JP5330728B2 - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータの駆動装置に係り、特に、永久磁石を有するロータと、複数相のステータコイルを有するステータと、を備えるブラシレスモータのロータ位置をセンサレスで検出するうえで好適なセンサレス駆動方式のブラシレスモータの駆動装置に関する。

従来、各相のステータコイルに生じる誘起電圧を利用してロータ位置を検出するブラシレスモータの駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この駆動装置においては、各ステータコイルの端子電圧が検出されて、基準電圧と比較される。そして、その検出された端子電圧が基準電圧と交差したタイミングでロータが特定位置に達したことを示す位相信号が出力されて、モータ駆動のためのステータコイルへの通電が制御される。このため、かかる駆動装置によれば、ロータ位置を検出するための専用のセンサを設けることなく、各相のステータコイルに生じる誘起電圧を利用してロータ位置を検出し、ブラシレスモータの駆動制御を実行することができる。
特許第３３０８６８０号公報

ところで、外来ノイズやリンギングノイズが発生することがあるが、これらのノイズ等がステータコイルの誘起電圧に重畳していると、正規の誘起電圧は基準電圧に達していないにもかかわらず、検出される電圧が基準電圧と交差して位相信号が誤って出力される事態が生じ得るため、正確なロータ位置検出が行われず、モータの駆動制御が適切に行われないものとなる。

上記した特許文献１記載の駆動装置においては、各相のステータコイルへの通電を制御するためのパルス幅変調信号の立ち下がりエッジを誘起電圧検出の判定タイミングとし、そのタイミングで検出される電圧を基準電圧と比較して位相信号の出力処理を行う。しかし、かかる装置でも、上記の判定タイミングでノイズが重畳していると、検出される電圧が基準電圧と交差して位相信号が誤って出力される事態が生じてしまう。また、かかる装置では、判定タイミングを生成するためにパルス幅変調信号の立ち下がりエッジを検知することが必要であるので、パルス幅変調信号がデューティ１００％の信号であるとそもそもその立ち下がりエッジが検知されず、上記の判定タイミング自体を生成させることができず、その結果として、誘起電圧が基準電圧と交差するにもかかわらず位相信号が出力できない事態が起こり得る。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、パルス幅変調信号の状態にかかわらずロータ位置検出を可能としつつ、そのロータ位置検出を行うのにノイズの影響を抑制したノイズブラシレスモータの駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、各相のステータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータ位置を特定するロータ位置特定手段を備えるブラシレスモータの駆動装置であって、各相のステータコイルの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、前記端子電圧検出手段により検出される前記端子電圧を、前記ロータ位置特定手段によりロータ位置を特定するうえで基準となる基準電圧と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果として前記端子電圧が前記基準電圧以上又は以下である状態が所定時間継続するか否かを判定する時間判定手段と、前記時間判定手段により前記状態が前記所定時間継続したと判定した場合に、前記誘起電圧が前記基準電圧と交差したことを検出する誘起電圧検知手段と、前記所定時間を、各相のステータコイルへの通電を制御するためのパルス幅変調信号のデューティ比又はデューティ周期が大きくなるのに応じて長くする第１の判定時間変更手段と、を備えるブラシレスモータの駆動装置により達成される。
また、上記の目的は、各相のステータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータ位置を特定するロータ位置特定手段を備えるブラシレスモータの駆動装置であって、各相のステータコイルの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、前記端子電圧検出手段により検出される前記端子電圧を、前記ロータ位置特定手段によりロータ位置を特定するうえで基準となる基準電圧と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果として前記端子電圧が前記基準電圧以上又は以下である状態が所定時間継続するか否かを判定する時間判定手段と、前記時間判定手段により前記状態が前記所定時間継続したと判定した場合に、前記誘起電圧が前記基準電圧と交差したことを検出する誘起電圧検知手段と、前記所定時間を、各相のステータコイルへの通電を制御するためのパルス幅変調信号のデューティ比又はデューティ周期に応じてデューティオン時間又はデューティ周期より短い時間に設定する第１の判定時間変更手段と、を備えるブラシレスモータの駆動装置により達成される。
また、上記の目的は、各相のステータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータ位置を特定するロータ位置特定手段を備えるブラシレスモータの駆動装置であって、各相のステータコイルの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、前記端子電圧検出手段により検出される前記端子電圧を、前記ロータ位置特定手段によりロータ位置を特定するうえで基準となる基準電圧と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果として前記端子電圧が前記基準電圧以上又は以下である状態が所定時間継続するか否かを判定する時間判定手段と、前記時間判定手段により前記状態が前記所定時間継続したと判定した場合に、前記誘起電圧が前記基準電圧と交差したことを検出する誘起電圧検知手段と、前記所定時間を、前記基準電圧が大きくなるのに応じて長くする第２の判定時間変更手段と、を備えるブラシレスモータの駆動装置により達成される。

