CN111052591B - 马达的控制装置以及记录介质 - Google Patents

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Abstract

具有信号生成部，所述信号生成部生成通过逆变器向马达的多个相中的各个相供给交流电压波形的驱动电流的控制信号，所述信号生成部在各相中使第1～第3通电周期的相位不同来生成如下的控制信号，该控制信号使得：在所述交流电压波形中隔着第3通电周期而交替重复第1通电周期和第2通电周期，在所述第1通电周期中只将所述逆变器的各相的臂的上侧的开关元件设为导通的状态，所述第2通电周期只将所述臂的下侧的开关元件设为导通的状态，在第3通电周期中依次切换所述臂的上侧以及下侧的开关元件的导通和截止，再使切换为导通的开关元件的输出电压连续发生变化，在第3通电周期中使前后的第1通电周期以及第2通电周期的波形连续。

Description

马达的控制装置以及记录介质
技术领域
本发明涉及马达的控制装置以及记录介质。
背景技术
驱动3相的无刷马达等的逆变器切换与马达的各相对应的臂的上侧以及下侧的各开关元件的导通和截止，向马达的各相供给交流电压波形的驱动电流。例如，公开了如下通电电路：按照开关脉冲来切换臂/桥结构的多个晶体管的导通和截止，按照规定的循环顺序对马达的各相通电(例如，参照专利文献1。)。
作为一般的交流电压波形，已知有方形波和正弦波。
方形波的交流电压波形隔着非通电周期而交替重复只将上侧的开关元件设为导通的状态的通电周期和只将下侧的开关元件设为导通的状态的通电周期，在该非通电周期中将任一开关元件均设为截止的状态。由于各通电周期中的开关元件的输出电压恒定，因此输出电压的计算量较少，但是由于切换通电模式时的电流方向的变化较大，因此容易产生扭矩的脉动。
另一方面，在正弦波的交流电压波形的情况下，将上侧的开关元件和下侧的开关元件交替切换为导通，切换为导通的一方的输出电压连续发生变化。根据正弦波的交流电压波形，虽然切换通电模式时的电流方向的变化平缓，能够减少脉动，但是需要在所有相位中进行输出电压的计算。并且，必须并行计算所有相的输出电压，计算量与方形波相比非常多。由于需要计算所需的计算机或存储器等硬件的高性能化，因此导致成本的增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-219787号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于通过简易的结构进行马达的顺畅的旋转控制。
用于解决课题的手段
本申请的例示性的第1发明为马达的控制装置，其对多个相的马达的驱动进行控制，所述马达的控制装置具有信号生成部，所述信号生成部生成通过逆变器使来自电源的驱动电流供给至所述马达的各相的控制信号，在所述逆变器中与所述马达的各相对应的多个臂被桥连接，所述各臂具有串联连接的上侧以及下侧的开关元件，所述逆变器按照所述控制信号切换所述各臂的上侧以及下侧的开关元件的导通和截止，向所述马达的各相供给交流电压波形的驱动电流，所述信号生成部在所述马达的各相中使第1通电周期～第3通电周期的相位不同而生成控制信号，该控制信号使得:在所述交流电压波形中，在第1通电周期与第2通电周期之间隔着第3通电周期而交替重复所述第1通电周期和所述第2通电周期，在所述第1通电周期中只将所述臂的上侧的开关元件设为导通的状态，在所述第2通电周期中只将所述臂的下侧的开关元件设为导通的状态，在所述第3通电周期中依次切换所述臂的上侧以及下侧的开关元件的导通和截止，而且使被切换为导通的开关元件的输出电压连续发生变化，在所述第3通电周期中使前后的第1通电周期以及第2通电周期的波形连续。
发明效果
根据本申请的例示性的第1发明，能够通过简易的结构进行马达的顺畅的旋转控制。
附图说明
图1是示出具有本发明的实施方式的马达的控制装置的电动油泵的结构的剖视图。
图2是示出图1中的驱动装置的结构的框图。
图3是示出按照通过图2中的控制装置生成的控制信号从逆变器供给的驱动电流的交流电压波形的图。
图4是示出0～60°电角的相位中的脉冲信号的图。
图5是示出方形波的交流电压波形的一例的图。
