CN102570940B - 无刷电动机的控制设备和无刷电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无刷电动机的控制设备和无刷电动机。电压施加单元(68)使开关元件(74、76)施加电压以使电流流入相应的线圈(30)，从而产生旋转磁场。时段导出单元(64)导出线圈的通电时段。信号产生单元(68)产生用于使电压施加单元(68)激活和去激活开关元件(74、76)的PWM信号，以使占空比在导出的通电时段之后的预定时间段内逐渐减小。时段指定单元(64)通过通电时段内的、PWM信号的电平改变以去激活开关元件(74、76)时造成的边缘与该边缘之前的时间点之间的预定时间段来指定从当前被切换和去激活的开关元件(74、76)供应的电流的检测时段。

Description

无刷电动机的控制设备和无刷电动机
技术领域
概括地说，本发明涉及无刷电动机的控制设备以及无刷电动机，其中，无刷电动机的控制设备具有PWM控制配置。
背景技术
例如，无刷电动机用作车载空调器的鼓风电动机。例如，脉冲宽度调制控制(PWM控制)被称作一种用于控制无刷电动机的旋转速度的控制方法。PWM控制是通过激活和去激活用于向电动机供应驱动电流的场效应晶体管(FET)从而输出脉冲形状的PWM信号来实现的。因此，可以调整PWM信号的占空比以控制电动机的旋转。
本申请人在日本专利3854186的出版物中公开了用于无刷电动机的PWM控制，其中，在向无刷电动机的每个线圈(coil)进行电力供应的最后，PWM信号的占空比逐渐减小。具体地说，斜坡段(slopesection)被平缓地添加到电力供应的最后，以改变向线圈供应的电力，从而引起以非对称的波形向无刷电动机的每个线圈供应的电力。
例如，诸如无刷电动机的电动机可以装配有保护电路，该保护电路用于检测流入电动机的电流并且用于当检测到过大的电流流入电动机时终止电力供应以避免过大的电流。
与阶梯式地改变的PWM控制信号相比，流入电动机的电流平缓地改变。因此，在处于PWM控制信号的激活时段的中间时间点处的检测时间点处检测到流入电动机的电流的情况下，在电流增加的过程中可能引起采样保持。
考虑到这种情况，本申请人在日本专利公开No.2005-51993的出版物中公开了用于以较高的准确度检测有刷的(brushed)DC电动机的电动机电流值的配置。具体地说，在该检测配置中，在PWM信号的边缘的边缘时间点和在该边缘时间点之前的时间点之间的检测时段内检测流入电动机的电流。在PWM信号的边缘处，PWM信号的电平改变以去激活FET，其中，该FET被激活以向有刷的DC电动机供应驱动电流。
应当注意的是，日本专利公开No.2005-51993的出版物的技术是针对有刷的DC电动机，并且看起来可能不适用于日本专利3854186的出版物的配置，在日本专利3854186中，斜坡时段被添加到向无刷电动机的每个线圈进行电力供应的最后，以逐渐减少PWM信号的占空比。也就是说，在这样的组合中，可能无法在斜坡时稳定地检测流入电动机的电流。
发明内容
考虑到前述问题和其它问题，本发明的目的是提出一种被配置为稳定地检测无刷电动机的电动机电流值的控制设备并且提出该无刷电动机。
根据本发明的一个方面，一种无刷电动机控制设备包括电压施加单元，其被配置为使连接到多个相的相应线圈(winding)的每对开关元件向所述相的所述相应线圈施加电压，以使电流流入所述相应线圈，从而与永久磁体一起产生旋转磁场以旋转无刷电动机的磁电机转子。该无刷电动机控制设备还包括通电时段导出单元，其被配置为检测所述磁电机转子的旋转并且导出用于产生所述旋转磁场的所述线圈的通电时段。该无刷电动机控制设备还包括PWM信号产生单元，其被配置为在由所述导出单元导出的所述通电时段内，以根据输入的控制信号控制的占空比产生PWM信号；在所述通电时段之后的预定时间段内，以逐渐减小的占空比产生PWM信号；以及输出所产生的PWM信号，以使所述电压施加单元激活和去激活所述开关元件。该无刷电动机控制设备还包括检测时段指定单元，其被配置为通过从所述PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到所述边缘的时间段来指定流入连接到当前被切换和去激活的所述开关元件的所述线圈中的电流的检测时段，所述边缘是在所述PWM信号改变为不同的电平以切换为去激活所述开关元件从而控制向所述线圈供应的电流时造成的。
根据本发明的另一方面，一种无刷电动机控制设备包括电压施加单元，其被配置为使连接到多个相的相应线圈的每对开关元件向所述相的所述相应线圈施加电压，以使电流流入所述相应线圈，从而与永久磁体一起产生旋转磁场以旋转无刷电动机的磁电机转子。该无刷电动机控制设备还包括通电时段导出单元，其被配置为检测所述磁电机转子的旋转并且导出用于产生所述旋转磁场的所述线圈的通电时段。该无刷电动机控制设备还包括PWM信号产生单元，其被配置为：在由所述导出单元导出的所述通电时段内，以根据输入的控制信号控制的占空比产生PWM信号；在所述通电时段之后的预定时间段内，以逐渐减小的占空比产生PWM信号；以及输出所产生的PWM信号，以使所述电压施加单元激活和去激活所述开关元件。该无刷电动机控制设备还包括检测时段指定单元，其被配置为通过在所述通电时段结束以后的时间段中的第一时间段来指定流入连接到当前被切换和去激活的所述开关元件的所述线圈中的电流的检测时段，每个所述时间段从所述PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到所述边缘，所述边缘是在所述PWM信号改变为不同的电平以切换为去激活所述开关元件从而控制向所述线圈供应的电流时造成的。
附图说明
通过以下结合附图给出的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：
图1是根据第一实施例的示出了用于无刷电动机的控制设备和装配有所述无刷电动机的无刷电动机致动器的结构的示例的部分截面图；
图2是根据第一实施例的示出了电动机控制设备的配置的示例的框图；
图3是根据第一实施例的用于解释PWM产生单元的详细示例的示例性视图；
图4A、4B是根据第一实施例的用于解释斜坡计数器的详细示例的示例性视图；
图5是根据第一实施例的示出了霍尔传感器的输出信号和无刷电动机的通电组件的逆变器输出电压之间关系的时间图的示例；
图6是根据第一实施例的示出了检测时段指定处理的示例的流程图；
图7是根据第一实施例的示出了流过电力线的电流的波形图；
图8是根据第一实施例的示出了各种类型信号的波形的波形图；
图9是根据第一实施例的修改示出了检测时段指定处理的示例的流程图；
图10A、10B是根据第一实施例的用于解释下阶PWM控制配置的示例性视图；
图11A是示出了补充PWM控制配置的示波器波形的示例的波形图；并且图11B是示出下阶PWM控制配置的示波器波形的示例的波形图；
图12是根据第二实施例的示出了霍尔传感器的输出信号和无刷电动机的通电组件的逆变器输出电压之间关系的时间图的示例；
图13是根据第二实施例的示出了向电动机供应的电流的变化的波形图；
图14是示出了逆变器输出的矩形部分和斜坡段、下阶PWM信号的波形、根据第一实施例的采样时间点以及根据第二实施例的采样时间点之间的比较的视图；以及
图15是根据第二实施例的示出了检测时段指定处理的示例的流程图。
具体实施方式
(第一实施例)
如下将参照附图来描述实施例。在本实施例中，将详细描述用作用于空调器的车载电动机致动器的无刷电动机以及无刷电动机的控制设备。
(用于车载空调器的电动机致动器)
首先，将描述用于车载空调器的电动机致动器的配置。图1是示出了与本实施例有关的电动机致动器的一个示例的截面图。