この態様の発明においては、各相のステータコイルの端子電圧が検出されて基準電圧と比較される。そして、その検出された端子電圧が基準電圧以上又は以下である状態が所定時間継続すると、ロータ位置を特定するうえで基準となる誘起電圧の中性点が検出されて、ロータ位置が特定される。かかる構成においては、仮に各相のステータコイルへの通電を制御するためのパルス幅変調信号がデューティ１００％の信号であっても、ロータ位置の検出が可能である。また、正規の誘起電圧とその誘起電圧に重畳する短時間のノイズとを区別することが可能となるので、ロータ位置検出にノイズが影響するのは抑制される。

尚、上記したブラシレスモータの駆動装置において、前記所定時間を、各相のステータコイルへの通電を制御するためのパルス幅変調信号のデューティ比又はデューティ周期に応じて変更する第１の判定時間変更手段を備えることとすれば、正規の誘起電圧と短時間のノイズとを区別する精度を向上させることができる。
この際、前記第１の判定時間変更手段は、更に、前記所定時間を、前記基準電圧が大きくなるのに応じて長くすることとしてもよい。

また、上記したブラシレスモータの駆動装置において、前記所定時間を、前記基準電圧に応じて変更する第２の判定時間変更手段を備えることとすれば、正規の誘起電圧と短時間のノイズとを区別する精度を向上させることができる。

ところで、上記したブラシレスモータの駆動装置において、前記ロータ位置特定手段により特定されるロータ位置に基づいて各相のステータコイルに通電するタイミングを制御する通電制御手段を備えることとすれば、ロータ位置に基づくモータの駆動制御を適切に行うことができる。

本発明によれば、各相のステータコイルへの通電を制御するためのパルス幅変調信号の状態にかかわらずロータ位置検出を可能としつつ、そのロータ位置検出を行うのにノイズの影響を抑制することができる。

以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるブラシレスモータ１０の駆動装置１２の全体構成図を示す。

本実施例において、ブラシレスモータ１０は、永久磁石を有するロータ（図示せず）と、三相Ｕ，Ｖ，Ｗのステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗを有するステータ１４と、を備えている。ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗは、各一端が共通に接続され、各他端が駆動装置１２の備えるインバータ回路１６の出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗに接続されるものとなっている。

インバータ回路１６は、直流電源１８の正端子と負端子との間に６個のスイッチ素子２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂを三相ブリッジ接続することにより構成されている。各スイッチ素子２０〜２４は、例えばｎチャネル型のＭＯＳトランジスタである。各スイッチ素子２０〜２４にはそれぞれ、フリーホイールダイオード２６が接続されている。スイッチ素子２０ａと２０ｂとの共通接続点は上記の出力端子１７Ｕであり、スイッチ素子２２ａと２２ｂとの共通接続点は上記の出力端子１７Ｖであり、スイッチ素子２４ａと２４ｂとの共通接続点は上記の出力端子１７Ｗである。各スイッチ素子２０〜２４はそれぞれ、駆動装置１２の備える主制御回路４８からの指示に従ってオン・オフされる。

出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗには、コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの非反転入力端子が接続されている。コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの反転入力端子は、基準電圧端子３２に接続されている。基準電圧端子３２は、直流電源１８の正端子と負端子との間に直列に設けられた分圧抵抗３４，３６の共通接続点である。コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗに生じる端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを基準電圧端子３２の基準電圧と比較する。そして、端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが基準電圧未満である場合にロー信号を出力し、一方、端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが基準電圧以上である場合にハイ信号を出力する。

