電機(jī)控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供降低了PWM信號的占空比的變化所引起的噪音的電機(jī)控制裝置。電機(jī)控制裝置包括：逆變器電路(2)，驅(qū)動電機(jī)(6)；單一的分流電阻(Rs)，用于電流檢測；占空比算出部(12)，算出PWM信號的占空比；PWM信號生成部(13)，生成PWM信號并輸出至逆變器電路(2)；相位移動部(16)，偏移規(guī)定的相的PWM信號的相位；以及相位移動可否判定部(17)，判定可否進(jìn)行由相位移動部(16)進(jìn)行的相位偏移。若由占空比算出部(12)算出的全部相的占空比持續(xù)處于50％附近，則相位移動可否判定部(17)判定為不可進(jìn)行相位移動，維持PWM信號的相位偏移狀態(tài)。
【專利說明】電機(jī)控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過PWM(Pulse Width Modulat1n:脈沖寬度調(diào)制)方式來控制電機(jī)的電機(jī)控制裝置，特別是涉及使用單一的電流檢測部件來檢測各相的電流的電機(jī)控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]例如，在車輛的電動助力轉(zhuǎn)向(electric power steering)裝置中，為了將與方向盤(handle)的操舵轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的操舵輔助力給予轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，設(shè)置了三相無刷電機(jī)(brushless motor)等的電動式電機(jī)。作為控制該電機(jī)的旋轉(zhuǎn)的裝置，已知使用了 PWM方式的電機(jī)控制裝置(參照專利文獻(xiàn)I?9)。
[0003]—般來說,PWM方式的電機(jī)控制裝置具備:逆變器電路，基于PWM信號而驅(qū)動電機(jī)；控制部，控制該逆變器電路的動作；以及電流檢測電路，檢測電機(jī)電流。逆變器電路具有相的數(shù)目個上下一對的臂(arm)，在各組的上臂和下臂中分別設(shè)置開關(guān)元件。電流檢測電路包含檢測流過逆變器電路的各相的電機(jī)電流的電流檢測電阻(以下稱為“分流電阻”)?？刂撇炕趹?yīng)流過電機(jī)的電流的目標(biāo)值與分流電阻中檢測到的電流的值的偏差，按逆變器電路的各開關(guān)元件的每一個，生成具有規(guī)定的占空比(duty)的PWM信號，將其輸出至逆變器電路。逆變器電路的各開關(guān)元件根據(jù)該P(yáng)WM信號進(jìn)行接通/斷開動作。由此，電流從電源通過逆變器電路流動至電機(jī)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0004]然而，在將檢測電機(jī)電流的分流電阻分別設(shè)置在逆變器電路的各相的下臂的情況下，能夠?qū)⒘鬟^電機(jī)的各相的電流檢測為實(shí)際測量值。但是，此時，需要相的數(shù)目個分流電阻，電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。因此，以往使用單一的分流電阻來檢測各相的電流(參照專利文獻(xiàn)I?5)。以下,將該方式稱為“單分流(single shunt)方式”。在單分流方式中,檢測流過分流電阻的二相的電流，使用這些檢測值，通過運(yùn)算求得剩余的一相的電流(細(xì)節(jié)在后面敘述)。
[0005]圖6表示基于單分流方式的電機(jī)控制裝置的一例。電機(jī)控制裝置200被設(shè)置在電源電路5和電機(jī)6之間，具備逆變器電路2、電流檢測電路3、以及控制部20。電機(jī)6例如是在車輛的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中使用的三相無刷電機(jī)。為了檢測該電機(jī)6的旋轉(zhuǎn)角度，設(shè)置了解析器(resolver)等的角度檢測器7。電源電路5由直流電源、整流電路、以及平滑電路等構(gòu)成。
[0006]逆變器電路2由對應(yīng)于A相、B相、C相而設(shè)置3組上下一對的臂的三相橋構(gòu)成。A相的上臂al和下臂a2分別具有開關(guān)元件Ql、Q2。B相的上臂a3和下臂a4分別具有開關(guān)元件Q3、Q4。C相的上臂a5和下臂a6分別具有開關(guān)元件Q5、Q6。這些開關(guān)元件Ql?Q6例如由FET(電場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成。以下，將各相的上臂的開關(guān)元件稱為“上級開關(guān)元件”，將各相的下臂的開關(guān)元件稱為“下級開關(guān)元件”。
