CN103427735B

CN103427735B - 3相无刷电机的制动装置

Info

Publication number: CN103427735B
Application number: CN201310182041.2A
Authority: CN
Inventors: 市川佳孝
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: EP2665177A2; US20130307446A1; EP2665177B1; US9246416B2; CN103427735A; JP5981219B2; RU2013122732A; JP2013243824A; RU2627038C2; EP2665177A3

Abstract

本发明涉及3相无刷电机的制动装置，在利用短路制动使3相无刷电机产生制动力的制动装置中，抑制利用短路制动产生的制动力，防止因过大的制动力导致在安装有3相无刷电机的电气设备中产生不良后果。在3相无刷电机的制动时，代替使3相无刷电机的3个端子间短路的3相短路制动，而利用使2个端子间短路的2相短路制动。在2相短路制动中执行H／L短路相切换控制，即在电池的正极（H）侧、负极（L）侧交替切换使2个端子间短路所用的路径，并且将短路的2相的组合依次切换为UV、VW、WU。另外，若从该H／L短路相切换控制变更为将电池的正极（H）侧的通电路径保持为断开状态的L侧短路相切换控制，则能够进一步抑制制动力。

Description

3相无刷电机的制动装置

技术领域

本发明涉及通过使3相无刷电机的端子间短路来产生制动力的3相无刷电机的制动装置。

背景技术

以往，在将3相无刷电机作为动力源的电气设备中，在使3相无刷电机的旋转降低或者停止时，利用通过使3相无刷电机的各端子间短路来产生制动力的、所谓的短路制动（例如参照专利文献1）。

在该短路制动中，例如，通过将设置于3相无刷电机的各端子和直流电源的负极之间的通电路径上的3个开关元件（所谓低压端开关）设为接通状态，将设置于3相无刷电机的各端子和直流电源的正极之间的通电路径上的3个开关元件（所谓高压端开关）设为断开状态，由此使3相无刷电机产生制动力。

因此，通过短路制动，仅通过对针对3相无刷电机的通电控制所使用的开关元件的接通/断开状态进行切换，就能够对3相无刷电机进行制动（减速或者停止）。

【专利文献1】日本特开平3－74194号公报

但是，在上述以往的短路制动中，由于在3相无刷电机的全相中流过电流，使制动力产生，因此制动力过大，因该制动力导致施加于电气设备的力变大，有时对电气设备带来不良影响。

例如，在通过3相无刷电机使旋转刀片旋转的充电式割草机中，若通过以往的短路制动使3相无刷电机的旋转停止，则制动力过强，存在安装旋转刀片的螺丝或螺母等会松动的问题。

另外，例如在通过3相无刷电机使圆锯高速旋转的充电式圆锯中，若通过以往的短路制动来施加制动，则存在由于制动力过强，所以反作用力变大，损害使用者的使用感的问题。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，在利用短路制动使3相无刷电机产生制动力的制动装置中，对利用短路制动产生的制动力进行抑制，从而防止在安装有3相无刷电机的电气设备中产生不良后果。

在为了实现上述目的而完成的技术方案1所述的3相无刷电机的制动装置中，在3相无刷电机旋转时，若输入了该3相无刷电机的停止指令或者减速指令，则制动控制单元控制构成开关电路的各开关元件的接通/断开状态，由此使3相无刷电机产生制动力。

并且，尤其在本发明中，制动控制单元不进行使连接3相无刷电机的各端子与直流电源的正极侧或负极侧的3个通电路径（正极侧通电路径或者负极侧通电路径）同时导通的3相短路控制，而是进行仅使该3个通电路径内的2个通电路径成为导通状态的2相短路控制。

因此，根据本发明的制动装置，与进行3相短路控制的以往装置相比，能够降低在制动时3相无刷电机所产生的制动力，从而防止因过大的制动力导致给电气设备带来不良影响。

另外，在执行本发明的2相短路控制时，产生虽然在3相无刷电机的2个相中流过根据3相无刷电机的旋转而变化的电流，但是在短路控制中未使用的剩余的相中不流过电流的期间。

并且，在该期间内，2个相的电流变化在电流为0的点（零交点）交叉。即，在基于2相短路控制的制动中，产生在3相无刷电机的所有相中流过的电流成为零的时刻。

因此，作为解除基于2相短路控制的3相无刷电机的制动的时刻（即2相短路控制的结束时刻），如技术方案2所述，可以设定在3相无刷电机的各相流过的电流成为零的时刻。

即，在3相短路控制中，由于在制动中必定在3相无刷电机的其中一相中流过电流，所以若为了3相短路控制的结束而将至目前为止为导通状态的3个通电路径切换为切断状态，则在该时刻在电流流过的绕线的两端会产生高电压。

