專利名稱：無刷dc馬達(dá)的無傳感器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置，尤其涉及適于驅(qū)動(dòng)進(jìn)行油的吸入以及噴出的泵的無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置。
背景技術(shù)：
在利用油壓泵向汽車的變速器供給油壓，但從節(jié)能等觀點(diǎn)出發(fā)當(dāng)停車時(shí)執(zhí)行停止發(fā)動(dòng)機(jī)的所謂的怠速停止的汽車中，為了在怠速停止時(shí)也確保向變速器供給油壓，會(huì)使用電動(dòng)油壓泵。使用無電刷DC馬達(dá)作為搭載在汽車中的泵驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)馬達(dá)。另外，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的所謂的無傳感器控制而不使用旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器?！榱藢o電刷DC馬達(dá)進(jìn)行無傳感器控制，需要推定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置來生成旋轉(zhuǎn)·位置推定信號(hào)，其中，該旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)相當(dāng)于來自旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器的旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)。旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)的推定通常使用馬達(dá)的3相感應(yīng)電壓來進(jìn)行，但在馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，若轉(zhuǎn)子未旋轉(zhuǎn)時(shí)以及若轉(zhuǎn)子以低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于感應(yīng)電壓為零或者為低值，因此無法生成旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)。因此，例如如日本特開2005 — 278320號(hào)公報(bào)中所公開的那樣，要通過以一定周期強(qiáng)制性地切換針對3相的通電模式來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而進(jìn)行使轉(zhuǎn)子被強(qiáng)制性地帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)制換向。另外，在現(xiàn)有的無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置中以馬達(dá)的額定電流值作為最大電流值來進(jìn)行無傳感器控制模式。在汽車的變速器的油壓泵驅(qū)動(dòng)用無刷DC馬達(dá)中應(yīng)用上述現(xiàn)有的無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置的情況下，當(dāng)油壓負(fù)荷高(油溫低)時(shí)，達(dá)到所需的油壓的時(shí)間要變長，從而使馬達(dá)快速啟動(dòng)成為待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種即使在負(fù)荷高的情況下也能夠使馬達(dá)快速啟動(dòng)的無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)特征，在無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置中，在啟動(dòng)時(shí)設(shè)定強(qiáng)制換向模式來使無刷DC馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置后，移向無傳感器控制模式，并且使剛從強(qiáng)制換向模式移向無傳感器控制模式后的電源電流最大值大于馬達(dá)額定電流值。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一特征，在將無傳感器控制的無刷DC馬達(dá)用于油壓泵驅(qū)動(dòng)用的情況下，當(dāng)油壓負(fù)荷高(油溫低)時(shí)，能夠抑制馬達(dá)的負(fù)荷(overload),并且能夠在啟動(dòng)后的所需時(shí)間內(nèi)可靠地達(dá)到所需油壓。


以下，參照附圖來說明實(shí)施方式，從而進(jìn)一步地明確本發(fā)明的上述以及其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)，此外，同一部件標(biāo)注同一參照附圖標(biāo)記，其中，圖I是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置的框圖。圖2是表示所述實(shí)施方式中的從強(qiáng)制換向模式移向無傳感器控制模式時(shí)的步驟的流程圖。圖3是表示將所述實(shí)施方式的具備無傳感器控制裝置的無刷DC馬達(dá)用于油壓泵驅(qū)動(dòng)用的情況下，油壓以及電源電流隨時(shí)間如何變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖I概略地表示無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置的構(gòu)成。
該無電刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置使用搭載在汽車中的由蓄電池構(gòu)成的直流電源(2 )以單側(cè)PWM方式驅(qū)動(dòng)無電刷DC馬達(dá)(I )，其中，該無電刷DC馬達(dá)(I)驅(qū)動(dòng)搭載在汽車中的、吸入以及噴出油的泵(11)，該無電刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置由旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)生成裝置(3 )和通電控制裝置(4 )構(gòu)成，其中，該旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)生成裝置(3 )是基于3相的相電壓以數(shù)字方式生成各相的旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)的旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，該通電控制裝置(4)是基于各相的旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)以PWM方式控制從直流電源(2)向3相通電的通電控制機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)生成裝置(3)基于馬達(dá)(I)的U相、V相、W相這3相的相電壓Vu, Vv, Vw,來生成各相的旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)Hu、Hv, Hw。