电动机驱动控制装置的制作方法

专利名称：电动机驱动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动无刷电动机的电动机驱动控制装置，特别地，涉及一种无刷 电动机的控制所需的各相驱动电流的检测技术。
背景技术：
通常，无刷电动机具有对应于3相的电枢绕组(armature winding)。电动机驱 动控制装置通过使用电压型逆变器等的功率变换电路，向电动机的各相供给任意的驱动电 流。在电动机驱动控制装置中，通过利用电流控制器控制该驱动电流，从而可以控制形成任
意扭矩。另外，在电动机驱动控制装置中，通过在电流控制器的前段添加速度控制器，可以 使电动机以任意速度旋转，另外，通过添加位置控制器，可以使电动机在任意旋转位置处停止。上述电流控制器、速度控制器、位置控制器中进行控制运算处理时，通常使用CPU。 特别地，电流控制器对于利用电动机驱动电流检测电路变换为电压的逆变器输出的3相电 动机驱动电流的电压值，利用AD变换器进行数值化，并向CPU等运算器输入，进行电流控制 的控制运算。电动机驱动电流检测电路采用下述结构，即，在逆变器输出和电动机的电枢绕组 之间插入电阻器，将驱动电流直接作为电阻器上的电压降而进行检测，或者将输入变流器 的驱动电流通过电阻器作为电压而进行检测。在直接利用电阻器检测电动机驱动电流的情况下，在将插入的电阻值设为R，将电 动机的驱动电流设为I，将AD变换器的输入电压设为V的情况下，可以根据V = IXR的关 系对电动机驱动电流进行检测(参照专利文献1)。此时的电阻值R是根据驱动电动机所需 的最大电流和可以向AD变换器输入的电压范围而选择的。另外，在经由变流器间接检测电动机驱动电流的情况下，在将变流器的绕组比设 为N，将插入变流器的二次侧的电阻值设为R，将电动机驱动电流设为I，将AD变换器的输入 电压设为V的情况下，可以根据V = IXNXR的关系对电动机驱动电流进行检测。专利文献1 日本2000-139091号公报(图14)

发明内容
然而，电动机驱动控制装置的控制对象即电动机并不仅为一种，而是将最大驱动 电流不同的各种电动机作为对象。但是，在现有的电动机驱动控制装置中，如果控制对象即 电动机的最大驱动电流不同，则导致无法在可以利用AD变换器进行变换的整个范围中对 电动机驱动电流进行数值化的情况，因此，难以分别对最大驱动电流不同的多个电动机以 统一的控制性能进行控制。S卩，在现有的电动机驱动控制装置中，在选择可以供给电动机所需的最大输出电 流的逆变器电路的情况下，由于电动机的最大驱动电流值和逆变器电路的最大输出电流值
3为大致相同的值，所以可以将电阻值选择为使电动机的最大驱动电流值和AD变换器的最 大输入电压值大致一致。由此，可以在能够利用AD变换器进行变换的整个范围中对电动机 驱动电流进行数值化。但是，在现有的电动机驱动控制装置中，对于电动机驱动电流检测电路内的相电 流检测用电阻器的电阻值，是根据其共通地使用的逆变器电路的最大输出电流值和AD变 换器的最大输入电压值而固定地选择的，并不是与所连接的电动机对应地选择逆变器电路。因此，在变更为最大驱动电流不同的电动机的情况下，特别地，在逆变器最大输出 电流值与进行变更而连接的电动机的最大驱动电流值相比较大的情况下，导致只能在与可 以利用AD变换器进行变换的整个范围相比较小的范围内，对电动机驱动电流进行数值化。 在此情况下，由于A/D变换结果的每个数据的电流值权重变大，所以无法进行精细的控制。例如，如果将电动机的最大驱动电流值设为士 10A，将电阻值设为1Ω，将AD变换 器的最大输入电压值设为士 10V，则可以利用AD变换器的整个变换范围对电动机驱动电流 进行变换。在此时的AD变换器具有将整个变换范围分割为200份的分辨率的情况下，A/D 变换后的1个数据具有0. IA的权重。但是，在AD变换器和电阻器的结构与上述相同的电动机驱动控制装置与最大驱 动电流值为士5A的电动机连接的情况下，只能使用AD变换器的一半变换范围，A/D变换后 的1个数据只具有0. IA的权重。S卩，电动机驱动电流的A/D变换分辨率降低，电流控制精 度降低。在此情况下，如果将电阻值变更为2 Ω，则在以最大电流驱动电动机的情况下，至 AD变换器的输入电压为士 10V，可以有效地使用A/D变换器的整个变换范围，AD变换后的1 个数据具有0. 05Α的权重，每个数据的电流换算精度提高，但无法采用这种结构。另外，由于AD变换器将电动机的最大驱动电流范围均勻地分割而进行数值化，所 以无论电流值较大时还是电流值较小时，AD变换后的1个数据的权重都不变化。