[0007]用于檢測流過電機(jī)6的電流的電流檢測電路3由分流電阻Rs和放大電路31構(gòu)成。分流電阻Rs被連接到逆變器電路2和接地G之間。放大電路31放大分流電阻Rs的兩端的電壓，并輸出至控制部20?？刂撇?0基于根據(jù)由放大電路31給予的電壓而算出的檢測電流值、與根據(jù)由轉(zhuǎn)矩傳感器(省略圖示)給予的操舵轉(zhuǎn)矩而算出的目標(biāo)電流值的偏差，算出各相的PWM信號的占空比。并且，將基于該占空比而生成的各相的PWM信號(PWM1?PWM6)輸出至逆變器電路2。逆變器電路2的開關(guān)元件Ql?Q6根據(jù)這些PWM信號進(jìn)行接通/斷開動作。由此，電流從電源電路5通過逆變器電路2流動至電機(jī)6，電機(jī)6旋轉(zhuǎn)。并且，按照與PWM信號的占空比和相位相應(yīng)的開關(guān)元件Ql?Q6的接通/斷開的模式(pattern),控制流過電機(jī)6的電流的大小和方向。
[0008]圖7?圖10是說明基于單分流方式的電機(jī)電流檢測的原理的圖。如圖7所示，基于鋸齒狀的載波信號，生成與A相、B相、C相的占空比相應(yīng)的各相的PWM信號。由于關(guān)于PWM信號的生成方法被熟知，所以在此省略說明。以下，將占空比為最大的相稱為“最大相”，將占空比為最小的相稱為“最小相”，將占空比中間的相稱為“中間相”。在圖7中，A相成為最大相，B相成為最小相，C相成為中間相。
[0009]另外，圖7的各相的PWM信號表不被給予各相的上級開關(guān)兀件的PWM信號(圖6的PWM1、PWM3、PWM5)。在后述的各圖中也同樣。被給予各相的下級開關(guān)元件的PWM信號(圖6的PWM2、PWM4、PWM6)是將圖7的各相的PWM信號大致反轉(zhuǎn)的信號。圖7所示的PWM周期是從載波信號的下降至下一個下降為止的期間，由五個PWM周期構(gòu)成一個控制周期。IPWM周期例如是50 μ S。此時，I控制周期成為250 μ S。此外，如圖7所示的斜線部分表示用于檢測流過分流電阻Rs的電流的電流檢測區(qū)間。該電流檢測區(qū)間被設(shè)定為，在各控制周期的最后的PWM周期中，直至中間相(C相)以及最小相(B相)的各PWM信號上升為止的規(guī)定區(qū)間。
[0010]圖8是對以圖7的點(diǎn)劃線包圍的部分進(jìn)行放大，對其添加流過分流電阻Rs的電流(分流電流)的波形的圖。在圖8中，Wl是檢測A相電流的電流檢測區(qū)間，W2是檢測B相電流的電流檢測區(qū)間。
[0011]在電流檢測區(qū)間Wl中，A相PWM信號成為“!1”0^11)，8相？11信號成為“1/’仏0?)，C相PWM信號成為“L”。因此，如圖9所示，上級開關(guān)元件Q1、Q3、Q5分別為0N、0FF、0FF，下級開關(guān)元件Q2、Q4、Q6分別成為0FF、0N、0N。其結(jié)果，形成如圖9的虛線箭頭所示的電流路徑，A相電流Ia流過分流電阻Rs。由于該A相電流Ia而在分流電阻Rs的兩端產(chǎn)生的電壓經(jīng)由放大電路31 (圖6)而被輸入控制部20，在控制部20中被進(jìn)行A/D變換(模擬一數(shù)字變換)，從而檢測A相電流的電流值Ia。
[0012]在電流檢測區(qū)間W2中，A相PWM信號成為“H”，B相PWM信號成為“L”，C相PWM信號成為“H”。因此，如圖10所示，上級開關(guān)元件Q1、Q3、Q5分別為0N、0FF、0N，下級開關(guān)元件Q2、Q4、Q6分別成為0FF、0N、0FF。其結(jié)果，形成如圖10的虛線箭頭所示的電流路徑，逆極性的B相電流一 Ib流過分流電阻Rs。由于該B相電流一 Ib而在分流電阻Rs的兩端產(chǎn)生的電壓經(jīng)由放大電路31 (圖6)被輸入控制部20，在控制部20中被進(jìn)行A/D變換，從而檢測B相電流的電流值Ib。
[0013]若A相電流的電流值Ia和B相電流的電流值Ib被檢測，則C相電流的電流值Ic能夠使用、和Ib通過運(yùn)算而求出。即，根據(jù)基爾霍夫(Kirchhoff)法則，在各相的電流值IA、IB、IC之間有IA+IB+IC = O的關(guān)系，所以C相電流的電流值Ic能夠算出為Ic =— (IA+IB)。
[0014]在這樣的基于單分流方式的電機(jī)控制裝置200中，為了在控制部20中正常地對由分流電阻Rs檢測到的電流進(jìn)行A/D變換，相同大小的電流必須持續(xù)一定期間(例如2 μ s以上)而流過分流電阻Rs。然而，根據(jù)PWM信號的各相的占空比的大小關(guān)系，存在在一個相和其他相之間逆變器電路2的開關(guān)元件Ql?Q6接通/斷開的定時的間隔變得非常短的情況。此時，由于電流檢測所需的電流沒有流過分流電阻Rs，所以不能進(jìn)行二相的電流檢測，也不可能算出剩余的一相的電流。
