JP6954010B2 - Electronic control device - Google Patents

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本発明は、ブラシレスDCモータを位置センサレス制御により片側PWM駆動する電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device that drives a brushless DC motor by PWM drive on one side by position sensorless control.

従来よりブラシレスDCモータを駆動する方式の1つとして、駆動回路を構成する上下スイッチのうちハイサイドスイッチをPWM(Pulse Width Modulation)駆動し、ローサイドスイッチは連続的にオンにすることで駆動する所謂片側PWM駆動方式がある。また、モータを位置センサレス方式により駆動する際には、モータの巻線に発生する逆起電力,誘起電圧のゼロクロス点を検出して位置情報を取得することが多い。 Conventionally, as one of the methods for driving a brushless DC motor, the high side switch among the upper and lower switches constituting the drive circuit is driven by PWM (Pulse Width Modulation), and the low side switch is driven by continuously turning on the so-called. There is a one-sided PWM drive system. Further, when the motor is driven by the position sensorless method, the position information is often acquired by detecting the zero cross point of the counter electromotive force and the induced voltage generated in the winding of the motor.

図8は、従来の位置センサレス方式により車両に搭載されるモータを駆動する回路を示す。インバータ回路1は、ハイサイドスイッチであるPチャネルMOSFET2と、ローサイドスイッチであるNチャネルMOSFET3とを3相ブリッジ接続して構成されている。FET2のソースには車両のバッテリ電源の電圧VBが供給され、FET3のソースはグランドに接続されている。インバータ回路1の各相出力端子は、3相ブラシレスDCモータ4の各相巻線の一端にそれぞれ接続されている。 FIG. 8 shows a circuit for driving a motor mounted on a vehicle by a conventional position sensorless method. The inverter circuit 1 is configured by connecting a P-channel MOSFET 2 which is a high-side switch and an N-channel MOSFET 3 which is a low-side switch in a three-phase bridge connection. The voltage VB of the battery power supply of the vehicle is supplied to the source of the FET 2, and the source of the FET 3 is connected to the ground. Each phase output terminal of the inverter circuit 1 is connected to one end of each phase winding of the three-phase brushless DC motor 4.

逆起電力検知部5は、各相に対応した比較器6U,6V,6Wを備えている。比較器6の非反転入力端子は、それぞれ保護抵抗R0を介してモータ4の各相巻線の一端に接続されている。加算抵抗Rの一端は共通に接続され、他端が前記各相巻線の一端に接続されている。そして、比較器6の反転入力端子は、加算抵抗Rの前記一端に共通に接続されている。これにより、比較器6に付与される比較用の基準電圧は、モータ4の仮想中性点電位となる。逆起電力検知部5は、比較器6によりモータ4の逆起電力,つまり巻線に発生する誘起電圧のゼロクロス点を検出する。 The counter electromotive force detection unit 5 includes comparators 6U, 6V, and 6W corresponding to each phase. The non-inverting input terminals of the comparator 6 are connected to one end of each phase winding of the motor 4 via a protection resistor R0. One end of the adder resistor R is commonly connected, and the other end is connected to one end of each phase winding. The inverting input terminal of the comparator 6 is commonly connected to the one end of the adder resistor R. As a result, the reference voltage for comparison applied to the comparator 6 becomes the virtual neutral point potential of the motor 4. The counter electromotive force detection unit 5 detects the counter electromotive force of the motor 4, that is, the zero crossing point of the induced voltage generated in the winding by the comparator 6.

図9は、比較器6の入力波形を示す図である。実線が非通電相の比較入力電圧、破線が基準電圧を表している。ローサイドスイッチが連続的にオンしている相のモータ端子電圧は0V,ハイサイドスイッチがPWM駆動されている相のモータ端子電圧は、スイッチオン期間は電源電圧VB,PWMスイッチオフ期間は−VFとなる。VFはFETのボディダイオードの順方向電圧である。そして、モータの逆起電力VEは、ゼロクロス点で±0Vになる。したがって、ゼロクロス点での比較入力電圧及び基準電圧は、スイッチオン期間はVB/2,スイッチオフ期間は−VF/2となる。これに対して、ゼロクロス点の前後では、比較入力電圧には逆起電力±VEが加わり、基準電圧には±VE/3が加わる。 FIG. 9 is a diagram showing an input waveform of the comparator 6. The solid line represents the comparative input voltage of the non-energized phase, and the broken line represents the reference voltage. The motor terminal voltage of the phase in which the low-side switch is continuously on is 0V, and the motor terminal voltage of the phase in which the high-side switch is PWM-driven is the power supply voltage VB during the switch-on period and -VF during the PWM switch-off period. Become. VF is the forward voltage of the body diode of the FET. Then, the back electromotive force VE of the motor becomes ± 0V at the zero crossing point. Therefore, the comparative input voltage and the reference voltage at the zero cross point are VB / 2 during the switch-on period and -VF / 2 during the switch-off period. On the other hand, before and after the zero cross point, the counter electromotive force ± VE is added to the comparison input voltage, and ± VE / 3 is added to the reference voltage.