因此，特 别在电动机驱动电流较小的情况下，AD变换后的1个数据所表示的电流值较大。即，在此 情况下，也导致电动机驱动电流的AD变换分辨率降低，电流控制精度降低的情况。另外，在电动机中安装编码器等以对位置及速度进行控制的情况下，在编码器的 分辨率充分高的情况下，导致下述情况，即，该数值化后的电动机驱动电流的每个数据的精 度低，电流控制精度对电动机的位置控制及速度控制造成影响，位置控制及速度控制的精 度降低。本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种电动机驱动控制装置， 即使所组合的无刷电动机改变，也不会使电流检测精度降低，另外，即使在电动机驱动电流 较小的区域，也可以提高电流检测精度，实现高精度控制。为了达到上述目的，本发明是一种电动机驱动控制装置，其配置有电阻器，该电阻 器直接或间接地检测向电动机供给的驱动电流并产生对应的电压，该电动机驱动控制装置 将与所述电阻器检测出的电动机驱动电流对应的电压利用AD变换器进行数值化，将所述 数值化后的电动机驱动电流反映在所述电动机的驱动控制中，该电动机驱动控制装置的特 征在于，形成下述结构，即，将所述电阻器构成为使多个电阻器串联连接而成的电阻器列， 对所述电阻器列的任意两点间的电压进行AD变换。
发明的效果根据本发明，实现下述效果，S卩，得到一种电动机驱动控制装置，即使所组合的无 刷电动机改变，也不会使电流检测精度降低，另外，即使在电动机驱动电流较小的区域，也 可以提高电流检测精度，实现高精度控制。


图1是表示本发明的实施方式1中的电动机驱动控制装置的结构的框图。图2是说明电阻值和电流控制精度之间的关系的图。图3是表示本发明的实施方式2中的电动机驱动控制装置的结构的框图。图4是表示本发明的实施方式3中的电动机驱动控制装置的结构的框图。图5是表示本发明的实施方式4中的电动机驱动控制装置的结构的框图。图6是表示本发明的实施方式5中的电动机驱动控制装置的结构的框图。图7是表示本发明的实施方式6中的电动机驱动控制装置的结构的框图。图8是表示电动机驱动电流的一个例子的图。图9是表示图7所示的AD变换器13、15的输出例的图。图10是表示图7所示的AD变换器14、16的输出例的图。图11是表示图7所示的合成运算器39、40的输出例的图。图12是表示本发明的实施方式7中的电动机驱动控制装置的结构的框图。标号的说明la、lb、lc、ld、le、lf、lg电动机驱动控制装置2直流电源电路2a整流电路2b平滑电容器3逆变器电路4a、4b、4c、4d电动机驱动电流检测电路5a、5b、5c、5d、5e、5f 控制部6电源(三相交流电源)7电动机(无刷电动机)9、IOU相电流检测用电阻器9a、IOa U相电流检测用电阻器9b、IOb V相电流检测用电阻器11U2V相电流检测用电阻器13、14U 相 AD 变换器15、16V 相 AD 变换器 17a、17b、17c、17d、17f 运算器18PWM信号生成部19U相电流选择器20V相电流选择器21电流控制器
23U相电流检测用变流器
24V相电流检测用变流器
26U相模拟开关
27V相模拟开关
28U相电流比较器
29,31电流阈值产生器
30V相电流比较器
33速度控制器
34位置差值运算器
35速度比较器
36速度阈值产生器
37编码器
39U相合成运算器
40V相合成运算器
42U相可变电阻器
43V相可变电阻器
UM U相电动机动力线
VM V相电动机动力线
丽W相电动机动力线
具体实施例方式下面，参照附图，详细说明本发明所涉及的电动机驱动控制装置的优选实施方式。实施方式1图1是表示本发明的实施方式1中的电动机驱动控制装置的结构的框图。图1所 示的电动机驱动控制装置Ia具有直流电源电路2、逆变器电路3、电动机驱动电流检测电路 4a、以及控制部5a。直流电源电路2具有整流电路2a和平滑电容器2b。整流电路2a通过 二极管电桥将3相交流电源(以后，简称为“电源”)6的交流电力变换为直流电力。平滑电 容器2b将整流电路2a向输出端间输出的变换直流电压进行平滑化，保持直流电压的变化 量较小。逆变器电路3由电压型PWM电路构成，其将接收来自控制部5a的上臂(upper arm)控制信号up、vp、wp的3个上臂开关元件和接收来自控制部5a的下臂(lower arm) 控制信号im、vn、wn的3个下臂开关元件分别串联连接，并将它们并联配置在平滑电容器 2b的两端之间。3个上臂元件和3个下臂元件之间的各个串联连接端构成三相输出端，该 三相输出端经由U相电动机动力线UM、V相电动机动力线VM、W相电动机动力线丽与三相 无刷电动机(以后，简称为“电动机”)7中所对应的电枢绕组连接。电动机驱动电流检测电路4a具有U相的电阻器列即串联连接的U相电流检测用 电阻器(以后，简称为“电阻器”)9、10 ；V相的电阻器列即串联连接的V相电流检测用电阻 器(以后，简称为“电阻器”)11、12 ；以及U相AD变换器(以后，简称为“AD变换器”)13、 14 ；V相AD变换器(以后，简称为“AD变换器”)15、16。
