CN102811006B - 无刷电机的驱动装置及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用无传感器方式进行3相无刷电机的通电模式的切换判定的无刷电机的驱动装置及驱动方法。具有用于选择3相无刷电机的3相之中施加脉冲电压的2相的多个通电模式，对利用脉冲电压而在所述3相中的非通电相感应出的脉冲感应电压与阈值进行比较，判定切换通电模式的时机。在此，通过将电压施加的占空比限制为下限值以上，从而，避免在脉冲感应电压波动期间对脉冲感应电压进行采样，并且避免脉冲感应电压变成低于电压检测的分辨率的电压。由此，能够根据脉冲感应电压更稳定地进行通电模式的切换时机的判定。

Description

无刷电机的驱动装置及驱动方法

技术领域

本发明涉及以无传感器方式进行3相无刷电机的通电模式的切换判定的无刷电机的驱动装置及驱动方法。

背景技术

在日本特开2009－189176号公报中，公开了如下所述的同步电动机的驱动系统：在3相同步电动机中，检测通过脉冲电压感应的非通电相的脉冲感应电压，将该脉冲感应电压与基准电压进行比较，根据比较的结果依次切换通电模式。

但是，非通电相的脉冲感应电压虽然在向2相施加脉冲状的电压的期间检测，但是，在刚开始施加电压之后，脉冲感应电压波动。因此，存在如下的可能性：脉冲电压的占空比小时，会在脉冲感应电压波动的状态下检测脉冲感应电压的电平，由此对通电模式的切换时机进行错误判定。

此外，非通电相的脉冲感应电压的大小由于脉冲电压的占空比而发生变化。因此，存在如下的可能性：占空比小时，变成低于电压检测的分辨率的电压，无法进行通电模式的切换时机的判定。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够根据脉冲感应电压较稳定地进行通电模式的切换时机的判定的、无刷电机的驱动装置及驱动方法。

为了达到上述目的，本发明的第一方面的无刷电机的驱动装置是根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，切换选择待施加脉冲电压的2相的多个通电模式的无刷电机的驱动装置，其特征在于该无刷电机的驱动装置将所述非通电相的脉冲感应电压为超过电压检测的分辨率的电压的占空比设定为下限值，将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上。

本发明的第二方面的无刷电机的驱动装置，该驱动装置根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，对选择待施加脉冲电压的2相的多个通电模式进行切换，其特征在于，该无刷电机的驱动装置将按如下时间来施加脉冲电压的占空比设为下限值，将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上，其中，该时间是比刚施加所述脉冲电压之后所述脉冲感应电压变动的时间与对所述脉冲感应电压进行A/D转换所需的时间的总和长的时间。

本发明的第三方面的无刷电机的驱动装置，该驱动装置根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，对选择待施加脉冲电压的2相的多个通电模式进行切换，其特征在于，该无刷电机的驱动装置将按如下时间来施加脉冲电压的占空比设为下限值，将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上，其中，该时间是刚施加所述脉冲电压之后所述脉冲感应电压变动的时间与对所述脉冲感应电压进行A/D转换所需的时间之中较长一方的时间的2倍以上的时间。

此外，本发明的第四方面的无刷电机的驱动方法包括以下步骤：根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，判定切换通电模式的时机，在所述通电模式的切换时机，切换选择所述3相无刷电机的3相之中待施加脉冲电压的2相的多个通电模式，向与所述通电模式对应的2相施加脉冲电压，其特征在于，还包括以下步骤：将所述非通电相的脉冲感应电压为超过电压检测的分辨率的电压的占空比设定为下限值，将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上。

此外，本发明的第五方面的无刷电机的驱动方法，其包括以下步骤：根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，判定切换通电模式的时机，在所述通电模式的切换时机，切换选择所述3相无刷电机的3相之中待施加脉冲电压的2相的多个通电模式，向与所述通电模式对应的2相施加脉冲电压，其特征在于，还包括以下步骤：将按如下时间来施加脉冲电压的占空比设为下限值，其中，该时间是比刚开始施加所述脉冲电压之后所述脉冲感应电压变动的时间与对所述脉冲感应电压进行A/D转换所需的时间的总和长的时间，将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上。

此外，本发明的第六方面的无刷电机的驱动方法，其包括以下步骤：根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，判定切换通电模式的时机，在所述通电模式的切换时机，切换选择所述3相无刷电机的3相之中待施加脉冲电压的2相的多个通电模式，向与所述通电模式对应的2相施加脉冲电压，其特征在于，还包括以下步骤：将按如下时间来施加脉冲电压的占空比设为下限值，该时间是刚开始施加所述脉冲电压之后所述脉冲感应电压变动的时间与对所述脉冲感应电压进行A/D转换所需的时间之中较长一方的时间的2倍以上的时间，将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上。

根据以下的说明，参照附图，可以理解本发明的其它目的和特征。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式中的液压系统的框图。

