无刷电机的驱动装置及驱动方法 【技术领域】
本发明涉及以无传感器方式进行 3 相无刷电机的通电模式的切换判定的无刷电 机的驱动装置及驱动方法。背景技术
在日本特开 2009 － 189176 号公报中， 公开了如下所述的同步电动机的驱动系统 ： 在 3 相同步电动机中， 检测通过脉冲电压感应的非通电相的脉冲感应电压， 将该脉冲感应 电压与基准电压进行比较， 根据比较的结果依次切换通电模式。
但是， 非通电相的脉冲感应电压虽然在向 2 相施加脉冲状的电压的期间检测， 但 是， 在刚开始施加电压之后， 脉冲感应电压波动。 因此， 存在如下的可能性 ： 脉冲电压的占空 比小时， 会在脉冲感应电压波动的状态下检测脉冲感应电压的电平， 由此对通电模式的切 换时机进行错误判定。
此外， 非通电相的脉冲感应电压的大小由于脉冲电压的占空比而发生变化。 因此， 存在如下的可能性 ： 占空比小时， 变成低于电压检测的分辨率的电压， 无法进行通电模式的 切换时机的判定。 发明内容 因此， 本发明的目的在于， 提供一种能够根据脉冲感应电压较稳定地进行通电模 式的切换时机的判定的、 无刷电机的驱动装置及驱动方法。
为了达到上述目的， 本发明的无刷电机的驱动装置是根据在 3 相无刷电机的 3 相 中的非通电相中感应的脉冲感应电压， 切换选择待施加脉冲电压的 2 相的多个通电模式的 无刷电机的驱动装置， 其特征在于将所述脉冲电压的占空比设为下限值以上。
此外， 本发明的无刷电机的驱动方法包括以下步骤 ：
根据在 3 相无刷电机的 3 相中的非通电相中感应的脉冲感应电压， 判定切换通电 模式的时机，
在所述通电模式的切换时机， 切换选择所述 3 相无刷电机的 3 相之中待施加脉冲 电压的 2 相的多个通电模式，
向与所述通电模式对应的 2 相施加脉冲电压，
其特征在于， 还包括以下步骤 ：
将所述脉冲电压的占空比设为下限值以上。
根据以下的说明， 参照附图， 可以理解本发明的其它目的和特征。
附图说明
图 1 是示出本发明的实施方式中的液压系统的框图。 图 2 是示出本发明的实施方式中的电机控制装置及无刷电机的电路图。 图 3 是示出本发明的实施方式中的控制器的框图。图 4 是示出本发明的实施方式中的无刷电机的通电模式的时序图。 图 5 是示出本发明的实施方式中的无刷电机的驱动控制的主程序的流程图。 图 6 是示出本发明的实施方式中的无刷电机的驱动控制的详细内容的流程图。 图 7 是示出本发明的实施方式中的目标电机转速的特性的线图。 图 8 是示出本发明的实施方式中的非通电相的电压检测期间的时序图。 图 9 是用于说明本发明的实施方式中的下限值的特性的时序图。 图 10 是用于说明本发明的实施方式中的下限值的特性的时序图。 图 11 是示出本发明的实施方式中的非通电相的脉冲感应电压与占空比的关联的 图 12 是示出本发明的实施方式中的电机温度导致的脉冲感应电压的变化的线 图 13 是示出本发明的实施方式中的电机电源电压导致的脉冲感应电压的变化的 图 14 是示出本发明的实施方式中的无刷电机的驱动控制的流程图。 图 15 是示出本发明的实施方式中的目标电机转速、 电机电流、 占空比的关联的时 图 16 是用于说明本发明的实施方式中的 PWM 信号的生成处理的时序图。 图 17 是用于说明本发明的实施方式中的 PWM 信号的生成处理的时序图。线图。
图。
线图。
序图。
具体实施方式
图 1 是示出汽车的自动变速器用的液压系统的结构的框图。
在图 1 所示的液压系统中， 作为向变速器 7 和致动器 8 供油的油泵， 具有由未图示 的发动机的输出来驱动的机械式油泵 6 和用电机驱动的电动油泵 1。
此外， 作为发动机的控制系统， 具有如下的怠速停止功能 ： 在自动停止条件成立时 停止发动机， 在自动起动条件成立时重新起动发动机。 此外， 在发动机利用怠速停止功能而 停止的期间， 机械式油泵 6 也停止其动作。因此， 在怠速停止中， 使电动油泵 1 动作， 向变速 器 7 和致动器 8 供油， 抑制液压的降低。
电动油泵 1 由直接联结的无刷电机 2 来驱动。无刷电机 2 通过电机控制装置 3 根 据来自 AT 控制装置 4 的指令来控制。
电机控制装置 3 是驱动装置， 其驱动无刷电机 2。
电动油泵 1 经由油管 5 将油盘 10 的油提供给变速器 7 和致动器 8。
在发动机的运转中， 利用机械式油泵 6， 经由油管 9 将油盘 10 的油提供给变速器 7 和致动器 8。此时， 无刷电机 2 停止， 单向阀 11 截断朝向电动油泵 1 的油的流动。
在发动机利用怠速停止来停止时， 发动机旋转速度降低， 与此相伴， 机械式油泵 6 的旋转速度降低且油管 9 的液压降低。因此， 与怠速停止引起的发动机停止相同步， AT 控 制装置 4 将电机起动的指令发送到电机控制装置 3。
接收到起动指令的电机控制装置 3 使无刷电机 2 起动并使电动油泵 1 旋转， 开始 基于电动油泵 1 的油的压送。
并且， 机械式油泵 6 的喷出压降低， 与此相对， 电动油泵 1 的喷出压超过设定压时，单向阀 11 打开。由此， 油通过油管 5、 电动油泵 1、 单向阀 11、 变速器 7/ 致动器 8、 油盘 10 的路径进行循环。
