CN102725953A

CN102725953A - 一种电动机控制装置及使用该电动机控制装置的电动助力转向装置

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Publication number: CN102725953A
Application number: CN2011800012319A
Authority: CN
Inventors: 今村洋介; 前田将宏; 岛田贤一
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-01-05
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: JP2012143101A; US8803455B2; CN102725953B; EP2501034B1; EP2501034A4; US20130271047A1; JP5402948B2; WO2012093503A1; EP2501034A1

Abstract

本发明提供一种电动机控制装置以及使用该电动机控制装置的电动助力转向装置。该电动机控制装置由单一电流传感器构成，在实现小型化、轻量化以及低成本的基础上，使能够进行电流检测的Duty范围最大。电动机控制装置通过控制运算计算出控制电动机电流的各相Duty指令值，形成对应所述各相Duty指令值的PWM波形，根据所述PWM波形由变换器驱动电动机。在所述电动机控制装置中，在所述变换器的电源输入侧或电源输出侧连接单一电流检测器，具有使各相Duty指令值的差保持不变而统一增减的Duty移位功能、和确定各相PWM信号输出位置的PWM输出位置改变功能，使仅一相PWM信号或二相PWM信号同时为ON的时刻发生在PWM周期的固定位置，从而检测电动机电流。

Description

一种电动机控制装置及使用该电动机控制装置的电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及一种电动机控制装置及电动助力转向装置。所述电动机控制装置由控制运算算出用于控制电动机电流的各相Duty指令值，形成对应各相Duty指令值的PWM波形，利用PWM控制变换器将指令电流(电压)提供给电动机，从而进行驱动。所述电动助力转向装置使用所述电动机控制装置将电动机产生的辅助扭矩赋予车辆的转向结构。本发明尤其涉及如下所述的电动机控制装置及使用该电动机控制装置的电动助力转向装置：电动机控制装置在PWM控制变换器的电源输入侧或电源输出侧(接地侧)设置单一电流检测器(单一电流传感器)进行PWM控制的同时，还具有使各相Duty指令值的差(各相Duty差)保持不变而统一增减的Duty移位功能和改变各相PWM信号输出位置的PWM输出位置改变功能，使仅一相PWM信号或二相PWM信号同时为ON的时刻(PWM信号为ON时刻)发生在PWM周期的固定位置，检测电动机电流，由于上述结构，在实现小型化、轻量化及低成本的基础上使能够检测电流的Duty范围最大。

背景技术

利用电动机的旋转力对汽车、车辆的转向装置施加辅助负荷(辅助力)的电动助力转向装置，将电动机的驱动力经减速机由齿轮或皮带等传递机构，向转向轴或齿条轴施加辅助负荷。为了准确地产生辅助扭矩(转向辅助力)，现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制是调整电动机施加电压以使电流指令值与电动机电流检测值的差减小。电动机施加电压的调整一般是通过调整PWM(脉宽调制)控制的占空比(duty ratio)来进行的。

在此，参考图1来说明电动助力转向装置的一般结构。转向盘1的柱轴2经减速齿轮3、万向节4a以及4b、齿臂机构5与转向车轮的转向横拉杆6连接。在柱轴2上设有检测转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20经由减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对控制电动助力转向装置的控制单元30进行电力供给，同时，控制单元30经由点火开关11输入点火信号。控制单元30根据扭矩传感器10检测出的转向扭矩值T和车速传感器12检测出的车速V计算辅助指令的电动机电流Im，将计算出的电动机电流Im提供给电动机20。

控制单元30主要由CPU(包括MPU、MCU)构成，图2示出了该CPU内部由程序执行的一般功能。

参考图2对控制单元30的功能及动作进行说明。扭矩传感器10检测出的转向扭矩T在相位补偿单元31中进行相位补偿，然后输入到转向辅助指令值运算单元32中，车速传感器12检测出的车速V也输入到转向辅助指令值运算单元32中。转向辅助指令值运算单元32根据输入的转向扭矩T及车速V、参考辅助图表(assist map)确定供应给电动机20的电流的控制目标值，即辅助转向指令值I。辅助转向指令值I被输入到减法单元30A中的同时，还被输入到用于提高响应速度的前馈系统的微分补偿单元34中。减法单元30A的偏差(I-i)被输入到比例运算单元35中的同时，还被输入到用于改善反馈系统的特性的积分运算单元36中，该比例输出被输入到加法单元30B中。微分补偿单元34及积分运算单元36的输出也被输入到加法单元30B中，在加法单元30B中进行的加法计算结果，即电流控制值E，作为电动机驱动信号输入到电动机驱动电路37中。在电动机驱动电路37中，由电池13经过点火开关11及保险丝33进行电力供给、电动机20的电动机电流值i在被电动机电流检测电路38中被检测，并输入到减法单元30A后被反馈。

