JP6845655B2 - Electric work machine - Google Patents
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Description
本開示は、電動作業機のモータをPWM制御する技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for PWM controlling a motor of an electric work machine.
モータへの通電をPWM制御するよう構成された各種の電動作業機が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この種の電動作業機は、一般に、複数のスイッチング素子を有するブリッジ回路を備える。ブリッジ回路は、直流電源の正極側とモータの各端子との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子(以下、ハイサイドスイッチ)、及び直流電源の負極側とモータの各端子との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子(以下、ローサイドスイッチ)を有する。 Various electric working machines configured to PWM control the energization of the motor are known (see, for example, Patent Document 1). This type of electric work machine generally includes a bridge circuit having a plurality of switching elements. The bridge circuit consists of a plurality of switching elements (hereinafter referred to as high-side switches) provided between the positive electrode side of the DC power supply and each terminal of the motor, and between the negative electrode side of the DC power supply and each terminal of the motor. It has a plurality of provided switching elements (hereinafter, low-side switches).
PWM制御においては、直流電源からモータへの通電経路を形成する一対のハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが選択され、このうち一方がオン状態に維持され、他方が所定デューティ比で周期的にオン・オフされることで、モータに流れる電流が制御される。 In PWM control, a pair of high-side switches and low-side switches that form an energization path from the DC power supply to the motor are selected, one of which is kept on and the other is periodically turned on at a predetermined duty ratio. By turning it off, the current flowing through the motor is controlled.
また、PWM制御としては、相補PWMと呼ばれる制御方式が知られている。相補PWMは、周期的にオン・オフされるスイッチング素子のオフ期間中に、そのスイッチング素子が接続されているモータ端子に対して接続されている別のスイッチング素子をオンさせるというものである。 Further, as PWM control, a control method called complementary PWM is known. Complementary PWM is to turn on another switching element connected to the motor terminal to which the switching element is connected during the off period of the switching element which is periodically turned on / off.
相補PWMにおいては、同じモータ端子に接続されているハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが同時にオンされることを抑制するために、両者のうち一方がオフされてから他方がオンされるまでの間に両者が共にオフに維持されるデッドタイムを設けることが一般である。 In complementary PWM, in order to prevent the high-side switch and low-side switch connected to the same motor terminal from being turned on at the same time, both are turned off and the other is turned on. It is common to have a dead time that keeps both off.
しかし、デッドタイムを設けることで、相補PWMにおいては、デューティ比が100%に近い領域ではデューティ比を適切に調整することが困難な場合がある。一例として、PWMキャリア周期中に占めるデッドタイムの割合が7%である場合を想定する。この場合、デッドタイムを考慮すると、93%を超えるデューティ比でPWM制御することが困難となる。そのため、相補PWMにおいては、100%に近い高いデューティ比で制御しようとすると、モータのハンチングや騒音などが発生する可能性がある。 However, by providing a dead time, in complementary PWM, it may be difficult to appropriately adjust the duty ratio in a region where the duty ratio is close to 100%. As an example, it is assumed that the ratio of the dead time in the PWM carrier cycle is 7%. In this case, considering the dead time, it becomes difficult to perform PWM control with a duty ratio exceeding 93%. Therefore, in complementary PWM, if control is performed at a high duty ratio close to 100%, motor hunting and noise may occur.
本開示の一局面は、相補PWMを用いてモータの通電をPWM制御するよう構成された電動作業機において、設定されたデューティ比にて適切にPWM制御することができるようにすることを目的とする。 One aspect of the present disclosure is to make it possible to appropriately perform PWM control at a set duty ratio in an electric work machine configured to PWM control the energization of a motor by using complementary PWM. To do.
本開示の一局面は、電動作業機であって、モータと、ブリッジ回路と、制御部とを備える。モータは、電力入力用の複数の端子を有する。ブリッジ回路は、直流電源の正極側とモータの複数の端子の各々との間、及び直流電源の負極側とモータの複数の端子の各々との間にそれぞれ設けられた、複数のスイッチング素子を有する。制御部は、ブリッジ回路内で直流電源の正極側から負極側に至るモータの通電経路を形成する正負一対のスイッチング素子のうち一方の第1スイッチング素子をオン状態に維持させ、他方の第2スイッチング素子を、設定されたデューティ比に従ってオン・オフさせることで、デューティ比に応じた電流がモータに流れるように制御するPWM制御を実行する。 One aspect of the present disclosure is an electric work machine, which includes a motor, a bridge circuit, and a control unit. The motor has a plurality of terminals for power input. The bridge circuit has a plurality of switching elements provided between the positive electrode side of the DC power supply and each of the plurality of terminals of the motor, and between the negative electrode side of the DC power supply and each of the plurality of terminals of the motor. .. The control unit keeps the first switching element of one of the pair of positive and negative switching elements forming the energization path of the motor from the positive side to the negative side of the DC power supply in the bridge circuit in the ON state, and the other second switching. By turning the element on and off according to the set duty ratio, PWM control for controlling the current flowing to the motor according to the duty ratio is executed.
そして、制御部は、PWM制御として、相補PWMと、相補無しPWMとを実行する。相補PWMは、第2スイッチング素子が接続されているモータの端子に対して接続されている他のスイッチング素子である第3スイッチング素子を、第2スイッチング素子がオフされる毎にそのオフされる間における特定のオン期間にオンさせるよう構成されている。相補無しPWMは、第2スイッチング素子のオン・オフにかかわらず第3スイッチング素子をオフ状態に維持させる相補無しPWMを実行するよう構成されている。 Then, the control unit executes complementary PWM and non-complementary PWM as PWM control. Complementary PWM refers to the third switching element, which is another switching element connected to the terminal of the motor to which the second switching element is connected, while the second switching element is turned off each time the second switching element is turned off. It is configured to be turned on during a specific on-period in. The non-complementary PWM is configured to perform non-complementary PWM that keeps the third switching element in the off state regardless of whether the second switching element is on or off.
そして、制御部は、設定されたデューティ比が閾値未満の場合に相補PWMを実行し、設定されたデューティ比が閾値以上の場合は相補無しPWMを実行する。
このような構成によれば、設定されたデューティ比が閾値以上の場合は相補無しPWMが実行されるため、閾値を適宜設定することで、全体として、設定されたデューティ比にて適切にPWM制御することが可能となる。
Then, the control unit executes complementary PWM when the set duty ratio is less than the threshold value, and executes complementary PWM when the set duty ratio is equal to or more than the threshold value.
According to such a configuration, when the set duty ratio is equal to or higher than the threshold value, non-complementary PWM is executed. Therefore, by appropriately setting the threshold value, PWM control is appropriately performed at the set duty ratio as a whole. It becomes possible to do.
相補PWMは、PWMキャリア周期毎に、第2スイッチング素子のオフ後、デッドタイムの経過後に第3スイッチング素子をオンさせ、そのオンさせた第3スイッチング素子のオフ後、デッドタイムの経過後に第2スイッチング素子をオンさせるよう構成されていてもよい。なお、PWMキャリア周期は、第2スイッチング素子がデューティ比に従って周期的にオン・オフされる際の周期である。また、デッドタイムは、第2スイッチング素子及び第3スイッチング素子を共にオフさせるよう設定された時間である。 In the complementary PWM, the third switching element is turned on after the dead time elapses after the second switching element is turned off in each PWM carrier cycle, and the second switching element is turned on after the turned on third switching element is turned off and after the dead time elapses. It may be configured to turn on the switching element. The PWM carrier cycle is a cycle when the second switching element is periodically turned on and off according to the duty ratio. The dead time is a time set to turn off both the second switching element and the third switching element.
そして、閾値は、PWMキャリア周期に対する、PWMキャリア周期から少なくともデッドタイムの2倍以上の特定時間を減じた時間の割合の値であってもよい。つまり、PWMキャリア周期から少なくともデッドタイムの2倍以上の特定時間を減じた時間と、PWMキャリア周期と、の比率を、閾値としてもよい。 Then, the threshold value may be a value of the ratio of the time obtained by subtracting a specific time at least twice the dead time from the PWM carrier cycle with respect to the PWM carrier cycle. That is, the ratio of the time obtained by subtracting a specific time at least twice the dead time from the PWM carrier cycle and the PWM carrier cycle may be used as the threshold value.
このような構成によれば、設定されたデューティ比が示す第2スイッチング素子のオン時間が、少なくとも、PWMキャリア周期からデッドタイムの2倍を減じた時間以上の場合は、相補PWMは実行されずに相補無しPWMが実行されることになる。そのため、デッドタイムを考慮した適切な閾値を設定することが可能となる。 According to such a configuration, when the on-time of the second switching element indicated by the set duty ratio is at least the time obtained by subtracting twice the dead time from the PWM carrier period, the complementary PWM is not executed. The non-complementary PWM will be executed. Therefore, it is possible to set an appropriate threshold value in consideration of the dead time.
相補PWMにおいて、第3スイッチング素子のオン期間の長さの最小値である最小オン時間が決められていて、オン期間の長さを少なくとも最小オン時間以上に設定するよう構成されている場合は、上記特定時間は、デッドタイムの2倍に最小オン時間を加えた時間以上であってもよい。 In the complementary PWM, when the minimum on-time, which is the minimum value of the on-period length of the third switching element, is determined and the on-period length is set to at least the minimum on-time or more, The specific time may be equal to or longer than the time obtained by adding the minimum on-time to twice the dead time.
このような構成によれば、設定されたデューティ比が示す第2スイッチング素子のオン時間が、少なくとも、PWMキャリア周期からデッドタイムの2倍と第3スイッチング素子の最小オン時間との和を減じた時間以上の場合は、相補PWMは実行されずに相補無しPWMが実行されることになる。そのため、デッドタイムに加えて第3スイッチング素子の最小オン時間をも考慮したより適切な閾値を設定することが可能となる。 According to such a configuration, the on-time of the second switching element indicated by the set duty ratio is at least the sum of twice the dead time and the minimum on-time of the third switching element reduced from the PWM carrier period. If it is more than the time, the complementary PWM is not executed and the non-complementary PWM is executed. Therefore, it is possible to set a more appropriate threshold value in consideration of the minimum on-time of the third switching element in addition to the dead time.