另外， 无刷电机 2 所驱动的设备不限定于油泵。也能够将无刷电机 2 所驱动的设 备设为例如混合动力车辆中用于发动机的冷却水的循环的电动水泵。
图 2 示出电机控制装置 3 和无刷电机 2 的结构。
电机控制装置 3 包含电机驱动电路 212 和具有微型计算机的控制器 213。控制器 213 与 AT 控制装置 4 之间进行通信。
无刷电机 2 是 3 相 DC 无刷电机， 在省略图示的圆筒状的定子上具有 U 相、 V 相、 W 相的 3 相绕组 215u， 215v， 215w， 在形成于该定子的中央部的空间中可旋转地设有永磁铁转 子 216。
电机驱动电路 212 具有 ： 将包含反向并联的二极管 218a ～ 218f 的开关元件 217a ～ 217f 进行 3 相桥接的电路 ； 以及电源电路 219。开关元件 217a ～ 217f 例如由 FET 构成。
开关元件 217a ～ 217f 的控制端子与控制器 213 连接， 通过由控制器 213 进行的 脉宽调制来控制开关元件 217a ～ 217f 的导通 / 断开。
控制器 213 计算施加到无刷电机 2 的电压， 根据该施加电压， 生成输出到驱动电路 212 的脉宽调制信号 （PWM 信号） 。控制器 213 如图 3 所示， 具有 PWM 发生器 251、 门信号切换 器 252、 通电模式确定器 253、 比较器 254、 阈值切换器 255、 阈值学习器 256 以及选择器 257。
PWM 发生器 251 是根据施加电压的指令值来生成 PWM 波的电路。
通电模式确定器 253 是依次输出用于确定电机驱动电路 212 的通电模式的模式指 令信号的装置， 根据比较器 254 输出的信号， 按 6 种来切换通电模式。
此外， 通电模式表示 3 相之中施加脉冲电压的 2 相的选择模式。
门信号切换器 252 根据通电模式确定器 253 的输出确定电机驱动电路 212 的各开 关元件 217a ～ 217f 的动作， 并依照该确定， 将 6 个门脉冲信号输出到电机驱动电路 212。
阈值切换器 255 是根据非通电相的脉冲感应电压与阈值之间的比较产生通电模 式的切换控制中的所述阈值的电路。根据通电模式确定器 253 的输出， 即模式指令信号确 定所述阈值的切换时机。
选择器 257 是依照模式指令信号选择无刷电机 2 的 3 相端子电压 Vu、 Vv、 Vw 中的 非通电相的电压值， 将所选择的电压值输出到比较器 254 以及阈值学习器 256。
此外， 非通电相的端子电压严格地说是接地与端子之间的电压， 但是， 在本实施方 式中， 检测中性点的电压， 并将该中性点的电压和接地与端子之间的电压的差作为端子电 压 Vu、 Vv、 Vw。
比较器 254 对阈值切换器 257 输出的阈值和选择器 257 输出的非通电相的电压进 行比较， 从而判定通电模式的切换时机， 并根据该判定结果， 对通电模式确定器 253 指示通 电模式的切换。
另外， 非通电相的电压是通过对 2 相施加脉冲电压而在非通电相感应的脉冲感应 电压。
此外， 磁电路的饱和状态根据转子位置而变化， 因此在非通电相产生对应于转子 位置的脉冲感应电压。 因此， 根据非通电相的脉冲感应电压推断转子位置， 从而能够根据推断出的转子位置检测通电模式的切换时机。
此外， 阈值学习器 256 是更新并存储用于通电模式的切换时机的判定的阈值的装 置。
为了切换时机的判定而进行检测的非通电相的脉冲感应电压由于无刷电机 2 的 制造偏差、 电压检测电路的检测偏差等而变化。因此， 对于脉冲感应电压的偏差， 使用固定 值作为阈值时， 会错误地判定通电模式的切换时机。
因此， 阈值学习器 256 检测在与通电模式的切换时机相应的磁极位置处的脉冲感 应电压， 并根据该检测结果对阈值进行更新， 并根据更新后的阈值改写阈值切换器 257 所 存储的阈值。
图 4 示出向各个通电模式中的各相施加的电压的施加状态。
通电模式由每隔 60 度的电气角依次切换的 6 种通电模式构成。在 6 种通电模式 中， 分别向从 3 相选择出的 2 相施加脉冲电压。
在本实施方式中， 将转子位于 U 相线圈的角度位置的状态设为转子的角度位置为 0 度的位置。 并且， 将进行从第 3 通电模式向第 4 通电模式的切换的转子的角度位置设定为 30 度， 将进行从第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换的转子的角度位置设定为 90 度， 将进 行从第 5 通电模式向第 6 通电模式的切换的转子的角度位置设定为 150 度， 将进行从第 6 通电模式向第 1 通电模式的切换的转子的角度位置设定为 210 度， 将进行从第 1 通电模式 向第 2 通电模式的切换的转子的角度位置设定为 270 度， 将进行从第 2 通电模式向第 3 通 电模式的切换的转子的角度位置设定为 330 度。 在第 1 通电模式中， 通过将开关元件 217a 和开关元件 217d 控制为接通， 其他全设 为断开， 向 U 相施加电压 V， 向 V 相施加电压－ V， 电流从 U 相朝 V 相流过。
在第 2 通电模式中， 通过将开关元件 217a 和开关元件 217f 控制为接通， 其他全设 为断开， 向 U 相施加电压 V， 向 W 相施加电压 -V， 电流从 U 相朝 W 相流过。
