JP5954107B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータの制御装置に関する。

例えば特許文献１に、モータの回転子の位置に関連して、インバータ部の各トランジスタを制御するための切換信号を出力する相切換部の出力端子数を削減したモータドライブ回路が記載されている。具体的には、この特許文献１に記載されたモータドライブ回路では、インバータ部において、同一アームの上側トランジスタと下側トランジスタとに対して、同じ出力端子から切換信号を出力するようにしつつ、供給部及びプリドライバを用いて、上側トランジスタと下側トランジスタとが同時にオンしないように構成している。これにより、インバータ部の３相のアームに対して、相切換部から切換信号を出力する端子数を３個とすることができる。

特開平１０−２１０７８６号公報

上述した特許文献１のモータドライブ回路においては、上述したように、相切換部からの出力端子数を３個としている。さらに、このモータドライブ回路では、モータをＰＷＭ制御するため、ＰＷＭ制御パルス発生部の出力端子が１つ必要となる。このため、例えば、相切換部及びＰＷＭ制御パルス発生部を含む回路をＩＣ化した場合に、そのモータ制御ＩＣの出力端子数は４個となる。

このように、特許文献１のモータドライブ回路は、従来よりも出力端子数を削減できてはいるが、依然として、まだ４個の出力端子数は必要である。このため、特許文献１のモータドライブ回路では、さらなる小型化の要求に応えることは困難である。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、インバータ回路のスイッチングモードを切り換えるための制御用信号を生成する制御用信号生成部を内蔵するチップの出力端子数をさらに削減することが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明によるモータ制御装置は、
ブラシレスモータの回転位置を検出する検出手段（２０）と、
前記検出手段によって検出された回転位置に基づいて、前記ブラシレスモータを駆動するインバータ回路（５０）のスイッチングモードを決定するとともに、そのスイッチングモードを所定ビット数のデジタル値で表したシリアル信号である制御用信号を生成する制御用信号生成部（３２，３６）と、
前記制御用信号生成部が、前記制御用信号を生成する際に、その制御用信号において各ビットを区分けする基準となるクロック信号を生成するクロック信号生成部（３４）と、
前記制御用信号及び前記クロック信号を受信して、当該クロック信号を用いて、前記制御用信号から前記インバータ回路のスイッチングモードを表すデジタル値を復号する復号部（４２）と、
前記復号部（４２）によって復号されたデジタル値が示すスイッチングモードに従い、前記インバータ回路に駆動信号を出力する出力部（４４、４６）と、を備え、
前記制御用信号生成部及び前記クロック信号生成部が第１のチップ（１０）に形成され、前記復号部が第２のチップ（４０）に形成され、前記第１のチップと前記第２のチップ間が、前記制御用信号を送信するための第１の信号線（２２）と、前記クロック信号を送信するための第２の信号線（２４）を介して接続され、
前記検出手段は、前記ブラシレスモータが、前記インバータ回路のスイッチングモードの変更が必要となる所定角度回転する毎に、前記ブラシレスモータの回転位置が前記所定角度変化したことを検出するものであり、
前記制御用信号生成部は、前記検出手段によって、前記ブラシレスモータの回転位置が前記所定角度変化したことが検出されたタイミングに同期して、前記制御用信号を前記第２のチップに向けて送信することを特徴とする。

このように、本発明によるモータ制御装置では、制御用信号生成部において、インバータ回路のスイッチングモードが決定されるとともに、クロック信号生成部が生成するクロック信号を用いて、決定されたスイッチングモードを所定ビット数のデジタル値で表した制御用信号が生成される。そして、復号部は、制御用信号及びクロック信号を受信し、制御用信号からスイッチングモードを表すデジタル値を復号し、出力部が、そのデジタル値が示すスイッチングモードに従い、インバータ回路に駆動信号を出力する。

このため、制御用信号生成部及びクロック信号生成部を第１のチップに形成し、復号部を第２のチップに形成した場合、第１のチップと第２のチップ間は、制御用信号を送信するための第１の信号線と、クロック信号を送信するための第２の信号線を介して接続するだけで済む。すなわち、第１のチップに２個の出力端子を設けるだけで、インバータ回路のスイッチングモードを切り換えるのに必要な信号を出力することができる。従って、従来よりも出力端子数を削減することが可能となり、さらなる小型化の要求にも応えることができる。

