CN117335711A - 电动机控制装置以及电动泵装置 - Google Patents

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CN117335711A CN202310772144.8A CN202310772144A CN117335711A CN 117335711 A CN117335711 A CN 117335711A CN 202310772144 A CN202310772144 A CN 202310772144A CN 117335711 A CN117335711 A CN 117335711A
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Abstract

本发明提供电动机控制装置以及电动泵装置。本发明的电动机控制装置的一个方式是控制三相电动机的电动机控制装置，电动机控制装置具备：驱动电路，其将直流电源电压转换为三相交流电压并供给至三相电动机；第一电压检测部，其检测三相电动机的三相的端子电压；控制部，其将作为端子电压的检测值的第一电压值与规定的过零判定电平相交的点检测为过零点，并基于过零点的检测结果来控制驱动电路，在针对三相电动机的输出占空比为规定的阈值以下时，控制部通过对第一电压值乘以与输出占空比成反比的第一系数来校正第一电压值。

Description

电动机控制装置以及电动泵装置
技术领域
本发明涉及电动机控制装置以及电动泵装置。
背景技术
作为无传感器电动机的控制方式，已知有将电动机的三相端子电压的每一个中出现的感应电压与中性点电位相交的点检测为过零点，并基于过零点的检测结果进行电动机的通电控制的无传感器控制。在下述专利文献1中，公开了在低旋转区域稳定地驱动无传感器电动机的技术。
专利文献1：日本特开2010-273502号公报
发明内容
在以低占空比控制无传感器电动机的情况下，由于电动机控制装置内的硬件的响应延迟等，感应电压的检测值有可能偏离理论电压值。在该情况下，过零点的检测定时偏离理想的定时，其结果是，存在难以稳定地进行电动机的无传感器控制的可能性。在上述专利文献1的技术中，不能解决这样的技术课题。
本发明的电动机控制装置的一个方式是一种控制三相电动机的电动机控制装置，所述电动机控制装置具备：驱动电路，其将直流电源电压转换为三相交流电压并供给至所述三相电动机；第一电压检测部，其检测所述三相电动机的三相的端子电压；控制部，其将作为所述端子电压的检测值的第一电压值与规定的过零判定电平相交的点检测为过零点，并基于所述过零点的检测结果来控制所述驱动电路，在针对所述三相电动机的输出占空比为规定的阈值以下时，所述控制部通过对所述第一电压值乘以与所述输出占空比成反比的第一系数来校正所述第一电压值。
本发明的电动泵装置的一个方式具备：具有轴的三相电动机；泵，其位于所述轴的轴向一侧，经由所述轴被所述三相电动机驱动；以及控制所述三相电动机的上述方式的电动机控制装置。
根据本发明的上述方式，提供即使在以低占空比使电动机旋转的情况下，也能够稳定地进行电动机的无传感器控制的电动机控制装置以及电动泵装置。
附图说明
图1是示意性地表示具备本实施方式的电动机控制装置10的电动泵装置100的框图。
图2是表示在本实施方式的无传感器120°通电方式中使用的通电模式及相位模式的一例的图。
图3是表示本实施方式中的无传感器120°通电方式的基本原理的时序图。
图4是表示在以高占空比进行三相电动机20的无传感器同步控制的情况下，分别在三相端子电压Vu、Vv及Vw中出现的感应电压的波形的图。
图5是表示在以低占空比进行三相电动机20的无传感器同步控制的情况下，分别在三相端子电压Vu、Vv及Vw中出现的感应电压的波形的图。
图6是表示由控制部14执行的电动机控制所包含的各处理的流程图。
附图标记说明
10…电动机控制装置、11…驱动电路、12…第一电压检测电路(第一电压检测部)、13…第二电压检测电路(第二电压检测部)、14…控制部、15…存储部、20…三相电动机、30…泵、40…电动泵、100…电动泵装置、200…直流电源、F…冷却油。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式进行详细说明。
图1是示意性地表示具备本实施方式的电动机控制装置10的电动泵装置100的框图。如图1所示，电动泵装置100具有电动机控制装置10和电动泵40。电动泵40具有三相电动机20和泵30。电动泵装置100是向例如搭载于混合动力车辆的驱动用电动机供给冷却油F的装置。
电动机控制装置10是在没有霍尔传感器等位置传感器的情况下控制电动油泵40的三相电动机20的装置。具体而言，电动机控制装置10将在三相电动机20的三相端子电压的每一个中出现的感应电压与规定的过零判定电平相交的点检测为过零点，基于过零点的检测结果进行三相电动机20的通电控制。针对电动机控制装置10的详细情况将在后面叙述。
三相电动机20例如是内转子型的三相无刷DC电动机，并且是不具有霍尔传感器等位置传感器的无传感器电动机。三相电动机20具有轴21、U相端子22u、V相端子22v、W相端子22w、U相线圈23u、V相线圈23v、W相线圈23w。
另外，虽然在图1中省略了图示，但三相电动机20具有电动机壳体和收纳在电动机壳体内的转子及定子。转子是在电动机壳体的内部以能够旋转的方式被轴承部件支承的旋转体。定子在电动机壳体的内部以包围转子的外周面的状态被固定，产生使转子旋转所需的电磁力。