在第 3 通电模式中， 通过将开关元件 217c 和开关元件 217f 控制为接通， 其他全设 为断开， 向 V 相施加电压 V， 向 W 相施加电压－ V， 电流从 V 相朝 W 相流过。
在第 4 通电模式中， 通过将开关元件 217b 和开关元件 217c 控制为接通， 其他全设 为断开， 向 V 相施加电压 V， 向 U 相施加电压－ V， 电流从 V 相朝 U 相流过。
在第 5 通电模式中， 通过将开关元件 217b 和开关元件 217e 设为接通， 其他全设为 断开， 向 W 相施加电压 V， 向 U 相施加电压－ V， 电流从 W 相朝 U 相流过。
在第 6 通电模式中， 通过将开关元件 217e 和开关元件 217d 设为接通， 其他全设为 断开， 向 W 相施加电压 V， 向 V 相施加电压－ V， 电流从 W 相朝 V 相流过。
在上述通电控制的情况下， 例如在第 1 通电模式中， 通过接通开关元件 217a 和开 关元件 217d， 其他全设为断开， 向 U 相施加电压 V， 向 V 相施加电压－ V， 电流从 U 相朝 V 相 流过。 取代该通电控制， 可通过如下所述的互补控制方式进行各通电模式下的通电， 在该互 补控制方式中， 用与驱动下级的开关元件 217d 的 PWM 波反相位的 PWM 波驱动上级的开关元 件 217c， 在下级的开关元件 217d 接通时， 使上级的开关元件 217c 断开， 在下级的开关元件 217d 断开时， 使上级的开关元件 217c 接通。
如上所述， 通过每隔 60 度的电气角切换 6 个通电模式， 各开关元件 217a ～ 217f 每隔 240 度通电 120 度期间， 因此将图 4 所示的通电方式称作 120 度通电方式。
图 5 的流程图示出电机控制装置 3 进行的无刷电机 2 的驱动控制的概况。
在步骤 S301 中， 判断用于通电模式的切换时机的判定的阈值的学习条件、 换言 之， 阈值学习器 256 的动作条件是否成立。
具体而言， 将在电源刚刚接通后或者电动油泵 1 刚刚停止后等没有产生无刷电机 2 的驱动请求作为阈值的学习条件。
如果学习条件成立， 则进入到作为阈值学习手段的步骤 S302， 实施阈值的学习。
以下示出阈值的学习处理的一个例子。
例如， 在学习用于从第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换判定的阈值 V4-5 时， 首 先， 将转子 216 定位于与第 3 通电模式对应的角度。
将与第 3 通电模式对应的施加电压、 即， Vu=0、 Vv=Vin、 Vw=-Vin 施加到各相时， 永 磁铁转子 216 被 U 相、 V 相、 W 相的合成磁通吸引， 由此产生转矩， 永磁铁转子 216 的 N 极旋 转至角度 90 度。
并且， 在进行与第 3 通电模式对应的电压施加后， 推断为等待经过转子 216 旋转至 角度 90 度所需的时间后， 向角度 90 度的定位结束。
此外， 在进行了与第 3 通电模式对应的相通电的情况下， 转子 216 被吸引至的角度 90 度是进行从第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换的角度位置。 在转子 216 向角度 90 度的定位结束后， 接着， 从与第 3 通电模式对应的电压施加 模式切换到与第 4 通电模式对应的电压施加模式、 即 Vu= － Vin、 Vv=Vin、 Vw=0。
并且， 检测刚刚从与第 3 通电模式对应的施加电压切换为与第 4 通电模式对应的 施加电压后的、 第 4 通电模式下的非通电相即 W 相的端子电压 Vw， 并根据该端子电压 Vw， 更 新并存储用于从第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换判定的阈值 V4-5。
即， 从第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换如前所述， 被设定为在角度 90 度处进 行， 根据第 4 通电模式下的非通电相即 W 相的端子电压 Vw 判断是否变为角度 90 度， 换言之， 是否变为从第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换时机。
在此， 通过维持与第 3 通电模式对应的施加电压， 能够定位于进行从第 4 通电模式 向第 5 通电模式的切换的角度位置， 如果在上述状态下从第 3 通电模式切换为第 4 通电模 式， 则刚刚切换为第 4 通电模式后的 W 相的端子电压 Vw 表示角度位置 90 度处的非通电相 的端子电压 V。
因此， 根据从维持与第 3 通电模式对应的施加电压的状态切换为第 4 通电模式之 后的 W 相的端子电压 Vw， 更新并存储用于从第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换判定的阈 值 V4-5。
并且， 在第 4 通电模式的非通电相即 W 相的端子电压 Vw 跨过阈值 V4-5 时， 执行从 第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换。