上述した構成において、制御用信号生成部は、インバータ回路へ出力される駆動信号をＰＷＭ制御するために、制御用信号に、駆動信号のデューティ比を所定ビット数のデジタル値で表したシリアル信号部分も含ませ、復号部は、クロック信号を用いて、制御用信号のシリアル信号部分から、駆動信号のデューティ比を表すデジタル値を復号し、出力部は、復号部により復号されたデジタル値が示すデューティ比を有する駆動パルス信号をインバータ回路に出力するように構成しても良い。これにより、出力端子数を増やすことなく、インバータ回路へ出力される駆動信号をＰＷＭ制御することができ、モータの回転速度を制御することが可能となる。

なお、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の本発明の特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

実施形態によるモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。 ホールセンサＡ〜Ｃの出力波形（信号）と、インバータ回路のスイッチングモードとの対応関係を示す図である。 ブラシレスモータに対するホールセンサの位置関係を示すための概念図である。 マスタドライブ回路及びスレーブドライブ回路の構成を機能的に表した機能ブロック図である。 マスタドライブ回路における処理の流れを示すフローチャートである。 スレーブドライブ回路における処理の流れを示すフローチャートである。 マスタドライブ回路とスレーブドライブ回路の動作を説明するための説明図である。 インバータ回路の各スイッチング素子へ出力される駆動信号としてのＰＷＭ出力、及びモータの各固定子巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の端子電圧の一例を示す波形図である。 第２実施形態におけるマスタドライブ回路における処理の流れを示すフローチャートである。 図８のフローチャートに示す処理により得られる効果について説明するための図である。 変形例の構成を示したブロック図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態によるモータ制御装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施形態によるモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。なお、本実施形態によるモータ制御装置１００の制御対象となるモータ６０は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子巻線、及び永久磁石からなる回転子を有するブラシレスモータである。

図１において、モータ６０は、インバータ回路５０を介して電源及びグランドに接続されている。インバータ回路５０は、モータ６０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して、それぞれ対をなしている６個のスイッチング素子（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ）から構成されている。つまり、インバータ回路５０においては、対をなす高電位側及び低電位側のスイッチング素子が、モータ６０の各相ごとに設けられ、その高電位側及び低電位側のスイッチング素子同士の接続線が、モータ６０の各相に接続されている。各スイッチング素子には、保護ダイオードがそれぞれ並列に接続されている。

従って、インバータ回路５０の各スイッチング素子のオン、オフの組み合わせ（以下、スイッチングモードと呼ぶ）を適宜切り換えることにより、モータ６０への通電パターンが変化し、固定子巻線により回転子を回転させるための磁界を生じさせることができる。

上述したインバータ回路５０の各スイッチング素子を適切なスイッチングモードにて駆動するための駆動信号は、ドライバＩＣチップ内に形成されたスレーブドライブ回路４０から出力される。このスレーブドライブ回路４０は、モータ制御マイコンチップ１０内に形成されたマスタドライブ回路３０から与えられる制御用信号及びクロック信号に基づいて、上述した駆動信号を生成してインバータ回路５０に出力する。

本実施形態では、図１に示すように、マスタドライブ回路３０とスレーブドライブ回路４０とが、制御用信号を送信するための第１の信号線２２と、クロック信号を送信するための第２の信号線２４の、２本の信号線２２，２４を介して接続されているだけである。このため、本実施形態では、モータ制御マイコンチップ１０に２個の出力端子を設けるだけで、インバータ回路５０のスイッチングモードを切り換えるのに必要な信号を出力することができる。従って、従来よりも出力端子数を削減することが可能となり、さらなる小型化の要求にも応えることができる。

以下、マスタドライブ回路３０及びスレーブドライブ回路４０について詳しく説明することにより、それらの間を２本の信号線２２，２４で接続可能となった理由についても明らかにしていく。

マスタドライブ回路３０は、モータ制御マイコンチップ１０内に形成されている。このマスタドライブ回路３０は、モータ制御マイコンチップ１０内の他の回路から、モータ６０の目標回転速度を取得する。さらに、マスタドライブ回路３０は、回転位置検出手段２０としてのホールセンサＡ〜Ｃからの検出信号を入力する。

