[发明专利]转子位置检测电路和电动机驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种转子位置检测电路和一种电动机驱动装置。

背景技术

当无电刷直流电动机的操作受控时，在定子侧配置多个用于检测转子的旋转位置的霍尔元件，使得所述霍尔元件中每个以60度或者120度的电气角间隔排列。基于霍尔元件所检测到的位置信号，确定对定子线圈的供电定时。但是，需要包括用于向霍尔元件供电的电源配线，以及用于输出检测信号的配线。因此，电动机结构变得复杂。

为了简化该结构，例如在JP-A-S62-123979中建议了一种不带有传感器的电动机驱动装置。该装置基于一个感应电压来检测转子的定位信息，该感应电压是在不使用诸如霍尔元件之类的传感器的情况下，当转子旋转时在定子线圈中产生的。

图5示出了根据现有技术，用于驱动车辆中安装的散热器的风扇电动机的电动机驱动装置1。装置1由车辆的电池2供电，使得从电池2提供驱动功率。无电刷直流电动机3通过换流器4供电。换流器4例如包括六个功率MOSFET 5a-5f，这些功率MOSFET利用三相桥接互相耦合。换流器4中的每个相位输出端与电动机3的对应的定子线圈6U、6V、6W相连。

换流器4由控制部件7控制，该控制部件7包括微计算机或者逻辑电路。控制部件7通过栅极驱动器8向每个MOSFET 5a-5f的栅极输入驱动信号。电动机3的旋转转子的位置由位置检测电路9检测。位置检测信号被输入到控制部件7。位置检测电路9包括三个低通滤波器10U、10V、10W，三个缓冲放大器11U、11V、11W和三个比较器12U、12V、12W。每个低通滤波器10U、10V、10W主要由电容器C和电阻器R构成。每个比较器12U、12V、12W将缓冲放大器11U、11V、11W的输出信号与虚拟中性点电位(virtual neutral pointpotential，即VNP电位)进行比较。每个低通滤波器10U、10V、10W的输入端连接到两个电阻器R_1U、R_2U，R_1V、R_2V，R_1W、R_2W之间的公共连接点。两个电阻器R_1U、R_2U，R_1V、R_2V，R_1W、R_2W对换流器4的每个相位输出端的输出电压进行分压。

图6A至6I示出了当通过换流器4向电动机3供电时，每个部件中的电压波形。具体而言，图6A示出了感应电压的U相的电压波形，图6B示出了感应电压的V相的电压波形，图6C示出了感应电压的W相的电压波形。图6D示出了通过滤波器10U、10V、10W之后的信号的U相的电压波形，图6E示出了通过滤波器10U、10V、10W之后的信号的V相的电压波形，图6F示出了通过滤波器10U、10V、10W之后的信号的W相的电压波形。图6G示出了比较器输出信号中的E_U分量的电压波形，图6H示出了比较器输出信号中的E_V分量的电压波形，图6I示出了比较器输出信号中的E_W分量的电压波形。这里，比较器输出信号对应于位置检测信号。当电动机3开始启动时，控制部件7提供预定的供电模式。在电动机3旋转之后，每个定子线圈6U、6V、6W中产生的感应电压作为线圈6U、6V、6W的端电压出现。由于PWM控制方法产生的开关波形与线圈6U、6V、6W的端电压相重叠，所以通过低通滤波器10U、10V、10W去除开关波形。这样，就获得了几乎是正弦波形的感应电压波形。然后，比较器12将每个滤波器10U、10V、10W的输出信号与虚拟中性点电位进行比较，从而获得具有矩形波形的每个相位的位置信号。

控制部件7设置PWM占空比以根据从外部ECU(即，电子控制单元)输入的控制信号来确定电动机3的转速。此外，控制部件7基于位置检测电路9所检测的位置信号来确定换向定时(commutationtiming)，并产生驱动信号。然后，控制部件7将该驱动信号输出到栅极驱动器8。

JP-A-H07-337080公开了如下技术，其在给出电动机驱动指令时的适当定时开始供电。该技术用于空调机的风扇电动机，并且当风扇由于捕获风而旋转时，检测作为外部单元的压缩机单元中的风扇的旋转位置。