也能够同样地学习用于其他的通电模式的切换的阈值。
在阈值的学习中， 可以直接存储在进行通常模式的切换的角度位置处的非通电相 的端子电压 V 作为阈值。此外， 也可以将上次为止的阈值和此次求取的非通电相的端子电 压 V 的加权平均值作为新的阈值。还可以存储过去多次求取的非通电相的端子电压 V 的移 动平均值作为新的电压阈值。
此外， 如果此次求取的非通电相的端子电压 V 是预先存储的正常范围内的值， 则
能够进行基于此次求取的非通电相的端子电压 V 的阈值更新， 在从所述正常范围偏离的情 况下， 禁止基于此次求取的非通电相的端子电压 V 的阈值更新， 使阈值直接保持上次值即 可。
此外， 能够在存储设计值作为阈值的初始值， 阈值的学习 1 次也没有执行的未学 习状态下， 使用初始值作为阈值来判断通电模式的切换时机。
此外， 在从第 1 通电模式向第 2 通电模式的切换时、 在从第 3 通电模式向第 4 通电 模式的切换时以及在从第 5 通电模式向第 6 通电模式的切换时， 非通电相的电压相对于基 准电压向负侧波动， 因此， 能够对这些模式切换设定共同的阈值。
另一方面， 在从第 2 通电模式向第 3 通电模式的切换时、 在从第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换时以及在从第 6 通电模式向第 1 通电模式的切换时， 非通电相的电压相对 于基准电压向正侧波动， 因此， 能够对这些模式切换设定共同的阈值。
进而， 例如， 如前所述地将学习过的阈值 V4-5 设定为在从第 2 通电模式向第 3 通 电模式的切换时、 在从第 4 通电模式向第 5 通电模式的切换时以及在从第 6 通电模式向第 1 通电模式的切换时的共同的阈值， 与此相对， 在从第 1 通电模式向第 2 通电模式的切换时、 在从第 3 通电模式向第 4 通电模式的切换时以及在从第 5 通电模式向第 6 通电模式的切换 时， 能够使用与阈值 V4-5 绝对值相同的阈值作为共同的阈值。
但是， 阈值的学习单元并不限定于上述内容， 也可以适当采用众所周知的各种学习处理。 如上所述， 在步骤 S302 中， 在学习了用于模式切换时机的判定的阈值的情况下， 以及在步骤 S301 中判断为学习条件没有成立的情况下， 进入步骤 S303。
在步骤 S303 中， 判断是否产生了电动油泵 1 的驱动请求。 在本实施方式的情况下， 怠速停止的请求表示电动油泵 1 的驱动请求。
其中， 如果产生了电动油泵 1 的驱动请求， 则进入到步骤 S304， 对此时的通电模式 下的非通电相的电压和阈值进行比较， 从而判定向下一个通电模式的切换时机， 实施无传 感器方式的电机控制。
此外， 无刷电机 2 的起动例如通过相应于第 3 通电模式的电压施加定位到 90 度的 位置后， 切换为第 5 通电模式， 使无刷电机 2 开始旋转。然后， 根据第 5 通电模式下的非通 电相即 V 相的电压判定到达进行从第 5 通电模式向第 6 通电模式的切换的角度位置、 即 150 度， 进行向第 6 通电模式的切换。之后， 对非通电相的电压与阈值进行比较， 依次切换通电 模式。
另一方面， 在没有产生电动油泵 1 的驱动请求的情况下， 绕过步骤 S304， 使本程序 结束。
在此， 根据图 6 的流程图对所述步骤 S304 中的电机控制的详细内容进行说明。
在步骤 S351 中， 计算无刷电机 2 的目标转速 （rpm） 。
在对本实施方式的电动油泵 1 进行旋转驱动的无刷电机 2 中， 例如， 如图 7 所示， 油温越高， 将目标转速设定为越高的转速。
与此相对， 可以在无刷电机 2 驱动使发动机进行冷却水的循环的水泵时， 冷却水 温度越高， 将目标转速设定为越高的转速。
在步骤 S352 中， 根据在步骤 S351 中计算出的目标转速与实际的电机转速 （rpm） 计
算施加电压的指令值。
例如， 通过基于目标转速与实际转速的偏差的比例积分控制， 依照下式确定施加 电压的指令值。
施加电压 = 偏差 × 比例增益 + 偏差的积分值 × 积分增益
偏差 = 目标转速 - 实际转速
但是， 施加电压的指令值的确定方法并不限定于基于目标电机转速的方法。 例如， 可以适当采用根据电动油泵 1 的目标喷出压与实际喷出压之间的偏差确定施加电压的指 令值的方法和根据请求转矩确定施加电压的指令值的方法等众所周知的确定方法。此外， 为了使实际值接近目标值的施加电压的计算处理并不限定于比例积分控制， 也可适当采用 比例积分微分控制等众所周知的计算方法。
在步骤 S353 中， 确定电压施加的占空比的下限值 DMIN。所述下限值 DMIN 是对相 通电进行 PWM 控制时的占空比的下限值。在后面， 对下限值 DMIN 的确定方法进行详细地说 明。
在步骤 S354 中， 根据在步骤 S352 中确定的施加电压以及在步骤 S353 中确定的下 限值 DMIN， 确定电压施加的占空比。
首先， 计算基本占空比 （%） 为基本占空比 = 施加电压 / 电源电压 ×100。
然后， 在基本占空比 （%） 大于下限值 DMIN 的情况下， 直接将基本占空比设定为最 终的占空比。另一方面， 在基本占空比 （%） 小于下限值 DMIN 的情况下， 通过将下限值 DMIN 设定为最终的占空比， 从而， 限制为使占空比不低于下限值 DMIN。