图6A是示出供给图3所示的交流电压波形的驱动电流时的电源电压、电源电流以及U相的电流的测量值的图表。
图6B是示出供给图5所示的方形波的驱动电流时的电源电压、电源电流以及U相的电流的测量值的图表。
图7是示出正弦波的交流电压波形的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的马达的控制装置以及记录介质进行说明。
另外，本发明的范围并不限定于以下的实施方式，在本发明的技术思想的范围内能够任意地变更。并且，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时使各构造中的比例尺或数量等与实际的构造不同。
并且，在附图中，适当地示出XYZ坐标系作为三维直角坐标系。在XYZ坐标系中，设Z轴方向为与图1所示的中心轴线J的轴向一方向平行的方向。设X轴方向为与图1所示的汇流条组件60的长度方向平行的方向、即图1的左右方向。设Y轴方向为与汇流条组件60的宽度方向平行的方向、即与X轴方向以及Z轴方向这两者垂直的方向。
并且，在以下说明中，将Z轴方向的正侧(+Z侧)称作“前侧”，将Z轴方向的负侧(-Z侧)称作“后侧”。另外，后侧以及前侧只是为了说明而使用的名称，并不限定实际的位置关系以及方向。并且，除特别注明外，将与中心轴线J平行的方向(Z轴方向)简称为“轴向”，将以中心轴线J为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J为中心的周向、即绕中心轴线J的轴的方向(θ方向)简称为“周向”。
另外，在本说明书中，所谓沿轴向延伸，除了包括严格地沿轴向(Z轴方向)延伸的情况以外，还包括沿相对于轴向在小于45°的范围内倾斜的方向延伸的情况。并且，在本说明书中，所谓沿径向延伸，除了包括严格地沿径向、即沿与轴向(Z轴方向)垂直的方向延伸的情况以外，还包括沿相对于径向在小于45°的范围内倾斜的方向延伸的情况。
＜电动油泵＞
图1示出了具有本实施方式的马达的控制装置的电动油泵10的结构。
如图1所示，电动油泵10具有轴41、马达部20、泵部30、机壳12以及马达部20的驱动装置100。轴41以沿轴向延伸的中心轴线J为中心旋转。马达部20和泵部30沿轴向并排设置。
＜马达＞
马达部20具有罩13、转子40、定子50、轴承42、汇流条组件60、前侧O形圈81以及后侧O形圈82。
转子40固定于轴41的外周面。定子50位于转子40的径向外侧。即，马达部20是内转子型马达。轴承42将轴41支承为能够旋转。轴承42被汇流条组件60保持。汇流条组件60与外部电源连接，借助驱动装置100而向定子50供给电源。
＜罩＞
罩13的材质例如是金属。罩13固定于机壳12的后侧(-Z侧)，覆盖汇流条组件60的后侧(-Z侧)的至少一部分。罩13具有筒状部22a、盖部22b以及凸缘部24。筒状部22a向前侧(+Z侧)开口。盖部22b与筒状部22a的后侧的端部连接。在本实施方式中，盖部22b呈平板状的形状。凸缘部24从筒状部22a的前侧的端部向径向外侧扩展。机壳12与罩13通过机壳12的凸缘部15与罩13的凸缘部24重合而被接合。
＜转子＞
转子40具有转子铁芯43和转子磁铁44。转子铁芯43绕轴(θ方向)包围轴41，并固定于轴41。转子磁铁44固定于转子铁芯43的沿绕轴的外侧面。转子铁芯43以及转子磁铁44与轴41一体地旋转。作为转子磁铁44，使用永久磁铁。在本实施方式中，使用吸引力和反作用力尤其强的稀土磁铁，例如钕磁铁等。
＜定子＞
定子50绕轴(θ方向)包围转子40，使转子40绕中心轴线J旋转。定子50具有铁芯背部51、齿部52、线圈53以及绕线架(绝缘件)54。
铁芯背部51的形状是与轴41同心的圆筒状。齿部52从铁芯背部51的内侧面朝轴41延伸。齿部52设置有多个，在铁芯背部51的内侧面的周向上以均等的间隔配置。线圈53卷绕导电线53a而构成。线圈53设置于绕线架54。绕线架54安装于各齿部52。
在本实施方式中，马达部20是3相无刷马达。并且，在定子50中，3个线圈53被三角形接线。
＜轴承＞