该高电压经由和与对应的端子连接的开关元件并联的二极管（FET的寄生二极管等）在直流电源侧被再生为再生能量，但是若该再生能量（换言之是产生电压）较大，则会损伤开关元件。

尤其是，在3相无刷电机中，若为了使高负载时的电机特性高效化而降低通电路径的阻抗或开关元件的接通电阻，则进行短路制动时的制动电流变大，在短路制动结束时产生的再生能量也变大。

因此，在通过基于以往的3相短路控制的短路制动来使3相无刷电机制动的情况下，对于开关元件而言，需要使用耐压性强的开关元件，以使得不会被在短路制动结束时产生的再生能量（高电压）损伤。

相对于此，在2相短路控制中，由于存在3相无刷电机的所有相的电流为零的时刻，所以如果如技术方案2所述那样在该时刻结束2相短路控制，则能够使在该结束时刻产生的再生能量为零。

因此，根据技术方案2所述的制动装置，能够减小开关元件的耐压，乃至能够降低制动装置的成本。

另外，流过3相无刷电机的各相的电流为零的时刻根据3相无刷电机的旋转状态（更具体而言是旋转速度、旋转位置）而发生变化，因此2相短路控制的结束时刻能够基于3相无刷电机的旋转状态而设定。

另外，3相无刷电机的旋转状态能够利用一般设置于3相无刷电机的旋转位置检测用的旋转传感器（霍尔元件、编码器等）来检测。

另外，3相无刷电机的旋转状态也能够通过检测制动时在各相产生的感应电压、流过各相的电流来进行检测。

另一方面，在本发明的2相短路控制中，通过使3相无刷电机的2个端子短路，利用因3相无刷电机的旋转产生的感应电动势在各相绕线中流过电流，从而使制动力产生。

因此，在3相无刷电机的制动时，也可以使2个通电路径连续导通。但是，若这样设置，则经由与开关元件并联的二极管（FET的寄生二极管等），在通电路径没有导通的其他相中也流过电流，产生制动力。

因此，可认为在每次实施2相短路控制时，虽然在使正极侧或者负极侧的2个通电路径连续成为导通状态的情况下，与3相短路控制相比能够降低制动力，但是无法充分降低该制动力。

因此，在本发明（技术方案1或者技术方案2）的制动装置中，如技术方案3所述，可以构成为：设置检测3相无刷电机的旋转位置的旋转位置检测单元，制动控制单元执行2相短路间歇控制。

在该2相短路间歇控制中，根据由旋转位置检测单元检测出的3相无刷电机的旋转位置，间歇地进行2相短路控制，在2相短路控制的非执行时，使正极侧通电路径以及负极侧通电路径全部为非导通状态。

并且，若这样设置，则通过间歇地执行2相短路控制，能够防止在与导通的2个通电路径不对应的相中流过电流，或者抑制在导通的2个通电路径中流过的电流。

即，根据技术方案3所述的制动装置，通过利用2相短路间歇控制来调整使2相短路控制停止的期间，能够任意设定在3相无刷电机的制动时产生的制动力。

接着，技术方案3所述的2相短路间歇控制能够通过使2相短路控制中使用的2个通电路径间歇地导通，来降低3相无刷电机所产生的制动力，但是也可以依次切换在该2相短路间歇控制中间歇地导通的通电路径。

即，如技术方案4所述，也可以构成为，制动控制单元执行根据由旋转位置检测单元检测出的3相无刷电机的旋转位置来切换在2相短路控制中设为导通状态的2个通电路径的2相短路切换控制。

并且，若这样设置，则通过对在2相短路控制中控制为导通状态的2个通电路径的组合进行切换，能够将3相无刷电机所产生的制动力设定为大于2相短路间歇控制、且比连续实施2相短路控制时小的制动力。

另外，在实施技术方案4所述的2相短路间歇控制时，如技术方案5所述，可以构成为，从构成正极侧通电路径以及负极侧通电路径的一方的3个通电路径中选择在2相短路控制中设为导通状态的2个通电路径，并且根据无刷电机的旋转位置来切换该选择的通电路径的组合。

另外，如技术方案6所述，可以构成为，根据3相无刷电机的旋转位置，从构成正极侧通电路径的3个通电路径以及构成所述负极侧通电路径的3个通电路径中交替选择在2相短路控制中设为导通状态的2个通电路径。

并且，如果2相短路控制每1次的执行期间相同，则能够使基于技术方案6所述的制动控制单元的2相短路控制的所有执行期间成为基于技术方案5所述的制动控制单元的2相短路控制的所有执行期间的2倍。