[0015]因此，已知在一個相和其他相之間的、開關(guān)元件的接通/斷開的定時的間隔比閾值短的情況下，對PWM信號進(jìn)行相位偏移的方法(參照專利文獻(xiàn)1、9)。例如，在圖7中，相對于作為最大相的A相的PWM信號，作為中間相的C相的PWM信號的相位向延遲方向偏移。此外，作為最小相的B相的PWM信號的相位比作為中間相的C相的PWM信號的相位更向延遲方向偏移。通過這樣的相位偏移，在一個相和其他相之間開關(guān)元件的接通/斷開的定時的間隔變大，電流在電流檢測所需的時間流過分流電阻Rs。其結(jié)果，確保充分的電流檢測區(qū)間Wl、W2，所以能夠準(zhǔn)確地檢測流過電機(jī)6的二相的電流。
[0016]但是，偏移PWM信號的相位的結(jié)果，存在伴隨電機(jī)電流劇烈地變動而在電機(jī)中產(chǎn)生基于電流波紋(ripple)的噪音的問題。防止這樣的噪音的產(chǎn)生的技術(shù)在專利文獻(xiàn)2?4中被公開。在專利文獻(xiàn)2中，在按照根據(jù)PWM信號的占空比的大小關(guān)系分類的多個模式而偏移相位的情況下，以占空比的大小關(guān)系發(fā)生變化的點(diǎn)為界，在相鄰的相鄰模式間使得占空比具有滯后(hysteresis)特性。在專利文獻(xiàn)3中,在判定為不能進(jìn)行基于電流檢測部件的電流檢測的情況下，在全部PWM周期中將I控制周期內(nèi)的規(guī)定相的PWM信號的相位偏移相同的量。在專利文獻(xiàn)4中，通過在I控制周期內(nèi)將相位偏移量從零逐漸增大，或者向零逐漸減小，從而逐漸偏移PWM信號的相位。
[0017]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0018]專利文獻(xiàn)
[0019]專利文獻(xiàn)1:(日本)特開2010 - 279141號公報
[0020]專利文獻(xiàn)2:(日本)特許第4833186號公報
[0021]專利文獻(xiàn)3:(日本)特許第4884355號公報
[0022]專利文獻(xiàn)4:(日本)特許第4884356號公報
[0023]專利文獻(xiàn)5:(日本)特開2007 — 112416號公報
[0024]專利文獻(xiàn)6:(日本)特開平10 — 155278號公報
[0025]專利文獻(xiàn)7:(日本)特表2005 — 531270號公報
[0026]專利文獻(xiàn)8:(日本)特開2001 - 95279號公報
[0027]專利文獻(xiàn)9:美國專利第6735537號說明書
[0028]在上述的電機(jī)控制裝置中，存在根據(jù)占空比的運(yùn)算結(jié)果，各相的PWM信號的占空比全部成為50%附近的情況。例如，在電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，在沒有轉(zhuǎn)動方向盤的狀態(tài)(中立狀態(tài))下，各相的PWM信號的占空比成為50%。
[0029]圖11表示在各相的占空比處于50%附近的情況下的、電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度與占空比的關(guān)系。A相、B相、C相的各占空比都以50%為中心，在49%?51%的范圍(50% ±1% )變化。A相、B相、C相的占空比的大小關(guān)系以60°為間隔而轉(zhuǎn)換，該大小關(guān)系能夠分類為#1?#6的六個模式。圖12不出各模式與最大相、中間相、最小相的關(guān)系。
[0030]如圖11那樣，若A相、B相、C相的各占空比在50%附近變化，則占空比稍微變化就產(chǎn)生模式的遷移。例如，將當(dāng)前的模式設(shè)為模式#2，設(shè)為A相、B相、C相的各自的占空比DA、DB、DC 設(shè)為 Da = 50.8%、DB = 50.1%、DC = 49.3% (Da > Db > Dc)。此時，各相的 PWM 信號的相位偏移狀態(tài)成為如圖13(a)那樣。另外，在圖13的各圖中，示出了各相的IPWM周期量的PWM信號。
[0031]若設(shè)為從該狀態(tài)變化為各相的占空比Da、Db、Dc為Da = 50.9%,Db = 49.2%,Dc =50.0%,則B相和C相的占空比的大小關(guān)系轉(zhuǎn)換，模式從模式#2變化為模式#3 (Da >Dc>Db)。此時的各相的占空比的變化量ADa、ADb、ADc為Δ Da = 0.1 %, Δ Db = - 0.9 %, Δ Dc= 0.7%。此外，B相和C相的占空比的大小關(guān)系轉(zhuǎn)換，從而各相的PWM信號的相位偏移狀態(tài)變化為如圖13(b)那樣。