ここで、ホールセンサＡ〜Ｃは、回転子の磁極Ｎ，Ｓを検出し、図２に示すように、回転子の電気角が３６０度変化する間、それぞれ、１８０度の角度範囲においてハイレベルの信号を出力し、残りの１８０度の角度範囲ではローレベルの信号を出力するものである。そして、各ホールセンサＡ〜Ｃは、３相２極３スロットのブラシレスモータの場合、図３に示すように、各固定子巻線の中間であって、回転軸と直交するように配置されている。このため、各ホールセンサＡ〜Ｃから出力される信号の位相は、図２に示すように、１２０度ずつずれたものとなっている。従って、マスタドライブ回路３０は、図２に示すように、いずれかのホールセンサＡ〜Ｃの出力信号のレベルが変化するタイミングに基づき、回転子の電気角が６０度変化したことを検出することができる。

マスタドライブ回路３０は、図４に示すように、デューティ／モード算出部３２を有している。このデューティ／モード算出部３２は、次に回転子の電気角が６０度変化したことが検出されたときに、その時の回転子の回転位置に対して発生されるホールセンサ信号を、インバータ回路５０のスイッチングモードを示す信号として記憶する（図２参照）。

ここで、インバータ回路５０のスイッチングモードについて説明する。例えば、１２０度通電方式を採用した場合には、回転子の電気角が６０度変化するごとに、Ｕ相→Ｖ相、Ｕ相→Ｗ相、Ｖ相→Ｗ相、Ｖ相→Ｕ相、Ｗ相→Ｕ相、Ｗ相→Ｖ相のように固定子巻線の電流方向（磁界方向）を変えるように通電する必要がある。この場合、回転子を回転させるために必要な通電パターンは６パターンである。従って、その通電パターンの切り換えに必要な、インバータ回路５０のスイッチングモードの数も６となり、図２に示すように、６種類のホールセンサ信号に対して、６つのスイッチングモードが対応付けられる。このため、スイッチングモードを示す信号として、ホールセンサ信号を利用することができるのである。

また、モータ６０への通電を停止する場合、一般的に高電位側のスイッチング素子を全てオフするか、低電位側のスイッチング素子を全てオフすれば良い。どちらのスイッチングモードにおいても、モータ６０には電流が通電されないので、モータ６０の固定子巻線は回転子を回転させるための磁界を発生しないことになる。このように、モータ６０に電流が通電されない無通電パターンは一般的に２パターンある。従って、この無通電パターンを考慮した場合には、インバータ回路５０のスイッチングモードの数は合計で８となる。

このように、１２０度通電方式におけるインバータ回路５０のスイッチングモードの数は、一般的に８であり、３ビットのデジタル値により表すことができる。そこで、例えば、２つの無通電パターンに対応するスイッチングモードを“０００”、“１１１”で表し、その他の通電パターンに対応するスイッチングモードを、図２に示すように、ホールセンサ信号“００１”〜“１１０”で表すなど、スイッチングモードと３ビットのデジタル値との対応関係を予め定めて記憶しておく。

また、デューティ／モード算出部３２は、ホールセンサＡ〜Ｃからの６０度位相変化検出信号に基づき、回転子の実回転速度を算出する。そして、モータ制御マイコンチップ１０内の他の回路から取得した目標回転速度との差異に応じて、その差異を小さくするように、例えばＰＩ制御等を用いてインバータ回路５０のスイッチング素子を駆動する駆動信号のデューティ比を算出する。

そして、デューティ／モード算出部３２は、このデューティ比に関してもデジタル値にて表すべく、算出したデューティ値に対応するデジタル値を決定する。例えば、デューティ比の範囲を０〜１００％とし、その範囲を５ビットのデジタル値で分割して表すケースを考える。５ビットのデジタル値により計数可能な分割数は３２である。そのため、デューティ比の範囲０〜１００％を３２の区分に均等に分割する。デューティ／モード算出部３２は、駆動信号のデューティ比を算出したとき、そのヂュ−ティ比が、分割された３２の区分のいずれに属するかを判定し、属する区分に対応するデジタル値を算出する。

なお、デューティ比の分解能として、より細分化された区分が必要な場合には、デューティ比を示すデジタル値のビット数を増やせば良い。逆に、粗い区分で十分な場合には、デジタル値のビット数を減らせば良い。また、モータ６０を一定速度で回転させれば良い場合には、デューティ／モード算出部３２は、デューティ比を算出しなくとも良い。