轴21是在轴向上贯通转子的径向内侧的状态下与转子同轴耦合的轴状体。U相端子22u、V相端子22v以及W相端子22w分别是从电动机壳体的表面露出的金属端子。详细情况如后所述，U相端子22u、V相端子22v以及W相端子22w分别与电动机控制装置10的驱动电路11电连接。U相线圈23u、V相线圈23v以及W相线圈23w分别是设置于定子的励磁线圈。例如，U相线圈23u、V相线圈23v以及W相线圈23w在三相电动机20的内部被星形连接。
U相线圈23u电连接在U相端子22u与中性点N之间。V相线圈23v电连接在V相端子22v与中性点N之间。W相线圈23w电连接在W相端子22w与中性点N之间。U相线圈23u、V相线圈23v及W相线圈23w的通电状态由电动机控制装置10控制，由此产生使转子旋转所需的电磁力。通过转子的旋转，轴21也与转子同步地旋转。
泵30位于三相电动机20的轴21的轴向一侧，由三相电动机20经由轴21驱动。泵30被三相电动机20驱动，由此泵30排出冷却油F。泵30具有油吸入口31和油排出口32。冷却油F从油吸入口31被吸入到泵30的内部后，从油排出口32向泵30的外部排出。这样，泵30和三相电动机20在轴21的轴向上相邻连接，由此构成电动泵40。
电动机控制装置10是基于从未图示的上位控制装置输出的转速指令信号CS，在没有位置传感器的情况下控制三相电动机20的装置。作为一例，上位控制装置是搭载于混合动力车辆的车载ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)。电动机控制装置10具备驱动电路11、第一电压检测电路12(第一电压检测部)、第二电压检测电路(第二电压检测部)13、控制部14和存储部15。
驱动电路11是将直流电源电压VM转换为三相交流电压并供给至三相电动机20的电路。驱动电路11将从直流电源200供给的直流电源电压VM转换为三相交流电压并输出到三相电动机20。作为一例，直流电源200是搭载于混合动力车辆的多个电池中的一个，例如对12V系统的车载系统供给12V的直流电源电压VM。
驱动电路11具有U相上臂开关QUH、V相上臂开关QVH、W相上臂开关QWH、U相下臂开关QUL、V相下臂开关QVL、W相下臂开关QWL。在本实施方式中，各臂开关例如是N沟道型MOS-FET。
U相上臂开关QUH的漏极端子、V相上臂开关QVH的漏极端子以及W相上臂开关QWH的漏极端子分别与直流电源200的正极端子电连接。U相下臂开关QUL的源极端子、V相下臂开关QVL的源极端子以及W相下臂开关QWL的源极端子分别经由分流电阻器12与直流电源200的负极端子电连接。此外，直流电源200的负极端子与车内地线电连接。
U相上臂开关QUH的源极端子分别与三相电动机20的U相端子22u和U相下臂开关QUL的漏极端子电连接。V相上臂开关QVH的源极端子分别与三相电动机20的V相端子22v和V相下臂开关QVL的漏极端子电连接。W相上臂开关QWH的源极端子分别与三相电动机20的W相端子22w和W相下臂开关QWL的漏极端子电连接。
U相上臂开关QUH的栅极端子、V相上臂开关QVH的栅极端子以及W相上臂开关QWH的栅极端子分别与控制部14电连接。另外，U相下臂开关QUL的栅极端子、V相下臂开关QVL的栅极端子以及W相下臂开关QWL的栅极端子也分别与控制部14电连接。
如上所述，驱动电路11由具有3个上臂开关和3个下臂开关的三相全桥电路构成。这样构成的驱动电路11通过控制部14对各臂开关进行开关控制，由此将从直流电源200供给的直流电源电压VM转换为三相交流电压并输出到三相电动机20。
在本实施方式中，示例了作为三相电动机20的通电方式而使用无传感器120°通电方式的情况。以下，为了便于说明，在说明无传感器120°通电方式的基本原理之后，对第一电压检测电路12、第二电压检测电路13、控制部14以及存储部15进行说明。此外，以下说明的无传感器120°通电方式的基本原理只不过是一例，本发明并不限定于此。
在使用无传感器120°通电方式的情况下，各臂开关基于图2所示的通电模式进行开关控制。如图2所示，120°通电方式的通电模式包括6个通电模式PA1、PA2、PA3、PA4、PA5及PA6。在图2中，在从"QUH"到"QWL"的列中排列的"1"和"0"中，"1"表示相应的臂开关被控制为接通，"0"表示相应的臂开关被控制为断开。
在图3中，从时刻t10到时刻t11的通电期间P1表示基于通电模式PA1对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P1，U相上臂开关QUH和W相下臂开关QWL接通，且剩余的臂开关断开。在通电期间P1，仅U相上臂开关QUH以规定的开关占空比进行开关控制。在通电期间P1，驱动电流(电源电流)从U相端子22u朝向W相端子22w流过U相线圈23u和W相线圈23w。即，通电期间P1的通电相是U相和W相。
在图3中，从时刻t11到时刻t12的通电期间P2表示基于通电模式PA2对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P2，U相上臂开关QUH和V相下臂开关QVL接通，且剩余的臂开关断开。在通电期间P2，也仅U相上臂开关QUH以规定的开关占空比进行开关控制。在通电期间P2，驱动电流从U相端子22u朝向V相端子22v流过U相线圈23u和V相线圈23v。即，通电期间P2的通电相是U相和V相。
在图3中，从时刻t12到时刻t13的通电期间P3表示基于通电模式PA3对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P3，W相上臂开关QWH和V相下臂开关QVL接通，且剩余的臂开关断开。在通电期间P3，仅W相上臂开关QWH以规定的开关占空比进行开关控制。在通电期间P3，驱动电流从W相端子22w朝向V相端子22v流过W相线圈23w和V相线圈23v。即，通电期间P3的通电相是W相和V相。