在此， 基本占空比小于下限值 DMIN， 并将下限值 DMIN 设为电压施加的占空比的情 况下， 实际的施加电压高于基于目标转速与实际转速之间的偏差的施加电压的请求。
但是， 如后所述， 以低于下限值 DMIN 的占空比进行控制时， 在无传感器控制中有 可能错误地判断通电模式的切换时机， 产生失调。因此， 在有无刷电机 2 的驱动请求的状态 下， 相比满足基于转速偏差的施加电压的请求， 应该优先进行失调的抑制， 因此， 如上所述， 限制为占空比不低于下限值 DMIN。
另外， 在基本占空比 （%） 小于下限值 DMIN， 将下限值 DMIN 设为占空比时， 由于比例 积分控制中的偏差的积分值积累， 因此， 能够实施停止偏差的积分值的更新等的对策。
此外， 在如本实施方式的液压泵的系统中， 不要求高精度地控制电机转速， 并且， 通过给出高于请求的施加电压， 从而， 能够确保请求量以上的油喷出量， 并能够抑制液压降 低或者润滑不足等的发生。此外， 在无刷电机 2 驱动水泵时， 能够确保至少请求量以上的冷 却水循环量， 并能够抑制发动机的过热。
在步骤 S355 中， 检测此时的通电模式中的非通电相的电压。
具体而言， 在第 1 通电模式的情况下， 检测 W 相的电压， 在第 2 通电模式的情况下， 检测 V 相的电压， 在第 3 通电模式的情况下， 检测 U 相的电压， 在第 4 通电模式的情况下， 检 测 W 相的电压， 在第 5 通电模式的情况下， 检测 V 相的电压， 在第 6 通电模式的情况下， 检测 U 相的电压。选择器 257 根据来自通电模式确定器 253 的信号， 进行非通电相的选择。
在此， 参照图 8， 以第 3 通电模式为例对非通电相的端子电压的检测期间进行说 明。在第 3 通电模式下， 向 V 相施加电压 V， 向 W 相施加电压－ V， 电流从 V 相朝 W 相流过， 因此， 检测电压的相为 U 相， 在 V 相上级的开关元件 217f 接通期间检测该 U 相的端子电压。此外， 刚切换通电模式之后， 产生整流电流， 使用在该整流电流的产生区间检测出 的电压判断通电模式的切换时机时， 会错误地判断通电模式的切换时机。
因此， 关于刚切换通电模式后的电压检测值， 设定为不用于从初次起经过设定次 数进行切换时机的判断。所述设定次数能够根据电机转速以及电机电流可变地进行设定， 电机转速越高， 且电机电流越高， 则将所述设定次数设定为越大的值。
在步骤 356 中， 判断电机旋转速度是否高于设定速度。根据在非通电相产生的动 生电动势的信号进行通电模式的切换的无传感器控制中， 在电机旋转速度低的区域， 动生 电动势变低， 难以高精度地检测切换时机。因此， 在电机的低旋转区域中， 进行无传感器控 制， 即根据脉冲感应电压与阈值之间的比较， 进行切换时机的判断。
因此， 在步骤 S356 中， 根据电机旋转速度是否高于设定速度来判断是否是能够进 行将动生电动势作为触发源的模式切换判断的速度区域。
即， 所述设定速度是能够根据动生电动势进行切换判断的电机旋转速度的最小 值， 并预先通过实验或模拟进行确定和存储。
另外， 能够根据通电模式的切换周期计算电机旋转速度。此外， 例如， 能够通过设 定第 1 速度和第 2 速度作为所述设定速度， 从而抑制短时间内重复无传感器控制的切换， 其 中， 第 1 设定速度用于判断向基于脉冲感应电压的无传感器控制的转移， 第 2 设定速度用于 判断基于脉冲感应电压的无传感器控制的停止 （第 2 设定速度＞第 1 设定速度） 。 在步骤 S356 中， 在电机旋转速度在设定速度以下的情况下， 进入步骤 S357， 进行 非通电相的电压与阈值之间的比较， 在非通电相的电压跨过阈值时， 进行通电模式的切换 时机的判定后进入步骤 S359， 实施向下一个通电模式的切换。
具体而言， 此时， 在处于第 1 通电模式的情况下， 作为非通电相的 W 相的电压在阈 值 V1-2 以下时， 判断为是向第 2 通电模式切换的切换时机。此外， 此时， 在处于第 2 通电模 式的情况下， 作为非通电相的 V 相的电压在阈值 V2-3 以上时， 判断为是向第 3 通电模式切 换的切换时机。此外， 此时， 在处于第 3 通电模式的情况下， 作为非通电相的 U 相的电压在 阈值 V3-4 以下时， 判断为是向第 4 通电模式切换的切换时机。此外， 此时， 在处于第 4 通电 模式的情况下， 作为非通电相的 W 相的电压在阈值 V4-5 以上时， 判断为是向第 5 通电模式 切换的切换时机。此外， 此时， 在处于第 5 通电模式的情况下， 作为非通电相的 V 相的电压 在阈值 V5-6 以下时， 判断为是向第 6 通电模式切换的切换时机。此外， 此时， 在处于第 6 通 电模式的情况下， 作为非通电相的 U 相的电压在阈值 V6-1 以上时， 判断为是向第 1 通电模 式切换的切换时机。
与此相对， 在步骤 S356 中， 在判断为电机旋转速度高于设定速度的情况下， 进入 步骤 S358， 实施基于动生电动势的无传感器控制， 即检测从非通电相的电压跨过零电平的 时刻起判断为进一步旋转了 30 度的时刻， 作为向下一个通电模式切换的切换时机。
