[发明专利]电机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)方式控制电机的电机控制装置，特别涉及利用单一的电流检测部件来检测各相的电流的电机控制装置。

背景技术

例如，在车辆的电动助力转向装置中，为了将与方向盘的操舵转矩相应的操舵辅助力提供给转向机构，设置三相无刷电机等的电动式电机。作为控制该电机的旋转的装置，已知利用了PWM方式的电机控制装置(参照专利文献1～12)。

一般，PWM方式的电机控制装置具备基于PWM信号来驱动电机的逆变器(inverter)电路、控制该逆变器电路的动作的控制部、以及检测电机电流的电流检测电路。逆变器电路具有与相的数目相应的上下一对的臂，并且在各组的上臂和下臂中分别设置开关元件。电流检测电路包含用于检测流过逆变器电路的各相的电机电流的电流检测电阻(以下称为“分流电阻”)。控制部基于应流过电机的电流的目标值与通过分流电阻检测出的电流的值之间的偏差，对逆变器电路的各开关元件分别生成具有预定的占空比的PWM信号，并将其输出到逆变器电路。逆变器电路的各开关元件通过该PWM信号进行导通/截止动作。由此，从电源通过逆变器电路向电机流入电流，电机旋转。

另外，在将检测电机电流的分流电阻分别设置到了逆变器电路的各相的下臂的情况下，能够将流过电机的各相的电流作为实测值来检测。但是，该情况下，需要与相的数目相应的分流电阻，电路结构变得复杂。因此，从以往开始利用单一的分流电阻来检测各相的电流(参照专利文献1～3、5、11等)。以下将该方式称为“单分流方式”。在单分流方式中，检测流过分流电阻的两相的电流，并利用这些检测值通过运算求出剩余的一相的电流(细节后述)。

图11表示基于单分流方式的电机控制装置的一例。电机控制装置200被设置在电源电路5和电机6之间，且具备逆变器电路2、电流检测电路3、以及控制部20。电机6例如是在车辆的电动助力转向装置中利用的三相无刷电机。为了检测该电机6的旋转角度，设置有分解器(resolver)等的角度检测器7。电源电路5由直流电源、整流电路、以及平滑电路等构成。

逆变器电路2由上下一对的臂对应于A相、B相、C相而设置有三组的三相桥构成。A相的上臂a1和下臂a2分别具有开关元件Q1、Q2。B相的上臂a3和下臂a4分别具有开关元件Q3、Q4。C相的上臂a5和下臂a6分别具有开关元件Q5、Q6。这些开关元件Q1～Q6例如由FET(场效应晶体管)构成。以下，将各相的上臂的开关元件称为“上段开关元件”、将各相的下臂的开关元件称为“下段开关元件”。

用于检测流过电机6的电流的电流检测电路3由分流电阻Rs和放大电路31构成。分流电阻Rs被连接在逆变器电路2和地G之间。放大电路31放大分流电阻Rs的两端的电压并输出至控制部20。控制部20基于根据由放大电路31提供的电压而计算的检测电流值与根据由转矩传感器(省略图示)提供的操舵转矩而计算的目标电流值的偏差，算出各相的PWM信号的占空比。然后，将基于该占空比生成的各相的PWM信号(PWM1～PWM6)输出至逆变器电路2。逆变器电路2的开关元件Q1～Q6通过这些PWM信号而进行导通/截止动作。由此，从电源电路5通过逆变器电路2向电机6流入电流，电机6旋转。然后，按照与PWM信号的占空比和相位相应的开关元件Q1～Q6的导通/截止的模式，流过电机6的电流的大小和方向被控制。

图12～图15是说明基于单分流方式的电机电流检测的原理的图。如图12所示，基于锯齿状的载波信号，生成与A相、B相、C相的占空比相应的各相的PWM信号。由于已熟知PWM信号的生成方法，因此这里省略说明。以下，将占空比最大的相称为“最大相”，将占空比最小的相称为“最小相”，将占空比中间的相称为“中间相”。在图12中，A相为最大相、B相为最小相、C相为中间相。

另外，图12的各相的PWM信号表示对各相的上段开关元件提供的PWM信号(图11的PWM1、PWM3、PWM5)。在后述的各图中也同样。对各相的下段开关元件提供的PWM信号(图11的PWM2、PWM4、PWM6)是大体上将图12的各相的PWM信号反转后的PWM信号。图12中所示的PWM周期是从载波的下降到下一个下降为止的期间，由5个PWM周期构成一个控制周期。1PWM周期例如是50μs。该情况下，1控制周期成为250μs。此外，图12中所示的斜线部分表示用于检测流过分流电阻Rs的电流的电流检测区间。该电流检测区间被设定为，在各控制周期的最后的PWM周期中，直到中间相(C相)以及最小相(B相)的各PWM信号上升为止的预定区间。