このような従来技術では、PWM駆動におけるスイッチオフ期間は比較器6の入力が負電圧となり出力が不安定となるため、この期間は比較器6の出力信号が入力される制御回路,マイクロコンピュータにおいてマスク処理等が行われ、ゼロクロス点の検出を禁止している。また、スイッチングのオン,オフ直後も電圧が不安定となるため、ゼロクロス点の検出を禁止している。したがって、PWM信号のデューティ比が小さければゼロクロス点の検出を禁止する期間が長くなり、その期間にゼロクロス点が到来する可能性が高くなるため、ゼロクロス点を検するタイミングにずれが生じ易くなる。 In such a conventional technique, the input of the comparator 6 becomes a negative voltage and the output becomes unstable during the switch-off period in the PWM drive. Therefore, during this period, the control circuit and the microcomputer into which the output signal of the comparator 6 is input Mask processing is performed to prohibit the detection of zero cross points. In addition, since the voltage becomes unstable immediately after switching is turned on and off, detection of the zero crossing point is prohibited. Therefore, if the duty ratio of the PWM signal is small, the period for prohibiting the detection of the zero cross point becomes long, and the possibility that the zero cross point arrives during that period increases, so that the timing for inspecting the zero cross point tends to be deviated.

この問題は、例えば特許文献1に示すように、デューティ比が50%以下のときのみ逆起電力信号を反転させて、PWM駆動におけるスイッチオフ期間にゼロクロス検出を可能とすれば解決できる。 For example, as shown in Patent Document 1, this problem can be solved by inverting the counter electromotive force signal only when the duty ratio is 50% or less and enabling zero cross detection during the switch-off period in PWM drive.

特開2014−220987号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-220987

しかしながら、特許文献1の構成では、逆起電力信号を反転させることでPWM駆動におけるスイッチオン期間にはゼロクロス点の検出ができなくなる。特に、デューティ比が50%付近のときに検出可能期間が短くなるため、正確に検出できなくなってしまう。 However, in the configuration of Patent Document 1, the zero cross point cannot be detected during the switch-on period in the PWM drive by inverting the counter electromotive force signal. In particular, when the duty ratio is around 50%, the detectable period becomes short, so that accurate detection becomes impossible.

また、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチの両方をPWM駆動してモータを駆動する所謂平衡PWM駆動を行う際には、スイッチオン期間とスイッチオフ期間との両方でゼロクロス点が検出できる。ところが、平衡PWM駆動では、片側PWM駆動に比較して電流リップルやスイッチング損失が大きくなる。 Further, when performing so-called balanced PWM drive in which both the high-side switch and the low-side switch are PWM-driven to drive the motor, a zero cross point can be detected in both the switch-on period and the switch-off period. However, in the balanced PWM drive, the current ripple and the switching loss are larger than those in the one-side PWM drive.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、片側PWM駆動を行う際に、スイッチオン期間とスイッチオフ期間との両方でゼロクロス点が検出できる電子制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electronic control device capable of detecting a zero cross point in both a switch-on period and a switch-off period when performing one-sided PWM drive. be.

請求項1記載の電子制御装置によれば、PWM信号出力部は、PWM信号を生成して駆動回路のハイサイドスイッチに出力し、ローサイドスイッチには連続オン信号を出力し、3相以上のブラシレスDCモータを位置センサレス制御により片側PWM駆動する。ゼロクロス点検出部は、一端が電源端子に共通に接続されるプルアップ抵抗と、一端がプルアップ抵抗の他端に接続され、他端がモータの各相巻線に接続される保護抵抗とを備える。そして、ゼロクロス点検出部は、その信号入力端子がプルアップ抵抗と保護抵抗との共通接続点に接続されて、モータの巻線に発生する誘起電圧のゼロクロス点を検出する。 According to the electronic control device according to claim 1, the PWM signal output unit generates a PWM signal and outputs it to a high-side switch of a drive circuit, outputs a continuous on signal to a low-side switch, and is brushless with three or more phases. The DC motor is PWM-driven on one side by position sensorless control. The zero cross point detector has a pull-up resistor with one end commonly connected to the power supply terminal and a protective resistor with one end connected to the other end of the pull-up resistor and the other end connected to each phase winding of the motor. Be prepared. Then, the zero cross point detection unit detects the zero cross point of the induced voltage generated in the winding of the motor when its signal input terminal is connected to the common connection point of the pull-up resistor and the protection resistor.