[0032]此外，若設(shè)為從模式#2的狀態(tài)變化為各相的占空比Da、Db、Dc為Da = 49.8%、Db =49.3%,Dc = 50.9%，則A相、B相、C相的占空比的大小關(guān)系轉(zhuǎn)換，模式從模式#2變化為模S#4(Dc>Da>Db)。此時的各相的占空比的變化量ADa、ADb, ADc為ADa =— 1.0%、ADb = — 0.8%、ADc = 1.6%。此外，A相、B相、C相的占空比的大小關(guān)系轉(zhuǎn)換，從而各相的PWM信號的相位偏移狀態(tài)變化為如圖13(c)那樣。
[0033]以下同樣，通過各相的占空比Da、Db、Dc稍微變化，從而能夠產(chǎn)生從一個模式至其他全部模式的遷移。并且，伴隨該遷移，各相的PWM信號的相位偏移狀態(tài)在圖13的(a)?(f)間變化，相位偏移狀態(tài)頻繁地切換。若該切換的頻率被包含于可聽頻域，則存在從逆變器電路或者電機(jī)產(chǎn)生噪音的問題。
[0034]另一方面，如圖14所示，在各相的占空比都以50%為中心，在48%?52%的范圍(50% ±2% )變化的情況下，基于占空比的稍微的變化的模式遷移的產(chǎn)生頻度與圖11的情況相比變低。例如，將當(dāng)前的模式設(shè)為模式#2，若考慮各相的占空比在50% ±1%以內(nèi)變化的情況，則從模式#2遷移的模式僅為與模式#2相鄰的模式#1以及模式#3的兩個。向模式#3的遷移是B相和C相的占空比的大小關(guān)系轉(zhuǎn)換的情況，向模式#1的遷移是A相和B相的占空比的大小關(guān)系轉(zhuǎn)換的情況。從而，各相的PWM信號的相位偏移狀態(tài)也僅在圖13的(a)、(b)、(f)間變化。
[0035]根據(jù)以上的情況，在如圖11那樣各相的占空比在50%附近變化的情況下，怎樣防止伴隨占空比的稍微的變化而產(chǎn)生的噪音是重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0036]本發(fā)明的課題在于提供降低了這樣的噪音的電機(jī)控制裝置。
[0037]本發(fā)明所涉及的電機(jī)控制裝置包括:逆變器電路，對應(yīng)于相數(shù)而設(shè)置多組上下一對的臂，在各相的上臂和下臂分別具有開關(guān)元件，基于各開關(guān)元件的接通/斷開來驅(qū)動電機(jī)；單一的電流檢測部件，用于檢測通過該逆變器電路而流過的電機(jī)的電流；占空比算出部件，基于由該電流檢測部件檢測到的電流的電流值與目標(biāo)電流值的偏差，算出用于使各開關(guān)元件接通/斷開的PWM信號的占空比；PWM信號生成部件，基于由該占空比算出部件算出的占空比，生成PWM信號，將該P(yáng)WM信號輸出至各開關(guān)元件；相位移動部件，對由占空比算出部件算出的占空比的大小進(jìn)行比較，基于該比較結(jié)果，偏移規(guī)定的相的PWM信號的相位；相位狀態(tài)維持部件，維持由該相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)。在由占空比算出部件算出的全部相的占空比持續(xù)為50%的情況下，相位狀態(tài)維持部件維持由相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)。
[0038]這樣，則在各相的占空比持續(xù)為50%的情況下，不進(jìn)行PWM信號的相位偏移，暫時維持偏移了的相位狀態(tài)，即使占空比稍微變化也不產(chǎn)生模式的遷移。因此，PWM信號的相位偏移狀態(tài)不會頻繁地切換，能夠抑制切換的頻率被包含于可聽頻域所導(dǎo)致的噪音的產(chǎn)生。
[0039]也可以是在本發(fā)明中，在由占空比算出部件算出的全部相的占空比持續(xù)處于包含50%而上限為50%+α且下限為50% — β即小于規(guī)定值的范圍內(nèi)的情況下，相位狀態(tài)維持部件維持由相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)。此時，也可以設(shè)為α = β =1%，將小于規(guī)定值的范圍設(shè)為51%?49%。
[0040]也可以是在本發(fā)明中，相位狀態(tài)維持部件在各相的PWM信號的上升的定時偏差由電流檢測部件能夠進(jìn)行電流檢測的時間量的狀態(tài)下，維持由相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)。
[0041]也可以是在本發(fā)明中，在由占空比算出部件算出的各相的占空比的最大值與最小值的差持續(xù)小于規(guī)定值的情況下，相位狀態(tài)維持部件維持由相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)。