因此，在这种情况下，根据技术方案6所述的制动装置，与技术方案5所述的制动装置相比，能够增大3相无刷电机所产生的制动力。

另外，在技术方案3～技术方案6所述的制动装置中，由于2相短路控制被间歇地执行，所以如技术方案7所述，如果根据3相无刷电机的旋转状态来变更该2相短路控制每1次的执行期间，能够对3相无刷电机所产生的制动力进行最佳控制。

即，例如能够实现如下的效果，即，在3相无刷电机的旋转速度较高时，抑制制动力来降低制动时产生的减速冲击，在3相无刷电机的旋转速度较低的情况下，增大制动力来在不会产生减速冲击的情况下使3相无刷电机迅速停止。

另外，在这样根据3相无刷电机的旋转状态来控制制动力时，如技术方案8所述，可以构成为，将以往的3相短路控制和本发明的2相短路控制组合来执行制动控制单元。

另外，在这种情况下，对于2相短路控制而言，也可以切换执行2相短路间歇控制、2相短路切换控制之类的控制方式。

并且，如果这样设置，则能够根据此时的旋转状态，以最佳的制动力来制动3相无刷电机。

附图说明

图1是表示实施方式的电机驱动装置整体构成的框图。

图2是表示全相短路制动中的霍尔信号、驱动信号、相电流的变化的说明图。

图3是表示2相短路制动的H／L短路相切换控制中的霍尔信号、驱动信号、相电流的变化的说明图。

图4是表示2相短路制动/L侧短路相切换控制中的霍尔信号、驱动信号、相电流的变化的说明图。

图5是表示2相短路制动/L侧UV相短路控制中的霍尔信号、驱动信号、相电流的变化的说明图。

图6是表示图3～图5所示的2相短路制动中使用的控制映射的说明图。

图7是表示为了在控制电路中实现作为制动控制部的功能而执行的控制处理的流程图。

图8是表示2相短路制动/L侧短路相切换控制的变形例的说明图。

附图标记说明：

2…电机（3相无刷电机），4…电池，6～8…霍尔传感器，10…电机驱动装置，12…开关电路，Q1～Q3…开关元件，Q7…通电切断开关，14…电流检测电路，16…电压检测电路，17…温度传感器，18…温度检测电路，20…旋转位置检测电路，22…旋转速度计算电路，24…操作部，26…制动力切换开关，30…控制电路（微型计算机），32…PWM生成部，34…进角/通电角生成部，36…过电流判定部，38…制动控制部，40…驱动信号生成部。

具体实施方式

以下基于附图来说明本发明的实施方式。

对本实施方式来说，是在上述的充电式割草机或充电式圆锯等的电气设备中，对作为动力源的3相无刷电机（以下简称为电机）2进行驱动时所使用的电机驱动装置10中应用了本发明。

如图1所示，在本实施方式的电机驱动装置10中，具备与作为直流电源的电池4的正极侧连接的电源线、和与电池4的负极侧连接的接地线。

并且，在该正极侧的电源线和负极侧的接地线之间，设置有用于控制流过电机2的各相U、V、W的电流的开关电路12。

该开关电路12由设置于电机2的各相U、V、W的端子与电源线之间的正极侧通电路径上的3个开关元件Q1、Q2、Q3（具体是U相高压端开关Q1、V相高压端开关Q2、W相高压端开关Q3）、和设置于电机2的各相U、V、W的端子与接地线之间的负极侧通电路径上的3个开关元件Q4、Q5、Q6（具体是U相低压端开关Q4、V相低压端开关Q5、W相低压端开关Q6）构成。

另外，在开关电路12与接地线之间（即负极侧的开关元件Q4～Q6与接地线之间）的负极侧通电路径上，设置有通电切断用的开关元件（通电切断开关）Q7以及电阻R1。

并且，在该电阻R1的两端连接有检测从电阻R1的两端电压流过电机2的电流的电流检测电路14，在通电切断开关Q7的附近设置有特性根据通电切断开关Q7的温度而变化的温度传感器17。

另外，在温度传感器17上连接有借助温度传感器17检测通电切断开关Q7的温度的温度检测电路18，来自该温度检测电路18的检测信号与来自电流检测电路14的检测信号一并被输入控制电路30。

另外，对于上述各开关元件Q1～Q7而言，在本实施方式中，由n通道的MOSFET构成。

另外，在从电池4的正极侧至开关电路12的电源线（正极侧通电路径）与接地线之间，设置有平滑用电容器C1，并且设置有检测该电源线间的电压（即电池电压）的电压检测电路16。

另外，在电机驱动装置10中，还设置有检测电机2的旋转位置的旋转位置检测电路20、以及基于由该旋转位置检测电路20检测出的旋转位置来计算电机2的旋转速度的旋转速度计算电路22。