このように構成すれば、ゼロクロス点検出部の信号入力端子の電位には、電源電圧をプルアップ抵抗と保護抵抗とで分圧した電位が重畳される。これにより、PWM駆動のスイッチオフ時においてモータ端子電圧が負電位となっても、前記信号入力端子の電位は正電位となるようにシフトされる。したがって、ゼロクロス点検出部は、モータが片側PWM駆動される際に、スイッチオフ時でも誘起電圧のゼロクロス点を検出することができ、位置センサレス制御を高精度に行うことが可能になる。 With this configuration, the potential of the signal input terminal of the zero cross point detection unit is superimposed on the potential obtained by dividing the power supply voltage by the pull-up resistor and the protection resistor. As a result, even if the motor terminal voltage becomes a negative potential when the PWM drive switch is turned off, the potential of the signal input terminal is shifted to a positive potential. Therefore, the zero cross point detection unit can detect the zero cross point of the induced voltage even when the switch is off when the motor is PWM-driven on one side, and the position sensorless control can be performed with high accuracy.

第1実施形態であり、電子制御装置の構成を要部に付いて示す図The figure which shows 1st Embodiment and shows the structure of the electronic control apparatus with the main part. 各ノードにおける電圧を示す図Diagram showing voltage at each node 比較器に付与される比較入力電圧及び基準電圧の波形を示す図The figure which shows the waveform of the comparative input voltage and the reference voltage applied to a comparator 誘起電圧のゼロクロス点を検出する処理を示すフローチャートFlowchart showing the process of detecting the zero crossing point of the induced voltage 第2実施形態であり、比較器に替えて使用するA/Dコンバータを示す図The figure which shows the A / D converter which is 2nd Embodiment and is used instead of a comparator. 誘起電圧のゼロクロス点を検出する処理を示すフローチャートFlowchart showing the process of detecting the zero crossing point of the induced voltage 第3実施形態であり、電源電圧VBを分圧した基準電圧を付与する構成を示す図FIG. 3 is a diagram showing a configuration in which a reference voltage obtained by dividing the power supply voltage VB is applied according to the third embodiment. 従来のモータを位置センサレス制御により駆動する構成の一例を示す図The figure which shows an example of the configuration which drives a conventional motor by position sensorless control 比較器に付与される比較入力電圧及び基準電圧の波形を示す図The figure which shows the waveform of the comparative input voltage and the reference voltage applied to a comparator

(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図1から図4を参照して説明する。尚、図8と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。保護抵抗R0は、保護抵抗R2に置き換えられている。そして、比較器6の反転入力端子は、プルアップ抵抗R1を介して電源VBにプルアップされている。また、比較器6には、動作用電源としてバッテリ電圧VBが供給されている。バッテリ電圧VBの端子は電源端子に相当する。以上が逆起電力検知部11を構成している。比較器6U〜6Wの出力端子は、マイクロコンピュータ12(以下、マイコン12と略称する。)の入力端子にそれぞれ接続されている。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The same parts as those in FIG. 8 are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and different parts will be described. The protection resistor R0 is replaced with the protection resistor R2. The inverting input terminal of the comparator 6 is pulled up to the power supply VB via the pull-up resistor R1. Further, the comparator 6 is supplied with a battery voltage VB as an operating power source. The terminal of the battery voltage VB corresponds to the power supply terminal. The above constitutes the counter electromotive force detection unit 11. The output terminals of the comparators 6U to 6W are connected to the input terminals of the microcomputer 12 (hereinafter, abbreviated as the microcomputer 12).

マイコン12は、各相について得られる誘起電圧のゼロクロス点より、モータ4のロータ回転位置を電気角60度毎に得る。これに基づいて、モータ4に通電するPWM信号を生成することで位置センサレス駆動を行う。マイコン12に内蔵されているPWM信号出力部13は、3相PWM信号U+,U−,V+,V−,W+,W−を生成し、インバータ回路1を構成するFET2及び3のゲートにそれぞれ出力する。尚、インバータ回路1は駆動回路に相当する。また、FET2はハイサイドスイッチに相当し、FET3はローサイドスイッチに相当する。逆起電力検知部11及びマイコン12は、ゼロクロス点検出部に相当する。 The microcomputer 12 obtains the rotor rotation position of the motor 4 every 60 degrees of the electric angle from the zero crossing point of the induced voltage obtained for each phase. Based on this, position sensorless drive is performed by generating a PWM signal that energizes the motor 4. The PWM signal output unit 13 built in the microcomputer 12 generates three-phase PWM signals U +, U-, V +, V-, W +, and W-, and outputs them to the gates of FETs 2 and 3 constituting the inverter circuit 1, respectively. do. The inverter circuit 1 corresponds to a drive circuit. Further, the FET 2 corresponds to a high side switch, and the FET 3 corresponds to a low side switch. The counter electromotive force detection unit 11 and the microcomputer 12 correspond to the zero cross point detection unit.