轴承42配置于定子50的后侧(-Z侧)。轴承42被后述的汇流条保持架61所具有的轴承保持部65保持。轴承42支承轴41。轴承42的结构并无特别限定，也可以使用任何公知的轴承。
＜汇流条组件＞
汇流条组件60具有：与定子50电连接的汇流条91；以及保持汇流条的汇流条保持架61。汇流条保持架61在后侧具有开口部。罩13的盖部22b封闭汇流条保持架61的后侧的开口部。并且，罩13的盖部22b的前侧的面与后侧O形圈82的整周接触。由此，罩13遍及汇流条保持架61的开口部的周围的一周借助后侧O形圈82而与汇流条保持架61的后侧的主体部后侧面接触。
汇流条保持架61具有连接器部63。马达部20与外部电源借助连接器部63而连接。被连接的外部电源与从连接器部63所具有的电源用开口部63a的底面突出的汇流条91以及配线部件92电连接。由此，驱动电流从汇流条91以及配线部件92借助驱动装置100而供给到定子50的线圈53。
＜泵部＞
本实施方式的泵部30是通过利用齿轮的旋转运动改变内部的容积来进行油的吸入和排出的齿轮泵。齿轮泵是容积型泵之一，此外，还能够使用通过隔膜的往返运动来改变内部的容积的隔膜泵。通过使用容积型泵，即使在使马达低速旋转时，也能够进行油的吸入和排出，能够实现电动油泵的高响应性。
泵部30位于马达部20的轴向一侧，详细地说位于前侧(+Z侧)。泵部30通过马达部20并借助轴41而被驱动。泵部30具有泵体31、泵罩32、泵转子35以及O形圈83。
泵体31在马达部20的前侧固定于机壳12内。泵体31的外周面借助O形圈83而在径向上与机壳12的内周面接触。泵体31具有泵室33，该泵室33容纳泵转子35，并从前侧(+Z侧)的面朝后侧(-Z侧)凹陷。泵室33的从轴向观察的形状为圆形状。
泵体31具有贯通孔31a，该贯通孔31a在轴向两端开口并供轴41穿过，该贯通孔31a的前侧的开口向泵室33开口。贯通孔31a的后侧的开口向马达部20侧开口。贯通孔31a作为将轴41支承为能够旋转的轴承部件发挥功能。
泵体31具有露出部36，该露出部36位于比机壳12靠前侧的位置处，并露出于机壳12的外部。露出部36是泵体31的前侧的端部的部分。露出部36是沿轴向延伸的圆柱状。露出部36在径向上与泵室33重合。
泵罩32安装于泵体31的前侧。泵罩32具有泵罩主体32a、包含排出口32d的泵连接器部32b以及吸入口32c。泵罩主体32a呈沿径向扩展的圆板状。泵罩主体32a封闭泵室33的前侧的开口。泵连接器部32b呈沿轴向延伸的圆筒状。泵连接器部32b具有在轴向两端开口的排出口32d。泵连接器部32b从泵罩主体32a向前侧延伸。吸入口32c在泵罩32的前侧的面开口。排出口32d以及吸入口32c与泵室33相连，吸入口32c能够将油吸入到泵室33，排出口32d能够从泵室33排出油。当轴41向周向一侧的方向(-θ方向)旋转时，油从吸入口32c被吸入到泵室33内。被吸入到泵室33内的油通过泵转子35输送，并排出到排出口32d。
泵转子35具有内转子37和外转子38。内转子37安装于轴41的前侧的端部。外转子38包围内转子37的径向外侧。内转子37呈圆环状，是在径向外侧面具有齿的齿轮。
内转子37与外转子38相互啮合，外转子38通过内转子37的旋转而旋转。通过内转子37和外转子38旋转，能够将从吸入口32c吸入到泵室33内的油输送到排出口32d。即，泵转子35通过轴41的旋转而旋转。换句话说，马达部20和泵部30具有同一旋转轴线。
＜机壳＞
机壳12呈两端关于中心轴线J开口的多级圆筒形状。机壳12的材质例如是金属。机壳12保持马达部20和泵部30。机壳12具有筒部14和凸缘部15。筒部14呈以中心轴线J为中心的圆筒状。筒部14沿轴向(Z轴方向)从后侧(-Z侧)朝向前侧(+Z侧)依次具有汇流条组件插入部21a、定子保持部21b以及泵体保持部21c。凸缘部15从筒部14的后侧的端部向径向外侧延伸。
汇流条组件插入部21a的后侧的端部借助罩13的凸缘部24以及机壳12的凸缘部15而与罩13的筒状部22a连接。汇流条组件插入部21a从中心轴线J的径向外侧包围汇流条组件60的前侧(+Z侧)的端部。汇流条组件插入部21a、定子保持部21b以及泵体保持部21c是彼此同心的圆筒形状，直径依次变小。