[0042]也可以是在本發(fā)明中，代替相位狀態(tài)維持部件而設(shè)置相位移動頻度降低部件，該相位移動頻度降低部件在由占空比算出部件算出的全部相的占空比持續(xù)為50%的情況下，減少通過相位移動部件偏移相位的頻度。
[0043]也可以是在本發(fā)明中，代替相位狀態(tài)維持部件而設(shè)置相位移動頻度降低部件，該相位移動頻度降低部件在由占空比算出部件算出的各相的占空比的最大值與最小值的差持續(xù)小于規(guī)定值的情況下，減少通過相位移動部件偏移相位的頻度。
[0044]發(fā)明效果
[0045]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供降低了 PWM信號的占空比的變化所引起的噪音的電機(jī)控制
>J-U ρ?α裝直。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的電機(jī)控制裝置的電路圖。
[0047]圖2是表示CPU的各部的相互關(guān)系的框圖。
[0048]圖3是表示電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度與占空比的關(guān)系的圖。
[0049]圖4是表示圖3的模式#2中的相位偏移狀態(tài)的圖。
[0050]圖5是表不相位偏移處理的過程的流程圖。
[0051]圖6是表示基于單分流方式的電機(jī)控制裝置的一例的電路圖。
[0052]圖7是表不載波信號和各相的PWM信號的時序圖。
[0053]圖8是以圖7的點(diǎn)劃線包圍的部分的放大圖。
[0054]圖9是表示電流檢測區(qū)間Wl中的逆變器電路的電流路徑的圖。
[0055]圖10是表示電流檢測區(qū)間W2中的逆變器電路的電流路徑的圖。
[0056]圖11是表示電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度與占空比的關(guān)系的圖。
[0057]圖12是表示圖11的各模式與最大相、中間相、最小相的關(guān)系的表。
[0058]圖13(a)?(f)是表示與各模式對應(yīng)的PWM信號的圖。
[0059]圖14是表示電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度與占空比的關(guān)系的圖。
[0060]標(biāo)號說明
[0061]I CPU
[0062]2逆變器電路
[0063]3電流檢測電路
[0064]6 電機(jī)
[0065]10控制部
[0066]12占空比算出部(占空比算出部件)
[0067]13 PWM信號生成部(PWM信號生成部件)
[0068]14占空比比較部(相位移動部件)
[0069]15相位偏移量算出部(相位移動部件)
[0070]16相位移動部(相位移動部件)
[0071]17相位移動可否判定部(相位狀態(tài)維持部件)
[0072]100電機(jī)控制裝置
[0073]al、a3、a5 上臂
[0074]a2、a4、a6 下臂
[0075]Ql?Q6開關(guān)元件
[0076]Rs分流電阻(電流檢測部件)

【具體實(shí)施方式】
[0077]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。在附圖中，對相同的部分或者對應(yīng)的部分賦予相同的標(biāo)號。
[0078]首先，參照圖1說明電機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)。電機(jī)控制裝置100被設(shè)置在電源電路5和電機(jī)6之間，具備逆變器電路2、電流檢測電路3、以及控制部10。電機(jī)6例如是在車輛的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中使用的三相無刷電機(jī)。為了檢測該電機(jī)6的旋轉(zhuǎn)角度，設(shè)置解析器等角度檢測器7。圖1的電機(jī)控制裝置100的結(jié)構(gòu)與圖6的電機(jī)控制裝置200的結(jié)構(gòu)基本上相同，但控制部10的功能與圖6的控制部20的功能不同(細(xì)節(jié)在后面敘述)。
[0079]控制部10具備CPUl和存儲器4。CPUl具有載波信號生成部11、占空比算出部12、PWM信號生成部13、占空比比較部14、相位偏移量算出部15、相位移動部16、以及相位移動可否判定部17。存儲器4包含ROM、RAM等。由于逆變器電路2、電流檢測電路3、以及電源電路5與圖6所示相同，所以省略關(guān)于這些部件的說明。
[0080]圖2是表示CPUl的各部11?17的相互關(guān)系的框圖。實(shí)際上，這些各部11?17的功能通過軟件來實(shí)現(xiàn)。