如图1所示，根据本实施例的电动机致动器12包括容纳无刷电动机(电动机)16的外壳14和无刷电动机控制设备(电动机控制设备)10的控制板18。
如图1所示，外壳14基本上以具有开口端的浅继箱形状形成。外壳14的开口端装配有与外壳14集成在一起的、基本上圆柱形的管状部分34。
外壳14装配有基本上圆柱形的支撑部分36。支撑部分36的圆周外围与定子28装配在一起。定子28包括芯26，芯26是通过对薄硅钢板等的多层芯薄片层叠形成。包括三相线圈30U、30V、30W的线圈组30缠绕在芯26上。在下文中，当不需要彼此区分线圈30U、30V、30W时，这些线圈被标记为通用术语线圈30。可替换地，当需要彼此区分线圈30U、30V、30W时，这些线圈标记为符号U、V、W。线圈30分别具有移动了120度的电相位。线圈30被配置为当以预定周期交替地使线圈30通电时，在定子28周围形成预定的旋转磁场。
一对轴承38附加在支撑部分36的内部。轴承38支撑轴20以使其与管状部分34和支撑部分36二者同轴并且可以相对于管状部分34和支撑部分36二者旋转。
轴20的一个轴端延伸穿过管状部分34。轴20在该端处或者在一个端子附近机械地连接到空调器主体中的通风扇(未示出)。因此，通风扇是通过轴20被旋转的。
转子22整体地安装在轴20的、从管状部分34延伸出来的一部分上。转子22的底部是圆柱形的并且与管状部分34和支撑部分36同轴，管状部分34和支撑部分36在与外壳14的开口侧相对的侧上打开。轴20延伸穿过转子22的上部。
基本上是圆柱形的转子磁体24被固定到转子22的内边缘以与转子22同轴。转子磁体24在径向上通过轴心的一侧是N极而在径向上通过轴心的另一侧是S极。在轴心周围，磁极的极性以诸如60度的预定角度间隔而改变，从而在附近形成预定磁场。
转子磁体24位于定子28的外部，并且沿着支撑部分36的径向与定子28相对。当使线圈30通电以在定子28周围形成旋转磁场时，由于该旋转磁场和由转子磁体24形成的磁场的相互作用，因此转子磁体24在支撑部分36周围产生力矩，从而旋转轴20。
控制板18位于低于定子28的外壳14的底侧。控制板18的前表面和后表面中的至少一个装配有印刷布线。控制板18还装配有多个电阻元件、晶体管元件和诸如通过印刷布线适当地连接的微计算机(CPU)的其它组件。
(电动机控制设备)
接下来，将描述电动机控制设备10(控制板18)的概要。在本实施例中，电动机控制设备10(控制板18)包括定制的IC。根据本实施例的电动机控制设备10被配置为实现对电动机16的驱动器控制。具体地说，电动机控制设备10实现PWM控制以控制PWM信号的占空比，从而控制电动机16的旋转速度，以抑制电流输出元件FET74、FET76生热。
图2是示出了与本实施例有关的电动机控制设备10的配置的示例的框图。在图2中，电动机16是三相、六极的电动机。
参照图1，本实施例的电动机控制设备10包括霍尔元件52和传感器磁体40。
在图1中，传感器磁体40整体附加到轴20的另一轴端以与所述轴20同轴。与转子磁体24类似地，传感器磁体40是永久磁体。更具体地说，传感器磁体40是多极磁体，该多极磁体包括以诸如60度的预定角度间隔在轴心周围交替地布置的N极磁极元件和S极磁极元件。因此，传感器磁体40被配置为在附近形成特定磁场。
霍尔元件52检测使用传感器磁体40所形成的磁场从而检测转子22的旋转位置。霍尔元件52包括分别对应于各磁极的霍尔传感器52U、霍尔传感器52V和霍尔传感器52W。霍尔传感器52U、霍尔传感器52V和霍尔传感器52W以20度的间隔被布置在传感器磁体40的轴心周围，并且与传感器磁体40相对。霍尔传感器52U、52V和52W分别在各个位置处检测传感器磁体40的、形成磁场的磁力线。因此，霍尔传感器52U、52V和52W分别输出包括输出信号U、输出信号V、和输出信号W的位置检测信号。
在本实施例中，电动机控制设备10的控制板18装配有电源电压部分50、备用电路60、驱动定时产生部分62、控制单元64、斜坡计数器65、旋转速度检测单元66、PWM产生单元68、保护电路70、电流检测单元72、采样保持电路73等。此外，控制板18装配有空调器电子控制单元(空调器ECU)78、电源80、功率因子改进反应装置82、平滑电容器84A、84B等。电源80、功率因子改进反应装置82和平滑电容器84A、84B构成了基本直流的电源。空调器ECU78是空调器(车载空调器)的电子控制单元。当用户使空调器ECU78激活空调器时，电动机控制设备10控制电动机16的启动。当用户控制空调器的操作时，空调器ECU78接收用于指示电动机16的转子22的旋转速度的信号。
备用电路60对电源80向每个组件的供电进行控制。根据本实施例的备用电路60控制并且抑制从电源80流入空调器的弱电流，即使空调器停止时也是如此。
驱动定时产生部分62导出针对每个线圈30的电力供应时段，并且根据从霍尔元件52输入的表示转子22的位置的输出信号U、V、W来产生到每个线圈30的电力供应的定时。
旋转速度检测单元66根据从霍尔元件52输入的输出信号U、V、W来检测转子22的旋转速度。
当向控制电路64供应来自备用电路60的电力时，控制单元64向PWM产生单元68输出控制信号以根据由空调器ECU78指示的转子22的旋转速度以及由驱动定时产生部分62产生的驱动定时来控制转子22的角速度(提前角)。
根据本实施例的控制单元64控制PWM产生单元68，以在从FET74和FET76输出到线圈30的电压值改变为零的时间点开始的预定时间段内向FET74和FET76输出斜坡计数器65的计数值。在以下描述中，该控制被标记为非对称的电力供应控制。
PWM产生单元68执行PWM控制。具体地说，PWM产生单元68根据旋转速度检测单元66的输出和来自控制单元64的控制信号来确定驱动占空值(dutyvalue)(DUTY)D。PWM产生单元68还产生PWM信号并且输出所产生的PWM信号，该PWM信号是具有根据从空调器ECU78输入的信号的电平的脉冲宽度的脉冲信号。
PWM产生单元68包括驱动占空确定单元和PWM定时器(未示出)。PWM产生单元68使用PWM定时器产生具有根据所确定的驱动占空值D的脉冲宽度的信号，并且输出所产生的信号作为PWM信号。在本实施例中，将输出占空值作为数字值进行处理。
如图3所示，根据本实施例，PWM定时器在预定范围内执行加计数和减计数。例如，PWM定时器具有加/减计数器，该计数器具有从0到221共222个等级。在该情况下，PWM定时器可以使用计数值0来表示100％的PWM输出信号，并且使用计数值221来表示0％的PWM输出信号。例如，在具有8MHz的电路时钟的配置的情况下，一个时钟是1/8MHz＝125ns，并且一个周期T1计算为125ns×222×2＝55.5μs。因此，本实施例中的PWM周期是1/55.5μs＝18kHz。PWM产生单元68将由PWM定时器产生的计数值与作为第一阈值的驱动占空值D相比较，从而根据比较结果产生PWM信号。更具体地说，PWM产生单元68产生这样的PWM信号，即，该信号在由PWM定时器所计数的计数值大于或等于驱动占空值D的时段内包括高电平信号(H)，并且在计数值小于驱动占空值D的时段内包括低电平信号(L)。PWM信号是根据PWM定时器的计数值和驱动占空值D产生的。因此，在图3所示的情况下，可以通过将驱动占空值D设置为较小的值，来放大PWM信号的占空比。可替换地，可以通过将驱动占空值D设置为较大的值，来减小PWM信号的占空比。通过这种方式，可以根据驱动占空值D的电平，来改变PWM信号的占空比。