汇流条组件60的前侧的端部位于机壳12的内侧。定子50的外侧面、即铁芯背部51的外侧面与定子保持部21b的内侧面接触。由此，在机壳12内保持有定子50。在泵体保持部21c的内周面固定有泵体31的外周面。
＜驱动装置＞
驱动装置100配置在轴承42与罩13之间，驱动马达部20。
图2是示出驱动装置100的结构的框图。在图2中，将马达部20的3相分别表示为U相、V相以及W相。
如图2所示，驱动装置100具有旋转位置检测部101、逆变器102、逆变器驱动部103以及控制装置110。
旋转位置检测部101检测马达部20的旋转位置，具体地说检测转子40的旋转位置。作为旋转位置检测部101，例如能够使用霍尔元件、磁阻元件等磁传感器、光学式编码器、旋转变压器等。并且，旋转位置检测部101具有图1所示的传感器磁铁711以及传感器磁铁保持部712。
传感器磁铁711呈圆环状，在周向上交替配置有N极和S极。传感器磁铁保持部712通过中央的孔与轴41的后侧(-Z侧)的端部的小径部分嵌合而被定位。传感器磁铁保持部712能够与轴41一同旋转。传感器磁铁711配置于传感器磁铁保持部712的外周面。
在本实施方式中，将配置于3个线圈53之间的3个霍尔元件用作旋转位置检测部101。旋转位置检测部101通过各霍尔元件而检测传感器磁铁711的磁场，并输出与检测到的磁场的大小成比例的3个1组的检测信号。能够根据1组检测信号例如按照每60°电角而检测旋转位置。另外，对以3个霍尔元件的检测信号为1组的例进行了说明，但是设为1组的霍尔元件的数量并不限定于此，能够设成与马达部20的结构相应的数量。
＜逆变器＞
如图2所示，逆变器102具有分别与马达部20的U相、V相以及W相这3相对应的3组臂Q。各臂Q被桥连接。各臂Q具有串联连接的上侧的开关元件Q1和下侧的开关元件Q2。作为开关元件Q1以及Q2，能够使用FET(Field Effect Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor FET)等半导体元件，在本实施方式中使用MOSFET。
各臂Q的上侧的开关元件Q1以及下侧的开关元件Q2与电源200连接。电源200是借助上述连接器部63而连接的外部电源。逆变器102输入由控制装置110生成并从逆变器驱动部103输出的控制信号。逆变器102按照所输入的控制信号切换各相的臂Q的上侧以及下侧的各开关元件Q1以及Q2的导通和截止，例如根据如占空比那样导通和截止的时间向马达部20的各相供给交流电压波形的驱动电流。
＜逆变器驱动部＞
逆变器驱动部103根据在控制装置110中生成的控制信号，分别生成并输出针对逆变器102的各臂Q的上侧的开关元件Q1以及下侧的开关元件Q2的控制信号。
＜马达的控制装置＞
如图2所示，控制装置110具有通电模式确定部111、当前位置估计部111a、转速计算部112、差计算部113、输出电压确定部114以及信号生成部115。控制装置110的各结构部的处理内容能够通过软件处理来实现，该软件处理由计算机从存储有记述各部分的处理步骤的程序的记录介质读取并执行该程序。作为计算机，例如能够使用CPU(CentralProcessing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等处理器、微型计算机等。作为记录介质，能够使用硬盘、ROM(Read Only Memory)等。另外，也可以通过FPGA(Field-Programmable Gate Array)、LSI(Large Scale Integration)等硬件来实现各结构部的处理内容。
通电模式确定部111根据从旋转位置检测部101输出的1组检测信号所表示的旋转位置来确定马达部20的各相的通电模式。
当前位置估计部111a根据从旋转位置检测部101输出的1组检测信号和该检测信号的输入时刻来估计马达部20、具体地为转子40的当前的旋转位置。
转速计算部112根据从旋转位置检测部101输出的1组检测信号来求出旋转位置的每单位时间的变化量，并根据该变化量来计算出马达部20的当前的转速。
差计算部113计算目标转速与在转速计算部112中计算出的当前的转速之差。差计算部113能够输入每次从搭载有电动油泵10的车辆等的外部的控制装置指示的目标转速，并且能够从记录介质读取并输入记录介质中保存的固定的目标转速。