并且，来自电压检测电路16、旋转位置检测电路20以及旋转速度计算电路22的检测信号也被输入至控制电路30。

另外，旋转位置检测电路20基于来自设置于电机2的旋转位置检测用的3个霍尔传感器6、7、8的检测信号（霍尔信号），来检测电机2的旋转位置（换言之是旋转角度）。

即，霍尔传感器6、7、8分别以120度的间隔配置于电机2的转子的周围，每当转子旋转180度，输出增减方向反转的U相、V相、W相的霍尔信号。

并且，旋转位置检测电路20通过对来自各霍尔传感器6、7、8的各相U、V、W的霍尔信号进行波形整形，生成每隔转子的180度正负反转的脉冲状霍尔信号（参照图2～图4），根据各霍尔信号的边沿以60度间隔检测电机2（具体而言是转子）的旋转位置。另外，旋转速度计算电路22根据各霍尔信号的边沿间隔来计算电机2的旋转速度。

接着，控制电路30由以CPU、ROM、RAM为中心构成的微型计算机（微机）构成，按照由使用者操作的操作部24的状态，执行电机2的驱动控制以及制动控制。

即，若操作部24被使用者操作，则控制电路30判断为输入了驱动指令，从而根据操作部24的操作量来驱动电机2，若使用者进行的操作部24的操作结束，则判断为输入了减速指令或者停止指令，对电机2施加制动。

并且，为了执行上述的电机2的驱动控制以及制动控制，控制电路30执行ROM所存储的各种控制程序，实现作为图1所示的PWM生成部32、进角/通电角生成部34、过电流判定部36、制动控制部38以及驱动信号生成部40的功能。

这里，进角/通电角生成部34基于由电流检测电路14检测的针对电机2的通电电流、由旋转位置检测电路20检测的电机2的旋转位置，参照预先存储于ROM内的进角/通电角映射（map），来生成表示电机2驱动时的进角/通电角的通电指令，并向驱动信号生成部40输出。

另外，PWM生成部32计算用于对针对电机2的通电进行PWM控制的驱动占空比，并生成表示该驱动占空比的PWM指令且输出至驱动信号生成部40。

并且，驱动信号生成部40在操作部24被操作从而进行电机2的驱动控制时，使通电切断开关Q7接通，并且按照来自进角/通电角生成部34的通电指令，生成使构成开关电路12的正极侧的开关元件（高压端开关）Q1～Q3之一以及负极侧的开关元件（低压端开关）Q4～Q6之一接通的驱动信号，并输出至开关电路12。

另外，驱动信号生成部40通过将针对高压端开关以及低压端开关之一的驱动信号设为与来自PWM生成部32的PWM指令对应的驱动占空比的PWM信号，来对该开关进行占空驱动。

其结果，在电机2的各相U、V、W流过与驱动占空比对应的电流，电机2以与操作部24的操作量对应的旋转速度旋转。

另外，若由电流检测电路14检测到的电机2的驱动电流超过了过电流判定用的阈值，则过电流判定部36使来自驱动信号生成部40的驱动信号的输出（换言之使电机2的驱动）停止。

另外，控制电路30基于来自电压检测电路16以及温度检测电路18的检测信号，监视电池电压以及温度，在电池电压降低时或温度上升时，停止电机2的驱动控制。

接着，制动控制部38是实现作为本发明的制动装置的功能的控制块，在执行电机2的驱动控制时，若使用者进行的操作部24的操作结束，则设为输入了减速指令或者停止指令，使电机2产生制动力。

具体而言，制动控制部38借助驱动信号生成部40，使通电切断开关Q7成为断开状态，并且通过选择性地使开关电路12内的开关元件Q1～Q6的一部分成为接通状态，来使电机2的端子间连接，从而使电机2产生制动力。

这样，作为连接电机2的各相U、V、W的端子间来产生制动力的短路制动，如图2所示，已知有将电机2的各相U、V、W的正极侧（H侧）的开关元件Q1～Q3控制为断开状态，将负极侧（L侧）的开关元件Q4～Q6设为接通状态的全相短路制动。

但是，在该全相短路制动中，根据电机2的旋转，电机2的各相U、V、W中流过电流（所谓制动电流），产生与该制动电流对应的制动力，因此根据电机2的旋转状态（旋转速度等）的不同，有时制动力过大，对电气设备带来不良后果。

于是，在本实施方式中，制动控制部38通过除了图2所示的全相短路制动以外，还执行图3～图5所示的2相短路制动之一，能够以所希望的制动力对电机2制动。

即，在本实施方式的电机驱动装置10中，设置有制动力切换开关26，在该制动力切换开关26中，使用者通过开关操作，将电机2的制动时的制动力从基于全相短路制动的最大的制动力到图3～图5所示的基于2相短路制动的制动力按4级进行切换。