図2は、各ノードにおける電位を示す。また図3は、本実施形態における比較器6の入力波形を示す。図9と同様に、実線が非通電相の比較入力電圧、破線が基準電圧を示している。図9における説明と同様に、ゼロクロス点での非通電相におけるモータ端子電圧は、PWM駆動におけるスイッチオン期間はVB/2,スイッチオフ期間は−VF/2となる。したがって、ゼロクロス点での比較入力電圧及び基準電圧は、
スイッチオン期間:(R2・VB+R1・VB/2)/(R1+R2)
スイッチオフ期間:(R2・VB−R1・VF/2)/(R1+R2)
となる。ゼロクロス点の前後では、これに対して、比較入力電圧と基準電圧とにはそれぞれ
比較入力電圧:±R1・VE/(R1+R2)
基準電圧 :±R1・VE/{3(R1+R2)}
が印加される。
FIG. 2 shows the potential at each node. Further, FIG. 3 shows an input waveform of the comparator 6 in this embodiment. Similar to FIG. 9, the solid line shows the comparative input voltage of the non-energized phase, and the broken line shows the reference voltage. Similar to the description in FIG. 9, the motor terminal voltage in the non-energized phase at the zero cross point is VB / 2 during the switch-on period in PWM drive and −VF / 2 during the switch-off period. Therefore, the comparative input voltage and reference voltage at the zero cross point are
Switch-on period: (R2 / VB + R1 / VB / 2) / (R1 + R2)
Switch-off period: (R2, VB-R1, VF / 2) / (R1 + R2)
Will be. Before and after the zero cross point, on the other hand, the comparative input voltage and the reference voltage are the comparative input voltage: ± R1 · VE / (R1 + R2), respectively.
Reference voltage: ± R1 ・ VE / {3 (R1 + R2)}
Is applied.

以上より、(R2・VB−R1・VF/2)/(R1+R2)≧0
つまり分圧比R1/R2を2VB/VF以下に設定すれば、ゼロクロス点での比較入力電圧及び基準電圧は、PWM駆動におけるスイッチオン,オフ及びバッテリ電圧VBの大きさに依らず、常に0V以上で且つ電圧VB以下となる。
From the above, (R2 / VB-R1 / VF / 2) / (R1 + R2) ≥ 0
That is, if the voltage division ratio R1 / R2 is set to 2 VB / VF or less, the comparative input voltage and the reference voltage at the zero cross point are always 0 V or more regardless of the size of the switch on / off and the battery voltage VB in the PWM drive. And the voltage is VB or less.

したがって、比較器6の電源電圧にバッテリ電圧VBを用いれば、電圧が変動するスイッチオン,スイッチオフの直後を除いて常にゼロクロス検出が可能となり、片側PWM駆動であっても、デューティ比の大小に依らず、ゼロクロス検出のずれが生じにくくなる。その際に、ゼロクロス検出の禁止期間をオン直後とオフ直後とで別々の長さに設定することで、それぞれを最適な値に設定でき、検出禁止期間を最小限にすることができる。 Therefore, if the battery voltage VB is used as the power supply voltage of the comparator 6, zero-cross detection can always be performed except immediately after the switch is turned on and off when the voltage fluctuates. Regardless, the deviation of zero cross detection is less likely to occur. At that time, by setting the prohibition period of zero cross detection to different lengths immediately after on and immediately after turning off, each can be set to an optimum value, and the detection prohibition period can be minimized.

実際の設計では、ゼロクロス点の前後では比較入力電圧及び基準電圧に逆起電力分が加わる。また、一般的な比較器の入力可能範囲は、0Vから電源電圧の範囲よりもさらに小さくなる。これらを考慮して、比較入力電圧及び基準電圧が常に比較器の入力可能範囲に入るよう、分圧比R1/R2を適切に設定する。 In the actual design, the counter electromotive force is added to the comparative input voltage and the reference voltage before and after the zero crossing point. Further, the inputtable range of a general comparator is further smaller than the range of 0V to the power supply voltage. In consideration of these, the voltage division ratios R1 / R2 are appropriately set so that the comparison input voltage and the reference voltage are always within the inputtable range of the comparator.