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串联连接的电阻器9、10直接插入一端与逆变器电路3的U相输出端连接的U相 电动机动力线UM的另一端和电动机7的所对应的电枢绕组之间。另外，串联连接的电阻器 11、12直接插入一端与逆变器电路3的V相输出端连接的V相电动机动力线VM的另一端和 电动机7的所对应的电枢绕组之间。此外，在本实施方式中，为了便于说明而将电阻器9、 10、11、12的各电阻值都相等地设为1Ω。对于AD变换器13，2个输入端与电阻器9的两端连接，输出端与控制部5a内的U 相电流选择器19的一个输入端连接。即，AD变换器13将电阻器9检测出的U相电动机驱 动电流值进行数值化，并向U相电流选择器19的一个输入端输出。对于AD变换器14，2个输入端与电阻器9、10的串联电路的两端连接，输出端与控 制部5a内的U相电流选择器19的另一个输入端连接。即，AD变换器14将电阻器9、10的 串联电路检测出的U相电动机驱动电流值进行数值化，并向U相电流选择器19的另一个输 入端输出。另外，对于AD变换器15，2个输入端与电阻器12的两端连接，输出端与控制部5a 内的V相电流选择器20的一个输入端连接。即，AD变换器15将电阻器11检测出的V相 电动机驱动电流值进行数值化，并向V相电流选择器20的一个输入端输出。对于AD变换器16，2个输入端与电阻器11、12的串联电路的两端连接，输出端与 控制部5a内的V相电流选择器20的另一个输入端连接。即，AD变换器16将电阻器11、12 的串联电路检测出的V相电动机驱动电流值进行数值化，并向V相电流选择器20的另一个 输入端输出。在图1中，电动机动力线为3相，但电动机驱动电流检测电路4a形成对2相进行 检测的结构，这是由于，可以将3相电流中的一相作为其他2相电流的合计值且流动方向不 同的电流值进行推测。当然，也可以分别检测各相的电流。控制部5a具有运算器17a和PWM信号生成部18。运算器17a作为本实施方式1 所涉及的要素而具有上述的U相电流选择器19及V相电流选择器20、以及电流控制器21。U相电流选择器19与电动机7的控制方式对应地，选择AD变换器13、14其中一个 的输出，将所对应的AD变换器进行数值化后的U相驱动电流iufb发送至电流控制器21。V 相电流选择器20与电动机7的控制方式对应地，选择AD变换器15、16其中一个的输出，将 所对应的AD变换器进行数值化后的V相驱动电流ivfb发送至电流控制器21。电流控制器21具有CPU，基于对电动机7的旋转和扭矩输出进行指定的电流指令 i*>以及表示电动机7的驱动状态的U相驱动电流iufb和V相驱动电流ivfb，利用CPU运 算生成与电动机 的三相对应的电压指令ViA V/、Vw*，并向PWM信号生成部18发送。P丽信号生成部18根据电压指令Vu*、Vv*, Vw*,生成控制信号up、un、vp、vn、wp、 wn，并向逆变器电路3输出。由此，逆变器电路3根据来自控制部5a的控制信号(up、im、 vp、vn、wp, wn)，通过电压型PWM方式将由平滑电容器2b在端子间保持的直流电压变换为 交流电力，经由U相电动机动力线UM、V相电动机动力线VM、W相电动机动力线丽，向电动 机7的各相供给任意的驱动电流。另外，本实施方式1所涉及的电动机驱动电流检测电路4a，针对U相将电阻器9的 端子间电压输入AD变换器13，将电阻器9、10的串联电路的两端间电压输入AD变换器14。 针对V相也相同地，将电阻器11的端子间电压输入AD变换器15，将电阻器11、12的串联电路的两端间电压输入AD变换器16。另外，由于可以输入AD变换器的最大电压的上限已经确定，并且将电动机的最大 驱动电流范围进行均勻分割而数值化，所以与电动机的最大驱动电流的大小对应地，确定 选择AD变换器13、14中的哪一个，选择AD变换器15、16中的哪一个。