駆動装置１２は、マイクロコンピュータを主体に構成された制御装置４０を有している。制御装置４０は、ブラシレスモータ１０の駆動を制御する装置であり、そのモータ１０の回転速度指示信号に基づいて出力調整を行うべくパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行う。制御装置４０は、選定回路４２、カウンタ４４、比較回路４６、主制御回路４８、電圧値監視回路５０、判定時間生成回路５２、及びＰＷＷ信号生成回路５４を有している。

上記したコンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの出力端子は、選定回路４２の入力端子に接続されている。コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの出力は、選定回路４２に供給される。選定回路４２は、主制御回路４８にも接続されており、主制御回路４８からの指示に従って監視対象となる相を特定し、その相に対応するコンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの出力を選定する。

選定回路４２の出力端子は、カウンタ４４の入力端子に接続されている。選定回路４２の出力は、カウンタ４４に供給される。カウンタ４４は、選定回路４２で選定されたコンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの出力がハイ信号である場合にそのハイ時間Ｔｃを測定し、一方、その出力がロー信号である場合にそのロー時間Ｔｃを測定する。カウンタ４４の出力端子は、比較回路４６の入力端子に接続されている。カウンタ４４の出力は、比較回路４６に供給される。比較回路４６は、判定時間生成回路５２にも接続されており、カウンタ４４から供給されるハイ時間又はロー時間Ｔｃを、判定時間生成回路５２から供給される後述の判定時間Ｔｐと比較する。

ＰＷＭ信号生成回路５４の入力端子には、ブラシレスモータ１０の回転速度指示信号と実際の回転速度検出信号との差がゼロとなるようなＰＷＭのデューティ比を指示する信号（ＰＷＭ＿Ｄｕｔｙ指示信号）が供給される。ＰＷＭ信号生成回路５４は、供給されるＰＷＭ＿Ｄｕｔｙ指示信号に基づいてその指示されたデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成する。

上記した比較回路４６の出力端子及びＰＷＭ信号生成回路５４の出力端子は共に、主制御回路４８の入力端子に接続されている。比較回路４６の出力及びＰＷＭ信号生成回路５４の出力は共に、主制御回路４８に供給される。主制御回路４８は、上記した６つのスイッチ素子２０〜２４の入力端子（ゲート端子）に接続する６つの出力ポートを有している。

主制御回路４８は、比較回路４６からの出力に基づいてロータの位置検出を行って、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗへの通電タイミングを計算する。そして、各ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗを通電する際にインバータ回路１６のスイッチ素子２０〜２４へ供給すべきゲート信号を、ＰＷＭ信号生成回路５４からのＰＷＭ信号により変調して出力ポートから各スイッチ素子２０〜２４へ供給する。また、主制御回路４８は、検出したロータ位置に基づいてロータ位置検出のため監視対象とすべき相（具体的には、非通電相）を特定して、その情報を選定回路４２へ供給する。

また、抵抗３４と抵抗３６との共通接続点である基準電圧端子３２には、電圧値監視回路５０の入力端子が接続されている。電圧値監視回路５０は、直流電源１８に生ずる電源電圧（具体的には、抵抗３４と抵抗３６とにより分圧された基準電圧）を監視する回路である。尚、基準電圧端子３２の基準電圧は、直流電源１８の電源電圧と接地電圧とのほぼ中間の電圧（中性点）に設定されている。

上記したＰＷＭ信号生成回路５４の出力端子及び電圧値監視回路５０の出力端子は共に、判定時間生成回路５２の入力端子に接続されている。ＰＷＭ信号生成回路５４の出力及び電圧値監視回路５０の出力は共に、判定時間生成回路５２に供給される。判定時間生成回路５２は、後に詳述する如く、ＰＷＭ信号生成回路５４からの出力及び電圧値監視回路５０からの出力に基づいて、比較回路４６に供給すべき判定時間Ｔｐを計算して、その情報を比較回路４６へ供給する。

次に、図２を参照して、本実施例のブラシレスモータ１０の駆動装置１２の動作について説明する。図２は、本実施例のブラシレスモータ１０の駆動装置１２におけるロータ位置検出を行うための動作タイムチャートを示す。

本実施例において、制御装置４０は、インバータ回路１６のスイッチ素子２０〜２４へ供給すべき入力（ゲート信号）を制御することにより、ブラシレスモータ１０のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに対する通電を制御して、ブラシレスモータ１０の回転駆動を制御する。

ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに対する通電が制御されると、そのステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される誘起電圧が発生する。各ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに対する通電制御は、１２０°通電と６０°非通電とを交互に行うことにより実現されると共に、各相間で１２０°ずつずらして行われる。そして、かかる通電制御が行われる際には、非通電相に誘起電圧が発生する。

例えば、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに対する通電状態が通電から非通電へ切り替えられると、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに、基準電圧を基準として正又は負の方向にパルス状の逆起電力が発生し、その後、誘起電圧が誘起されてその誘起電圧が増加する。この誘起電圧は、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに接続する出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗの端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷとして出力される。そして、非通電が６０°継続すると、通電状態が非通電から通電へ切り替えられる。かかる切り替えが行われると、以後、通電状態が通電から非通電へ切り替えられるまで、出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗに基準電圧を基準とした正又は負の一定電圧が現われる。そして、通電が１２０°継続すると、通電状態が通電から非通電へ切り替えられ、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに基準電圧を基準として負又は正の方向にパルス状の逆起電力が発生する。

制御装置４０は、各相（非通電相）の出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗに現われる誘起電圧を利用してロータ位置を検出する。すなわち、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに接続する出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗの端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷは、コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの非反転入力端子に入力される。また、コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの反転入力端子には、直流電源１８の正端子と負端子との間に直列に設けられた分圧抵抗３４，３６により分圧された基準電圧端子３２の基準電圧が入力される。

コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを基準電圧と比較して、両者のクロス点を検出し、ハイ又はローの位相信号を出力する。主制御回路４８は、非通電相に対応するコンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ側から位相信号が供給されるタイミングに基づいて、ロータ位置を特定し、パルス状の位置信号を生成する。そして、その位置信号のハイとローとの切替タイミングから通電相と非通電相とを切り替えるべき時間（３０°）を算出し、その時間に至ったタイミングで通電状態の切り替えを行う。

主制御回路４８は、上記の如く演算した通電状態の切り替えタイミングに従ってインバータ回路１６の６つのスイッチ素子２０〜２４を順次オン・オフさせて、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗの通電を行い、そして、ブラシレスモータ１０を回転駆動させる。

ところで、本実施例において、制御装置４０は、ブラシレスモータ１０の回転速度指示信号と実際の回転速度検出信号との差がゼロとなるように出力調整を行うべくＰＷＭ制御を行う。このため、インバータ回路１６のスイッチ素子２０〜２４へ供給されるゲート信号はＰＷＭ変調されるので、出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗの端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷはパルス状の電圧となり、コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの出力である位相信号もパルス状になる。

一方、非通電相の出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗの端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷには、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される正規の誘起電圧以外に、外来ノイズやリンギングノイズが重畳することがある。この場合、正規の誘起電圧が基準電圧に達していないにもかかわらず、端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが基準電圧と交差して位相信号が誤って出力される事態が生じ、正確なロータ位置検出が行われず、ブラシレスモータ１０の駆動制御が適切に行われないものとなる。

尚、ＰＷＭ信号生成回路５４からのＰＷＭ信号の立ち下がりエッジを誘起電圧検出の判定タイミングとし、そのタイミングで検出される端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを基準電圧と比較して位相信号の出力処理を行うことが考えられる。しかし、この構成でも、上記したノイズ等に起因して検出される端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが基準電圧と交差して位相信号が誤って出力される事態が生じてしまう。また、かかる装置では、判定タイミングを生成するためにＰＷＭ信号の立ち下がりエッジを検知することが必要であるので、ＰＷＭ信号がデューティ１００％の信号であるとそもそもその立ち下がりエッジが検知されず、上記の判定タイミング自体を生成させることができず、その結果として、正規の誘起電圧が基準電圧と交差するにもかかわらず位相信号が出力できない事態が起こり得る。

そこで、本実施例のブラシレスモータ１０の駆動装置１２は、かかる事態を防止してロータ位置検出を適切に行うこととしている。以下、図３乃至図５を参照して、本実施例の特徴部について説明する。

図３は、本実施例のブラシレスモータ１０の駆動装置１２における特徴的な動作タイムチャートを示す。図４は、本実施例のブラシレスモータ１０の駆動装置１２において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図５は、本実施例のブラシレスモータ１０の駆動装置１２において判定時間Ｔｐを計算するうえで用いるマップを表した図を示す。