[0081]載波信號生成部11生成如圖7所示那樣的鋸齒狀的載波信號。占空比算出部12基于由電流檢測電路3檢測到的電機(jī)電流的電流值與根據(jù)從轉(zhuǎn)矩傳感器(省略圖示)被給予的操舵轉(zhuǎn)矩而算出的目標(biāo)電流值的偏差、以及從角度檢測器7被給予的電機(jī)6的旋轉(zhuǎn)角度，算出各相的PWM信號的占空比。PWM信號生成部13基于由載波信號生成部11生成的載波信號、和由占空比算出部12算出的占空比，生成各相的PWM信號(圖1的PWMl?PWM6)，將這些PWM信號經(jīng)由相位移動部16輸出至逆變器電路2。
[0082]占空比比較部14對由占空比算出部12算出的各相的占空比進(jìn)行比較，決定占空比為最大的最大相，占空比為最小的最小相，以及占空比為中間的中間相。即，將各相的占空比根據(jù)大小而賦予位次。相位偏移量算出部15基于占空比比較部14中的位次賦予結(jié)果，算出相位偏移量。相位移動部16基于由相位偏移量算出部15算出的相位偏移量,偏移由PWM信號生成部13生成的規(guī)定的相的PWM信號的相位。相位移動可否判定部17基于由占空比算出部12算出的各相的占空比，判定可否進(jìn)行由相位移動部16進(jìn)行的相位偏移。
[0083]在以上的結(jié)構(gòu)中，分流電阻Rs是本發(fā)明中的“電流檢測部件”的一例。占空比算出部12是本發(fā)明中的“占空比算出部件”的一例。PWM信號生成部13是本發(fā)明中的“PWM信號生成部件”的一例。占空比比較部14、相位偏移量算出部15、以及相位移動部16是本發(fā)明中的“相位移動部件”的一例。相位移動可否判定部17是本發(fā)明中的“相位狀態(tài)維持部件”的一例。
[0084]接著，說明上述的電機(jī)控制裝置100中的相位偏移處理。在圖2中，由占空比算出部12算出的各相的占空比通過占空比比較部14被比較并賦予位次?；谠撐淮钨x予結(jié)果，通過相位偏移量算出部15算出相位偏移量?；谠撓辔黄屏浚谙辔灰苿硬?6中，進(jìn)行規(guī)定相的PWM信號的相位偏移。至此為止與以往的動作相同。另一方面，相位移動可否判定部17監(jiān)視由占空比算出部12算出的A相、B相、C相的各占空比。并且，在全部相的占空比持續(xù)處于由圖3所示的Z的范圍內(nèi)的情況下，相位移動可否判定部17判定為不可進(jìn)行相位偏移，之后，對相位移動部16輸出用于維持當(dāng)前的相位偏移狀態(tài)的相位狀態(tài)維持信號。由此，在相位移動部16中不進(jìn)行PWM信號的相位偏移，維持當(dāng)前的相位偏移狀態(tài)。SP，在全部相的占空比持續(xù)處于圖3的Z的范圍內(nèi)的期間，暫時不將偏移了的相位進(jìn)一步偏移，而是就這樣進(jìn)行維持。
[0085]在此，Z是包含50%而上限為50%+α且下限為50% — β即小于規(guī)定值的范圍。α和β也可以是相同的值,也可以是不同的值。此外，α和β還包含0%。在α和β都為O %的情況下，僅在A相、B相、C相的全部相的占空比為50 %的情況下，維持相位偏移狀態(tài)。在圖3的例中，α = β == 51%?49%。從而，若A相、B相、C相的全部相的占空比處于51 %?49 %的范圍內(nèi)，則維持相位偏移狀態(tài)。
[0086]像這樣，在本實(shí)施方式中，在各相的占空比為50%的情況下，或者在各相的占空比處于包含50%的規(guī)定范圍Z內(nèi)的情況下，維持相位偏移狀態(tài)。因此，即使假設(shè)占空比在50%附近稍微變化，也不產(chǎn)生模式的遷移。從而，PWM信號的相位偏移狀態(tài)不會頻繁地切換，所以能夠降低切換的頻率被包含于可聽頻域所導(dǎo)致的逆變器電路2和電機(jī)6的噪音。
[0087]然而，通過如上述那樣維持相位偏移狀態(tài)，從而維持當(dāng)前的模式中的各相間的相位關(guān)系。例如，若當(dāng)前的模式為模式#2，則維持圖4所示的相位關(guān)系。圖4與圖13(a)相同。此時，A相、B相、C相的各PWM信號的上升的定時偏差基于分流電阻Rs能夠進(jìn)行電流檢測的時間量。從而，由于能夠確保充分的電流檢測區(qū)間W1、W2，所以即使不進(jìn)行相位偏移的狀態(tài)在之后也持續(xù)，也不對電機(jī)電流的檢測產(chǎn)生阻礙。
[0088]圖5是表示在上述的相位偏移處理中，CPUl執(zhí)行的處理的流程圖。該流程圖的一系列的過程按每I控制周期重復(fù)執(zhí)行。
[0089]在步驟SI中，基于一個之前的控制周期中檢測到的各相的電流值等，通過占空比算出部12算出A相、B相、C相的各占空比。