图2是示出本发明的实施方式中的电机控制装置及无刷电机的电路图。

图3是示出本发明的实施方式中的控制器的框图。

图4是示出本发明的实施方式中的无刷电机的通电模式的时序图。

图5是示出本发明的实施方式中的无刷电机的驱动控制的主程序的流程图。

图6是示出本发明的实施方式中的无刷电机的驱动控制的详细内容的流程图。

图7是示出本发明的实施方式中的目标电机转速的特性的线图。

图8是示出本发明的实施方式中的非通电相的电压检测期间的时序图。

图9是用于说明本发明的实施方式中的下限值的特性的时序图。

图10是用于说明本发明的实施方式中的下限值的特性的时序图。

图11是示出本发明的实施方式中的非通电相的脉冲感应电压与占空比的关联的线图。

图12是示出本发明的实施方式中的电机温度导致的脉冲感应电压的变化的线图。

图13是示出本发明的实施方式中的电机电源电压导致的脉冲感应电压的变化的线图。

图14是示出本发明的实施方式中的无刷电机的驱动控制的流程图。

图15是示出本发明的实施方式中的目标电机转速、电机电流、占空比的关联的时序图。

图16是用于说明本发明的实施方式中的PWM信号的生成处理的时序图。

图17是用于说明本发明的实施方式中的PWM信号的生成处理的时序图。

具体实施方式

图1是示出汽车的自动变速器用的液压系统的结构的框图。

在图1所示的液压系统中，作为向变速器7和致动器8供油的油泵，具有由未图示的发动机的输出来驱动的机械式油泵6和用电机驱动的电动油泵1。

此外，作为发动机的控制系统，具有如下的怠速停止功能：在自动停止条件成立时停止发动机，在自动起动条件成立时重新起动发动机。此外，在发动机利用怠速停止功能而停止的期间，机械式油泵6也停止其动作。因此，在怠速停止中，使电动油泵1动作，向变速器7和致动器8供油，抑制液压的降低。

电动油泵1由直接联结的无刷电机2来驱动。无刷电机2通过电机控制装置3根据来自AT控制装置4的指令来控制。

电机控制装置3是驱动装置，其驱动无刷电机2。

电动油泵1经由油管5将油盘10的油提供给变速器7和致动器8。

在发动机的运转中，利用机械式油泵6，经由油管9将油盘10的油提供给变速器7和致动器8。此时，无刷电机2停止，单向阀11截断朝向电动油泵1的油的流动。

在发动机利用怠速停止来停止时，发动机旋转速度降低，与此相伴，机械式油泵6的旋转速度降低且油管9的液压降低。因此，与怠速停止引起的发动机停止相同步，AT控制装置4将电机起动的指令发送到电机控制装置3。

接收到起动指令的电机控制装置3使无刷电机2起动并使电动油泵1旋转，开始基于电动油泵1的油的压送。

并且，机械式油泵6的喷出压降低，与此相对，电动油泵1的喷出压超过设定压时，单向阀11打开。由此，油通过油管5、电动油泵1、单向阀11、变速器7/致动器8、油盘10的路径进行循环。

另外，无刷电机2所驱动的设备不限定于油泵。也能够将无刷电机2所驱动的设备设为例如混合动力车辆中用于发动机的冷却水的循环的电动水泵。

图2示出电机控制装置3和无刷电机2的结构。

电机控制装置3包含电机驱动电路212和具有微型计算机的控制器213。控制器213与AT控制装置4之间进行通信。

无刷电机2是3相DC无刷电机，在省略图示的圆筒状的定子上具有U相、V相、W相的3相绕组215u，215v，215w，在形成于该定子的中央部的空间中可旋转地设有永磁铁转子216。

电机驱动电路212具有：将包含反向并联的二极管218a～218f的开关元件217a～217f进行3相桥接的电路；以及电源电路219。开关元件217a～217f例如由FET构成。

开关元件217a～217f的控制端子与控制器213连接，通过由控制器213进行的脉宽调制来控制开关元件217a～217f的导通/断开。

控制器213计算施加到无刷电机2的电压，根据该施加电压，生成输出到驱动电路212的脉宽调制信号(PWM信号)。控制器213如图3所示，具有PWM发生器251、门信号切换器252、通电模式确定器253、比较器254、阈值切换器255、阈值学习器256以及选择器257。

PWM发生器251是根据施加电压的指令值来生成PWM波的电路。

通电模式确定器253是依次输出用于确定电机驱动电路212的通电模式的模式指令信号的装置，根据比较器254输出的信号，按6种来切换通电模式。

此外，通电模式表示3相之中施加脉冲电压的2相的选择模式。

门信号切换器252根据通电模式确定器253的输出确定电机驱动电路212的各开关元件217a～217f的动作，并依照该确定，将6个门脉冲信号输出到电机驱动电路212。

阈值切换器255是根据非通电相的脉冲感应电压与阈值之间的比较产生通电模式的切换控制中的所述阈值的电路。根据通电模式确定器253的输出，即模式指令信号确定所述阈值的切换时机。

选择器257是依照模式指令信号选择无刷电机2的3相端子电压Vu、Vv、Vw中的非通电相的电压值，将所选择的电压值输出到比较器254以及阈值学习器256。

此外，非通电相的端子电压严格地说是接地与端子之间的电压，但是，在本实施方式中，检测中性点的电压，并将该中性点的电压和接地与端子之间的电压的差作为端子电压Vu、Vv、Vw。

比较器254对阈值切换器257输出的阈值和选择器257输出的非通电相的电压进行比较，从而判定通电模式的切换时机，并根据该判定结果，对通电模式确定器253指示通电模式的切换。

另外，非通电相的电压是通过对2相施加脉冲电压而在非通电相感应的脉冲感应电压。

此外，磁电路的饱和状态根据转子位置而变化，因此在非通电相产生对应于转子位置的脉冲感应电压。因此，根据非通电相的脉冲感应电压推断转子位置，从而能够根据推断出的转子位置检测通电模式的切换时机。

此外，阈值学习器256是更新并存储用于通电模式的切换时机的判定的阈值的装置。

为了切换时机的判定而进行检测的非通电相的脉冲感应电压由于无刷电机2的制造偏差、电压检测电路的检测偏差等而变化。因此，对于脉冲感应电压的偏差，使用固定值作为阈值时，会错误地判定通电模式的切换时机。

因此，阈值学习器256检测在与通电模式的切换时机相应的磁极位置处的脉冲感应电压，并根据该检测结果对阈值进行更新，并根据更新后的阈值改写阈值切换器257所存储的阈值。