本実施例の駆動装置１２において、制御装置４０は、判定時間生成回路５２において、ＰＷＭ信号生成回路５４から供給されるＰＷＭ信号に基づいてそのＰＷＭ信号のデューティオン時間を測定し（ステップ１００）、及び／又は、電圧値監視回路５０から供給される基準電圧に基づいて、直流電源１８の電源電圧を検知する（ステップ１０２）。そして、そのデューティオン時間及び／又は電源電圧値に基づいて比較回路４６で用いるべき判定時間Ｔｐを計算して生成する（ステップ１０４）。

具体的には、判定時間生成回路５２は、ＰＷＭ信号の現状でのデューティオン時間よりも短い例えばその９０％を判定時間Ｔｐとして設定し（図５（Ａ））、また、電源電圧値に応じた判定時間Ｔｐ具体的には電源電圧値が大きいほど長い判定時間Ｔｐ（例えば、電圧値１６ボルトのとき１０μｓ、電圧値１２ボルトのとき８μｓ、電圧値８ボルトのとき６μｓ）を計算する（図５（Ｂ））。尚、ＰＷＭ信号の現状でのデューティオン時間よりも短い例えば５０％の時間（但し、デューティオン時間単独で判定時間Ｔｐを設定する場合よりも短い時間）と、電源電圧値に応じた時間（但し、電源電圧値単独で判定時間Ｔｐを設定する場合よりも短い時間；例えば、電圧値１６ボルトのとき５μｓ、電圧値１２ボルトのとき４μｓ、電圧値８ボルトのとき３μｓ）と、を加算した時間を、判定時間Ｔｐとして設定することとしてもよい。

また、制御装置４０は、非通電相に対応するカウンタ４４において、コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの出力がハイ信号又はロー信号である場合すなわち出力端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗの端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが基準電圧以上又は以下である場合、その端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが基準電圧以上であるハイ状態又は基準電圧以下であるロー状態が継続するハイ時間又はロー時間Ｔｃを測定する（ステップ１０６）。

判定時間生成回路５２により計算・設定された判定時間Ｔｐの情報、及び、カウンタ４４により測定されたハイ時間又はロー時間Ｔｃの情報は、比較回路４６に供給される。制御装置４０は、比較回路４６において、カウンタ４４からのハイ時間又はロー時間Ｔｃを判定時間生成回路５２からの判定時間Ｔｐと比較し、ハイ時間又はロー時間Ｔｃが判定時間Ｔｐ以上であるか否かを判別する（ステップ１０８）。

そして、比較回路４６は、ハイ時間又はロー時間Ｔｃが判定時間Ｔｐ以上であると判別した場合は、端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷと基準電圧とのクロス点を検出し、ハイの位相信号を主制御回路４８へ向けて出力する。制御装置４０は、主制御回路４８において、比較回路４６からハイの位相信号が供給されるタイミングに基づいて、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される誘起電圧が基準電圧と交差したことを検知し、ロータ位置を特定する（ステップ１１０）。そして、その特定したロータ位置から電気角３０°に相当する時間が経過したタイミングで通電相と非通電相との切り替えを行う。

一方、比較回路４６は、ハイ時間又はロー時間Ｔｃが判定時間Ｔｐ未満であると判別した場合は、ローの位相信号を主制御回路４８へ向けて出力する。制御装置４０は、主制御回路４８において、ローの位相信号が供給されている場合は、端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷにノイズ等が重畳されている可能性があると判定する（ステップ１１２）。

このように本実施例の駆動装置１２においては、端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが基準電圧以上であるハイ状態又は基準電圧以下であるロー状態が継続するハイ時間又はロー時間Ｔｃを測定して、そのハイ時間又はロー時間Ｔｃが判定時間Ｔｐ以上となった場合にステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される誘起電圧が基準電圧と交差したことを検知し、ロータ位置を特定する。すなわち、端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが基準電圧以上であるハイ状態又は基準電圧以下であるロー状態が少なくとも判定時間Ｔｐだけ継続しなければ、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される誘起電圧が基準電圧と交差したことを検知することはない。

かかる構成においては、ブラシレスモータ１０を駆動制御する際、ロータ位置に応じてステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される正規の誘起電圧と、その誘起電圧に重畳する短時間の外部ノイズやリンギングノイズとを区別することが可能である。このため、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗの誘起電圧を利用してロータ位置を検出するうえでノイズの影響を抑制することが可能となる。