详细地说， 根据此时的电机旋转速度将 30 度换算成时间， 在从过零时刻起经过相 应于 30 度的时间的时刻， 判定向下一个通电模式切换的切换时机， 进入步骤 S359， 切换到 下一个通电模式。
在步骤 S360 中， 根据通电模式的切换周期计算电机转速 rpm。
此处， 详细地说明步骤 S353 中的下限值 DMIN 的确定方法。
例如， 如图 9 所示， 将在 PWM 控制中重复增减的计数器的值按照每个载波周期从减
少转变成增大的点， 换言之， 脉冲施加电压的脉宽 PW 的中央附近设为非通电相的电压的采 样时机。在设为该采样时机的情况下， 刚施加脉冲电压后的非通电相的脉冲感应电压波动 的期间长于所述脉宽 PW 的 1/2 时， 在脉冲感应电压波动的期间， 会对非通电相的脉冲感应 电压进行采样， 因此无法高精度地检测非通电相的脉冲感应电压。
此外， 存在如下的可能性 ： 在非通电相的脉冲感应电压的 A/D 转换处理所需的时 间长于所述脉宽 PW 的 1/2 时， 在采样处理中停止对通电相的电压的施加， 此时也有可能无 法高精度地检测非通电相的脉冲感应电压， 无刷电机 2 失调。
因此， 依照下式计算下限值 DMIN（%） 。
DMIN=max（电压波动时间、 A ／ D 转换时间） ×2 ／载波周期 ×100
通过上述式 （A） ， 能够将电压波动时间与 A ／ D 转换时间之间较长一方的 2 倍设为 最小脉宽， 能够抑制在脉冲感应电压波动期间进行非通电相的脉冲感应电压的采样， 且能 够抑制在 A ／ D 转换处理中停止对通电相施加电压。
另外， 将重复增减的计数器的值在 PWM 控制中按照每个载波周期从增大转变成减 少的点设为非通电相的电压的采样时机时， 或者在将 PWM 切换时机设为非通电相的电压的 采样时机时， 如上所述地计算下限值 DMIN。 此外， 电压波动时间以及 A ／ D 转换时间除了能够使用预先通过实验和模拟求出 的值之外， 还能够在步骤 S353 中计测电压波动时间， 并根据计测结果， 确定下限值 DMIN。
此外， 在可以将非通电相的电压的采样时机设定为任意时机的情况下， 如图 10 所 示， 能够从刚刚经过电压波动时间后使 A ／ D 转换处理开始。此时， 能够抑制可在尽可能短 的脉冲内进行非通电相的脉冲感应电压的采样的同时， 在脉冲感应电压波动期间进行非通 电相的脉冲感应电压的采样， 且能够抑制在 A ／ D 转换处理中停止对通电相施加电压。
具体而言， 依照下式计算下限值 DMIN（％） 。
DMIN=（电压波动时间 +A ／ D 转换时间） ／载波周期 ×100
即， 如果设为能够将比电压波动时间与 A ／ D 转换时间的总和长的脉宽 PW， 在刚经 过电压波动时间后开始 A ／ D 转换， 则能够抑制在脉冲感应电压波动期间进行非通电相的 脉冲感应电压的采样， 且能够抑制在 A ／ D 转换处理中停止对通电相施加电压。
此外， 非通电相的脉冲感应电压的大小根据电压施加的占空比而发生变化， 如图 11 所示， 占空比变小时， 非通电相的脉冲感应电压也变小， 占空比小时会变为低于电压检测 的分辨率的电压， 从而有可能无法进行通电模式的切换时机的判定。
因此， 可以将用于产生可通过电压检测电路检测的脉冲感应电压的占空比的最小 值设为所述下限值 DMIN。
在此， 可以将依照前述的式计算出的下限值 DMIN 与根据电压检测的分辨率设定 的下限值 DMIN 之中较大的占空比设为最终的下限值 DMIN。
如果如此设定下限值 DMIN， 则能够抑制在脉冲感应电压波动期间进行非通电相的 脉冲感应电压的采样， 且能够抑制在 A ／ D 转换处理中停止对通电相施加电压， 进而， 能够 产生可检测为脉冲感应电压的电压， 并进行通电模式的切换时机的判定， 并能够抑制无刷 电机 2 中的失调的发生。
因此， 如果是上述液压系统的话， 则能够在怠速停止中， 稳定地进行来自电动油泵 1 的油供给， 并有效地抑制液压降低， 此外， 也能够在通过无刷电机 2 驱动水泵时， 稳定地进
行冷却水的循环， 从而抑制发动机的过热。
另外， 除了基于电压施加的占空比的下限值 DMIN 的限制之外， 为了增长连续地施 加脉冲电压的时间， 还可以将载波周期变更到增大侧。
此外， 在学习用于判断通电模式的切换时机的阈值时， 能够在将电压施加的占空 比设为下限值 DMIN 的状态下实施学习。
如图 11 所示， 这是因为存在以下的可能性 ： 由于占空比越小， 脉冲感应电压变得 越小， 因此， 在比下限值 DMIN 大的占空比的状态下学习阈值时， 占空比相比学习时变小的 情况下， 脉冲感应电压不跨过阈值， 无法进行通电模式的切换。
因此， 设为在将占空比设为下限值 DMIN 的状态下学习阈值， 即便占空比变为下限 值 DMIN， 也能够使脉冲感应电压达到阈值， 能够进行通电模式的切换时机的判定。
此外， 如上所述， 在以下限值 DMIN 的占空比施加脉冲电压的状态下实施阈值的 学习的情况下， 能够对于电机的温度以及电机的电源电压的变化， 如下所述地校正下限值 DMIN。
如图 12 所示， 设学习阈值时的占空比为 A1， 学习阈值时的电机的温度为 T1。在电 机的温度变为高于 T1 的 T2 时， 通电模式的切换时机下的实际的脉冲感应电压的绝对值降 低。 即， 存在如下的可能性 ： 在将占空比固定为下限值 DMIN 的状态下， 电机温度上升 时， 通电模式的切换时机下的实际的脉冲感应电压的绝对值降低， 因此， 在电机温度更高的 条件下直接使用电机温度低时所学习的阈值时， 脉冲感应电压不会达到阈值， 无法判定通 电模式的切换时机。
