无刷电机的驱动装置及驱动方法制造方法及图纸

提供可以抑制脉冲移位控制引起的旋转精度和控制性的下降的无刷电机的驱动装置及驱动方法。驱动装置在脉冲宽度调制控制的通电期间中检测开路相电压，从检测出的电压值估计转子的位置信息并驱动3相无刷电机。该驱动装置在设定占空比的电压脉冲宽度为规定值以下时，在脉冲宽度调制的一周期中进行两次最低占空比的电压脉冲宽度的通电，在下一个脉冲宽度调制的一周期中进行两次校正占空比的电压脉冲宽度的通电，以两周期的平均进行与设定占空比对应的驱动占空比的脉冲宽度的通电。

Driving Device and Driving Method of Brushless Motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无刷电机的驱动装置及驱动方法
本专利技术涉及驱动例如用于车辆用内燃机的冷却系统的电动水泵、或者用于液压泵系统的电动油泵等的无刷电机的驱动装置及驱动方法。
技术介绍
在专利文献1中，记载了在通过低速无传感器控制进行无刷电机的极低速旋转的驱动时，为了相电压检测而进行脉冲移位的驱动装置。在脉冲移位控制中，需要限制电压脉冲宽度的最小值，以便通过电机驱动电路中的开关元件的接通/关断动作在振铃(电压波动)的收敛后获取非通电相的脉冲感应电压。因此，例如在专利文献2中，将脉冲宽度调制(PWM：PulseWidthModulation)信号的连续的两周期区分为主周期和调整周期。然后，主周期作为检测脉冲感应电压的周期而限制为下限占空，并设定调整周期占空，调整周期使得平均了主周期占空(duty)和调整周期占空所得的占空为设定占空。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012－253844号公报专利文献2：日本特开2015－177622号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，若进行脉冲移位控制，则位置测量频度在PWM信号的两周期中为1次，若在该期间内电机的负载变动，则有控制被延迟的可能性。这种控制的延迟在极低速旋转的驱动时导致无刷电机的旋转精度的下降，成为控制性下降的主要原因。而且，向正扭矩方向的通电和向负扭矩方向的通电每隔一周期交替地进行，所以有发生与PWM载波频率同步的扭矩变动，在载波频率附近发生不愉快的噪声(例如“尖锐”那样的声音)这样的课题。本专利技术是鉴于上述情况完成的专利技术，其目的在于，提供可以抑制脉冲移位控制引起的旋转精度和控制性的下降的无刷电机的驱动装置及驱动方法。此外，本专利技术的另一目的在于，提供可以抑制脉冲移位控制引起的旋转精度和控制性的下降，同时还可以抑制发生起因于与脉冲移位控制时的PWM载波频率同步的扭矩变动的噪声的无刷电机的驱动装置及驱动方法。用于解决课题的方案本专利技术的一方案的无刷电机的驱动装置包括：控制单元，在3相无刷电机的脉冲宽度调制控制的通电期间中检测开路相电压，从检测出的电压值估计转子的位置信息，控制对所述3相无刷电机外加的电压，其特征在于，所述控制单元在设定占空比的电压脉冲宽度为规定值以下时，在脉冲宽度调制的一周期中进行两次可检测非通电相的脉冲感应电压的最低占空比的电压脉冲宽度的通电，在下一个脉冲宽度调制的一周期中进行两次校正占空比的电压脉冲宽度的通电，以两周期的平均进行与所述设定占空比对应的驱动占空比的电压脉冲宽度的通电。此外，本专利技术的一方案的无刷电机的驱动方法，在3相无刷电机的脉冲宽度调制控制的通电期间中检测开路相电压，从检测出的电压值估计转子的位置信息，驱动所述3相无刷电机，其特征在于，包括：在设定占空比的电压脉冲宽度为规定值以下时，在脉冲宽度调制的一周期中进行两次可检测非通电相的脉冲感应电压的最低占空比的电压脉冲宽度的通电；以及在下一个脉冲宽度调制的一周期中进行两次校正占空比的电压脉冲宽度的通电，以两周期的平均进行与所述设定占空比对应的驱动占空比的电压脉冲宽度的通电。