通電控制裝置(4)由通電信號(hào)生成機(jī)構(gòu)(5)、開關(guān)電路(6)、電流檢測器(7)、電流控制部(8 )、PWM驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9 )以及柵極驅(qū)動(dòng)電路(10 )構(gòu)成。通電信號(hào)生成機(jī)構(gòu)(5)基于由旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)生成機(jī)構(gòu)(3)生成的旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)來生成用于分別控制各元件的通電的通電信號(hào)Cu +、Cu —、Cv +、Cv —、Cw +、Cw—。通電信號(hào)生成機(jī)構(gòu)(5)可以由MPU (Micro Processing Unit :微處理單元)構(gòu)成,也可以由專用的數(shù)字電路構(gòu)成。開關(guān)電路(6)具備控制從電源(2)向馬達(dá)(I)的U相通電的上臂開關(guān)元件(16u+)以及下臂開關(guān)元件(16u_)、控制從電源(2)向馬達(dá)(I)的V相通電的上臂開關(guān)元件(16v+)以及下臂開關(guān)元件(16v_)以及控制從電源(2)向馬達(dá)(I)的W相通電的上臂開關(guān)元件(16w+)以及下臂開關(guān)元件(16w-)。電流檢測器(7)將電流測量電路與開關(guān)電路(6)連接而檢測馬達(dá)電流。在馬達(dá)(I)的U相、V相、W相的定子繞組中流動(dòng)的合計(jì)電流值被電流檢測器(7)檢測。從直流電源(2)經(jīng)由開關(guān)電路(6)流向馬達(dá)(I)的U相、V相、W相的定子繞組的電源電流被電源電流傳感器(12 )檢測。電流控制部(8)比較由電流檢測器(7)檢測到的馬達(dá)(I)的電流檢測值A(chǔ)與電流指令值A(chǔ)a，基于兩者的大小關(guān)系來創(chuàng)建用于對馬達(dá)(I)進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)的電流控制信號(hào)Apwm，并發(fā)送給PWM驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)。電流控制部(8)當(dāng)電流指令值A(chǔ)a為最大值時(shí)，決定向馬達(dá)(I)的U相、V相、W相的定子繞組流入多大的電流，并將流入的電流的最大值限制在規(guī)定值以下。PWM驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)基于發(fā)送來的通電信號(hào)以及電流控制信號(hào)Apwm，來創(chuàng)建針對各開關(guān)元件的開關(guān)元件控制信號(hào)Du +、Du —、Dv +、Dv —、Dw +、Dw —，并輸出至柵極驅(qū)動(dòng)電路(10)。柵極驅(qū)動(dòng)電路(10)基于發(fā)送來的開關(guān)元件控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)各開關(guān)元件的接通/斷開，從而使馬達(dá)(I)的定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。在圖I中，啟動(dòng)時(shí)設(shè)定為強(qiáng)制換向模式，啟動(dòng)指令被發(fā)送給通電信號(hào)生成機(jī)構(gòu)
(5)。當(dāng)接收到啟動(dòng)指令時(shí)，通電信號(hào)生成機(jī)構(gòu)(5)對PWM驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)賦予存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的通電模式。這與馬達(dá)(I)的轉(zhuǎn)子位置無關(guān)地執(zhí)行。對于電流而言，不依據(jù)來自電流控制部(8)的電流控制信號(hào)Apwm，而根據(jù)存儲(chǔ)在PWM驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)的 存儲(chǔ)器內(nèi)的值，從直流電源(2)賦予所需的電流。該電流值為比馬達(dá)的額定電流大的值。PWM驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)基于來自通電信號(hào)生成機(jī)構(gòu)(5)的通電信號(hào)，向柵極驅(qū)動(dòng)電路(10)輸出針對各開關(guān)兀件的開關(guān)兀件控制信號(hào)，由此驅(qū)動(dòng)各開關(guān)元件的接通/斷開，在馬達(dá)(I)的定子繞組中產(chǎn)生用于強(qiáng)制換向的旋轉(zhuǎn)磁場。通過進(jìn)行強(qiáng)制換向，馬達(dá)(I)的U相、V相、W相這3相的相電壓Vu、Vv、Vw變大，以此為基礎(chǔ)，旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)生成機(jī)構(gòu)(3)能夠生成各相的旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)(Hu、Hv, Hw)(即，能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置)。由此，通電信號(hào)生成機(jī)構(gòu)(5)基于由旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)生成機(jī)構(gòu)(3)生成的旋轉(zhuǎn)位置推定信號(hào)來生成通電信號(hào)。PWM驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)基于該通電信號(hào)以及來自電流控制部(8)的電流控制信號(hào)Apwm來創(chuàng)建針對各開關(guān)元件的開關(guān)元件控制信號(hào)，并賦予給柵極驅(qū)動(dòng)電路(10)。這樣，從強(qiáng)制換向模式移向無傳感器控制模式。在電流控制部(8)中，在剛移向無傳感器控制模式的規(guī)定時(shí)間，使電源電流最大值大于額定電流值來進(jìn)行移行初期無傳感器控制(第I無傳感器控制模式)，之后，移向使電源電流最大值與額定電流值相等的穩(wěn)定無傳感器控制(第2無傳感器控制模式)。