并且，制动控制部38通过利用借助该制动力切换开关26设定的短路制动使电机2产生制动力，来使电机2制动。

这里，图3所示的2相短路制动是以如下的顺序使电机2产生制动力的H／L短路相切换控制：

1）每当电机2旋转60度，将通过使开关电路12内的开关元件接通而导通的通电路径在正极侧（H侧）侧通电路径和负极侧（L侧）通电路径之间交替切换，

2）作为同时导通的通电路径，从U、V、W的3相中选择2相，

3）将该选择的2相的组合依次切换为UV、VW、WU，

4）并且，将该切换时刻（断开时刻）设定为从霍尔信号的边沿（0度、60度、120度…）起延迟了电机2的20度旋转量的时刻。

并且，在该H／L短路相切换控制中，如图3所示，虽然每当电机2旋转60度，切换经由通电路径而短路的2相，但是在电机2的整个旋转区域中，其中的一相的端子间短路，在2相中流过制动电流。

另外，将电机2每旋转60度的2相短路控制的切换时刻设定为从霍尔信号的边沿（0度，60度，120度…）延迟了电机2的20度旋转量的时刻，是因为在该时刻，能够使流过电机2的各相的电流足够小。

即，流过电机2的各相的电流为零的时刻在速度（感应电压）、制动电流值、电机2的绕线电感等条件下发生变化。

因此，为了将上述切换时刻设定为在电机2的各相流过的电流为零的时刻，根据上述条件来设定切换时刻即可。

但是，由于上述各条件变动，所以以使得流过电机2的各相的电流一定为零的方式来设定上述切换时刻较难。

于是，在本实施方式中，求出在某条件下流过电机2的各相的电流为零的时刻，将其设定为切换时刻，由此在流过电机2的各相的电流为零或者足够小时，进行2相短路控制的切换。

并且，通过该切换时刻的设定，能够防止在从导通状态切换为切断状态的通电路径上产生高电压，从而保护与该通电路径连接的开关元件不受高电压的影响。

接着，图4所示的2相短路制动是以如下的顺序使电机2产生制动力的L侧短路相切换控制：

1）在开关电路12内的开关元件Q1～Q6内，将设置于正极侧（H侧）侧通电路径的开关元件（高压端开关）Q1～Q3设为断开状态，由此切断正极侧（H侧）侧通电路径，

2）每当电机2旋转120度，仅在60度内将设置于负极侧（L侧）通电路径的开关元件（低压端开关）Q4～Q6内的2个设为接通状态，由此将负极侧（L侧）通电路径的2个设为导通状态，

3）将设为该接通状态的2个开关元件的组合依次切换为UV、VW、WU，

4）并且，将通过该切换而从接通状态切换至断开状态的开关元件的断开时刻设定为从霍尔信号的边沿（0度，120度，240度…）延迟了电机2的20度旋转量的时刻。

并且，在该L侧短路相切换控制中，如图4所示，每当电机2旋转120度，经由负极侧（L侧）通电路径短路的2相被切换，由于该2相的短路期间是电机2旋转60度的期间，所以在电机2的整个旋转区域的1／2的区域内在2相流过制动电流。

因此，在基于该L侧短路相切换控制的2相短路制动中，与图3所示的基于H／L短路相切换控制的2相短路制动相比，能够抑制电机2产生的制动力。

另外，将电机2每旋转120度的2相短路控制的结束时刻设定为从霍尔信号的边沿（0度，120度，240度…）延迟了电机2的20度旋转量的时刻，是因为在该时刻，能够使流过电机2的各相的电流足够小。

即，在本实施方式中，对于L侧短路相切换控制下的2相短路制动的切换时刻，也和上述的H／L短路相切换控制的情况相同，求出在某条件下流过电机2的各相的电流为零的时刻，将其设定为切换时刻。

因此，在该L侧短路相切换控制中，也和图3所示的H／L短路相切换控制相同，通过2相短路控制的结束时刻的设定，能够防止在从导通状态切换成切断状态的通电路径上产生高电压，从而保护与该通电路径连接的开关元件不受高电压的影响。

另外，接着，图5所示的2相短路制动是以如下的顺序使电机2产生制动力的L侧UV相短路控制：

1）在开关电路12内的开关元件Q1～Q6内，将设置于正极侧（H侧）侧通电路径的开关元件（高压端开关）Q1～Q3、和设置于负极侧（L侧）通电路径的开关元件（低压端开关）Q4～Q6内的W相低压端开关Q6设为断开状态，由此切断设置有这些各开关元件Q1～Q3、Q6的通电路径，