如图4A所示，本实施例的PWM产生单元68在对应于120度的电力角的时间段L1内根据霍尔传感器52U、52V、52W中的相应一个向FET76U、76V、76W的栅极中的每一个输出使用PWM定时器所产生的PWM信号(参照图3)。此外，在不执行PWM控制(不使用PWM定时器来产生)的情况下，PWM产生单元68在对应于120度的电力角的时间段U1内根据霍尔传感器52U、52V、52W中的相应一个向FET74U、74V、74W的栅极中的每一个输出预定信号。为了便于解释，从PWM产生单元68输出的信号，包括使用PWM定时器产生的信号和在不执行PWM控制的情况下产生的信号两者，都被标记为PWM信号。
控制单元64控制本实施例的PWM产生单元68，以在从FET74和FET76中的每一个向线圈30输出的电压值变为零的时间点开始的预定时间段内执行如下所描述的处理。具体地说，控制单元64控制PWM产生单元68以在对应于FET74的时间段U2和对应于FET76的时间段L2内执行如下所描述的处理，如图4A所示。
PWM产生单元68基于斜坡计数器65的计数值确定驱动占空值D，并且使PWM定时器产生具有根据所确定的驱动占空值D的脉冲宽度的PWM信号。PWM产生单元68还向每个FET74的栅极和每个FET76的栅极输出所产生的PWM信号。
本实施例的斜坡计数器65被配置为计数器电路。斜坡计数器65在从每个FET74和每个FET76向线圈30输出的电压值变为零的时间点开始根据由驱动定时产生部分62产生的驱动定时开始减计数。因此，斜坡计数器65向控制单元64输出计数值。如图4A所示，在本实施例中，斜坡计数器65在每个FET74和每个FET76的输出电压变为零的时间点开始减计数。斜坡计数器65还执行从PWM定时器的最大计数值221到最小计数值0的减计数，并且输出该计数值。
根据本实施例，驱动占空值D随着斜坡计数器65的计数值(斜坡S)逐渐减小而增加。通过这种方式，斜坡计数器65的计数值(斜坡S)使得FET74在每个FET74的输出电压变为零的时间点(时段U1结束)之后的时间段U2内产生输出电压。图4B示出了PWM信号的改变。在图4B中，考虑到便于解释，斜坡S的角度不同于图4A中斜坡的角度。
在本实施例中，斜坡计数器65以一个计数＝4μs来执行减计数。因此，减计数的时间(斜坡段)T2计算如下：T2＝4μs×222＝0.888ms。因此，在本实施例中，0.888ms是预定时间段。考虑到电动机16的特性、电路特性、效率等、根据实验等的结果，来确定斜坡段的预定时间段。
本实施例的电动机控制设备10使电流检测单元72检测任意流入电动机16的电流，以避免过大的电流流入电动机16。电动机控制设备10还使采样保持电路73对由电流检测单元72检测的电流执行采样保持。当执行了采样保持的电流超过预定参考值(其表示过载状态)时，电动机控制设备10使保护电路70终止向线圈30供应的电力。
本实施例的PWM产生单元68指定了检测时段，在该检测时段内，可以稳定地检测流入电动机16的每个线圈30中的电动机电流的值。PWM产生单元68还产生定时信号，该定时信号表示指定的检测时段，并且向采样保持电路73输出所产生的定时信号。具体地说，PWM产生单元68确定针对采样保持的比较值E。比较值E是第二阈值并且被设置为大于驱动占空值D。PWM产生单元68还比较由PWM定时器产生的计数值、比较值E以及驱动占空值D，并且根据比较结果来产生定时信号。根据本实施例，比较值E被设置为通过将1与驱动占空值D相加所计算出的值(＝驱动占空值D+1)。如图3所示，PWM产生单元68在PWM定时器对计数值执行减计数的时间段内产生定时信号。该定时信号在计数值小于或等于比较值E并且计数值大于驱动占空值D的时间段内包括高电平信号，并且在除了高电平信号的时段以外的时间段内包括低电平信号。通过这种方式，根据本实施例，所产生的定时信号在时间段T2内包括高电平信号。高电平信号是从在PWM信号从高电平信号变为低电平信号的边缘E1之前的时间点开始经过PWM定时器的一个计数值到边缘E1。也就是说，高电平信号是从边缘E1之前的时间点开始经过PWM定时器的一个时钟到边缘E1。可以通过改变比较值E和驱动占空值D之间的差值，来调整时间段T2。
在电力线86上提供了电流检测单元72，电力通过电力线86从基本直流的电源供应到电源电压部分50。基本直流的电源是由电源80、功率因子改进反应装置82以及平滑电容器84A和84B构成的。电流检测单元72任意检测流过电力线86的电流，并且向采样保持电路73输出所检测的电流。
采样保持电路73在从电流检测单元72输入的定时信号变为高电平信号的时间点处对从PWM产生单元68任意输入的电流进行采样保持。采样保持电路73还在定时信号是高电平信号的时间段期间保持电流。
保护电路70用于避免由于过热引起对FET74和FET76的破坏。具体地说，保护电路70根据由采样保持电路73保持的电流来监控电动机16是否处于过载状态。当电流流入线圈30以引起过载状态时，保护电路70强迫地将所有FET74和FET76去激活至关闭状态，并且终止到线圈30的电力供应。
电源电压部分50是由三相(U相、V相、W相)逆变器构成的。如图2所示，电源电压部分50包括三个N沟道场效应晶体管(MOSFET)74U、74V、74W(FET74U、74V、74W)，每个N沟道场效应晶体管都是上阶(upper-stage)开关元件。电源电压部分50还包括三个N沟道场效应晶体管(MOSFET)76U、76V、76W(FET76U、76V、76W)，每个N沟道场效应晶体管都是下阶(lower-stage)开关元件。在下文中，当FET74U、74V、74W和FET76U、76V、76W不需要彼此区分时，FET作为FET74和FET76的通用术语进行标记。可替换地，当FET74U、74V、74W和FET76U、76V、76W需要彼此区分时，使用符号U、V、W对FET进行标记。
在FET74和FET76之中，FET74U的源极和FET76U的漏极连接到线圈30U的端子，FET74V的源极和FET76V的漏极连接到线圈30V的端子，FET74W的源极和FET76W的漏极连接到线圈30W的端子。
FET74和FET76的栅极连接到PWM产生单元68并且被配置为接收PWM信号。当FET74和FET76的栅极接收到高电平的PWM信号时，FET74和FET76被激活为导通状态，从而使电流从其漏极流向其源极。可替换地，当FET74和FET76的栅极接收到低电平的PWM信号时，FET74和FET76被去激活为关闭状态，在该状态下，电流不从其漏极流向其源极。
(电动机控制设备的操作)
接下来，将描述本实施例的电动机控制设备10的操作。
图5是示出了在电力角的一个周期内本实施例的电动机16的霍尔传感器52U、52V、52W的输出信号和电源电压部分50的逆变器输出电压的时间图的示例。在图5中，由“上”标记的波形示出了来自上阶的FET74的输出信号，并且由“下”标记的波形示出了来自下阶的FET76的输出信号。高电平的输出信号U、V、W表示N极，并且低电平的输出信号U、V、W表示S极。
根据本配置，电动机控制设备10使电源电压部分50向三相线圈30中的每个线圈施加电压，从而使电流按顺序流入每个线圈30。通过这种方式，线圈30产生旋转磁场，从而旋转电动机16的转子22。
随着转子22的旋转，每个霍尔元件52检测传感器磁体40的磁极，并且每当检测到磁极时输出位置检测信号。所输出的位置检测信号被输入到驱动定时产生部分62和旋转速度检测单元66。
驱动定时产生部分62根据从霍尔元件52输入的并且表示转子22的位置的输出信号U、V、W，导出用于每个线圈30的电力供应时段并且产生到每个线圈30的电流供应的定时。
旋转速度检测单元66根据从霍尔元件52输入的输出信号U、V、W检测转子22的旋转速度。
当向控制单元64提供了来自备用电路60的电力时，控制单元64向PWM产生单元68输出控制信号，以根据由空调器ECU78指示的转子22的旋转速度以及由驱动定时产生部分62产生的驱动定时来控制转子22的角速度(提前角)。