図４に示すドライブイネーブル信号は、モータ制御マイコンチップ１０内の他の回路から出力されるもので、モータ６０を起動すべきときにはオンされ、モータ６０を停止すべきときにはオフされる。ドライブイネーブル信号がオフされると、デューティ／モード算出部３２は、動作を停止する。

以上のようにして、デューティ／モード算出部３２は、インバータ回路５０のスイッチングモードを表すデジタル値（例えば、ホールセンサ信号の３ビットをそのまま利用）、及び駆動信号のデューティ比を表すデジタル値を算出する。そして、ホールセンサＡ〜Ｃからの６０度位相変化検出信号により、６０度の位相変化が検出されたときに、通信開始を示す通信開始ビット、デューティ比を表すデジタル値、及びスイッチングモードを表すデジタル値を含む制御用信号を、後続のパラレルシリアル変換部３６に出力する。つまり、デューティ／モード算出部３２は、回転子の電気角が６０度変化するごとに、スレーブドライブ回路４０への制御用信号の送信を実行するのである。

パラレルシリアル変換部３６は、クロック信号生成部３４によって出力されたクロック信号を基準として、デューティ／モード算出部３２から出力された制御用信号に対して、パラレルシリアル変換を実行する。すなわち、パラレルシリアル変換部３６は、デューティ／モード算出部３２から出力された制御用信号に含まれるデジタル値の各ビットを、所定の順序で変換対象とする。その変換対象となっているデジタル値のビットデータが１である場合には、シリアル信号を１に対応するレベルとし、デジタル値のビットデータがゼロである場合には、シリアル信号をゼロに対応するレベルとする。そして、クロック信号が入力されるごとに、変換対象とするデジタル値のビットを更新していく。この結果、パラレルシリアル変換部３６において、クロック信号を基準として、制御用信号に含まれるデジタル値の各ビット毎に区分けされ、その各ビットのデータに応じてレベルが変化するシリアル信号を生成することができる。パラレルシリアル変換部３６にて生成されたシリアル信号（制御用信号）は、第１の信号線２２を介してスレーブドライブ回路４０に送信される。

なお、上述したデューティ／モード算出部３２とパラレルシリアル変換部３６とが、本発明の制御用信号生成部に相当する。

クロック信号生成部３４は、モータ制御マイコンの内部クロックを必要に応じて分周（もしくは逓倍）して、パラレルシリアル変換部３６に与えるクロック信号を生成する。このクロック信号は、第２の信号線２４を介してスレーブドライブ回路４０にも送信される。

次にスレーブドライブ回路４０について説明する。スレーブドライブ回路４０は、図４に示すように、本発明の復号部に相当するシリアルパラレル変換部４２を有している。このシリアルパラレル変換部４２には、シリアル信号化された制御用信号及びクロック信号が入力される。シリアルパラレル変換部４２は、入力されるクロック信号を基準として、シリアル信号化された制御用信号に含まれるデジタル値の各ビットを復号する。すなわち、シリアルパラレル変換部４２は、クロック信号が入力されるごとに、シリアル信号のレベルに応じて、シリアル信号をデジタル値に変換して、ＰＷＭ制御パルス発生部４４に出力する。

ＰＷＭ制御パルス発生部４４は、シリアルパラレル変換部４２によってデジタル値に変換された制御用信号、及び、マスタドライブ回路３０のクロック信号生成部３４によって生成されたクロック信号に基づいて、インバータ回路５０の駆動信号を生成して出力する。具体的には、制御用信号の先頭には、通信開始ビットが設定されているので、その通信開始ビットにより、ＰＷＭ制御パルス発生部４４は、デューティ比を表すデジタル値、及びスイッチングモードを表すデジタル値を認識することが可能である。そして、スイッチングモードを表すデジタル値と、予め定められ記憶されたスイッチングモードとデジタル値との対応関係（図２参照）とに基づいて、インバータ回路５０のスイッチングモードを決定する。さらに、決定したスイッチングモードに従い、駆動信号を出力すべきスイッチング素子を決定する。その際、駆動信号は、制御用信号に含まれるデューティ比を表すデジタル値に基づき、そのデジタル値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御パルス信号とされる。このＰＷＭ制御パルス信号の生成方法については、後述する。

