3相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，具體來(lái)說(shuō)，涉及檢測(cè)3相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的初始位置的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了，在通過(guò)切換從3相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的3相中選擇通電的2個(gè)相的6種通電模式驅(qū)動(dòng)3相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置中，根據(jù)非通電相的端子電壓和基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，依次切換所述通電模式的無(wú)傳感器控制。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利特開(kāi)2009 —189176號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]但是，在以無(wú)傳感器控制方式驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的情況下，需要在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)時(shí)掌握磁極位置(電動(dòng)機(jī)的初始位置)來(lái)決定通電模式，例如，有進(jìn)行在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)之前對(duì)任意的相進(jìn)行通電，從而將磁極位置固定在規(guī)定位置的定位處理的情況。
[0008]但是，存在在定位處理中，為了使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)而停止至規(guī)定的初始位置，在電動(dòng)機(jī)的慣量大時(shí)，至定位處理結(jié)束為止(至電動(dòng)機(jī)停止為止)的時(shí)間變長(zhǎng)，實(shí)際的驅(qū)動(dòng)開(kāi)始相對(duì)于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)要求延遲的問(wèn)題。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而完成的，目的是提供可以進(jìn)行無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的初始位置的檢測(cè)(估計(jì))，不進(jìn)行定位處理地開(kāi)始電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的3相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0010]用于解決課題的手段
[0011]因此，在本申請(qǐng)發(fā)明中，在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的3相中的任意的I相與其它2相之間進(jìn)行通電，使得所述I相的電流為正以及為負(fù)，根據(jù)所述I相的電流為正時(shí)的開(kāi)路相的電動(dòng)勢(shì)與所述I相的電流為負(fù)時(shí)的開(kāi)路相的電動(dòng)勢(shì)之差，檢測(cè)所述無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的初始位置。
[0012]發(fā)明的效果
[0013]按照上述發(fā)明，所述電動(dòng)勢(shì)差的電平根據(jù)磁極位置變化，所以能夠根據(jù)所述電動(dòng)勢(shì)差估計(jì)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)停止的位置(初始位置)，能夠使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)良好地開(kāi)始，而不進(jìn)行定位處理。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的液壓栗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
[0015]圖2是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的電動(dòng)機(jī)控制裝置以及無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0016]圖3是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的控制單元(unit)的功能方框圖。
[0017]圖4是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的各通電模式的切換角度以及各通電模式中的通電相、通電方向的定時(shí)圖。
[0018]圖5是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的電動(dòng)油栗(oilpump)(無(wú)刷電動(dòng)機(jī))的驅(qū)動(dòng)控制的主例程的流程圖。
[0019]圖6是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的初始位置的估計(jì)處理的流程圖。
[0020]圖7是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的初始位置的估計(jì)處理的流程圖。
[0021]圖8是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的初始位置的估計(jì)處理的流程圖。
[0022]圖9是表示求出本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的脈沖感應(yīng)電壓之差的通電模式的組合圖案的圖。
[0023]圖10是用于說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的初始位置的檢測(cè)處理的特性的圖。
[0024]圖11是例示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的初始位置與驅(qū)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的通電模式下的勵(lì)磁角度的相關(guān)的圖。
[0025]圖12是例示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的初始位置與驅(qū)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的通電模式下的勵(lì)磁角度的相關(guān)的圖。
[0026]圖13是例示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的初始位置與驅(qū)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的通電模式的切換處理的圖。
[0027]圖14是用于說(shuō)明為了實(shí)施用于本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)的最低占空比下的通電的脈沖偏移控制的定時(shí)圖。