本专利技术的另一方案的无刷电机的驱动装置及驱动方法，从3相无刷电机的开路相电压估计转子的位置信息，在通过脉冲宽度调制控制进行通电并驱动时，在要通电的相的设定占空比的电压脉冲宽度为规定值以下时进行由最低占空比的电压脉冲宽度的通电和校正占空比的电压脉冲宽度的通电构成的脉冲移位控制，其特征在于，跨越脉冲宽度调制控制的主周期和校正周期进行最低占空比的电压脉冲宽度的通电和校正占空比的电压脉冲宽度的通电，以两周期的平均进行与所述设定占空比对应的驱动占空比的通电。专利技术效果根据本专利技术的一方案，在脉冲移位控制中，可以在PWM信号的两周期内进行两次位置测量，所以可以提高位置测量频度。因此，在极低速旋转的驱动时，可以抑制旋转精度和控制性的下降。此外，根据本专利技术的另一方案，通过在PWM信号的两周期内进行两次通电，使正扭矩方向和负扭矩方向的通电间隔靠近，提高位置测量频度，并且在正扭矩方向上通电后，可立即调整到负扭矩方向。由此，可以抑制脉冲移位控制引起旋转精度和控制性的下降，可以抑制发生因与脉冲移位控制时的PWM载波频率同步的扭矩变动造成的噪声。附图说明图1是表示车辆用内燃机的冷却系统的概略结构图。图2是本专利技术的第1实施方式的电机驱动装置及无刷电机的电路图。图3是提取图2中的与控制单元的低速无传感器控制有关系的部分并例示的功能框图。图4是表示无刷电机的120度通电方式中的3相输入电压的例子的时序图。图5A表示120度通电方式的电机动作的图像，是表示转子的磁极位置为－30至30[deg]的角度范围中的3相输入电压和磁通之间的关系的示意图。图5B表示120度通电方式的电机动作的图像，是表示转子的磁极位置为30至90[deg]的角度范围中的3相输入电压和磁通之间的关系的示意图。图5C是表示120度通电方式的电机动作的图像，是表示转子的磁极位置为90至150[deg]的角度范围中的3相输入电压和磁通之间的关系的示意图。图5D是表示120度通电方式的电机动作的图像，是表示转子的磁极位置为150至210[deg]的角度范围中的3相输入电压和磁通之间的关系的示意图。图5E是表示120度通电方式的电机动作的图像，是表示转子的磁极位置为210至270[deg]的角度范围中的3相输入电压和磁通之间的关系的示意图。图5F是表示120度通电方式的电机动作的图像，是表示转子的磁极位置为270至330[deg]的角度范围中的3相输入电压和磁通之间的关系的示意图。图6A是用于说明无刷电机的低速无传感器控制的图，是开路相电动势的波形图。图6B是用于说明无刷电机的低速无传感器控制的图，是无刷电机的转子角度为330deg的示意图。图6C是用于说明无刷电机的低速无传感器控制的图，是无刷电机的转子角度为330deg至30deg的示意图。图6D是用于说明无刷电机的低速无传感器控制的图，是无刷电机的转子角度为30deg至90deg的示意图。图7是用于说明无刷电机的低速无传感器控制的电路图。图8是用于说明PWM输出模式和其选择的图。图9是表示第1PWM输出模式(模式A)的波形图。图10是表示第2PWM输出模式(模式B)的波形图。图11是表示第3PWM输出模式(模式C)的波形图。图12是表示第4PWM输出模式(模式D)的波形图。图13是表示本专利技术的第1实施方式的无刷电机的驱动方法的一例子的波形图。图14是表示以往的无刷电机的驱动方法的波形图。图15是表示本专利技术的第1实施方式的无刷电机的驱动方法的流程图。图16是表示本专利技术的第2实施方式的无刷电机的驱动方法的一例子的波形图。图17是表示本专利技术的第2实施方式的无刷电机的驱动方法的流程图。