相補PWMにおいて第3スイッチング素子の最小オン時間が設定されている場合、上記特定時間は、デッドタイムの2倍に最小オン時間を加えた時間であってもよい。このような構成によれば、デッドタイム及び第3スイッチング素子の最小オン時間の影響を受けない最大限のデューティ比まで相補PWMを実行させることができる。そのため、全体として適切なPWM制御の実現を可能としつつ、相補PWMを用いることにより得られる効果を最大限に享受することが可能となる。 When the minimum on-time of the third switching element is set in the complementary PWM, the specific time may be a time obtained by adding the minimum on-time to twice the dead time. According to such a configuration, complementary PWM can be executed up to the maximum duty ratio that is not affected by the dead time and the minimum on-time of the third switching element. Therefore, it is possible to realize an appropriate PWM control as a whole, and to maximize the effect obtained by using the complementary PWM.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[1.第1実施形態]
(1−1)電動作業機の構成
図1に示す電動作業機1は、草や小径木などの刈り取り対象物を刈り取ることを主目的として使用される刈払機として構成されている。本実施形態の電動作業機1は、メインパイプ2と、後端ユニット3と、先端ユニット4と、ハンドル6とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[1. First Embodiment]
(1-1) Configuration of Electric Work Machine The
メインパイプ2は、長尺かつ中空の棒状に形成されている。先端ユニット4は、メインパイプ2の長手方向両端のうち前端側に設けられている。後端ユニット3は、メインパイプ2の長手方向両端のうち後端側に設けられている。
The
先端ユニット4には、刈刃5が着脱可能に装着される。刈刃5は、刈り取り対象物を刈り取るための作業要素である。メインパイプ2の前端側には、カバー13が設けられている。このカバー13は、刈刃5により刈り取られた刈り取り対象物が電動作業機1の使用者に飛んでくることを抑制するために設けられている。
A cutting blade 5 is detachably attached to the tip unit 4. The cutting blade 5 is a working element for cutting an object to be cut. A
先端ユニット4には、刈刃5を回転駆動させるためのモータ25が搭載されている。なお、モータ25は図1では図示を省略し、図2で図示している。モータ25の回転力は、不図示の減速機構を介して不図示の駆動軸に伝達される。この駆動軸に刈刃5が装着されており、モータ25が回転すると、その回転力が駆動軸に伝達され、駆動軸と共に刈刃5が回転する。刈刃5の回転速度とモータ25の回転速度とは略線形関係にあり、モータ25の回転速度が高いほど刈刃5の回転速度も高くなる。
The tip unit 4 is equipped with a
ハンドル6は、U字状に形成されており、メインパイプ2の前後方向における中間位置近傍でメインパイプ2に接続されている。ハンドル6の両端のうち一端側には使用者が右手で把持する右グリップ7が設けられ、他端側には使用者が左手で把持する左グリップ8が設けられている。
The
右グリップ7の先端側には、正逆切替レバー9、ロックオフボタン10、及びトリガ操作部11が設けられている。正逆切替レバー9は、モータ25の回転方向、つまり刈刃5の回転方向を、正回転又は逆回転の何れかに切り替えるためのスイッチである。
A forward /
トリガ操作部11は、電動作業機1の使用者による、モータ25を回転駆動させるための駆動操作を受け付ける操作部材である。トリガ操作部11は、ロックオフボタン10を押した状態でなければ駆動操作することはできない。ロックオフボタン10は、刈刃5の誤動作を抑制するためのボタンである。
The
右グリップ7の内部には、トリガ操作部11と連動して動作するトリガスイッチ38が内蔵されている。なお、トリガスイッチ38は図1では図示を省略し、図2で図示している。
Inside the
トリガスイッチ38は、トリガ操作部11が駆動操作(例えば引き操作)されるとオンし、トリガ操作部11が駆動操作されていない場合はオフする。後述するメインスイッチ16がオンされることにより電動作業機1が起動した状態で、作業者がトリガ操作部11を駆動操作することによりトリガスイッチ38がオンすると、モータ25への通電が行われ、モータ25が回転する。
The
右グリップ7と後端ユニット3との間には、配線用パイプ12が設けられている。配線用パイプ12は、中空の棒状に形成されており、内部には、トリガスイッチ38及び正逆切替レバー9を後端ユニット3と電気的に接続するための配線が配設されている。
A
後端ユニット3は、その後端側の面においてバッテリパック20を着脱可能に構成されている。バッテリパック20には、バッテリ21が収容されている。電動作業機1は、バッテリパック20が後端ユニット3に装着されている場合に、バッテリ21から供給される電力であるバッテリ電力によってモータ25が回転駆動可能に構成されている。
The
後端ユニット3の上面における前方側には、変速ダイヤル15及びメインスイッチ16が、作業者が操作可能な状態で設けられており、さらにランプ17が設けられている。
メインスイッチ16は、電動作業機1を使用可能な状態にするためのスイッチである。作業者がメインスイッチ16をオンすると、後端ユニット3内の各部が起動し、トリガ操作部11への駆動操作によってモータ25を回転させることが可能な状態となる。
A
The
変速ダイヤル15は、モータ25の回転速度の目標値である目標回転速度を設定するために作業者により操作される回転型の操作部材である。ランプ17は、電動作業機1の各種状態を表示するために設けられている。
The
電動作業機1の電気的構成について、図2を用いて説明する。図2に示すように、電動作業機1は、バッテリパック20と、モータ25と、コントローラ30とを備える。
コントローラ30は、バッテリパック20内のバッテリ21から電力供給を受けて、モータ25を駆動制御するよう構成されている。
The electrical configuration of the electric working
The
モータ25は、本実施形態では3相電力によって回転するよう構成されたブラシレスモータである。モータ25は、3つの巻線26,27,28を有する。本実施形態では、一例として、これら3つの巻線26,27,28がデルタ結線されている。また、モータ25は、電力入力用の端子として3つの端子25a,25b,25cを備えている。
The
コントローラ30は、ブリッジ回路31、ゲート回路32、制御回路33、及び、レギュレータ34を備える。ブリッジ回路31は、バッテリ21から電力供給を受けて、モータ25の各巻線26,27,28に電流を流すための回路である。ブリッジ回路31は、本実施形態では、6つのスイッチング素子UH、VH、WH、UL、VL、WLを有する3相フルブリッジ回路として構成されている。
The
ブリッジ回路31において、ハイサイドスイッチとしての3つのスイッチング素子UH、VH、WHは、モータ25の各端子25a,25b,25cと、バッテリ21の正極側に接続された電源ライン(正極側電源ライン)との間に、それぞれ設けられている。また、ローサイドスイッチとしての3つのスイッチング素子UL、VL、WLは、モータ25の各端子25a,25b,25cと、バッテリ21の負極側に接続されたグラウンドライン(負極側電源ライン)との間に、それぞれ設けられている。
In the
つまり、モータ25の3つの端子25a,25b,25cのうち、端子25aには、ハイサイドスイッチとしてのスイッチング素子UH(以下、「U相ハイサイドスイッチUH」とも称する)とローサイドスイッチとしてのスイッチング素子UL(以下、「U相ローサイドスイッチUL」とも称する)が接続されている。また、端子25bには、ハイサイドスイッチとしてのスイッチング素子VH(以下、「V相ハイサイドスイッチVH」とも称する)とローサイドスイッチとしてのスイッチング素子VL(以下、「V相ローサイドスイッチVL」とも称する)が接続されている。また、端子25cには、ハイサイドスイッチとしてのスイッチング素子WH(以下、「W相ハイサイドスイッチWH」とも称する)とローサイドスイッチとしてのスイッチング素子WL(以下、「W相ローサイドスイッチWL」とも称する)が接続されている。
That is, of the three
各スイッチング素子UH、VH、WH、UL、VL、WLは、本実施形態では、nチャネルMOSFETである。このため、各スイッチング素子UH、VH、WH、UL、VL、WLのドレイン−ソース間には、ソースからドレインに向けて順方向となるダイオード(いわゆる寄生ダイオード)が並列に接続されることになる。 Each switching element UH, VH, WH, UL, VL, WL is an n-channel MOSFET in this embodiment. Therefore, a diode (so-called parasitic diode) in the forward direction from the source to the drain is connected in parallel between the drain and the source of each switching element UH, VH, WH, UL, VL, and WL. ..