在图3中，从时刻t13到时刻t14的通电期间P4表示基于通电模式PA4对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P4，W相上臂开关QWH和U相下臂开关QUL接通，且剩余的臂开关断开。在通电期间P4，也仅W相上臂开关QWH以规定的开关占空比进行开关控制。在通电期间P4，驱动电流从W相端子22w朝向U相端子22u流过W相线圈23w和U相线圈23u。即，通电期间P4的通电相是W相和U相。
在图3中，从时刻t14到时刻t15的通电期间P5表示基于通电模式PA5对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P5，V相上臂开关QVH和U相下臂开关QUL接通，且剩余的臂开关断开。在通电期间P5，仅V相上臂开关QVH以规定的开关占空比进行开关控制。在通电期间P5，电源电流从V相端子22v朝向U相端子22u流过V相线圈23v和U相线圈23u。即，通电期间P5的通电相是V相和U相。
在图3中，从时刻t15到时刻t16的通电期间P6表示基于通电模式PA6对各臂开关进行开关控制的期间。在该通电期间P6，V相上臂开关QVH和W相下臂开关QWL接通，且剩余的臂开关断开。在通电期间P6，也仅V相上臂开关QVH以规定的开关占空比进行开关控制。在通电期间P6，电源电流从V相端子22v朝向W相端子22w流过V相线圈23v和W相线圈23w。即，通电期间P6的通电相是V相和W相。
按照以上那样的6个通电模式对各臂开关进行开关控制，由此产生使三相电动机20的轴21向一定方向旋转360°的旋转磁场。其结果是，在从时刻t10到时刻t16的期间，三相电动机20的轴21向一定方向旋转360°。换言之，在从通电期间P1到通电期间P6的各个期间，三相电动机20的轴21向一定方向旋转60°。
切换通电模式的速度、即切换通电相的速度被称为换流频率Fs。换流频率Fs的单位是"Hz"。在将以一个通电模式进行开关控制的期间设为P(秒)时，换流频率Fs由"Fs＝1/P"表示。
图3表示分别出现在三相电动机20的U相端子22u、V相端子22v及W相端子22w的电压的波形。在图3中，"Vu"是出现在U相端子22u上的U相端子电压。"Vv"是出现在V相端子22v上的V相端子电压。"Vw"是出现在W相端子22w上的W相端子电压。此外，实际的U相端子电压Vu、V相端子电压Vv及W相端子电压Vw的波形成为具有与开关占空比相同的占空比的波形，但在图3中为了方便起见，仅示出了电压波形的包络线。
U相端子电压Vu在通电期间P1和P2成为由开关占空比决定的有效电压值，在通电期间P4和P5成为地电平的值即0V。V相端子电压Vv在通电期间P5和P6成为由开关占空比决定的有效电压值，在通电期间P2和P3成为0V。W相端子电压Vw在通电期间P3和P4成为由开关占空比决定的有效电压值，在通电期间P1和P6成为0V。这样，在无传感器120°通电方式中，施加三相电动机20的驱动所需要的驱动电压的相每隔120°进行切换。
在通电期间P3，在U相线圈23u中不流过驱动电流，但由于蓄积在U相线圈23u中的能量，回流电流经由U相下臂开关QUL的体二极管在U相线圈23u中仅流过一定时间。其结果是，产生从期间P3的开始时间点起仅在一定时间内U相端子电压Vu成为0V的振铃现象(Ringing phenomenon)。之后，U相端子电压Vu与在U相线圈23u中产生的感应电压一致。在通电期间P3，感应电压在从通电期间P3的中央、即通电期间P3的开始时间点起三相电动机20旋转了30°的定时，相对于中性点N的电压即中性点电压VN从高压侧向低压侧相交。
同样地，在通电期间P6，在U相线圈23u中不流过驱动电流，但由于蓄积在U相线圈23u中的能量，回流电流经由U相上臂开关QUH的体二极管在U相线圈23u中仅流过一定时间。其结果是，产生从通电期间P6的开始时间点起仅在一定时间内U相端子电压Vu成为直流电源电压VM的振铃现象。之后，U相端子电压Vu与在U相线圈23u中产生的感应电压一致。在通电期间P6，感应电压在从通电期间P6的中央、即通电期间P6的开始时间点起三相电动机20旋转了30°的定时，相对于中性点电压VN从低压侧向高压侧相交。
如上所述，在三相电动机20旋转360°的期间，仅在通电期间P3和P6在U相端子22u露出感应电压。根据同样的原理，在三相电动机20旋转360°的期间，仅在通电期间P1和P4在V相端子22v中露出感应电压，仅在通电期间P2和P5在W相端子22w中露出感应电压。在无传感器120°通电方式中，为了检测三相电动机20的相位，需要检测出中性点电压VN与感应电压相交的点即过零点。
在图3中，"Zu"是在U相端子22u中露出的感应电压为中性点电压VN以下的定时成为低电平、在U相端子22u中露出的感应电压比中性点电压VN高的定时成为高电平的U相过零点检测信号。"Zv"是在V相端子22v中露出的感应电压为中性点电压VN以下的定时成为低电平、在V相端子22v中露出的感应电压比中性点电压VN高的定时成为高电平的V相过零点检测信号。"Zw"是在W相端子22w中露出的感应电压为中性点电压VN以下的定时成为低电平、在W相端子22w中露出的感应电压比中性点电压VN高的定时成为高电平的W相过零点检测信号。
在图3中，"Hu"是相对于U相过零点检测信号Zu具有30°的相位延迟的U相相位检测信号。"Hv"是相对于V相过零点检测信号Zv具有30°的相位延迟的V相相位检测信号。"Hw"是相对于W相过零点检测信号Zw具有30°的相位延迟的W相相位检测信号。