现在，在将电动机驱动电流检测用电阻器9、10、11、12的各电阻值全部设为1Ω， 将AD变换器13、14、15、16的各输入最大电压设为士 10V，将分割数量设为200的情况下，如 果使逆变器电路3可以输出的最大电流为士 10A，则AD变换器13、15可以进行AD变换的最 大电流为士 10A，通过AD变换器13、15进行数值化的每个数据的电流值为0. 1A。另一方面，AD变换器14、16可以进行AD变换的最大电流为士5A，检测范围变窄， 但由于通过AD变换器14、16进行数值化的每个数据的电流值为0. 05A，所以可以表示更详 细的电流单位。图2是说明电阻值和电流控制精度之间的关系的图。图2(1)示出每一相所需的 最大驱动电流为与逆变器电路3的最大输出电流士 IOA相比较小的士 5A的电动机，从起动 至停止为止的电动机速度的情况。图2(2)、(3)示出在此情况下的与电动机驱动电流对应 的电阻值和电流控制精度之间的关系。图2(2)示出在检测用电阻器的电阻值为1 Ω的情况下，由AD变换器13、15进行 数值化后的电动机驱动电流的波形。AD变换器13、15的输入电压为士5V，但每个数据的电 流值为0. 1Α，因此导致粗略的数值化，成为带噪声的波形。图2 (3)示出在检测用电阻器的电阻值为2 Ω的情况下，由AD变换器14、16进行 数值化后的电动机驱动电流的波形。由于AD变换器14、16的输入电压为士 10V，可以有效 地使用整个变换范围士 10V，所以每个数据的电流值为0. 05Α，使每个数据的电流变换精度 提高。因此，在图2(3)中成为平滑的波形，而没有成为图2(2)所示的带噪声的波形。根据图2(2)、(3)的对比可知，在电动机7的每一相的所需最大驱动电流小于逆变 器电路3的最大输出电流的情况下，如果使用由AD变换器14、16进行数值化的电动机驱动 电流，则电流控制精度提高。S卩，在电动机7的每一相的所需最大电流与逆变器电路3的最大输出电流士 IOA 相同的情况下，使U相电流选择器19、V相电流选择器20选择AD变换器13、15的变换结 果，作为电动机驱动电流iufb、ivfb输入电流控制器21。另外，在电动机7的每一相的所需最大电流为与逆变器电路3的最大输出电流 士 IOA相比较小的士5A的情况下，使U相电流选择器19、V相电流选择器20选择AD变换 器14、16的变换结果，作为电动机驱动电流iufb、ivfb输入电流控制器21。如上述所示，根据实施方式1，由于构成为，使用2种电阻值对电动机驱动电流进 行检测，针对每一个电阻值设置对应的AD变换器，根据电动机的每一相的所需最大电流与 逆变器电路3的最大输出电流相比相同还是较小来选择AD变换器，所以即使在电动机的每 一相的所需最大电流小于逆变器电路的最大输出电流的情况下，也可以将由AD变换器数 值化后的每1个数据的权重选择为对于电动机来说最适合的值，可以实现电动机的电流控 制的高精度化。实施方式2图3是表示本发明的实施方式2中的电动机驱动控制装置的结构的框图。此外，
8在图3中，对于与图1(实施方式1)所示的结构要素相同或等同的结构要素，标注相同的标 号。在这里，以本实施方式2所涉及的部分为中心进行说明。如图3所示，对于本实施方式2所涉及的电动机驱动控制装置Ib，相对于图1 (实 施方式1)所示的结构，取代电动机驱动电流检测电路4a而设置有电动机驱动电流检测电 路4b。在电动机驱动电流检测电路4b中，电阻器9、10和AD变换器13、14之间的连接关 系、以及电阻器11、12和AD变换器15、16之间的连接关系，分别与实施方式1(图1)相同， 但电阻器9、10的串联电路连接在变流器23的二次侧之间，电阻器11、12的串联电路连接 在变流器24的二次侧之间。另外，变流器23的一次侧串联连接在U相电动机动力线UM和 电动机7的所对应的电枢绕组之间，变流器24的一次侧串联连接在V相电动机动力线VM 和电动机7的所对应的电枢绕组之间。如上述所示，即使是间接地检测电动机驱动电流的结构，也可以与实施方式1相 同地，将各相的电阻器列中的任意两点间电压进行数值化，因此，可以得到与实施方式1相 同的作用·效果。实施方式3图4是表示本发明的实施方式3中的电动机驱动控制装置的结构的框图。此外， 在图4中，对于与图1 (实施方式1)所示的结构要素相同或等同的结构要素，标注相同的标 号。在这里，以本实施方式3所涉及的部分为中心进行说明。如图4所示，在本实施方式3中的电动机驱动控制装置Ic中，相对于图1(实施方 式1)所示的结构，取代电动机驱动电流检测电路4a而设置电动机驱动电流检测电路4c，另 外，取代控制部5a而设置控制部5b。