参考图3说明电动机驱动电路37的一般结构例。电动机驱动电路37由PWM控制单元37A和变换器37B构成。PWM控制单元37A由占空比运算单元371和栅极驱动单元372构成。所述占空比运算单元371，对于电流控制值E按照规定式运算三相的PWM信号的Duty指令值D1～D6。所述栅极驱动单元372，利用PWM信号的Duty指令值D1～D6驱动作为开关元件的FET的栅极，补偿死区时间后进行导通或截止(ON/OFF)。变换器37B由FET三相桥式构成，通过PWM信号的Duty指令值D1～D6执行ON/OFF操作，从而驱动电动机20。

在如上所述的电动机驱动装置中，通过变换器驱动多相无刷电动机时，需要在掌握转子的位置，即掌握电动机相位的基础上，对应电动机相位依次切换与各相的通电状态。电动机相位一般是通过霍尔元件、分解器等转子位置传感器检测转子位置，根据检测出的转子位置而进行变换器(FET)开关的电动机驱动装置已被实际应用。另外还有人提出如下所述的电动机驱动装置：已知流过电动机各线圈层的电流值和电动机相位之间的关系式，测量各线圈相的电流值，由该电流值检测电动机相位。

如前所述的电流反馈系统的结构及电动机位置的运算，需要测量各线圈相的电流值，另一方面，作为电动助力转向装置的小型化、轻量化、低成本的课题之一需要电流检测器(电流传感器)的单一化。也就是说，需要用单一电流检测器测量电动机的各相电流。

参考图4说明连接有单一电流检测器的变换器的结构例。在该结构例中，具有三相(A相、B相、C相)的电动机50由具有桥式结构的6个FET进行PWM控制，在高压侧FET中由电源(电池)51提供电力，具有桥式结构的电源输出侧(接地侧)连接单一电流检测器60。此时，在电流检测器60中流动的电流，即，电动机检测电流随各FET的ON/OFF状态而不同。以图5为例，图5显示了A相高压侧FET为ON(A相低压侧FET为OFF)、B相及C相的高压侧FET均为OFF(B相及C相的低压侧FET为ON)状态时的电流路径。另外，图6显示了A相及B相的高压侧FET均为ON(A相及B相的低压侧FET为OFF)、C相高压侧FET为OFF(C相低压侧FET为ON)状态时的电流路径。从图5及图6可知，高压侧FET为ON的相的合计值显示为电流检测器60的电流。这在电流检测器60连接变换器电源输入侧时也相同。

因此，当一相为ON状态时以及两相为ON状态时，用电流检测器60检测电流，利用三相的电流和为0的特性，就能够检测三相的各相电流。在图5的情况时检测A相的电流I_A，在图6的情况时用电流检测器60检测A相的电流I_A和B相的电流I_B的合计值，由于I_A+I_B+I_C＝0，所以C相电流I_C就可检测为I_C＝-(I_A+I_B)。即，即使利用单一电流检测器60检测电流，通过利用三相的电流和为0的特性，也可以检测出各相的电流。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】

特表2005-531270号公报

【专利文献2】

专利第3931079号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

但是在如图4所示的由单一电流检测器构成的变换器中，在各FET为ON之后马上在电流检测器60中由于电流的流动产生装置噪声等噪声，为了能够一边去除噪声成分一边准确检测电流，需要一定的检测时间。因此仅在电流检测所需时间内，需要持续一相为ON的状态以及二相为ON的状态，但在各相Duty指令值均衡时，即，在各相Duty相近似时，存在无法保证该所需时间的问题。为解决该问题，有例如在专利文献1及专利文献2中记载的现有技术。

在专利文献1中公开了“利用使用空间矢量技术的单一电流传感器的电动机驱动装置”，其结构如下：根据各相Duty指令值的大小关系和空间矢量法确定仅在检测电流所需时间内使一相为ON状态以及二相为ON状态的PWM图形(PWM信号)，输出确定的PWM图形(PWM信号)。

但是，在专利文献1中，要实际输出利用了空间矢量法的PWM图形，需要使用能够在PWM周期的任意位置设定PWM信号ON/OFF的对应空间矢量的微控制器，无法利用使用载波的一般PWM定时器，而且，由于需要使电流检测时间可变，所以电流检测并不容易。