此外，在时间轴上相邻的2个过零点之间的时间，三相电动机20旋转60°。因此，通过测量在时间轴上相邻的2个过过零点之间的时间，并使U相过零点检测信号Zu延迟该测量结果的一半的时间，能够生成相对于U相过零点检测信号Zu具有30°的相位延迟的U相相位检测信号Hu。对于V相相位检测信号Hv和W相相位检测信号Hw也可以用同样的方法生成。
如图3所示，可知U相相位检测信号Hu、V相相位检测信号Hv以及W相相位检测信号Hw的电平依赖于6个通电模式而有规则地变化。以下，将U相相位检测信号Hu、V相相位检测信号Hv以及W相相位检测信号Hw的电平依赖于通电模式而变化的模式称为相位模式。如图2所示，无传感器120°通电方式的相位模式包括6个相位模式PB1、PB2、PB3、PB4、PB5及PB6。在图2中，在"HU"、"HV"和"HW"列中排列的"1"和"0"中，"1"表示相应的相位检测信号为高电平，"0"表示相应的相位检测信号为低电平。
在无传感器120°通电方式中，基于3个相位检测信号Hu、Hv以及Hw，在每个通电期间识别相位模式，基于相位模式的识别结果来决定在下一个通电期间使用的通电模式。然后，在相位模式变化的定时，将通电模式切换为下一个通电模式。
如图3所示，例如在通电期间P1，根据相位检测信号Hu、Hv以及Hw而识别为通电期间P1的相位模式是相位模式PB1。由于通电期间P1的相位模式是相位模式PB1，因此将通电模式PA2决定为在下一个通电期间P2中使用的通电模式。然后，在相位模式PB1变化的定时、即在V相相位检测信号Hv中产生下降沿的定时，将通电模式从通电模式PA1切换为通电模式PA2。
在无传感器120°通电方式中，通过与利用在三相电动机20中产生的感应电压而生成的相位检测信号Hu、Hv及Hw同步地以60°间隔进行上述那样的通电模式的切换，由此能够在没有霍尔传感器等位置传感器的情况下进行三相电动机20的旋转控制。以下，将与利用在三相电动机20中产生的感应电压生成的相位检测信号Hu、Hv以及Hw同步地进行三相电动机20的通电控制称为"无传感器同步控制"。
以上是无传感器120°通电方式的基本原理。从上述说明可以理解，在无传感器120°通电方式中，为了生成相位检测信号Hu、Hv以及Hw，需要检测出三相电动机20的中性点电压VN与感应电压相交的点即过零点。
图4是表示在以高占空比进行三相电动机20的无传感器同步控制的情况下，分别在三相端子电压Vu、Vv及Vw中出现的感应电压的波形的图。在图3中，为了方便，仅示出了电压波形的包络线，但如图4所示，实际观测到的感应电压的波形成为具有与针对三相电动机20的输出占空比(开关占空比)相同的占空比的波形。
在图4中，波形W0是通过理论计算得到的感应电压的波形。即，波形W0是表示感应电压的理论电压值的时间变化的波形。以下，将波形W0称为"感应电压的理论波形W0"。如图4所示，感应电压的理论波形W0为矩形状的波形。
另外，在图4中，波形W1是由电动机控制装置10检测出的感应电压的波形。取入到电动机控制装置10中的三相端子电压Vu、Vv及Vw经由A/D转换器被变换为数字数据。这样，在本说明书中，将从内置于电动机控制装置10的A/D转换器等硬件得到的数字数据称为"检测值"。即，波形W1是表示感应电压的检测值的间变化的波形。以下，将波形W1称为"感应电压的检测波形W1"。
如图4所示，在以高占空比进行三相电动机20的无传感器同步控制的情况下，感应电压的检测波形W1与理论波形W0大致一致。在该情况下，三相电动机20的中性点电压VN与感应电压相交的过零点的检测定时与理想的定时大致一致，因此能够稳定地进行三相电动机20的无传感器控制。
图5是表示在以低占空比进行三相电动机20的无传感器同步控制的情况下，分别在三相端子电压Vu、Vv及Vw中出现的感应电压的波形的图。如图5所示，在以低占空比进行三相电动机20的无传感器同步控制的情况下，由于电动机控制装置10内的硬件的响应延迟等，感应电压的检测波形W1与理论波形W0相比成为具有较大的畸变的波形。
即，在以低占空比进行三相电动机20的无传感器同步控制的情况下，三相端子电压Vu、Vv及Vw各自所呈现的感应电压的检测值有可能从理论电压值降低与偏移电压Vost相应的量。在该情况下，三相电动机20的中性点电压VN与感应电压相交的过零点的检测定时偏离理想的定时，其结果是，有可能难以稳定地进行三相电动机20的无传感器控制。
本实施方式的电动机控制装置10具备解决上述技术课题的结构。
以下，以上述的无传感器120°通电方式的基本原理及技术课题为前提，对本实施方式的电动机控制装置10所具备的第一电压检测电路12、第二电压检测电路13、控制部14及存储部15进行说明。
第一电压检测电路12是检测三相电动机20的三相端子电压的电路。第一电压检测电路12与三相电动机20的U相端子22u、V相端子22v及W相端子22w分别电连接。作为一例，第一电压检测电路12由电阻分压电路构成。第一电压检测电路12将U相端子22u的电压作为U相端子电压Vu输出到控制部14。第一电压检测电路12将V相端子22v的电压作为V相端子电压Vv输出到控制部14。第一电压检测电路12将W相端子22w的电压作为W相端子电压Vw输出到控制部14。
第二电压检测电路13是检测输入到驱动电路11的直流电源电压VM的电路。作为一例，第二电压检测电路13是包含第一电阻元件13a和第二电阻元件13b的电阻分压电路。第一电阻元件13a的一端与直流电源200的正极端子电连接。第一电阻元件13a的另一端与第二电阻元件13b的一端和控制部14电连接。第二电阻元件13b的另一端与直流电源200的负极端子电连接。第二电压检测电路13将第二电阻元件13b的端子间电压Vin作为直流电源电压VM输出到控制部14。