ＰＷＭ制御パルス発生部４４によって発生された駆動信号としてのＰＷＭ制御パルス信号は、プリドライバ４６により増幅されて、インバータ回路５０に出力される。従って、ＰＷＭ制御パルス発生部４４とプリドライバ４６とが、本発明の出力部に相当する。

上述したように、本実施形態では、マスタドライブ回路３０において、インバータ回路５０のスイッチングモードを表すデジタル値、及び駆動信号のデューティ比を表すデジタル値を含む制御用信号を、クロック信号を用いてシリアル信号に変換する。そして、スレーブドライブ回路４０では、そのシリアル信号から、クロック信号を用いて、スイッチングモードを表すデジタル値及びデューティ比を表すデジタル値を復号する。従って、マスタドライブ回路３０から、シリアル信号化された制御信号と、そのシリアル信号化するための基準として用いたクロック信号をスレーブドライブ回路４０に送信するだけで、スレーブドライブ回路４０は、駆動信号を生成するために必要な情報を取得することができる。そのため、マスタドライブ回路３０とスレーブドライブ回路４０との間は、２本の信号線２２，２４で接続するだけで済むのである。

次に、図７に示す動作説明図を適宜参照しつつ、マスタドライブ回路３０及びスレーブドライブ回路４０における処理に流れについて、図５及び図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、マスタドライブ回路３０における処理の流れについて、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。ステップＳ１００では、モータ６０の駆動制御の開始に当たって、例えば記憶している回転子位置に応じたスイッチングモードで、かつ所定のデューティ比を示す制御用信号を送信する。そして、ステップＳ１１０において、ホールセンサＡ〜Ｃからの信号に基づいて、回転子が回転し始めて、電気角６０度の位相変化が検出されたか否かを判定する。なお、この電気角６０度の位相変化が検出されたときの回転子位置が、マスタドライブ回路３０の図示しないメモリに記憶される。さらに、その回転子位置から、次回、電気角６０度の位相変化が検出されるまでの時間の計測が内部タイマを用いて開始される。

電気角６０度の位相変化が検出されたと判定されると、ステップＳ１２０に進み、制御用信号を送信する。つまり、図７に示すように、マスタドライブ回路３０では、電気角６０度の位相変化が検出されたことをトリガとして、制御用信号の送信を開始する。なお、この制御用信号には、例えば図７に示すように、通信開始ビット、デューティ比を表すビット、及びスイッチングモードを表すビットが含まれている。また、クロック信号については、モータの駆動制御が開始された後は、制御用信号の送信などとは無関係に、常時、マスタドライブ回路３０からスレーブドライブ回路４０へ送信される。

続くステップＳ１３０では、次回、電気角６０度の位相変化が検出されたときに送信するための制御用信号の生成を行い、保存しておく。具体的には、例えば過去２回の電気角６０度の位相変化が検出される間の経過時間から、回転子の実回転速度を算出し、目標回転速度との差異に基いて、デューティ比を算出し、そのデューティ比に対応するデジタル値を算出する。また、電気角６０度の位相変化が検出されたときの回転子の回転位置に基づき、次回、電気角６０度の位相変化が検出されたときに切り換えられるべきスイッチングモードに対応するホールセンサ信号を算出し、そのスイッチングモードを表すデジタル値とする。そして、それぞれ算出された、デューティ比に対応するデジタル値及びスイッチングモードを表すデジタル値を用いて、制御用信号を生成する。このように、制御用信号は、事前に準備しておくので、送信トリガである電気角６０度の位相変化の検出に同期して、制御用信号の送信を開始することができる。

続くステップＳ１４０では、ドライブイネーブル信号がオフされたか否かに基づいて、モータ６０の停止が指令されたか否かを判定する。モータ６０の停止が指令された場合には、図５のフローチャートに示す処理を終了する。一方、モータ６０の停止が指令されていない場合には、ステップＳ１１０からの処理を繰り返す。

次に、スレーブドライブ回路４０における処理の流れについて、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。ステップＳ２００では、通信開始ビットが検出されたか否かに基づいて、マスタドライブ回路３０からの制御信号の通信が開始されたか否かを判定する。通信が開始されたと判定した場合には、ステップＳ２１０に進んで、制御用信号を受信し、ステップＳ２２０において、受信した制御用信号を、逐次、デジタル値に変換する。さらに、変換したデジタル値を、データの種類毎にまとめて、デューティ比を表すデジタル値及びスイッチングモードを表すデジタル値を復号する。