另外，专利文献2公开了“电动机驱动装置以及使用该电动机驱动装置的冷冻装置”，其结构如下：针对一相为ON状态以及二相为ON状态的时间，修改Duty指令值，使仅能保证检测电流所需时间，通过在下一载波周期进行修改来调整增减部分，使平均值与原Duty指令值相同。如上所述，在专利文献2公开的装置中，由于改变各PWM周期的Duty值，利用使用载波的一般的PWM定时器也能实现一相为ON状态以及二相为ON状态。

但是，由于在专利文献2中改变Duty指令值，而改变的部分需要在下一载波周期进行修改，在2个PWM周期内Duty的改变引起电动机电流振动，其结果极可能导致扭矩波动性能、操作音性能的恶化，而且由于必须要使电流检测时间可变，因此电流检测并非易事。

本发明是由于上述缘由而进行，其目的在于解决上述现有问题，提供一种电动机控制装置以及使用该电动机控制装置的电动助力转向装置。该电动机控制装置由单一电流传感器构成，在实现小型化、轻量化以及低成本的基础上，使能够进行电流检测的Duty范围最大。

解决技术问题的技术手段

本发明涉及一种电动机控制装置，该电动机控制装置通过控制运算计算出控制电动机电流的各相Duty指令值，形成对应所述各相Duty指令值的PWM波形，根据所述PWM波形由变换器驱动所述电动机。本发明的上述目的以如下方式实现：在所述变换器的电源输入侧或电源输出侧连接单一电流检测器，具有使所述各相Duty指令值的差保持不变而统一增减的Duty移位功能、和确定各相PWM信号输出位置的PWM输出位置改变功能，仅一相PWM信号或二相PWM信号同时为ON的时刻发生在PWM周期的固定位置，检测电动机电流。

另外，通过以下方法更有效地实现本发明的上述目的。所述PWM输出位置改变功能，根据所述各相Duty指令值的大小关系对成为最大Duty相、中间Duty相、以及最小Duty相的PWM信号输出开始位置的PWM信号输出基准点进行改变；或者所述PWM输出位置改变功能从PWM周期始点、PWM周期中心、PWM周期终点中任选一个作为所述PWM信号输出基准点；或者所述Duty移位功能根据所述各相Duty指令值的大小关系改变Duty移位量；或者所述各相Duty指令值均衡时，将最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相固定为任意相。

有益效果

本发明的电动机控制装置由于在PWM控制变换器的电源输入侧或电源输出侧(接地侧)配置单一电流检测器(例如，一个分流电阻)进行PWM控制的同时，具有使各相Duty指令值的差保持不变而进行统一增减的Duty移位功能和改变各相PWM信号输出位置的PWM输出位置改变功能，使仅一相PWM信号或二相PWM信号同时为ON的时刻(电流检测时刻)发生在PWM周期的固定位置，从而检测电动机电流，因此根据本发明能够在实现小型化、轻量化以及低成本的基础上，使能够进行电流检测的Duty范围最大。

本发明由于从PWM周期始点、PWM周期中心、PWM周期终点中任选一个作为PWM信号的输出开始位置，因此能够例如利用使用三角波载波的通用微控制器定时器结构容易实现。

另外，由于本发明中保持各相Duty差不变而改变各相Duty指令值，因此不会因Duty指令值改变而影响电动机电流，能够抑制扭矩波动性能、操作音性能的恶化；而且，通过结合Duty移位功能和PWM输出位置改变功能，使仅一相PWM信号或二相PWM信号同时为ON的时刻(电流检测时刻)发生在PWM周期的固定位置，从而使电流检测A/D机构的结构变得容易。

而且，由于本发明的结构为在所述各相Duty指令值均衡时，将最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相固定为任意相，因此能够防止PWM信号输出位置的振荡，防止扭矩波动性能及操作音性能的恶化。

