JP6664995B2 - モーター制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モーターのホールセンサーの故障か否かを正確に把握することができ、一部のホールセンサーに故障があっても適切にモーターを制御することができるモーター制御方法に関する。

一般的な三相モーターは、固定子側に設置されている三相コイルと、回転子側に着磁されている永久磁石を含む。

三相モーターの駆動回路は固定子側のコイルの各相に電流を流し、モーターの回転子は駆動回路から供給される電流に基づいた磁界によって回転する。モーターの回転子を一方向に回転し続けるためには、回転子の位置を検出し、検出された回転子の位置に応じて、コイルの各相に流れる電流の方向を切り換えるためのスイッチング素子を順次オン／オフにしなければならない。

この際、回転子の磁界により形成され、位相が１２０度異なる３つの信号から回転子の正確な位置が分かるが、このような３つのホール信号はホールセンサーやホールＩＣなどのホール検出器によって検出される。

よって、モーター及びその駆動回路は、ホールセンサーから回転子の位置情報を取得してこそ駆動することができる。ところが、このようなホールセンサーは、破損しやすいうえ、特に温度などの外部要因によっても容易に変化してモーターの誤作動を引き起こすという問題点があった。

したがって、モーターの誤作動を防止するための故障診断制御方法として、韓国特許第１０−１３４８６３５号公報の「誘導電動機回転子の故障診断装置及び方法」では、ＭＤＬ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌｅｎｇｔｈ）技法を用いて固有値を分析し、ノイズ固有値よりも大きい信号固有値の個数を新しい故障指標として用いて故障診断を完璧に行うことが可能な方法を提示している。ところが、この方法により、モーター内に位置しているホールセンサーの故障まで検知することはできないので、依然として問題点は解決されていない。

前述の背景技術として説明された事項は、本発明の背景に対する理解増進のためのものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者に公知の従来の技術に該当することを認めるものと受け入れられてはならない。

韓国特許第１０−１３４８６３５号公報

本発明の目的は、モーターに設けられる各ホールセンサーの故障か否かを判断することができ、これを用いて、モーターが故障した場合でも適切にモーター制御を行うことができるモーター制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係るモーター制御方法は、制御部でモーターの駆動信号を認識する駆動信号認識段階；制御部で駆動信号を認識した場合、制御部が、モーターに設けられた複数のホールセンサーから検知された検知信号を用いてモーターのホールセンサーの故障有無を判断するホールセンサー故障判断段階；及びモーターのホールセンサーに故障があると判断された場合、制御部で複数のホールセンサー検知信号の周波数をそれぞれ分析することにより、複数のホールセンサーの中から故障したホールセンサーを識別する判別段階；を含んでなる。

ホールセンサー故障判断段階は、制御部で駆動信号を認識した場合、制御部でモーターの複数のホールセンサーから検知信号を受信し、複数の検知信号がすべて同一である場合には複数のホールセンサーの少なくとも一つが故障であると判断することを特徴とする。

ホールセンサー故障判断段階の後には、モーターに設けられた複数のホールセンサーが正常であると判断された場合、モーターの駆動により発生する電流指令値とモーター制御電流値との差の値である電流差値を算出する電流差算出段階；及び算出した電流差値が所定の電流差基準値を超える場合には制御部でモーターの駆動を停止させるモーター駆動停止段階；をさらに含む。

電流差算出段階の後には、電流差値が所定の電流差基準値以下である場合、制御部でモーターの駆動信号を認識したときからの経過時間である第１経過時間と所定の第１基準時間とを比較する第１基準時間比較段階；第１経過時間が第１基準時間を超える場合には、モーターの駆動により発生する回転速度指令値とモーターの回転速度値との差の値である回転速度差値を制御部で算出する回転速度差算出段階；及び算出した回転速度差値が所定の回転速度差基準値を超える場合には、制御部で故障したホールセンサーを判別する判別段階をさらに含む。

回転速度差算出段階の後には、算出した回転速度差値が所定の回転速度差基準値以下である場合、制御部でモーターのホールセンサーが正常状態であると判別する正常判別段階をさらに含む。

判別段階は、制御部でモーターの固定子の回転速度を所定の目標回転速度値まで増加させる回転速度増加段階と；モーターの固定子の回転速度が目標回転速度値に到達した後、モーターに設けられた各ホールセンサーから検知される周波数値信号を制御部で受信する周波数信号受信段階と、受信した各ホールセンサーの周波数値と周波数基準値との差の値である周波数差値を算出する周波数差算出段階と；算出したホールセンサー別の周波数差値が所定の周波数差基準値以上である場合には制御部でホールセンサーを故障状態と判別する故障判別段階とを含む。