图4示出向各个通电模式中的各相施加的电压的施加状态。

通电模式由每隔60度的电气角依次切换的6种通电模式构成。在6种通电模式中，分别向从3相选择出的2相施加脉冲电压。

在本实施方式中，将转子位于U相线圈的角度位置的状态设为转子的角度位置为0度的位置。并且，将进行从第3通电模式向第4通电模式的切换的转子的角度位置设定为30度，将进行从第4通电模式向第5通电模式的切换的转子的角度位置设定为90度，将进行从第5通电模式向第6通电模式的切换的转子的角度位置设定为150度，将进行从第6通电模式向第1通电模式的切换的转子的角度位置设定为210度，将进行从第1通电模式向第2通电模式的切换的转子的角度位置设定为270度，将进行从第2通电模式向第3通电模式的切换的转子的角度位置设定为330度。

在第1通电模式中，通过将开关元件217a和开关元件217d控制为接通，其他全设为断开，向U相施加电压V，向V相施加电压－V，电流从U相朝V相流过。

在第2通电模式中，通过将开关元件217a和开关元件217f控制为接通，其他全设为断开，向U相施加电压V，向W相施加电压－V，电流从U相朝W相流过。

在第3通电模式中，通过将开关元件217c和开关元件217f控制为接通，其他全设为断开，向V相施加电压V，向W相施加电压－V，电流从V相朝W相流过。

在第4通电模式中，通过将开关元件217b和开关元件217c控制为接通，其他全设为断开，向V相施加电压V，向U相施加电压－V，电流从V相朝U相流过。

在第5通电模式中，通过将开关元件217b和开关元件217e设为接通，其他全设为断开，向W相施加电压V，向U相施加电压－V，电流从W相朝U相流过。

在第6通电模式中，通过将开关元件217e和开关元件217d设为接通，其他全设为断开，向W相施加电压V，向V相施加电压－V，电流从W相朝V相流过。

在上述通电控制的情况下，例如在第1通电模式中，通过接通开关元件217a和开关元件217d，其他全设为断开，向U相施加电压V，向V相施加电压－V，电流从U相朝V相流过。取代该通电控制，可通过如下所述的互补控制方式进行各通电模式下的通电，在该互补控制方式中，用与驱动下级的开关元件217d的PWM波反相位的PWM波驱动上级的开关元件217c，在下级的开关元件217d接通时，使上级的开关元件217c断开，在下级的开关元件217d断开时，使上级的开关元件217c接通。

如上所述，通过每隔60度的电气角切换6个通电模式，各开关元件217a～217f每隔240度通电120度期间，因此将图4所示的通电方式称作120度通电方式。

图5的流程图示出电机控制装置3进行的无刷电机2的驱动控制的概况。

在步骤S301中，判断用于通电模式的切换时机的判定的阈值的学习条件、换言之，阈值学习器256的动作条件是否成立。

具体而言，将在电源刚刚接通后或者电动油泵1刚刚停止后等没有产生无刷电机2的驱动请求作为阈值的学习条件。

如果学习条件成立，则进入到作为阈值学习手段的步骤S302，实施阈值的学习。

以下示出阈值的学习处理的一个例子。

例如，在学习用于从第4通电模式向第5通电模式的切换判定的阈值V4-5时，首先，将转子216定位于与第3通电模式对应的角度。

将与第3通电模式对应的施加电压、即，Vu＝0、Vv＝Vin、Vw＝-Vin施加到各相时，永磁铁转子216被U相、V相、W相的合成磁通吸引，由此产生转矩，永磁铁转子216的N极旋转至角度90度。

并且，在进行与第3通电模式对应的电压施加后，推断为等待经过转子216旋转至角度90度所需的时间后，向角度90度的定位结束。

此外，在进行了与第3通电模式对应的相通电的情况下，转子216被吸引至的角度90度是进行从第4通电模式向第5通电模式的切换的角度位置。

在转子216向角度90度的定位结束后，接着，从与第3通电模式对应的电压施加模式切换到与第4通电模式对应的电压施加模式、即Vu＝－Vin、Vv＝Vin、Vw＝0。

并且，检测刚刚从与第3通电模式对应的施加电压切换为与第4通电模式对应的施加电压后的、第4通电模式下的非通电相即W相的端子电压Vw，并根据该端子电压Vw，更新并存储用于从第4通电模式向第5通电模式的切换判定的阈值V4-5。

即，从第4通电模式向第5通电模式的切换如前所述，被设定为在角度90度处进行，根据第4通电模式下的非通电相即W相的端子电压Vw判断是否变为角度90度，换言之，是否变为从第4通电模式向第5通电模式的切换时机。

在此，通过维持与第3通电模式对应的施加电压，能够定位于进行从第4通电模式向第5通电模式的切换的角度位置，如果在上述状态下从第3通电模式切换为第4通电模式，则刚刚切换为第4通电模式后的W相的端子电压Vw表示角度位置90度处的非通电相的端子电压V。

因此，根据从维持与第3通电模式对应的施加电压的状态切换为第4通电模式之后的W相的端子电压Vw，更新并存储用于从第4通电模式向第5通电模式的切换判定的阈值V4-5。

并且，在第4通电模式的非通电相即W相的端子电压Vw跨过阈值V4-5时，执行从第4通电模式向第5通电模式的切换。

也能够同样地学习用于其他的通电模式的切换的阈值。

在阈值的学习中，可以直接存储在进行通常模式的切换的角度位置处的非通电相的端子电压V作为阈值。此外，也可以将上次为止的阈值和此次求取的非通电相的端子电压V的加权平均值作为新的阈值。还可以存储过去多次求取的非通电相的端子电压V的移动平均值作为新的电压阈值。

此外，如果此次求取的非通电相的端子电压V是预先存储的正常范围内的值，则能够进行基于此次求取的非通电相的端子电压V的阈值更新，在从所述正常范围偏离的情况下，禁止基于此次求取的非通电相的端子电压V的阈值更新，使阈值直接保持上次值即可。