2）在电机2的一次旋转中，将设置于负极侧（L侧）通电路径的开关元件（低压端开关）Q4～Q6内的剩余的2个（U相低压端开关Q4、V相低压端开关Q5）仅在旋转100度的期间内设为接通状态，由此使设置有这些各开关元件Q4、Q5的通电路径在一定期间内成为导通状态，

3）并且，将使该开关元件Q4、Q5从接通状态切换为断开状态的断开时刻设定为从霍尔信号的120度的边沿起延迟了电机2的40度旋转量的时刻。

并且，在该L侧UV相短路控制中，如图5所示，在电机2的一次旋转中，在从W相的霍尔信号的下降时刻（电机2的旋转位置：60度）至电机2旋转100度为止的期间，U相低压端开关Q4、V相低压端开关Q5成为接通状态，在设置有这些2个开关元件的负极侧（L侧）通电路径中流过制动电流。

另外，在该期间，W相低压端开关Q6虽然被保持为断开状态，但是在构成W相低压端开关Q6的FET的漏极－源极之间，存在从源极朝向漏极为顺方向的寄生二极管，因此在制动电流的通电期间的前半部分，经由该二极管，在W相的负极侧通电路径上也流过制动电流。

因此，在该L侧UV相短路控制中，在电机2产生与流过各相U、V、W的负极侧通电路径的制动电流对应的制动力，该制动力能够根据流过W相的制动电流的量而被设定成与图3、图4所示的2相短路制动不同的值。

即，在L侧UV相短路控制中，如果使制动电流在W相的负极侧通电路径中流动的时间变短，则能够使制动力减小，如果使制动电流在W相的负极侧通电路径中流动的时间变长，则能够使制动力增大。

因此，在L侧UV相短路控制中，与图3、图4所示的2相短路制动的制动力相比，能够使电机2产生的制动力减小，也能够使其变大。

另外，将开关元件Q4、Q5的断开时刻设定为从霍尔信号的120度的边沿起延迟了电机2的40度旋转量的时刻，是因为在该时刻下，能够使流过电机2的各相的电流足够小。

即，在本实施方式中，对于L侧UV相短路控制下的开关元件Q4、Q5的断开时刻而言，也和上述的H／L短路相切换控制、L侧短路相切换控制下的切换时刻同样，求出在某条件下流过电机2的各相的电流为零的时刻，并将其设定为断开时刻。

因此，在该L侧UV相短路控制下，也与图3所示的H／L短路相切换控制以及图4所示的L侧短路相切换控制同样，通过2相短路控制的结束时刻的设定，能够防止在从导通状态切换为切断状态的通电路径中产生高电压，从而保护与该通电路径连接的开关元件不受高电压的影响。

接着，为了实现上述3种2相短路制动，在控制电路30的存储器（ROM或者非易失性的RAM）内，按上述2相短路制动的每一种来存储有图6所示的控制映射。

并且，在控制电路30（具体而言是CPU）执行基于2相短路制动的制动控制时，根据2相短路制动的种类，选择控制映射，并按照该选择的控制映射，切换开关电路12内的开关元件Q1～Q6的接通／断开状态。

另外，如图6所示，上述各2相短路制动的控制映射通过按各与霍尔信号的边沿对应的电机2的基准旋转位置（0度，60度，120度，…）来描述各开关元件Q1～Q6的接通／断开状态、和距表示该接通／断开状态的切换时刻的基准旋转位置的延迟角度而构成。

并且，控制电路30与霍尔信号的边沿时刻同步地，每当电机2旋转60度，执行图7所示的霍尔信号中断处理，并且，根据需要执行图7所示的计时器中断处理，由此实现作为制动控制部38的功能。

如图7所示，在霍尔信号中断处理中，首先在S110（S表示步骤）中，取得从上次的霍尔信号中断起的经过时间。

另外，在接着的S120中，根据各相U、V、W的霍尔信号的信号电平，检测电机2的旋转位置（角度：0度，60度，120度，…）。

并且，在S130中，从与当前选择的2相短路制动的种类对应的控制映射中，取得与在S120中检测到的电机2的旋转位置对应的驱动信号模式（开关元件Q1～Q6的接通/断开状态），在S140中，将该取得的驱动信号模式设置于设定预约缓冲器中。

接着，在S150中，根据与S130同样的控制映射，取得与在S120中检测到的电机2的旋转位置对应的延迟角度，在接着的S160中，判断该延迟角度是否是0度。

并且，如果延迟角度为0度，则由于无需使驱动信号的输出延迟，所以移至S170，将在S140中设置于设定预约缓冲器中的各开关元件Q1～Q6的驱动信号输出至对应的开关元件Q1～Q6的栅极，并暂时结束该霍尔信号中断处理。