在控制部5b中，取代运算器17a而设置运算器17b。电动机驱动电流检测电路4c具有与电动机驱动电流检测电路4a相同地配置的电 阻器9、10、11、12、模拟开关26、27、以及AD变换器13、15。模拟开关26的一个输入端与电阻器10的逆变器电路3侧端连接，另一个输入端 与电阻器9、10之间的连接端连接。模拟开关26的输出端与AD变换器13的一个输入端连 接，AD变换器13的另一个输入端与电阻器9的电动机7侧端连接。模拟开关26与电动机 7的控制方式对应地，选择2个输入端的其中一个与AD变换器13连接。模拟开关27的一个输入端与电阻器12的逆变器电路3侧端连接，另一个输入端 与电阻器11、12之间的连接端连接。模拟开关27的输出端与AD变换器15的一个输入端 连接，AD变换器15的另一个输入端与电阻器11的电动机7侧端连接。模拟开关27与电 动机7的控制方式对应地，选择2个输入端的其中一个与AD变换器15连接。另外，控制部5b中的运算器17b构成为，去掉图1所示的U相电流选择器19和V 相电流选择器20，将AD变换器13、15的输出直接向电流控制器21输入。在以上的结构中，在需要向AD变换器13施加电阻器9、10的串联电路的两端间电 压的情况下，模拟开关26将电阻器10的逆变器电路3侧端与AD变换器13连接。另一方 面，在需要向AD变换器13施加电阻器9的端子间电压的情况下，模拟开关26将电阻器9、 10之间的连接端与AD变换器13连接。AD变换器13将对电阻器9、10的串联电路两端间 电压或者电阻器9的端子间电压进行数值化而得到的U相驱动电流iufb向电流控制器21 输出。
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另外，在需要向AD变换器15施加电阻器11、12的串联电路的两端间电压的情况 下，模拟开关27将电阻器12的逆变器电路3侧端与AD变换器15连接。另一方面，在需要 向AD变换器15施加电阻器11的端子间电压的情况下，模拟开关27将电阻器11、12之间 的连接端与AD变换器15连接。AD变换器15将对电阻器11、12的串联电路两端间电压或 者电阻器11的端子间电压进行数值化而得到的V相驱动电流ivfb向电流控制器21输出。S卩，在本实施方式3中，也可以得到与实施方式1相同的作用·效果。而且，在本实 施方式3中，可以减少电路规模较大的AD变换器的数量，另外，实现运算器的简化。此外， 在本实施方式3中，示出了针对本实施方式1的应用例，但对于实施方式2也同样适用。实施方式4图5是表示本发明的实施方式4中的电动机驱动控制装置的结构的框图。此外， 在图5中，对于与图1(实施方式1)所示的结构要素相同或等同的结构要素，标注相同的标 号。在这里，以本实施方式4所涉及的部分为中心进行说明。如图5所示，在本实施方式4中的电动机驱动控制装置Id中，相对于图1 (实施方 式1)所示的结构，取代控制部5a而设置有控制部5c。在控制部5c中，取代运算器17a而 设置有运算器17c。对于运算器17c，相对于运算器17a，在U相电流选择器19侧追加U相电流比较器 28和电流阈值产生器29，在V相电流选择器20侧追加V相电流比较器30和电流阈值产生 器31 ο电流阈值产生器29产生小于或等于AD变换器14可以进行数值化的最大电流值 的值作为阈值，并将其向U相电流比较器28的一个输入端输出。在U相电流比较器28的 另一个输入端输入AD变换器13的输出。U相电流比较器28的输出与U相电流选择器19 的切换控制输入端连接。电流阈值产生器31产生小于或等于AD变换器16可以进行数值化的最大电流值 的值作为阈值，并将其向V相电流比较器30的一个输入端输出。在V相电流比较器30的 另一个输入端输入AD变换器15的输出。V相电流比较器30的输出与V相电流选择器20 的切换控制端连接。U相电流比较器28在AD变换器13的输出大于来自电流阈值产生器29的阈值的 情况下，使U相电流选择器19选择AD变换器13的输出，在AD变换器13的输出小于来自 电流阈值产生器29的阈值的情况下，使U相电流选择器19选择AD变换器14的输出。另外，V相电流比较器30在AD变换器15的输出大于来自电流阈值产生器31的 阈值的情况下，使V相电流选择器20选择AD变换器15的输出，在AD变换器15的输出小 于来自电流阈值产生器31的阈值的情况下，使V相电流选择器20选择AD变换器16的输 出οS卩，在电动机驱动电流较小的情况下，由于使用由AD变换器14、16进行数值化的 电动机驱动电流，所以可以由1个数据表示更详细的电流单位。因此，根据本实施方式4，在停止及停止前后、或以勻速使电动机动作的情况下等， 电流控制性更加必要的情况下，可以使电动机的电流控制进一步高精度化。实施方式5图6是表示本发明的实施方式5中的电动机驱动控制装置的结构的框图。此外，