此外，能够在存储设计值作为阈值的初始值，阈值的学习1次也没有执行的未学习状态下，使用初始值作为阈值来判断通电模式的切换时机。

此外，在从第1通电模式向第2通电模式的切换时、在从第3通电模式向第4通电模式的切换时以及在从第5通电模式向第6通电模式的切换时，非通电相的电压相对于基准电压向负侧波动，因此，能够对这些模式切换设定共同的阈值。

另一方面，在从第2通电模式向第3通电模式的切换时、在从第4通电模式向第5通电模式的切换时以及在从第6通电模式向第1通电模式的切换时，非通电相的电压相对于基准电压向正侧波动，因此，能够对这些模式切换设定共同的阈值。

进而，例如，如前所述地将学习过的阈值V4-5设定为在从第2通电模式向第3通电模式的切换时、在从第4通电模式向第5通电模式的切换时以及在从第6通电模式向第1通电模式的切换时的共同的阈值，与此相对，在从第1通电模式向第2通电模式的切换时、在从第3通电模式向第4通电模式的切换时以及在从第5通电模式向第6通电模式的切换时，能够使用与阈值V4-5绝对值相同的阈值作为共同的阈值。

但是，阈值的学习单元并不限定于上述内容，也可以适当采用众所周知的各种学习处理。

如上所述，在步骤S302中，在学习了用于模式切换时机的判定的阈值的情况下，以及在步骤S301中判断为学习条件没有成立的情况下，进入步骤S303。

在步骤S303中，判断是否产生了电动油泵1的驱动请求。在本实施方式的情况下，怠速停止的请求表示电动油泵1的驱动请求。

其中，如果产生了电动油泵1的驱动请求，则进入到步骤S304，对此时的通电模式下的非通电相的电压和阈值进行比较，从而判定向下一个通电模式的切换时机，实施无传感器方式的电机控制。

此外，无刷电机2的起动例如通过相应于第3通电模式的电压施加定位到90度的位置后，切换为第5通电模式，使无刷电机2开始旋转。然后，根据第5通电模式下的非通电相即V相的电压判定到达进行从第5通电模式向第6通电模式的切换的角度位置、即150度，进行向第6通电模式的切换。之后，对非通电相的电压与阈值进行比较，依次切换通电模式。

另一方面，在没有产生电动油泵1的驱动请求的情况下，绕过步骤S304，使本程序结束。

在此，根据图6的流程图对所述步骤S304中的电机控制的详细内容进行说明。

在步骤S351中，计算无刷电机2的目标转速(rpm)。

在对本实施方式的电动油泵1进行旋转驱动的无刷电机2中，例如，如图7所示，油温越高，将目标转速设定为越高的转速。

与此相对，可以在无刷电机2驱动使发动机进行冷却水的循环的水泵时，冷却水温度越高，将目标转速设定为越高的转速。

在步骤S352中，根据在步骤S351中计算出的目标转速与实际的电机转速(rpm)计算施加电压的指令值。

例如，通过基于目标转速与实际转速的偏差的比例积分控制，依照下式确定施加电压的指令值。

施加电压＝偏差×比例增益+偏差的积分值×积分增益

偏差＝目标转速-实际转速

但是，施加电压的指令值的确定方法并不限定于基于目标电机转速的方法。例如，可以适当采用根据电动油泵1的目标喷出压与实际喷出压之间的偏差确定施加电压的指令值的方法和根据请求转矩确定施加电压的指令值的方法等众所周知的确定方法。此外，为了使实际值接近目标值的施加电压的计算处理并不限定于比例积分控制，也可适当采用比例积分微分控制等众所周知的计算方法。

在步骤S353中，确定电压施加的占空比的下限值DMIN。所述下限值DMIN是对相通电进行PWM控制时的占空比的下限值。在后面，对下限值DMIN的确定方法进行详细地说明。

在步骤S354中，根据在步骤S352中确定的施加电压以及在步骤S353中确定的下限值DMIN，确定电压施加的占空比。

首先，计算基本占空比(％)为基本占空比＝施加电压/电源电压×100。

然后，在基本占空比(％)大于下限值DMIN的情况下，直接将基本占空比设定为最终的占空比。另一方面，在基本占空比(％)小于下限值DMIN的情况下，通过将下限值DMIN设定为最终的占空比，从而，限制为使占空比不低于下限值DMIN。

在此，基本占空比小于下限值DMIN，并将下限值DMIN设为电压施加的占空比的情况下，实际的施加电压高于基于目标转速与实际转速之间的偏差的施加电压的请求。

但是，如后所述，以低于下限值DMIN的占空比进行控制时，在无传感器控制中有可能错误地判断通电模式的切换时机，产生失调。因此，在有无刷电机2的驱动请求的状态下，相比满足基于转速偏差的施加电压的请求，应该优先进行失调的抑制，因此，如上所述，限制为占空比不低于下限值DMIN。

另外，在基本占空比(％)小于下限值DMIN，将下限值DMIN设为占空比时，由于比例积分控制中的偏差的积分值积累，因此，能够实施停止偏差的积分值的更新等的对策。

此外，在如本实施方式的液压泵的系统中，不要求高精度地控制电机转速，并且，通过给出高于请求的施加电压，从而，能够确保请求量以上的油喷出量，并能够抑制液压降低或者润滑不足等的发生。此外，在无刷电机2驱动水泵时，能够确保至少请求量以上的冷却水循环量，并能够抑制发动机的过热。

在步骤S355中，检测此时的通电模式中的非通电相的电压。

具体而言，在第1通电模式的情况下，检测W相的电压，在第2通电模式的情况下，检测V相的电压，在第3通电模式的情况下，检测U相的电压，在第4通电模式的情况下，检测W相的电压，在第5通电模式的情况下，检测V相的电压，在第6通电模式的情况下，检测U相的电压。选择器257根据来自通电模式确定器253的信号，进行非通电相的选择。