ゲート回路32は、制御回路33から出力された制御信号に従い、ブリッジ回路31内の各スイッチング素子UH、VH、WH、UL、VL、WLをオン・オフさせることで、モータ25の各巻線26,27,28に電流を流し、モータ25を回転させるものである。
The
制御回路33は、本実施形態では、CPU41、メモリ42等を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。メモリ42には、RAM、ROM、フラッシュメモリ等の各種半導体メモリの少なくとも1つが含まれる。制御回路33は、ゲート回路32を介してモータ25の駆動を制御する。
In the present embodiment, the control circuit 33 is mainly composed of a well-known microcomputer having a
制御回路33の各種機能は、CPU41が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ42が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。なお、制御回路33が有するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。また、制御回路33が有する機能は、ソフトウェアによって実現されることに限定されるものではなく、機能の一部又は全部を、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよい。
Various functions of the control circuit 33 are realized by the
制御回路33には、トリガスイッチ38、バッテリ電圧検出部37、電流検出回路36、ロータ位置検出回路35、変速ダイヤル15、メインスイッチ16、及びランプ17が接続されている。
A
制御回路33には、トリガスイッチ38から、トリガスイッチ38のオン、オフの状態を示す信号が入力される。なお、トリガスイッチ38から、オン時におけるトリガ操作部11の操作量(引き量)を示す信号が入力される構成であってもよい。
A signal indicating an on / off state of the
バッテリ電圧検出部37は、バッテリパック20からコントローラ30に入力されるバッテリ電圧を検出するよう構成されている。電流検出回路36は、ブリッジ回路31からグラウンドラインに至るモータ25の通電経路上に設けられて、モータ25に流れる電流の値を示す信号を出力するよう構成されている。
The battery
ロータ位置検出回路35は、モータ25に設けられた回転センサ29からの検出信号を波形整形することで、モータ25の回転位置、即ち回転角度を検出する。なお、以下の説明において、モータ25について回転位置あるいは回転角度と言うときは、具体的には、モータ25のロータの電気角を意味するものとする。
The rotor
回転センサ29は、モータ25のロータの周囲に配置された3つのホールセンサを備える。そして、この3つのホールセンサからは、ロータが電気角180度回転する度に増減方向が反転する、モータ25のU相,V相,W相に対応したホール信号が出力される。
The
ロータ位置検出回路35は、これら各相U、V、Wのホール信号を波形整形することで、ロータの電気角180度毎に正負が反転するパルス状のホール信号を生成し、各ホール信号のエッジから電気角60度間隔でモータ25の回転位置を検出する。ロータ位置検出回路35から制御回路33には、波形整形後の各相U、V、Wのホール信号が入力される。
The rotor
制御回路33は、入力される各ホール信号の信号レベルから、モータ25の回転位置を検知する。また、制御回路33は、入力される各ホール信号の少なくとも1つに基づいて、モータ25の回転速度を検知する。
The control circuit 33 detects the rotational position of the
レギュレータ34は、バッテリ21から電源供給を受けて、直流の動作用電源電圧を生成する。制御回路33をはじめ、コントローラ30内の各部は、レギュレータ34からの動作用電源電圧を電源として動作する。
The
制御回路33には、変速ダイヤル15から、変速ダイヤル15の操作位置を示す信号、即ち設定されている回転速度を示す信号(以下、設定速度信号)が入力される。制御回路33は、トリガスイッチ38がオンされている間、モータ25の回転速度が、変速ダイヤル15から入力される設定速度信号が示す回転速度になるよう、回転数フィードバック制御を行う。
A signal indicating the operation position of the
(1−2)制御回路によるPWM制御の説明
制御回路33は、モータ25の駆動制御を、PWM制御により行うよう構成されている。具体的に、制御回路33は、モータ25の回転位置に基づいて、ブリッジ回路31内の各スイッチング素子のうち、バッテリ21の正極側からモータ25を経て負極側に至る通電経路を形成する正負一対のスイッチング素子を選択する。例えば、モータ25に対して端子25aから流入して端子25bから流出するような電流を通電させるべきタイミングでは、U相ハイサイドスイッチUHとV相ローサイドスイッチVLを選択する。
(1-2) Explanation of PWM Control by Control Circuit The control circuit 33 is configured to control the drive of the
そして、選択した正負一対のスイッチング素子のうち一方の第1スイッチング素子をオン状態に維持させ、他方の第2スイッチング素子を、設定されたデューティ比に従ってPWMキャリア周期で周期的にオン・オフさせる。制御回路33は、このようなPWM制御を行うことで、モータ25にデューティ比に応じた電流が流れるように制御する。
Then, one of the selected positive and negative switching elements, the first switching element, is maintained in the ON state, and the other second switching element is periodically turned on and off in the PWM carrier cycle according to the set duty ratio. By performing such PWM control, the control circuit 33 controls the
なお、PWM制御において、選択した正負一対のスイッチング素子のうちどちらを第1スイッチング素子としてオン状態に維持させ、どちらを第2スイッチング素子としてデューティ比に従ってオン・オフをさせるかについては、適宜決めてもよい。 In PWM control, it is appropriately determined which of the selected positive / negative pair of switching elements is kept on as the first switching element and which is turned on / off as the second switching element according to the duty ratio. May be good.
また、制御回路33は、モータ25の実際の回転速度と、変速ダイヤル15からの設定速度信号が示す目標回転速度とを比較し、実際の回転速度を目標回転速度に一致させるためのデューティ比を算出する。そして、その算出したデューティ比を、ブリッジ回路31の駆動用のデューティ比に設定する。
Further, the control circuit 33 compares the actual rotation speed of the
制御回路33は、選択した正負一対のスイッチング素子及び設定したデューティ比(以下、設定デューティ比)を示す制御信号をゲート回路32へ出力することにより、ゲート回路32を介してPWM制御を実行する。
The control circuit 33 executes PWM control via the
また、本実施形態のPWM制御は、より詳しくは、相補PWMと、相補無しPWMの、二種類の制御方法を有する。相補PWMは、設定デューティ比に従ってオン・オフさせる第2スイッチング素子のオフ期間に、モータ25の各端子のうちその第2スイッチング素子が接続されている端子に対して接続されている他のスイッチング素子である第3スイッチング素子をオンさせる、というものである。
Further, the PWM control of the present embodiment has two types of control methods, a complementary PWM and a non-complementary PWM, more specifically. The complementary PWM is another switching element connected to each terminal of the
つまり、相補PWMにおいては、第2スイッチング素子がオフされる毎に、そのオフされる期間中における特定のオン期間に、第3スイッチング素子をオンさせる。例えば、前述の例のように正負一対のスイッチング素子としてU相ハイサイドスイッチUHとV相ローサイドスイッチVLが選択された場合を想定する。さらに、V相ローサイドスイッチが第1スイッチング素子としてはオン状態に維持され、U相ハイサイドスイッチUHが、第2スイッチング素子として、PWMキャリア周期で周期的にオン・オフされる場合を想定する。この場合、U相ハイサイドスイッチUHがオフされる毎に、そのオフ期間に、第3スイッチング素子としてのU相ローサイドスイッチULがオンされる。 That is, in the complementary PWM, every time the second switching element is turned off, the third switching element is turned on during a specific on period during the off period. For example, it is assumed that the U-phase high-side switch UH and the V-phase low-side switch VL are selected as a pair of positive and negative switching elements as in the above example. Further, it is assumed that the V-phase low-side switch is maintained in the ON state as the first switching element, and the U-phase high-side switch UH is periodically turned on / off as the second switching element in the PWM carrier cycle. In this case, every time the U-phase high-side switch UH is turned off, the U-phase low-side switch UL as the third switching element is turned on during the off period.
第3スイッチング素子をオンさせるオン期間は、第2スイッチング素子のオフ期間中において適宜設定してもよい。例えば、第2スイッチング素子のオフ期間全体に渡って第3スイッチング素子をオンさせるようにしてもよい。ただしそのようにすると、第2スイッチング素子と第3スイッチング素子のオン、オフの切り替わり時に、一時的に、両者が同時にオンされた状態が発生する可能性がある。 The on period for turning on the third switching element may be appropriately set during the off period for the second switching element. For example, the third switching element may be turned on for the entire off period of the second switching element. However, if this is done, there is a possibility that when the second switching element and the third switching element are switched on and off, a state in which both are temporarily turned on at the same time may occur.
そこで、本実施形態の相補PWMでは、PWMキャリア周期毎に、第2スイッチング素子のオフ後、デッドタイムの経過後に第3スイッチング素子をオンさせる。そして、そのオンさせた第3スイッチング素子のオフ後、デッドタイムの経過後に第2スイッチング素子をオンさせる。つまり、第2スイッチング素子のオフ期間中における第3スイッチング素子のオン期間は、本実施形態では、第2スイッチング素子のオフ後デッドタイムが経過したタイミングから、第2スイッチング素子が再びオンされるタイミングよりもデッドタイム前のタイミングまで、に設定されている。なお、デッドタイムとは、相補PWMにおいて、第2スイッチング素子をオフさせてから第3スイッチング素子をオンさせるまでの間、及び第3スイッチング素子をオフさせてから第2スイッチング素子をオンさせるまでの間に設定される、第2スイッチング素子及び第3スイッチング素子を共にオフ状態にさせる時間である。 Therefore, in the complementary PWM of the present embodiment, the third switching element is turned on after the dead time elapses after the second switching element is turned off for each PWM carrier cycle. Then, after the third switching element that has been turned on is turned off, the second switching element is turned on after the dead time has elapsed. That is, in the present embodiment, the on period of the third switching element during the off period of the second switching element is the timing at which the second switching element is turned on again from the timing when the dead time has elapsed after the second switching element is turned off. It is set to the timing before the dead time. The dead time is the period from turning off the second switching element to turning on the third switching element, and from turning off the third switching element to turning on the second switching element in the complementary PWM. It is a time set in between to turn off both the second switching element and the third switching element.
前述の例のように通電用の正負一対のスイッチング素子としてU相ハイサイドスイッチUHとV相ローサイドスイッチVLが選択された場合においては、PWMキャリア周期毎に、第2スイッチング素子としてのU相ハイサイドスイッチUHがオフされた後、デッドタイム経過後に、第3スイッチング素子としてのU相ローサイドスイッチULがオンされる。そして、U相ローサイドスイッチULがオフされた後、デッドタイム経過後に、U相ハイサイドスイッチUHがオンされる。 When the U-phase high-side switch UH and the V-phase low-side switch VL are selected as a pair of positive and negative switching elements for energization as in the above example, the U-phase high as the second switching element is selected for each PWM carrier cycle. After the side switch UH is turned off and the dead time elapses, the U-phase low side switch UL as the third switching element is turned on. Then, after the U-phase low-side switch UL is turned off and the dead time elapses, the U-phase high-side switch UH is turned on.