另一方面，在S160中，若判断为延迟角度不是0度，则移至S180，基于在S110中取得的从前次的霍尔信号中断起的经过时间、和在S150中取得的延迟角度，计算出至下一驱动信号切换时刻为止的延迟时间作为计时器值。

即，在S180中，由于从前次的霍尔信号中断起至本次的霍尔信号中断为止的电机2的旋转角度为60度，所以将至下一驱动信号切换时刻为止的延迟时间计算为“延迟时间＝经过时间·（延迟角度／60度）”，并将该延迟时间换算为计时用的计时器值（计数值）。

并且，在接着的S190中，将该计时器值设定在计时器寄存器中，使计时器的计时开始，并暂时结束该霍尔信号中断处理。

接着，若在S200中使计时器的计时开始，则在之后经过了延迟时间的时间点，产生计时器中断。

因此，在控制电路30中，通过该计时器中断，执行S210的处理，将在S140中设置于设定预约缓冲器中的各开关元件Q1～Q6的驱动信号输出至对应的开关元件Q1～Q6的栅极。

其结果，作为2相短路制动，即使选择了H／L短路相切换控制、L侧短路相切换控制、以及L侧UV相短路控制之一的控制，在与该控制对应的控制模式中，也切换开关元件Q1～Q6的接通/断开状态，在电机2中产生与该控制对应的制动力。

如上所述，根据本实施方式的电机驱动装置10，作为在电机2的制动时执行的制动控制，能够设定全相短路制动和3种2相短路制动（H／L短路相切换控制、L侧短路相切换控制、L侧UV相短路控制）之一。

因此，根据本实施方式的电机驱动装置10，在作为以往的3相短路控制的全相短路制动中，在电机2的制动时的制动力过大的情况下，使用者能够以使得制动力成为所希望的制动力的方式，选择3种2相短路制动之一，能够防止因过大的制动力导致在电气设备中产生不良后果。

另外，在本实施方式中，在H／L短路相切换控制、L侧短路相切换控制、以及L侧UV相短路控制之一的2相短路制动中，在为了短路相的切换而暂时结束2相短路控制时，也以使得流过电机2的各相的电流成为零或者足够小的电流值的方式，设定2相短路控制的结束时刻。

因此，能够防止在该结束时刻从导通状态切换为切断状态的通电路径上产生高电压，从而保护与该通电路径连接的开关元件不受高电压（换言之是再生能量）的影响。

另外，在本实施方式中，控制电路30（具体而言是制动控制部38）相当于本发明的制动控制单元。

另外，在由基于控制电路30的制动控制（图7的霍尔信号中断处理以及计时器中断处理）实现的2相短路制动内，H／L短路相切换控制以及L侧短路相切换控制对应于本发明的2相短路切换控制，L侧UV相短路控制对应于本发明的2相短路间歇控制。

以上对本发明的一实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内能够实施各种方式。

例如，在上述实施方式中，作为电机2的制动控制，通过由使用者操作制动力切换开关26来选择全相短路制动和3种2相短路制动（H／L短路相切换控制、L侧短路相切换控制、L侧UV相短路控制）之一。

但是，该选择也可以由控制电路30基于电机2的制动时的旋转速度等来自动进行。

并且，若如此处理，则能够自动进行：在电机2的高速旋转时，选择制动力较低的2相短路制动（L侧UV相短路控制）来缓和对电子设备附加的冲击，在电机2的低速旋转时，选择制动力较高的全相短路制动来使电机2迅速停止这样的处理。

另外，H／L短路相切换控制、L侧短路相切换控制、L侧UV相短路控制等2相短路制动不用必须如上述实施方式那样准备多种，也可以仅利用能够得到所希望的制动力的1种2相短路制动来实施电机2的减速控制。

另外，接着，在上述实施方式中，说明了在执行2相短路制动时，从设置于正极侧通电路径的开关元件Q1～Q3或者设置于负极侧通电路径的开关元件Q4～Q6中，选择2个开关元件来同时设为接通状态的例子。

但是，在构成开关元件Q1～Q6的FET中，存在寄生二极管，根据电流方向的不同，即使不将开关元件设为接通状态，也能够经由该二极管来使制动电流流动。

例如，图8示出了在2相短路制动内，与图4所示的L侧短路相切换控制同样地流过制动电流的控制（即L侧短路相切换控制）。

在图8所示的控制中，在与图4同样的控制时刻，仅使成为控制对象的2相内的一方的开关元件成为接通状态，在设置有另一方的开关元件的通电路径中，经由被赋予开关元件的二极管而流过制动电流。

这样，在2相短路控制中，存在在使电机2的端子间导通的2个通电路径内，通过仅将设置于一个通电路径的开关元件设为接通状态，能够使制动电流流动，从而使电机2产生制动力的情况，因此在实施本发明的情况下，也可以选择这样的控制方法。

