，由三角波生成电路生成与设于U、V、W相中任意一相的子线圈中感应的电压同步的三角波信号；根据该三角波信号，由转子位置检测部检测转子的位置；把将该三角波信号的峰值分为三份时的1/3电压、2/3电压、3/3电压作为阶段(向U、V、W各相线圈施加的以60度为单位的相电压的阶段)的切换点，在检测转子位置的同时，进行阶段的切换。然而，对于上述180度通电时的转子位置检测以及三相的相电压的阶段的切换，即使采用除生成与子线圈中感应的电压同步的三角波信号之外的方法也可以实现。
也就是说，本发明所述的无刷电机控制装置，作为另外的实施方式，也可以采用下述构成。另一实施方式的无刷电机控制装置驱动无刷电机，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈。并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能。所述无刷电机控制装置包括：电流上升沿检测电路，在所述无刷电机停止时，从所述U、V、W各相线圈中依次选择两相线圈，在该选择出的两相线圈之间施加规定的正和负的直流电压，并且检测流过所述选择出的两相线圈的电流值；转子停止位置检测部，根据所述电流上升沿检测电路检测出的流过各相线圈的电流值信息，判定所述无刷电机的转子停止位置；零交叉检测电路，在所述无刷电机进行120度通电时，检测所述U、V、W各相线圈的零交叉点，生成零交叉信号；基于零交叉信号的转子位置检测部，根据所述零交叉检测电路生成的所述U、V、W各相线圈的零交叉信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第一转子位置信息输出；基于零交叉之间的时间测量的转子位置检测部，在所述无刷电机进行180度通电时，检测所述子线圈的输出电压，并检测该输出电压的零交叉，并且，测量检测出的所述输出电压的相邻的零交叉之间的时间，根据从测量出的相邻的零交叉之间的时间中得到的时刻，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第二转子位置信息输出；电机控制部，在所述无刷电机启动时，根据所述转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在所述120度通电时，根据所述第一转子位置信息控制所述无刷电机，在所述180度通电时，根据所述第二转子位置信息控制所述无刷电机。
在由上述结构构成的本发明的另一实施方式的无刷电机控制装置中，在电机停止时、电机以低转速转动时和电机以高转速转动时的各种情况下，对转子位置的检测和无刷电机的控制方法进行切换。在电机停止时，在U、V、W各相线圈中的两相线圈之间施加正和负的直流电压，根据电流的上升沿特性检测转子的停止位置。在电机以低转速转动时进行120度通电。进行120度通电时，因为在U、V、W各相线圈中产生非通电相，所以根据该非通电相中感应的电压的零交叉点信号检测转子的位置。另外，在电机以高转速转动时，进行180度通电，并检测设于U、V、W相中任意一相的子线圈中感应的电压(子线圈的输出电压)的零交叉，并且，测量检测出的所述输出电压的相邻的零交叉之间的时间，根据从测量出的相邻的零交叉之间的时间中得到的时刻，检测所述无刷电机的转子位置。另外，把将该相邻的零交叉之间的时间T分为三份时的1/3T、2/3T、3/3T作为阶段(向U、V、W各相线圈施加的以60度为单位的相电压的阶段)的切换点。这样，在检测转子位置的同时，进行阶段的切换。
由此，在无刷电机中，无须在U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电。因此，能够提供便宜的无刷电机控制装置，并且实现无传感器电机(无刷电机)的零件件数的减少和小型轻量化。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的无刷电机控制装置并不只局限于上述附图示例，当然，在不违背本发明宗旨的范围内，可以施加各种变更。
本发明可适用于无刷电机控制装置和无刷电机控制方法。根据该无刷电机控制装置和无刷电机控制方法，无须在无刷电机的U、V、W各相安装霍尔元件或者与转子分开安装位置检测用磁铁等，而能够恰当地进行电机停止时的启动、电机以低转速转动时的120度通电和电机以高转速转动时的180度通电。因此，能够提供便宜的无刷电机控制装置，并且实现无传感器电机(无刷电机)的零件件数的减少和小型轻量化。

Claims (7)

1、一种无刷电机控制装置，驱动无刷电机，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈，并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能，所述无刷电机控制装置包括：
电流上升沿检测电路，在所述无刷电机停止时，从所述U、V、W各相线圈中依次选择两相线圈，在该选择出的两相线圈之间施加规定的正和负的直流电压，并且检测流过所述选择出的两相线圈的电流值；
转子停止位置检测部，根据所述电流上升沿检测电路检测出的流过各相线圈的电流值信息，判定所述无刷电机的转子停止位置；
零交叉检测电路，在所述无刷电机进行120度通电时，检测所述U、V、W各相线圈的零交叉点，生成零交叉信号；
基于零交叉信号的转子位置检测部，根据所述零交叉检测电路生成的所述U、V、W各相线圈的零交叉信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第一转子位置信息输出；
三角波生成电路，在所述无刷电机进行180度通电时，检测所述子线圈的输出电压，生成与该输出电压同步的三角波信号；
基于三角波信号的转子位置检测部，根据所述三角波生成电路生成的三角波信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第二转子位置信息输出；以及
电机控制部，在所述无刷电机启动时，根据所述转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在所述120度通电时，根据所述第一转子位置信息控制所述无刷电机，在所述180度通电时，根据所述第二转子位置信息控制所述无刷电机。
2、根据权利要求1所述的无刷电机控制装置，其中，
所述无刷电机控制装置包括：引擎转速计算部，计算所述引擎的转速，
所述电机控制部根据所述引擎转速计算部计算出的引擎转速的信息，在从电机启动开始直到达到规定转速时选择所述120度通电，在所述规定转速以上时选择所述180度通电，并且，