続くステップＳ２３０では、復号したそれぞれのデジタル値に基づき、例えばＰＷＭ周期の開始時点で、スイッチングモード及びデューティ比を更新する。このスイッチングモードの更新により、スレーブドライブ回路４０から、いずれのスイッチング素子に駆動信号が出力されるかが切り換えられる。

ここで、駆動信号としての、更新後のデュ−ティ比に応じたＰＷＭ制御パルス信号の生成方法について、図７を参照しつつ説明する。

まず、クロック信号を用いて三角波キャリア信号を生成する。例えば、カウンタが、初期値ゼロから、クロック信号が入力されるごとにカウント値をインクリメントすることにより、そのカウント値を擬似的に三角波キャリア信号とする。なお、カウンタは、デューティ比を表すためのデジタル値のビット数により計数可能な分割数をカウント値の上限とし、カウント値が上限に達したら、またゼロからカウントを開始するものとする。このような、初期値ゼロからデューティ比を表すためのデジタル値のビット数により計数可能な分割数までのカウントに要する期間が、図７に示すようにＰＷＭ周期となる。

上述したように、スイッチングモード及びデューティ比は、図７に示すように、ＰＷＭ周期の開始時点で更新される。図７に示す例では、更新前のデューティ比を示すデジタル値は“１０１１０”であったが、それが更新により“０１１１１”に変更されている。また、スイッチングモードについては、“０００１１０”（ホールセンサ信号“００１”）から“１００１００”（ホールセンサ信号“１０１”）に更新されている。

そして、カウンタによるカウント値と、更新されたデューティ比を表すデジタル値とを比較し、デューティ比を表すデジタル値が、カウンタのカウント値以上である期間はオンし、カウンタのカウント値よりも小さい期間はオフするパルス信号を生成する。これにより、デジタル値が表すデューティ比にてオンオフするＰＷＭ制御パルス信号を生成することができる。そして、このようにして生成されるＰＷＭ制御パルス信号が、駆動信号として、更新後のスイッチングモードにおいて駆動信号が出力されるべき、インバータ回路５０のスイッチング素子に出力される。

ステップＳ２４０では、マスタドライブ回路３０からの信号の送信が停止したか否かにより、モータ６０の停止が指令されたか否かを判定し、停止が指令された場合には、図６のフローチャートに示す処理を終了する。

以上のような処理を実行することにより、インバータ回路５０の各スイッチング素子へ出力される駆動信号としてのＰＷＭ出力の一例を図８に示す。図８に示すように、回転子が電気角で６０度位相変化するごとにスイッチングモードが更新される。また、そのスイッチングモードの更新時に、駆動信号としてのＰＷＭ信号のデューティ比も更新される。

なお、図７及び図８では、高電位側のスイッチング素子に対してＰＷＭ信号を出力する上相ＰＷＭ方式を採用した場合の例を示している。しかしながら、ＰＷＭ方式として、他の方式を採用しても良い。

また、図８に示す例では、モータ６０の各固定子巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の端子電圧も示している。図８に示すように、各端子電圧は、対応する高電位側のスイッチング素子がＰＷＭ駆動される以前から、徐々に端子電圧が上昇し、ＰＷＭ駆動が終了した後、徐々に端子電圧が減少する。これは、高電位側及び低電位側のスイッチング素子がともにオフされていることで、その相の電圧が、固定子巻線の残留電圧と、回転中の回転子の永久磁石により発生した誘導電圧との協働作用で徐々に変化するためである。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるモータ制御装置について説明する。ただし、本実施形態によるモータ制御装置は、第１実施形態と構成的には同様で、マスタドライブ回路３０における制御処理が一部異なるだけである。そのため、構成に関する説明は省略し、マスタドライブ回路３０における制御処理についてのみ説明する。

上述した第１実施形態では、マスタドライブ回路３０が、電気角６０度の位相変化の検出をトリガとして、制御用信号を送信するものであった。このため、図７に示すように、第１実施形態のモータ制御装置では、電気角６０度の位相変化の検出した時点から、インバータ回路５０のスイッチングモード及びＰＷＭ制御パルス信号のデューティ比を変更することができず、少なくとも制御用信号の送信分だけ遅れることになる。この制御用信号の送信に起因する遅れは僅かな時間であるため、モータ制御への影響はほぼ無視出来る程度のものである。しかしながら、モータ制御をより精密に実行するには、電気角６０度の位相変化の検出タイミングに同期して、スイッチングモードやデューティ比が更新されることが好ましい。