另外，在上述实施方式中，在2相短路制动的L侧UV相短路控制中，通过将开关元件的接通期间设定成电机2的100度旋转期间，除了导通的UV相的负极侧通电路径之外，在W相的负极侧通电路径中也流过制动电流。

这是通过也在W相流过制动电流来使在电机2的制动时产生的制动力增加，但是也可以按照使得在不是控制对象的其他相（W相）的通电路径中不流过制动电流的方式，来设定开关元件的接通期间。

另外，接着，在上述实施方式中，2相短路控制的切换时刻是基于来自检测电机2的旋转位置的霍尔传感器6～8的检测信号（霍尔信号）而设定的，但是该切换时刻也可以利用来自编码器等、旋转位置检测用的其他旋转传感器的检测信号来设定。另外，切换时刻也可以基于在制动时各相产生的感应电压、流过各相的电流的变化来进行设定。

Claims

1.一种3相无刷电机的制动装置，其特征在于，具备：

开关电路，由设置于分别连接3相无刷电机的3个端子和直流电源的正极侧以及负极侧的正极侧通电路径以及负极侧通电路径来使各通电路径导通/切断的6个开关元件构成；以及

制动控制单元，若在所述3相无刷电机进行旋转时输入了该3相无刷电机的停止指令或者减速指令，则控制构成所述开关电路的各开关元件的接通/断开状态，由此使所述3相无刷电机产生制动力，

作为使所述3相无刷电机产生制动力的制动控制，所述制动控制单元执行如下的2相短路控制，即以使得构成所述正极侧通电路径以及所述负极侧通电路径中的一方的3个通电路径内的2个通电路径成为导通状态，并使得另一通电路径成为非导通状态的方式，设定所述开关电路内的各开关元件的接通/断开状态，

所述3相无刷电机的制动装置还具备检测出所述3相无刷电机的旋转位置的旋转位置检测单元，

作为所述制动控制，所述制动控制单元执行如下的2相短路间歇控制，即根据由所述旋转位置检测单元检测出的所述3相无刷电机的旋转位置，间歇地进行所述2相短路控制，在所述2相短路控制非执行时，使所述正极侧通电路径以及所述负极侧通电路径全部成为非导通状态。

2.根据权利要求1所述的3相无刷电机的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元基于所述3相无刷电机的旋转速度、旋转位置，来检测出流过所述3相无刷电机的各相的电流成为零的时刻作为所述2相短路控制的结束时刻，并在该检测出的结束时刻结束所述2相短路控制。

3.一种3相无刷电机的制动装置，其特征在于，具备：

所述3相无刷电机的制动装置还具备检测所述3相无刷电机的旋转位置的旋转位置检测单元，

作为所述制动控制，所述制动控制单元执行如下的2相短路切换控制，即根据由所述旋转位置检测单元检测出的所述3相无刷电机的旋转位置来切换在所述2相短路控制中成为导通状态的2个通电路径。

4.一种3相无刷电机的制动装置，其特征在于，具备：

所述制动控制单元基于所述3相无刷电机的旋转速度、旋转位置，来检测出流过所述3相无刷电机的各相的电流成为零的时刻作为所述2相短路控制的结束时刻，并在该检测出的结束时刻结束所述2相短路控制，

5.根据权利要求3或4所述的3相无刷电机的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元从构成所述正极侧通电路径以及所述负极侧通电路径中的一方的3个通电路径中选择在所述2相短路控制中成为导通状态的2个通电路径，并且，根据所述无刷电机的旋转位置来切换该选择的通电路径的组合，由此执行所述2相短路切换控制。

6.根据权利要求3或4所述的3相无刷电机的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元根据所述无刷电机的旋转位置，从构成所述正极侧通电路径的3个通电路径以及构成所述负极侧通电路径的3个通电路径中交替选择在所述2相短路控制中成为导通状态的2个通电路径，由此执行所述2相短路切换控制。

7.根据权利要求1所述的3相无刷电机的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元根据所述3相无刷电机的旋转速度、旋转位置来变更所述2相短路控制的执行期间，由此使所述3相无刷电机所产生的制动力发生变化。

8.根据权利要求1所述的3相无刷电机的制动装置，其特征在于，

作为所述制动控制，所述制动控制单元能够执行如下的3相短路控制，即以使得构成所述正极侧通电路径以及所述负极侧通电路径的一方的3个通电路径成为导通状态，并使得构成另一方的3个通电路径成为非导通状态的方式，设定所述开关电路内的各开关元件的接通/断开状态，并且，在所述3相无刷电机进行制动时，所述制动控制单元通过将所述3相短路控制和所述2相短路控制组合执行来控制所述3相无刷电机所产生的制动力。