相補無しPWMは、第2スイッチング素子のオン・オフにかかわらず第3スイッチング素子をオンさせずにオフ状態に維持させる、というものである。つまり、相補無しPWMにおいてオンされるスイッチング素子は、選択された正負一対のスイッチング素子だけである。 The non-complementary PWM is to maintain the third switching element in the off state without turning it on regardless of whether the second switching element is turned on or off. That is, the switching elements turned on in the non-complementary PWM are only the selected positive / negative pair of switching elements.
制御回路33は、PWM制御として、相補PWM及び相補無しPWMの何れか一方を用いてモータ25を制御するよう構成されている。具体的に、本実施形態の制御回路33は、設定デューティ比が閾値未満の場合は、PWM制御として、相補PWMを実行する。一方、設定デューティ比が閾値以上の場合は、PWM制御として、相補無しPWMを実行する。
The control circuit 33 is configured to control the
なお、制御回路33が設定可能な設定デューティ比は、上限値が例えば100%、下限値が例えば0%である。よって、本実施形態では、設定デューティ比が0%以上閾値未満の場合は相補PWMが行われ、設定デューティ比が閾値以上100%以下の場合は相補無しPWMが行われることになる。 The set duty ratio that can be set by the control circuit 33 has an upper limit value of, for example, 100% and a lower limit value of, for example, 0%. Therefore, in the present embodiment, complementary PWM is performed when the set duty ratio is 0% or more and less than the threshold value, and non-complementary PWM is performed when the set duty ratio is the threshold value or more and 100% or less.
なお、設定デューティ比の下限値及び上限値は適宜決めてよく、例えば下限値については0%よりも大きい値であってもよいし、上限値については100%よりも小さい値であってもよい。そして、設定可能な設定デューティ比の範囲内において、閾値を適宜決定し、その閾値以上のデューティ比が設定された場合は相補無しPWM、その閾値未満のデューティ比が設定された場合は相補PWMを実行するようにすればよい。 The lower limit value and the upper limit value of the set duty ratio may be appropriately determined. For example, the lower limit value may be a value larger than 0%, and the upper limit value may be a value smaller than 100%. .. Then, within the settable duty ratio range, the threshold value is appropriately determined, and when a duty ratio equal to or higher than the threshold value is set, non-complementary PWM is performed, and when a duty ratio less than the threshold value is set, complementary PWM is performed. You just have to do it.
また、閾値未満の範囲において、一律に相補PWMにすることは必須ではなく、設定デューティ比の値によっては相補無しPWMを実行することがあってもよい。即ち、少なくとも、設定デューティ比が特定のデューティ比以上で閾値未満の範囲内の場合は相補PWMを実行するが、特定のデューティ比未満の範囲において、相補PWMを実行するか相補無しPWMを実行するかは適宜決めてもよい。特定のデューティ比未満の範囲においては、例えば複数の範囲に区分して範囲毎にどちらか一方を定めてもよいし、例えばモータ回転数やモータ電流値、バッテリ電圧値などの、動作状態を示す種々のパラメータの値に応じてどちらを実行するかを決定するよう構成してもよい。また、特定のデューティ比は、閾値未満の範囲内で適宜決めてもよい。 Further, in the range below the threshold value, it is not essential to uniformly perform complementary PWM, and depending on the value of the set duty ratio, non-complementary PWM may be executed. That is, at least when the set duty ratio is equal to or higher than the specific duty ratio and is within the range below the threshold value, the complementary PWM is executed, but in the range below the specific duty ratio, the complementary PWM is executed or the non-complementary PWM is executed. It may be decided as appropriate. In the range less than a specific duty ratio, for example, one of them may be determined for each range by dividing into a plurality of ranges, and indicates an operating state such as a motor rotation speed, a motor current value, and a battery voltage value. It may be configured to determine which to perform depending on the values of the various parameters. Further, the specific duty ratio may be appropriately determined within the range of less than the threshold value.
図3に、制御回路33によりPWM制御されるブリッジ回路31の各スイッチング素子UH、VH、WH、UL、VL、WLの動作例を示す。なお、図3において「deg」は電気角の単位である「度」を意味する。
FIG. 3 shows an operation example of each switching element UH, VH, WH, UL, VL, and WL of the
図3は、一例として、常に相補PWMが実行されている状態を例示している。即ち、例えばモータ25の回転角度(即ち電気角)が0度〜60度の区間Aにおいては、正負一対のスイッチング素子としてU相ハイサイドスイッチUHとV相ローサイドスイッチVLが選択される。この区間Aでは、U相ハイサイドスイッチUHがPWMキャリア周期で周期的にオン・オフされる。
FIG. 3 illustrates, as an example, a state in which complementary PWM is always executed. That is, for example, in the section A where the rotation angle (that is, the electric angle) of the
また、図3に示すように、PWM制御においては、モータ25の回転が60度進む毎に、現在選択されている正負一対のスイッチング素子のうち1つが選択から外れ、新たに別のスイッチング素子が選択される。例えば回転位置が120度の場合、図3に示すように、120度になる前はU相ハイサイドスイッチUHとW相ローサイドスイッチWLが正負一対のスイッチング素子として選択されていたのに対し、120度になると、U相ハイサイドスイッチUHに代わってV相ハイサイドスイッチVHが選択される。そして、選択されるスイッチング素子が切り替わる毎に、その新たに選択されたスイッチング素子が、その切り替わりタイミングから60度回転して次の切り替わりタイミングに至るまでの間、第2スイッチング素子として周期的にオン・オフされる。
Further, as shown in FIG. 3, in PWM control, every time the rotation of the
なお、各スイッチング素子は、通電用の正負一対のスイッチング素子として選択された場合、その選択されたタイミングから120度回転するまでの間は選択された状態が維持される。ただし、選択されたスイッチング素子が第2スイッチング素子として周期的にオン・オフされるのは、120度回転される間のうち前半の60度回転されるまでの間であり、後半の60度は、第1スイッチング素子としてオン状態が維持される。 When each switching element is selected as a pair of positive and negative switching elements for energization, the selected state is maintained from the selected timing until the rotation is 120 degrees. However, the selected switching element is periodically turned on and off as the second switching element until it is rotated by 60 degrees in the first half of the period of 120 degrees, and 60 degrees in the latter half. , The ON state is maintained as the first switching element.
図3の区間Aにおいて、仮に相補無しPWMが実行される場合は、PWMキャリア周期毎にオン・オフされるのはU相ハイサイドスイッチUHのみであって、U相ローサイドスイッチULはオフ状態に維持される。なお、区間AにおいてはV相ローサイドスイッチVLはオン状態に維持される。 In section A of FIG. 3, if non-complementary PWM is executed, only the U-phase high-side switch UH is turned on and off at each PWM carrier cycle, and the U-phase low-side switch UL is turned off. Be maintained. In the section A, the V-phase low-side switch VL is maintained in the ON state.
一方、相補PWMの場合は、図3に示すように、U相ハイサイドスイッチUHがPWMキャリア周期毎にオン・オフされるのに加え、U相ローサイドスイッチULも、U相ハイサイドスイッチUHがオフされる毎に、そのオフ期間中における特定のオン期間、オンされる。 On the other hand, in the case of complementary PWM, as shown in FIG. 3, in addition to turning on / off the U-phase high-side switch UH at each PWM carrier cycle, the U-phase low-side switch UL also has the U-phase high-side switch UH. Each time it is turned off, it is turned on for a specific on period during that off period.
区間Aのより具体的な動作内容について、例えば、PWMキャリア周期が50μs、設定デューティ比が50%、デッドタイムが3.5μsである場合を例に挙げて、図4及び図5を用いて説明する。なお、「μs」は、マイクロ秒を示す。 A more specific operation content of the section A will be described with reference to FIGS. 4 and 5 by taking, for example, a case where the PWM carrier cycle is 50 μs, the set duty ratio is 50%, and the dead time is 3.5 μs. To do. In addition, "μs" indicates microseconds.
PWM制御として仮に相補無しPWMが実行された場合、区間Aにおいては、図4に示すように、第1スイッチング素子としてのV相ローサイドスイッチVLがオン状態に維持される。そして、第2スイッチング素子としてのU相ハイサイドスイッチUHが周期的にオン・オフされる。図4の例では、PWMキャリア周期におけるU相ハイサイドスイッチUHのオフ時間及びオン時間はいずれも25μsである。 If non-complementary PWM is executed as the PWM control, the V-phase low-side switch VL as the first switching element is maintained in the ON state in the section A as shown in FIG. Then, the U-phase high-side switch UH as the second switching element is periodically turned on and off. In the example of FIG. 4, the off time and the on time of the U-phase high-side switch UH in the PWM carrier cycle are both 25 μs.
一方、PWM制御として相補PWMが実行された場合、区間Aにおいては、図5に示すように、U相ハイサイドスイッチUH及びV相ローサイドスイッチVLの正負一対のスイッチング素子については相補無しPWMと同様に動作し、加えて、第3スイッチング素子としてのU相ローサイドスイッチULがオン・オフされる。 On the other hand, when complementary PWM is executed as PWM control, in section A, as shown in FIG. 5, the positive and negative pair of positive and negative switching elements of the U-phase high-side switch UH and the V-phase low-side switch VL are the same as the non-complementary PWM. In addition, the U-phase low-side switch UL as the third switching element is turned on and off.