在此，参照图8，以第3通电模式为例对非通电相的端子电压的检测期间进行说明。在第3通电模式下，向V相施加电压V，向W相施加电压－V，电流从V相朝W相流过，因此，检测电压的相为U相，在V相上级的开关元件217f接通期间检测该U相的端子电压。

此外，刚切换通电模式之后，产生整流电流，使用在该整流电流的产生区间检测出的电压判断通电模式的切换时机时，会错误地判断通电模式的切换时机。

因此，关于刚切换通电模式后的电压检测值，设定为不用于从初次起经过设定次数进行切换时机的判断。所述设定次数能够根据电机转速以及电机电流可变地进行设定，电机转速越高，且电机电流越高，则将所述设定次数设定为越大的值。

在步骤356中，判断电机旋转速度是否高于设定速度。根据在非通电相产生的动生电动势的信号进行通电模式的切换的无传感器控制中，在电机旋转速度低的区域，动生电动势变低，难以高精度地检测切换时机。因此，在电机的低旋转区域中，进行无传感器控制，即根据脉冲感应电压与阈值之间的比较，进行切换时机的判断。

因此，在步骤S356中，根据电机旋转速度是否高于设定速度来判断是否是能够进行将动生电动势作为触发源的模式切换判断的速度区域。

即，所述设定速度是能够根据动生电动势进行切换判断的电机旋转速度的最小值，并预先通过实验或模拟进行确定和存储。

另外，能够根据通电模式的切换周期计算电机旋转速度。此外，例如，能够通过设定第1速度和第2速度作为所述设定速度，从而抑制短时间内重复无传感器控制的切换，其中，第1设定速度用于判断向基于脉冲感应电压的无传感器控制的转移，第2设定速度用于判断基于脉冲感应电压的无传感器控制的停止(第2设定速度＞第1设定速度)。

在步骤S356中，在电机旋转速度在设定速度以下的情况下，进入步骤S357，进行非通电相的电压与阈值之间的比较，在非通电相的电压跨过阈值时，进行通电模式的切换时机的判定后进入步骤S359，实施向下一个通电模式的切换。

具体而言，此时，在处于第1通电模式的情况下，作为非通电相的W相的电压在阈值V1-2以下时，判断为是向第2通电模式切换的切换时机。此外，此时，在处于第2通电模式的情况下，作为非通电相的V相的电压在阈值V2-3以上时，判断为是向第3通电模式切换的切换时机。此外，此时，在处于第3通电模式的情况下，作为非通电相的U相的电压在阈值V3-4以下时，判断为是向第4通电模式切换的切换时机。此外，此时，在处于第4通电模式的情况下，作为非通电相的W相的电压在阈值V4-5以上时，判断为是向第5通电模式切换的切换时机。此外，此时，在处于第5通电模式的情况下，作为非通电相的V相的电压在阈值V5-6以下时，判断为是向第6通电模式切换的切换时机。此外，此时，在处于第6通电模式的情况下，作为非通电相的U相的电压在阈值V6-1以上时，判断为是向第1通电模式切换的切换时机。

与此相对，在步骤S356中，在判断为电机旋转速度高于设定速度的情况下，进入步骤S358，实施基于动生电动势的无传感器控制，即检测从非通电相的电压跨过零电平的时刻起判断为进一步旋转了30度的时刻，作为向下一个通电模式切换的切换时机。

详细地说，根据此时的电机旋转速度将30度换算成时间，在从过零时刻起经过相应于30度的时间的时刻，判定向下一个通电模式切换的切换时机，进入步骤S359，切换到下一个通电模式。

在步骤S360中，根据通电模式的切换周期计算电机转速rpm。

此处，详细地说明步骤S353中的下限值DMIN的确定方法。

例如，如图9所示，将在PWM控制中重复增减的计数器的值按照每个载波周期从减少转变成增大的点，换言之，脉冲施加电压的脉宽PW的中央附近设为非通电相的电压的采样时机。在设为该采样时机的情况下，刚施加脉冲电压后的非通电相的脉冲感应电压波动的期间长于所述脉宽PW的1/2时，在脉冲感应电压波动的期间，会对非通电相的脉冲感应电压进行采样，因此无法高精度地检测非通电相的脉冲感应电压。

此外，存在如下的可能性：在非通电相的脉冲感应电压的A/D转换处理所需的时间长于所述脉宽PW的1/2时，在采样处理中停止对通电相的电压的施加，此时也有可能无法高精度地检测非通电相的脉冲感应电压，无刷电机2失调。

因此，依照下式计算下限值DMIN(％)。

DMIN＝max(电压波动时间 ，(A/D转换时间))×2/载波周期×100

通过上述式(A)，能够将电压波动时间与A/D转换时间之间较长一方的2倍设为最小脉宽，能够抑制在脉冲感应电压波动期间进行非通电相的脉冲感应电压的采样，且能够抑制在A/D转换处理中停止对通电相施加电压。

另外，将重复增减的计数器的值在PWM控制中按照每个载波周期从增大转变成减少的点设为非通电相的电压的采样时机时，或者在将PWM切换时机设为非通电相的电压的采样时机时，如上所述地计算下限值DMIN。

此外，电压波动时间以及A/D转换时间除了能够使用预先通过实验和模拟求出的值之外，还能够在步骤S353中计测电压波动时间，并根据计测结果，确定下限值DMIN。

此外，在可以将非通电相的电压的采样时机设定为任意时机的情况下，如图10所示，能够从刚刚经过电压波动时间后使A/D转换处理开始。此时，能够抑制可在尽可能短的脉冲内进行非通电相的脉冲感应电压的采样的同时，在脉冲感应电压波动期间进行非通电相的脉冲感应电压的采样，且能够抑制在A/D转换处理中停止对通电相施加电压。

具体而言，依照下式计算下限值DMIN(％)。

DMIN＝(电压波动时间+(A/D转换时间))/载波周期×100

即，如果设为能够将比电压波动时间与A/D转换时间的总和长的脉宽PW，在刚经过电压波动时间后开始A/D转换，则能够抑制在脉冲感应电压波动期间进行非通电相的脉冲感应电压的采样，且能够抑制在A/D转换处理中停止对通电相施加电压。