附图说明

图1为表示一般电动助力转向装置的结构例的图。

图2为表示现有电动助力转向装置控制单元的结构例的框图。

图3为表示三相电动机的电动机驱动电路的一个例子的接线图。

图4为表示使用单一电流检测器的变换器的结构例的接线图。

图5为用以说明图4所示的变换器动作例(A相ON)的图。

图6为用以说明图4所示的变换器动作例((A相+B相)ON)的图。

图7为表示实现本发明的各种功能的装置的结构例的框图。所述各种功能包括本发明的电动机控制装置的整体控制、Duty移位功能以及PWM输出位置改变功能。

图8为表示图7所示装置的动作例的流程图。

图9为表示在本发明中，PWM信号输出图形1时的PWM信号(三角波载波)配置例的波形图。

图10为表示在本发明中，PWM信号输出图形2时的PWM信号(三角波载波)配置例的波形图。

图11为表示在本发明中，PWM信号输出图形3时的PWM信号(三角波载波)配置例的波形图。

图12为表示在本发明中，PWM信号输出图形4时的PWM信号(三角波载波)配置例的波形图。

符号说明

1 转向盘

2 柱轴

3 减速齿轮

10 扭矩传感器

12 车速传感器

20 电动机

30 控制单元

37 电动机驱动电路

50 三相电动机

51 电源(电池)

60 电流检测器

61 电流输入单元

70 CPU

71 Duty运算单元

72 Duty判断单元

73 图形判断单元

74 Duty移位单元

75 PWM输出位置改变单元

80 电流检测所需Duty量设定单元

81 PWM信号输出单元

82 栅极驱动单元

具体实施方式

本发明涉及一种电动机控制装置和一种电动助力转向装置。所述电动机控制装置为由控制运算计算出用于控制电动机电流的各相Duty指令值，形成对应各相Duty指令值的PWM波形(PWM信号)，利用PWM控制变换器向电动机提供指令电流(电压)，从而进行驱动的电流传感器(电流检测器)被单一化的电动机控制装置。所述电动助力转向装置使用所述电动机控制装置将电动机产生的辅助扭矩施加到车辆的转向结构。

本发明的电动机控制装置在PWM控制变换器的电源输入侧或电源输出侧(接地侧)设置单一电流检测器(单一电流传感器)从而进行PWM控制的同时，还具有使各相Duty指令值的差(各相Duty差)保持不变而进行统一增减的Duty移位功能和改变各相PWM信号输出位置(输出开始位置及输出结束位置)的PWM输出位置改变功能，使仅一相PWM信号或二相PWM信号同时为ON的时刻(PWM信号为ON时刻)发生在PWM周期的固定位置，从而检测电动机电流。由此，在实现小型化、轻量化及低成本的基础上，使能够检测电流的Duty范围最大。

本发明的电动机控制装置具有Duty移位功能(Duty移位单元)和改变各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置的PWM输出位置改变功能(PWM输出位置改变单元)。所述Duty移位功能通过对各相Duty指令值增减统一的值(以下称为Duty移位量)，使各相之间的Duty差保持(各相Duty差)不变而改变各相Duty指令值。通过在Duty移位单元以及PWM输出位置改变单元的处理，能够生成在PWM周期的固定位置(即，固定的电流检测位置)可进行电流检测的PWM信号。以下，固定的电流检测位置也说成固定的电流检测时刻。

在本发明中，为了确定Duty移位量、PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置，需要利用三相Duty指令值判断Duty的大小。

换言之，由于在本发明中利用三相Duty指令值的大小关系改变(确定)PWM信号的输出位置(PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置)和Duty移位量，因此根据本发明能够使可以进行电流检测的Duty范围最大。

在本发明的各相Duty指令值中，将最大Duty指令值设为最大Duty值、中间Duty指令值设为中间Duty值、最小Duty指令值设为最小Duty值。另外，将具有最大Duty值的相设为最大Duty相、具有中间Duty值的相设为中间Duty相、具有最小Duty值的相设为最小Duty相。

本发明的电动机控制装置具有根据各相Duty指令值的大小关系判断最大Duty值、中间Duty值、最小Duty值、最大Duty相、中间Duty相、以及最小Duty相的Duty判断功能(Duty判断单元)。

另外，Duty判断单元设置为如下结构：当判断为各相Duty指令值均衡时，无需判断最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相，而将最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相固定为任意相。

在本发明中，PWM输出位置改变单元结构如下：从PWM周期始点、PWM周期中心、PWM周期终点中任选一个作为由Duty判断单元判断的各Duty相(最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相)的PWM信号的输出开始位置。以下，PWM信号的输出开始位置也说成PWM信号输出基准点。

另外，本发明中由于使各相之间的Duty差(各相Duty差)保持不变而改变各相Duty指令值，因此不会因Duty指令值改变而影响电动机电流，能够抑制扭矩波动性能、操作音性能的恶化；而且，通过结合Duty移位功能和PWM输出位置改变功能，使仅一相PWM信号或二相PWM信号同时为ON的时刻(电流检测时刻)发生在PWM周期的固定位置，从而使电流检测A/D机构的结构变得容易。