控制部14例如是MCU(Microcontroller Unit，微控制器)等微处理器。从未图示的上位控制装置输出的转速指令信号CS被输入到控制部14。转速指令信号CS是指示三相电动机20的目标转速的信号。控制部14经由未图示的通信总线与存储部15可通信地连接。详细情况将在后面叙述，控制部14按照预先存储在存储部15中的程序，执行使三相电动机20以由转速指令信号CS指示的目标转速旋转的处理。
控制部14内置有多个A/D转换器。从第一电压检测电路12输入到控制部14的三相端子电压Vu、Vv以及Vw、从第二电压检测电路13输入到控制部14的直流电源电压VM，分别经由A/D转换器被转换为数字数据。控制部14取得从A/D转换器得到的数字数据作为三相端子电压Vu、Vv及Vw的检测值，并且取得作为直流电源电压VM的检测值。
控制部14将作为三相端子电压Vu、Vv及Vw各自的检测值的第一电压值Vobs与规定的过零判定电平相交的点检测为过零点，并基于过零点的检测结果控制驱动电路11。此外，过零判定电平是三相电动机20的中性点电压VN(＝VM/2)。
在本实施例中，为了解决上述技术问题，当针对三相电动机20的输出占空比Dout为预定阈值以下时，控制部14通过对第一电压值Vobs乘以与输出占空比Dout成反比的第一系数K1来校正第一电压值Vobs。例如，在输出占空比Dout为第一阈值Dth1以下的情况下，控制部14通过对从第一阈值Dth1减去输出占空比Dout而得到的值乘以第一校正值G1来计算第一系数K1。第一系数K1由下述(1)式表示。作为一例，第一阈值Dth1为20％。
K1＝(Dth1﹣Dout)×G1…(1)
在本实施例中，控制部14通过对第一电压值Vobs乘以第二系数K2和上述的第一系数K1来校正第一电压值Vobs，其中，该第二系数K2与作为直流电源电压VM的检测值的第二电压值Vin成比例。例如，控制部14通过对第二电压值Vin乘以第三校正值G3来计算第二系数K2。第二系数K2由下述(2)式表示。
K2＝Vin×G3…(2)
即，在本实施方式中，控制部14在输出占空比Dout为第一阈值Dth1以下的情况下，基于下述式(3)校正第一电压值Vobs。在下述(3)式中，Vcal是校正后的第一电压值Vobs。
Vcal＝Vobs×K2×K1…(3)
如使用图4及图5说明的那样，在针对三相电动机20的输出占空比Dout为规定的阈值以下的情况下，由于电动机控制装置10内的硬件的响应延迟等，作为三相端子电压Vu、Vv及Vw的各自的检测值的第一电压值Vobs从理想电压值降低与偏移电压Vost相应的量。在这种情况下，可以通过对第一电压值Vobs乘以与输出占空比Dout成反比的第一系数K1，由此输出占空比Dout越低，第一电压值Vobs就越高并且越接近理想电压值。
此外，第一电压值Vobs的理想电压值与直流电源电压VM成比例地增大。因此，除了第一系数K1之外，通过对第一电压值Vobs乘以与作为直流电源电压VM的检测值的第二电压值Vin成比例的第二系数K2，能够使第一电压值Vobs更准确地接近理想电压值。其结果是，能够使作为三相端子电压Vu、Vv及Vw的各自的检测值的第一电压值Vobs(Vcal)与过零判定电平相交的过零点的检测定时和理想的定时大致一致，能够高精度地以60°间隔进行通电模式的切换。
此外，第一校正值G1及第三校正值G3是通过实验或模拟等事先决定的值。第一校正值G1和第三校正值G3预先存储在存储部15中。例如，第一校正值G1是1以上的值，第三校正值G3是0以上且小于1的值。
控制部14基于U相端子电压Vu的第一电压值Vobs与过零判定电平相交的过零点的检测结果，生成U相过零点检测信号Zu，并生成相对于U相过零点检测信号Zu具有30°的相位延迟的U相相位检测信号Hu。
另外，控制部14基于V相端子电压Vv的第一电压值Vobs与过零判定电平相交的过零点的检测结果，生成V相过零点检测信号Zv，生成相对于V相过零点检测信号Zv具有30°的相位延迟的V相相位检测信号Hv。
另外，控制部14基于W相端子电压Vw的第一电压值Vobs与过零判定电平相交的过零点的检测结果，生成W相过零点检测信号Zw，生成相对于W相过零点检测信号Zw具有30°的相位延迟的W相相位检测信号Hw。
控制部14基于相位检测信号Hu、Hv以及Hw进行通电模式的切换，并且决定为了使三相电动机20的实际转速与目标转速一致而需要的输出占空比(开关占空比)Dout，并以所决定的输出占空比Dout进行各臂开关的开关控制。其结果是，从驱动电路11向三相电动机20供给使电动机20的实际转速与目标转速一致的三相交流电压。
存储部15包括非易失性存储器和易失性存储器，该非易失性存储器存储使控制部14执行各种处理所需的程序和各种设定数据等，该易失性存储器在控制部14执行各种处理时被用作数据的临时保存目的地。非易失性存储器例如是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，电擦除式可编程只读存储器)或闪存等。易失性存储器例如是RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等。
存储部15存储通过无传感器120°通电方式控制三相电动机20所需要的各种数据。例如，存储部15预先存储图2所示的通电模式和相位模式。另外，存储部15预先存储第一校正值G1和第三校正值G3。
接着，对如上述那样构成的电动机控制装置10的动作进行说明。
图6是表示由控制部14执行的电动机控制所包含的各处理的流程图。控制部14在电源接通后，在由从上位控制装置输入的转速指令信号CS指示了目标转速时，开始图6所示的电动机控制的处理。