此外，非通电相的脉冲感应电压的大小根据电压施加的占空比而发生变化，如图11所示，占空比变小时，非通电相的脉冲感应电压也变小，占空比小时会变为低于电压检测的分辨率的电压，从而有可能无法进行通电模式的切换时机的判定。

因此，可以将用于产生可通过电压检测电路检测的脉冲感应电压的占空比的最小值设为所述下限值DMIN。

在此，可以将依照前述的式计算出的下限值DMIN与根据电压检测的分辨率设定的下限值DMIN之中较大的占空比设为最终的下限值DMIN。

如果如此设定下限值DMIN，则能够抑制在脉冲感应电压波动期间进行非通电相的脉冲感应电压的采样，且能够抑制在A/D转换处理中停止对通电相施加电压，进而，能够产生可检测为脉冲感应电压的电压，并进行通电模式的切换时机的判定，并能够抑制无刷电机2中的失调的发生。

因此，如果是上述液压系统的话，则能够在怠速停止中，稳定地进行来自电动油泵1的油供给，并有效地抑制液压降低，此外，也能够在通过无刷电机2驱动水泵时，稳定地进行冷却水的循环，从而抑制发动机的过热。

另外，除了基于电压施加的占空比的下限值DMIN的限制之外，为了增长连续地施加脉冲电压的时间，还可以将载波周期变更到增大侧。

此外，在学习用于判断通电模式的切换时机的阈值时，能够在将电压施加的占空比设为下限值DMIN的状态下实施学习。

如图11所示，这是因为存在以下的可能性：由于占空比越小，脉冲感应电压变得越小，因此，在比下限值DMIN大的占空比的状态下学习阈值时，占空比相比学习时变小的情况下，脉冲感应电压不跨过阈值，无法进行通电模式的切换。

因此，设为在将占空比设为下限值DMIN的状态下学习阈值，即便占空比变为下限值DMIN，也能够使脉冲感应电压达到阈值，能够进行通电模式的切换时机的判定。

此外，如上所述，在以下限值DMIN的占空比施加脉冲电压的状态下实施阈值的学习的情况下，能够对于电机的温度以及电机的电源电压的变化，如下所述地校正下限值DMIN。

如图12所示，设学习阈值时的占空比为A1，学习阈值时的电机的温度为T1。在电机的温度变为高于T1的T2时，通电模式的切换时机下的实际的脉冲感应电压的绝对值降低。

即，存在如下的可能性：在将占空比固定为下限值DMIN的状态下，电机温度上升时，通电模式的切换时机下的实际的脉冲感应电压的绝对值降低，因此，在电机温度更高的条件下直接使用电机温度低时所学习的阈值时，脉冲感应电压不会达到阈值，无法判定通电模式的切换时机。

因此，在变为比学习时的电机温度T1高的电机温度T2时，为了补偿电机温度的上升带来的脉冲感应电压的电平降低，对下限值DMIN进行增大校正，并使在占空比设定为下限值DMIN时的脉冲感应电压增大，并保持在学习时的脉冲感应电压附近。

换言之，在对将占空比设为下限值DMIN时的脉冲感应电压的电机温度导致的变化进行抑制的方向变更下限值DMIN。

具体而言，预先存储相对于自学习时起的温度上升值的占空比的校正量，根据此时的电机温度T2与学习时的电机温度T1之间的差求取占空比的校正量，通过该校正值使下限值DMIN增大。在图12所示的例子中，将占空比A1校正为占空比A2。

从而，即便从阈值的学习时的电机温度起上升，也能够根据脉冲感应电压与阈值之间的比较判定通电模式的切换时机，依次进行通电模式的切换。

另外，可以在液压系统的情况下利用油温等代表电机的温度。并且，油温除了通过传感器检测之外，还可以通过发动机的运转条件进行估计。此外，能够设置用于检测电机的温度的传感器。

此外，预先将下限值DMIN设得较高，使得在不具备用于检测或者估计电机温度的单元，且电机温度不明的情况下，即便电机温度达到最高温度，也能够根据脉冲感应电压与阈值之间的比较判定通电模式的切换时机。

此外，在电机温度比学习时降低的情况下，通电模式的切换时机下的实际的脉冲感应电压增大。此时，如果使下限值DMIN减少，则保持在学习时的脉冲感应电压附近。但是，在脉冲感应电压增大的情况下，能够根据与阈值之间的比较进行通电模式的切换判定，因此，至少如果进行相对于电机温度的上升变化的下限值DMIN的增大的话，则能够抑制失调的发生。

另外，将电压施加的占空比作为下限值DMIN，学习阈值时，能够按照每个电机温度学习阈值，此时，可省略对应于电机温度的变化的下限值DMIN的校正。

另一方面，电机的电源电压也对通电模式的切换时机下的脉冲感应电压的绝对值有影响。如图13所示，存在如下的可能性：如果电机的电源电压比学习时降低，则通电模式的切换时机下的脉冲感应电压的绝对值降低，由于脉冲感应电压不会达到阈值，从而无法判定通电模式的切换时机。

因此，在变为比学习时的电源电压低的电源电压的情况下，为了补偿电源电压的降低量导致的脉冲感应电压的电平降低，增大下限值DMIN，并使在电机施加占空比设定为下限值DMIN的情况下的脉冲感应电压增大，并保持在学习时的脉冲感应电压附近。换言之，在对将占空比设为下限值DMIN时的脉冲感应电压的电源电压导致的变化进行抑制的方向变更下限值DMIN。

具体而言，预先求取并存储相对于自学习时起的电源电压的降低的占空比的校正量，根据此时的电源电压与学习时的电源电压之间的差求取占空比的校正量，通过该校正值使下限值DMIN增大。在图13所示的例子中，将占空比A1校正为占空比A3。