因此， 在变为比学习时的电机温度 T1 高的电机温度 T2 时， 为了补偿电机温度的上 升带来的脉冲感应电压的电平降低， 对下限值 DMIN 进行增大校正， 并使在占空比设定为下 限值 DMIN 时的脉冲感应电压增大， 并保持在学习时的脉冲感应电压附近。
换言之， 在对将占空比设为下限值 DMIN 时的脉冲感应电压的电机温度导致的变 化进行抑制的方向变更下限值 DMIN。
具体而言， 预先存储相对于自学习时起的温度上升值的占空比的校正量， 根据此 时的电机温度 T2 与学习时的电机温度 T1 之间的差求取占空比的校正量， 通过该校正值使 下限值 DMIN 增大。在图 12 所示的例子中， 将占空比 A1 校正为占空比 A2。
从而， 即便从阈值的学习时的电机温度起上升， 也能够根据脉冲感应电压与阈值 之间的比较判定通电模式的切换时机， 依次进行通电模式的切换。
另外， 可以在液压系统的情况下利用油温等代表电机的温度。 并且， 油温除了通过 传感器检测之外， 还可以通过发动机的运转条件进行估计。 此外， 能够设置用于检测电机的 温度的传感器。
此外， 预先将下限值 DMIN 设得较高， 使得在不具备用于检测或者估计电机温度的 单元， 且电机温度不明的情况下， 即便电机温度达到最高温度， 也能够根据脉冲感应电压与 阈值之间的比较判定通电模式的切换时机。
此外， 在电机温度比学习时降低的情况下， 通电模式的切换时机下的实际的脉冲 感应电压增大。此时， 如果使下限值 DMIN 减少， 则保持在学习时的脉冲感应电压附近。但 是， 在脉冲感应电压增大的情况下， 能够根据与阈值之间的比较进行通电模式的切换判定，
因此， 至少如果进行相对于电机温度的上升变化的下限值 DMIN 的增大的话， 则能够抑制失 调的发生。
另外， 将电压施加的占空比作为下限值 DMIN， 学习阈值时， 能够按照每个电机温度 学习阈值， 此时， 可省略对应于电机温度的变化的下限值 DMIN 的校正。
另一方面， 电机的电源电压也对通电模式的切换时机下的脉冲感应电压的绝对值 有影响。 如图 13 所示， 存在如下的可能性 ： 如果电机的电源电压比学习时降低， 则通电模式 的切换时机下的脉冲感应电压的绝对值降低， 由于脉冲感应电压不会达到阈值， 从而无法 判定通电模式的切换时机。
因此， 在变为比学习时的电源电压低的电源电压的情况下， 为了补偿电源电压的 降低量导致的脉冲感应电压的电平降低， 增大下限值 DMIN， 并使在电机施加占空比设定为 下限值 DMIN 的情况下的脉冲感应电压增大， 并保持在学习时的脉冲感应电压附近。换言 之， 在对将占空比设为下限值 DMIN 时的脉冲感应电压的电源电压导致的变化进行抑制的 方向变更下限值 DMIN。
具体而言， 预先求取并存储相对于自学习时起的电源电压的降低的占空比的校正 量， 根据此时的电源电压与学习时的电源电压之间的差求取占空比的校正量， 通过该校正 值使下限值 DMIN 增大。在图 13 所示的例子中， 将占空比 A1 校正为占空比 A3。
从而， 即便从阈值的学习时起电源电压降低， 也能够根据脉冲感应电压与阈值之 间的比较判定通电模式的切换时机， 依次进行通电模式的切换。
此外， 在电机的电源电压比学习时增加的情况下， 通电模式的切换时机下的脉冲 感应电压增大， 此时， 如果使下限值 DMIN 减少， 则保持在学习时的脉冲感应电压附近。但 是， 在脉冲感应电压增大的情况下， 能够根据与阈值之间的比较进行通电模式的切换判定， 因此， 如果至少能够相对于电源电压的降低而增大下限值 DMIN， 则能够抑制失调的发生。
另外， 将占空比作为下限值 DMIN， 学习阈值时， 能够按照每个电源电压学习阈值， 此时， 可省略对应于电源电压的变化的下限值 DMIN 的校正。
此外， 如果对下限值 DMIN 实施基于电机温度的校正和基于电源电压的校正这两 者， 则即便存在电机温度以及电源电压的变化， 也能够根据脉冲感应电压与阈值之间的比 较判定通电模式的切换时机， 依次进行通电模式的切换。
另外， 如图 14 的流程图的步骤 S354-1 以及步骤 S354-2 所示， 可以根据电机运转 条件将占空比切换至下限值 DMIN。
另外， 图 14 的流程图在步骤 S354-1 以及步骤 S354-2 以外的各步骤中， 相同地进 行图 6 的流程图中所说明的处理， 因此， 省略步骤 S354-1 以及步骤 S354-2 以外的各步骤中 的处理内容的说明。
在步骤 S354-1 中， 判断是否需要将占空比切换至下限值 DMIN。
具体而言， 无刷电机 2 的负载较小时， 设为将占空比切换至下限值 DMIN。并且， 无 刷电机 2 的负载较小这一运转条件是指例如无刷电机 2 的目标转速 （rmp） 在规定转速以下 且电机电流在规定电流以下的时候。
因此， 如果无刷电机 2 的目标转速 （rmp） 在规定转速以下且电机电流在规定电流 以下， 则判断为需要将占空比切换至下限值 DMIN， 进入步骤 S354-2。
