無刷電機控制裝置、以及無刷電機控制方法

無刷電機控制裝置、以及無刷電機控制方法
【專利摘要】在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況下，也能夠通過三相無刷電機的輸出電壓避免外部負(fù)載被施加過大的電壓。在本發(fā)明的無刷電機控制裝置（10）中，根據(jù)被三相無刷電機（1）的輔助線圈Su感應(yīng)的相電壓Vsu的過零點的周期，計算出引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)。然后，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)低于第一旋轉(zhuǎn)數(shù)時，在無法檢測出過零點之前，將三相無刷電機1的控制狀態(tài)從通過相位控制調(diào)節(jié)器部（24）進行的對交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位控制狀態(tài)，切換到通過短路式調(diào)節(jié)器部（25）進行的電機線圈的相間電路狀態(tài)。之后，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)超過第一旋轉(zhuǎn)數(shù)，相電壓Vsu達到了能夠檢測出過零點的電壓水平時，再次切換到通過相位控制調(diào)節(jié)器（24）部進行的相位控制狀態(tài)。
【專利說明】無刷電機控制裝置、以及無刷電機控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種作為內(nèi)燃機構(gòu)(引擎(engine))的啟動機(starter motor)及交流發(fā)電機使用的三相無刷電機(brushless motor)的控制裝置，以及三相無刷電機的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般地，作為內(nèi)燃機構(gòu)(引擎)的啟動機及交流發(fā)電機使用的三相無刷電機(以下也會僅稱為“電機”)的驅(qū)動控制方式，目前已知一種將用于檢測三相無刷電機中的轉(zhuǎn)子(rotor)(永久磁鐵側(cè))的位置的復(fù)數(shù)個霍爾(Hall)元件安裝在轉(zhuǎn)子的周圍的傳感器(sensor)型驅(qū)動控制電路(參考非專利文獻一)。但是，在這種傳感器型驅(qū)動控制電路中，有必要在電機中設(shè)置復(fù)數(shù)個霍爾元件，另外，根據(jù)需要還有可能需要安裝除轉(zhuǎn)子外的轉(zhuǎn)子位置檢測用的磁鐵等，因此成為了電機小型化和低成本化的障礙。另外，根據(jù)霍爾元件的安裝情況，位置檢測精度會出現(xiàn)偏差。所以，強烈希望能夠?qū)崿F(xiàn)一種不使用霍爾元件等的傳感器來檢測出轉(zhuǎn)子位置的無傳感器(sensorless)型驅(qū)動控制電路。
[0003]例如，生成與通過三相無刷電機(作為發(fā)電機起作用的無刷電機)的輔助線圈(subcoil) Su檢測出的一相的交流輸出電壓的過零點(zero cross point)同步的矩形波，并基于這個矩形波生成與其他兩相同步的矩形波，基于這些矩形波(轉(zhuǎn)子位置檢測波形)，對三相無刷電機(三相交流發(fā)電機)的交流輸出電壓進行整流及相位控制，從而進行對蓄電池(battery)的充電的蓄電池充電裝置(參考專利文獻一)。
[0004]另外，同樣地，還已知一種設(shè)置檢測三相無刷電機的任一相的交流輸出電壓的輔助線圈Su，生成與通過這個輔助線圈Su檢測出的一相的交流輸出電壓的過零點同步的矩形波，基于這個矩形波，生成與其他兩相同步的矩形波，通過這些矩形波(轉(zhuǎn)子位置檢測波形)推定出轉(zhuǎn)子位置，進行對無刷電機的驅(qū)動控制的無刷電機控制裝置(參考專利文獻二)。
[0005]另外，還有相關(guān)的混合動力(hybrid)車的控制裝置(參考專利文獻三)。這個專利文獻三中記載的混合動力車的控制裝置的目的在于:在電機的無傳感器控制中，在使得磁極位置的檢測精度提高的同時，確保所需的靜音性。
[0006]在上述專利文獻一記載的蓄電池充電裝置中，根據(jù)被輔助線圈Su感應(yīng)的相電壓(交流電壓)檢測出過零點，基于這個過零點生成與相電壓同步的矩形波，并基于這個矩形波生成與其他兩相同步的矩形波，基于這些矩形波(轉(zhuǎn)子位置檢測波形)，對三相無刷電機(三相交流發(fā)電機)的交流輸出電壓進行整流及相位控制，從而進行對蓄電池的充電。
[0007]但是,上述專利文獻一中記載的蓄電池充電裝置在開始熄火(engine stall)等的情況下，一旦引擎的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)下降直至相電壓減小到了無法檢測出過零點的程度，由于不能檢測出過零點，交流輸出電壓的相位控制變得不可能。即，從三相無刷電機(三相交流發(fā)電機)向蓄電池的充電的控制變得不可能。因此，與蓄電池相連接的裝置等的外部負(fù)載有可能被施加過大的電壓。
[0008]另外，在專利文獻三記載的混合動力車的控制裝置中，內(nèi)燃機構(gòu)的停止時，在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)Ne在預(yù)定旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以上的情況下，進行作為通常的再生控制的再生動作(給蓄電池充電)，在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)Ne比預(yù)定旋轉(zhuǎn)數(shù)N2小的情況下，進行電機的三相短路控制，產(chǎn)生制動扭矩從而使得內(nèi)燃機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)停止。
[0009]因此，專利文獻三中記載的混合動力車的控制裝置在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)為低速旋轉(zhuǎn)時(空轉(zhuǎn)(idle)旋轉(zhuǎn)數(shù)以下)，通過電機的三相短路，產(chǎn)生制動扭矩來使得引擎停止，確保停止時的靜音性。[0010]但是，專利文獻三中記載的混合動力車的控制裝置在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況(例如，引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)為低速旋轉(zhuǎn)時)下，三相無刷電機的電機線圈的通電狀態(tài)就不被控制，外部負(fù)載就被施加過大的電壓。
[0011]先行技術(shù)文獻
[0012]專利文獻
[0013]【專利文獻一】W02007-114272號公報
[0014]【專利文獻二】W02008-120734號公報
[0015]【專利文獻三】日本特開2008-137550號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明是鑒于這樣的實際情況而發(fā)明的，本發(fā)明的一種實施方式的目的在于提供一種無刷電機控制裝置以及無刷電機控制方法，當(dāng)不使用位置傳感器對三相無刷電機(三相交流發(fā)電機)進行控制時，在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況下，也能夠控制三相無刷電機的電機線圈通電狀態(tài),能夠避免外部負(fù)載被施加過大的電壓。
[0017]本發(fā)明提供一種無刷電機控制裝置，該無刷電機控制裝置是一種在對三相無刷電機進行驅(qū)動控制的同時，當(dāng)所述三相無刷電機作為被引擎旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，對從該三相無刷電機輸出的交流輸出電壓進行整流及相位控制從而給蓄電池充電的無刷電機控制裝置，其特征在于，包括:三相橋式電路，各臂由開關(guān)元件及與該開關(guān)元件逆并聯(lián)的二極管構(gòu)成；相電壓檢測部，檢測所述三相無刷電機的任一相的相電壓；過零點檢測部，檢測通過所述相電壓檢測部檢測出的一相的相電壓的過零點；引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部，基于通過所述過零點檢測部檢測出的過零點的周期計測所述引擎的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)；相位控制調(diào)節(jié)器部，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)以上時，對從所述三相無刷電機輸出的各相的交流輸出電壓進行整流及相位控制并提供給所述蓄電池；以及短路式調(diào)節(jié)器部，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿所述第一旋轉(zhuǎn)數(shù)時，根據(jù)所述蓄電池的充電電壓，進行控制使得從所述三相無刷電機輸出的交流輸出電壓通過所述三相橋式電路的開關(guān)元件相間短路，或者，將所述開關(guān)元件全部關(guān)閉。
[0018]在這樣的結(jié)構(gòu)的無刷電機控制裝置中，檢測三相無刷電機的任一相的相電壓，根據(jù)這個相電壓的過零點的時間間隔，計算出引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)。當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)低于第一旋轉(zhuǎn)數(shù)時，在無法檢測出相電壓的過零點之前，將對于三相無刷電機的控制狀態(tài)從通過相位控制調(diào)節(jié)器部進行的交流輸出電壓的相位控制狀態(tài)切換到通過短路式調(diào)節(jié)器部進行的電機線圈的通電控制狀態(tài)。之后，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)超過第一旋轉(zhuǎn)數(shù)，相電壓達到了能夠檢測出過零點的足夠大的電壓水平時，將對于三相無刷電機的控制狀態(tài)再次切換到通過相位控制調(diào)節(jié)器部進行的交流輸出電壓的相位控制狀態(tài)。[0019]這樣，在本發(fā)明的一種實施方式的無刷電機控制裝置中，在對無位置傳感器的三相無刷電機(三相交流發(fā)電機)進行控制時，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況下，也能夠控制三相無刷電機的電機線圈的通電狀態(tài)，能夠避免外部負(fù)載被施加過大的電壓。
[0020]另外，在本發(fā)明的一種實施方式的無刷電機控制裝置中，當(dāng)所述蓄電池的充電電壓在預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓以上時，所述短路式調(diào)節(jié)器部通過所述三相橋式電路的開關(guān)元件使得所述三相無刷電機的交流輸出電壓相間短路，當(dāng)所述蓄電池的充電電壓未滿預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓時，所述短路式調(diào)節(jié)器部將所述開關(guān)元件全部關(guān)閉從而使用所述三相無刷電機的交流輸出電壓通過所述二極管來給所述蓄電池充電
[0021]在這樣的結(jié)構(gòu)的無刷電機控制裝置中，在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，當(dāng)蓄電池的充電電壓在預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓以上時，使得三相無刷電機的交流輸出電壓通過開關(guān)元件相間短路。另外，在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，當(dāng)蓄電池的充電電壓未滿預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓時，將三相橋式電路的開關(guān)元件全部關(guān)閉，使用三相無刷電機的交流輸出電壓，通過與開關(guān)元件逆并聯(lián)的二極管來給蓄電池充電。