10在图6中，对于与图1(实施方式1)所示的结构要素相同或等同的结构要素，标注相同的标 号。在这里，以本实施方式5所涉及的部分为中心进行说明。如图6所示，在本实施方式5中的电动机驱动控制装置Ie中，相对于图1(实施方 式1)所示的结构，取代控制部5a而设置有控制部5d。在控制部5d中，取代运算器17a而 设置有运算器17d。在运算器17d中，相对于运算器17a，追加速度控制器33、位置差值运算器34、速 度比较器35、以及速度阈值产生器36。另外，在电动机7上安装有检测旋转位置的编码器 37。位置差值运算器34根据编码器37检测出的电动机7的旋转位置信息的差值，计 算电动机7的速度vfb，并将其向速度控制器33和速度比较器35输出。速度比较器35基 于速度指令V*和来自位置差值运算器34的电动机速度vfb，进行控制运算，并将求出的电 流指令i*向电流控制器21输出。速度比较器35比较来自位置差值运算器34的电动机速度vfb和速度阈值产生器 36产生的预先确定的阈值之间的大小关系，在电动机速度vfb小于或等于阈值的情况下， 使U相电流选择器19选择AD变换器14的输出，使V相电流选择器20选择AD变换器16 的输出。S卩，在电动机速度较低的情况下，由于使用由AD变换器14、16进行数值化的电动 机驱动电流，所以可以由1个数据表示更详细的电流单位。因此，根据本实施方式5，在停止及停止前后的电动机驱动电流较小时的电流控制 性更加必要的情况下，可以使电动机的电流控制进一步高精度化。另外，在对电动机7的旋转位置进行检测的编码器37的分辨率足够高的情况下， 在现有技术中，电流控制性能的影响表现为速度及位置的变动，有时导致位置控制及速度 控制的精度劣化，但根据本实施方式5，由于使电动机的电流控制进一步高精度化，所以还 可以得到不会由电流控制使位置控制及速度控制的精度劣化的效果。实施方式6图7是表示本发明的实施方式6中的电动机驱动控制装置的结构的框图。此外， 在图7中，对于与图1 (实施方式1)所示的结构要素相同或等同的结构要素，标注相同的标 号。在这里，以本实施方式6所涉及的部分为中心进行说明。如图7所示，在本实施方式6所涉及的电动机驱动控制装置If中，相对于图1 (实 施方式1)所示的结构，取代控制部5a而设置有控制部5e。在控制部5e中，取代运算器17a 而设置有运算器17e。在运算器17e中，相对于运算器17a，取代U相电流选择器19而设置合成运算器 39，取代V相电流选择器20而设置合成运算器40。合成运算器39将AD变换器13、14的各输出乘以系数并进行合计，并将其作为U 相电动机驱动电流iufb向电流控制器21输出。合成运算器40将AD变换器15、16的各输 出乘以系数并进行合计，并将其作为V相电动机驱动电流ivfb向电流控制器21输出。下 面，具体地进行说明。合成运算器39、40首先使AD变换器13、15所变换的数值的1个数据所表示的电 流单位，与AD变换器14、16所变换的数值的1个数据所表示的电流单位一致。这可以通过向AD变换器13、15输入的电阻器9、11的各端子间电压，与向AD变换器14、16输入的电阻 器9、10的串联电路、电阻器11、12的串联电路的各两端子间电压之间的比率而实现。
接下来，合成运算器39、40在将AD变换器13、15所变换的数值乘以与电阻比相应 的系数后得到的值中，将位于AD变换器14、16进行变换的范围内的数值部分置换为0。合 成运算器39、40在进行了上述操作后的AD变换器13、15所变换的数值中加上AD变换器 14、16所变换的数值，作为一个数值。 现在，将电阻器9设为RUl，将电阻器10设为RU2，将电阻器11设为RVl，将电阻器 12设为RV2。另外，将AD变换器13所变换的数值设为IU1，将AD变换器15所变换的数值 设为IV1，将AD变换器14所变换的数值设为IU2，将AD变换器16所变换的数值设为IV2。以AD变换器14、16所变换的数值的1个数据所表示的电流单位，对AD变换器13、 15所变换的数值进行表示的关系式，如下述所示。IUl' = IUlX (RU1+RU2)/RUlIVl' = IVlX (RV1+RV2)/RVl由此，AD变换器13、15所变换的数值的1个数据的电流单位，与AD变换器14、16 所变换的数值的1个数据的电流单位相同。