输出电压确定部114根据在差计算部113中计算出的转速之差来确定从电源200经由逆变器102而供给到马达部20的驱动电流的输出电压的控制值。在本实施方式中，通过PWM(Pulse Width Modulation)方式控制逆变器102，输出电压确定部114将在信号生成部115中作为控制信号生成的脉冲信号的占空比确定为为输出电压的控制值。
能够通过PID(Proportional-Integral-Differential Controller)控制来确定输出电压的控制值。具体地说，输出电压确定部114使用比例(P)系数、积分(I)系数以及微分(D)系数并根据转速之差，分别计算比例项、积分项以及微分项中的至少1项。输出电压确定部114能够确定比例项、积分项以及微分项中的任意1项或者2项以上之和，来作为在信号生成部115中生成的PWM方式的脉冲信号的占空比。例如，在进行PID控制的情况下，输出电压确定部114能够确定比例项、积分项以及微分项这3项之和作为占空比，在进行PI控制的情况下，输出电压确定部114能够确定比例项与积分项之和作为占空比。
信号生成部115生成通过逆变器102将来自电源200的驱动电流供给到马达部20的各相的控制信号。如上所述，在本实施方式中，信号生成部115生成PWM方式的脉冲信号作为控制信号。
信号生成部115根据在通电模式确定部111中确定的通电模式和通过当前位置估计部111a估计出的当前的旋转位置，确定供给至马达部20的U相、V相以及W相这各相的驱动电流的交流电压波形的相位。并且，信号生成部115根据在输出电压确定部114中确定的输出电压的控制值来确定脉冲信号的占空比。信号生成部115生成并输出在已确定的相位中确定的占空比的脉冲信号。
＜控制信号的生成步骤＞
以下，对信号生成部115中的具体的控制信号的生成步骤进行说明。
信号生成部115生成通过逆变器102供给如下的交流电压波形的驱动电流的脉冲信号，在该交流电压波形中，在第1通电周期与第2通电周期之间隔着第3通电周期而交替重复第1通电周期和第2通电周期。第1通电周期是只将各臂Q的上侧的开关元件Q1设为导通的状态的通电周期。第2通电周期是只将各臂Q的下侧的开关元件Q1设为导通的状态的通电周期。
并且，信号生成部115在马达部20的各相中使第1～第3通电周期的相位不同来生成如下的脉冲信号作为上述脉冲信号，该脉冲信号在第3通电周期中依次切换各臂Q的上侧以及下侧的各开关元件Q1以及Q2的导通和截止，而且使切换为导通的开关元件Q1或Q2的输出电压连续发生变化，使前后的第1通电周期和第2通电周期的波形连续。
图3示出了通过信号生成部115所生成的脉冲信号从逆变器102供给的驱动电流的交流电压波形的一例。
如图3所示，U相的交流电压波形在电角为0～360°的相位中，按照第3通电周期T3、第1通电周期T1、第3通电周期T3、第2通电周期T2的顺序重复各通电周期。第1通电周期T1以及第2通电周期T2分别是电角为120°的周期，第3通电周期T3是电角为60°的周期。
在第1通电周期T1中，只有臂Q的上侧的开关元件Q1处于导通的状态，开关元件Q1的输出电压、即从开关元件Q1输出的驱动电流的输出电压恒定。在第2通电周期T2中，只有臂Q的下侧的开关元件Q2处于导通的状态，开关元件Q2的输出电压恒定。在第3通电周期T3中，切换各开关元件Q1以及Q2的导通和截止，切换为导通的一方的输出电压连续发生变化，前后的第1通电周期T1和第2通电周期T2的波形是连续的。
V相以及W相的交流电压波形是与U相的交流电压波形相同的波形，但是如图3所示，各相的交流电压波形的相位彼此错开120°电角。由此，在各相中第1～第3通电周期的相位是不同的。
在各相的交流电压波形中存在6个通电模式1～6。按照电角为60°的相位切换各通电模式1～6。在各通电模式1～6中，处于第3通电周期T3的相是U相、V相以及W相中的任意1相。