另外，在各相Duty指令值均衡时，Duty指令值大小的判断可能会引起PWM信号输出位置的振荡，从而引起PWM信号输出位置的频繁改变，导致操作音性能恶化的问题。但是，本发明的结构为当各相Duty指令值均衡时，将最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相固定为任意相，因此能够防止PWM信号输出位置的振荡，防止扭矩波动性能以及操作音性能的恶化，从而避免了这个问题。

下面，参考附图对本发明的实施例进行详细说明。

图7为表示实现本发明的各种功能的装置的结构例的框图。所述各种功能包括本发明的电动机控制装置的整体控制、Duty移位功能以及PWM输出位置改变功能。另外，图8为表示图7所示装置的动作例的流程图。此外，在以下的说明中，将相当于检测电流所需时间的Duty量，即，用于确保检测电流所需时间的电流检测所需Duty量设定为τ％。

如图7所示，具有进行电动机控制装置的整体控制、运算处理等的CPU70。与CPU70相连接的有：

Duty运算单元71，输入电流控制值E，运算各相Duty指令值；

Duty判断单元72，根据在Duty运算单元71运算的各相Duty指令值判断最大Duty值、中间Duty值、最小Duty值、最大Duty相、中间Duty相、以及最小Duty相；

图形判断单元73，根据在Duty判断单元72判断的最大Duty值、中间Duty值、最小Duty值、最大Duty相、中间Duty相、以及最小Duty相，按照规定的选择条件判断PWM信号输出图形；

Duty移位单元74，根据图形判断单元73判断的PWM信号输出图形，确定Duty移位量，根据确定的Duty移位量，改变(移位)各相Duty指令值；

PWM输出位置改变单元75，根据Duty移位单元74改变的各相Duty指令值(以下也说成移位后各相Duty指令值)、和图形判断单元73判断的PWM信号输出图形，改变各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置并生成各相PWM信号的输出图形。

与CPU70相连接的还有：电流检测所需Duty量设定单元80，将电流检测所需Duty量(τ％)设定为参数；

PWM输出单元81，根据由后述的与PWM信号输出图形1～PWM信号输出图形4相关的处理而生成的各相PWM信号的输出图形，输出各相PWM信号并提供给栅极驱动单元82；

电流输入单元61，输入电流检测器60检测的电流。

在如上所述的结构中一旦开始动作，则Duty运算单元71根据被输入的电流控制值E运算各相Duty指令值；Duty判断单元72首先判断最大Duty值、中间Duty值、以及最小Duty值(步骤S10)。

在Duty判断单元72中，根据判断的最大Duty值、中间Duty值、以及最小Duty值判断为各相Duty指令值均衡时(步骤S11)，不判断最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相，将最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相固定为任意相(步骤S12)；而当判断为各相Duty指令值不均衡时(步骤S11)，进行最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相的判断(步骤S13)。

然后，图形判断单元73根据Duty判断单元72判断的最大Duty值、中间Duty值、最小Duty值、最大Duty相、中间Duty相、以及最小Duty相，按照规定的选择条件判断PWM信号输出图形。

具体如下：判断各相Duty指令值是否满足第一选择条件(步骤S14)；当判断为Duty指令值满足第一选择条件时，执行与PWM信号输出图形1相关的处理(步骤S15)；当判断为Duty指令值不满足第一选择条件时，判断各相Duty指令值是否满足第二选择条件(步骤S16)。

当判断为Duty指令值满足第二选择条件时，判断各相Duty指令值是否满足第三选择条件(步骤S17)；当判断为Duty指令值不满足第二选择条件时，判断各相Duty指令值是否满足第四选择条件(步骤S22)。

当判断为Duty指令值满足第三选择条件时，执行与PWM信号输出图形2相关的处理(步骤S18)；当判断为Duty指令值不满足第三选择条件时，判断各相Duty指令值是否满足第五选择条件(步骤S19)。

当判断为Duty指令值满足第五选择条件时，执行与PWM信号输出图形4相关的处理(步骤S20)；当判断为Duty指令值不满足第五选择条件时，判断为不能进行电流检测(步骤S21)。

当判断为Duty指令值满足第四选择条件时，执行与PWM信号输出图形3相关的处理(步骤S23)；当判断为Duty指令值不满足第四选择条件时，判断为不能进行电流检测(步骤S24)。