[0022]這樣，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況下，也能夠控制三相無刷電機的電機線圈的通電狀態(tài)，能夠避免外部負(fù)載被施加過大的電壓。并且，當(dāng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)數(shù)第未滿一旋轉(zhuǎn)數(shù)時，也能夠進行給電池的充電。
[0023]另外，在本發(fā)明的一種實施方式的無刷電機控制裝置中，還包括:全部關(guān)閉控制部，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在比所述第一旋轉(zhuǎn)數(shù)更低的第二旋轉(zhuǎn)數(shù)以下(第一旋轉(zhuǎn)數(shù)>第二旋轉(zhuǎn)數(shù))時，將所述三相橋式電路的開關(guān)元件全部關(guān)閉。
[0024]在這樣的結(jié)構(gòu)的無刷電機控制裝置中，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在比第一旋轉(zhuǎn)數(shù)更低的第二旋轉(zhuǎn)數(shù)以下時(第一旋轉(zhuǎn)數(shù)>第二旋轉(zhuǎn)數(shù))，使得所述三相無刷電機的各相的線圈端子變?yōu)殡姎庑缘拈_放狀態(tài)。
[0025]這樣，在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)低、引擎近于停止?fàn)顟B(tài)時，使得三相無刷電機I電地開放，能夠使得對于三相無刷電機I的控制停止。
[0026]另外，在本發(fā)明的一種實施方式的無刷電機控制裝置中，當(dāng)所述三相無刷電機作為三相交流發(fā)電機工作時，對從該三相無刷電機輸出的交流輸出電壓進行整流及相位控制從而給蓄電池充電，同時，在所述引擎的啟動時，將所述三相無刷電機作為該引擎的啟動機進行驅(qū)動控制。
[0027]在這樣的結(jié)構(gòu)的無刷電機控制裝置中，當(dāng)三相無刷電機作為被引擎旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，通過這個三相無刷電機的交流輸出電壓給蓄電池充電。并且，在引擎的啟動時，把三相無刷電機作為引擎的啟動機進行驅(qū)動。
[0028]這樣，能夠在將無刷電機控制裝置作為蓄電池充電裝置運作的同時，將其作為引擎的啟動機的驅(qū)動裝置運作。
[0029]本發(fā)明還提供一種無刷電機控制方法，該無刷電機控制方法是一種在對三相無刷電機進行驅(qū)動控制的同時，當(dāng)所述三相無刷電機作為被引擎旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，對從該三相無刷電機輸出的交流輸出電壓進行整流及相位控制從而給蓄電池充電的無刷電機控制裝置方法，其特征在于，包含:步驟，由開關(guān)元件及與該開關(guān)元件逆并聯(lián)的二極管構(gòu)成三相橋式電路的各臂；相電壓檢測步驟，檢測所述三相無刷電機的任一相的相電壓；過零點檢測步驟，檢測通過所述相電壓檢測步驟檢測出的一相的相電壓的過零點；弓丨擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測步驟，基于通過所述過零點檢測步驟檢測出的過零點的周期計測所述引擎的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)；相位控制調(diào)節(jié)器步驟，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)以上時，對從所述三相無刷電機輸出的各相的交流輸出電壓進行整流及相位控制并提供給所述蓄電池；以及短路式調(diào)節(jié)器步驟，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿所述第一旋轉(zhuǎn)數(shù)時，根據(jù)所述蓄電池的充電電壓，進行控制使得從所述三相無刷電機輸出的交流輸出電壓通過所述三相橋式電路的開關(guān)元件相間短路，或者，將所述開關(guān)元件全部關(guān)閉。
[0030]在包含這樣的步驟的無刷電機控制裝置中，檢測三相無刷電機的任一相的相電壓，根據(jù)這個相電壓的過零點的時間間隔，計算出引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)。然后，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)低于第一旋轉(zhuǎn)數(shù)時，在無法檢測出相電壓的過零點之前，將對于三相無刷電機的控制狀態(tài)從通過相位控制調(diào)節(jié)器步驟進行的交流輸出電壓的相位控制狀態(tài)切換到通過短路式調(diào)節(jié)器步驟進行的電機線圈的通電控制狀態(tài)。之后，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)超過第一旋轉(zhuǎn)數(shù)，相電壓達到了能夠檢測出過零點的足夠大的電壓水平時，將對于三相無刷電機的控制狀態(tài)再次切換到通過相位控制調(diào)節(jié)器步驟進行的交流輸出電壓的相位控制狀態(tài)。
[0031]這樣,在本發(fā)明的一種實施方式的無刷電機控制方法中，在對無位置傳感器的三相無刷電機(三相交流發(fā)電機)進行控制時，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況下，也能夠控制三相無刷電機的電機線圈的通電狀態(tài)，能夠避免外部負(fù)載被施加過大的電壓。
[0032]發(fā)明效果
[0033]在本發(fā)明的一種實施方式的無刷電機控制裝置中，根據(jù)被三相無刷電機的線圈感應(yīng)的相電壓的過零點的時間間隔，計算引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)低于第一旋轉(zhuǎn)數(shù)時，在無法檢測出過零點之前，從相位控制調(diào)節(jié)器動作切換到短路式調(diào)節(jié)器動作。之后，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)超過上述的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)，可以獲得在上述相電壓中能夠檢測出過零點的足夠大的電壓時，可以再次切換到相位控制調(diào)節(jié)器動作。
[0034]這樣，在本發(fā)明的一種實施方式的無刷電機控制裝置中，當(dāng)不使用位置傳感器來對三相無刷電機(三相交流發(fā)電機)進行控制時，在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況下，也能夠控制三相無刷電機的電機線圈的通電狀態(tài)，能夠避免外部負(fù)載被施加過大的電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是顯示本發(fā)明的實施方式例涉及的無刷電機控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖；
[0036]圖2A是用于對短路式調(diào)節(jié)器部25的動作進行說明的圖；
[0037]圖2B是用于對短路式調(diào)節(jié)器部25的動作進行說明的圖；
[0038]圖3是用于對通過通電控制部23進行的調(diào)節(jié)器選擇動作進行說明的流程圖(flowchart)；
[0039]圖4是用于對在圖3所示的步驟S13及步驟S16中進行的短路式調(diào)節(jié)器控制進行說明的圖；
[0040]圖5是顯示具有全部關(guān)閉功能的無刷電機控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖；
[0041]圖6是用于對全部關(guān)閉控制部26的動作進行說明的圖；[0042]圖7A是顯示圖5所示的無刷電機控制裝置IOA中的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)和控制狀態(tài)的切換的示例圖；
[0043]圖7B是顯示圖5所示的無刷電機控制裝置IOA中的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)和控制狀態(tài)的切換的示例圖；
[0044]圖8是用于對圖5所示的無刷電機控制裝置IOA中的調(diào)節(jié)器選擇動作進行說明的流程圖；
[0045]圖9A是用于說明過零點推定部22的動的圖；
[0046]圖9B是用于說明過零點推定部22的動的圖；
[0047]圖10是用于對通過過零點推定進行的轉(zhuǎn)子位置(交流輸出電壓的相位)的推定方法進行說明的圖；
[0048]圖11是用于說明提前角/遲后角控制的圖；
[0049]圖12是顯示作為蓄電池充電裝置及電機驅(qū)動裝置工作的無刷電機控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖；
[0050]圖13是用于對120°通電控制部27的控制動作進行說明的圖；
[0051]圖14是用于對占空控制進行說明的圖；以及
[0052]圖15是顯示輔助線圈Su的其他結(jié)構(gòu)例的圖。
【具體實施方式】
[0053]以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0054](對于無刷電機控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的說明)
[0055]圖1是顯示本發(fā)明的實施方式例涉及的無刷電機控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的無刷電機控制裝置10在三相無刷電機I作為被引擎5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，作為對從這個三相交流發(fā)電機輸出的交流輸出電壓進行整流及相位控制，從而給蓄電池4充電的蓄電池充電裝置工作。
[0056]在圖1中，三相無刷電機I由具有U、V、W的各相線圈(被鐵芯卷繞的線圈)及該線圈的中性線N的定子(stator) 2,以及四極的永久磁鐵(兩對N、S極)構(gòu)成的轉(zhuǎn)子3所構(gòu)成。并且，在定子2中，三相(U、V、W)的繞組(線圈)被沿圓周方向依次卷裝。另外，在U相線圈中，具有用于檢測被該U相線圈感應(yīng)的電壓(通過轉(zhuǎn)子3的永久磁鐵被感應(yīng)的正弦波的電壓)的輔助線圈(Su) 2a。另外，輔助線圈Su被設(shè)置在其他相(V相或W相)也可以。
[0057]在無刷電機控制裝置10中，設(shè)有由Nch型的FET (Field Effect Transistor)的三相橋(bridge)構(gòu)成的開關(guān)(switching)元件Ql?Q6。在這個三相橋式電路14中，上臂(arm)側(cè)的開關(guān)元件Ql、Q2、Q3各自的漏極(drain)端子與作為直流電源的蓄電池4的正側(cè)(+側(cè))端子相連通。另外，下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6各自的源極(source)端子與作為直流電源的蓄電池4的負(fù)側(cè)(一側(cè))端子相連通。
[0058]并且，上臂側(cè)的開關(guān)元件Ql的源極端子與下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4的漏極端子相連接，這個開關(guān)元件Ql和Q4的連接點通過輸出電源線Lu，與三相無刷電機I的U相線圈端子相連接。另外，上臂側(cè)的開關(guān)元件Q2的源極端子與下臂側(cè)的開關(guān)元件Q5的漏極端子相連接，這個開關(guān)元件Q2和Q5的連接點通過輸出電源線Lv，與三相無刷電機I的V相線圈端子相連接。另外，上臂側(cè)的開關(guān)元件Q3的源極端子與下臂側(cè)的開關(guān)元件Q6的漏極端子相連接，這個開關(guān)元件Q3和Q6的連接點通過輸出電源線Lw，與三相無刷電機I的W相線圈端子相連接。另外，在各個開關(guān)元件Ql?Q6上，、二極管Dx (寄生二極管等)如圖所示的那樣，以陰極(cathode)朝向蓄電池4的正側(cè)端子方向、陽極(anode)朝向蓄電池4的負(fù)側(cè)端子方向的狀態(tài)被并聯(lián)連接。另外，開關(guān)元件Ql?Q6也可以是IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor)或雙極晶體管(bipolar transistor)。
[0059]另外，無刷電機控制裝置10具有對上臂側(cè)的開關(guān)元件(FET) QU Q2、Q3進行打開或關(guān)閉(0N/0FF)驅(qū)動的高(Hi)側(cè)預(yù)驅(qū)動(predriver)電路11 ;對下臂側(cè)的開關(guān)元件(FET)Q4、Q5、Q6進行打開或關(guān)閉驅(qū)動的低(Lo)側(cè)預(yù)驅(qū)動電路12 ;以及過零點檢測電路13。上述的開關(guān)元件Ql?Q6通過從高側(cè)預(yù)驅(qū)動電路11和低側(cè)預(yù)驅(qū)動電路12輸出的柵極驅(qū)動信號被驅(qū)動。這個柵極驅(qū)動信號是在預(yù)驅(qū)動電路11及12中，基于從控制部(由CPU等構(gòu)成的控制部)20輸出的FET驅(qū)動信號而被生成的。
[0060]過零點檢測電路13根據(jù)被附設(shè)在三相無刷電機I的U相線圈上的輔助線圈Su感應(yīng)的電壓(U相電壓)Vsu，檢測出過零點。另外，過零點檢測電路13在三相無刷電機I低速旋轉(zhuǎn)的情況下(后述的進行120°通電的情況下)，檢測出被定子2的各相線圈(U相線圈、V相線圈、W相線圈)感應(yīng)的電壓(Vu、Vv, Vw)的過零點。另外，過零點檢測電路13在三相無刷電機I高速旋轉(zhuǎn)的情況下(后述的進行180°通電的情況下)，根據(jù)被附設(shè)在三相無刷電機I的U相線圈上的輔助線圈Su感應(yīng)的電壓(U相電壓)Vsu檢測出過零點。這個過零點檢測電路13將檢測出的過零點的信息作為過零點信號向控制部20輸出。
[0061]另外，在被輔助線圈Su感應(yīng)的電壓Vsu中產(chǎn)生的過零點是在該線圈的位置與轉(zhuǎn)子3的磁極的中點(N、S極的交界點)一致時產(chǎn)生的。另外，在被后述的120°通電時成為非通電相的各相線圈(U相線圈、V相線圈、W相線圈)感應(yīng)的交流電壓中產(chǎn)生的過零點也是在該線圈的位置與轉(zhuǎn)子3的磁極的中點(N、S極的交界點)一致時產(chǎn)生的。
[0062]另外，在控制部20中，設(shè)有引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部21、過零點推定部22、以及通電控制部23。引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部21通過計測(計數(shù)測定)由過零點檢測電路13檢測出的過零點的時間間隔(周期)，計測三相無刷電機I被引擎5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)。
[0063]在對三相無刷電機I進行180°通電的情況下，控制部20中的過零點推定部22從過零點檢測電路13輸入被輔助線圈Su感應(yīng)的電壓Vsu的過零點的信息。然后，過零點推定部22對被輔助線圈Su感應(yīng)的電壓Vsu的過零點(相鄰的過零點)的間隔時間T進行計測。例如，將從在輔助線圈Su的輸出電壓Vsu中產(chǎn)生過零點的時間開始到在下一個輸出電壓Vsu中產(chǎn)生過零點為止的時間通過計時器(timer)等進行計數(shù)(count),從而計測過零點的間隔時間T。
[0064]另外，過零點推定部22基于過零點的間隔時間T，計算出T/3和2T/3的時間，推定出其他兩相(V相、W相)的過零點(位相)。然后，過零點推定部22將被輔助線圈Su感應(yīng)的電壓Vsu的過零點(U相的過零點)的信息以及推定出的其他兩相(V、W相)的過零點信息向通電控制部23輸出。對于這個過零點推定部22中的其他兩相(V相、W相)的過零點的推定動作的詳細情況，在后面進行描述。另外，輔助線圈Su也可以不被設(shè)置在U相上而是設(shè)置在V相或W相中的任意一個。在這種情況下，過零點推定部22通過被輔助線圈Su感應(yīng)的電壓Vsu，推定沒有設(shè)置輔助線圈Su的其他兩相的過零點。
[0065]通電控制部23具有相位控制調(diào)節(jié)器(regulator)部24以及短路(short)式調(diào)節(jié)器部25。這個通電控制部23從引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部21輸入引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)的信息，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上時，選擇相位控制調(diào)節(jié)器部24，當(dāng)未滿預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時，選擇短路式調(diào)節(jié)器部25，從而對三相無刷電機I的交流輸出電壓進行控制。在這里，第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI是無法檢測出從三相交流發(fā)電機I輸出的三相交流輸出電壓各自的過零點，不能對開關(guān)元件Ql?Q6進行相位控制的旋轉(zhuǎn)數(shù)。另外，第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI是將變得無法檢測出從三相交流發(fā)電機I輸出的三相交流輸出電壓各自的過零點時的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)通過預(yù)先實測而求得的。
[0066]相位控制調(diào)節(jié)器部24基于相電壓Vsu的過零點以及通過過零點推定部22推定出的過零點的信息(交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位),通過控制開關(guān)元件Ql?Q6的打開或關(guān)閉(0N/0FF)的時間點，對從三相無刷電機I輸出的交流輸出電壓進行整流及相位控制，從而給蓄電池4充電。在這個相位控制調(diào)節(jié)器部24中，當(dāng)三相無刷電機I被引擎5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，將從這個三相無刷電機(交流發(fā)電機)I輸出的三相交流輸出電壓，通過開關(guān)元件Ql?Q6依次轉(zhuǎn)換(交流/直流轉(zhuǎn)換)將其變?yōu)橹绷鬏敵鲭妷?，通過這個直流輸出電壓向蓄電池4流通充電電流。
[0067]當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在預(yù)定旋轉(zhuǎn)數(shù)(第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI)以下時，短路式調(diào)節(jié)器部25對三相橋式電路14的開關(guān)元件Ql?Q6的打開或關(guān)閉狀態(tài)進行控制。當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在預(yù)定旋轉(zhuǎn)數(shù)(第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI)以下時，如后述的那樣，這個短路式調(diào)節(jié)器部25根據(jù)蓄電池4的充電電壓，通過打開三相橋式電路14的下側(cè)的臂(開關(guān)元件Q4、Q5、Q6)，使得三相無刷電機I的電機線圈端子相間短路，或者，全部關(guān)閉開關(guān)元件Ql?Q6，通過與開關(guān)元件Ql?Q6分別逆并聯(lián)的二極管Dx，使用電機I的交流輸出電壓來給蓄電池4充電。
[0068]另外，在控制部20中，設(shè)有用于檢測蓄電池電壓Vbat的電阻分壓電路(由電阻Rl及R2構(gòu)成的電路)、生成基準(zhǔn)電壓Vref的基準(zhǔn)電壓電路31、以及比較蓄電池電壓Vbat和基準(zhǔn)電壓Vref的誤差放大器(amplifier) (32)。
[0069]這個誤差放大器32對來自實際的蓄電池電壓Vbat的反饋(feedback)信號Vfb與蓄電池充電電壓的設(shè)定值(目標(biāo)值)Vref進行比較，將它們的差的信號放大并作為誤差放大器輸出Vc輸出。另外，誤差放大器輸出Vc在蓄電池電壓Vbat低、Vfb < Vref時，為Vc >0，在蓄電池電壓Vbat高、Vfb > Vref時，為Vc < O。當(dāng)Vc > O時，通過相位控制調(diào)節(jié)器部24，進行給蓄電池4的充電(遲后角控制)，當(dāng)Vc < O時，進行從蓄電池4的放電(提前角控制)。對這個提前角/遲后角控制在后面進行描述。
[0070]另外，為了使得短路式調(diào)節(jié)器部25生成用于判定蓄電池的充電電壓而使用的信號(后述的輸出電壓Vd),在控制部20中，設(shè)有生成判定基準(zhǔn)電壓Vsref的判定基準(zhǔn)電壓電路41，以及對來自蓄電池電壓Vbat的反饋信號Vfb與判定基準(zhǔn)電壓Vsref進行比較的比較器(comparator) (CMP)42。這個比較器(CMP)42的輸出電壓Vd例如在蓄電池的電壓Vbat低、Vfb < Vsref時，為Vd=H (高電平)，在蓄電池電壓Vbat高、Vfb > Vsref時，為Vd=L (低電平)。
[0071]然后，當(dāng)比較器42的輸出電壓Vd為Vd=H (高電平)時，短路式調(diào)節(jié)器部25將開關(guān)元件Ql?Q6全部關(guān)閉，通過二極管Dx用電機I的交流輸出電壓給蓄電池4充電。另外，當(dāng)比較器42的輸出電壓Vd為Vd=L (低電平)時，短路式調(diào)節(jié)器部25將下側(cè)臂的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6打開(上側(cè)臂的開關(guān)元件Q1、Q2、Q3關(guān)閉)，使得電機I的交流輸出電壓相間短路。[0072]以上對無刷電機控制裝置10的整體結(jié)構(gòu)進行了說明，這個無刷電機控制裝置10中搭載有微型計算機(microcomputer)(或微控制器(microcontroller))。并且,對于無刷電機控制裝置10中的控制部20、引擎旋轉(zhuǎn)計測部21、過零點推定部22、通電控制部23、以及其他的電路等，上述的微型計算機通過執(zhí)行軟件程序(software program)能夠?qū)崿F(xiàn)其處理功能，也可以通過軟件處理來實現(xiàn)。當(dāng)然，也可以由硬件(hardware)構(gòu)成。
[0073]另外，設(shè)置在三相無刷電機I上的輔助線圈Su如圖1所示，顯示了定子的U相線圈與輔助線圈Su并聯(lián)設(shè)置，通過這個輔助線圈Su檢測出U相的感應(yīng)電壓Vsu的例子，但不以此為限，也可以通過圖15所示的方法構(gòu)成輔助線圈Su。
[0074]在圖15所示的例子中，使用在定子側(cè)具有復(fù)數(shù)個極(圖中的例子是六極)的三相無刷電機，通過將其中任一相(圖中的例子是U相)中的一極的線圈6隔離(floating)，形成輔助線圈Su。即，去除U相的全六極中的一極的線圈6 (使其成為隔離狀態(tài))，從這個去除了的線圈6引出端子SUBl和SUB2，通過這個端子SUBl和SUB2，獲得U相電壓Vsu。
[0075](對短路式調(diào)節(jié)器部25的動作的說明)
[0076]其次，對通電控制部23中的短路式調(diào)節(jié)器部25的動作進行說明。通電控制部23在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以下時，選擇短路式調(diào)節(jié)器部25，通過這個短路式調(diào)節(jié)器部25控制三相無刷電機I。圖2A和圖2B是用于對短路式調(diào)節(jié)器部25的動作進行說明的圖。
[0077]如這個圖2A和圖2B所示，短路式調(diào)節(jié)器部25在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時，根據(jù)蓄電池4的充電電壓，通過將三相橋式電路14的下側(cè)臂的(開關(guān)元件Q4、Q5、Q6)打開，使得三相無刷電機I的電機線圈端子相間短路，或者，將開關(guān)元件Ql?Q6全部關(guān)閉，通過與開關(guān)元件Ql?Q6分別并聯(lián)連接的二極管Dx從電機I給蓄電池4充電。
[0078]圖2A是無刷電機三相I以未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI的旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，且蓄電池4的充電電壓(更準(zhǔn)確地說是來自蓄電池電壓Vbat的反饋信號Vfb)比判定基準(zhǔn)電壓Vsref高時的例子。這時，將三相橋式電路14上臂側(cè)的開關(guān)元件Q1、Q2、Q3全部關(guān)閉(0FF)，并將下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6全部打開(0N)。這樣，三相無刷電機I的U、V、W相的各電機線圈端子被相間短路。
[0079]因此，如圖2A所示，當(dāng)三相無刷電機I以未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI的旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，U、V相線圈端子中正電壓被引起，W相線圈端子中負(fù)電壓被引起時，電流Iuw和電流Ivw流向圖中的箭頭所示的方向。這樣，從三相無刷電機I的電機線圈輸出的電流不流向蓄電池4，而是在三相無刷電機I的電機線圈中回流，成為被電機線圈的內(nèi)部電阻消耗的狀態(tài)。這樣，當(dāng)弓I擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以下、且蓄電池4的充電電壓在判定基準(zhǔn)電壓Vsref以上時，能夠避免三相無刷電機I的交流輸出電壓向蓄電池4輸出。
[0080]另外，在圖2A所示的例子中，顯示了將上臂側(cè)的開關(guān)元件Q1、Q2、Q3全部關(guān)閉，將下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6全部打開的例子，相反，也可以將上臂側(cè)的開關(guān)元件Q1、Q2、Q3全部打開，將下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6全部關(guān)閉。
[0081]圖2B是無刷電機三相I以未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI的旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)、且蓄電池4的充電電壓(更準(zhǔn)確地說是來自蓄電池電壓Vbat的反饋信號Vfb)比判定基準(zhǔn)電壓Vsref更低時的例子。這時，將三相橋式電路14上臂側(cè)的開關(guān)元件Ql、Q2、Q3全部關(guān)閉(0FF)，并且，將下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6也全部關(guān)閉。
[0082]因此，如圖2B所示，當(dāng)三相無刷電機I以未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI的旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，U、V相線圈端子中正電壓被引起，W相線圈端子中負(fù)電壓被引起時，電流Iuw和電流Ivw流向圖中的箭頭所示的方向。這樣，從三相無刷電機I的電機線圈輸出的電流通過二極管Dx流向蓄電池4，蓄電池4被充電。這樣，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上、且蓄電池4的充電電壓未滿判定基準(zhǔn)電壓Vsref時，能夠通過三相無刷電機I的交流輸出電壓給蓄電池4充電。
[0083](對在通電控制部23中進行的調(diào)節(jié)器的選擇動作的說明)
[0084]如上所述，當(dāng)三相無刷電機I被引擎5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，三相無刷電機I成為三相交流發(fā)電機。在這個三相無刷電機I成為三相交流發(fā)電機時，通電控制部23選擇相位控制調(diào)節(jié)器部24或短路式調(diào)節(jié)器部25，對三相無刷電機I進行控制。
[0085]即，通電控制部23在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上時，通過相位控制調(diào)節(jié)器部24，將從三相無刷電機I輸出的三相交流輸出電壓Vu、Vv、Vw轉(zhuǎn)換成直流電壓(順序轉(zhuǎn)換)，通過直流電壓向蓄電池4流通充電電流。另外，通電控制部23在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以下時，通過短路式調(diào)節(jié)器部25，根據(jù)蓄電池4的充電電壓，使得三相無刷電機I的電機線圈端子相間短路，或者，通過三相橋式電路14的各臂的二極管Dx，使用三相無刷電機I的交流輸出電壓給蓄電池4充電。
[0086]圖3是用于對通過通電控制部23進行的調(diào)節(jié)器選擇動作進行說明的流程圖。以下，參照這個圖3對在通電控制部23中進行的通過相位控制進行的調(diào)節(jié)器動作(REG動作)，以及通過短路式調(diào)節(jié)器部25進行的短路式調(diào)節(jié)器動作(短路式REG動作)的切換動作進行說明。
[0087]在無刷電機控制裝置10的動作狀態(tài)下，通電控制部23判定當(dāng)前的控制狀態(tài)(REG控制)是否是通過短路式調(diào)節(jié)器部25進行的控制狀態(tài)(短路式REG)(步驟S11)。例如，通電控制部23具有能夠設(shè)定(set)、重設(shè)(reset)的指示器(flag),在步驟Sll中，檢測出這個指示器的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)O被設(shè)定時，判定當(dāng)前的控制狀態(tài)是通過相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的控制狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)I被設(shè)定時，判定當(dāng)前的控制狀態(tài)是通過短路式調(diào)節(jié)器部25進行的控制狀態(tài)。另外，通電控制部23在判定后述的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)是否在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上時(步驟S12、S15)，當(dāng)判定出引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上時，在這個指示器中設(shè)定數(shù)據(jù)0，當(dāng)判定出引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時，在這個指示器中設(shè)定數(shù)據(jù)I。然后，當(dāng)判定出當(dāng)前的控制狀態(tài)是通過相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的相位控制狀態(tài)(相位控制REG)時(步驟Sll:No)，接下來，通電控制部23從引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部21輸入引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)的信息，判定引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)是否在預(yù)先設(shè)定的預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上(步驟S12)。
[0088]然后，在步驟S12中，當(dāng)被判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時，(步驟S12:No )，通電控制部23將控制狀態(tài)(REG控制)從通過相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的控制狀態(tài)(相位控制REG)切換到通過短路式調(diào)節(jié)器部部25進行的控制狀態(tài)(短路式REG)(步驟S13)。另一方面，在步驟S12中，當(dāng)被判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上時(步驟S12:Yes),通電控制部23將控制狀態(tài)(REG控制)繼續(xù)維持在通過相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的控制狀態(tài)(相位控制REG)(步驟S14)。
[0089]另外，當(dāng)在步驟Sll中，當(dāng)前的控制狀態(tài)(REG控制)被判定為通過短路式調(diào)節(jié)器部25進行的控制狀態(tài)(短路式REG)時(步驟Sll:Yes)，接下來，通電控制部23從引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部輸入引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)21的信息，判定引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)是否在預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上(步驟S15)。
[0090]然后，當(dāng)在步驟S15中，被判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上時(步驟S15:Yes)，通電控制部23將控制狀態(tài)(REG控制)從通過短路式調(diào)節(jié)器部25進行的控制狀態(tài)(短路式REG)切換到通過相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的控制狀態(tài)(相位控制REG)(步驟S14)。另一方面，當(dāng)在步驟S15中，被判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時(步驟S15:No)，通電控制部23將控制狀態(tài)(REG控制)繼續(xù)維持在通過相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的控制狀態(tài)(短路式REG)(步驟S16)。
[0091]另外，圖4是用于對在圖3所示的步驟S13及步驟S16中進行的短路式調(diào)節(jié)器控制進行說明的圖。如這個圖4所示，短路式調(diào)節(jié)器部25在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在NI以下時，判定蓄電池4的充電電壓是否在預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓以上(步驟S131)。更具體的是，對來自蓄電池電壓Vbat的反饋信號Vfb與判定基準(zhǔn)電壓Vsref通過比較器(CMP) 42進行比較。
[0092]然后，當(dāng)在步驟S131中，判定為蓄電池4的充電電壓在預(yù)定的判定電壓以上時，短路式調(diào)節(jié)器部25將下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6打開，使得三相無刷電機I的電機線圈端子相間短路(步驟S132)。
[0093]另一方面，當(dāng)在步驟S131中，判定為蓄電池4的充電電壓不在預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓以上時，短路式調(diào)節(jié)器部25將三相橋式電路14的各臂的開關(guān)元件Ql?Q6全部關(guān)閉，通過與這個開關(guān)元件Ql?Q6分別并聯(lián)連接的二極管DX，使用電機I的交流輸出電壓進行給蓄電池4的充電(步驟S133)。
[0094]這樣，短路式調(diào)節(jié)器部25在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在NI以下時，根據(jù)蓄電池4的充電電壓，控制使得電機I的交流輸出電壓相間短路從而不向蓄電池4輸出，或者，通過電機I的交流輸出電壓給蓄電池4充電。
[0095]通過上述的流程圖所示的程序，在無刷電機控制裝置10中，計算引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)低于預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時，在無法檢測出相電壓(例如，被輔助線圈Su感應(yīng)的相電壓Vsu)的過零點之前，將對于三相無刷電機I的控制動作從通過相位控制調(diào)節(jié)器進行的控制動作切換到通過短路式調(diào)節(jié)器進行的控制動作。然后，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)高于第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時，將對于三相無刷電機I的控制動作，再次切換到通過相位控制調(diào)節(jié)器進行的控制動作。這樣，在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況下，也能夠進行對三相無刷電機I的調(diào)節(jié)器控制，能夠避免外部負(fù)載被施加過大的電壓。
[0096](對無刷電機控制裝置10的變形例進行的說明)
[0097]前面對在上述的無刷電機控制裝置10中，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)變得比預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI更低時，將對于三相無刷電機I的控制動作，從通過相位控制調(diào)節(jié)器進行的控制動作切換到通過短路式調(diào)節(jié)器進行的控制動作的例子進行了說明。以下，將對當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)下降、引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)變得比預(yù)定的第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2 (N2<N1)更低時，將三相無刷電機I的U、V、W相的線圈端子全部關(guān)閉(電氣性地關(guān)閉)的例子進行說明。在這里，第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2是從三相交流發(fā)電機I輸出的各個三相交流輸出電壓不是充電的電壓、即不是提供充電的電壓的旋轉(zhuǎn)數(shù)。例如，這個第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2是引擎停止之前的低旋轉(zhuǎn)數(shù)。另外，第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2是通過實測從三相交流發(fā)電機I輸出的各個三相交流輸出電壓不再提供充電，變?yōu)椴辉偬峁┏潆姷碾妷簳r的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)而求得的。
[0098]圖5是顯示具有全部關(guān)閉功能的無刷電機控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖5所示的無刷電機控制裝置IOA與圖1所示的無刷電機控制裝置10相比，在新追加了全部關(guān)閉控制部26這一點上不同，其他的結(jié)構(gòu)與圖1所示的無刷電機控制裝置10相同。因此，對于相同的結(jié)構(gòu)部分給與相同的符號，省略重復(fù)的說明。
[0099]這個全部關(guān)閉控制部26在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在預(yù)定的第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下時(N2 <N1)，將無刷電機控制裝置IOA與三相無刷電機I的U、V、W相電機線圈之間變?yōu)殡姎庑缘拈_放狀態(tài)。
[0100]圖6是用于對全部關(guān)閉控制部26的動作進行說明的圖。如這個圖6所示，全部關(guān)閉控制部26將三相橋式電路14的上臂側(cè)的開關(guān)元件Ql、Q2、Q3全部關(guān)閉(0FF)，另外，將下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6也全部關(guān)閉(OFF)。這樣，使得U、V、W相的各電機線圈端子從三相橋式電路14電氣性地開放(但是，通過與開關(guān)元件Ql?Q6并聯(lián)連接的二極管Dx與蓄電池4相連接)。這樣，就形成了由二極管Dx構(gòu)成的整流電路(三相整流電路)。S卩，三相無刷電機I成為不被無刷電機控制裝置IOA控制的自由旋轉(zhuǎn)(free run)的狀態(tài)。
[0101]另外，圖6在將上臂側(cè)開關(guān)元件Q1、Q2、Q3全部關(guān)閉(0FF)，并且，將下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6也全部關(guān)閉(OFF)這點上,與前面所示的圖2B相同，圖2B包含引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在N2以上的情況，當(dāng)這個引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在N2以上時，能夠通過電機I的交流輸出電壓給蓄電池4充電。與此相對，圖6是引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在N2以下、引擎幾乎在停止或馬上就要停止的狀態(tài)，為不能通過電機I的交流輸出電壓給蓄電池4充電的狀態(tài)。
[0102]另外，圖7A和圖7B是顯示圖5所示的無刷電機控制裝置IOA中的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)和控制狀態(tài)的切換的示例圖。如這個圖7A所示，在隨著時間t的經(jīng)過引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)N變化的情況下，當(dāng)時刻tl以前的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上的區(qū)域時，通過相位控制調(diào)節(jié)器部24進行對交流輸出電壓Vu、Vv, Vw的相位控制。另外，在時刻tl?t2時的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以下，且在第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以上的區(qū)域時，通過短路式調(diào)節(jié)器部25進行短路式進行調(diào)節(jié)器控制。另外，時刻t2以后的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下的區(qū)域內(nèi)，通過全部關(guān)閉控制部26進行全部關(guān)閉控制。
[0103]另外，在通電控制部23中，當(dāng)在相位控制調(diào)節(jié)器部24與短路式調(diào)節(jié)器部25之間，以及短路式調(diào)節(jié)器部25與全部關(guān)閉控制部26之間切換控制狀態(tài)時，使其具有滯后(hysteresis)特性,能夠切換控制狀態(tài)。例如,如圖7B所示,如時刻tl的a點所示，當(dāng)將控制狀態(tài)從相位控制調(diào)節(jié)器動作向短路式調(diào)節(jié)器動作切換時，作為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)的切換判定值使用弓I擎旋轉(zhuǎn)數(shù)的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI。
[0104]然后如時刻t2的b點所示，當(dāng)將控制狀態(tài)從短路式調(diào)節(jié)器動作向相位控制調(diào)節(jié)器動作切換時，作為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)的切換判定值使用擎旋轉(zhuǎn)數(shù)“NI+ΛΝ( ΔΝ> O)”。另外，如時刻t3的c點所示，當(dāng)將控制狀態(tài)從相位控制調(diào)節(jié)器動作向短路式調(diào)節(jié)器動作切換時，作為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)的切換判定值，再次使用引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI。另外，即使是在短路式調(diào)節(jié)器動作和全部關(guān)閉控制之間切換控制狀態(tài)時，同樣使得通電控制部23具有滯后特性，能夠切換控制狀態(tài)。
[0105]這樣，例如，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI附近停留時，能夠避免頻繁地發(fā)生相位控制調(diào)節(jié)器動作和短路式調(diào)節(jié)器動作的切換。
[0106]另外，圖8是用于對圖5所示的無刷電機控制裝置IOA中的調(diào)節(jié)器選擇動作進行說明的流程圖。圖8所示的流程圖與圖3所示的流程圖相比，在新追加了用斜線陰影表示的步驟S12A、步驟S17、步驟S15A、步驟S18的點上不同。其他的處理與圖3所示的流程圖相同。因此，對于相同的處理內(nèi)容給予相同的符號，省略重復(fù)的說明。
[0107]圖8中追加的步驟S12A、步驟S17、步驟S15A、步驟S18是當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下時，用于通過全部關(guān)閉控制部26使得三相無刷電機I的電機線圈變?yōu)殡姷拈_放狀態(tài)的步驟。
[0108]S卩，在追加的步驟S12A中，當(dāng)在步驟S12中判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時(步驟S12:No)，通電控制部23進一步判定引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)是否在第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下(步驟S12A)。然后，當(dāng)判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下時(步驟S12A:Yes)，通電控制部23選擇全部關(guān)閉控制部26，將三相橋式電路14中的開關(guān)元件Ql?Q6全部關(guān)閉(步驟S17)。另一方面，當(dāng)在步驟S12A中，判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)不在第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下時(步驟S12A:No)，進入步驟S13，通電控制部23從通過相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的控制狀態(tài)切換到短路式調(diào)節(jié)器部25的控制(步驟S13)。
[0109]另外，在追加的步驟S15A中，當(dāng)在步驟S15中判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時(步驟S15:No)，通電控制部23進一步判定引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)是否在第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下(步驟S15A)。然后，當(dāng)判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下時(步驟S15A:Yes)，通電控制部23選擇全部關(guān)閉控制部26，將三相橋式電路14中的開關(guān)元件Ql?Q6全部關(guān)閉(步驟S18)。另一方面，當(dāng)在步驟S15A中，判定為引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)不在第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下時(步驟S12A:No)、進入步驟S16，通電控制部23繼續(xù)維持短路式調(diào)節(jié)器部25的控制狀態(tài)(步驟
S16)。
[0110]在上述的無刷電機控制裝置10及IOA中，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上時，通過相位控制調(diào)節(jié)器部24對三相無刷電機I的交流輸出電壓Vu、Vv, Vw進行相位控制，從而進行給蓄電池4的充電。在這個相位控制調(diào)節(jié)器部24中，基于通過過零點推定部22推定出的過零點，推定三相無刷電機I的交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位,對這個交流輸出電壓Vu、Vv、Vw進行整流及相位控制，從而進行對蓄電池4的控制。在對這個相位控制調(diào)節(jié)器部24的動作進行說明之前，先對過零點推定部22中的過零點推定動作(交流輸出電壓Vu、Vv, Vw的相位推定動作)進行詳細地說明。
[0111](對過零點推定部22的動作的說明)
[0112]圖9A和圖9B是用于說明過零點推定部22的動作的圖。圖9A是將U相線圈的一極的線圈6同其他繞組分離使其成為隔離狀態(tài)，并將這個成為隔離狀態(tài)的線圈6作為輔助線圈Su的例子，是與圖15所示的圖相同的圖。
[0113]另外，圖9B是橫向表示時間t的經(jīng)過，縱向表示電壓值，并且，是顯示被輔助線圈Su感應(yīng)的電壓(U相電壓)Vsu ;這個電壓Vsu的過零點；被推定出的V、W相電壓的過零點；具有這個被推定出的過零點的V、W相波形(實際上是沒有檢測的假想的V、W相的感應(yīng)電壓波形)的圖。
[0114]過零點推定部22基于通過過零點檢測電路13檢測出的輔助線圈Su的輸出電壓Vsu的過零點的檢測信號，在檢測這個U相中的相電壓的相位(被輔助線圈Su感應(yīng)的電壓Vsu的相位)的同時，計算出相鄰的過零點之間的間隔時間T。更具體的是，如圖9B所示，基于被輔助線圈Su感應(yīng)的電壓Vsu的時刻t0上的過零點al和時刻tl上的過零點a2，計算出過零點之間的間隔時間T (=tl-t0)。[0115]然后，過零點推定部22基于相鄰的過零點al及a2的間隔時間T(180°相位的期間)，計算出將這個間隔時間T分為三份(每60°相位分割)時的1/3Τ、2/3Τ的時間。通過這個過零點推定部22計算出的1/3Τ的時間如圖9Β所示，相當(dāng)于從U相的過零點a2產(chǎn)生的時刻tl到W相電壓的過零點bl產(chǎn)生的時刻t2為止的時間。同樣地，通過這個過零點推定部21計算出的2/3T的時間相當(dāng)于從U相的過零點a2產(chǎn)生的時刻tl到V相電壓的過零點Cl產(chǎn)生的時刻t3為止的時間。
[0116]S卩，由于通常三相無刷電機I的旋轉(zhuǎn)速度不會急劇變化，因此可以認(rèn)為輔助線圈Su的輸出電壓(交流電壓)Vsu的一周期前的波形和當(dāng)前周期的波形類似。所以，在過零點推定部22中，基于輔助線圈Su的輸出電壓Vsu的相鄰的過零點的間隔時間T，能夠推定出接下來產(chǎn)生的W相及V相的過零點。這個過零點是在轉(zhuǎn)子磁極的中點(N、S極的交界點)與各相線圈的位置一致時產(chǎn)生的，通過推定這個過零點，可以推定出交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位(轉(zhuǎn)子位置)。
[0117]之后，到達時刻t4，當(dāng)在輔助線圈Su的輸出電壓Vsu中再次產(chǎn)生過零點a3時，過零點推定部22對相鄰的過零點a2及a3之間的間隔時間T’進行計測，并基于這個間隔時間T’，再次計算出1/3T’、2/3T’的時間。通過這個過零點推定部22計算出的1/3Τ’的時間如圖9Β所示，相當(dāng)于從U相的過零點a3產(chǎn)生的時刻t4到W相的過零點b2產(chǎn)生的時刻t5為止的時間。同樣地，通過這個過零點推定部22計算出的2/3T’的時間如圖9B所示，相當(dāng)于從U相的過零點a3產(chǎn)生的時刻t4到V相的過零點c3產(chǎn)生的時刻t6為止的時間。以后，在過零點推定部22中，反復(fù)進行輔助線圈Su的輸出電壓的過零點的間隔時間T的計測，以及通過計算1/3T、2/3T的時間實現(xiàn)的W、V相的過零點的推定處理。
[0118]圖10是用于對通過過零點推定進行的轉(zhuǎn)子位置(交流輸出電壓的相位)的推定方法進行說明的圖。這個圖10是橫向表示時刻t的經(jīng)過，縱向表示電壓值，并且，是顯示輔助線圈Su的輸出電壓Vsu ;這個電壓Vsu的過零點；被推定出的V、W相的過零點；具有這個被推定出的過零點的V、W相波形(實際上是沒有檢測的假想的V、W相的感應(yīng)電壓波形)的圖。另外，圖10是將基于過零點生成的與U相同步的矩形波Ru、與W相同步的矩形波Rw、與V相同步的矩形波Rv并排顯示的波形(轉(zhuǎn)子位置檢測波形)。另外，這個圖10所示的U、V、W相的矩形波Ru、Rv、Rw是基于電壓Vsu的過零點和推定出的V、W相的過零點，在通電控制部23 (或過零點推定部22)中生成的。
[0119]如這個圖10所示，U相的矩形波Ru是在U相電壓波形(更準(zhǔn)確地說是輔助線圈Su的輸出電壓波形)每個的過零點(例如a2、a3、a4)，電平反轉(zhuǎn)的波形。這個矩形波Ru在過零點a2，從高電平(H電平)向低電平(L電平)變化，在過零點a3，從低電平向高電平變化，在過零點a4，從高電平向低電平變化。
[0120]另外，W相的矩形波Rw在W相電壓波形(實際上是沒有被檢測的假想的電壓波形)的每個過零點(例如bl、b2、b3)，電平反轉(zhuǎn)的波形。這個W相的矩形波Rw在過零點bl，從低電平向高電平變化，在過零點b2，從高電平向低電平變化，在過零點b3，從低電平向高電平變化。另外，V相的矩形波Rv在V相電壓波形(實際上是沒有被檢測的假想的電壓波形)的每個過零點(例如cl、c2、c3)，電平反轉(zhuǎn)的波形。這個V相的矩形波Rv在過零點Cl，從高電平向低電平變化，在過零點c2，從低電平向高電平變化，在過零點c3，從高電平向低電平變化。[0121]所以，由于各相中的過零點是轉(zhuǎn)子磁極的中點(N、S極的交界點)通過的點，因此可以根據(jù)圖10所示的與W、U、V相同步的各矩形波形Ru、Rv、Rw的高電平和低電平的狀態(tài)，通過過零點檢測檢測出轉(zhuǎn)子位置信息。例如，如圖10所示，可以檢測出每60度的O~5的六個區(qū)間。例如，在時刻tl~時刻t7的一個旋轉(zhuǎn)周期(U相的360°期間)中，通過時刻tl~t2的第〇階段(stage)STO ;時刻t2~t3的第一階段STl ;時刻t3~t4的第二階段ST2 ；時刻t4~t5的第三階段ST3 ;時刻t5~t6的第四階段ST4 ;時刻t6~t7的第五階段ST5這六個區(qū)間，能夠檢測出每60°的轉(zhuǎn)子位置(交流輸出電壓U、V、W的相位 )。
[0122](對相位控制調(diào)節(jié)器部24的動作的說明)
[0123]其次，基于通過上述的過零點推定部22檢測出的U、V、W相的過零點的信號(交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的推定相位)，對通過相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的相位控制調(diào)節(jié)器動作進行說明。在這個相位控制動作中，無刷電機控制裝置10及IOA為了高效地進行給蓄電池4的充電，進行控制三相無刷電機I的發(fā)電量的提前角/遲后角控制。另外，提前角/遲后角控制的控制方法是普通公知的方法，與本發(fā)明沒有直接的關(guān)系，因此以下對相位控制調(diào)節(jié)器部24中的提前角/遲后角控制在以下僅簡單地說明。
[0124]當(dāng)三相無刷電機I被引擎5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，三相無刷電機I成為三相交流發(fā)電機。當(dāng)這個三相無刷電機I成為三相交流發(fā)電機時，無刷電機控制裝置進行把從三相無刷電機I輸出的三相交流輸出電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓(順序轉(zhuǎn)換)，并通過這個直流電壓向蓄電池4流通充電電流的動作。這時，無刷電機控制裝置10及IOA為了高效地進行給蓄電池4的充電，進行控制三相無刷電機I的發(fā)電量的提前角/遲后角控制。
[0125]提前角/遲后角控制如圖11所示，是指對于三相無刷電機I的交流輸出電壓的相位，通過將構(gòu)成無刷電機控制裝置中的整流部的開關(guān)元件Ql~Q6的通電時間點移動到提前角側(cè)或遲后角側(cè)，來對三相無刷電機I的發(fā)電量進行控制。根據(jù)這個提前角/遲后角控制，能夠在蓄電池4的電壓比基準(zhǔn)電壓低而需要給蓄電池充電時，對無刷電機控制裝置進行遲后角控制使得變?yōu)樾铍姵爻潆姞顟B(tài)，在蓄電池4的電壓比基準(zhǔn)電壓高不需要充電時，對無刷電機控制裝置進行提前角控制從而使得變?yōu)閺男铍姵叵蛉酂o刷電機I釋放能量的狀態(tài)。
[0126]這個相位控制調(diào)節(jié)器部24基于從過零點推定部22輸出的相電壓Vsu (U相)的過零點以及推定出的其他兩相(V、W相)的過零點，推定交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位，基于這個交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的被推定出的相位以及來自誤差放大器32的輸出Vc，決定提前角/遲后角量，對交流輸出電壓Vu、Vv、Vw進行整流及相位控制，從而給蓄電池4充電。另外，通過過零點進行的交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位推定也可以使用過零點推定部22來進行。
[0127]當(dāng)進行這個提前角/遲后角控制時，控制部20中的誤差放大器32對來自實際的蓄電池電壓Vbat的反饋(feedback)信號Vfb與蓄電池充電電壓的設(shè)定值(目標(biāo)值)Vref進行比較，將它們的差的信號放大并作為誤差放大器輸出Vc輸出。另外，當(dāng)誤差放大器輸出Vc在蓄電池電壓Vbat低、Vfb < Vref時，為Vc > 0，當(dāng)蓄電池電壓Vbat高、Vfb > Vref時，為Vc < O。當(dāng)Vc > O時，進行對蓄電池4的充電(遲后角控制)，當(dāng)Vc < O時，進行從蓄電池4的放電(提前角控制)。
[0128]相位控制調(diào)節(jié)器部24中的提前角/遲后角控制部24a從誤差放大器輸出Vc接收誤差放大器輸出Vc的信號，決定提前角/遲后角量，生成根據(jù)提前角/遲后角量的開關(guān)元件Ql?Q6的打開或關(guān)閉信號，并向高側(cè)預(yù)驅(qū)動電路11和低側(cè)預(yù)驅(qū)動電路12輸出。
[0129]在這樣的結(jié)構(gòu)的無刷電機控制裝置10及IOa中，通過過零點檢測電路13，檢測出三相交流發(fā)電機的任一相，例如上述U相的輔助線圈Su的輸出電壓Vsu的過零點。然后，通過過零點推定部22，推定出其他兩相(V、W相)的過零點。然后，通過被輔助線圈Su感應(yīng)的電壓(U相電壓)Vsu的過零點，以及通過過零點推定部22推定出的其他兩相(V相、W相)的過零點，推定出三相無刷電機I各相的交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位。
[0130]然后，在相位控制調(diào)節(jié)器部24中，相對于這個被推定出的三相無刷電機I的交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位，基于誤差放大器32的輸出電壓Vc決定提前角/遲后角量，通過上述的提前角/遲后角控制部24a將開關(guān)元件Ql?Q6的通電時間點控制為提前角側(cè)或遲后角側(cè)。
[0131](對無刷電機控制裝置作為電機驅(qū)動器進行工作的情況的說明)
[0132]其次，對三相無刷電機I作為引擎5的啟動機進行工作，無刷電機控制裝置對這個啟動機進行驅(qū)動控制時的例子進行說明。
[0133]圖12是顯示無刷電機控制裝置作為蓄電池充電裝置工作的同時，作為電機驅(qū)動裝置工作時的結(jié)構(gòu)的圖。圖12所示的無刷電機控制裝置IOB與圖1所示的無刷電機控制裝置10相比，在新追加了 120°通電控制部27和180°通電控制部28的點上不同，其他的結(jié)構(gòu)與圖1所示的無刷電機控制裝置10相同。因此，對于相同的結(jié)構(gòu)部分給予相同的符號，省略重復(fù)的說明。
[0134]圖12所示的無刷電機控制裝置IOB與圖1所示的無刷電機控制裝置10同樣，當(dāng)三相無刷電機作為被引擎5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，作為通過相位控制調(diào)節(jié)器部24給蓄電池4充電的充電裝置工作。另外，無刷電機控制裝置IOB在三相無刷電機I作為引擎5的啟動機工作時,作為這個啟動機的驅(qū)動裝置工作。
[0135]在圖12中，120°通電控制部27通過120°通電對三相無刷電機I進行控制。180°通電控制部28通過180°通電對三相無刷電機I進行控制。這個120°通電控制方法和180°通電控制方法與本發(fā)明沒有直接關(guān)系，且是普通公知的方法，因此對這個120°通電及180°通電在以下僅簡單地說明。
[0136](對120°通電的說明)
[0137]當(dāng)三相無刷電機I以低旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)時，例如，可以通過120°通電控制部27，通過120°通電方式對三相無刷電機I進行驅(qū)動控制。
[0138]圖13是用于對120°通電進行說明的圖，橫向表示時間t的經(jīng)過，且是縱向上并排顯示了 U相線圈端子的電壓波形、V相線圈端子的電壓波形、及W相線圈端子的電壓波形的圖。在這個圖13所示的電壓波形中，當(dāng)U相線圈被正向通電時，這個U相線圈被施加來自蓄電池4的正側(cè)的直流電壓，當(dāng)U相線圈被負(fù)向通電時，這個U相線圈中被施加來自蓄電池4的負(fù)側(cè)的直流電壓(V、W相線圈也同樣)。
[0139]這個120°通電如圖13中的U、V、W相的電壓波形所示，在180°的全相位期間，僅在120°的期間內(nèi)向線圈通電。因此，在U、V、W的各相中產(chǎn)生了非通電相，通過檢測這個非通電相的過零點a、b、c，能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置。
[0140]例如，U相線圈在時刻t0?tl(60°相位中)時為非通電相，在時刻tl?t2(120°相位中)時變?yōu)橥娤?。在這個時刻to?tl (60°相位中)的為非通電相的區(qū)間中，在U相線圈中產(chǎn)生了由轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，通過檢測其過零點a，能夠檢測出轉(zhuǎn)子位置。同樣地，對于V相，也可以在為非通電相的區(qū)間中，通過檢測其過零點b，檢測出轉(zhuǎn)子位置。同樣地，對于W相，也可以在為非通電相的區(qū)間中，通過檢測其過零點C，來檢測出轉(zhuǎn)子位置。這樣，能夠檢測出每60°的轉(zhuǎn)子位置(轉(zhuǎn)子磁極的切換點)的同時，能夠根據(jù)這個轉(zhuǎn)子位置，決定對于U、V、W相線圈的通電相和通電時間點，從而驅(qū)動三相無刷電機I。
[0141]另外，在電機低速旋轉(zhuǎn)時，也可以切換到上述的120度通電，基于被上述的輔助線圈Su感應(yīng)的電壓(U相電壓)Vsu，通過180°通電對三相無刷電機I進行驅(qū)動控制。
[0142]另外，在通過120°通電控制部27進行120°通電的情況下，為了調(diào)整施加到三相無刷電機I上的電壓，可以在u、v、w相的電機線圈各自的通電期間內(nèi)，對打開或關(guān)閉的占空比進行控制。例如，如用于對占空控制進行說明的圖14所示，在從時刻tl到t2的U相線圈的通電期間內(nèi)，可以使得打開或關(guān)閉(0N/0FF)的占空比率變化。這個占空比的控制在V相、U相中也同樣被進行。這樣，通電控制部23能夠根據(jù)三相無刷電機I的旋轉(zhuǎn)數(shù)，使得施加到電機線圈上的電壓變化。另外，這個占空比的控制在后述的180°通電時也可以同樣進行。
[0143](對180°通電的說明)
[0144]另一方面，在電機以高旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)的情況下，為了充分調(diào)動電機功率(motorpower),通電控制部23通過180°通電控制部28對三相無刷電機I進行180°通電控制。這個180°通電時，就不能像上述的120°通電時那樣檢測出非通電相的過零點。因此，如前所述，在U相線圈上并聯(lián)設(shè)置輔助線圈Su，通過檢測這個輔助線圈Su中產(chǎn)生的U相電壓(通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)被感應(yīng)的正弦波電壓)Vsu的過零點，檢測出轉(zhuǎn)子3的磁極中點(N、S極的交界點)與輔助線圈Su的位置達到一致。
[0145]然后，上述的過零點推定部22檢測出被僅僅一個輔助線圈Su感應(yīng)的電壓Vsu的過零點，基于這個電壓Vsu的過零點推定其他兩相(V、W相)的過零點(推定轉(zhuǎn)子位置)。然后，180°通電控制部28基于推定出的轉(zhuǎn)子位置，通過進行電機線圈的通電相的切換，控制對U、V、W相線圈的通電相的切換及通電時間點。即，在無刷電機控制裝置IOB中，通過使用過零點推定部22推定出過零點，推定出轉(zhuǎn)子位置，180°通電控制部28選擇與這個轉(zhuǎn)子位置相對應(yīng)的通電模式和通電時間點，進行對電機線圈的180°通電。
[0146]另外，因為180°通電方式的詳細情況及其通電波形等是普通公知的，所以省略其說明。另外，當(dāng)進行上述的120°通電時，也是基于被輔助線圈Su感應(yīng)的過零點，以及通過過零點推定部22推定出的過零點，推定出轉(zhuǎn)子位置，與180°通電時同樣，選擇與轉(zhuǎn)子位置相對應(yīng)的通電模式和通電時間點，從而能夠進行對電機線圈的120°通電。
[0147]這樣，當(dāng)圖12所示的無刷電機控制裝置IOB在三相無刷電機I作為被引擎5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，作為蓄電池充電裝置工作。另外，在無刷電機控制裝置IOB把三相無刷電機I作為引擎5的啟動機使用時，作為這三相無刷電機I的驅(qū)動裝置工作。
[0148]另外，在這里，對本發(fā)明與上述實施方式的對應(yīng)關(guān)系進行補充說明。在上述實施方式中，本發(fā)明中的三相無刷電機與三相無刷電機I相對應(yīng)，本發(fā)明中的刷電機控制裝置與圖1所示的無刷電機控制裝置10、圖5所示的無刷電機控制裝置10A、以及圖12所示的無刷電機控制裝置IOB相對應(yīng)。另外，本發(fā)明中的相電壓檢測部與輔助線圈Su相對應(yīng)，本發(fā)明中的過零點檢測部與過零點檢測部13相對應(yīng)，本發(fā)明中的引擎與引擎5相對應(yīng)，本發(fā)明中的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部與引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部21相對應(yīng)。
[0149]另外，本發(fā)明中的相位控制調(diào)節(jié)器部與相位控制調(diào)節(jié)器部24相對應(yīng)，本發(fā)明中的短路式調(diào)節(jié)器部與短路式調(diào)節(jié)器部25相對應(yīng)，本發(fā)明中的全部關(guān)閉控制部與全部關(guān)閉控制部26相對應(yīng)。
[0150]另外，本發(fā)明中的三相橋式電路與三相橋式電路14相對應(yīng)，本發(fā)明中的開關(guān)元件與上臂側(cè)的開關(guān)元件Ql、Q2、Q3以及下臂側(cè)的開關(guān)元件Q4、Q5、Q6相對應(yīng)，本發(fā)明中的“與開關(guān)元件逆并聯(lián)的二極管”對應(yīng)于與各開關(guān)元件Ql?Q6逆并聯(lián)的二極管Dx。
[0151]然后，在上述的實施方式中，當(dāng)無刷電機控制裝置10對三相無刷電機I進行驅(qū)動控制的同時，三相無刷電機I作為被引擎5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，是對從該三相無刷電機I輸出的交流輸出電壓Vv、Vu, Vw進行整流及相位控制從而給蓄電池4充電的無刷電機控制裝置10，包括:三相橋電路，各臂由開關(guān)元件Ql?Q6以及與該開關(guān)元件Ql?Q6逆并聯(lián)的二極管Dx構(gòu)成的；相電壓檢測部(輔助線圈Su)，檢測三相無刷電機I的任一相的相電壓；過零點檢測電路13，檢測通過相電壓檢測部(輔助線圈Su)檢測出的一相的相電壓Vsu的過零點；引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部21，基于通過過零點檢測電路13檢測出的過零點的周期(過零點的時間間隔)，計測引擎5的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)；相位控制調(diào)節(jié)器部24，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI以上時，對從三相無刷電機I輸出的各相的交流輸出電壓Vu、Vv, Vw進行整流及相位控制從而提供給蓄電池4 ;以及短路式調(diào)節(jié)器部25，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時,根據(jù)蓄電池的充電電壓,控制使得從三相無刷電機I輸出的交流輸出電壓通過三相橋式電路14的開關(guān)元件相位相間短路，或者，將開關(guān)元件Ql?Q6全部關(guān)閉。
[0152]在這樣的結(jié)構(gòu)的無刷電機控制裝置IOa中，檢測三相無刷電機I的任一相的相電壓Vsu，根據(jù)這個相電壓Vsu的過零點的周期(時間間隔)，計算引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)。然后，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI時，在不能檢測出相電壓Vsu的過零點之前，將對于三相無刷電機I對控制狀態(tài)，從相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位控制狀態(tài)，切換到提供短路式調(diào)節(jié)器部25進行的電機線圈的通電控制狀態(tài)。之后，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)高于預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI，相電壓Vsu達到了能夠檢測出過零點的足夠大的電壓水平時，將對于三相無刷電機I的控制狀態(tài)，再次切換到提供相位控制調(diào)節(jié)器部24進行的交流輸出電壓Vu、Vv、Vw的相位控制狀態(tài)。
[0153]這樣，在引擎熄火等的引擎正常各種以外的狀況下，能夠控制對三相無刷電機I的電機線圈的通電狀態(tài)，能夠避免外部負(fù)載被施加過大的電壓。
[0154]另外，在上述實施方式中，當(dāng)短路式調(diào)節(jié)器部25在蓄電池4的充電電壓在預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓以上時，將三相無刷電機I的交流輸出電壓通過三相橋式電路14的開關(guān)元件相間短路，在蓄電池4的充電電壓未滿預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓時，將開關(guān)元件Ql?Q6全部關(guān)閉從而使用三相無刷電機的交流輸出電壓通過二極管Dx來給蓄電池充電。
[0155]在這樣的結(jié)構(gòu)的無刷電機控制裝置10中，在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，當(dāng)蓄電池的充電電壓在預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓以上時，使得三相無刷電機I的交流輸出電壓通過開關(guān)元件相間短路。并且，在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，當(dāng)蓄電池4的充電電壓未滿預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓時，將三相橋式電路14的開關(guān)元件Ql?Q6全部關(guān)閉，使用三相無刷電機I的交流輸出電壓，通過與開關(guān)元件逆并聯(lián)的二極管Dx來給蓄電池充電。
[0156]這樣，即使是在引擎熄火等的引擎正常各種以外的狀況下，也能夠?qū)θ酂o刷電機I的電機線圈的通電狀態(tài)進行控制，能夠避免外部負(fù)載被施加過大的電壓。另外，在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿第一旋轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，也能夠進行給蓄電池的充電。
[0157]另外，在上述實施方式中，無刷電機控制裝置10包括全部關(guān)閉控制部26，該全部關(guān)閉控制部26在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在比預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI更的預(yù)定的第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下的情況下(第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI >第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2)，將三相橋式電路14的開關(guān)元件Ql~Q6全部關(guān)閉。
[0158]在這樣的結(jié)構(gòu)的無刷電機控制裝置10中，當(dāng)引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在比預(yù)定的第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI更低的預(yù)定的第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2以下時(第一旋轉(zhuǎn)數(shù)NI >第二旋轉(zhuǎn)數(shù)N2)，使得三相無刷電機I的各相的線圈端子變?yōu)殡姷拈_放狀態(tài)。
[0159]這樣，在引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)低、引擎5近于停止?fàn)顟B(tài)時，使得三相無刷電機I電地開放，能夠使得對于三相無刷電機I的控制停止。
[0160]另外，本發(fā)明的無刷電機控制裝置10在三相無刷電機I作為三相交流發(fā)電機工作時，對從該三相無刷電機I輸出的交流輸出電壓進行整流及相位控制從而給蓄電池4充電，同時，在引擎5的啟動時，將三相無刷電機I作為該引擎5的啟動機進行驅(qū)動控制。
[0161]在這樣的結(jié)構(gòu)的無刷電機控制裝置10中，當(dāng)三相無刷電機I作為被引擎5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，通過這個三相無刷電機I的交流輸出電壓給蓄電池4充電。并且，在引擎5的啟動時，把三相無刷電機I作為引擎的啟動機進行驅(qū)動。
[0162]這樣，能夠在將無刷電機控制裝置10作為蓄電池充電裝置運作的同時，將其作為引擎5的啟動機的驅(qū)動裝置運作。
[0163]以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，在本發(fā)明的無刷電機控制裝置中，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況下，也能夠?qū)嵤┱{(diào)節(jié)器部控制，能夠避免產(chǎn)品或外部負(fù)載被施加過大的電壓。
[0164]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0165]本發(fā)明的一種實施方式的無刷電機控制裝置能夠用在作為內(nèi)燃機構(gòu)(引擎)的啟動機及交流發(fā)電機使用的三相無刷電機的控制裝置中。特別是，將其作為一種在對無位置傳感器的三相無刷電機(三相交流發(fā)電機)進行控制時，即使是在引擎熄火等的引擎正常工作以外的狀況下，也能夠控制三相無刷電機的電機線圈的通電狀態(tài)，能夠避免產(chǎn)品或外部負(fù)載被施加過大的電壓的無刷電機可以控制裝置而利用。
[0166]符號說明
[0167]I…三相無刷電機
[0168]2…定子
[0169]2a…輔助線圈Su
[0170]3…轉(zhuǎn)子
[0171]4…蓄電池
[0172]5…引擎
[0173]6…線圈
[0174]10、10A、IOB…無刷電機控制裝置[0175]11…高側(cè)預(yù)驅(qū)動電路
[0176]12…低側(cè)預(yù)驅(qū)動電路
[0177]13...過零點檢測電路
[0178]14…三相橋式電路
[0179]20…控制部
[0180]21…引擎旋轉(zhuǎn)計測部
[0181]22…過零點推定部
[0182]23…通電控制部
[0183]24…相位控制調(diào)節(jié)器部
[0184]24a…提前角/遲后角控制部
[0185]25…短路式調(diào)節(jié)器部
[0186]26…全部關(guān)閉控制部
[0187]27…120°通電控制部
[0188]28…180°通電控制部
`[0189]31…基準(zhǔn)電壓電路
[0190]32…誤差放大器
[0191]41...判定基準(zhǔn)電壓電路
[0192]42…比較器
【權(quán)利要求】
1.一種在對三相無刷電機進行驅(qū)動控制的同時，當(dāng)所述三相無刷電機作為被引擎旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，對從該三相無刷電機輸出的交流輸出電壓進行整流及相位控制從而給蓄電池充電的無刷電機控制裝置，其特征在于，包括: 三相橋式電路，各臂由開關(guān)元件及與該開關(guān)元件逆并聯(lián)的二極管構(gòu)成； 相電壓檢測部，檢測所述三相無刷電機的任一相的相電壓； 過零點檢測部，檢測通過所述相電壓檢測部檢測出的一相的相電壓的過零點； 引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測部，基于通過所述過零點檢測部檢測出的過零點的周期計測所述引擎的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)； 相位控制調(diào)節(jié)器部，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)以上時，對從所述三相無刷電機輸出的各相的交流輸出電壓進行整流及相位控制并提供給所述蓄電池；以及 短路式調(diào)節(jié)器部，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿所述第一旋轉(zhuǎn)數(shù)時，根據(jù)所述蓄電池的充電電壓，進行控制使得從所述三相無刷電機輸出的交流輸出電壓通過所述三相橋式電路的開關(guān)元件相間短路，或者，將所述開關(guān)元件全部關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機控制裝置，其特征在于: 其中，當(dāng)所述蓄電池的充電電壓在預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓以上時，所述短路式調(diào)節(jié)器部通過所述三相橋式電路的開關(guān)元件使得所述三相無刷電機的交流輸出電壓相間短路，當(dāng)所述蓄電池的充電電壓未滿預(yù)定的判定基準(zhǔn)電壓時，所述短路式調(diào)節(jié)器部將所述開關(guān)元件全部關(guān)閉從而使用所述三相無刷電機的交流輸出電壓通過所述二極管來給所述蓄電池充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無刷電機控制裝置，其特征在于，還包括: 全部關(guān)閉控制部，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在比所述第一旋轉(zhuǎn)數(shù)更低的第二旋轉(zhuǎn)數(shù)以下(第一旋轉(zhuǎn)數(shù)>第二旋轉(zhuǎn)數(shù))時，將所述三相橋式電路的開關(guān)元件全部關(guān)閉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的無刷電機控制裝置，其特征在于: 其中，當(dāng)所述三相無刷電機作為三相交流發(fā)電機工作時，對從該三相無刷電機輸出的交流輸出電壓進行整流及相位控制從而給蓄電池充電，同時，在所述引擎的啟動時，將所述三相無刷電機作為該引擎的啟動機進行驅(qū)動控制。
5.一種在對三相無刷電機進行驅(qū)動控制的同時，當(dāng)所述三相無刷電機作為被引擎旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的三相交流發(fā)電機工作時，對從該三相無刷電機輸出的交流輸出電壓進行整流及相位控制從而給蓄電池充電的無刷電機控制裝置方法，其特征在于，包含: 構(gòu)成步驟，由開關(guān)元件及與該開關(guān)元件逆并聯(lián)的二極管構(gòu)成三相橋式電路的各臂； 相電壓檢測步驟，檢測所述三相無刷電機的任一相的相電壓； 過零點檢測步驟，檢測通過所述相電壓檢測步驟檢測出的一相的相電壓的過零點；引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)計測步驟，基于通過所述過零點檢測步驟檢測出的過零點的周期計測所述引擎的引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)； 相位控制調(diào)節(jié)器步驟，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)在第一旋轉(zhuǎn)數(shù)以上時，對從所述三相無刷電機輸出的各相的交流輸出電壓進行整流及相位控制并提供給所述蓄電池；以及 短路式調(diào)節(jié)器步驟，當(dāng)所述引擎旋轉(zhuǎn)數(shù)未滿所述第一旋轉(zhuǎn)數(shù)時，根據(jù)所述蓄電池的充電電壓，進行控制使得從所述三相無刷電機輸出的交流輸出電壓通過所述三相橋式電路的開關(guān)元件相間短路，或者，將所述開關(guān)元件全部關(guān)閉。
【文檔編號】H02P6/16GK103518320SQ201280020507
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月6日
【發(fā)明者】原田智生 申請人:新電元工業(yè)株式會社