在第I無傳感器控制模式下，電流指令值A(chǔ)a將100 %設(shè)定為最大值，并保持為該100%最大值，通過電流控制部(8)中的運(yùn)算來設(shè)定第I無傳感器控制模式用的電源電流最大值。在移向第2無傳感器控制模式時(shí)，電流控制部(8)將電源電流最大值切換為額定電流值。圖2表示從強(qiáng)制換向模式移向無傳感器控制模式時(shí)的流程圖。在該圖中，基于啟動(dòng)指令(SI)來執(zhí)行強(qiáng)制換向模式(S2)。若強(qiáng)制換向模式(S2)結(jié)束，則移向第I無傳感器控制模式(S3)。該剛移行后的第I無傳感器控制模式(S3)將電源電流的最大值設(shè)定為比馬達(dá)的額定電流值ImaxO大的值Imaxl來執(zhí)行。由此，在剛移向無傳感器控制模式后，可以向馬達(dá)流入比額定電流值ImaxO大的電流而得到大的轉(zhuǎn)矩。第I無傳感器控制模式(S3)限定在規(guī)定時(shí)間(Tl秒間)中來執(zhí)行，經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間后，設(shè)定為第2無傳感器控制模式(S4)。第2無傳感器控制模式(S4)是穩(wěn)定的無傳感器控制模式，電源電流的最大值與馬達(dá)的額定電流值ImaxO相等。執(zhí)行第I無傳感器控制模式(S3)的時(shí)間Tl，即執(zhí)行使電源電流最大值大于額定電流值的無傳感器控制的時(shí)間Tl被限定于短的規(guī)定時(shí)間(例如小于I秒)，由此來抑制馬達(dá)的負(fù)擔(dān)，確保安全性。圖3表示在泵(11)中，油壓以及電源電流隨時(shí)間的變化。在該圖中，當(dāng)強(qiáng)制換向模式結(jié)束而移向無傳感器控制模式時(shí)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速增加，因此油壓增加。由電源電流傳感器(12)檢測出的電源電流值也隨轉(zhuǎn)速一起增加。在剛移向第I無傳感器控制模式后，電源電流的最大值被設(shè)定為比額定電流值ImaxO高的值Imaxl,馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩變大，能夠以短的時(shí)間達(dá)到要求油壓。在上述中，馬達(dá)的額定電流值ImaxO被設(shè)定成在即使由于油溫低等理由而使油壓負(fù)荷變高的情況下，也會(huì)在所需的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求油壓。剛移向第I無傳感器控制模式后的電源電流最大值Imaxl以及利用該電源電流最大值Imaxl進(jìn)行控制的時(shí)間Tl根據(jù)要求油壓以及達(dá)到要求油壓的要求響應(yīng)時(shí)間來設(shè)定。例如，剛移向第I無傳感器控制模式后的電源電流最大值Imaxl為額定電流值ImaxOX I. 2 2. O的程度,利用剛移行后的電源電流最大值Imaxl進(jìn)行控制的時(shí)間例如為從O. 2秒到小于I. O秒的程度。另外，強(qiáng)制換向模式的電流值被設(shè)定成額定電流值ImaxO與剛移向第I無傳感器控制模式后的電源電流最大值Imaxl之間的值。由于按馬達(dá)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定額定電流值ImaxO、剛移向第I無傳感器控制模式后的電源電流最大值Imaxl以及利用該電源電流最大值Imaxl進(jìn)行控制的時(shí)間Tl的設(shè)定值，因此即使在變換了馬達(dá)的情況下也能夠容易應(yīng)對。在上述實(shí)施方式中，雖對用于車載用電動(dòng)油壓泵(11)的驅(qū)動(dòng)用的無刷DC馬達(dá)(I)進(jìn)行了說明，但該發(fā)明也能夠應(yīng)用于采用120度通電矩形波驅(qū)動(dòng)的所有的無刷DC馬達(dá)的無傳感器驅(qū)動(dòng)裝置中。 此外，在圖I所示的框圖中，也可以在電流控制部(8)之外添加或者取而代之來設(shè)置速度控制部。該情況下，速度控制部比較馬達(dá)(I)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度檢測值與從外部賦予的包含旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定值，基于兩者的大小關(guān)系來創(chuàng)建用于對馬達(dá)(I)進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)的速度控制信號(hào)，并輸出至PWM驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9 )。
權(quán)利要求
1.一種無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置，其在啟動(dòng)時(shí)設(shè)定強(qiáng)制換向模式來使無刷DC馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置后，移向無傳感器控制模式，該無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置的特征在于， 使剛從強(qiáng)制換向模式移向無傳感器控制模式后的電源電流最大值大于馬達(dá)額定電流值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置，其特征在于， 在剛從強(qiáng)制換向模式移向無傳感器控制模式的規(guī)定時(shí)間，使電源電流最大值大于馬達(dá)額定電流值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置，其特征在于， 該無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置控制對吸入以及噴出油的泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的無刷DC馬 達(dá)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無刷DC馬達(dá)的無傳感器控制裝置。若強(qiáng)制換向模式(S2)結(jié)束，則移向無傳感器控制模式，該剛移行后的無傳感器控制模式(S3)將電源電流最大值(Imax1)設(shè)定為大于馬達(dá)的額定電流值(Imax0)的值來執(zhí)行。剛移行后的無傳感器控制模式(S3)被限定于規(guī)定時(shí)間(T1秒間)中來執(zhí)行，經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間后，變?yōu)榉€(wěn)定的無傳感器控制模式(S4)。在穩(wěn)定的無傳感器控制模式(S4)中，電源電流最大值與馬達(dá)的額定電流值(Imax0)相等。
文檔編號(hào)H02P6/20GK102857163SQ201210191650
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者三浦悠一 申請人:株式會(huì)社捷太格特