図4に示す誘起電圧のゼロクロス点を検出する処理において、マイコン12は、先ずPWM信号出力部13で生成出力されるPWM信号の最初のエッジを検出するまで待機する(S0;NO)。最初のエッジを検出すると(YES)、立上りエッジであれば(S2;YES)ステップS3に移行し、立下りエッジあれば(S2;NO)ステップS4に移行する。 In the process of detecting the zero crossing point of the induced voltage shown in FIG. 4, the microcomputer 12 first waits until the first edge of the PWM signal generated and output by the PWM signal output unit 13 is detected (S0; NO). When the first edge is detected (YES), if it is a rising edge (S2; YES), the process proceeds to step S3, and if it is a falling edge (S2; NO), the process proceeds to step S4.

ステップS3では、第1所定時間の経過待ちをし(NO)、第1所定時間が経過すると(YES)その時点での非通電相の比較器6の出力レベルが反転したか否かを判断する(S5)。出力レベルが反転していなければ(NO)ステップS1に戻る。また、ステップS4では、第2所定時間の経過待ちをし(NO)、第2所定時間が経過すると(YES)ステップS5に移行する。例えば図3に示すように、第2所定時間は第1所定時間よりも長く設定されている。 In step S3, the elapse of the first predetermined time is waited (NO), and when the first predetermined time elapses (YES), it is determined whether or not the output level of the non-energized phase comparator 6 at that time is reversed. (S5). If the output level is not inverted, the process returns to (NO) step S1. Further, in step S4, the process proceeds to step S5 after waiting for the elapse of the second predetermined time (NO) and (YES) when the second predetermined time elapses. For example, as shown in FIG. 3, the second predetermined time is set longer than the first predetermined time.

つまり、立上りエッジを検出した後、第1所定時間が経過するまでは比較器6の出力レベルを参照せず、第1所定時間が経過すると参照を開始する。そして、ステップS5において前記出力レベルが反転することで(YES)誘起電圧のゼロクロス点を検出するまでは(S6)、ステップS1,S5のループを繰り返し実行する。立上りエッジを検出した際には、第2所定時間が経過すると上記と同様の処理を行う。第1及び第2所定時間は、禁止期間に相当する。尚、ゼロクロス点を検出して処理を終了すると、ステップS0における「最初のエッジ検出」のステータスはリセットされる。 That is, after the rising edge is detected, the output level of the comparator 6 is not referred to until the first predetermined time elapses, and the reference is started when the first predetermined time elapses. Then, the loops of steps S1 and S5 are repeatedly executed until (YES) the zero crossing point of the induced voltage is detected by inverting the output level in step S5 (S6). When the rising edge is detected, the same process as described above is performed when the second predetermined time elapses. The first and second predetermined times correspond to the prohibited period. When the zero cross point is detected and the process is completed, the status of "first edge detection" in step S0 is reset.

以上のように本実施形態によれば、マイコン12のPWM信号出力部13は、PWM信号を生成してインバータ回路1のハイサイドのFET2に出力し、ローサイドのFET3には連続オン信号を出力し、モータ4を位置センサレス制御により片側PWM駆動する。ゼロクロス点検出部は、一端が電源端子に共通に接続されるプルアップ抵抗R1と、一端がプルアップ抵抗R1の他端に接続され、他端がモータの各相巻線に接続される保護抵抗R2とを備える。そして、逆起電力検知部11は、その信号入力端子がプルアップ抵抗R1と保護抵抗R2との共通接続点に接続されて、モータ4の巻線に発生する誘起電圧のゼロクロス点を検出する。 As described above, according to the present embodiment, the PWM signal output unit 13 of the microcomputer 12 generates a PWM signal and outputs it to the high-side FET 2 of the inverter circuit 1, and outputs a continuous on signal to the low-side FET 3. , The motor 4 is PWM-driven on one side by position sensorless control. The zero cross point detector has a pull-up resistor R1 whose one end is commonly connected to the power supply terminal and a protective resistor whose one end is connected to the other end of the pull-up resistor R1 and the other end is connected to each phase winding of the motor. It has R2. Then, the counter electromotive force detection unit 11 detects the zero crossing point of the induced voltage generated in the winding of the motor 4 when its signal input terminal is connected to the common connection point of the pull-up resistor R1 and the protection resistor R2.