即ち、U相ハイサイドスイッチUHがオンされている間は、U相ローサイドスイッチULはオフされる。この場合、図6に実線矢印で示すような通電経路が形成される。即ち、バッテリ21の正極からU相ハイサイドスイッチUH、モータ25の巻線26、及びV相ローサイドスイッチVLを経てバッテリ21の負極に至る通電経路が形成される。
That is, while the U-phase high-side switch UH is on, the U-phase low-side switch UL is turned off. In this case, an energization path as shown by the solid arrow in FIG. 6 is formed. That is, an energization path is formed from the positive electrode of the
そして、U相ハイサイドスイッチUHがオフされると、U相ローサイドスイッチULが、U相ハイサイドスイッチUHのオフ後、デッドタイムである3.5μsの経過後にオンされる。そして、U相ハイサイドスイッチUHが再びオンされるタイミングよりもデッドタイム分の3.5μs前のタイミング、即ちU相ローサイドスイッチULがオンしてから18μsのオン期間が経過したタイミングで、U相ローサイドスイッチULがオフされる。 Then, when the U-phase high-side switch UH is turned off, the U-phase low-side switch UL is turned on after the dead time of 3.5 μs has elapsed after the U-phase high-side switch UH is turned off. Then, at the timing 3.5 μs before the dead time before the U-phase high-side switch UH is turned on again, that is, at the timing when the on-period of 18 μs has elapsed since the U-phase low-side switch UL was turned on, the U-phase is U-phase. The low side switch UL is turned off.
U相ローサイドスイッチULがオンされている間は、図6に破線矢印で示すような電流経路が形成される。即ち、モータ25の巻線26からU相ローサイドスイッチULを経て再び巻線26に戻る電流経路が形成される。
While the U-phase low-side switch UL is on, a current path as shown by the dashed arrow in FIG. 6 is formed. That is, a current path is formed from the winding 26 of the
図5の例では、U相ハイサイドスイッチUHのオフ期間中にU相ローサイドスイッチULがオンされるオン期間の長さは、18μsである。U相ローサイドスイッチULのオン期間の長さ、即ち相補PWMにおける第3スイッチング素子のオン期間の長さは、本実施形態では、デッドタイムの長さに依存する。即ち、設定デューティ比に従ってオン・オフされる第2スイッチング素子のオフ期間の長さから、デッドタイムの2倍を減じた長さが、第3スイッチング素子のオン時間となる。 In the example of FIG. 5, the length of the on-period during which the U-phase low-side switch UL is turned on during the off-period of the U-phase high-side switch UH is 18 μs. The length of the on-period of the U-phase low-side switch UL, that is, the length of the on-period of the third switching element in the complementary PWM depends on the length of the dead time in the present embodiment. That is, the on-time of the third switching element is the length obtained by subtracting twice the dead time from the length of the off period of the second switching element that is turned on / off according to the set duty ratio.
なお、デッドタイムの長さは適宜決めてもよい。また、図5の例では、第2スイッチング素子がオンされてから第3スイッチング素子がオンされるまでのデッドタイムと、第3スイッチング素子がオフされてから第2スイッチング素子がオンされるまでのデッドタイムとが、何れも同じ3.5μsであったが、これらが異なる長さであってもよい。 The length of the dead time may be appropriately determined. Further, in the example of FIG. 5, the dead time from when the second switching element is turned on until the third switching element is turned on and from when the third switching element is turned off until the second switching element is turned on. The dead times were the same 3.5 μs, but they may have different lengths.
ところで、相補PWMの場合、本実施形態では上記のようにデッドタイムを設けているため、設定デューティ比が100%に近い高い領域では、所望のデューティ比を設定することが難しい。 By the way, in the case of complementary PWM, since the dead time is provided as described above in the present embodiment, it is difficult to set a desired duty ratio in a high region where the set duty ratio is close to 100%.
即ち、本実施形態ではデッドタイムが例えば3.5μsに設定されているため、PWMキャリア周期である50μs中、少なくともデッドタイムの2倍の7μsは、第2スイッチング素子をオンさせることができない。つまり、第2スイッチング素子をオンさせることが可能な時間は、1周期あたり最大でも43μsに制限される。 That is, in the present embodiment, since the dead time is set to, for example, 3.5 μs, the second switching element cannot be turned on for 7 μs, which is at least twice the dead time, in the PWM carrier cycle of 50 μs. That is, the time during which the second switching element can be turned on is limited to 43 μs at the maximum per cycle.
更に、本実施形態では、相補PWMにおいて、第3スイッチング素子のオン期間に対してその長さの最小値、即ち最小オン時間が設定されている。具体的に、本実施形態では最小オン時間が例えば0.5μsに設定されている。そのため、本実施形態では、PWMキャリア周期中、少なくとも、デッドタイムの2倍に最小オン時間を加えた7.5μsは、第2スイッチング素子をオンさせることができない。つまり、第2スイッチング素子をオンさせることが可能な時間は、1周期あたり最大でも42.5μsに制限される。 Further, in the present embodiment, in the complementary PWM, the minimum value of the length, that is, the minimum on-time is set with respect to the on-period of the third switching element. Specifically, in this embodiment, the minimum on-time is set to, for example, 0.5 μs. Therefore, in the present embodiment, the second switching element cannot be turned on for at least 7.5 μs in which the minimum on-time is added to twice the dead time during the PWM carrier cycle. That is, the time during which the second switching element can be turned on is limited to 42.5 μs at the maximum per cycle.
図7は、その最大の42.5μsが第2スイッチング素子のオン時間に設定されている場合、即ち設定デューティ比が85%に設定されている場合の動作例を示している。本実施形態では、第2スイッチング素子としてのU相ハイサイドスイッチUHのオン時間が42.5μsを超えるような設定デューティ比、即ち85%を超える所望の設定デューティが設定されても、その所望の設定デューティ比の通りに通電させることが困難となる。なお、仮に、第3スイッチング素子の最小オン時間の制約がない場合であっても、デッドタイムを考慮すると、1周期の長さからデッドタイムの2倍を減じた長さが43μsであることから、相補PWMにおいては第2スイッチング素子を43μs以上オンさせることはできない。 FIG. 7 shows an operation example when the maximum 42.5 μs is set to the on-time of the second switching element, that is, when the set duty ratio is set to 85%. In the present embodiment, even if a set duty ratio such that the on-time of the U-phase high-side switch UH as the second switching element exceeds 42.5 μs, that is, a desired set duty exceeding 85% is set, the desired setting duty is set. It becomes difficult to energize according to the set duty ratio. Even if there is no restriction on the minimum on-time of the third switching element, considering the dead time, the length obtained by subtracting twice the dead time from the length of one cycle is 43 μs. In complementary PWM, the second switching element cannot be turned on for 43 μs or more.
このようなことから、従来、PWM制御として相補PWMを用いる場合、例えば、設定デューティ比が、相補PWMを正常に実行可能な上限値以上の場合は、図8に例示するように、設定デューティ比の値にかかわらず、第2スイッチング素子をオフさせず実質的にデューティ比100%でモータ25を駆動させることがあった。つまり、従来、相補PWMにおいては、設定デューティ比が100%に近い高い領域では、設定デューティ比通りにモータ25への通電を行うことが困難であった。
For this reason, conventionally, when complementary PWM is used as PWM control, for example, when the set duty ratio is equal to or higher than the upper limit value at which complementary PWM can be normally executed, the set duty ratio is set as illustrated in FIG. Regardless of the value of, the
そこで本実施形態では、制御回路33は、相補PWMを正常に実行可能な上限値を閾値として、設定デューティ比が閾値未満の場合はPWM制御として相補PWMを実行し、設定デューティ比が閾値以上の場合はPWM制御として相補無しPWMを実行するよう構成されている。本実施形態では閾値は85%である。なお、厳密には、設定デューティ比が85%までは相補PWMを正常に実行可能であるため、設定デューティ比が閾値以下の場合に相補PWMを実行して閾値を超えた場合に相補無しPWMを実行するようにしてもよい。また、仮に、第3スイッチング素子の最小オン時間の制約がない場合は、86%までは相補PWMにて設定デューティ比の通りに通電させることができるため、閾値を86%に設定してもよい。 Therefore, in the present embodiment, the control circuit 33 executes complementary PWM as PWM control when the set duty ratio is less than the threshold value, with the upper limit value at which the complementary PWM can be normally executed as a threshold value, and the set duty ratio is equal to or higher than the threshold value. In this case, it is configured to execute PWM without complement as PWM control. In this embodiment, the threshold is 85%. Strictly speaking, since complementary PWM can be normally executed up to a set duty ratio of 85%, complementary PWM is executed when the set duty ratio is below the threshold value, and non-complementary PWM is performed when the threshold value is exceeded. You may want to do it. Further, if there is no restriction on the minimum on-time of the third switching element, up to 86% can be energized according to the set duty ratio by complementary PWM, so the threshold value may be set to 86%. ..
なお、閾値は、上記のように相補PWMを正常に実行可能な上限値に設定することは必須ではなく、上限値より低い値に設定してもよい。例えば、上記例においては、85%よりも低い所定値を閾値に設定してもよい。第3スイッチング素子の最小オン時間の制約がない場合は、86%よりも低い所定値を閾値に設定してもよい。 The threshold value is not necessarily set to the upper limit value at which complementary PWM can be normally executed as described above, and may be set to a value lower than the upper limit value. For example, in the above example, a predetermined value lower than 85% may be set as the threshold value. If there is no restriction on the minimum on-time of the third switching element, a predetermined value lower than 86% may be set as the threshold value.