下面，在将AD变换器14所变换的数值的最大值设为IU2maX、将AD变换器16所变 换的数值的最大值设为IV2maX的情况下，可以通过如下述所示的运算，将变换为1个数据 的电流单位后的AD变换器13、15所变换的数值中，位于AD变换器14、16进行变换的范围 内的数值置换为0。IUl" = IUl' -(IUl' mod IU2max)IVl “ = IVl' -(IVl' mod IV2max)其中，(A mod B)表示A + B的余数。在将AD变换器13、15所变换的数值到此为止进行变换后，如下述所示加上AD变 换器14、16的值，合成AD变换器的变换结果。IUl' “ = IU1〃 +IU2IV2' “ = JN 2" +IV2如上述所示，在利用合成运算器39、40合成为一个的数值内，合成运算器39的输 出成为U相电动机驱动电流iufb，合成运算器40的输出成为V相电动机驱动电流ivfb。该 合成后的数值化电流值的1个数据的电流单位成为AD变换器13、15的分辨率。而且，利用 AD变换器进行变换的电压值的变换范围、即可以检测出的最大电动机驱动电流，成为AD变 换器14、16可以变换的电流范围。图8 图11是示意地表示以上说明的合成流程中的各部分的电流波形的图。此 外，图8是表示电动机驱动电流的一个例子的图。图9是表示图7所示的AD变换器13、15 的输出例的图。图10是表示图7所示的AD变换器14、16的输出例的图。图11是表示图 7所示的合成运算器39、40的输出例的图。将如图8所示的电动机驱动电流利用AD变换器13、15进行数值化后的结果为图 9，利用AD变换器14、16进行数值化后的结果为图10。将上述AD变换器13、14、15、16的数 值利用合成运算器39、40合成后的结果为图11。根据本实施方式6，在电动机驱动电流的检测范围内，直至电动机驱动的最大电流为止都可以进行检测，同时可以提高电动机驱动电流的检测分辨率，可以得到使电动机的 电流控制高精度化的效果。另外，由于无论电流或速度、位置的状态如何，均可以实现电流控制的高精度化， 所以即使在如实施方式5所示附加于电动机上的编码器的分辨率足够高的情况下，也可以 得到不会由电流控制使位置及速度的控制精度劣化的效果。此外，可以将电动机驱动电流检测电路4a置换为实施方式3所示的电动机驱动电 流检测电路4c。即，在图7中，也可以将电动机驱动电流检测电路4a中的4个AD变换器形 成为U相用和V相用的各1个，设置U相用的模拟开关和V相用的模拟开关，U相用模拟开 关对来自电阻器9、10的2种电压进行切换，并向1个U相用AD变换器施加，V相用模拟开 关对来自电阻器11、12的2种电压进行切换，并向1个V相用AD变换器施加。与实施方式 3相同地，可以减少电路规模较大的AD变换器的数量。实施方式7图12是表示本发明的实施方式7中的电动机驱动控制装置的结构的框图。此外， 在图12中，对于与图1(实施方式1)所示的结构要素相同或等同的结构要素，标注相同的 标号。在这里，以本实施方式7所涉及的部分为中心进行说明。如图12所示，在本实施方式7所涉及的电动机驱动控制装置Ig中，相对于图1 (实 施方式1)所示的结构，取代电动机驱动电流检测电路4a而设置有电动机驱动电流检测电 路4d。在电动机驱动电流检测电路4d中，取代电动机驱动电流检测电路4a中的电阻器9、 10而设置可变电阻器42，取代电阻器11、12而设置可变电阻器43。另外，AD变换器也设置 有相对于可变电阻器42的AD变换器13、以及相对于可变电阻器43的AD变换器15。根据该结构，与电动机7所需的最大驱动电流的大小对应地，变更可变电阻器42、 43的值。由此，通过任意选择电阻值，可以容易地变更根据AD变换器13、15的可输入最大 电压值而能够检测的最大电流。根据本实施方式7，由于形成将用于检测电动机驱动电流的电流变换为电压的电 阻值可变的结构，所以可以减少AD变换器的数量。另外，即使相对于可以减少AD变换器数 量的实施方式3，也可以得到下述效果，S卩，不需要对来自电阻器列的多种电压进行选择的 模拟开关。如上述所示，根据本发明，由于可以对设置于电动机驱动控制装置内的电动机驱 动电流检测电路上的电阻器列的任意两点间的电压进行测定，所以即使在将电动机驱动控 制装置和电动机任意组合的情况下，特别地，在电动机驱动控制装置内的逆变器电路的最 大输出电流值大于电动机的最大驱动电流值的情况下，也可以使用利用AD变换器能够变 换的整个范围对电动机驱动电流进行检测，实现电流控制的高精度化。因此，在对电动机驱动所需的最大电流各自不同的电动机进行驱动的情况下，无 需准备与各个电动机对应的电动机驱动控制装置，可以实现可通用的一个电动机驱动控制 装置，其可以针对上述所有电动机将电动机驱动精度全部保持统一而进行驱动控制。另外，根据本发明，由于对于将电动机驱动电流变换为电压而进行检测的电阻器 列的多个任意2点间电压，可以分别利用AD变换器进行数值化，并对该数值化后的电动机 驱动电流进行合成运算，所以可以针对电动机驱动电流的数值化分辨率进行高分辨率化， 可以实现电动机驱动控制的高分辨率化。