[0028]圖15是用于說(shuō)明在本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的脈沖偏移控制下降低了平均占空比時(shí)的電動(dòng)勢(shì)差的特性的圖。
[0029]圖16是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的磁通的變化、與通電導(dǎo)致的磁通的飽和方向的圖。
[0030]圖17是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的每個(gè)電動(dòng)機(jī)角度的磁飽和電壓的圖。
[0031]圖18是用于說(shuō)明在本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的脈沖偏移控制下提高了平均占空比時(shí)的電動(dòng)勢(shì)差的特性的圖。
[0032]圖19是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0033]圖20是用于說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的初始位置的檢測(cè)處理的特性的圖。
[0034]圖21是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的初始位置的估計(jì)處理的流程圖。
[0035]圖22是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的初始位置的估計(jì)處理的流程圖。
[0036]圖23是用于說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的初始位置的檢測(cè)處理的特性的圖。
[0037]圖24是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的初始位置的估計(jì)處理的流程圖。
[0038]圖25是用于說(shuō)明本發(fā)明的第4實(shí)施方式中的電動(dòng)勢(shì)差的特性的圖。
[0039]圖26是用于說(shuō)明本發(fā)明的第4實(shí)施方式中的初始位置的檢測(cè)處理的特性的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0041]圖1是作為本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的一例，表示適用于構(gòu)成汽車(chē)用的自動(dòng)變速器的液壓栗系統(tǒng)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的例子。
[0042]作為對(duì)變速機(jī)構(gòu)(TM)7和傳動(dòng)器(actuator)8供油的油栗，圖1所示的液壓栗系統(tǒng)具有由圖外的發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))的輸出驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式油栗6、和由無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)油栗I。
[0043]并且，電動(dòng)油栗I例如在發(fā)動(dòng)機(jī)由于怠速停止而停止時(shí)(S卩，機(jī)械式油栗6停止時(shí))動(dòng)作，進(jìn)行對(duì)變速機(jī)構(gòu)7和傳動(dòng)器8的供油，抑制怠速停止中的油壓的降低。
[0044]驅(qū)動(dòng)電動(dòng)油栗I的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(3相同步電動(dòng)機(jī))2通過(guò)作為驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)控制裝置(MCU)3進(jìn)行控制。
[0045]電動(dòng)機(jī)控制裝置3根據(jù)來(lái)自AT控制裝置(ATCU)4的指令，對(duì)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
[0046]電動(dòng)油栗I經(jīng)由油配管5，將油盤(pán)10的油提供給變速機(jī)構(gòu)7和傳動(dòng)器8。
[0047]在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式油栗6動(dòng)作，從機(jī)械式油栗6對(duì)變速機(jī)構(gòu)7和傳動(dòng)器8供油，這時(shí)，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2為關(guān)閉(off)狀態(tài)(停止?fàn)顟B(tài))，通過(guò)逆止閥11截?cái)喑螂妱?dòng)油栗I的油的流過(guò)。
[0048]另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)由于怠速停止而暫時(shí)停止時(shí)，機(jī)械式油栗6停止，油配管9內(nèi)的油壓降低，所以AT控制裝置4在發(fā)動(dòng)機(jī)由于怠速停止而停止時(shí)，將電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的指令發(fā)送到電動(dòng)機(jī)控制裝置3。
[0049]接受了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)指令的電動(dòng)機(jī)控制裝置3使無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2起動(dòng)，使電動(dòng)油栗I旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始基于電動(dòng)油栗I的油的壓送。
[0050]然后，機(jī)械式油栗6的吐出壓降低，另一方面，在電動(dòng)油栗I的吐出壓超過(guò)設(shè)定壓時(shí)逆止閥11開(kāi)閥，通過(guò)油配管5、電動(dòng)油栗1、逆止閥11、變速機(jī)構(gòu)7、傳動(dòng)器8、油盤(pán)10的路徑，油進(jìn)行循環(huán)。
[0051]而且，上述的汽車(chē)用自動(dòng)變速器的液壓栗系統(tǒng)是適用無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)的一例，可以在將無(wú)刷電動(dòng)機(jī)作為傳動(dòng)器使用的各種系統(tǒng)中適用本申請(qǐng)發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0052]例如，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以設(shè)為在混合車(chē)輛等中驅(qū)動(dòng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水的循環(huán)的電動(dòng)水栗的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備不限于油栗，而且，也不將無(wú)刷電動(dòng)機(jī)限定于在汽車(chē)中安裝的電動(dòng)機(jī)。
[0053 ]圖2是表示無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2以及電動(dòng)機(jī)控制裝置3的一例的電路圖。