如图6所示，控制部14在三相电动机20处于停止状态时开始电动机控制时，首先进行三相电动机20的转子的对准(步骤S1)，在转子的对准结束后开始三相电动机20的强制换流控制(步骤S2)。
在以无传感器120°通电方式启动三相电动机20的情况下，控制部14在三相电动机20的转速达到产生能够检测过零点的感应电压的极限最低转速之前，无法生成相位检测信号Hu、Hv及Hw，因此无法进行无传感器同步控制。因此，在以无传感器120°通电方式启动三相电动机20的情况下，在三相电动机20的转速达到极限最低转速之前，需要按照预先决定的启动时序进行三相电动机20的通电控制。
作为启动时序的一例，一般公知的有如下的启动时序：通过对三相电动机20进行规定时间的直流励磁，将转子的位置对准到特定的位置(与电动机控制状态之一对应的位置)后，一边对通电相施加规定的驱动电压，一边进行以规定的强制换流频率强制地切换通电相(通电模式)的强制换流控制。步骤S1和S2的处理如上所述是公知的启动时序中包含的处理，因此省略详细的说明。
若开始强制换流控制，则三相电动机20的转速朝向与强制换流频率对应的转速逐渐上升。控制部14在开始强制换流控制时，取得在当前的通电期间出现感应电压的相的端子电压的检测值即第一电压值Vobs、和直流电源电压VM的检测值即第二电压值Vin(步骤S3)。
然后，控制部14判定当前的通电期间的输出占空比Dout是否为第一阈值Dth1以下(步骤S4)。控制部14在当前的通电期间的输出占空比Dout为第一阈值Dth1以下的情况下(步骤S4：是)，基于上述式(1)、式(2)以及式(3)，对在步骤S3中取得的第一电压值Vobs进行校正(步骤S5)。
具体而言，在步骤S5中，控制部14通过将当前的通电期间的输出占空比Dout、第一阈值Dth1以及存储在存储部15中的第一校正值G1代入上述式(1)来计算第一系数K1。另外，控制部14通过将在步骤S3中取得的第二电压值Vin和存储在存储部15中的第三校正值G3代入上述式(2)来计算第二系数K2。然后，控制部14通过将在步骤S3中取得的第一电压值Vobs、第一系数K1和第二系数K2代入上述式(3)来计算校正后的第一电压值Vobs(Vcal)。
控制部14在执行了上述步骤S5的处理之后，转移到步骤S6。另一方面，控制部14在当前的通电期间的输出占空比Dout大于第一阈值Dth1的情况下(步骤S4：否)，跳过上述的步骤S5而转移到步骤S6。
控制部14开始检测在当前的通电期间出现感应电压的相的端子电压的检测值即第一电压值Vobs与过零判定电平相交的过零点的处理，判定是否连续n次检测到过零点(步骤S6)。n为2以上的整数。
此外，控制部14开始基于各相的过零点的检测结果生成各相的过零点检测信号Zu、Zv及Zw的处理、基于各相的过零点检测信号Zu、Zv及Zw生成各相的相位检测信号Hu、Hv及Hw的处理。
在强制换流控制开始后，当三相电动机20的转速达到极限最低转速时，在各相的端子电压Vu、Vv及Vw中开始出现比较大的感应电压，由此开始检测过零点。在步骤S6中判定为连续n次检测到过零点的情况下，推定为三相电动机20以极限最低转速以上的转速开始稳定地旋转。
在上述步骤S6中为"否"的情况下，即过零点的连续检测次数小于n次的情况下，推定为三相电动机20尚未以极限最低转速以上的转速开始稳定地旋转。在该情况下，控制部14返回到步骤S3的处理。
另一方面，在上述步骤S6中为"是"的情况下，即过零点的连续检测次数达到了n次的情况下，推定为三相电动机20以极限最低转速以上的转速开始稳定地旋转。在该情况下，控制部14基于相位检测信号Hu、Hv以及Hw来识别当前的通电期间的相位模式，并基于相位模式的识别结果来决定在下一个通电期间应使用的通电模式(步骤S7)。
例如，如图3所示，假设当在通电期间P1检测到作为出现感应电压的V相端子电压Vv的检测值的第一电压值Vobs与过零判定电平相交的过零点时，过零点的连续检测次数达到了n次。
这样，在通电期间P1过零点的连续检测次数达到了n次的情况下，控制部14基于相位检测信号Hu、Hv以及Hw来识别当前的通电期间P1的相位模式。在通电期间P1，相位检测信号Hu和Hv分别为高电平("1")，相位检测信号Hw为低电平("0")。在该情况下，控制部14通过参照存储在存储部15中的相位模式(参照图2)，将当前的通电期间P1的相位模式识别为PB1。
然后，控制部14基于相位模式的识别结果来决定在下一个通电期间应使用的通电模式。例如，如上所述，控制部14在识别出当前的通电期间P1的相位模式为PB1的情况下，通过参照存储在存储部15中的通电模式(参照图2)，将通电模式PA2决定为在下一个通电期间应使用的通电模式。
控制部14在决定了在下一个通电期间应使用的通电模式之后，在相位检测信号Hu、Hv以及Hw中的任一个的电平发生了变化的定时，将通电模式切换为在步骤S7中决定的通电模式(步骤S8)。例如，如上所述，在通电期间P1过零点的连续检测次数达到了n次的情况下，在三相电动机20从基于V相端子电压Vv中出现的感应电压的过零点检测定时起旋转了30°时，相位检测信号Hv的电平从高电平变化为低电平(参照图3的时刻t11)。因此，在该情况下，控制部14在相位检测信号Hv中产生下降沿的定时(时刻t11)，将通电模式切换为在步骤S7中决定的通电模式PA2。