在此对第一选择条件～第五选择条件、以及PWM信号输出图形1～PWM信号输出图形4进行详细说明。在本发明中，根据判断的三相Duty指令值的大小关系，按照规定的选择条件(第一选择条件～第五选择条件)，执行与PWM信号输出图形1～PWM信号输出图形4相关的处理(Duty移位处理以及PWM信号输出位置改变处理)。另外，在以下的说明中，将电流检测时刻(电流检测A/D时刻)设为以下两点。

第一电流检测位置(第一电流检测时刻)为从PWM周期始点开始经过电流检测所需时间(τ％)之后的位置。另外，第二电流检测位置(第二电流检测时刻)位于PWM周期中心。

<PWM信号输出图形1>

在后述的PWM信号输出图形2、PWM信号输出图形3、以及PWM信号输出图形4中，虽然按照各相Duty值的大小改变各相的PWM输出位置，但是由于当各相Duty值均衡时判断最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相会发生振荡，可能导致频繁切换PWM输出位置，操作音性能恶化。因此在本发明中，如前所述，当各相Duty值均衡时，不判断最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相，将最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相固定为任意相。也就是说，对各相的PWM输出位置进行固定。

为使经Duty移位处理后的最大Duty值为50％-τ％以下，将第一选择条件设为最大Duty值-最小Duty值≤50％-2×τ％。

也就是说，在本发明的电动机控制装置中，如果最大Duty值-最小Duty值≤50％-2×τ％成立，则判断为Duty指令值满足第一选择条件，执行PWM信号输出图形1相关的处理；而如果最大Duty值-最小Duty值≤50％-2×τ％不成立，则判断为Duty指令值不满足第一选择条件，继续判断各相Duty指令值是否满足第二选择条件。

与PWM信号输出图形1相关的处理由第一Duty移位处理和第一PWM输出位置改变处理构成。所述第一Duty移位处理根据第一Duty移位量，改变各相Duty指令值。所述第一PWM输出位置改变处理改变各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置。

在第一Duty移位处理中，根据第一Duty移位量(最小Duty值+τ％)对各相Duty指令值进行移位，从而使Duty移位处理后的三相Duty指令值的最小值变为τ％。由于第一Duty移位处理后的最小Duty值为τ％，因此能够确保检测电流所需时间(τ％)。

通过第一Duty移位处理，下式所表达的关系成立。第一Duty移位处理后的A相Duty值＝A相Duty值-最小Duty值+τ％第一Duty移位处理后的B相Duty值＝B相Duty值-最小Duty值+τ％第一Duty移位处理后的C相Duty值＝C相Duty值-最小Duty值+τ％

参照图9对第一PWM输出位置改变处理进行说明。在第一PWM输出位置改变处理中，按如下所述确定各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置。

A相PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，朝PWM周期终点方向进行配置。另外，B相PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，朝PWM周期始点方向进行配置。直到PWM周期中心为止，才结束输出B相PWM信号。然后，C相PWM信号以PWM周期始点为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，朝PWM周期终点方向配置。

通过如上所述进行PWM信号输出，使得在第一电流检测位置能够检测到C相电流，在第二电流检测位置能够检测到B相电流。

另外，在第一PWM输出位置改变处理中，PWM信号的输出位置和相的关系不受上述内容限制。例如，也可以使A相PWM信号以PWM周期始点为PWM信号输出基准点，朝PWM周期终点方向配置；B相PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点，朝PWM周期终点方向配置；C相PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点，朝PWM周期始点方向配置(直到PWM周期中心为止，结束输出C相PWM信号)。此时，在第一电流检测位置能够检测A相电流，在第二电流检测位置能够检测C相电流。

<PWM信号输出图形2>

如前所述、在本发明的电动机控制装置中，判断为Duty指令值不满足第一选择条件，继续判断各相Duty指令值是否满足第二选择条件。当判断为Duty指令值满足第二选择条件时，判断各相Duty指令值是否满足第三选择条件。当判断为Duty指令值满足第三选择条件时，执行PWM信号输出图形2相关的处理。为了使一相单独为ON状态、二相同时为ON状态发生在固定的电流检测时刻，第二选择条件为中间Duty值在100％-τ％以下。另外，第三选择条件为中间Duty值在τ％以上。

与PWM信号输出图形2相关的处理仅由第二PWM输出位置改变处理构成，使一相单独为ON状态、二相同时为ON状态发生在固定的电流检测时刻。所述第二PWM输出位置改变处理按照各Duty指令值的大小改变各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置。顺便而言，在与PWM信号输出图形2相关的处理中不进行Duty移位处理。

参考图10说明第二PWM输出位置改变处理。在第二PWM输出位置改变处理中，按如下所述确定各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置。