また、本実施例の駆動装置１２においては、ハイ時間又はロー時間Ｔｃが比較される判定時間Ｔｐを、ＰＷＭ信号の現状のデューティオン時間に応じて変更する。具体的には、そのデューティオン時間に応じてそのデューティオン時間よりも短い時間（例えばその９０％）に設定する。また、その判定時間Ｔｐを、電源電圧（具体的には、基準電圧）に応じて変更する。具体的には、電源電圧が小さいほど短い時間に設定する。

かかる構成においては、ＰＷＭ信号が何れのデューティ比を有するものであっても（特に、高いデューティ比を有するものであれば）、そのデューティオン時間を超えて判定時間Ｔｐが設定されることは常に回避されるので、ノイズと正規の誘起電圧とを区別する精度を向上させることができ、その結果として、ノイズをできるだけ排除しつつロータ位置の検出を行うことができる。また、ノイズの大きさ（幅）は電源電圧の大きさに比例するが、上記した構成においては、電源電圧が大きいほど長い判定時間Ｔｐが設定されるので、ノイズと正規の誘起電圧とを区別する精度を向上させることができ、その結果として、ノイズをできるだけ排除しつつロータ位置の検出を行うことができる。

一方ここで、本実施例においては、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される誘起電圧が基準電圧と交差したことを検知するのに、コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの出力がハイ信号となる状態又はロー信号となる状態が判定時間Ｔｐ継続することが必要であるので、その判定時間Ｔｐ分だけ遅れが生じるおそれがある。

これに対して、本実施例において、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗの誘起電圧が基準電圧と交差した後、電気角３０°に相当する時間が経過したタイミングで通電相と非通電相との切り替えが行われる。すなわち、誘起電圧と基準電圧との交差後、電気角３０°に相当する時間が経過するまで駆動制御は行われず、通電相と非通電相との切り替えを行うことは不要である。

そこで、本実施例において、制御装置４０は、上記した判定時間Ｔｐ分の検知遅れ時間を補正してブラシレスモータ１０の駆動制御を実行する。具体的には、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される誘起電圧が基準電圧と交差したことを検知した場合、その検知したタイミング（図３における時間ｔ１）よりも前の、その検知に際して端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが初めて基準電圧以上になったタイミング（図３における時間ｔ２）を駆動制御に必要な基準時（誘起電圧が基準電圧と交差した時点）であったものとして事後的に設定し、その基準時から電気角３０°に相当する時間を演算して通電相と非通電相との切り替えを行う。

かかる構成によれば、ステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される誘起電圧が基準電圧と交差したことの検知が実際の交差時点から判定時間Ｔｐ分だけ遅れることに起因して、通電相と非通電相との切り替えが遅れるのを防止することができる。従って、本実施例のブラシレスモータ１０の駆動装置１２によれば、通電相と非通電相とを理想的なタイミングで切り替えることができ、ブラシレスモータ１０の駆動制御を適切に行うことが可能となっている。

尚、上記の実施例においては、端子電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷがコンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの非反転入力端子に入力されることが特許請求の範囲に記載した「端子電圧検出手段」に、コンパレータ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗが特許請求の範囲に記載した「比較手段」に、比較回路４６が特許請求の範囲に記載した「時間判定手段」に、主制御回路４８が比較回路４６のハイ出力のタイミングに基づいてステータコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに誘起される誘起電圧が基準電圧と交差したことを検知することが特許請求の範囲に記載した「誘起電圧検知手段」に、主制御回路４８が誘起電圧の基準電圧との交差を検知してロータ位置を特定することが特許請求の範囲に記載した「ロータ位置特定手段」に、判定時間生成回路５２がＰＷＭ信号生成回路５４からのＰＷＭ信号のデューティ比に応じて判定時間Ｔｐを変更することが特許請求の範囲に記載した「第１の判定時間変更手段」に、判定時間生成回路５２が基準電圧に応じて判定時間Ｔｐを変更することが特許請求の範囲に記載した「第２の判定時間変更手段」に、主制御回路４８が特定されたロータ位置に基づいて各相のステータコイル１４への通電タイミングを制御することが特許請求の範囲に記載した「通電制御手段」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の実施例においては、比較回路４６で用いるべき判定時間ＴｐをＰＷＭ信号のディーティ比に応じて変更することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＷＭ信号の周期に応じて変更することとしてもよい。その判定時間ＴｐをＰＷＭ信号の周期よりも短い例えばその１０％の時間に設定する。かかる構成においては、ＰＷＭ信号の周期が何れであっても、そのＰＷＭ信号の周期を超えて判定時間Ｔｐが設定されることは常に回避されるので、ノイズと正規の誘起電圧とを区別する精度を向上させることができ、その結果として、ノイズをできるだけ排除しつつロータ位置の検出を行うことが可能となる。