此外，控制部14与通电模式的切换一起，决定为了使三相电动机20的实际转速与目标转速一致而需要的输出占空比Dout，并以所决定的输出占空比Dout进行各臂开关的开关控制。例如，在如上述那样将通电模式切换为通电模式PA2的情况下，控制部14将U相上臂开关QUH及V相下臂开关QVL控制为接通，并且将剩余的臂开关控制为断开(参照图2)。在通电模式PA2的情况下，控制部14仅对U相上臂开关QUH以所决定的输出占空比Dout进行开关控制(参照图3)。其结果是，从驱动电路11向三相电动机20供给使三相电动机20的实际转速与目标转速一致的三相交流电压。
之后，控制部14与相位检测信号Hu、Hv及Hw同步地以60°间隔进行通电模式的切换以及各臂开关的开关控制，由此使三相电动机20以目标转速旋转。这样，在步骤S7以后，控制部14开始与相位检测信号Hu、Hv及Hw同步地控制三相电动机20的无传感器同步控制。
当无传感器同步控制开始时，三相电动机20的转速朝向目标转速逐渐上升。当无传感器同步控制开始时，控制部14取得第一电压值Vobs和第二电压值Vin(步骤S9)，其中，第一电压值Vobs是在当前的通电期间出现感应电压的相的端子电压的检测值，第二电压值Vin是直流电源电压VM的检测值。
然后，控制部14判定当前的通电期间的输出占空比Dout是否为第一阈值Dth1以下(步骤S10)。控制部14在当前的通电期间的输出占空比Dout为第一阈值Dth1以下的情况下(步骤S10：是)，基于上述式(1)、式(2)以及式(3)，对在步骤S9中取得的第一电压值Vobs进行校正(步骤S11)。
具体而言，在步骤S11中，控制部14通过将当前的通电期间的输出占空比Dout、第一阈值Dth1和存储在存储部15中的第一校正值G1代入上述式(1)，来计算第一系数K1。另外，控制部14通过将在步骤S9中取得的第二电压值Vin和存储在存储部15中的第三校正值G3代入上述式(2)，来计算第二系数K2。然后，控制部14通过将在步骤S9中取得的第一电压值Vobs、第一系数K1和第二系数K2代入上述式(3)来计算校正后的第一电压值Vobs(Vcal)。
控制部14在执行了上述步骤S11的处理之后，转移到步骤S12。另一方面，控制部14在当前的通电期间的输出占空比Dout大于第一阈值Dth1的情况下(步骤S10：否)，跳过上述的步骤S11而转移到步骤S12。
控制部14判定是否检测到第一电压值Vobs与过零判定电平相交的过零点，第一电压值Vobs是在当前的通电时段出现感应电压的相的端子电压的检测值(步骤S12)。在没有检测到过零点的情况下(步骤S12：否)，控制部14返回到上述步骤S9。另一方面，控制部14在检测到过零点的情况下(步骤S12：是)，返回到上述步骤S7。
如上所述，在无传感器同步控制开始后，控制部14反复进行从步骤S7到步骤S12的处理，从而从驱动电路11向三相电动机20供给使三相电动机20的实际转速与目标转速一致的三相交流电压。其结果是，三相电动机20的转速达到目标转速。
如以上说明的那样，本实施方式的电动机控制装置10具备：驱动电路11，其将直流电源电压VM转换为三相交流电压并提供给三相电动机20；第一电压检测电路12，其检测三相电动机20的三相端子电压Vu、Vv以及Vw；控制部14，其将三相端子电压Vu、Vv和Vw各自的第一电压值Vobs与规定的过零判定电平相交的点检测为过零点，并基于过零点的检测结果来控制驱动电路11。当针对三相电动机20的输出占空比Dout为规定阈值以下时，控制部14通过对第一电压值Vobs乘以与输出占空比Dout成反比的第一系数K1来校正第一电压值Vobs。
在针对三相电动机20的输出占空比Dout为规定的阈值以下的情况下，由于电动机控制装置10内的硬件的响应延迟等，作为三相端子电压Vu、Vv以及Vw的各自的检测值的第一电压值Vobs从理想电压值降低与偏移电压Vost相应的量。在这种情况下，可以通过对第一电压值Vobs乘以与输出占空比Dout成反比的第一系数K1，由此输出占空比Dout越低，第一电压值Vobs就越高并且越接近理想电压值。其结果是，能够使过零点检测定时与理想的定时大致一致，能够高精度地以60°间隔进行通电模式的切换。因此，根据本实施方式，即使在以低占空比使三相电动机20旋转的情况下，也能够稳定地进行三相电动机20的无传感器控制。
另外，在本实施方式中，控制部14在输出占空比Dout为第一阈值Dth1以下的情况下，通过使第一校正值G1乘以从第一阈值Dth1减去输出占空比Dout而得到的值来计算第一系数K1。
通过使用这样计算出的第一系数K1，能够使第一电压值Vobs更准确地接近理想电压值，因此能够使过零检测定时更准确地与理想的定时一致。
另外，本实施方式的电动机控制装置10还具备检测输入到驱动电路11的直流电源电压VM的第二电压检测电路13，控制部14通过对第一电压值Vobs乘以与作为直流电源电压VM的检测值的第二电压值Vin成比例的第二系数K2和上述的第一系数K1来校正第一电压值Vobs。
第一电压值Vobs的理想电压值与直流电源电压VM成比例地增大。因此，除了第一系数K1之外，通过对第一电压值Vobs乘以与作为直流电源电压VM的检测值的第二电压值Vin成比例的第二系数K2，能够使第一电压值Vobs更准确地接近理想电压值。其结果是，能够使过零检测定时更准确地与理想的定时一致。
另外，在本实施方式中，控制部14通过对第二电压值Vin乘以第三校正值G3来计算第二系数K2。
使用这样计算出的第二系数K2，能够使第一电压值Vobs更准确地接近理想电压值，因此能够使过零检测定时更准确地与理想的定时一致。
[变形例]
本发明不限于上述实施方式，本说明书中说明的各结构在不相互矛盾的范围内能够适当组合。
在上述实施方式中，说明了在输出占空比Dout为第一阈值Dth1以下的情况下，控制部14通过使第一校正值G1乘以从第一阈值Dth1减去输出占空比Dout而得到的值来计算第一系数K1的方式，但本发明并不限定于此。