上記のようなPWM制御方法の切り替えを行うことにより、本実施形態では、図9に例示するように、設定デューティ比が85%未満の場合は相補PWMが行われ、これによりブリッジ回路31は設定デューティ比の通りに作動する。一方、設定デューティ比が85%以上の場合は、相補無しPWMが行われるため、この場合も設定デューティ比の通りにブリッジ回路31が作動する。つまり、本実施形態では、設定デューティ比の値にかかわらず、設定デューティ比の通りにブリッジ回路31を作動させることができ、これにより設定デューティ比に対応した電流をモータ25に流すことができる。
By switching the PWM control method as described above, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 9, when the set duty ratio is less than 85%, complementary PWM is performed, whereby the
(1−3)PWM制御処理
次に、制御回路33が実行するPWM制御処理について、図10を用いて説明する。制御回路33のCPU41は、起動後、トリガスイッチ38がオンされると、前述の通り、モータ25の回転位置に基づいて、通電経路を形成する正負一対のスイッチング素子を選択する。より具体的に、図3に例示したように、モータ25の回転位置が60度進む毎に、選択対象のスイッチング素子を切り替えていく。
(1-3) PWM Control Process Next, the PWM control process executed by the control circuit 33 will be described with reference to FIG. When the
そして、CPU41は、回転位置が60度進んで選択対象のスイッチング素子を切り替える度に、図10のPWM制御処理を周期的に実行する。なお、PWM制御処理の実行周期は、前述のPWMキャリア周期よりも十分に短い。また、図10のPWM制御処理のプログラムは、メモリ42に記憶されている。
Then, the
制御回路33のCPU41は、図10のPWM制御処理を開始すると、S110で、定回転制御による設定デューティ比Dsを算出する。ここでいう定回転制御とは、いわゆる速度フィードバック制御を意味する。具体的に、CPU41は、変速ダイヤル15の設定位置に対応した目標回転速度と、モータ25の実際の回転速度との差分に基づき、その差分が0になるように設定デューティ比Dsを算出する。
When the
S120では、設定デューティ比Dsが閾値以上か否か判断する。設定デューティ比Dsが閾値未満の場合は、S140で、PWM制御として、相補PWM制御を実行する。
設定デューティ比Dsが閾値以上の場合は、S130で、PWM制御として、相補無しPWMを実行する。なお、S110で算出される設定デューティ比Dsは100%以上であることもあり得る。S110で算出された設定デューティ比Dsが100%以上の場合は、S130では、デューティ比100%の通電を行う。即ち、第2スイッチング素子を、PWMキャリア周期中、常時オンさせる。
In S120, it is determined whether or not the set duty ratio Ds is equal to or greater than the threshold value. When the set duty ratio Ds is less than the threshold value, complementary PWM control is executed as PWM control in S140.
When the set duty ratio Ds is equal to or greater than the threshold value, PWM without complement is executed as PWM control in S130. The set duty ratio Ds calculated in S110 may be 100% or more. When the set duty ratio Ds calculated in S110 is 100% or more, energization with a duty ratio of 100% is performed in S130. That is, the second switching element is always turned on during the PWM carrier cycle.
(1−4)第1実施形態の効果
以上説明した第1実施形態によれば、以下の(1a)〜(1c)の効果を奏する。
(1a)制御回路33は、設定デューティ比が閾値未満の場合に相補PWMを実行し、設定デューティ比が閾値以上の場合は相補無しPWMを実行する。そのため、閾値を適宜設定することで、全体として、設定デューティ比にて適切にPWM制御することが可能となる。
(1-4) Effects of First Embodiment According to the first embodiment described above, the following effects (1a) to (1c) are exhibited.
(1a) The control circuit 33 executes complementary PWM when the set duty ratio is less than the threshold value, and executes non-complementary PWM when the set duty ratio is equal to or more than the threshold value. Therefore, by appropriately setting the threshold value, it is possible to appropriately perform PWM control at the set duty ratio as a whole.
(1b)設定デューティ比が閾値未満の場合であっても、一部領域においては相補無しPWMを実行するようにしてもよいが、本実施形態では、閾値未満の場合は一律に相補PWMを実行するよう構成されている。そのため、PWM制御として相補PWMを用いることにより得られる効果、即ち相補無しPWMを用いる場合よりも優れた効果を、より多く享受することができる。 (1b) Even when the set duty ratio is less than the threshold value, the non-complementary PWM may be executed in a part of the region, but in the present embodiment, the complementary PWM is uniformly executed when the set duty ratio is less than the threshold value. It is configured to do. Therefore, it is possible to enjoy more effects obtained by using complementary PWM as PWM control, that is, more excellent effects than when using non-complementary PWM.
(1c)閾値は、PWMキャリア周期に対する、PWMキャリア周期から特定時間を減じた時間の割合の値である。そして、本実施形態におけるその特定時間とは、デッドタイムの2倍に第3スイッチング素子の最小オン時間を加えた時間である。そのため、デッドタイム及び第3スイッチング素子の最小オン時間の影響を受けない最大限の設定デューティ比までは相補PWMを実行させることができる。これにより、全体として適切なPWM制御の実現を可能としつつ、相補PWMを用いることにより得られる効果を最大限に享受することが可能となる。 (1c) The threshold value is a value of the ratio of the time obtained by subtracting the specific time from the PWM carrier cycle to the PWM carrier cycle. The specific time in the present embodiment is a time obtained by adding the minimum on-time of the third switching element to twice the dead time. Therefore, the complementary PWM can be executed up to the maximum set duty ratio that is not affected by the dead time and the minimum on-time of the third switching element. As a result, it is possible to realize an appropriate PWM control as a whole, and to maximize the effect obtained by using the complementary PWM.
(1−5)特許請求の範囲の文言との対応関係
ここで、第1実施形態の文言と特許請求の範囲の文言との対応関係について補足説明する。バッテリ21は、直流電源の一例に相当する。制御回路33は、制御部の一例に相当する。
(1-5) Correspondence with the wording of the claims Here, the correspondence between the wording of the first embodiment and the wording of the claims will be supplementarily described. The
[2.第2実施形態]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[2. Second Embodiment]
Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the differences will be described below. The same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configurations, and the preceding description will be referred to.
まず、デューティ比の算出方法について、第1実施形態では、いわゆる回転数フィードバック制御によってデューティ比を算出したが、第2実施形態では、フィードバック制御は行わず、オープンループによりデューティ比を算出する。具体的に、変速ダイヤル15から入力される設定速度信号に対応したデューティ比を算出する。よって、変速ダイヤル15で設定されている回転速度が高いほど、算出されるデューティ比も大きくなる。なお、オープンループにより算出されるデューティ比を、以下、演算デューティ比とも言う。
First, regarding the method of calculating the duty ratio, in the first embodiment, the duty ratio is calculated by so-called rotation speed feedback control, but in the second embodiment, the feedback control is not performed and the duty ratio is calculated by an open loop. Specifically, the duty ratio corresponding to the set speed signal input from the
また、前述した第1実施形態における相補PWMでは、図5を用いて説明したように、PWMキャリア周期でオン・オフさせる第2スイッチング素子のオン時間が、設定デューティ比に応じた時間の通りであった。即ち、図5の例のように、設定デューティ比が50%の場合、第2スイッチング素子であるU相ハイサイドスイッチのオン時間は、設定デューティ比に応じた時間である25μsが確保されていた。 Further, in the complementary PWM in the first embodiment described above, as described with reference to FIG. 5, the on-time of the second switching element to be turned on / off in the PWM carrier cycle is the same as the time corresponding to the set duty ratio. there were. That is, as in the example of FIG. 5, when the set duty ratio is 50%, the on-time of the U-phase high-side switch, which is the second switching element, is 25 μs, which is the time corresponding to the set duty ratio. ..
これに対し、第2実施形態の相補PWMでは、第2スイッチング素子をオンさせるべきタイミング(以下、PWMオンタイミング)ですぐにオンさせず、そのPWMオンタイミングからデッドタイム経過後にオンさせる。 On the other hand, in the complementary PWM of the second embodiment, the second switching element is not turned on immediately at the timing when it should be turned on (hereinafter, PWM on timing), but is turned on after the dead time elapses from the PWM on timing.
具体例を図11に示す。図11は、PWMキャリア周期が50μs、設定デューティ比が50%、デッドタイムが3.5μsであり、第2スイッチング素子としてU相ハイサイドスイッチUHが選択されている例を示している。 A specific example is shown in FIG. FIG. 11 shows an example in which the PWM carrier period is 50 μs, the set duty ratio is 50%, the dead time is 3.5 μs, and the U-phase high-side switch UH is selected as the second switching element.
図11に示すように、第2実施形態では、U相ハイサイドスイッチUHのオフ後、デッドタイムが経過後に、U相ローサイドスイッチULがオンされる。ここまでは第1実施形態と同じである。そして、U相ローサイドスイッチULのオンは、設定デューティ比に応じたPWMオンタイミングまで、即ちPWMキャリア周期における25μs経過時まで継続され、PWMオンタイミングでオフされる。因みに、第1実施形態では、PWMオンタイミングよりもデッドタイム前のタイミングでU相ローサイドスイッチULがオフされる。 As shown in FIG. 11, in the second embodiment, the U-phase low-side switch UL is turned on after the dead time has elapsed after the U-phase high-side switch UH is turned off. Up to this point, it is the same as the first embodiment. Then, the U-phase low-side switch UL is turned on until the PWM on timing according to the set duty ratio, that is, until 25 μs has elapsed in the PWM carrier cycle, and is turned off at the PWM on timing. Incidentally, in the first embodiment, the U-phase low-side switch UL is turned off at a timing before the dead time before the PWM on timing.
そして、PWMオンタイミングでU相ローサイドスイッチULがオフされた後、デッドタイム経過後のタイミング、即ちU相ハイサイドスイッチUHがオフされてから28.5μs経過したタイミングで、U相ハイサイドスイッチUHが再びオンされる。 Then, after the U-phase low-side switch UL is turned off at the PWM on timing, the timing after the dead time elapses, that is, the timing when 28.5 μs has passed since the U-phase high-side switch UH was turned off, the U-phase high-side switch UH Is turned on again.