PWM产生单元68根据从控制单元64输入的控制信号和旋转速度检测单元66的输出信号以及控制单元64的控制来确定驱动占空值(DUTY)D。如图5所示，PWM产生单元68还向FET76U、76V、76W的栅极和FET74U、74V、74W的栅极输出PWM信号。PWM产生单元68在对应于电力角的120度的时间段内根据在向每个线圈30供应电力的时间点时从驱动定时产生部分62输入的信号输出PWM信号。
PWM产生单元68指定可以稳定地检测流入电动机16的每个线圈30的电动机电流值的检测时段。PWM产生单元68还产生表示指定的检测时段的定时信号，并且向采样保持电路73输出所产生的定时信号。
图6是示出了由PWM产生单元68执行的检测时段指定处理以指定所述检测时段的一个示例的流程图。在本实施例中，根据在向FET76U、76V、76W供应电力的时间段内从驱动定时产生部分62输入的信号开始由图6中的流程图所示出的处理。
在步骤S10中，将针对采样保持的比较值E设置为通过将用于产生PWM信号的驱动占空值D加一而计算出的值。
在随后的步骤S12中，确定当前状态是否处于PWM定时器对计数值进行减计数的减计数时段内。当步骤S12做出肯定确定时，所述处理前进到步骤S14。否则，当步骤S12做出否定确定时，所述处理前进到步骤S24。
在步骤S14中，确定PWM定时器的计数值是否等于或小于阈值E。当步骤S14做出肯定确定时，所述处理前进到步骤S16。否则，当步骤S14做出否定确定时，所述处理前进到步骤S24。
在步骤S16中，确定PWM定时器的计数值是否等于或大于驱动占空值D。当步骤S16做出肯定确定时，所述处理前进到步骤S22。否则，当步骤S16做出否定确定时，所述处理前进到步骤S24。
在步骤S22中，假定当前状态处于可以稳定地检测流入电动机16的每个线圈30中的电动机电流值的检测时段内，产生并且输出为高电平信号的定时信号。
可替换地，在步骤S24中，产生并且输出为低电平信号的定时信号。
在步骤S26中，确定电力供应时段是否结束。当步骤S26做出肯定确定时，终止所述处理。否则，当步骤S26做出否定确定时，所述处理前进到步骤S12。
通过这种方式，在PWM定时器的计数值小于或等于比较值E并且所述计数值大于或等于驱动占空值D的时间段内产生为高电平信号的定时信号。此外，在除了产生高电平信号的时间段之外的其它时间段内产生为低电平信号的定时信号。
图7示出了流过电力线86的电流波形。
流过电力线86的电流甚至在供应了为高电平信号的PWM信号并且电流流入线圈30的每个导通时段T3内变化。
因此，根据本实施例，在每个导通时段T3内电动机电流值是最稳定的电流检测时段内产生并且输出是高电平信号的定时信号。电流检测时段被确定为是从每个导通时段T3结束之前的时间点经过预定的时间段到导通时段T3结束的时间段。
电流检测单元72任意检测流过电力线86的电流，并且向采样保持电路73输出检测到的电流。采样保持电路73在从PWM产生单元68输入的定时信号变为高电平信号的时间点处对从电流检测单元72任意输入的电流进行采样保持。采样保持电路73还在定时信号是高电平信号的时间段期间保持电流。
当由采样保持电路73保持的电流超过参考值时，保护电路70强迫地将所有FET74和FET76去激活到关闭状态，并且终止到线圈30的电力供应。
控制单元64根据从驱动定时产生部分62输入的信号来确定电力供应时段是否结束以及是否到了从FET74或FET76向线圈30输出的电压值变为零的时间点。在图5的时间图中，确定当前时间点是否是时间点t1、t2、t3、t4、t5、t6中的一个。
当当前时间点是时间点t1、t2、t3、t4、t5、t6中的一个时，控制单元64启动斜坡计数器65以对所述计数值221进行减计数，并且向PWM产生单元68输出斜坡计数器65的计数值。
PWM产生单元68根据占空值和斜坡计数器65的计数值逐渐减小驱动占空值D，从而连续地确定新的驱动占空值D。PWM产生单元68还根据所确定的驱动占空值D产生PWM信号，并且向FET74和FET76的对应项的栅极输出所产生的PWM信号。
通过这种方式，图5中示出的非对称波形的电压从FET74和FET76施加到线圈30。
如上所述，根据本实施例，使用流入连接到正在从导通切换到关闭的FET76的线圈30中的电流的检测时段来指定向电动机16的每个线圈30供应电力的电力供应时段中的特定时间段。该特定时间段是从PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到PWM信号的边缘的时间点。PWM信号在边缘处变为不同的电平，以将用于控制到每个线圈30的电力供应的FET76从导通切换到关闭。因此，可以通过检测流入连接到从导通切换到关闭的FET76的线圈30中的电流，来在指定的检测时段内稳定地检测无刷电动机的电动机电流值。
此外，根据本实施例，如图8所示，在电力供应时段内，在0到221的范围内对PWM计数器的计数值重复地进行加计数和减计数。将PWM计数器的计数值与驱动占空值D进行比较，从而产生在驱动占空值D大于PWM计数器的计数值的导通时段内具有高电平信号的PWM信号。此外，电流的检测时段被指定为在0到221的范围内执行了减计数的计数值处于驱动占空值D与比驱动占空值D大比较值E的值之间的特定时段。因此，可以容易地指定在其中可以稳定地检测无刷电动机的电动机电流值的检测时间点。
此外，根据本实施例，控制单元64执行控制以向线圈30施加非对称波形电压。可以通过将斜坡计数器65的计数值与矩形波波形电压相加，产生非对称波形电压。通过这种方式，平滑了电力供应的切换。因此，当关闭电力供应以切换被通电的电动机的相位时，可以抑制由于造成转矩波动的回流电力而引起的噪声和振动。
此外，执行PWM控制以增加斜坡计数器65的计数值。因此，电路可以由诸如定制的IC等的简单组件构成，而不需要使用微计算机等。
因此，在具有PWM控制功能的电动机控制设备10中，可以使用简单的电路配置来减小噪声和振动。此外，这种简单的电路配置能够使制造成本降低。
进一步地，根据本实施例，对下阶FET76执行PWM控制。因此，与具有补充PWM控制配置的电路相比，可以减小该电路的规模。
此外，单个元件的斜坡计数器65可以用于所有的FET74和FET76。因此，可以抑制电路规模变大。
此外，根据本实施例，当斜坡计数器65的计数值是最大值时，到FET74和FET76的输出电压被设置为低电平。通过这种方式，在计数值是最大值的情况下，可以限制非常小的电流流入线圈30，而不需要将驱动占空值设置为零。因此，可以稳定电动机的电流波形。
此外，当占空值D为零时，占空被设置为全量(fullquantity)。通过这种方式，可以减小在PWM控制中引起的损失，并且可以提高电动机16在全输出功率状态下的特性。
在本实施例中，使用PWM信号在针对FET76U、76V、76W的供应电力时段内将FET76U、76V、76W激活为导通状态的每个导通时段来指定检测时段。配置并不限于上面所描述的实施例。在电力供应时段内存在多个导通时段的配置中，电动机电流值在稍后的导通时段内易于稳定。考虑到该情况，可以使用PWM信号在电力供应时段内最后激活FET76U、76V、76W的导通时段来指定检测时段。
图9是使用PWM产生单元68使PWM信号在电力供应时段内最后激活FET76U、76V、76W的导通时段来指定检测时段的方法的示例的流程图。在以下描述中，给实施例(图6)中的相同的处理提供相同的参考标记，并且省略对其的描述。
PWM定时器在一个55.5μs的周期T1处在0到221的范围中执行加计数和减计数。