信号生成部115生成如下脉冲信号：在第3通电周期T3中，在输出电压为0的基准点，将臂Q的上侧的开关元件Q1以及下侧的开关元件Q2中的处于导通的状态的一方切换为截止，将处于截止的状态的一方切换为导通。由此，能够在第3通电周期T3中切换各开关元件Q1以及Q2的通电，使波形与其前后的第1通电周期T1和第2通电周期T2连续。
例如，如图3所示，在按照通电模式6、1以及2的顺序切换U相的通电模式时，按照第2通电周期T2、第3通电周期T3以及第1通电周期T1的顺序切换交流电压波形。信号生成部115生成如下脉冲信号：使在第2通电周期T2中处于导通的状态的下侧的开关元件Q2的输出电压在下一个第3通电周期T3中连续下降，当达到基准点时，切换为截止。而且，信号生成部115生成如下脉冲信号：将在第2通电周期T2中处于截止的状态的U相的臂Q的上侧的开关元件Q1切换为导通，使该开关元件Q1的输出电压从基准点连续上升。由此，在从下侧的开关元件Q2向上侧的开关元件Q1切换通电的情况下，能够控制为向右上升的波形。
并且，如图3所示，在按照通电模式3、4以及5的顺序切换U相的通电模式时，按照第1通电周期T1、第3通电周期T3以及第2通电周期T2的顺序切换交流电压波形。信号生成部115生成如下脉冲信号：使在第1通电周期T1中处于导通的状态的U相的臂Q的上侧的开关元件Q1的输出电压在下一个第3通电周期T3中连续下降，当达到基准点时，切换为截止。而且，信号生成部115生成如下脉冲信号：将在第1通电周期T1中处于截止的状态的U相的臂Q的下侧的开关元件Q2切换为导通，使该开关元件Q2的输出电压从基准点连续上升。由此，在从上侧的开关元件Q1向下侧的开关元件Q2切换通电的情况下，能够控制为向右下降的波形。
信号生成部115通过在第3通电周期T3中对脉冲信号的占空比进行控制，使各开关元件Q1以及Q2的输出电压连续发生变化。由此，能够使输出电压的变化平缓。
图4示出了图3所示的交流电压波形的通电模式1下的脉冲信号。
如图4所示，在处于电角为0～60°的周期中的通电模式1下，3相中的U相处于第3通电周期T3。信号生成部115使输出到在之前的第2通电周期T2中处于导通的状态的U相的臂Q的下侧的开关元件Q2的脉冲信号的占空比在第3通电周期T3中连续下降。当开关元件Q2的占空比为0、即输出电压达到0的基准点，信号生成部115将U相的臂Q的下侧的开关元件Q2切换为截止，将上侧的开关元件Q1切换为导通。然后，信号生成部115使输出到上侧的开关元件Q1的脉冲信号的占空比连续上升至下一个第1通电周期T1的占空比。由此，能够使第3通电周期T3中的电流方向的变化平缓。
在通电模式1下，V相处于只有上侧的开关元件Q1为导通状态的第1通电周期T1。W相处于只有下侧的开关元件Q2为导通状态的第2通电周期T2。在图4所示的例中，信号生成部115在第1通电周期T1、即上侧的开关元件Q1侧的通电周期中，将导通时的占空比设成通过输出电压确定部114确定的固定的输出电压的占空比。并且，信号生成部115在第2通电周期T2、即下侧的开关元件Q2侧的通电周期中固定为导通，能够以100％运用占空比。
在第3通电周期T3之前为第1通电周期的情况下，信号生成部115在第3通电周期T3中使输出到臂Q的上侧的开关元件Q1的脉冲信号的占空比连续下降。并且，信号生成部115使输出到臂Q的下侧的开关元件Q2的脉冲信号的占空比连续上升至下一个第2通电周期T2的占空比。能够使第3通电周期T3中的电流方向的变化平缓。
信号生成部115能够按照马达部20的旋转位置来确定上升或下降的占空比。由此，能够将第3通电周期T3的波形设成任意的波形。例如，在0～30°电角的旋转位置处使占空比从90％下降到0％的情况下，旋转位置每位移5°，就使占空比以15％的固定值下降，由此如图3所示，能够将第3通电周期T3的波形设成直线状的波形。并且，当用电角θ表示当前的旋转位置时，通过将各旋转位置的占空比确定为sinθ×90％，能够将第3通电周期T3的波形设成如正弦波那样的曲线状的波形。
作为驱动马达的一般的交流电压波形，可以列举方形波以及正弦波，但是图3所示的本实施方式的交流电压波形能够以与方形波以及正弦波相比较少的计算量进行顺畅的旋转控制。
图5示出了方形波的交流电压波形的一例。