本発明の一実施例であるブラシレスモータの駆動装置の構成図である。 本実施例のブラシレスモータの駆動装置におけるロータ位置検出を行うための動作タイムチャートである。 本実施例のブラシレスモータの駆動装置における特徴的な動作タイムチャートである。 本実施例のブラシレスモータの駆動装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例のブラシレスモータの駆動装置において判定時間Ｔｐを計算するうえで用いるマップを表した図である。

符号の説明

１０ ブラシレスモータ
１２ 駆動装置
１４ ステータ
１６ インバータ回路
１７Ｕ 出力端子
３０ コンパレータ
４０ 制御装置
４４ カウンタ
４６ 比較回路
４８ 主制御回路
５０ 電圧値監視回路
５２ 判定時間生成回路

Claims (5)

1. 各相のステータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータ位置を特定するロータ位置特定手段を備えるブラシレスモータの駆動装置であって、
   各相のステータコイルの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、
   前記端子電圧検出手段により検出される前記端子電圧を、前記ロータ位置特定手段によりロータ位置を特定するうえで基準となる基準電圧と比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果として前記端子電圧が前記基準電圧以上又は以下である状態が所定時間継続するか否かを判定する時間判定手段と、
   前記時間判定手段により前記状態が前記所定時間継続したと判定した場合に、前記誘起電圧が前記基準電圧と交差したことを検出する誘起電圧検知手段と、
   前記所定時間を、各相のステータコイルへの通電を制御するためのパルス幅変調信号のデューティ比又はデューティ周期が大きくなるのに応じて長くする第１の判定時間変更手段と、
   を備えることを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
2. 各相のステータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータ位置を特定するロータ位置特定手段を備えるブラシレスモータの駆動装置であって、
   各相のステータコイルの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、
   前記端子電圧検出手段により検出される前記端子電圧を、前記ロータ位置特定手段によりロータ位置を特定するうえで基準となる基準電圧と比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果として前記端子電圧が前記基準電圧以上又は以下である状態が所定時間継続するか否かを判定する時間判定手段と、
   前記時間判定手段により前記状態が前記所定時間継続したと判定した場合に、前記誘起電圧が前記基準電圧と交差したことを検出する誘起電圧検知手段と、
   前記所定時間を、各相のステータコイルへの通電を制御するためのパルス幅変調信号のデューティ比又はデューティ周期に応じてデューティオン時間又はデューティ周期より短い時間に設定する第１の判定時間変更手段と、
   を備えることを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
3. 前記第１の判定時間変更手段は、更に、前記所定時間を、前記基準電圧が大きくなるのに応じて長くすることを特徴とする請求項１又は２記載のブラシレスモータの駆動装置。
4. 各相のステータコイルに生じる誘起電圧に基づいてロータ位置を特定するロータ位置特定手段を備えるブラシレスモータの駆動装置であって、
   各相のステータコイルの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、
   前記端子電圧検出手段により検出される前記端子電圧を、前記ロータ位置特定手段によりロータ位置を特定するうえで基準となる基準電圧と比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果として前記端子電圧が前記基準電圧以上又は以下である状態が所定時間継続するか否かを判定する時間判定手段と、
   前記時間判定手段により前記状態が前記所定時間継続したと判定した場合に、前記誘起電圧が前記基準電圧と交差したことを検出する誘起電圧検知手段と、
   前記所定時間を、前記基準電圧が大きくなるのに応じて長くする第２の判定時間変更手段と、
   を備えることを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
5. 前記ロータ位置特定手段により特定されるロータ位置に基づいて各相のステータコイルに通電するタイミングを制御する通電制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のブラシレスモータの駆動装置。