そこで、本実施形態では、回転子の実回転速度から、次回、電気角６０度の位相変化が検出されるタイミングを予測し、その予測タイミングまでに制御用信号の送信が完了するようにしたものである。

図９のフローチャートは、本実施形態におけるマスタドライブ回路３０の制御の流れを示している。ステップＳ３００及びＳ３１０では、図５のフローチャートのステップＳ１００及びＳ１１０と同様の処理が行われる。

ステップＳ３２０では、回転子の実回転速度から、次回、電気角６０度の位相変化が検出されるタイミングを予測する。例えば、実回転速度を維持した場合に、電気角６０度の位相変化が検出されるであろうタイミングを算出する。あるいは、実回転速度から回転加速度を算出し、その回転加速度にて実回転速度が変化した場合の、電気角６０度の位相変化検出タイミングを算出しても良い。

続くステップＳ３３０では、ステップＳ３２０にて算出された予測タイミングを基準とし、制御用信号を送信するために必要な時間を考慮して、予測タイミングまでに制御用信号の送信が完了するように、送信開始タイミングを決定する。そして、ステップＳ３４０では、送信タイミングとなったか否かを判定し、送信タイミングと判定した場合には、ステップＳ３５０において、制御用信号の送信を開始する。

なお、ステップＳ３６０及びＳ３７０の処理は、図５のフローチャートのステップＳ１３０及びＳ１４０の処理と同様である。

このような処理を実行することにより、図１０に示すように、電気角６０度の位相変化検出タイミングまでに、スレーブドライブ回路４０への制御用信号の送信を完了することができる。このため、スレーブドライブ回路４０では、第１実施形態の場合に比較して、電気角６０度の位相変化検出タイミングにより近い時点で、スイッチングモード及びデューティ比の更新を行うことが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々、変形して実施することが可能である。

例えば、上述した実施形態では、第２のチップとしてのドライバＩＣチップ内に、復号部としてのシリアルパラレル変換部４２と、出力部としてのＰＷＭ制御パルス発生部４４及びプリドライバ４６を形成する例について説明した。しかしながら、これらは必ずしも１チップ内に形成する必要はなく、例えば、図１１に示すように、シリアルパラレル変換部４２を形成するチップと、ＰＷＭ制御パルス発生部４４及びプリドライバ４６を形成するチップを分けても良い。さらに、ＰＷＭ制御パルス発生部４４と、プリドライバ４６とを別チップに形成しても良い。いずれの場合であっても、モータ制御マイコンチップ１０の出力端子数を削減できることに変わりはないためである。

また、上述した実施形態では、モータの駆動方式として、１２０度通電方式を採用した例について説明したが、例えば１８０度通電方式など他の駆動方式を採用しても良い。さらに、上述した実施形態では、モータの回転位置を検出する手段として、ホールセンサを採用したが、フォトインタラプタなど他の検出手段を用いても良い。もしくは、センサーレス方式を採用し、３相巻線の空き巻線の誘導電圧から、ロータの回転位置を算出するようにしても良い。

１０ モータ制御マイコン
２０ 回転位置検出手段
３０ マスタドライブ回路
３２ デューティ／モード算出部
３４ クロック信号生成部
３６ パラレルシリアル変換部
４０ スレーブドライブ回路
４２ シリアルパラレル変換部
４４ ＰＷＭ制御パルス発生部
５０ インバータ回路
６０ モータ

Claims (5)