このように構成すれば、逆起電力検知部11の信号入力端子の電位には、電源電圧VBをプルアップ抵抗R1と保護抵抗R2とで分圧した電位が重畳される。これにより、PWM駆動のスイッチオフ時においてモータ端子電圧が負電位となっても、前記信号入力端子の電位は正電位となるようにシフトされる。したがって、逆起電力検知部11は、モータ4が片側PWM駆動される際に、スイッチオフ時でも誘起電圧のゼロクロス点を検出することができ、位置センサレス制御を高精度に行うことが可能になる。 With this configuration, the potential of the signal input terminal of the counter electromotive force detection unit 11 is superposed with the potential obtained by dividing the power supply voltage VB by the pull-up resistor R1 and the protection resistor R2. As a result, even if the motor terminal voltage becomes a negative potential when the PWM drive switch is turned off, the potential of the signal input terminal is shifted to a positive potential. Therefore, the counter electromotive force detection unit 11 can detect the zero crossing point of the induced voltage even when the switch is off when the motor 4 is PWM-driven on one side, and the position sensorless control can be performed with high accuracy. ..

また、逆起電力検知部11は、インバータ回路1に駆動電源を供給する車両のバッテリ電源の電圧VBが動作用電源として供給される比較器6を備えるので、電圧VBの高低に拘らず、比較器6は常に入力信号の電圧を入力範囲に収めることができる。したがって、電圧VBが変動しても、PWM駆動におけるスイッチオン時とスイッチオフ時との双方で誘起電圧のゼロクロス点を検出できる。 Further, since the counter electromotive force detection unit 11 includes a comparator 6 in which the voltage VB of the battery power supply of the vehicle that supplies the drive power supply to the inverter circuit 1 is supplied as the operating power supply, comparison is performed regardless of the level of the voltage VB. The vessel 6 can always keep the voltage of the input signal within the input range. Therefore, even if the voltage VB fluctuates, the zero cross point of the induced voltage can be detected both when the switch is turned on and when the switch is turned off in the PWM drive.

また、その比較器6には、各相の信号入力端子に与えられる電圧を加算して生成される仮想中性点の電位を比較用基準電圧として付与したので、PWM駆動におけるスイッチオン,オフに拘らず、基準電圧がモータ4の中性点電圧に等しくなる。したがって、バッテリ電圧VBを分圧した基準電圧を付与する構成とは異なり、PWM信号と同期させて基準電圧をスイッチングさせる必要が無い。また、FET2及び3に並列接続されている還流ダイオードの順方向電圧VFのばらつきを考慮する必要もなくなる。 Further, since the potential of the virtual neutral point generated by adding the voltages given to the signal input terminals of each phase is applied to the comparator 6 as the reference voltage for comparison, the switch is turned on and off in the PWM drive. Regardless, the reference voltage becomes equal to the neutral point voltage of the motor 4. Therefore, unlike the configuration in which the reference voltage obtained by dividing the battery voltage VB is applied, it is not necessary to switch the reference voltage in synchronization with the PWM signal. Further, it is not necessary to consider the variation in the forward voltage VF of the freewheeling diodes connected in parallel to the FETs 2 and 3.

また、マイコン12は、インバータ回路1がPWM信号に基づいてスイッチングを行った直後に、ゼロクロス点の検出を禁止する期間を設定するので、スイッチングの直後においてモータ端子電圧が不安定になる期間にゼロクロス点を誤検出することを防止できる。また、マイコン12は、前記スイッチングのターンオン時とターンオフ時とで、禁止期間の長さを個別に設定し、それぞれを第1所定時間,第2所定時間とした。これにより、ターンオンの直後とターンオフの直後とで、モータ端子電圧が不安定になる期間の長さが異なる場合でも、それぞれについて最適となるように禁止期間を極力短く設定することができる。 Further, since the microcomputer 12 sets a period for prohibiting the detection of the zero cross point immediately after the inverter circuit 1 switches based on the PWM signal, the zero cross occurs during the period when the motor terminal voltage becomes unstable immediately after the switching. It is possible to prevent erroneous detection of points. Further, the microcomputer 12 individually sets the length of the prohibition period at the turn-on time and the turn-off time of the switching, and sets each as the first predetermined time and the second predetermined time, respectively. As a result, even if the length of the period during which the motor terminal voltage becomes unstable differs between immediately after the turn-on and immediately after the turn-off, the prohibition period can be set as short as possible so as to be optimum for each.

(第2実施形態)
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第2実施形態では、図5に示すように、比較器6に替えてA/Dコンバータ14を使用する。A/Dコンバータ14は、マイコン12に内蔵されていても、又は外付けでも良い。A/Dコンバータ14は、U,V,Wの各相に対応したアナログ信号入力端子を備えており、それらを時分割で切り換えてA/D変換を行い、8ビットや12ビット等のデジタルデータに変換して出力する。前記信号入力端子は、第1実施形態の比較器6と同様に、保護抵抗R2を介してモータ4の各相巻線の一端に接続されると共に、プルアップ抵抗R1により電源電圧VBにプルアップされている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different parts will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the A / D converter 14 is used instead of the comparator 6. The A / D converter 14 may be built in the microcomputer 12 or may be externally attached. The A / D converter 14 is provided with analog signal input terminals corresponding to each phase of U, V, and W, and switches them in a time division manner to perform A / D conversion and digital data such as 8-bit or 12-bit. Convert to and output. Similar to the comparator 6 of the first embodiment, the signal input terminal is connected to one end of each phase winding of the motor 4 via the protection resistor R2, and is pulled up to the power supply voltage VB by the pull-up resistor R1. Has been done.