在步骤S18中，确定到电力供应时段结束的时间段(剩余时间)是否小于两个周期T1。当步骤S18做出肯定确定时，所述处理前进到步骤S22。否则，当步骤S18做出否定确定时，所述处理前进到步骤S24。
在步骤S20中，确定到电力供应时段结束的时间段(剩余时间)是否大于或等于一个周期T1。当步骤S20做出肯定确定时，所述处理前进到步骤S22。否则，当步骤S20做出否定确定时，所述处理前进到步骤S24。
通过这种方式，当到电力供应时段结束的时间段小于两个周期T1并且大于或等于一个周期T1时并且当当前状态处于使PWM定时器能够以一个周期在0到221的范围内进行加计数和减计数的时间段内时，产生并且输出表示检测时段的定时信号。因此，可以更稳定地检测电动机电流值。
在本实施例中，PWM产生单元68将由PWM定时器产生的计数值与驱动占空值D进行比较。PWM产生单元68在由PWM定时器计数的计数值大于或等于驱动占空值D的时间段内进一步产生高电平信号(H)的PWM信号。PWM产生单元68在由PWM定时器计数的计数值小于驱动占空值D的时间段内进一步产生低电平信号(L)的PWM信号。PWM产生单元68进一步将针对采样保持的比较值E设置为大于驱动占空值D的值。配置不限于上面所描述的实施例。例如，可以使用类似的配置来将驱动占空值D与由PWM定时器产生的计数值进行比较。在该配置中，可以在由PWM定时器计数的计数值小于或等于驱动占空值D的时间段内产生高电平信号(H)的PWM信号。此外，可以在由PWM定时器计数的计数值大于驱动占空值D的时间段内产生低电平信号(L)的PWM信号。在该配置中，可以将针对采样保持的比较值E设置为小于驱动占空值D。进一步地，在PWM定时器对计数值执行加计数的时间段内，可以在计数值大于或等于比较值E并且计数值小于或等于驱动占空值D的时间段内产生高电平信号的定时信号。此外，可以在除了定时信号是高电平信号的时间段之外的时间段内产生低电平信号的定时信号。
根据本实施例，PWM产生单元68仅向FET76输出使用PWM定时器产生的PWM信号。也就是说，在本实施例中，使用下阶PWM控制配置而不是通常使用的补充PWM控制配置来对下阶处的FET76进行PWM控制。所述配置不限于上面所描述的实施例的配置。例如，可以使用补充PWM控制配置。当使用补充PWM控制配置时，除了PWM定时器以外，可能还需要电力角计数器、死区时间定时器等。因此，可能扩大电路规模。此外，由于死区时间的影响，可能难以输出施加电压的最大值。因此，下阶PWM控制配置可能具有一定程度的优势。
根据本实施例，当由采样保持电路73保持的电流超过参考值时，保护电路70终止到线圈30的电力供应。所述配置不限于上面所描述的实施例。例如，保护电路70可以当在检测时段内检测到的电流超过参考值持续预定时间时终止到线圈30的电力供应。通过这种方式，即使当流过线圈30的电流由于噪声等暂时超过参考值时，也可以避免对到线圈30的电力供应的错误终止。
根据本实施例，PWM产生单元68仅向FET76输出使用PWM定时器产生的PWM信号。也就是说，在本实施例中，使用下阶PWM控制配置而不是通常使用的补充PWM控制配置来对下阶处的FET76进行PWM控制。所述配置不限于上面所描述的实施例的配置。例如，可以使用补充PWM控制配置。当使用补充PWM控制配置时，除了PWM定时器以外，可能还需要电力角计数器、死区时间定时器等。因此，可能扩大电路规模。此外，由于死区时间的影响，可能难以输出施加电压的最大值。因此，下阶PWM控制配置可能具有一定程度的优势。
即使在上面所描述的实施例的下层PWM控制配置中，与补充PWM控制配置类似地，显然执行了电压施加。图10A示出了处于导通状态的上阶FET74，图10B示出了处于关闭状态的上阶FET74。当导通状态下的上阶FET74从图10A中示出的状态改变到图10B中示出的状态，即，关闭状态时，由于电动机电感的影响，因此电流往往继续流动。因此，电流流过FET76的二极管76A。因此，虽然FET74和FET76处于关闭状态，但是在线圈30侧观察到低电平电压。当前状态显然类似于通过执行补充PWM控制产生的状态。图11A示出了当使用补充PWM控制配置来对本实施例执行非对称电力供应控制时的示波器波形。图11B示出了当使用下阶PWM控制配置来对本实施例进行非对称电力供应控制的示波器波形。如图11A、11B所示，仅在从施加到FET74的电压值变为零的第一时间点到在所述第一时间点之后经过预定时间段以后的第二时间点的时段内执行PWM控制。因此，与补充PWM控制配置类似地，具有理想平均电压波形的非线性对称梯形波被输出到线圈30。
根据本实施例，不管电动机16的旋转速度如何，斜坡计数器65的计数时间被设置为恒定时间，从而将斜坡固定为任意值(任意形式)。所述配置不限于此。可以根据旋转速度来调整每次的计数量，从而调节斜坡。具体地说，例如，可以将减计数(倒计数)所需的电力角设置为恒定值。与本实施例的配置相比，在调整斜坡的配置中，电路配置和控制可能变得复杂。此外，还可能增加用于计算驱动占空值的处理负载。通过实验确认，在斜坡固定为任意值(任意形式)的配置和根据旋转速度调整斜坡的配置之间对于限制噪声、振动等的效果没有很大的差别。因此，如本实施例所描述的，从效果和成本的角度来看，斜坡可以被固定在任意值(任意形式)。
在本实施例中，如图2所示，线圈30是星型定子线圈。所述配置不限于此。线圈30可以是增量型定子线圈。在本实施例中，如图2所示，电动机包括六极转子磁体24。所述配置不限于此。可以任意确定磁极的数量。可以使用塑料磁体来替代转子磁体24。
(第二实施例)
如下将描述第二实施例。在本实施例中，无刷电动机致动器的配置和电动机控制设备的配置相当于第一实施例中的配置，并且因此，省略对其的描述。将在以下描述中使用与图1和图2中的无刷电动机致动器的配置和电动机控制设备的配置有关的附图标记。
图12是示出了霍尔传感器的输出信号和与本实施例有关的无刷电动机的通电组件的逆变器输出电压之间关系的时间图的示例。在图12中，斜坡时段121至126在到无刷电动机的每个线圈的电力供应结束时被分别添加到矩形部分131至136的右端。在斜坡时段121至126中的每一个中，PWM信号的占空比逐渐减小。
在本实施例中，与第一实施例类似地，使用下阶PWM控制配置对下阶处的FET76进行PWM控制。因此，在图12的逆变器输出中，在矩形部分132、134、136和斜坡时段122、124、126中使电动机通电，并且在与上阶处的FET74有关的画出交叉阴影线的矩形部分131、133、135、137中不使电动机通电。
应当注意的是，在具有诸如矩形部分131、133、135、137的非通电时段的配置中，电动机引起回流电流。因此，在本实施例中，与第一实施例类似地，使上阶FET74执行PWD控制以逐渐减小PWM信号的占空比并且使电动机通电从而抑制分别处于非通电时段之后的斜坡时段121、123、125中的回流电流。
在图12中，在从时间点t2到时间点t2-3的时间段内FET-U的下阶处的逆变器输出的斜坡时段122与FET-V的下阶处的逆变器输出的矩形部分134彼此重叠。此外，在从时间点t4到时间点t4-5的时间段内FET-V的下阶处的逆变器输出的斜坡时段124与FET-W的下阶处的逆变器输出的矩形部分136彼此重叠。也就是说，在相同的时区(重叠的通电时段)内斜坡时段和矩形部分彼此重叠。
在重叠的通电时段中，在从t2到t2-3的时间段内下阶处的FET-U的逆变器输出与下阶处的FET-V的逆变器输出彼此重叠。因此，较大的电流流入电动机。此外，在从t4到t4-5的时段内下阶处的FET-V的逆变器输出与下阶处的FET-W的逆变器输出彼此重叠。因此，与从t2到t2-3的重叠的通电时段内的情况类似地，较大的电流流入电动机。