最小Duty相的PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，朝PWM周期终点方向配置。另外，中间Duty相的PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，包含该PWM信号输出基准点至-τ％位置并输出。当中间Duty相超过τ％时，中间Duty相的PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点，朝PWM周期始点方向配置，超出50％-τ％的部分从PWM周期中心朝PWM周期终点方向进行输出配置。另外，最大Duty相的PWM信号以PWM周期始点为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，朝PWM周期终点方向配置。

通过进行如上所述的PWM信号输出，能够在第一电流检测位置检测最大Duty相的电流，在第二电流检测位置检测最大Duty相的电流和中间Duty相电流的合计值(即，最小Duty相电流的符号取反值)。

<PWM信号输出图形3>

如前所述，在本发明电动机控制装置中，当判断为Duty指令值不满足第二选择条件时，判断各相Duty指令值是否满足第四选择条件，当判断为Duty指令值满足第四选择条件时，执行与PWM信号输出图形3相关的处理，当判断为Duty指令值不满足第四选择条件时，判断为无法进行电流检测。

设第四选择条件为中间Duty值-最小Duty值≤100％-τ％，从而使Duty移位处理后的中间Duty值为100％-τ％以下。

也就是说，在本发明的电动机控制装置中，如果中间Duty值-最小Duty值≤100％-τ％成立，则判断为Duty指令值满足第四选择条件，执行与PWM信号输出图形3相关的处理；如果中间Duty值-最小Duty值≤100％-τ％不成立，则判断为Duty指令值不满足第四选择条件，判断为无法进行电流检测。

也就是说，由于中间Duty值超过100％-τ％，在第一电流检测位置无法确保在检测电流所需时间(τ％)内一相单独为ON状态时的状态下，选择PWM信号输出图形3。

与PWM信号输出图形3相关的处理由根据第三Duty移位量改变各相Duty指令值的第三Duty移位处理、和改变各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置的第三PWM输出位置改变处理构成。通过执行第三Duty移位处理，保持各相Duty差，并尽可能使中间Duty值变小，从而扩大能够进行电流检测的Duty区域。

在第三Duty移位处理中，根据第三Duty移位量(最小Duty值)对各相Duty指令值进行移位，从而使Duty移位处理后的三相Duty指令值的最小值为0％。

通过第三Duty移位处理，下式所表示的关系成立。

第三Duty移位处理后的A相Duty值＝A相Duty值-最小Duty值

第三Duty移位处理后的B相Duty值＝B相Duty值-最小Duty值

第三Duty移位处理后的C相Duty值＝C相Duty值-最小Duty值

参考图11说明第三PWM输出位置改变处理。在第三PWM输出位置改变处理中，按如下所述确定各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置。

最小Duty相的PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，朝PWM周期终点方向配置。另外，中间Duty相的PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，包含从该PWM信号输出基准点至-τ％位置并输出。当中间Duty相超过τ％时，中间Duty相的PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点，朝PWM周期始点方向配置，超过50％-τ％的部分从PWM周期中心朝PWM周期终点方向进行输出配置。然后，最大Duty相的PWM信号以PWM周期始点为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，朝PWM周期终点方向配置。

通过进行如上所述的PWM信号输出，在第一电流检测位置能够检测最大Duty相的电流，在第二电流检测位置能够检测最大Duty相的电流和中间Duty相电流的合计值(即，最小Duty相电流符号取反值)。

<PWM信号输出图形4>

如前所述，在本发明的电动机控制装置中，当判断为Duty指令值不满足第三选择条件时，判断各相Duty指令值是否满足第五选择条件，当判断为Duty指令值满足第五选择条件时，执行与PWM信号输出图形4相关的处理，当判断为Duty指令值不满足第五选择条件时，判断为无法进行电流检测。

设第五选择条件为最大Duty值-中间Duty值≤100％-τ％，从而使Duty移位处理后的中间Duty值为τ％以上。

也就是说，在本发明的电动机控制装置中，如果最大Duty值-中间Duty值≤100％-τ％成立，则判断为Duty指令值满足第五选择条件，执行与PWM信号输出图形4相关的处理；如果最大Duty值-中间Duty值≤100％-τ％不成立，则判断为Duty指令值不满足第五选择条件，判断为无法进行电流检测。

也就是说，由于中间Duty值小于τ％，在第二电流检测位置不能确保在检测电流所需时间(τ％)内二相同时为ON状态时的状态下，选择PWM信号输出图形4。

与PWM信号输出图形4相关的处理由根据第四Duty移位量改变各相Duty指令值的第四Duty移位处理，和改变各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置的第四PWM输出位置改变处理构成。通过执行第四Duty移位处理，使各相Duty差保持不变而尽可能使中间Duty值变大，从而扩大能够进行电流检测的Duty区域。