在步骤 S354-2 中， 取代基于施加电压的占空比， 将占空比切换至下限值 DMIN， 该施加电压根据目标旋转速度与实际的旋转速度之间的偏差来确定。
即， 存在如下的可能性 ： 在无刷电机 2 的负载较小的运转条件下， 能够以低于下限 值 DMIN 的较低占空比使实际转速接近目标转速 （rmp） ， 在直接以该占空比控制无刷电机 2 时， 在脉冲感应电压的波动期间内对脉冲感应电压进行采样， 对脉冲感应电压进行错误检 测， 或者变成低于电压检测的分辨率的脉冲感应电压， 从而无法进行通电模式的切换时机 的判定。
因此， 在是为了使实际转速接近目标转速 （rmp） 而要求的占空比低于下限值 DMIN 的低负载区域的情况下， 通过预先将占空比切换至下限值 DMIN， 从而， 抑制在脉冲感应电压 的波动期间内对脉冲感应电压进行采样后对脉冲感应电压进行错误检测， 或者变成低于电 压检测的分辨率的脉冲感应电压， 从而无法进行通电模式的切换时机的判定。
因此， 预先使用于判断是否是将下限值 DMIN 作为占空比的低负载区域的规定转 速以及规定电流适合， 使得能够对为了使实际转速接近目标转速 （rmp） 而要求的占空比低 于下限值 DMIN 的运转区域进行判定。
图 15 是示出实施了图 14 的流程图所示的处理的情况下的目标电机旋转速度、 电 机电流、 电机施加占空比的变化的例子的时序图。
如该图 15 所示， 如果具备目标电机转速在规定转速以下且电机电流在规定电流 以下的条件， 则统一将占空比切换至下限值 DMIN， 如果不符合目标电机转速在规定转速以 下且电机电流在规定电流以下的条件， 则恢复到使用为了使实际转速接近目标转速 （rmp） 而要求的占空比的状态。
此外， 用于驱动车载用的油泵 1 的无刷电机 2 的情况下， 能够在从极低温到 100℃ 左右的高温的温度范围内使用， 因此， 油的粘度变化导致的泵负载的变化变大。
此处， 存在如下的可能性 ： 在为了确保极低温时的泵喷出量的响应性， 而增大无刷 电机 2 的 PWM 控制中的增益时， 给出在高温时使喷出量较大幅度地降低的指示的情况下， 会 进行过度的校正， 结果是使无刷电机 2 停止。
但是， 如上所述， 如果将对无刷电机 2 进行 PWM 控制时的占空比限制在下限值 DMIN 以上， 则即便给出在高温时使喷出量大幅度降低的指示， 占空比也不会小于下限值 DMIN， 能 够避免无刷电机 2 停止， 从而能够抑制液压的降低。
此外， 为了抑制错误检测脉冲感应电压而无法判定通电模式的切换时机的情况， 可增长脉冲电压的施加时间， 作为增长脉冲电压的施加时间的方法， 可以实施后述的脉冲 移动处理。
上述的脉冲移动处理不会改变作为 1 周期中电压施加时间的总和的占空比， 而是 增长连续的电压施加时间的手段， 如果在实施该脉冲移动的基础上， 实施基于前述的下限 值 DMIN 的占空比的限制， 则能够将下限值 DMIN 抑制得较低， 并较宽地确保占空比的可变范 围。
图 16 示出一般的 PWM 生成。
在图 16 中， 设三角波载波的中间值 D 的值为电压 =0， 并且设电压指令值为 B， V相 的 PWM 使用比较三角波载波和电压指令值 D+B 后的结果， W 相的 PWM 使用比较三角波载波 和电压指令值 D － B 后的结果。
即， V 相的上级开关元件在电压指令值 D+B 比三角波载波高的期间接通， W 相的下级开关元件在三角波载波比电压指令值 D － B 高的期间接通。
但是， 在图 16 所示的 PWM 生成中， 当占空比小时， V 相和 W 相都通电的时间， 即脉 冲电压的施加时间短， 从而不能高精度地检测在非通电相感应的电压。
因此， 通过实施图 17 所示的脉冲移动处理， 能够用与图 16 所示的 PWM 生成相同的 占空比进一步增长 2 相都通电的连续时间， 能够提高在非通电相感应的电压的检测精度。
在图 17 所示的脉冲移动处理中， 以三角波载波的峰及谷的时机， 对电压指令值进 行校正。
具体而言， 在三角波载波的上升期间， 为了使电压指令值从电压 =D 偏离 X， 对于电 压指令值 D+B， 校正为 D ＋ B ＋ A， 对于电压指令值 D － B， 校正为 D － B － A， 在三角波载波 的降低期间， 为了使电压指令值接近电压 =D， 对于电压指令值 D+B 校正为 D ＋ B － A， 对于 电压指令值 D － B 校正为 D － B ＋ A。在此， 设 A=X － B。
通过上述电压指令值的校正， 在三角波载波的降低期间， V 相和 W 相都通电的时间 变短， 相应地， 在三角波载波的上升期间， V 相和 W 相都通电的时间变长， 从而能够增长 2 相 都通电的连续时间而不改变占空比。由此， 能够抑制在脉冲感应电压的波动期间内对脉冲 感应电压进行采样或者在 A/D 转换中中断电压施加的情况。
在此引入 2011 年 5 月 31 日提出申请的日本特愿 2011-122490r 的全部内容作为参考。 虽然仅选择了实施例来说明本发明， 但在不脱离所附的权利要求所限定的本发明 的范围的情况下， 可以根据本发明的公开内容进行各种变形和修改， 这对本领域的技术人 员来说， 是显而易见的。
另外， 上述本发明实施例的描述仅是用于举例说明， 并不是为了限制由所附的权 利要求及其等同物所限定的本发明。