[0090]在步驟S2中，通過相位移動可否判定部17判定可否進(jìn)行相位偏移。具體而言，相位移動可否判定部17判定步驟SI中算出的各相的占空比是否持續(xù)全部處于圖3的規(guī)定范圍Z內(nèi)。在上次的判定中判定為各相的占空比的一部分或者全部沒有處于規(guī)定范圍Z內(nèi)，且在此次的判定中判定為各相的占空比的全部處于規(guī)定范圍Z內(nèi)的情況下(步驟S2 ;“否”)，由于全占空比沒有持續(xù)處于規(guī)定范圍Z內(nèi)，所以判斷為可進(jìn)行相位移動，前進(jìn)至步驟S3。由此，如后述那樣，能夠進(jìn)行電流檢測。此外，在上次的判定中判定為各相的占空比的全部處于規(guī)定范圍Z內(nèi)，且在此次的判定中也判定為各相的占空比的全部處于規(guī)定范圍Z內(nèi)的情況下(步驟S2 ;“是”)，由于全占空比持續(xù)處于規(guī)定范圍Z內(nèi)，所以判斷為不可進(jìn)行相位移動，不執(zhí)行步驟S3以及S4而轉(zhuǎn)移至步驟S5。此時，由于相位已經(jīng)被偏移，維持該偏移狀態(tài)，所以能夠檢測電流。另外，若上次的判定結(jié)果是各相的占空比的一部分或者全部沒有處于規(guī)定范圍Z內(nèi)的判定(步驟S2 ;“否”)，則無關(guān)于此次的判定結(jié)果而判斷為可進(jìn)行相位移動，前進(jìn)至步驟S3。
[0091]在步驟S3中，通過占空比比較部14對步驟SI中算出的各相的占空比的大小進(jìn)行比較，進(jìn)行占空比的位次賦予。即，決定最大相、中間相、最小相。
[0092]在步驟S4中，根據(jù)步驟S3中的位次賦予的結(jié)果，通過相位偏移量算出部15算出最大相、中間相、最小相的相位偏移量。
[0093]在步驟S5中，基于步驟SI中算出的占空比、和步驟S4中算出的相位偏移量，通過PWM信號生成部13生成PWM信號。
[0094]在步驟S6中，在電流檢測區(qū)間W1、W2中，檢測流過分流電阻Rs的最大相和最小相的電流的值。
[0095]在步驟S7中，使用步驟S6中檢測到的二相的電流值，通過運(yùn)算求出剩余的中間相的電流值。
[0096]在本發(fā)明中，在以上敘述之外也能夠采用各種實(shí)施方式。例如，在前述的實(shí)施方式中，將圖3中的α和β都設(shè)為1%，將規(guī)定范圍Z設(shè)為51%?49%。但是，這是一例，α和β能夠根據(jù)電機(jī)6的特性而設(shè)定為任意的值(例如0.5%)。另外，α和β的范圍優(yōu)選為 2%> a ^ 0%,2%> β 彡 0%。
[0097]此外，在前述的實(shí)施方式中，設(shè)置相位移動可否判定部17，通過將相位狀態(tài)維持信號從該相位移動可否判定部17輸出至相位移動部16，從而維持了相位的偏移狀態(tài)，但本發(fā)明不限定于此。例如，也可以是若由占空比比較部14比較了各相的占空比的結(jié)果為各相的占空比處于全部規(guī)定范圍Z內(nèi)，則相位偏移量算出部15不將相位偏移量輸出至相位移動部16。這樣，也能夠不通過相位移動部16進(jìn)行相位偏移，維持相位偏移狀態(tài)。此時，不需要相位移動可否判定部17，占空比比較部14和相位偏移量算出部15構(gòu)成本發(fā)明中的“相位狀態(tài)維持部件”。
[0098]此外，在前述的實(shí)施方式中，通過相位移動部16直接偏移PWM信號的相位，但也可以通過按各相的每一個偏移所生成的載波信號的相位，從而在結(jié)果上偏移PWM信號的相位。此時，在圖2中，在載波信號生成部11和PWM信號生成部13之間設(shè)置相位移動部16即可。
[0099]此外，在相位偏移時，在圖7的例子中，以最大相為基準(zhǔn)，將中間相和最小相偏移能夠進(jìn)行電流檢測的規(guī)定量，但本發(fā)明不限定于此。例如，如專利文獻(xiàn)I中記載的那樣，也可以以中間相為基準(zhǔn)，將最大相和最小相偏移能夠進(jìn)行電流檢測的規(guī)定量，也可以以最小相為基準(zhǔn)，將最大相和中間相偏移能夠進(jìn)行電流檢測的規(guī)定量。
[0100]此外，在前述的實(shí)施方式中，若各相的占空比的全部持續(xù)處于規(guī)定范圍Z內(nèi)，則判斷為不可進(jìn)行相位移動，維持了相位偏移狀態(tài)，但本發(fā)明不限定于此。例如，也可以是在各相的占空比的全部持續(xù)處于規(guī)定范圍Z內(nèi)的情況下，與各相的占空比的一部分或者全部沒有處于規(guī)定范圍Z內(nèi)的情況相比，減少偏移相位的頻度。例如，通常時，在每次運(yùn)算占空比時算出相位的偏移量，但在各相的占空比的全部持續(xù)處于規(guī)定范圍Z內(nèi)的情況下，也可以在每運(yùn)算2次占空比時僅運(yùn)算I次相位偏移量。