在第四Duty移位处理中，根据第四Duty移位量(最大Duty值+100％)对各相Duty指令值进行移位，以使Duty移位处理后的三相Duty指令值的最大值为100％。

通过第四Duty移位处理，下式所表示的关系成立。

第四Duty移位处理后的A相Duty值＝A相Duty值-最大Duty值+100％

第四Duty移位处理后的B相Duty值＝B相Duty值-最大Duty值+100％

第四Duty移位处理后的C相Duty值＝C相Duty值-最大Duty值+100％

参考图12说明第四PWM输出位置改变处理。在第四PWM输出位置改变处理中，按如下所述确定各相PWM信号的输出开始位置以及输出结束位置。

最小Duty相的PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，朝PWM周期终点方向配置。另外，中间Duty相的PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，包含从该PWM信号输出基准点至-τ％位置并输出。当中间Duty相超出τ％时，中间Duty相的PWM信号以PWM周期中心为PWM信号输出基准点，朝PWM周期始点方向配置，而超出50％-τ％的部分从PWM周期中心朝PWM周期终点方向进行输出配置。然后，最大Duty相的PWM信号以PWM周期始点为PWM信号输出基准点(PWM信号的输出开始位置)，朝PWM周期终点方向配置。

通过进行如上所述的PWM信号输出，在第一电流检测位置能够检测最大Duty相的电流，在第二电流检测位置能够检测最大Duty相的电流和中间Duty相电流的合计值(即，最小Duty相电流的符号取反值)。

在本发明的电动机控制装置中，通过进行上述的四个与PWM信号输出图形(PWM信号输出图形1～PWM信号输出图形4)相关的处理，能够在大范围的Duty区域内由单一电流检测器进行电流检测。

第一Duty移位处理、第三Duty移位处理、以及第四Duty移位处理是在Duty移位单元74进行。另外，第一PWM输出位置改变处理、第二PWM输出位置改变处理、第三PWM输出位置改变处理、以及第四PWM输出位置改变处理是在PWM输出位置改变单元75进行。

另外，在上述的实施例中，将电流检测时刻在PWM周期的前半部分设为2次(从PWM周期始点开始经过检测电流所需时间(τ％)后的第一电流检测位置、和为PWM周期中心的第二电流检测位置)，但本发明不限于此。例如，也可以将电流检测时刻在PWM周期的后半部分设为2次，此时，可以将各PWM信号输出图形的PWM信号的输出开始位置从PWM周期中心以镜像取反形式进行配置。

另外，在上述的实施例中，PWM信号输出图形1中的A相、PWM信号输出图形2～PWM信号输出图形4的最小Duty相在电流检测时刻不为ON状态即可，例如，也可以以PWM周期终点为PWM信号输出基准点，朝PWM周期中心方向进行PWM配置。

Claims

1.一种电动机控制装置，通过控制运算计算出控制电动机电流的各相Duty指令值，形成对应所述各相Duty指令值的PWM波形，根据所述PWM波形由变换器驱动所述电动机，其特征在于：

在所述变换器的电源输入侧或电源输出侧连接单一电流检测器；

具有使所述各相Duty指令值的差保持不变而统一增减的Duty移位功能、和确定各相PWM信号输出位置的PWM输出位置改变功能；

仅一相PWM信号或二相PWM信号同时为ON的时刻发生在PWM周期的固定位置，从而检测电动机电流。

2.如权利要求1所述电动机控制装置，其特征在于：所述PWM输出位置改变功能根据所述各相Duty指令值的大小关系对成为最大Duty相、中间Duty相、以及最小Duty相的PWM信号输出开始位置的PWM信号输出基准点进行改变。

3.如权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于：所述PWM输出位置改变功能从PWM周期始点、PWM周期中心、PWM周期终点中任选一个作为所述PWM信号输出基准点。

4.如权利要求1-3任一项所述的电动机控制装置，其特征在于：所述Duty移位功能根据所述各相Duty指令值的大小关系改变Duty移位量。

5.如权利要求1-4任一项所述的电动机控制装置，其特征在于：当所述各相Duty指令值均衡时，将最大Duty相、中间Duty相、最小Duty相固定为任意相。

6.一种电动助力转向装置，其特征在于：搭载权利要求1-5任一项所述的电动机控制装置。