そのため、U相ハイサイドスイッチUHの実際のオン時間は、設定デューティ比に応じた正規のオン時間よりもデッドタイム分だけ短くなる。つまり、PWMキャリア周期に対する実際のオン時間の割合である実デューティ比は、設定デューティ比よりも、デッドタイムに相当するデューティ比だけ低い値となる。図11の例では、デッドタイムの3.5μsをデューティ比に換算すると、7%となる。そのため、設定デューティ比が50%であっても、実デューティ比は、設定デューティ比よりも7%低い43%となる。 Therefore, the actual on-time of the U-phase high-side switch UH is shorter than the regular on-time according to the set duty ratio by the dead time. That is, the actual duty ratio, which is the ratio of the actual on-time to the PWM carrier cycle, is lower than the set duty ratio by the duty ratio corresponding to the dead time. In the example of FIG. 11, when the dead time of 3.5 μs is converted into the duty ratio, it becomes 7%. Therefore, even if the set duty ratio is 50%, the actual duty ratio is 43%, which is 7% lower than the set duty ratio.
そこで、第2実施形態では、設定デューティ比と実デューティ比を一致させるべく、制御回路33は、算出した演算デューティ比をそのまま設定デューティ比として設定するのではなく、算出した演算デューティ比をデッドタイム分オフセットさせ、そのオフセット後のデューティ比を設定デューティ比として設定する。 Therefore, in the second embodiment, in order to match the set duty ratio with the actual duty ratio, the control circuit 33 does not set the calculated calculated duty ratio as it is as the set duty ratio, but sets the calculated calculated duty ratio as the dead time. It is offset by a minute, and the duty ratio after the offset is set as the set duty ratio.
図11の例の場合、モータ25の駆動に必要な演算デューティ比として50%という値が算出された場合、その50%をそのまま設定デューティ比に設定するのではなく、デッドタイム分のデューティ比である7%を加算した57%を、設定デューティ比として設定する。
In the case of the example of FIG. 11, when a value of 50% is calculated as the calculated duty ratio required to drive the
この結果、U相ローサイドスイッチULは、U相ハイサイドスイッチUHのオフ後、21.5μs経過したタイミングでオフされることになる。そして、そのオフ時からデッドタイム3.5μsの経過後、即ちU相ハイサイドスイッチUHがオフされてから25μs経過後に、U相ハイサイドスイッチUHが再びオンされ、その後25μsの間オンされることになる。つまり、設定デューティ比そのものは、本来必要なデューティ比である50%からオフセットされた57%に設定されるものの、結果的に、実デューティ比は、本来必要なデューティ比である50%となる。 As a result, the U-phase low-side switch UL is turned off at a timing 21.5 μs after the U-phase high-side switch UH is turned off. Then, after a dead time of 3.5 μs elapses from the time of turning off, that is, 25 μs after the U-phase high-side switch UH is turned off, the U-phase high-side switch UH is turned on again and then turned on for 25 μs. become. That is, although the set duty ratio itself is set to 57%, which is offset from the originally required duty ratio of 50%, as a result, the actual duty ratio becomes 50%, which is the originally required duty ratio.
なお、第2実施形態においても、一例として、デッドタイムは3.5μsであり、且つ、第3スイッチング素子の最小オン時間が0.5μsに設定されているものとする。そのため、相補PWMにおいては実質的には最大で85%の実デューティ比を実現できる。 Also in the second embodiment, as an example, it is assumed that the dead time is 3.5 μs and the minimum on time of the third switching element is set to 0.5 μs. Therefore, in the complementary PWM, a maximum actual duty ratio of 85% can be realized.
よって、第2実施形態の相補PWMにおいては、図12に示すように、設定デューティ比として最大で92%までは設定できる。なぜなら、92%に設定しても、デッドタイムの影響により実デューティ比は85%になるからである。逆に言えば、算出された演算デューティ比をオフセットさせて設定デューティ比に設定するという前提のもとで、第1実施形態と同様、算出された演算デューティ比が85%までは、相補PWMを正常に実行できる。 Therefore, in the complementary PWM of the second embodiment, as shown in FIG. 12, the set duty ratio can be set up to 92%. This is because even if it is set to 92%, the actual duty ratio becomes 85% due to the influence of the dead time. Conversely, on the premise that the calculated calculated duty ratio is offset and set to the set duty ratio, complementary PWM is performed until the calculated calculated duty ratio is up to 85%, as in the first embodiment. It can be executed normally.
そこで、第2実施形態では、図13に例示するように、算出された演算デューティ比が85%未満の場合は、算出された演算デューティ比をオフセットした値を設定デューティ比として、相補PWMを実行する。この結果、演算デューティ比が85%未満の領域においては、実デューティ比は、演算デューティ比と同じ値になる。 Therefore, in the second embodiment, as illustrated in FIG. 13, when the calculated calculated duty ratio is less than 85%, the complementary PWM is executed with the value obtained by offsetting the calculated calculated duty ratio as the set duty ratio. To do. As a result, in the region where the calculated duty ratio is less than 85%, the actual duty ratio becomes the same value as the calculated duty ratio.
そして、算出された演算デューティ比が85%以上の場合は、その演算デューティ比をそのまま設定デューティ比として、相補無しPWMを実行する。そのため、演算デューティ比が85%以上の領域においても、実デューティ比は演算デューティ比と同じ値になる。つまり、全体として、演算デューティ比と実デューティ比を一致させることができる。 Then, when the calculated calculated duty ratio is 85% or more, the non-complementary PWM is executed with the calculated duty ratio as the set duty ratio. Therefore, even in the region where the calculated duty ratio is 85% or more, the actual duty ratio is the same value as the calculated duty ratio. That is, as a whole, the calculated duty ratio and the actual duty ratio can be matched.
次に、第2実施形態のPWM制御処理について、図14を用いて説明する。CPU41は、図14のPWM制御処理を開始すると、S210で、オープンループによるデューティ比D1、即ち演算デューティ比D1を算出する。
Next, the PWM control process of the second embodiment will be described with reference to FIG. When the
S220では、S210で算出した演算デューティ比D1にオフセット量Doffを加算することにより、オフセットデューティ比D2を算出する。オフセット量Doffは、前述のようにPWMキャリア周期に対するデッドタイムの割合であり、本実施形態では7%である。 In S220, the offset duty ratio D2 is calculated by adding the offset amount Doff to the calculated duty ratio D1 calculated in S210. The offset amount Doff is the ratio of the dead time to the PWM carrier cycle as described above, and is 7% in the present embodiment.
S230では、S220で算出したオフセットデューティ比D2が100%以上か否か判断する。100%以上でなければS250に進み、100%以上であればS240に進む。S240では、オフセットデューティ比D2を100%に設定して、S250に進む。 In S230, it is determined whether or not the offset duty ratio D2 calculated in S220 is 100% or more. If it is not 100% or more, the process proceeds to S250, and if it is 100% or more, the process proceeds to S240. In S240, the offset duty ratio D2 is set to 100%, and the process proceeds to S250.
S250では、S210で算出した演算デューティ比D1が閾値以上であるか否か判断する。閾値は第1実施形態と同じであり、例えば85%である。演算デューティ比D1が閾値未満の場合は、S280で、設定デューティ比Dsとしてオフセットデューティ比D2を設定する。そしてS290で、S280で設定した設定デューティ比Dsに従って、相補PWMを実行する。 In S250, it is determined whether or not the calculated duty ratio D1 calculated in S210 is equal to or greater than the threshold value. The threshold is the same as in the first embodiment, for example 85%. When the calculated duty ratio D1 is less than the threshold value, the offset duty ratio D2 is set as the set duty ratio Ds in S280. Then, in S290, complementary PWM is executed according to the set duty ratio Ds set in S280.
S250で、演算デューティ比D1が閾値以上の場合は、S260で、設定デューティ比Dsとして演算デューティ比D1を設定する。なお、演算デューティ比D1が100%以上の場合は、S260では、設定デューティ比Dsとして100%を設定する。そしてS270で、S260で設定した設定デューティ比Dsに従って、相補無しPWMを実行する。なお、設定デューティ比Dsが100%の場合は、デューティ比100%の通電を行う。即ち、第2スイッチング素子を、PWMキャリア周期中、常時オンさせる。 If the calculated duty ratio D1 is equal to or greater than the threshold value in S250, the calculated duty ratio D1 is set as the set duty ratio Ds in S260. When the calculated duty ratio D1 is 100% or more, 100% is set as the set duty ratio Ds in S260. Then, in S270, the non-complementary PWM is executed according to the set duty ratio Ds set in S260. When the set duty ratio Ds is 100%, energization is performed with a duty ratio of 100%. That is, the second switching element is always turned on during the PWM carrier cycle.
以上説明した第2実施形態によっても、第1実施形態と同等の作用効果を得ることができる。また、第2実施形態では、相補PWMの方法が第1実施形態とは異なっていて、実デューティ比が、デッドタイム相当分、設定デューティ比よりも小さくなる。そこで、演算デューティ比をそのまま設定デューティ比として設定するのではなく、演算デューティ比をデッドタイム相当分オフセットした値を設定デューティ比に設定している。これにより、相補PWMにおいても、結果として、実デューティ比を演算デューティ比に一致させることができる。 The second embodiment described above can also obtain the same effect as that of the first embodiment. Further, in the second embodiment, the complementary PWM method is different from that in the first embodiment, and the actual duty ratio is smaller than the set duty ratio by the amount corresponding to the dead time. Therefore, instead of setting the calculated duty ratio as it is as the set duty ratio, the value obtained by offsetting the calculated duty ratio by the amount corresponding to the dead time is set as the set duty ratio. As a result, even in the complementary PWM, the actual duty ratio can be matched with the calculated duty ratio.
[3.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
[3. Other embodiments]
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modifications.
(3−1)PWM制御において、オンさせるべき正負一対のスイッチング素子として新たに選択されたスイッチング素子について、選択されてから再びオフ状態にされるまでの120度のうち前半の60度の区間のみをPWMキャリア周期に従ってオン・オフさせることは、必須ではない。例えば、選択された正負一対のスイッチング素子のうちローサイドスイッチは常にオン状態に維持させ、ハイサイドスイッチを常にPWMキャリア周期に従ってオン・オフさせるようにしてもよい。 (3-1) In PWM control, for a switching element newly selected as a pair of positive and negative switching elements to be turned on, only the first half 60 degree section of 120 degrees from the selection to the turning off state again. It is not essential to turn on / off according to the PWM carrier cycle. For example, the low-side switch of the selected pair of positive and negative switching elements may be kept on at all times, and the high-side switch may be always turned on / off according to the PWM carrier cycle.