図4相当図である図6において、マイコン12は、ステップS5に替わるステップS7を実行する。ここでは、非通電相の電圧データをV1,通電相の電圧データをV2,V3とすると、電圧{V1−(V1+V2+V3)/3}の符号の正負が反転したか否かを判断する。すなわち、電圧(V1+V2+V3)/3は、モータ4の仮想中性点電圧に等しい。 In FIG. 6, which is a diagram corresponding to FIG. 4, the microcomputer 12 executes step S7 instead of step S5. Here, assuming that the voltage data of the non-energized phase is V1 and the voltage data of the energized phase is V2 and V3, it is determined whether or not the sign of the voltage {V1- (V1 + V2 + V3) / 3} is reversed. That is, the voltage (V1 + V2 + V3) / 3 is equal to the virtual neutral point voltage of the motor 4.

以上のように構成される第2実施形態によれば、マイコン12は、A/Dコンバータ14によりデジタルデータに変換された電圧を、ソフトウェア処理によりモータ4の仮想中性点電圧,つまり基準電圧と比較して誘起電圧のゼロクロス点を検出する。この場合、例えばデジタルフィルタを使用して、入力電圧に重畳されているノイズ成分を除去することも可能である。 According to the second embodiment configured as described above, the microcomputer 12 uses the voltage converted into digital data by the A / D converter 14 as the virtual neutral point voltage of the motor 4, that is, the reference voltage by software processing. The zero cross point of the induced voltage is detected by comparison. In this case, for example, a digital filter can be used to remove the noise component superimposed on the input voltage.

(第3実施形態)
図7に示す第3実施形態では、第1実施形態と同様に比較器6を使用する。電源端子とグランドとの間には、抵抗R1,R2及びR3の直列回路が接続されており、抵抗R3には、NチャネルMOSFET15が並列に接続されている。尚、抵抗R3の抵抗値は(R1+R2)に設定されている。そして、比較器6の反転入力端子は、抵抗R1,R2の共通接続点に接続されている。FET15のゲートには、PWM信号の論理を反転したものがゲート信号として付与されている。
(Third Embodiment)
In the third embodiment shown in FIG. 7, the comparator 6 is used as in the first embodiment. A series circuit of resistors R1, R2 and R3 is connected between the power supply terminal and the ground, and an N-channel MOSFET 15 is connected in parallel to the resistor R3. The resistance value of the resistor R3 is set to (R1 + R2). The inverting input terminal of the comparator 6 is connected to the common connection point of the resistors R1 and R2. The gate of the FET 15 is provided with a gate signal obtained by inverting the logic of the PWM signal.

第3実施形態ではバッテリ電圧VBを分圧したものを比較器6の基準電圧として付与する。この場合、PWM駆動におけるスイッチオン期間とスイッチオフ期間とで、基準電圧は以下のようになる。
スイッチオン期間:(R2・VB+R1・VB/2)/(R1+R2)
スイッチオフ期間:(R2・VB)/(R1+R2)
In the third embodiment, the divided battery voltage VB is applied as the reference voltage of the comparator 6. In this case, the reference voltage is as follows between the switch-on period and the switch-off period in the PWM drive.
Switch-on period: (R2 / VB + R1 / VB / 2) / (R1 + R2)
Switch-off period: (R2 / VB) / (R1 + R2)

以上のように構成される第3実施形態によれば、分圧抵抗R1〜R3の抵抗値設定により基準電圧を微調整できる。但し、スイッチオフ期間の基準電圧が
{(R1・VF/2)/(R1+R2)}だけ理論値からずれるので、その分ゼロクロス点の検出タイミングにずれが生じる。
According to the third embodiment configured as described above, the reference voltage can be finely adjusted by setting the resistance values of the voltage dividing resistors R1 to R3. However, since the reference voltage during the switch-off period deviates from the theoretical value by {(R1 · VF / 2) / (R1 + R2)}, the detection timing of the zero cross point deviates by that amount.