图18是表示本专利技术的第3实施方式的无刷电机的驱动方法的一例子的波形图。图19是表示从正扭矩至正扭矩的通电间隔比从负扭矩至负扭矩的通电间隔短的情况下的波形图。图20A是用于说明在载波频率附近发生的噪声的图，是表示以往的频谱分析结果的特性图。图20B是用于说明在载波频率附近发生的噪声的图，是表示本专利技术的频谱分析结果的特性图。图21A是用于说明本专利技术的第4实施方式的无刷电机的驱动方法的波形图。图21B是用于说明本专利技术的第4实施方式的无刷电机的驱动方法的波形图。图22A是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷电机的驱动装置，包括：控制单元，在3相无刷电机的脉冲宽度调制控制的通电期间中检测开路相电压，从检测出的电压值估计转子的位置信息，控制对所述3相无刷电机外加的电压，其特征在于，所述控制单元在设定占空比的电压脉冲宽度为规定值以下时，在脉冲宽度调制的一周期中进行两次可检测非通电相的脉冲感应电压的最低占空比的电压脉冲宽度的通电，在下一个脉冲宽度调制的一周期中进行两次校正占空比的电压脉冲宽度的通电，以两周期的平均进行与所述设定占空比对应的驱动占空比的电压脉冲宽度的通电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.22 JP 2017-0566111.一种无刷电机的驱动装置，包括：控制单元，在3相无刷电机的脉冲宽度调制控制的通电期间中检测开路相电压，从检测出的电压值估计转子的位置信息，控制对所述3相无刷电机外加的电压，其特征在于，所述控制单元在设定占空比的电压脉冲宽度为规定值以下时，在脉冲宽度调制的一周期中进行两次可检测非通电相的脉冲感应电压的最低占空比的电压脉冲宽度的通电，在下一个脉冲宽度调制的一周期中进行两次校正占空比的电压脉冲宽度的通电，以两周期的平均进行与所述设定占空比对应的驱动占空比的电压脉冲宽度的通电。2.如权利要求1所述的无刷电机的驱动装置，所述控制单元在通过所述脉冲宽度调制控制对所述3相无刷电机通电并驱动时，在要通电的相的设定占空比为规定值以下时，进行脉冲移位控制，所述脉冲移位控制包含可检测非通电相的脉冲感应电压的最低占空比的电压脉冲宽度的通电和校正占空比的电压脉冲宽度的通电。3.如权利要求2所述的无刷电机的驱动装置，所述控制单元跨越所述脉冲宽度调制控制的主周期和校正周期进行最低占空比的电压脉冲宽度的通电和校正占空比的电压脉冲宽度的通电。4.如权利要求3所述的无刷电机的驱动装置，所述控制单元在通电模式切换时实施所述最低占空比的电压脉冲宽度的通电和所述校正占空比的电压脉冲宽度的通电的切换。5.如权利要求3所述的无刷电机的驱动装置，所述控制单元使所述最低占空比的电压脉冲宽度的通电和所述校正占空比的电压脉冲宽度的通电的间隔比各个通电之间的间隔短。6.如权利要求5所述的无刷电机的驱动装置，所述控制单元将所述最低占空比的电压脉冲宽度的通电和所述校正占空比的电压脉冲宽度的通电的间隔设为与中断时间相当的时间。7.如权利要求6所述的无刷电机的驱动装置，所述控制单元将紧接在所述校正占空比的电压脉冲宽度的通电之后的所述最低占空比的电压脉冲宽度的通电设为相电压的测量对象。8.如权利要求7所述的无刷电机的驱动装置，所述控制单元根据扩大的可测量范围缩小脉冲移位区域。9.如权利要求1所述的无刷电机的驱动装置，所述无刷电机驱动泵，所述控制单元根据所述泵的工作要求进行通电模式的切换。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：大场真吾，羽野诚己，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP