专利名称：半导体集成电路器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路器件，尤其涉及马达的高效控制技术。该技术优选适用于电动汽车、混合动力汽车等所使用的马达控制用的控制器。
背景技术：
在电动汽车或混合动力汽车中设有驱动用马达。作为检测该驱动用马达的转子 (输出轴)的旋转角度的技术，公知有例如使用解析器(resolver)的检测方法。这种利用解析器的位置检测是例如利用R/DOtesolver/Digital)变换器从解析器的输出变换为旋转角度，马达控制装置控制用于根据该旋转角度控制驱动用马达的旋转的驱动用电流量(例如，参照专利文献1)。该专利文献1的图8记载了如下内容用解析器检测马达的旋转角，在R/D处理部将旋转角度信息变换之后，在修正部修正解析器的输出值，CPU进行马达驱动器的控制，还记载了将用于修正解析器的输出值的修正值信息保存于PR0M。专利文献1 日本特开2008-256486号公报
发明内容
但是，本发明人发现，在上述的利用解析器的驱动马达的位置检测技术中存在如下的问题。本发明人对专利文献1记载的结构的马达控制装置进行了研究，发现存在专利文献1未记载的以下问题。当前的发动机驱动型汽车中，考虑燃料的燃烧效率，为使发动机的旋转速度不会过高，利用齿轮进行发动机旋转速度的减速，但通过使马达的驱动可高速旋转，可以相对减少依赖于齿轮进行旋转速度的减速。对于混合动力汽车尤其是电动汽车的马达的实际旋转速度，优选是控制成从停止状态的Orpm达到超过IOOOOrpm的高速旋转速度，预计转速会高速化。与该马达的旋转速度对应，需要马达控制装置控制向马达的定子绕组/转子绕组供给的电流。作为专利文献1记载的结构的马达控制装置的工作可推测是当每次在R/D处理部将解析器的输出变换为表示旋转角度的数字值时，CPU接受中断通知，执行用于根据修正部的修正值来驱动马达驱动器的程序。在旋转角每旋转5度时进行修正、控制驱动马达驱动器的情况下，在用IOOOOrpm 进行马达驱动时，中断通知的发生频率是12KHz (IOOOOrpm(约166rps) X 360/5)。每1次中断通知的处理步骤数有1000步骤，在CPU的工作处理中中断处理工作所占比率假定为25%时，CPU的工作频率(假定1步骤/1时钟周期)需要为48MHz (11X4000 步骤)。而在停止状态下为36MHz。在通常使CPU对应IOOOOrpm以48MHz工作时，马达在停止状态会产生约33%的无用功耗。
为了更高精度地控制马达，提高马达的能量效率，需要以更小的旋转角控制向马达供给的电流，高速旋转时的CPU的工作频率变得更高，在停止状态和高速旋转状态下的马达控制所需的CPU的工作频率的差异变大。而且，在控制驱动用马达高速旋转时，利用软件进行修正运算的时间余裕消失，有可能按照已经存在误差的定时直接进行控制，存在驱动用马达的驱动效率大幅度降低的问题。本发明的目的在于提供一种抑制CPU的工作频率的马达控制用的半导体集成电路器件。本发明的另一目的在于提供一种能够降低功耗的马达控制用的半导体集成电路器件。本发明的又一目的在于提供一种能够在从马达的停止状态到高速旋转状态、顺畅且高效率地驱动控制马达的马达驱动器用的半导体集成电路器件。本发明的上述及其他目的和新特征，将通过本说明书的记载和附图而得以清楚。本发明的半导体集成电路器件判定马达的旋转速度，根据马达的旋转速度来改变工作。例如，半导体集成电路器件判定马达的旋转速度，在马达的旋转速度小于预定的旋转速度时，利用CPU的软件处理进行马达驱动控制，在马达的旋转速度大于预定的旋转速度时，利用硬件电路进行马达驱动控制。而且，半导体集成电路器件判定马达的旋转速度，进行如下控制在马达的旋转速度小于和大于预定的旋转速度时改变马达的驱动波形。简要说明本申请公开的发明中的代表性技术方案所得到的效果如下。(1)由于能够高速、高精度地检测马达的旋转角度，因此尤其在高速旋转的驱动控制中，能够更顺畅、更高效地驱动马达。(2)通过根据马达的旋转速度切换控制，从而能够与处理负载相应地选择最佳控制方法。(3)由于能够抑制CPU的工作速度，因此能够实现半导体集成电路器件的低功耗化。
图1是表示本发明的实施方式1的电动汽车、混合动力汽车等所使用的马达驱动系统的结构例的框图。图2是表示图1的马达驱动系统所使用的半导体集成电路器件的结构例的框图。图3是表示图1的马达的驱动波形输出例的说明图。图4是利用图2的半导体集成电路器件进行马达控制的工作说明图。图5是表示设于图2的半导体集成电路器件的马达控制运算电路的结构例的说明图。图6是含有误差的解析值与理想的解析值的对照图。图7是表示基于与含有误差的解析值的一致比较的马达高速旋转时的通电切换定时的一例的说明图。
图8是表示利用软件修正含有误差的解析值的情况下基于一致比较的马达高速旋转时通电切换的定时例的说明图。图9是表示利用图2的半导体集成电路器件进行的解析值的修正技术的工作概要的说明图。图10是表示软件的修正处理与硬件处理的马达最大转速的差异的说明图。图11是表示逐次修正解析值时的消耗电流的比较例的说明图。图12是表示利用图2的半导体集成电路器件上设置的解析值修正运算电路进行的解析值的修正技术例的说明图。图13是表示通过与含有误差的解析值的一致比较及与误差修正后的解析值的一致比较，切换马达的通电相时的比较例的说明图。图14是表示构成本发明的实施方式2的电动汽车、混合动力汽车等所使用的马达驱动系统的半导体集成电路器件的结构例的框图。图15是表示图14的半导体集成电路的CPU工作定时例的说明图。图16是表示作为本发明的实施方式2的其他方式的半导体集成电路器件的结构例的框图。图17是表示图16的半导体集成电路的CPU工作定时例的说明图。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。在用于说明实施例的所有附图中，对同样构件标注相同附图标记，省略其重复说明。实施方式的半导体集成电路器件1，具有进行如下切换控制的马达旋转速度判定电路9，判定马达是否为中高速旋转或是否为停止 低速旋转，在马达为停止 低速旋转时，利用CPUlO的软件处理进行马达驱动控制，在马达为中高速旋转时，进行利用硬件电路 5、6的马达驱动控制。实施方式的半导体集成电路器件1中，作为进行马达驱动控制的硬件电路包括解析值修正运算部5、12，将从变换为数字信号的安装在马达上的解析器输出的解析信号进行正计数，该解析值修正运算部(5、1幻利用硬件处理对上述正计数而得的含有误差的解析值逐次修正。实施方式的半导体集成电路器件1中，上述解析值修正运算部5、12包括对由解析器的1周期中含有误差的解析值与不含误差的基准解析值之差构成的第一误差修正数据进行保存的数据保存部12、基于第一误差修正数据而进行含有误差的解析值的修正处理的解析值修正运算电路5，该解析值修正运算电路5进行如下处理在所输入的含有误差的解析值加减第一误差修正数据，计算将解析器的1周期分为2个以上时在每个任意周期的不含误差的解析值与含有误差的解析值的偏差，将其作为第二误差修正数据，比较第二误差修正数据和第一误差修正数据的比率，作为第三误差修正数据，反映到下一解析值。而且，实施方式的半导体集成电路器件1中，上述解析值修正运算电路由进行数据流工作的硬件结构构成。实施方式的半导体集成电路器件1中，作为进行马达驱动控制的其他硬件电路， 包括生成马达驱动波形的马达控制部6、7，该马达驱动波形产生驱动马达的驱动控制信号，
6该马达控制部6、7根据解析值修正运算部5、12修正后的解析值计算出马达的位置数据，根据位置数据、流向马达的马达电流值及马达电流指令值运算电流指令值，根据电流指令值生成马达驱动波形。实施方式的马达驱动系统包括马达M、解析器2、动力模块PM、半导体集成电路器件1。上述半导体集成电路器件1包括R/D变换器3、R/D变换接口 4、马达波形输出电路7、 A/D变换器8。上述解析器2与上述R/D变换器3连接，上述R/D变换器3的输出与上述R/ D变换接口 4连接。上述马达M的电流被输入至上述A/D变换器8。从上述马达波形输出电路7输出马达驱动波形，经由上述动力模块PM驱动上述马达M。<实施方式1>图1是表示电动汽车、混合动力汽车(以下称为电动汽车等。)中所使用的马达驱动系统的结构例的框图。在本实施方式中，如图1所示，半导体集成电路器件1例如在电动汽车等中使用， 例如是控制三相马达M的微型计算机(也称为微控制器)。马达M中装入有用于检测该马达M的旋转角度的解析器2。R/D变换器3与解析器2连接，半导体集成电路器件1与该R/D变换器3连接。在此，R/D变换器3是设于半导体集成电路器件1的外部的结构，但该R/D变换器3也可以是设于半导体集成电路器件1内的结构。在做成将R/D变换器3设于半导体集成电路器件1 内的结构时，马达驱动系统的部件数量减少，可以将系统小型化，还可以降低成本。解析器2基于从R/D变换器3输出的励磁信号而产生正弦(sin)波及余弦(cos) 波。R/D变换器3将解析器2产生的模拟信号的sin波及cos波变换为数字信号向半导体集成电路器件1输出。从R/D变换器3分别输出将模拟信号的sin波、cos波变换为数字信号而成的数字信号A、数字信号B、以及在马达M的每1周期产生一次的Z相信号Z。半导体集成电路器件1对R/D变换器3变换的数字信号A、B进行正计数，检测马达M的旋转角度(例如，0° 360° )，由基于马达M的旋转角度生成的电流指令值生成马达驱动波形，并向驱动马达M的动力模块PM输出。在Z相信号Z输入时，清除正计数。图2是表示半导体集成电路器件1的结构例的框图。半导体集成电路器件1包括R/D变换接口 4、解析值修正运算电路5、作为马达控制部的马达控制运算电路6、同样作为马达控制部的马达波形输出电路7、A/D (Analog/ Digital)变换器8、马达旋转速度判定电路9、CPU (Central Processing Unit) 10、中断控制器11及作为数据保存部的存储器部12。由解析值修正运算电路5及存储器部12构成解析值修正运算部。此外，A/D变换器8、马达旋转速度判定电路9、CPU10、中断控制器11及存储器部 12经由总线13而相互连接，解析值修正运算电路为了读出存储器部12所保存的修正信息， 经由总线13或专用总线而与存储器部12连接。R/D变换接口 4成为与R/D变换器3的接口，对R/D变换器3变换后的数字信号 A、B正计数。解析值修正运算电路5修正被正计数的解析值(以下，简称为解析值)的误差，计算出马达M的位置数据。马达控制运算电路6根据解析值修正运算电路5计算出的位置数据及马达电流值和马达电流指令值等运算电流指令值。
马达波形输出电路7基于马达控制运算电路6运算的电流指令值，输出马达M的驱动用波形。A/D变换器8将模拟信号的马达M的电流值变换为数字信号的马达电流值。马达旋转速度判定电路9判定马达M的旋转速度，判断马达M是否是停止、低速、 中速、高速旋转，根据该结果，进行后述的马达驱动控制的切换。CPUlO管理半导体集成电路器件1的所有工作。中断控制器11控制来自CPUlO等的中断处理。存储器部 12 例如由 RAM (Random Access Memory) /ROM (Read Only Memory) 构成，保存马达驱动控制用的程序、解析值修正运算电路5等算出的数据等。RAM由作为易失性存储器的SRAM等构成，ROM由作为非易失性存储器的掩模ROM、闪存等构成。可以将数据用闪存和程序用闪存分离构成，也可以做成数据和程序共用的闪存。也可以由 MRAM(Magneto resistive Random Access Memory :磁阻存储器)、相变存储器或强电介质存储器等实现RAM和ROM 二者功能。图3是表示马达M的驱动波形输出例的说明图。图3中，仅例示了 U相、UB相(UB 相是与U相反相的波形信号)，省略其他的V相、VB相、W相、WB相。如图3所示，半导体集成电路器件1使根据马达旋转速度而作为马达驱动波形输出的PWM(Pulse Width Modulation)波形的频率、ON工作状态变化，进行马达M的驱动控制。U相/UB相的上部记载的sin波形是表示马达M的旋转状态的波形。也可以如日本特开2007-20383号公报所记载那样，根据马达的旋转速度进行马达驱动波形的切换。马达波形输出电路7被构成为可根据来自CPU的指示(向寄存器设定)、马达旋转速度判定电路9切换所输出的马达驱动波形。接着，使用图4的马达控制的工作说明图说明本实施方式的半导体集成电路器件 1的马达驱动控制。首先，利用R/D变换器3将由解析器2输出的解析信号(sin波、cos波)变换为数字值(步骤S101)。在半导体集成电路器件1中，利用A/D变换器8将马达M的电流值变换为数字值(步骤S102)。接着，R/D变换接口 102接收R/D变换器3变换后的数字信号(步骤S103)，向解析值修正运算电路5和马达旋转速度判定电路9输出(图4的点划线所示的处理路径)。 马达旋转速度判定电路9根据向R/D变换接口 4输入的由R/D变换器3变换为数字值的信号的频率判断马达的旋转速度。在马达旋转速度判定电路9判定为马达M的旋转速度为停止 低速(小于预定的旋转速度)时，利用CPU的软件处理进行以下的步骤S104 S106的处理(图4的细实线所示的马达旋转速度判定电路-CPU之间的指令信号)。在马达M的该旋转区域，由于马达的旋转阻力相对高、还存在轮胎与路面之间的摩擦阻力，因此必须有通过降低向马达M供给的马达驱动波形的频率并增加电流量来谋求增加马达M的转矩等的过渡处理。由于个体差异、周边环境差异大，可利用软件处理使该过渡处理符合每一个体/周边环境的特性。在马达旋转速度判定电路9判定为马达的旋转速度为中速 高速(大于预定的旋转速度)时，以下的步骤S104 S107的处理为利用各个电路的硬件处理(图4的细实线所示的马达旋转速度判定电路-解析值修正运算电路等之间的指令信号)。在该旋转区域， 马达的旋转阻力、路面摩擦阻力相对较低，相对不需要与个体/周边环境差异相应的处理， 需要根据马达的旋转角在合适的定时向马达供给马达驱动波形，因此优选采用硬件处理。
此外，在根据汽车的减速制动、尤其是根据未图示的雷达、制动器的踩踏等的信息而能够判断可能存在冲撞时，无论马达旋转速度判定电路9的马达旋转速度判定如何，用各个电路的硬件处理执行步骤S104 S107的处理，以使得根据马达的旋转角而在合适的定时，将产生相对于轮胎或马达的转子的旋转为反方向的马达的转矩那样的马达驱动波形向马达供给。在马达旋转速度为预定的旋转速度时，可以进行软件处理和硬件处理的任一处理 (进行任一处理)。关于马达旋转速度的停止 低速/中速 高速的判断界限(马达旋转速度小于或大于预定的旋转速度)，如下述等地进行即可先将判断界限值存储在存储器部12的闪存等非易失性存储器，在半导体集成电路器件1的初始化工作中，CPUlO在马达旋转速度判定电路9的寄存器Rl中设定判断界限值。该判断界限不限定于同图3所示的低速旋转/中速旋转/高速旋转的界限一致。以下，将步骤S104 S107的处理作为判定为马达的旋转速度为中速 高速(大于预定的旋转速度)时的各电路的工作来进行说明。解析值修正运算电路5对从R/D变换接口 4输入的数字信号中的解析器修正值进行运算或从存储器部12经由总线13读取该解析器修正值(步骤S104)，对从R/D变换接口 4输入的数字值加减运算修正值而计算出表示马达的旋转角的位置数据(步骤S105)。然后，马达控制运算电路6根据来自未图示的油门踏板、制动器等的是加速/减速哪一制动的信息、解析值修正运算电路5计算出的位置数据、A/D变换器8进行了数字变换后的马达电流值、以及马达电流指令值等，运算电流指令值(步骤S106)，向马达波形输出电路7输出。马达波形输出电路7根据所输入的电流指令值生成马达驱动波形，向驱动马达M 的动力模块PM进行输出(步骤S107)。在图4中，虚线表示步骤S104、S105的处理路径，细实线表示步骤S106、S107的处理路径，点划线表示马达旋转速度信号的路径，粗实线表示软件处理的路径。在判断为马达的旋转速度为停止 低速而利用CPU的软件处理进行马达驱动控制时，也可以进行解析值修正运算电路5的解析值的修正运算处理。该情况下被控制为，不进行CPU的解析值修正运算，而经由总线13将解析值修正运算电路5的解析器修正值向 CPU输出。图5是表示马达控制运算电路6的结构例的说明图。如图5所示，马达控制运算电路6包括PID控制模块14、15 ；2相3相变换模块 16 ；3相2相变换模块17 ；PWM变换模块18以及加减法计算器19、20。马达控制运算电路6根据是加速/减速哪一制动的信息、解析值修正运算电路 5计算出的表示马达的旋转角的位置数据(修正Θ)、从A/D变换器8输出的马达电流值 (U，ν, w)及从CPUlO输出的马达电流指令值(‘d轴电流指令值，’ q轴电流指令值)等， 利用3相2相变换、用PID(14，15)进行的PID(Proportional (比例Hntegral (积分) Differential (微分))控制及用滤波电路21进行的滤波控制、2相3相变换等进行运算， 对于该运算生成的u/v/w的各个运算结果，在PWM变换模块18中进行针对基准PWM波形的用于马达控制的频率/工作状态的变换，作为U/V/W各自的电流指令值向马达波形输出电路7输出。在汽车的加速制动时该电流指令值为生成用于产生顺着马达的旋转方向的转矩的马达驱动波形的信号，在减速制动时该电流指令值为生成用于产生与马达的旋转反向的转矩的马达驱动波形的信号。然后，马达波形输出电路7根据马达控制运算电路6运算出的电流指令值，将图3 所示的马达驱动波形向动力模块PM输出。接着，说明解析值的误差修正技术。图6是为了便于说明而极端表示理想解析值和含有误差的解析值的对照图。通常，由于解析器的形状、尺寸、偏差等的机械误差、绕线、布线、浮游电容等的电特性偏差，以及偏心、零点错位等安装时的偏差等，相对于图6的虚线所示的理想值，解析器2的解析值必然包括图6的实线所示的误差。解析值是数字值，因此如图6的左下所示的放大图那样，成阶梯状。图7是表示基于与含有误差的解析值的一致比较的马达高速旋转时的通电切换 (例如，120° )的定时例的说明图。在此，U相正相(U)、V相正相(V)、W相正相(W)、U相反相(UB)、V相反相(VB)、W 相反相(WB)是来自半导体集成电路器件1的输出信号。这些输出信号经由动力模块PM控制马达M的U相、V相、W相。该情况下，在解析值达到预先设定的比较值时，进行马达M的通电相的切换，在含有误差的解析值(图7的实线所示)与不含误差的理想解析值(图7的虚线所示)中，如图所示，即使是相同比较值，马达的切换定时也不相同，这是由于误差导致产生通电切换的提前、延迟，由在U、V、W的各相线圈流过的电流产生的磁场扰乱马达的转子的旋转，马达M 不能顺畅地动作，旋转效率降低。图8是放大图7的进行通电切换的部分而表示的说明图。为了相对于含有误差的解析值(细实线所示的阶梯状波形)在合适的定时进行马达驱动电流的通电切换，需要修正比较值(细实线所示的比较值)。而为了相对于利用修正数据修正解析值而不含误差的理想解析值(细虚线所示的阶梯状波形)在合适的定时进行马达驱动电流的通电切换，不需要修正比较值(粗虚线所示的比较值)。在关于解析值的修正中的利用软件进行修正的技术中，考虑例如利用软件根据修正数据(低速旋转时等过去周期的数据等)对解析值进行修正运算。该情况下，利用软件的修正运算更新频率和运算处理时间成为问题。运算处理花费时间，修正运算更新频率低时，不能得到充分的修正而存在误差(细实线所示的阶梯状波形)。在马达的低速旋转时， 该误差的比率相对较小，但在马达的高速旋转时，该误差的比率相对变大，进行含有运算误差的通电切换控制。图8中的马达理想波形及含有误差的马达波形例如是来自图7的U相正相(U)等的半导体集成电路器件1的输出信号。图9是表示利用本发明的半导体集成电路器件1进行的解析值的修正技术的工作概要的说明图。在半导体集成电路器件1中，利用解析值修正运算电路5进行的硬件处理对解析值逐次修正。解析值修正运算电路5的逐次变换逻辑是根据所输入的旋转周期和解析值运算修正值，输出对解析值加减修正值而修正后的解析值。通过该逐次修正，误差大幅度降低，能够使含有误差的解析值(图9的实线所示)接近理想的解析值(图9的虚线所示)。图9的马达理想波形及逐次修正后的马达波形例如是来自图7的U相正相(U)等的半导体集成电路器件1的输出信号。在用软件进行同样的处理时，如图9右侧的流程图所示，需要步骤S201 S204的处理，各步骤的处理分别需要例如十几个周期。假设步骤S201 S204的处理需要50周期，则若要用488ns (以500Hz (2ms) 1周期、Ubit精度)完成这些处理，需要102MHz左右的CPU处理能力。例如，若其他马达控制需要120MHz左右，则CPU需要222MHz左右的工作。该情况下，也是需要频繁进行中断处理，产生时间方面制约，若欲使中断为CPU负载的10%左右以下，则CPU需要约IGHz的工作速度。在技术方面实现CPU的该工作速度当然是可能的，但功耗变大。考虑作为电动汽车的马达控制，存在马达为中速 高速旋转的期间和为停止 低速旋转的期间，在停止 低速旋转期间中，CPU具有过剩的处理能力，因此CPU的功耗产生浪费。对此，在利用解析值修正运算电路5的硬件处理对解析值的误差逐次修正时，假设处理周期为15周期左右，若要用488ns完成处理，则用以30MHz左右进行工作的硬件逻辑即可。解析值修正运算电路5与CPUlO分别独立地进行工作，因此不需要考虑CPU负载率。图10是表示设CPU的工作速度为IOOMHz时进行软件的修正处理的情况与进行解析值修正运算电路5的硬件处理的情况的马达最大转速的差异的说明图。如图10所示，在CPU负载率设为10%左右时，马达转速为约48. 8Hz (约3000rpm) 左右，CPU负载率为100%时(仅是利用软件进行修正处理的情况)，马达转速为约 488Hz (约 30000rpm)左右。与此相对，在进行解析值修正运算电路5的硬件处理时，马达转速为约1627Hz (约 98000rpm)左右，能够大幅度增大。图11是表示对解析值逐次修正时的消耗电流的比较例的说明图。是认为工作频率N电流的情况。不降低CPU负载率地进行软件处理时，与进行解析值修正运算电路5的硬件处理的情况相比，随着马达转速变高，CPU的工作处理也增加，因此消耗电流变大。而且，采用软件处理若要降低CPU负载率(10%左右)，则如上所述必须将CPU的处理速度提高到约IGHz左右，进一步大幅度消耗电流。因此，不是在马达的旋转速度在停止 高速范围利用CPU的软件控制控制马达， 而是考虑到半导体集成电路器件1的功耗来决定CPU的工作频率，在停止 低速的马达旋转区域进行软件控制，从而能够根据状况控制马达的转矩，在低速、中速、高速的马达旋转区域，进行用硬件切换与各个处理相应的控制，从而能够将半导体集成电路器件1的功耗最优化。在解析值修正运算电路5、马达控制运算电路6及马达波形输出电路7中，不是进行与CPU等工作的时钟的同步工作，而使进行与来自R/D变换器3的输入相应的数据流工作，能够进一步低功耗化。图12是表示利用解析值修正运算电路5进行的解析值的修正技术例的说明图。该情况下，如图12所示，解析值修正运算电路5使用Z相信号Z(Z相输入)、比较信号、计时器等，生成一定周期，根据理想解析值(虚线)与实际解析值(实线)的偏差，在每一次计数时计算修正值。首先，求出解析器2的预设的相当于实际1圈的解析值与基于马达的旋转初始位置和旋转经过时间求出的理想值的误差，设为误差A而保存(例如保存于存储器部12等) (处理1)。在每隔任意的一定周期(尽量短为好)，计算从存储器部12读取的理想值与解析值的误差作为误差B (处理2)。根据误差A与误差B的比率计算此后的修正值，作为针对此后解析值的修正值而反映(处理3)。在反映后，返回处理2的步骤，反复进行逐次修正。若需要，可以在处理1 处理 3中增加使误差C(n)和误差C(n-l)平滑化的处理。从存储器部12读取理想值可以是每隔任意的一定周期读取与马达的旋转位置对应的理想值，或也可以从存储器部12将相当于马达1周的理想值读出到未图示的解析值修正运算电路5所具有的RAM等存储器。如此，通过解析值修正运算电路5的硬件处理对解析值进行修正，并予以数据保存、读取，从而如图13的上方所示，能够生成最佳定时的马达驱动波形。另一方面，在解析值含有误差时，如图13的下方所示，与该误差相应地，马达驱动波形的定时混乱，无法实现顺畅的旋转。图13所示的U相正相(U)、V相正相(V)、W相正相(W)、U相反相(UB)、V相反相 (VB)、W相反相(WB)与图7相同，是来自半导体集成电路器件1的输出信号。这些输出信号经由动力模块PM控制马达M的U相、V相、W相。由此，根据本实施方式，能够使通电切换的定时接近理想定时，因此能够使马达M 的旋转高效率，且更高速旋转。在从马达的停止状态(Orpm)到高速旋转(IOOOOrpm以上) 的范围，能够顺畅且高效地驱动控制马达。〈实施方式2>实施方式2中，与实施方式1不同，说明的是利用多个CPU对从解析值的修正到马达M的控制方面进行功能分割，整体上实现低频率、低功耗的结构。图中用虚线表示本实施方式的控制的信号线。图14所示的实施方式2的半导体集成电路器件具有第一 CPU和第二 CPU这两个CPU(10-1，10- 、生成向CPU之外的半导体集成电路器件的功能模块供给的时钟的 CPGlOOJf CPG生成的时钟进行供给停止/频率分频的分频器101、对停止工作的功能模块进行电源供给停止控制的电源电路102。对照图15的定时说明图14的半导体集成电路器件的工作。R/D变换器3将检测电动汽车等的马达M的旋转的解析器2的输出值变换为数字值，R/D变换器3的输出被输入至R/D变换接口 4，R/D变换接口 4将其作为马达M的旋转速度信息向马达旋转速度判定电路9供给，在马达M的旋转速度为停止 第一旋转速度(控制切换旋转速度)以下时(定时t0 tl)，R/D变换接口 4在每次有来自解析器的信号输入时向中断控制器11通知，中断控制器11向CPU10-1通知中断发生。CPU10-1在每次中断通知时执行用于生成马达控制信息的中断处理程序，进行变换为数字值的解析值的修正处理和用于基于修正的解析值控制马达M的旋转的控制运算，生成电流指令值。由于马达M的旋转速度提高、高于控制切换旋转速度，因此马达旋转速度判定电路9向中断控制器11进行通知(定时tl)。中断控制器11向CPU10-1通知中断发生， CPUio-I向分频器101和电源电路102指示对CPU10-2供给电源和时钟。按预定时间待机直到对CPU10-2供给的电源和时钟稳定后，将用于修正存储器部12中保存的解析值的程序传送至CPU10-2的本地存储器103 (定时U)。此时供给到CPU10-2的时钟频率，与输入来自R/D变换接口 4的解析值的频率和执行解析值修正程序相符，可以是与CPU10-1相同的工作频率，也可以是其以下。CPU10-1在解析值修正程序的传送完成后，向R/D变换接口 4进行未图示的通知， R/D变换接口 4进行切换，以停止向总线13输出解析值，而向CPU10-2直接输出解析值，而且，向中断控制器11通知，停止基于R/D变换接口 11输出解析值的中断发生(定时t3)。 CPU10-2读取并执行本地存储器103所保存的解析值修正程序，进行解析值的修正，将修正后的解析值保存在与CPU10-1共享的共享存储器103(定时t3 t4)。在马达M以控制切换旋转速度以上的速度旋转的期间(定时t3 t4)，CPU10-2 在每次有自R/D变换接口 4输入解析值时进行修正处理的运算，向共享存储器103输出。 CPU10-1通过执行用于基于保存在共享存储器103的修正后的解析值来控制马达M旋转的控制运算程序而生成电流指令值，并执行作为半导体集成电路器件整体的工作控制程序。利用CPU10-2对共享存储器103保存修正后解析值可以是在每次CPU10-2保存时设置标记，在每次CPUio-I利用光标监视并读取标记时将该标记复位，或者也可以在每次保存修正后的解析值时产生中断通知。通过构成为将用于修正解析值的程序传送至本地存储器103，CPU10-2从本地存储器读取程序，从而能够避免因CPU10-2向存储器部12读取程序而产生的对总线13的访
问竞争。根据电动汽车等利用制动器等减速，马达M的旋转速度低于控制切换旋转速度的情况，马达旋转速度判定电路9向中断控制器11进行通知(定时t4)。中断控制器11向 CPU10-1通知中断发生。CPU10-1根据该中断通知向R/D变换接口进行未图示的通知，将解析值的输出切换为由总线13进行，并切换为在每次输入解析值时发生中断。接着，CPU10-1 向CPU10-2指示停止执行解析值修正程序，向分频器101指示停止对CPU10-2供给时钟(定时 t5)。通过停止向CPU10-2及本地存储器103供给电源，能够抑制在CPU10-2的停止期间中的晶体管漏电流，但在向CPU10-2停止供给电源和开始供给电源是在短时间内反复的情况下，有时反而会增大功耗。因此，可以停止供给电源，直至等待到马达M成为低于上述控制切换旋转速度的第二旋转速度(电源供给切断速度)(定时t6)。关于本地存储器103， 最初在达到控制切换旋转速度之前停止电源供给，在达到控制切换旋转速度、解析值修正程序传送后，被控制为继续电源供给直到例如汽车的发动机停止(或动力停止)，从而能够减少解析值修正程序的传送花费的功耗。在图16所示的半导体集成电路器件的结构中，CPU10-2与马达M的旋转速度无关地，在半导体集成电路器件的工作期间总是供给电源和时钟。对照图17的定时，说明图16所示的半导体集成电路器件的工作与图14所示的半导体集成电路的不同点。随着对半导体集成电路器件的电源供给开始和初始化工作的完成(定时tbO)，
13CPUio-I从存储器部12将CPU10-2要执行的解析值修正程序传送至本地存储器103。 CPUio-I在分频器101设定向CPU10-2供给的时钟的频率(U8kHz)。R/D变换接口 4向CPU10-2输出解析值，CPU10-2从本地存储器103读取解析值修正程序，将修正后的解析值保存于共享存储器103。根据来自R/D变换接口 4的输出，马达旋转速度判定电路9进行马达M的旋转速度判定，随着检测到已到达第一旋转速度(定时tbl)向中断控制器11进行通知，CPUlO-I 根据来自中断控制器11的中断通知在分频器101设定向CPU10-2供给的时钟频率的变更 (128kHz — 4MHz)。在电动汽车等利用制动器等减速时，根据马达旋转速度判定电路9检测的马达M 的旋转速度，使向CPU10-2供给的时钟的频率降低(定时tb2)。这样根据马达M的旋转速度，阶段性地以增减向CPU10-2供给的时钟的频率的方式进行变更，从而能够使来自R/D变换接口 4的输出与利用CPU10-2执行解析值修正程序适当化，能够使CPU10-2的功耗适当化。在该实施方式2中，CPU10-1可以在段落编号中进行上述的控制。在图14所示的半导体集成电路器件的结构的说明中，对于在CPU10-2工作期间供给的时钟频率的变更没有提及，但与图16所示的半导体集成电路器件的结构同样，当然可以根据马达M的旋转速度而阶段性地进行增减时钟频率的控制，使CPU10-2的功耗适当化。CPU10-1和CPU10-2使用相同结构的CPU，从而解析值的修正程序可以使用相同程序，可以降低存储器部12中程序所占的比例，降低程序的研发成本。另一方面，即使 CPU10-2使用其他结构的CPU，将专用程序保存于存储器部12，也不会进一步产生存储器部 12中程序所占比例增加和程序研发成本增加的问题，只要例如在其他结构的CPU已经存在解析值修正程序，就能再利用其程序。以上，基于实施方式具体说明了由本发明人完成的发明，但本发明不限于上述实施方式，不言而喻，在不脱离其要旨的范围内可进行各种变更。例如，在上述实施方式中，记载了电动汽车等所使用的马达的控制技术，但本发明不仅适用于电动汽车等的马达，也可适用于要求高速旋转化的所有马达的控制技术。
权利要求
1.一种半导体集成电路器件，其特征在于，具有判断马达的旋转速度的马达旋转速度判定电路，该半导体集成电路器件被构成为，能够根据上述马达的旋转速度，切换是利用软件处理生成马达驱动波形，还是利用硬件处理生成马达驱动波形。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路器件，其特征在于，上述马达旋转速度判定电路保持成为马达的旋转速度的判断界限的值，该半导体集成电路器件进行切换，以使得在上述马达的旋转速度低于上述值时，利用上述软件处理生成上述马达驱动波形；在上述马达的旋转速度高于上述值时，利用上述硬件处理生成上述马达驱动波形。
3.根据权利要求2所述的半导体集成电路器件，其特征在于，还包括解析值修正运算部，该解析值修正运算部在上述马达的旋转速度低于上述值时，利用CPU的软件处理将对解析信号进行正计数而成的含有误差的解析值逐次修正，在上述马达的旋转速度高于上述值时，利用上述硬件处理将对上述解析信号进行正计数而成的含有误差的解析值逐次修正，其中上述解析信号是被变换为数字信号的、从安装在马达上的解析器输出的解析信号。