图13示出了向电动机供应的电流的变化。在图13中，下阶处的FET-U、下阶处的FET-V以及下阶处的FET-W以120度的电力角间隔交替地执行PWM控制。
参照图13，向电动机供应的电流重复地跳动。具体地说，电流在重叠的通电时段141、142、143、144结束以后变为最小，此后电流增加以在接下来的重叠的通电时段结束以前变为最大。
电流在重叠的通电时段结束之前变为最大。因此，在重叠的通电时段结束之前的当前状态下，电流跳动以不稳定地波动。因此，在当前状态下，检测错误会变大。考虑到这种情况，可能希望输出定时信号以检测在重叠的通电时段开始之后的电动机电流值。在图12中，可能希望输出定时信号以检测在逆变器输出的矩形部分132、134、136中的每一个结束以后电动机电流值。
与图3中示出的第一实施例类似地，PWM产生单元68指定可以稳定地检测流入电动机16的每个线圈30中的电动机电流值的检测时段。PWM产生单元68进一步产生表示所指定的检测时段的定时信号，并且向采样保持电路73输出所产生的定时信号。
应当注意的是，如上所述，可能希望输出定时信号以检测在图12中示出的逆变器输出的每个矩形部分132、134、136结束之后的电动机电流值。因此，在本实施例中，在除了每个矩形部分132、134、136结束之后的时间段以外的其它时间段内不产生定时信号。
图14是示出了图12中示出的逆变器输出的矩形部分132和斜坡段122、下阶PWM信号的波形、根据第一实施例的采样时间点(采样定时)、以及根据第二实施例的采样时间点(采样定时)之间的比较的视图。与第一实施例不同，根据第二实施例，仅使用在从矩形部分132过渡到斜坡段122之后首先产生的定时信号，并且使其它定时信号的产生无效。
因此，根据本实施例，在逆变器输出的每个矩形部分132、134、136结束之后的时间点(时间段)处产生的定时信号可用作控制值。通过这种方式，电动机的电流值在电动机电流值基本变为最大值的重叠的通电时段的一部分内是可检测的。
图15是示出了根据本实施例由PWM产生单元68执行的、用以指定检测时段的检测时段指定处理的一个示例的流程图。在本实施例中，根据在向FET76U、76V、76W供应电力的时间段内从驱动定时产生部分62输入的信号开始图15中的流程图示出的处理。
在步骤S30中，将针对采样保持的比较值E设置为通过将用于产生PWM信号的驱动占空值D加一而计算出的值。
在随后的步骤S32中，确定现有状态是否处于PWM定时器对计数值执行减计数的减计数时段内。当步骤S32做出肯定确定时，所述处理前进到步骤S34。否则，当步骤S32做出否定确定时，所述处理前进到步骤S44。
在步骤S34中，确定PWM定时器的计数值是否等于或小于阈值E。当步骤S34做出肯定确定时，所述处理前进到步骤S36。否则，当步骤S34做出否定确定时，所述处理前进到步骤S44。
在步骤S36中，确定PWM定时器的计数值是否等于或大于驱动占空值D。当步骤S36做出肯定确定时，所述处理前进到步骤S38。否则，当步骤S36做出否定确定时，所述处理前进到步骤S44。
在步骤S38中，根据从驱动定时产生部分62输入的信号，确定在通电时段内的矩形部分结束之后的第一次减计数时段内计数值是否变为大于或等于驱动占空值D并且小于或等于比较值E。当步骤S38做出肯定确定时，所述处理前进到步骤S42。可替换地，当步骤S38做出否定确定时，所述处理前进到步骤S44。
在步骤S42，假定当前状态处于可以稳定地检测流入电动机16的每个线圈30中的电动机电流值的检测时段内，产生并且输出为高电平信号的定时信号。
可替换地，在步骤S44中，产生并且输出为低电平信号的定时信号。
在步骤S46中，确定斜坡时段是否结束。当步骤S46做出肯定确定时，终止所述处理。否则，当步骤S46做出否定确定时，所述处理前进到步骤S32。
通过这种方式，在PWM定时器的计数值大于或等于驱动占空值D并且所述计数值小于或等于比较值E的时间段内产生为高电平信号的定时信号。此外，在除了高电平信号的时间段之外的其它时间段内产生为低电平信号的定时信号。
如上所述，在具有根据本实施例的下阶PWM控制配置的无刷电动机控制设备中，在从下阶FET输出的逆变器输出信号相互重叠的重叠的通电时段内，输出用于检测向电动机供应的电流的定时信号。因此，向电动机供应的电流的最大值是可检测的。
在本实施例中，PWM产生单元68将由PWM定时器产生的计数值与驱动占空值D进行比较。PWM产生单元68进一步在由PWM定时器计数的计数值大于或等于驱动占空值D的时段内产生为高电平信号(H)的PWM信号。PWM产生单元68进一步在由PWM定时器计数的计数值小于驱动占空值D的时段内产生为低电平信号(L)的PWM信号。PWM产生单元68还将针对采样保持的比较值E设置为大于驱动占空值D的值。
配置并不限于上面所描述的实施例。例如，PWM产生单元68可以将由PWM定时器产生的计数值与驱动占空值D进行比较，从而在由PWM定时器计数的计数值小于或等于驱动占空值D的时段内产生高电平信号(H)，并且在该计数值大于驱动占空值D的时段内产生低电平信号(L)。
在这种情况下，将比较值E设置为小于驱动占空值D的值，并且PWM产生单元68在PWM定时器对计数值进行减计数的时段内产生定时信号。在这种情况下，定时器信号在计数值大于或等于比较值E并且计数值小于或等于驱动占空值D的时段内包括高电平信号，并在除了高电平信号的时段以外的时段内包括低电平信号。
根据本实施例，PWM产生单元68将仅向FET76输出使用PWM定时器产生的PWM信号。也就是说，在本实施例中，使用下阶PWM控制配置而不是通常使用的补充PWM控制配置来对下阶处的FET76进行PWM控制。配置并不限于上面所描述的实施例的配置。例如，也可以使用补充PWM控制配置。
根据本实施例，当由采样保持电路73保持的电流超过参考值时，保护电路70终止到线圈30的电力供应。所述配置不限于上面所描述的实施例。例如，保护电路70可以在检测时段内所检测到的电流超过参考值持续预定时间时终止到线圈30的电力供应。
通过在检测时段内所检测到的电流超过参考值持续预定时间时终止到线圈30的电力供应，即使当流过线圈30的电流由于噪声等暂时超过参考值时，也可以避免对到线圈30的电力供应的错误终止。
根据本实施例，不管电动机16的旋转速度如何，斜坡计数器65的计数时间被设置为恒定时间，从而以将斜坡固定为任意值(任意形式)。所述配置不限于此。可以根据旋转速度来调整每次的计数量，从而调节斜坡。具体地说，例如，可以将减计数(倒计数)所需的电力角设置为恒定值。
总结以上的实施例，无刷电动机控制设备包括电压施加单元。无刷电动机包括分别被分配有多个相的线圈，以及永久磁体。无刷电动机的线圈相应地连接到开关元件对。无刷电动机还包括磁电机转子，该磁电机转子可响应于在将电压施加于各相的相应线圈以使电流流入相应线圈时产生的旋转磁场而旋转。电压施加单元被配置为使每对开关元件向无刷电动机的相应线圈施加电压。无刷电动机控制设备还包括通电时段导出单元，该通电时段导出单元被配置为检测磁电机转子的旋转并导出用于产生旋转磁场的线圈的通电时段。无刷电动机控制设备还包括PWM信号产生单元，该PWM信号产生单元被配置为：产生用于使电压施加单元以占空比来激活和去激活开关元件的PWM信号，其中所述占空比是根据由导出单元导出的、在线圈的通电时段内输入的控制信号来控制的；以逐渐减小的占空比产生PWM信号以需要通电时段之后的预定时间段；以及输出产生的PWM信号。无刷电动机控制设备还包括检测时段指定单元，该检测时段指定单元被配置为通过线圈的通电时段内的、从PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到该边缘的时间点的时间段来对流入连接到开关元件的线圈中的电流的检测时段进行指定，所述开关元件是先前被激活的并且当前被切换和去激活的。该边缘是在PWM信号变为不同的电平以切换为将先前被激活的开关元件去激活从而控制向线圈供应的电力时造成的。