从而，即便从阈值的学习时起电源电压降低，也能够根据脉冲感应电压与阈值之间的比较判定通电模式的切换时机，依次进行通电模式的切换。

此外，在电机的电源电压比学习时增加的情况下，通电模式的切换时机下的脉冲感应电压增大，此时，如果使下限值DMIN减少，则保持在学习时的脉冲感应电压附近。但是，在脉冲感应电压增大的情况下，能够根据与阈值之间的比较进行通电模式的切换判定，因此，如果至少能够相对于电源电压的降低而增大下限值DMIN，则能够抑制失调的发生。

另外，将占空比作为下限值DMIN，学习阈值时，能够按照每个电源电压学习阈值，此时，可省略对应于电源电压的变化的下限值DMIN的校正。

此外，如果对下限值DMIN实施基于电机温度的校正和基于电源电压的校正这两者，则即便存在电机温度以及电源电压的变化，也能够根据脉冲感应电压与阈值之间的比较判定通电模式的切换时机，依次进行通电模式的切换。

另外，如图14的流程图的步骤S354-1以及步骤S354-2所示，可以根据电机运转条件将占空比切换至下限值DMIN。

另外，图14的流程图在步骤S354-1以及步骤S354-2以外的各步骤中，相同地进行图6的流程图中所说明的处理，因此，省略步骤S354-1以及步骤S354-2以外的各步骤中的处理内容的说明。

在步骤S354-1中，判断是否需要将占空比切换至下限值DMIN。

具体而言，无刷电机2的负载较小时，设为将占空比切换至下限值DMIN。并且，无刷电机2的负载较小这一运转条件是指例如无刷电机2的目标转速(rmp)在规定转速以下且电机电流在规定电流以下的时候。

因此，如果无刷电机2的目标转速(rmp)在规定转速以下且电机电流在规定电流以下，则判断为需要将占空比切换至下限值DMIN，进入步骤S354-2。

在步骤S354-2中，取代基于施加电压的占空比，将占空比切换至下限值DMIN，该施加电压根据目标旋转速度与实际的旋转速度之间的偏差来确定。

即，存在如下的可能性：在无刷电机2的负载较小的运转条件下，能够以低于下限值DMIN的较低占空比使实际转速接近目标转速(rmp)，在直接以该占空比控制无刷电机2时，在脉冲感应电压的波动期间内对脉冲感应电压进行采样，对脉冲感应电压进行错误检测，或者变成低于电压检测的分辨率的脉冲感应电压，从而无法进行通电模式的切换时机的判定。

因此，在是为了使实际转速接近目标转速(rmp)而要求的占空比低于下限值DMIN的低负载区域的情况下，通过预先将占空比切换至下限值DMIN，从而，抑制在脉冲感应电压的波动期间内对脉冲感应电压进行采样后对脉冲感应电压进行错误检测，或者变成低于电压检测的分辨率的脉冲感应电压，从而无法进行通电模式的切换时机的判定。

因此，预先使用于判断是否是将下限值DMIN作为占空比的低负载区域的规定转速以及规定电流适合，使得能够对为了使实际转速接近目标转速(rmp)而要求的占空比低于下限值DMIN的运转区域进行判定。

图15是示出实施了图14的流程图所示的处理的情况下的目标电机旋转速度、电机电流、电机施加占空比的变化的例子的时序图。

如该图15所示，如果具备目标电机转速在规定转速以下且电机电流在规定电流以下的条件，则统一将占空比切换至下限值DMIN，如果不符合目标电机转速在规定转速以下且电机电流在规定电流以下的条件，则恢复到使用为了使实际转速接近目标转速(rmp)而要求的占空比的状态。

此外，用于驱动车载用的油泵1的无刷电机2的情况下，能够在从极低温到100℃左右的高温的温度范围内使用，因此，油的粘度变化导致的泵负载的变化变大。

此处，存在如下的可能性：在为了确保极低温时的泵喷出量的响应性，而增大无刷电机2的PWM控制中的增益时，给出在高温时使喷出量较大幅度地降低的指示的情况下，会进行过度的校正，结果是使无刷电机2停止。

但是，如上所述，如果将对无刷电机2进行PWM控制时的占空比限制在下限值DMIN以上，则即便给出在高温时使喷出量大幅度降低的指示，占空比也不会小于下限值DMIN，能够避免无刷电机2停止，从而能够抑制液压的降低。

此外，为了抑制错误检测脉冲感应电压而无法判定通电模式的切换时机的情况，可增长脉冲电压的施加时间，作为增长脉冲电压的施加时间的方法，可以实施后述的脉冲移动处理。

上述的脉冲移动处理不会改变作为1周期中电压施加时间的总和的占空比，而是增长连续的电压施加时间的手段，如果在实施该脉冲移动的基础上，实施基于前述的下限值DMIN的占空比的限制，则能够将下限值DMIN抑制得较低，并较宽地确保占空比的可变范围。

图16示出一般的PWM生成。

在图16中，设三角波载波的中间值D的值为电压＝0，并且设电压指令值为B，V相的PWM使用比较三角波载波和电压指令值D+B后的结果，W相的PWM使用比较三角波载波和电压指令值D－B后的结果。

即，V相的上级开关元件在电压指令值D+B比三角波载波高的期间接通，W相的下级开关元件在三角波载波比电压指令值D－B高的期间接通。

但是，在图16所示的PWM生成中，当占空比小时，V相和W相都通电的时间，即脉冲电压的施加时间短，从而不能高精度地检测在非通电相感应的电压。

因此，通过实施图17所示的脉冲移动处理，能够用与图16所示的PWM生成相同的占空比进一步增长2相都通电的连续时间，能够提高在非通电相感应的电压的检测精度。

在图17所示的脉冲移动处理中，以三角波载波的峰及谷的时机，对电压指令值进行校正。

具体而言，在三角波载波的上升期间，为了使电压指令值从电压＝D偏离X，对于电压指令值D+B，校正为D+B+A，对于电压指令值D－B，校正为D－B－A，在三角波载波的降低期间，为了使电压指令值接近电压＝D，对于电压指令值D+B校正为D+B－A，对于电压指令值D－B校正为D－B+A。在此，设A＝X－B。