在所述120通电时选择所述第一转子位置信息，在180度通电时选择所述第二转子位置信息，来控制所述无刷电机。
3、根据权利要求1所述的无刷电机控制装置，其中，
所述三角波生成电路在所述120度通电和180度通电的两种情况下生成所述三角波信号，并且，
所述基于三角波信号的转子位置检测部在所述120度通电和180度通电的两种情况下，根据所述三角波生成电路生成的三角波，判定转子的位置。
4、根据权利要求3所述的无刷电机控制装置，包括：
转子位置信息切换判定部，将所述引擎转速计算部计算出的引擎转速与规定转速进行比较，判定是否执行所述第一转子位置信息和第二转子位置信息的切换，并且，在判定为执行切换时，输出切换信号；
转子位置信息匹配部，根据从所述转子位置信息切换判定部输出的切换信号，按照规定的标准，判定所述第一转子位置信息与第二转子位置信息的一致性；以及
转子位置信息切换部，在所述转子位置信息匹配部判定为具有一致性时，将所述第一转子位置信息和第二转子位置信息切换并输出到所述电机控制部。
5、一种无刷电机控制装置，驱动无刷电机，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈，并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能，所述无刷电机控制装置包括：
电流上升沿检测电路，在所述无刷电机停止时，从所述U、V、W各相线圈中依次选择两相线圈，在该选择出的两相线圈之间施加规定的正和负的直流电压，并且检测流过所述选择出的两相线圈的电流值；
转子停止位置检测部，根据所述电流上升沿检测电路检测出的流过各相线圈的电流值信息，判定所述无刷电机的转子停止位置；
零交叉检测电路，在所述无刷电机进行120度通电时，检测所述U、V、W各相线圈的零交叉点，生成零交叉信号；
基于零交叉信号的转子位置检测部，根据所述零交叉检测电路生成的所述U、V、W各相线圈的零交叉信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第一转子位置信息输出；
基于零交叉之间的时间测量的转子位置检测部，在所述无刷电机进行180度通电时，检测所述子线圈的输出电压，并检测该输出电压的零交叉，并且，测量检测出的所述输出电压的相邻的零交叉之间的时间，根据从测量出的相邻的零交叉之间的时间中得到的时刻，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第二转子位置信息输出；以及
电机控制部，在所述无刷电机启动时，根据所述转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在所述120度通电时，根据所述第一转子位置信息控制所述无刷电机，在所述180度通电时，根据所述第二转子位置信息控制所述无刷电机。
6、一种无刷电机控制装置中的无刷电机控制方法，所述无刷电机控制装置驱动无刷电机，所述无刷电机作为引擎的启动电机使用，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈，并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能，所述无刷电机控制方法包括：
电流上升沿检测步骤，在所述无刷电机停止时，从所述U、V、W各相线圈中依次选择两相线圈，在该选择出的两相线圈之间施加规定的正和负的直流电压，并且检测流过所述选择出的两相线圈的电流值；
转子停止位置检测步骤，根据所述电流上升沿检测步骤检测出的流过各相线圈的电流值信息，判定所述无刷电机的转子停止位置；
零交叉检测步骤，在所述无刷电机进行120度通电时，检测所述U、V、W各相线圈的零交叉点，生成零交叉信号；
基于零交叉信号的转子位置检测步骤，根据所述零交叉检测步骤生成的所述U、V、W各相线圈的零交叉信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第一转子位置信息输出；
三角波生成步骤，在所述无刷电机进行180度通电时，检测所述子线圈的输出电压，生成与该输出电压同步的三角波信号；
基于三角波信号的转子位置检测步骤，根据所述三角波生成步骤生成的三角波信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第二转子位置信息输出；以及
电机控制步骤，在所述无刷电机启动时，根据所述转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在所述120度通电时，根据所述第一转子位置信息控制所述无刷电机，在所述180度通电时，根据所述第二转子位置信息控制所述无刷电机。
7、一种无刷电机控制装置中的无刷电机控制方法，所述无刷电机控制装置驱动无刷电机，所述无刷电机作为引擎的启动电机使用，所述无刷电机的定子包括U、V、W三相线圈和中性线，而且在U、V、W中的任意一相设有用于检测该相线圈中感应的电压的子线圈，并且，所述无刷电机控制装置具有在所述无刷电机的规定转速以下时对所述无刷电机的各相线圈进行120度通电，在规定转速以上时进行180度通电的通电控制功能，所述无刷电机控制方法包括：
电流上升沿检测步骤，在所述无刷电机停止时，从所述U、V、W各相线圈中依次选择两相线圈，在该选择出的两相线圈之间施加规定的正和负的直流电压，并且检测流过所述选择出的两相线圈的电流值；
转子停止位置检测步骤，根据所述电流上升沿检测步骤检测出的流过各相线圈的电流值信息，判定所述无刷电机的转子停止位置；
零交叉检测步骤，在所述无刷电机进行120度通电时，检测所述U、V、W各相线圈的零交叉点，生成零交叉信号；
基于零交叉信号的转子位置检测步骤，根据所述零交叉检测步骤生成的所述U、V、W各相线圈的零交叉信号，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第一转子位置信息输出；
基于零交叉之间的时间测量的转子位置检测步骤，在所述无刷电机进行180度通电时，检测所述子线圈的输出电压，并检测该输出电压的零交叉，并且，测量检测出的所述输出电压的相邻的零交叉之间的时间，根据从测量出的相邻的零交叉之间的时间中得到的时刻，判定所述无刷电机的转子位置，并作为第二转子位置信息输出；以及
电机控制步骤，在所述无刷电机启动时，根据所述转子停止位置的信息控制所述无刷电机，在所述120度通电时，根据所述第一转子位置信息控制所述无刷电机，在所述180度通电时，根据所述第二转子位置信息控制所述无刷电机。
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