因此，可以实现下述的电动机驱动控制装置，其即使在停止时或勻速动作时的电 动机驱动电流较小的情况下，也不会产生电动机进给不均，可以充分应对需要停止位置精 度这样的状况。工业实用性如上述所示，本发明所涉及的电动机驱动控制装置用作下述电动机驱动控制装置 而有效，即，其作为通用的电动机驱动控制装置，针对电动机驱动所需的最大电流各自不同 的电动机，将这些电动机的电动机驱动精度全部保持统一而进行驱动控制。另外，本发明所涉及的电动机驱动控制装置，用作为在电动机驱动电流较小的区 域也可以发挥所需的控制性能的电动机驱动控制装置而有效。
1权利要求
一种电动机驱动控制装置，其配置有电阻器，该电阻器直接或间接地检测向电动机供给的驱动电流并产生对应的电压，电动机驱动控制装置将与所述电阻器检测出的电动机驱动电流对应的电压利用AD变换器进行数值化，将所述数值化后的电动机驱动电流反映在所述电动机的驱动控制中，该电动机驱动控制装置的特征在于，形成下述结构，即，将所述电阻器构成为使多个电阻器串联连接而成的电阻器列，对所述电阻器列的任意两点间的电压进行AD变换。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动控制装置，其特征在于，具有多个AD变换器，其将所述电阻器列的多个任意两点间的电压以一对一的关系进 行AD变换；以及与所述电动机的控制所需的AD变换范围对应地，对所述多个AD变换器中的1个AD变 换器的AD变换结果进行选择的结构。
3.根据权利要求1所述的电动机驱动控制装置，其特征在于，具有模拟开关，其与所述电动机的控制所需的AD变换范围对应地，选择所述电阻器 列的多个任意两点间的电压中的一个；以及AD变换器，其对所述模拟开关输出的电压值进行AD变换。
4.根据权利要求1所述的电动机驱动控制装置，其特征在于，还具有下述结构，即，从对所述电阻器列的任意两点间的电压进行AD变换的结构产生 的AD变换结果中，选择与所述电动机的驱动电流对应的AD变换范围内的AD变换结果。
5.根据权利要求1所述的电动机驱动控制装置，其特征在于，还具有下述结构，即，从对所述电阻器列的任意两点间的电压进行AD变换的结构产生 的AD变换结果中，选择与所述电动机的驱动速度对应的AD变换范围内的AD变换结果。
6.根据权利要求1所述的电动机驱动控制装置，其特征在于，还具有下述结构，即，将对所述电阻器列的任意两点间的电压进行AD变换的结构产生 的多个AD变换结果，乘以与它们的AD变换范围对应的系数，将乘以所述系数后的所有AD 变换结果相加，作为1个电动机驱动电流。
7.一种电动机驱动控制装置，其配置有电阻器，该电阻器直接或间接地检测向电动机 供给的驱动电流并产生对应的电压，电动机驱动控制装置将与所述电阻器检测出的电动机 驱动电流对应的电压利用AD变换器进行数值化，将所述数值化后的电动机驱动电流反映 在所述电动机的驱动控制中，该电动机驱动控制装置的特征在于，所述电阻器由可变电阻器构成。全文摘要
本发明的目的在于得到一种电动机驱动控制装置，其即使变更所组合的无刷电动机也不会使电流检测精度降低，另外，即使在电动机驱动电流较小的区域也可以使电流检测精度提高，实现高精度控制，在该电动机驱动控制装置中，配置直接或间接地检测向电动机供给的驱动电流并产生对应的电压的电阻器，将与所述电阻器检测出的电动机驱动电流对应的电压利用AD变换器进行数值化，将所述数值化后的电动机驱动电流反映在所述电动机的驱动控制中，该电动机驱动控制装置形成下述结构，即，将所述电阻器构成为使多个电阻器串联连接而成的电阻器列，对所述电阻器列的任意两点间的电压进行AD变换。
文档编号H02P6/18GK101983477SQ20088012845
公开日2011年3月2日 申请日期2008年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者佐野修也, 川尻清成, 田中利贵 申请人:三菱电机株式会社