[0054]作為驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)控制裝置3包括:電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路212和控制單元213，控制單元213在與AT控制裝置4之間進(jìn)行通信。控制單元213包含具有A/D變換器213a、微處理器(CPU、MPU等)的微計(jì)算機(jī)(微機(jī))213b等而構(gòu)成。
[0055]無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2是3相DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，將星型連線的U相、V相以及W相的3相線圈215u、215 V、215w設(shè)置在省略圖示的圓筒狀的定子上，在該定子的中央部形成的空間中可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有永久磁鐵轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子)216。
[0056]電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路212包括:將包含反向并聯(lián)的二極管218a?218f構(gòu)成的開(kāi)關(guān)元件217a?217f進(jìn)行3相橋接的電路；以及電源電路219。開(kāi)關(guān)元件217a?217f例如由FET構(gòu)成。
[0057]開(kāi)關(guān)元件217a?217f的控制端子(柵極端子)與控制單元213連接，控制單元213通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n:PffM)控制開(kāi)關(guān)元件217a?217f的導(dǎo)通、截止，從而控制對(duì)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2施加的電壓。
[0058]在PWM控制中，通過(guò)比較被設(shè)定為三角波的PffM定時(shí)器的值、與根據(jù)指令占空比(指令脈沖寬度)設(shè)定的PWM定時(shí)器設(shè)定值，檢測(cè)使各開(kāi)關(guān)元件217a?217f導(dǎo)通、截止的定時(shí)。
[0059]控制單元213進(jìn)行的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)控制，以不使用檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置信息的傳感器的無(wú)傳感器方式進(jìn)行，進(jìn)而，控制單元213根據(jù)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度將無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)方式切換為正弦波驅(qū)動(dòng)方式和矩形波驅(qū)動(dòng)方式。
[0060]正弦波驅(qū)動(dòng)方式是對(duì)各相施加正弦波電壓從而驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2的方式。在該正弦波驅(qū)動(dòng)方式中，從因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而發(fā)生的感應(yīng)電壓(速度電動(dòng)勢(shì))得到轉(zhuǎn)子的位置信息，另一方面，在基于速度電動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)周期期間，根據(jù)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度估計(jì)轉(zhuǎn)子位置，由估計(jì)出的轉(zhuǎn)子位置和PWM占空比計(jì)算3相輸出設(shè)定值，根據(jù)相間電壓之差控制電流朝向和強(qiáng)度，使3相交流電流在各相中流過(guò)。
[0061]而且，矩形波驅(qū)動(dòng)方式是通過(guò)對(duì)規(guī)定的轉(zhuǎn)子位置的每一個(gè)依次切換在3相中施加脈沖電壓的2相的選擇圖案(通電模式)，驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2的方式。
[0062]在該矩形波驅(qū)動(dòng)方式中，通過(guò)對(duì)通電相施加脈沖狀的電壓，由非通電相中感應(yīng)的電壓(變壓器電動(dòng)勢(shì)、脈沖感應(yīng)電壓)獲得轉(zhuǎn)子的位置信息，檢測(cè)作為通電模式的切換定時(shí)的角度位置。
[0063]這里，在正弦波驅(qū)動(dòng)方式中，為了進(jìn)行位置檢測(cè)而檢測(cè)的速度電動(dòng)勢(shì)，伴隨電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的降低，輸出電平也降低，所以在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中位置檢測(cè)的精度降低。另一方面，在矩形波驅(qū)動(dòng)方式中，為了進(jìn)行位置檢測(cè)而檢測(cè)的脈沖感應(yīng)電壓，在包含電動(dòng)機(jī)停止?fàn)顟B(tài)的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中也能夠檢測(cè)，所以即使在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中也可以維持位置檢測(cè)的精度。
[0064]因此，在通過(guò)正弦波驅(qū)動(dòng)方式可以以足夠的精度檢測(cè)位置信息的高旋轉(zhuǎn)區(qū)域，SP，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度高于設(shè)定值的區(qū)域中，控制單元213以正弦波驅(qū)動(dòng)方式控制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2。
[0065]而且，在通過(guò)正弦波驅(qū)動(dòng)方式不能以足夠的精度檢測(cè)位置信息的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，控制單元213以矩形波驅(qū)動(dòng)方式控制無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2。而且，在通過(guò)正弦波驅(qū)動(dòng)方式不能以足夠的精度檢測(cè)位置信息的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，包含電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度低于設(shè)定值的區(qū)域，以及電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)。
[0066]進(jìn)而，在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)2的PWM控制中，控制單元213例如根據(jù)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值和目標(biāo)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的偏差決定PWM控制的占空比，使實(shí)際的