如图5所示，U相、V相以及W相这各相的方形波的交流电压波形隔着非通电周期而重复只有各相的臂Q的上侧的开关元件Q1为导通的通电周期和只有下侧的开关元件Q2为导通的通电周期，该非通电周期中各开关元件Q1以及Q2均设为截止。各相的交流电压波形的相位错开120°，存在按照每60°的通电模式1～6。各通电周期是电角为120°的周期，非通电周期是电角为60°的周期。
在如上所述的方形波的情况下，由于切换各通电模式1～6时的电流方向的变化较大，因此容易产生扭矩的脉动。与此相对，在图3所示的本实施方式的交流电压波形中，即使在切换各通电模式1～6时，电流方向的变化也平缓，因此能够进行马达部20的顺畅的旋转控制。
图6A示出了供给图3所示的本实施方式的交流电压波形的驱动电流时的电源电压、电源电流以及U相的电流的测量值。并且，图6B示出了供给图5所示的方形波的交流电压波形的驱动电流时的电源电压、电源电流以及U相的电流的测量值。
比较图6A与图6B，在图5所示的方形波的交流电压波形的情况下，电流方向每变化一次，电源电压以及电源电流就大幅变动，但是在图3所示的本实施方式的交流电压波形的情况下，变动较少。并且，关于U相的电流波形，图3所示的交流电压波形的变化也比图5所示的方形波平缓。
图7示出了正弦波的交流电压波形的一例。
如图7所示，在正弦波的交流电压波形中，不存在非通电周期。在各相的臂Q中，交替切换上侧的开关元件Q1以及下侧的开关元件Q2的导通和截止，导通时的输出电压连续发生变化，因此能够进行顺畅的旋转控制。根据图3所示的本实施方式的交流电压波形，能够进行接近该正弦波的旋转控制，能够减少电流方向的变化所带来的脉动。
另一方面，在正弦波的交流电压波形的情况下，需要始终计算脉冲信号的占空比。并且，必须在所有相位中并行计算3相全部的占空比，需要高性能的计算机。与此相对，根据图3所示的本实施方式的交流电压波形，只有第3通电周期T3需要进行输出电压的计算。在各通电模式1～6下处于第3通电周期T3的相只是3相中的1相，计算量较少。即使不是高性能的计算机，也能够充分地计算，因此能够简化计算所需的运算资源的结构。
如以上，根据本实施方式的马达部20的控制装置110，在第3通电周期T3中，能够使前后的第1通电周期T1和第2通电周期T2的波形连续。因而，第3通电周期T3中的电流方向的变化平缓，与方形波的交流电压波形相比，能够进行马达部20的顺畅的旋转控制。并且，由于在各通电模式1～6下只有1相需要计算连续发生变化的输出电压，因此与需要在所有相位中进行3相全部的计算的正弦波的交流电压波形相比，能够大幅减少计算量。因而，能够通过简易的结构来实现顺畅的旋转控制。
在电动油泵10中，通过马达部20的控制装置110来减少马达部20的脉动，能够尤其有效地抑制所输送的油的脉动。并且，由于控制装置110可以为简易的结构，因此还能够降低电动油泵10的成本。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于这些实施方式。
例如，作为马达部20，对3相的马达的例进行了说明，但是还能够将本发明适用于3相以外的多个相的马达中。
并且，对将各相的线圈53进行三角形接线而成的马达部20的例进行了说明，但是还能够将本发明适用于将各相的线圈53进行星形接线而成的马达。
本申请主张基于在2017年8月31日申请的作为日本专利申请的特愿2017-166913号的优先权，并引用该日本专利申请的所有记载内容。
标号说明
10 电动油泵
20 马达部
30 泵部
40 转子
50 定子
53 线圈
100 驱动装置
110 控制装置
111 通电模式确定部
111a 当前位置估计部
113 差计算部
114 输出电压确定部
115 信号生成部
102 逆变器
200 电源

Claims (10)

1.一种马达的控制装置，其对多个相的马达的驱动进行控制，
所述马达的控制装置具有信号生成部，所述信号生成部生成通过逆变器将来自电源的驱动电流供给至所述马达的各相的控制信号，
在所述逆变器中与所述马达的各相对应的多个臂被桥连接，各个所述臂具有串联连接的上侧以及下侧的开关元件，所述逆变器按照所述控制信号切换各个所述臂的上侧以及下侧的开关元件的导通和截止，向所述马达的各相供给交流电压波形状的驱动电流，