在本配置中，无刷电动机包括分别分配有多个相的线圈，以及永久磁体。无刷电动机的线圈相应地连接到电压施加单元的开关元件对。无刷电动机还包括磁电机转子，该磁电机转子可响应于在将电压施加于各相的相应线圈以使电流流入相应线圈时产生的旋转磁场而旋转。电压施加单元被配置为使每对开关元件向无刷电动机的相应线圈施加电压。通电时段导出单元检测磁电机转子的旋转并导出用于产生旋转磁场的线圈的通电时段。
无刷电动机控制设备还包括PWM信号产生单元，该PWM信号产生单元被配置为产生用于使电压施加单元激活和去激活开关元件以使占空比逐渐减小从而需要在通电时段之后的预定时间段的PWM信号；以及输出产生的PWM信号。占空比是根据在线圈的通电时段内输入的并且由导出单元导出的控制信号被控制的。
无刷电动机控制设备还包括检测时段指定单元，该检测时段指定单元被配置为通过线圈的通电时段内的、从PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到该边缘的时间点的时间段，来对流入连接到开关元件的线圈中的电流的检测时段进行指定，所述开关元件是先前被激活的并且当前被切换和去激活的。该边缘是在PWM信号变到不同的电平以切换到将先前被激活的开关元件去激活以控制向线圈供应的电力时造成的。
在本配置中，将向无刷电动机的每个线圈都供应电力的电源供应时段内的特定时间段指定为流入连接到从导通切换为关闭(从激活到去激活)的开关元件的线圈中的电流的检测时段。该特定时间段是从PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到PWM信号的边缘的时间点。PWM信号在边缘处变为不同的电平以将用于控制到线圈的电力供应的开关元件从导通切换为关闭。因此，可以通过检测流入连接到从导通切换到关闭的开关元件的线圈中的电流，来在该指定的检测时段内稳定地检测无刷电动机的电动机电流值。
PWM信号产生单元可以被进一步配置为在通电时段内根据计数值与第一阈值之间的比较结果产生用于切换开关元件的激活和去激活的PWM信号，其中，该计数值是在预定范围内通过重复执行加计数和减计数而增大和减小的，第一阈值是根据控制信号确定的。在这种情况下，检测时段指定单元可以被进一步配置为：在PWM信号产生单元在计数值大于第一阈值的时段内产生PWM信号以激活开关元件的情况下，通过在预定范围内执行了减计数的计数值处于第一阈值和大于第一阈值的第二阈值之间的时间段来指定电流的检测时段；以及在PWM信号产生单元在计数值小于第一阈值的时段内产生PWM信号激活开关元件的情况下，通过在预定范围内执行了加计数的计数值处于第一阈值和小于第一阈值的第三阈值之间的时间段来指定电流的检测时段。
无刷电动机控制设备还可以包括保护单元，该保护单元被配置为在由检测时段指定单元指定的检测时段内检测流过连接到先前被激活并且当前被切换和去激活的开关元件的线圈的电流；以及当检测到的电流超过预定的参考值时终止从电压施加单元向线圈提供的电力。
保护单元可以被进一步配置为当在检测时段内检测到的电流超过预定的参考值持续预定时间时终止从电压施加单元向线圈供应的电力。
检测时段指定单元可以被进一步配置为通过通电时段内的、PWM信号最后激活开关元件的激活时段来指定检测时段。
无刷电动机可以与无刷电动机控制设备集成在一起。
通过本配置，可以稳定地检测电动机电流值。
可替换地，无刷电动机控制设备包括电压施加单元。无刷电动机包括分别被分配有多个相的线圈，以及永久磁体。无刷电动机的线圈相应地连接到开关元件对。无刷电动机还包括磁电机转子，该磁电机转子可响应于在将电压施加于各相的相应线圈以使电流流入相应线圈时产生的旋转磁场而旋转。电压施加单元被配置为使每对开关元件向无刷电动机的相应线圈施加电压。无刷电动机控制设备还包括通电时段导出单元，该通电时段导出单元被配置为检测磁电机转子的旋转并且导出用于产生旋转磁场的线圈的通电时段。无刷电动机控制设备还包括PWM信号产生单元，该PWM信号产生单元被配置为：产生用于使电压施加单元以占空比激活和去激活开关元件的PWM信号，其中，所述占空比是根据由导出单元导出的、在线圈的通电时段内输入的控制信号被控制的；以逐渐减小的占空比产生PWM信号，以需要在通电时段之后的预定时间段；以及输出产生的PWM信号。占空比是根据由导出单元导出的、在线圈的通电时段内输入的控制信号被控制的。无刷电动机控制设备还包括检测时段指定单元，该检测时段指定单元被配置为通过在线圈的通电时段结束以后的时间段中的第一时间段来指定流入连接到开关元件的线圈中的电流的检测时段，所述开关元件是先前被激活的并且当前被切换和去激活的。每个所述时间段是从PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到边缘的边缘时间点。该边缘是在PWM信号变为不同的电平以切换为将先前被激活的开关元件去激活从而控制向线圈供应的电力时造成的。
在本配置中，无刷电动机包括分别被分配有多个相的线圈，以及永久磁体。无刷电动机的线圈相应地连接到电压施加单元的开关元件对。无刷电动机还包括磁电机转子，该磁电机转子可响应于在将电压施加于各相的相应线圈以使电流流入相应线圈时产生的旋转磁场而旋转。电压施加单元被配置为使每对开关元件向无刷电动机的相应线圈施加电压。通电时段导出单元检测磁电机转子的旋转并且导出用于产生旋转磁场的线圈的通电时段。
无刷电动机控制设备还包括PWM信号产生单元，该PWM信号产生单元被配置为产生用于使电压施加单元激活和去激活开关元件以使占空比逐渐减小从而需要在通电时段之后的预定时间段的PWM信号；以及输出产生的PWM信号。占空比是根据在线圈的通电时段内输入的并且由导出单元导出的控制信号被控制的。
检测时段指定单元被配置为通过线圈的通电时段结束后的时间段中的第一时间段来指定流入连接到开关元件的线圈中的电流的检测时段，所述开关元件是先前被激活的并且当前被切换和去激活的。每个所述时间段是从PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到该边缘的边缘时间点。该边缘是在PWM信号变为不同的电平以切换为将先前被激活的开关元件去激活从而控制向线圈供应的电力时造成的。
在本配置中，通过线圈的通电时段结束后的特定时段中的第一个特定时段来指定流入连接到从导通切换为关闭(从激活到去激活)的开关元件的线圈中的电流的检测时段。也就是说，通过特定时段中的、首先在通电时段结束以后出现的一个特定时间段来指定检测时段。每个特定时间段是从PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到PWM信号的边缘的时间点。PWM信号在边缘处变为不同的电平以将用于控制到线圈的电力供应的开关元件从导通切换到关闭。因此，可以通过检测流入连接到从导通切换到关闭的开关元件的线圈中的电流，在指定的检测时段内稳定地检测无刷电动机的电动机电流值。
PWM信号产生单元可以被进一步配置为在通电时段内根据计数值与第一阈值之间的比较结果产生用于切换开关元件的激活和去激活的PWM信号，其中，计数值是通过在预定范围内重复地执行加计数和减计数而增大和减小的，第一阈值是根据控制信号确定的。
在这种情况下，检测时段指定单元可以被进一步配置为：在PWM信号产生单元在计数值大于第一阈值的时段内产生PWM信号以激活开关元件的情况下，通过在通电时段结束以后的时间段中的第一个时间段来指定电流的检测时段。在每个所述时间段内，在预定范围内执行了减计数的计数值处于第一阈值和大于第一阈值的第二阈值之间；并且在PWM信号产生单元在计数值小于第一阈值的时段内产生PWM信号以激活开关元件的情况下，通过在通电时段结束以后的时间段中的第一个时间段来指定电流的检测时段。在每个所述时间段内，在预定范围内执行了加计数的计数值处于第一阈值和小于第一阈值的第三阈值之间。