(3−2)デューティ比の算出の際に参照する情報として、上記実施形態では、変速ダイヤルからの設定速度信号を用いたが、これはあくまでも一例である。例えば、トリガ操作部11の操作量に応じて目標速度を設定し、その目標速度に基づいて必要なデューティ比を算出するようにしてもよい。
(3-2) In the above embodiment, the set speed signal from the speed change dial is used as the information to be referred to when calculating the duty ratio, but this is only an example. For example, the target speed may be set according to the operation amount of the
(3−3)閾値にヒステリシスを持たせてもよい。具体的に、例えば、相補PWMから相補無しPWMへ切り替えるべき閾値が85%であるとする。この場合において、設定デューティ比が85%未満だった状態から85%以上になったことによってPWM制御方法が相補PWMから相補無しPWMに切り替わったとする。そして、その後に設定デューティ比が再び低下していった場合は、85%未満になった場合に相補PWMに切り替えるのではなく、85%よりも低い所定の境界値未満になった場合に相補PWMに切り替えるようにしてもよい。 (3-3) The threshold value may have hysteresis. Specifically, for example, it is assumed that the threshold value for switching from complementary PWM to non-complementary PWM is 85%. In this case, it is assumed that the PWM control method is switched from complementary PWM to non-complementary PWM when the set duty ratio is changed from less than 85% to 85% or more. Then, when the set duty ratio decreases again after that, instead of switching to complementary PWM when it becomes less than 85%, complementary PWM when it becomes less than a predetermined boundary value lower than 85%. You may switch to.
(3−4)本開示においてモータは、ブラシレスモータに限定されない。また、モータが有する電力入力用の端子の数も3つに限定されるものではない。例えば、電力入力用の端子を2つ有するブラシ付き直流モータを有する電動作業機に対して本開示を適用してもよい。 (3-4) In the present disclosure, the motor is not limited to a brushless motor. Further, the number of power input terminals of the motor is not limited to three. For example, the present disclosure may be applied to an electric working machine having a brushed DC motor having two terminals for power input.
ブリッジ回路についても、上記実施形態のように6つのスイッチング素子を有する構成はあくまでも一例であり、ブリッジ回路が有するスイッチング素子の数は限定されない。例えば、モータが直流モータである場合は、ブリッジ回路として、4つのスイッチング素子を有するいわゆるHブリッジ回路を用いてもよい。 As for the bridge circuit, the configuration having six switching elements as in the above embodiment is only an example, and the number of switching elements included in the bridge circuit is not limited. For example, when the motor is a DC motor, a so-called H-bridge circuit having four switching elements may be used as the bridge circuit.
(3−5)本開示の技術は、刈払機以外の園芸用の作業機や、石工用、金工用、木工用の電動工具などの、各種の電動作業機に適用することができる。より具体的には、電動ハンマ、電動ハンマドリル、電動ドリル、電動ドライバ、電動レンチ、電動グラインダ、電動マルノコ、電動レシプロソー、電動ジグソー、電動ハンマ、電動カッター、電動チェンソー、電動カンナ、電動釘打ち機(鋲打ち機を含む)、電動ヘッジトリマ、電動芝刈り機、電動芝生バリカン、電動刈払機、電動クリーナ、電動ブロア、電動噴霧器、電動散布機、電動集塵機、といった各種電動作業機に適用することができる。 (3-5) The technique of the present disclosure can be applied to various electric working machines such as horticultural working machines other than brush cutters, and electric tools for masonry, metalworking, and woodworking. More specifically, electric hammers, electric hammer drills, electric drills, electric drivers, electric wrenches, electric grinders, electric circular saws, electric reciprocal saws, electric jigsaws, electric hammers, electric cutters, electric chainsaws, electric cannaes, electric nail cutters ( (Including studs), electric hedge trimmers, electric lawn mowers, electric lawn wrench, electric brush cutters, electric cleaners, electric blowers, electric sprayers, electric sprayers, electric dust collectors, etc. ..
(3−6)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 (3-6) A plurality of functions possessed by one component in the above embodiment may be realized by a plurality of components, or one function possessed by one component may be realized by a plurality of components. May be good. Further, a plurality of functions possessed by the plurality of components may be realized by one component, or one function realized by the plurality of components may be realized by one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added or replaced with the configuration of the other above embodiment. It should be noted that all aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
1…電動作業機、11…トリガ操作部、15…変速ダイヤル、20…バッテリパック、21…バッテリ、25…モータ、25a,25b,25c…端子、26,27,28…巻線、29…回転センサ、30…コントローラ、31…ブリッジ回路、32…ゲート回路、33…制御回路、34…レギュレータ、35…ロータ位置検出回路、38…トリガスイッチ、41…CPU、42…メモリ、UH,VH,WH,UL,VL,WL…スイッチング素子。 1 ... Electric work machine, 11 ... Trigger operation unit, 15 ... Shift dial, 20 ... Battery pack, 21 ... Battery, 25 ... Motor, 25a, 25b, 25c ... Terminal, 26, 27, 28 ... Winding, 29 ... Rotation Sensor, 30 ... controller, 31 ... bridge circuit, 32 ... gate circuit, 33 ... control circuit, 34 ... regulator, 35 ... rotor position detection circuit, 38 ... trigger switch, 41 ... CPU, 42 ... memory, UH, VH, WH , UL, VL, WL ... Switching element.
Claims (3)
直流電源の正極側と前記複数の端子の各々との間、及び前記直流電源の負極側と前記複数の端子の各々との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子を有するブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路内で前記直流電源の正極側から負極側に至る前記モータの通電経路を形成する正負一対の前記スイッチング素子のうち一方の第1スイッチング素子をオン状態に維持させ、他方の第2スイッチング素子を、設定されたデューティ比に従ってオン・オフさせることで、前記モータに前記デューティ比に応じた電流が流れるように制御するPWM制御を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記デューティ比が閾値未満の場合は、前記PWM制御として、前記第2スイッチング素子が前記デューティ比に従って周期的にオン・オフされる際の周期であるPWMキャリア周期毎に、前記第2スイッチング素子が接続されている前記モータの端子に接続されている他の前記スイッチング素子である第3スイッチング素子を特定のオン期間にオンさせる、相補PWMを実行するように構成されており、
前記オン期間は、前記第2スイッチング素子がオフされて第1のデッドタイムが経過したタイミングから、前記第2スイッチング素子を再びオンさせるタイミングよりも第2のデッドタイムだけ前のタイミングまでの期間であり、
前記第1のデッドタイム及び前記第2のデッドタイムは、それぞれ、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を共にオフさせるように設定された時間であり、
前記閾値は、前記PWMキャリア周期に対する、前記PWMキャリア周期から特定時間を減じた時間の割合の値であり、
前記特定時間は、前記第1のデッドタイムと前記第2のデッドタイムとの和以上であり、
前記制御部は、前記デューティ比が前記閾値以上の場合は、前記PWM制御として、前記第2スイッチング素子のオン・オフにかかわらず前記第3スイッチング素子をオフ状態に維持させる相補無しPWMを実行するよう構成されている、
電動作業機。 A motor with multiple terminals for power input,
A bridge circuit having a plurality of switching elements provided between the positive electrode side of the DC power supply and each of the plurality of terminals, and between the negative electrode side of the DC power supply and each of the plurality of terminals.
One of the positive and negative switching elements forming the energization path of the motor from the positive side to the negative side of the DC power supply in the bridge circuit is maintained in the on state, and the other second switching element is maintained. A control unit that executes PWM control that controls the motor so that a current corresponding to the duty ratio flows through the motor by turning the element on and off according to a set duty ratio.
With
When the duty ratio is less than the threshold value, the control unit performs the PWM control for each PWM carrier cycle, which is a cycle when the second switching element is periodically turned on and off according to the duty ratio. turns on the third switching element and the second switching element is in addition to the switching elements that are connected to the terminals of the motor connected to the on period of the specific, is configured to perform a complementary PWM Ori ,
The on period is a period from the timing at which the second switching element is turned off and the first dead time elapses to the timing before the timing at which the second switching element is turned on again by the second dead time. Yes,
The first dead time and the second dead time are times set so as to turn off both the second switching element and the third switching element, respectively.
The threshold value is a value of the ratio of the time obtained by subtracting the specific time from the PWM carrier cycle to the PWM carrier cycle.
The specific time is equal to or greater than the sum of the first dead time and the second dead time.
When the duty ratio is equal to or higher than the threshold value, the control unit executes, as the PWM control, non-complementary PWM that keeps the third switching element in the off state regardless of whether the second switching element is on or off. Is configured to
Electric work machine.
前記相補PWMは、前記オン期間の長さの最小値である最小オン時間が決められていて、前記オン期間の長さを少なくとも前記最小オン時間以上に設定するよう構成されており、
前記特定時間は、前記第1のデッドタイムと前記第2のデッドタイムとの和に前記最小オン時間を加えた時間以上である、
電動作業機。 The electric work machine according to claim 1.
The complementary PWM has a minimum on-time that is a minimum value of the length of the on-period, and is configured to set the length of the on-period to at least the minimum on-time or more.
The specific time is equal to or greater than the time obtained by adding the minimum on-time to the sum of the first dead time and the second dead time.
Electric work machine.
前記特定時間は、前記第1のデッドタイムと前記第2のデッドタイムとの和に前記最小オン時間を加えた時間である、電動作業機。 The electric work machine according to claim 2.
The specific time is a time obtained by adding the minimum on-time to the sum of the first dead time and the second dead time.
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