所述信号生成部在所述马达的各相中使第1通电周期～第3通电周期的相位不同而生成如下的控制信号，该控制信号使得：在所述交流电压波形状中，在第1通电周期与第2通电周期之间隔着第3通电周期而交替重复所述第1通电周期和所述第2通电周期，其中，在所述第1通电周期中只将所述臂的上侧的开关元件设为导通的状态，在所述第2通电周期中只将所述臂的下侧的开关元件设为导通的状态，在所述第3通电周期中依次切换所述臂的上侧以及下侧的开关元件的导通和截止，而且使被切换为导通的开关元件的输出电压连续发生变化，在所述第3通电周期中使前后的第1通电周期以及第2通电周期的波形连续。
2.根据权利要求1所述的马达的控制装置，其中，
所述信号生成部在输出电压为0的基准点，将所述臂的上侧以及下侧的各开关元件中的处于导通的状态的一方切换为截止，将处于截止的状态的一方切换为导通。
3.根据权利要求2所述的马达的控制装置，其中，
在所述第3通电周期之前为所述第2通电周期的情况下，所述信号生成部在所述第3通电周期中使在所述第2通电周期中处于导通的状态的所述臂的下侧的开关元件的输出电压连续下降，当达到所述基准点时切换为截止，而且将在所述第2通电周期中处于截止的状态的所述臂的上侧的开关元件切换为导通，使该开关元件的输出电压从所述基准点连续上升。
4.根据权利要求3所述的马达的控制装置，其中，
所述控制信号是PWM方式的脉冲信号，
所述信号生成部在所述第3通电周期中使向所述臂的下侧的开关元件输出的脉冲信号的占空比连续下降，使向所述臂的上侧的开关元件输出的脉冲信号的占空比连续上升。
5.根据权利要求2所述的马达的控制装置，其中，
在所述第3通电周期之前为所述第1通电周期的情况下，所述信号生成部在所述第3通电周期中使在所述第1通电周期中处于导通的状态的所述臂的上侧的开关元件的输出电压连续下降，当达到所述基准点时切换为截止，而且将在所述第1通电周期中处于截止的状态的所述臂的下侧的开关元件切换为导通，使该开关元件的输出电压从所述基准点连续上升。
6.根据权利要求5所述的马达的控制装置，其中，
所述控制信号是PWM方式的脉冲信号，
所述信号生成部在所述第3通电周期中使向所述臂的上侧的开关元件输出的脉冲信号的占空比连续下降，使向所述臂的下侧的开关元件输出的脉冲信号的占空比连续上升。
7.根据权利要求4所述的马达的控制装置，其中，
所述信号生成部根据所述马达的旋转位置而确定所述占空比。
8.根据权利要求1所述的马达的控制装置，其中，
所述第1通电周期以及所述第2通电周期分别是电角为120°的周期，
所述第3通电周期是电角为60°的周期。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的马达的控制装置，其中，
所述马达是电动油泵的马达部。
10.一种记录介质，其为存储有程序的计算机能够读取的记录介质，所述程序使对多个相的马达的驱动进行控制的计算机执行下述工序，
所述工序包含生成通过逆变器将来自电源的驱动电流供给至所述马达的各相的控制信号的工序，
在所述逆变器中与所述马达的各相对应的多个臂被桥连接，各个所述臂具有串联连接的上侧以及下侧的开关元件，所述逆变器按照所述控制信号切换与所述马达的各相对应的各个所述臂的上侧以及下侧的开关元件的导通和截止，并向所述马达的各相供给交流电压波形状的驱动电流，
在生成所述控制信号的工序中，在所述马达的各相中使第1通电周期～第3通电周期的相位不同而生成如下的控制信号，该控制信号使得：在所述交流电压波形状中，在第1通电周期与第2通电周期之间隔着第3通电周期而交替重复所述第1通电周期和所述第2通电周期，其中，在所述第1通电周期中只将所述臂的上侧的开关元件设为导通的状态，在所述第2通电周期中只将所述臂的下侧的开关元件设为导通的状态，在所述第3通电周期中依次切换所述臂的上侧以及下侧的开关元件的导通和截止，而且使被切换为导通的开关元件的输出电压连续发生变化，在所述第3通电周期中使前后的第1通电周期以及第2通电周期的波形连续。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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