4.根据权利要求3所述的半导体集成电路器件，其特征在于，上述解析值修正运算部包括保存由上述解析器的1个周期中含有误差的解析值与不含误差的基准解析值之差构成的第一误差修正数据的数据保存部；基于上述第一误差修正数据而进行含有误差的上述解析值的修正处理的解析值修正运算电路，上述解析值修正运算电路进行如下处理在所输入的含有误差的解析值加减上述第一误差修正数据，计算将上述解析器的1周期分为2个以上时在每个任意周期的不含误差的解析值与含有误差的解析值的偏差，将其作为第二误差修正数据，比较上述第二误差修正数据和上述第一误差修正数据的比率，作为第三误差修正数据，反映到下一解析值。
5.根据权利要求4所述的半导体集成电路器件，其特征在于，上述解析值修正运算电路是进行数据流工作的硬件结构。
6.根据权利要求3 5中任一项所述的半导体集成电路器件，其特征在于，包括生成马达驱动波形的马达控制部，该马达驱动波形用于产生驱动上述马达的驱动控制信号，上述马达控制部根据上述解析值修正运算部修正后的解析值计算出上述马达的位置数据，根据上述位置数据、流经上述马达的马达电流值及马达电流指令值来运算电流指令值，根据上述电流指令值生成马达驱动波形。
7.根据权利要求6所述的半导体集成电路器件，其特征在于，还包括进行根据上述马达的旋转速度切换马达驱动波形的控制的马达旋转速度判定电路。
8.一种半导体集成电路器件，其具有第一 CPU、第二 CPU和马达旋转速度判定电路，上述第一 CPU在上述马达旋转速度判定电路的输出表示马达的旋转速度为第一旋转速度以下时，进行从解析器输出的解析值的修正处理和基于修正后的解析值的马达的控制信号生成处理，当上述马达旋转速度判定电路的输出表示上述马达的旋转速度高于第一旋转速度时， 据此上述第二 CPU进行解析值的修正处理，上述第一 CPU进行切换，以进行基于上述第二 CPU进行了修正后的解析值的马达的控制信号生成处理。
9.根据权利要求8所述的半导体集成电路器件，其特征在于，还包括时钟生成电路，该时钟生成电路进行如下控制在上述马达的旋转速度为第一旋转速度以下的期间，停止向上述第二 CPU供给时钟，随着上述马达的旋转速度高于第一旋转速度，向上述第二 CPU供给时钟。
10.根据权利要求9所述的半导体集成电路器件，其特征在于，还包括电源电路，其进行如下控制在停止向上述第二 CPU供给时钟的期间，停止向上述第二 CPU供给电源。
11.根据权利要求9所述的半导体集成电路器件，其特征在于，还包括电源电路，其进行如下控制在上述马达的旋转速度达到第一旋转速度之前，以及上述马达的旋转速度大于第一旋转速度之后达到低于上述第一旋转速度的第二旋转速度时，停止向上述第二 CPU供给电源。
12.根据权利要求8 11中任一项所述的半导体集成电路器件，其特征在于， 具有与上述第二 CPU连接的第一存储器，上述第二 CPU从上述第一存储器读取用于进行上述解析值的修正处理的程序。
13.根据权利要求12所述的半导体集成电路器件，其特征在于， 具有与上述第一 CPU连接的非易失性存储器，上述第一 CPU从上述非易失性存储器读取应执行的程序的命令，上述第二 CPU要执行的上述解析值的修正处理程序被从上述非易失性存储器传送至上述第一存储器。
14.一种半导体集成电路器件，具有第一 CPU、第二 CPU、判断马达的旋转速度的马达旋转速度判定电路、以及时钟供给电路，上述第一 CPU进行从解析器输出的解析值的修正处理， 上述第二 CPU进行基于修正后的解析值的马达的控制信号生成处理， 上述第二 CPU进行如下控制基于上述马达的旋转速度改变从上述时钟供给电路向上述第一 CPU供给的时钟频率。
15.根据权利要求14所述的半导体集成电路器件，其特征在于，具有与上述第一 CPU连接的第一存储器和与上述第二 CPU连接的非易失性存储器， 上述第一 CPU从上述第一存储器读取上述解析值修正处理用的程序， 上述第二 CPU从上述非易失性存储器读取上述马达控制信号生成处理用的程序， 上述解析值修正处理用程序被从上述非易失性存储器传送至上述第一存储器。
全文摘要
本发明提供一种半导体集成电路器件，包括判断马达旋转速度的马达旋转速度判断电路，根据马达的旋转速度进行马达驱动波形生成处理的切换。从解析器(2)输出的解析信号在R/D变换器(3)被变换为数字值，经由R/D变换接口(4)被输入至解析值修正运算电路(5)。A/D变换器(8)将马达(M)的电流值变换为数字值。解析值修正运算电路(5)运算所输入的数字信号的解析器修正值，根据修正后的解析值计算出位置数据。马达控制运算电路根据计算出的位置数据、A/D变换器(8)进行了数字变换的马达电流值及马达电流指令值等运算电流指令值，马达波形输出电路(7)根据该电流指令值生成马达驱动波形，向动力模块(PM)输出。
文档编号H02P7/06GK102334277SQ201080009769
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月10日 优先权日2009年3月27日
发明者渡边久晃 申请人:瑞萨电子株式会社