上述实施例的结构可适当组合。上述诸如计算和确定的处理并不限于由控制单元64执行。控制单元可以具有包括作为示例示出的控制单元64的各种结构。
上述诸如计算和确定的处理可由软件、电子电路、机械设备等中的任意一个或任意组合来执行。软件可以存储在存储介质中，并且可以经由诸如网络设备的传输设备来传输。电子电路可以是集成电路，并且也可以是分立电路，例如配置有电气元件或电子元件等的硬件逻辑。产生上述处理的元件可以是分立的元件，并且可以部分或整体集成的。
应当清楚的是，虽然在本文中将本发明的实施例的处理描述为包括特定顺序的步骤，但是包括其它顺序的这些步骤和/或本文中未公开的额外步骤的替代实施例也应当落入本发明的步骤中。
在不偏离本发明的精神的情况下，可以对上述实施例进行各种不同的修改和变形。

Claims (10)

1.一种无刷电动机控制设备，包括：
电压施加单元(68)，其被配置为使连接到多个相的相应线圈(30)的每对开关元件(74、76)向所述多个相的所述相应线圈(30)施加电压，以使电流流入所述相应线圈(30)，从而产生旋转磁场以旋转无刷电动机(16)的转子磁体(24)；
通电时段导出单元(64)，其被配置为检测所述转子磁体(24)的旋转并且导出用于产生所述旋转磁场的所述线圈的通电时段；
PWM信号产生单元(68)，其被配置为：
在由所述通电时段导出单元导出的所述通电时段(132)内，以根据输入的控制信号控制的占空比产生PWM信号；
在所述通电时段(132)之后的预定时间段(122)内，以逐渐减小的占空比产生PWM信号；以及
输出所产生的PWM信号，以使所述电压施加单元(68)激活和去激活所述开关元件(74、76)；以及
检测时段指定单元(64)，其被配置为通过从所述PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到所述边缘的时间段来指定流入连接到当前被切换和去激活的所述开关元件(74、76)的所述线圈(30)中的电流的检测时段，所述边缘是在所述PWM信号改变为不同的电平以切换为去激活所述开关元件(74、76)从而控制向所述线圈(30)供应的电流时造成的，
其中，
所述PWM信号产生单元(68)被进一步配置为根据计数值和第一阈值之间的比较结果来产生用于切换所述开关元件的激活和去激活的所述PWM信号，所述计数值是通过在预定范围内重复地执行加计数和减计数而增大和减小的，所述第一阈值是根据所述控制信号确定的；
所述检测时段指定单元(64)被进一步配置为：
在所述PWM信号产生单元(68)在所述计数值大于所述第一阈值(D)的时段内产生所述PWM信号以激活所述开关元件(74、76)的情况下，
通过在所述预定范围内执行了减计数的所述计数值处于所述第一阈值(D)和大于所述第一阈值(D)的第二阈值(E)之间的时间段来指定所述检测时段；以及
所述检测时段指定单元(64)被进一步配置为：
在所述PWM信号产生单元(68)在所述计数值小于所述第一阈值(D)的时段内产生所述PWM信号以激活所述开关元件(74、76)的情况下，
通过在所述预定范围内执行了加计数的所述计数值处于所述第一阈值(D)和小于所述第一阈值(D)的第三阈值之间的时间段来指定所述检测时段。
2.根据权利要求1所述的无刷电动机控制设备，还包括：
保护单元(70)，其被配置为：
在由所述检测时段指定单元(64)指定的所述检测时段内检测流过连接到先前被激活并且当前被切换和去激活的所述开关元件的所述线圈中的电流；以及
当所检测的电流超过预定的参考值时，终止从所述电压施加单元向所述线圈供应的所述电流。
3.根据权利要求2所述的无刷电动机控制设备，其中所述保护单元(70)被进一步配置为当在所述检测时段内检测到的所述电流超过预定的参考值持续预定时间时，终止从所述电压施加单元向所述线圈供应的所述电流。
4.根据权利要求1所述的无刷电动机控制设备，其中所述检测时段指定单元(64)被进一步配置为通过所述PWM信号在所述通电时段内最后激活所述开关元件的激活时段来指定所述检测时段。
5.一种无刷电动机，其与根据权利要求1所述的无刷电动机控制设备集成在一起。
6.一种无刷电动机控制设备，包括：
电压施加单元(68)，其被配置为使连接到多个相的相应线圈(30)的每对开关元件(74、76)向所述多个相的所述相应线圈(30)施加电压，以使电流流入所述相应线圈(30)，从而产生旋转磁场以旋转无刷电动机(16)的转子磁体(24)；
通电时段导出单元(64)，其被配置为检测所述转子磁体(24)的旋转并且导出用于产生所述旋转磁场的所述线圈的通电时段；
PWM信号产生单元(68)，其被配置为：
在由所述通电时段导出单元导出的所述通电时段(132)内，以根据输入的控制信号控制的占空比产生PWM信号；
在所述通电时段(132)之后的预定时间段(122)内，以逐渐减小的占空比产生PWM信号；以及
输出所产生的PWM信号，以使所述电压施加单元(68)激活和去激活所述开关元件(74、76)；以及
检测时段指定单元(64)，其被配置为通过在所述通电时段(132)结束以后的时间段中的第一时间段来指定流入连接到当前被切换和去激活的所述开关元件(74、76)的所述线圈(30)中的电流的检测时段，每个所述时间段是从所述PWM信号的边缘之前的时间点经过预定时段到所述边缘，所述边缘是在所述PWM信号改变为不同的电平以切换为去激活所述开关元件(74、76)从而控制向所述线圈(30)供应的电流时造成的。
7.根据权利要求6所述的无刷电动机控制设备，其中，
所述PWM信号产生单元(68)被进一步配置为根据计数值和第一阈值之间的比较结果来产生用于切换所述开关元件的激活和去激活的所述PWM信号，所述计数值是通过在预定范围内重复地执行加计数和减计数而增大和减小的，所述第一阈值是根据所述控制信号确定的；
所述检测时段指定单元(64)被进一步配置为：
在所述PWM信号产生单元(68)在所述计数值大于所述第一阈值(D)的时段内产生所述PWM信号以激活所述开关元件(74、76)的情况下，
通过在所述通电时段(132)结束以后的时间段中的第一时间段来指定所述检测时段，其中，在每个所述时间段内，在所述预定范围内执行了减计数的所述计数值处于所述第一阈值(D)和大于所述第一阈值(D)的第二阈值(E)之间；以及
所述检测时段指定单元(64)被进一步配置为：
在所述PWM信号产生单元(68)在所述计数值小于所述第一阈值(D)的时段内产生所述PWM信号以激活所述开关元件(74、76)的情况下，
通过在所述通电时段(132)结束以后的时间段中的第一时间段来指定所述检测时段，其中，在每个所述时间段内，在所述预定范围内执行了加计数的所述计数值处于所述第一阈值(D)和小于所述第一阈值(D)的第三阈值之间。
8.根据权利要求6或7所述的无刷电动机控制设备，还包括：保护单元(70)，其被配置为：
在由所述检测时段指定单元(64)指定的所述检测时段内检测流过连接到先前被激活并且当前被切换和去激活的所述开关元件的所述线圈中的电流；以及
当所检测的电流超过预定的参考值时，终止从所述电压施加单元向所述线圈供应的所述电流。
9.根据权利要求8所述的无刷电动机控制设备，其中所述保护单元(70)被进一步配置为当在所述检测时段内检测到的电流超过预定的参考值持续预定时间时，终止从所述电压施加单元向所述线圈供应的电流。
10.一种无刷电动机，其与根据权利要求6或7所述的无刷电动机控制设备集成在一起。
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