例如，在输出占空比Dout为第一阈值Dth1以下且大于第二阈值Dth2的情况下，控制部14也可以通过对从第一阈值Dth1减去输出占空比Dout而得到的值乘以第一校正值G1来计算第一系数K1。然后，当输出占空比Dout为第二阈值Dth2以下时，控制部14可以通过对从第二阈值Dth2减去输出占空比Dout而得的值乘以第二校正值G2来计算第一系数K1。
第二阈值Dth2小于第一阈值Dth1。作为一例，第一阈值Dth1为20％，第二阈值Dth2为15％。第二校正值G2是通过实验或模拟等事先决定的值。第二校正值G2与第一校正值G1和第三校正值G3一起预先存储在存储部15中。例如，第二校正值G2是1以上的值。
如上所述，在输出占空比Dout为第一阈值Dth1以下且大于第二阈值Dth2的情况下和在输出占空比Dout为第二阈值Dth2以下的情况下，计算与输出占空比Dout相对应的适当的第一系数K1，在两种情况下都可以使第一电压值Vobs更准确地接近理想电压值，因此可以使过零检测定时更准确地与理想定时一致。
在上述实施方式中，作为本发明的电动泵装置，示例了向搭载于混合动力车辆的驱动用电动机供给冷却油F的电动泵装置100，但本发明的电动泵装置并不限定于此，例如也能够将本发明应用于向变速器供给油的电动泵装置等。另外，从电动泵排出的流体并不限定于冷却油等油。另外，本发明的电动机控制装置也可以用作对搭载在电动泵装置以外的装置中的三相电动机进行控制的控制装置。
此外，本技术可以采用以下结构。(1)一种电动机控制装置，其对三相电动机进行控制，该电动机控制装置具有：驱动电路，其将直流电源电压转换为三相交流电压并供给至所述三相电动机；第一电压检测部，其检测所述三相电动机的三相的端子电压；控制部，其将作为所述端子电压的检测值的第一电压值与规定的过零判定电平相交的点检测为过零点，并基于所述过零点的检测结果来控制所述驱动电路，在针对所述三相电动机的输出占空比为规定的阈值以下的情况下，所述控制部通过使所述第一电压值乘以与所述输出占空比成反比的第一系数来校正所述第一电压值。(2)根据(1)所述的电动机控制装置，其中，在所述输出占空比为第一阈值以下时，所述控制部通过对从所述第一阈值减去所述输出占空比而得的值乘以第一校正值来计算所述第一系数。(3)根据(1)所述的电动机控制装置，其中，在所述输出占空比为第一阈值以下且大于第二阈值的情况下，所述控制部通过对从所述第一阈值减去所述输出占空比而得的值乘以第一校正值来计算所述第一系数，在所述输出占空比为所述第二阈值以下的情况下，所述控制部通过对从所述第二阈值减去所述输出占空比而得的值乘以第二校正值来计算所述第一系数。(4)根据(1)至(3)中任一项所述的电动机控制装置，其中，所述电动机控制装置还具备第二电压检测部，其检测输入到所述驱动电路的所述直流电源电压，所述控制部通过对所述第一电压值乘以第二系数和所述第一系数来校正所述第一电压值，所述第二系数与作为所述直流电源电压的检测值的第二电压值成比例。(5)根据(4)所述的电动机控制装置，其中，所述控制部通过对所述第二电压值乘以第三校正值来计算所述第二系数。(6)一种电动泵装置，具备：具有轴的三相电动机；泵，其位于所述轴的轴向一侧，经由所述轴被所述三相电动机驱动；以及控制所述三相电动机的(1)至(5)中任一项所述的电动机控制装置。
以上，本说明书中说明的结构在不相互矛盾的范围内可以适当组合。

Claims (6)

1.一种控制三相电动机的电动机控制装置，其特征在于，所述电动机控制装置具备：
驱动电路，其将直流电源电压转换为三相交流电压并供给至所述三相电动机；
第一电压检测部，其检测所述三相电动机的三相的端子电压；
控制部，其将作为所述端子电压的检测值的第一电压值与规定的过零判定电平相交的点检测为过零点，并基于所述过零点的检测结果来控制所述驱动电路，
在针对所述三相电动机的输出占空比为规定的阈值以下时，所述控制部通过对所述第一电压值乘以与所述输出占空比成反比的第一系数来校正所述第一电压值。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述输出占空比为第一阈值以下的情况下，所述控制部通过对从所述第一阈值减去所述输出占空比而得的值乘以第一校正值来计算所述第一系数。
3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述输出占空比为第一阈值以下且大于第二阈值的情况下，所述控制部通过对从所述第一阈值减去所述输出占空比而得的值乘以第一校正值来计算所述第一系数，
在所述输出占空比为所述第二阈值以下的情况下，所述控制部通过对从所述第二阈值减去所述输出占空比而得的值乘以第二校正值来计算所述第一系数。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机控制装置还具备：第二电压检测部，其检测输入到所述驱动电路的所述直流电源电压，
所述控制部通过对所述第一电压值乘以第二系数和所述第一系数来校正所述第一电压值，所述第二系数与作为所述直流电源电压的检测值的第二电压值成比例。
5.根据权利要求4所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述控制部通过对所述第二电压值乘以第三校正值来计算所述第二系数。
6.一种电动泵装置，其特征在于，具备：
具有轴的三相电动机；
泵，其位于所述轴的轴向一侧，经由所述轴被所述三相电动机驱动；
权利要求1至3中的任一项所述的电动机控制装置。
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