[0101]此外，代替上述的方法而也可以是在由占空比算出部12算出的各相的占空比的最大值與最小值的差持續(xù)小于規(guī)定值Z’的情況下維持相位偏移狀態(tài)?；蛞部梢允窃谟烧伎毡人愠霾?2算出的各相的占空比的最大值與最小值的差持續(xù)小于規(guī)定值Z’的情況下，與前述相同地減少偏移相位的頻度。
[0102]此外，在前述的實(shí)施方式中，敘述了三相電機(jī)的控制裝置，但本發(fā)明不限于三相電機(jī)，還能夠應(yīng)用于四相以上的多相電機(jī)的控制裝置。此時，在逆變器電路2中，與相數(shù)相應(yīng)地設(shè)置多組上下一對的臂。
[0103]此外，在前述的實(shí)施方式中，作為逆變器電路2的開關(guān)元件Ql?Q6，列舉了 FET為例，但也可以使用如IGBT(絕緣柵雙極晶體管)那樣的其他開關(guān)元件。
[0104]此外，在前述的實(shí)施方式中，作為電機(jī)6，列舉了無刷電機(jī)為例，但本發(fā)明還能夠應(yīng)用于控制無刷電機(jī)以外的電機(jī)的情況。
[0105]進(jìn)而，在前述的實(shí)施方式中，列舉了在車輛的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中使用的電機(jī)控制裝置為例，但本發(fā)明還能夠應(yīng)用于在電動助力轉(zhuǎn)向裝置以外的裝置中使用的電機(jī)控制裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)控制裝置，包括: 逆變器電路，對應(yīng)于相數(shù)而設(shè)置多組上下一對的臂，在各相的上臂和下臂分別具有開關(guān)元件，基于各開關(guān)元件的接通/斷開來驅(qū)動電機(jī)； 單一的電流檢測部件，用于檢測通過所述逆變器電路而流過的所述電機(jī)的電流； 占空比算出部件，基于由所述電流檢測部件檢測到的電流的電流值與目標(biāo)電流值的偏差，算出用于使所述各開關(guān)元件接通/斷開的PWM信號的占空比； PWM信號生成部件，基于由所述占空比算出部件算出的占空比，生成所述PWM信號，將該P(yáng)WM信號輸出至所述各開關(guān)元件；以及 相位移動部件，對由所述占空比算出部件算出的占空比的大小進(jìn)行比較，基于該比較結(jié)果，偏移規(guī)定的相的PWM信號的相位， 其特征在于，所述電機(jī)控制裝置還包括: 相位狀態(tài)維持部件，維持由所述相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)， 在由所述占空比算出部件算出的全部相的占空比持續(xù)為50%的情況下，所述相位狀態(tài)維持部件維持由所述相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 在由所述占空比算出部件算出的全部相的占空比持續(xù)處于包含50%而上限為50%+ α且下限為50% — β即小于規(guī)定值的范圍內(nèi)的情況下，所述相位狀態(tài)維持部件維持由所述相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述α以及所述β為α = β = I%，所述小于規(guī)定值的范圍為51%?49%。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 在各相的PWM信號的上升的定時偏差由所述電流檢測部件能夠進(jìn)行電流檢測的時間量的狀態(tài)下，所述相位狀態(tài)維持部件維持由所述相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 在由所述占空比算出部件算出的各相的占空比的最大值與最小值的差持續(xù)小于規(guī)定值的情況下，所述相位狀態(tài)維持部件維持由所述相位移動部件進(jìn)行的相位的偏移狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 代替所述相位狀態(tài)維持部件而具備相位移動頻度降低部件，所述相位移動頻度降低部件在由所述占空比算出部件算出的全部相的占空比持續(xù)為50%的情況下，減少通過所述相位移動部件偏移相位的頻度。
7.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 代替所述相位狀態(tài)維持部件而具備相位移動頻度降低部件，所述相位移動頻度降低部件在由所述占空比算出部件算出的各相的占空比的最大值與最小值的差持續(xù)小于規(guī)定值的情況下，減少通過所述相位移動部件偏移相位的頻度。
【文檔編號】H02P6/16GK104426436SQ201410445982
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】濱崎真充, 中村健信, 鞍谷真一 申請人:歐姆龍汽車電子株式會社