通过上述电压指令值的校正，在三角波载波的降低期间，V相和W相都通电的时间变短，相应地，在三角波载波的上升期间，V相和W相都通电的时间变长，从而能够增长2相都通电的连续时间而不改变占空比。由此，能够抑制在脉冲感应电压的波动期间内对脉冲感应电压进行采样或者在A/D转换中中断电压施加的情况。

在此引入2011年5月31日提出申请的日本特愿2011-122490的全部内容作为参考。

虽然仅选择了实施例来说明本发明，但在不脱离所附的权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以根据本发明的公开内容进行各种变形和修改，这对本领域的技术人员来说，是显而易见的。

另外，上述本发明实施例的描述仅是用于举例说明，并不是为了限制由所附的权利要求及其等同物所限定的本发明。

Claims (14)

1.一种无刷电机的驱动装置，该驱动装置根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，对选择待施加脉冲电压的2相的多个通电模式进行切换，其特征在于，

该无刷电机的驱动装置将所述非通电相的脉冲感应电压为超过电压检测的分辨率的电压的占空比设定为下限值，将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上。

2.一种无刷电机的驱动装置，该驱动装置根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，对选择待施加脉冲电压的2相的多个通电模式进行切换，其特征在于，

该无刷电机的驱动装置将按如下时间来施加脉冲电压的占空比设为下限值，将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上，其中，该时间是比刚施加所述脉冲电压之后所述脉冲感应电压变动的时间与对所述脉冲感应电压进行A/D转换所需的时间的总和长的时间。

3.一种无刷电机的驱动装置，该驱动装置根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，对选择待施加脉冲电压的2相的多个通电模式进行切换，其特征在于，

该无刷电机的驱动装置将按如下时间来施加脉冲电压的占空比设为下限值，将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上，其中，该时间是刚施加所述脉冲电压之后所述脉冲感应电压变动的时间与对所述脉冲感应电压进行A/D转换所需的时间之中较长一方的时间的2倍以上的时间。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的无刷电机的驱动装置，其特征在于，

针对所述3相无刷电机的温度的上升变化，使所述下限值增大。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的无刷电机的驱动装置，其特征在于，

针对所述3相无刷电机的电源电压的降低，使所述下限值增大。

6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的无刷电机的驱动装置，其特征在于，

在所述3相无刷电机的负载小于设定值的运转条件下，将所述下限值设为所述占空比。

7.根据权利要求1～3中的任意一项所述的无刷电机的驱动装置，其特征在于，

对所述脉冲感应电压与阈值进行比较，根据该比较的结果，对选择待施加脉冲电压的2相的多个通电模式进行切换，

在将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值的状态下，学习所述阈值。

8.一种无刷电机的驱动方法，其包括以下步骤：

根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，判定切换通电模式的时机，

在所述通电模式的切换时机，切换选择所述3相无刷电机的3相之中待施加脉冲电压的2相的多个通电模式，

向与所述通电模式对应的2相施加脉冲电压，

其特征在于，还包括以下步骤：

将所述非通电相的脉冲感应电压为超过电压检测的分辨率的电压的占空比设定为下限值，

将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上。

9.一种无刷电机的驱动方法，其包括以下步骤：

根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，判定切换通电模式的时机，

在所述通电模式的切换时机，切换选择所述3相无刷电机的3相之中待施加脉冲电压的2相的多个通电模式，

向与所述通电模式对应的2相施加脉冲电压，

其特征在于，还包括以下步骤：

将按如下时间来施加脉冲电压的占空比设为下限值，其中，该时间是比刚开始施加所述脉冲电压之后所述脉冲感应电压变动的时间与对所述脉冲感应电压进行A/D转换所需的时间的总和长的时间，

将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上。

10.一种无刷电机的驱动方法，其包括以下步骤：

根据在3相无刷电机的3相中的非通电相中感应的脉冲感应电压，判定切换通电模式的时机，

在所述通电模式的切换时机，切换选择所述3相无刷电机的3相之中待施加脉冲电压的2相的多个通电模式，

向与所述通电模式对应的2相施加脉冲电压，

其特征在于，还包括以下步骤：

将按如下时间来施加脉冲电压的占空比设为下限值，该时间是刚开始施加所述脉冲电压之后所述脉冲感应电压变动的时间与对所述脉冲感应电压进行A/D转换所需的时间之中较长一方的时间的2倍以上的时间，

将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值以上。

11.根据权利要求8～10中的任意一项所述的无刷电机的驱动方法，其特征在于，

将所述占空比设为下限值以上的步骤还包括以下步骤：

针对所述3相无刷电机的温度的上升变化，使所述下限值增大。

12.根据权利要求8～10中的任意一项所述的无刷电机的驱动方法，其特征在于，

将所述占空比设为下限值以上的步骤还包括以下步骤：

针对所述3相无刷电机的电源电压的降低，使所述下限值增大。

13.根据权利要求8～10中的任意一项所述的无刷电机的驱动方法，其特征在于，

将所述占空比设为下限值以上的步骤还包括以下步骤：

在所述3相无刷电机的负载小于设定值的运转条件下，将所述下限值设为所述占空比。

14.根据权利要求8～10中的任意一项所述的无刷电机的驱动方法，其中，

在判定切换所述通电模式的时机的步骤中，对所述脉冲感应电压与阈值进行比较，判定切换通电模式的时机，

该驱动方法还包括以下步骤：

在将所述脉冲电压的占空比设为所述下限值的状态下，学习所述阈值。