(その他の実施形態)
比較器6の動作用電源は、必ずしもバッテリ電源にする必要は無い。
第1所定時間と第2所定時間の長短を逆に設定しても良い。
ゼロクロス点の検出禁止期間は、ターンオン時とターンオフ時とで同じ長さに設定しても良い。また、検出禁止期間は、必要に応じて設定すれば良い。
ハイサイドスイッチにNチャネルMOSFETを用いても良い。また、スイッチには、その他IGBTやパワートランジスタ等を用いても良い。
(Other embodiments)
The operating power source of the comparator 6 does not necessarily have to be a battery power source.
The length of the first predetermined time and the second predetermined time may be set in reverse.
The zero cross point detection prohibition period may be set to the same length at the time of turn-on and at the time of turn-off. Further, the detection prohibition period may be set as necessary.
An N-channel MOSFET may be used for the high-side switch. In addition, an IGBT, a power transistor, or the like may be used as the switch.

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described in accordance with the examples, it is understood that the present disclosure is not limited to the examples and structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within a uniform range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms that include only one element, more, or less, are also within the scope of the present disclosure.

図面中、1はインバータ回路、2はPチャネルMOSFET、3はNチャネルMOSFET、4はブラシレスDCモータ、6は比較器、11は逆起電力検知部、12はマイクロコンピュータ、13はPWM信号出力部、R1はプルアップ抵抗、R2は保護抵抗を示す。 In the drawing, 1 is an inverter circuit, 2 is a P-channel MOSFET, 3 is an N-channel MOSFET, 4 is a brushless DC motor, 6 is a comparator, 11 is a counter electromotive force detector, 12 is a microcomputer, and 13 is a PWM signal output unit. , R1 indicates a pull-up resistance, and R2 indicates a protection resistance.

Claims (5)

3相以上のブラシレスDCモータ(4)を位置センサレス制御により片側PWM駆動するため、PWM信号を生成して駆動回路(1)のハイサイドスイッチ(2)に出力し、ローサイドスイッチ(3)には連続オン信号を出力するPWM信号出力部(13)と、
前記モータの巻線に発生する誘起電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出部(11,12)とを備え、
前記ゼロクロス点検出部は、一端が電源端子に共通に接続されるプルアップ抵抗(R1)と、一端が前記プルアップ抵抗の他端に接続され、他端が前記モータの各相巻線に接続される保護抵抗(R2)とを備え、
前記ゼロクロス点検出部の信号入力端子は、前記プルアップ抵抗と前記保護抵抗との共通接続点に接続されている電子制御装置。
Since a brushless DC motor (4) having three or more phases is PWM-driven on one side by position sensorless control, a PWM signal is generated and output to the high-side switch (2) of the drive circuit (1), and the low-side switch (3) is used. A PWM signal output unit (13) that outputs a continuous on signal,
It is provided with a zero cross point detection unit (11, 12) for detecting the zero cross point of the induced voltage generated in the winding of the motor.
One end of the zero cross point detector is connected to a pull-up resistor (R1) commonly connected to the power supply terminal, and one end is connected to the other end of the pull-up resistor, and the other end is connected to each phase winding of the motor. With a protection resistor (R2)
The signal input terminal of the zero cross point detection unit is an electronic control device connected to a common connection point between the pull-up resistor and the protection resistor.
前記電源端子は、バッテリ電源より前記駆動回路に駆動用電源を供給するものであり、
前記ゼロクロス点検出部は、前記電源端子を介して動作用電源が供給される比較器(6)を備えて構成される請求項1記載の電子制御装置。
The power supply terminal supplies a drive power source to the drive circuit from a battery power source.
The electronic control device according to claim 1, wherein the zero cross point detection unit includes a comparator (6) to which an operating power supply is supplied via the power supply terminal.
前記比較器には、各相の信号入力端子に与えられる電圧を加算して生成される仮想中性点の電位が比較用基準電圧として付与される請求項2記載の電子制御装置。 The electronic control device according to claim 2, wherein a potential of a virtual neutral point generated by adding a voltage given to a signal input terminal of each phase is applied to the comparator as a reference voltage for comparison. 前記ゼロクロス点検出部は、前記駆動回路が前記PWM信号に基づいてスイッチングを行った直後に、ゼロクロス点の検出を禁止する禁止期間を設定する請求項1から3の何れか一項に記載の電子制御装置。 The electron according to any one of claims 1 to 3, wherein the zero cross point detection unit sets a prohibition period for prohibiting detection of the zero cross point immediately after the drive circuit switches based on the PWM signal. Control device. 前記ゼロクロス点検出部は、前記スイッチングのターンオン時とターンオフ時とで、前記禁止期間の長さを個別に設定可能である請求項4記載の電子制御装置。 The electronic control device according to claim 4, wherein the zero cross point detection unit can individually set the length of the prohibition period at the turn-on time and the turn-off time of the switching.
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