1. ブラシレスモータの回転位置を検出する検出手段（２０）と、
   前記検出手段によって検出された回転位置に基づいて、前記ブラシレスモータを駆動するインバータ回路（５０）のスイッチングモードを決定するとともに、そのスイッチングモードを所定ビット数のデジタル値で表したシリアル信号である制御用信号を生成する制御用信号生成部（３２，３６）と、
   前記制御用信号生成部が、前記制御用信号を生成する際に、その制御用信号において各ビットを区分けする基準となるクロック信号を生成するクロック信号生成部（３４）と、
   前記制御用信号及び前記クロック信号を受信して、当該クロック信号を用いて、前記制御用信号から前記インバータ回路のスイッチングモードを表すデジタル値を復号する復号部（４２）と、
   前記復号部によって復号されたデジタル値が示すスイッチングモードに従い、前記インバータ回路に駆動信号を出力する出力部（４４、４６）と、を備え、
   前記制御用信号生成部及び前記クロック信号生成部が第１のチップ（１０）に形成され、前記復号部が第２のチップ（４０）に形成され、前記第１のチップと前記第２のチップ間が、前記制御用信号を送信するための第１の信号線（２２）と、前記クロック信号を送信するための第２の信号線（２４）を介して接続され、
   前記検出手段は、前記ブラシレスモータが、前記インバータ回路のスイッチングモードの変更が必要となる所定角度回転する毎に、前記ブラシレスモータの回転位置が前記所定角度変化したことを検出するものであり、
   前記制御用信号生成部は、前記検出手段によって、前記ブラシレスモータの回転位置が前記所定角度変化したことが検出されたタイミングに同期して、前記制御用信号を前記第２のチップに向けて送信することを特徴とするモータ制御装置。
2. ブラシレスモータの回転位置を検出する検出手段（２０）と、
   前記検出手段によって検出された回転位置に基づいて、前記ブラシレスモータを駆動するインバータ回路（５０）のスイッチングモードを決定するとともに、そのスイッチングモードを所定ビット数のデジタル値で表したシリアル信号である制御用信号を生成する制御用信号生成部（３２，３６）と、
   前記制御用信号生成部が、前記制御用信号を生成する際に、その制御用信号において各ビットを区分けする基準となるクロック信号を生成するクロック信号生成部（３４）と、
   前記制御用信号及び前記クロック信号を受信して、当該クロック信号を用いて、前記制御用信号から前記インバータ回路のスイッチングモードを表すデジタル値を復号する復号部（４２）と、
   前記復号部によって復号されたデジタル値が示すスイッチングモードに従い、前記インバータ回路に駆動信号を出力する出力部（４４、４６）と、を備え、
   前記制御用信号生成部及び前記クロック信号生成部が第１のチップ（１０）に形成され、前記復号部が第２のチップ（４０）に形成され、前記第１のチップと前記第２のチップ間が、前記制御用信号を送信するための第１の信号線（２２）と、前記クロック信号を送信するための第２の信号線（２４）を介して接続され、
   前記検出手段は、前記ブラシレスモータが、前記インバータ回路のスイッチングモードの変更が必要となる所定角度回転する毎に、前記ブラシレスモータの回転位置が前記所定角度変化したことを検出するものであり、
   前記第１のチップは、前記検出手段によって、前記ブラシレスモータの回転位置が前記所定角度変化することが検出されるタイミングを予測する予測手段（３２、Ｓ３２０）を備え、
   前記制御用信号生成部は、前記予測手段によって予測されるタイミングまでに前記制御用信号の送信が完了するように、当該制御用信号を前記第２のチップに向けて送信することを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記制御用信号生成部は、前記インバータ回路へ出力される駆動信号をＰＷＭ制御するために、前記制御用信号に、前記駆動信号のデューティ比を所定ビット数のデジタル値で表したシリアル信号部分も含ませ、
   前記復号部は、前記クロック信号を用いて、前記制御用信号のシリアル信号部分から、前記駆動信号のデューティ比を表すデジタル値を復号し、
   前記出力部は、前記復号部により復号されたデジタル値が示すデューティ比を有する駆動パルス信号を前記インバータ回路に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ
   制御装置。
4. 前記駆動信号のデューティ比を表す所定ビット数のデジタル値は、そのデジタル値のビット数にて計数可能な分割数にてデューティ比を分割して示したものであり、
   前記出力部は、計数可能な全分割数に対する、前記デジタル値が示す分割数の割合をデューティ比として、そのデューティ比を有する駆動パルス信号を出力することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記制御用信号生成部は、目標回転速度と、前記ブラシレスモータが所定角度回転したときの実際の回転速度との差に応じて駆動信号のデューティ比を算出するものであり、
   前記ブラシレスモータの回転位置が所定角度変化したことが検出されたことに応じて、次回の角度変化検出タイミングに応じて送信される制御用信号のためのデューティ比を事前に算出しておくことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。

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