周波数差算出段階の後には、算出したホールセンサー別の周波数差値が所定の周波数差基準値未満である場合には、算出したホールセンサー別の周波数差値が周波数差基準値未満に該当したときからの経過時間である第２経過時間と、所定の第２基準時間とを比較する第２基準時間比較段階；および第２経過時間が第２基準時間以下である場合には、制御部でホールセンサーを故障状態と判別する故障判別段階；をさらに含む。

第２基準時間比較段階の後には、第２経過時間が第２基準時間を超える場合、制御部で該当ホールセンサーを正常状態と判別する正常判別段階をさらに含む。

判別段階の後には、モーターに正常状態のホールセンサーが存在する場合、正常状態と判別されたホールセンサーの信号を制御部で受信する正常信号受信段階と、制御部で受信したホールセンサー信号が変わる場合、変化量を用いてモーターの回転速度及びローターの位置を算出する速度及び位置算出段階と、算出したモーターの回転速度及びローターの位置を用いてモーター制御電流値を算出する制御電流出力段階とをさらに含む。

制御電流算出段階の後には、制御部で所定の電流基準値とモーター制御電流値との差の値である電流差値を算出する電流差算出段階と、算出した電流差値が所定の電流差基準値を超える場合には制御部でモーターの駆動を停止させるモーター駆動停止段階とをさらに含む。

制御部でモーターの駆動信号を認識した場合、モーターに設けられた複数のホールセンサーから検知信号を受信し、複数の検知信号がすべて同一である場合には、制御部で複数のホールセンサーの検知信号の周波数をそれぞれ分析することにより、複数のホールセンサーの中から故障したホールセンサーを識別することを特徴とするモーター制御方法を含む。

上述した本発明によれば、次の効果を得ることができる。

第一に、モーターが停止している状態でも、モーターのホールセンサーの故障診断が可能である。

第二に、モーターに設けられるホールセンサーそれぞれの故障の有無を判別することができるので、モーターの故障診断精度が向上する。

第三に、モーターのホールセンサーの一部が故障した場合でもモーターを適切に制御することが可能な方法が提示されているので、ホールセンサーの一部が故障した状態でも安定的にモーターの駆動が可能である。

本発明の実施例に係るホールセンサーの故障診断のためのモーター制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係る一部のホールセンサーが故障したときのモーター制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るホールセンサーが正常である場合のホールセンサーの信号比較表である。 本発明の実施例に係るホールセンサーが故障である場合のホールセンサーの信号比較表である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。

一般に、モーターには、永久磁石が取り付けられた回転子であるローターの位置及び速度を把握するためにセンサーが設けられる。高価な駆動系モーターでは高精度のレゾルバセンサーを使用するが、一般のポンプ、圧縮機及びブロワーに使用されるモーターには低価格のホールセンサーを使用する。しかし、ホールセンサー信号は、センサー出力信号のみでセンサーの異常有無を判定することは難しいという短所がある。よって、本発明の図１ではモーターのホールセンサーの故障を検知することが可能なモーター制御方法を提示している。

図１および図２に示すように、本発明に係るモーター制御方法は、制御部でモーターの駆動信号を認識する駆動信号認識段階（Ｓ１００）と、制御部で駆動信号を認識した場合、制御部が、モーターに設けられた複数のホールセンサーから検知された検知信号を用いてモーターのホールセンサーの故障有無を判断するホールセンサー故障判断段階（Ｓ２００）と、モーターのホールセンサーに故障があると判断された場合、制御部で複数のホールセンサー検知信号の周波数をそれぞれ分析することにより、複数のホールセンサーの中から故障したホールセンサーを識別する判別段階（Ｓ７００）とを含むことができる。

本発明に係る場合、モーターが停止している状態でモーター駆動信号を認識した場合、制御部が、モーターに設けられた複数のホールセンサーの故障有無を判断するホールセンサー故障判断段階（Ｓ２００）を経るが、本段階では、モーターに設けられたホールセンサーのうち具体的にどのホールセンサーが故障したかどうかを判断するのではない。具体的にどのホールセンサーが故障したのかは、本段階の後に判断を行うので、本段階では、単に、モーターのホールセンサーに故障があるか否かのみを判断する。モーターのホールセンサーがすべて正常である場合にはそれぞれのモーターのホールセンサーごとに故障診断を行う必要がないので、判別段階（Ｓ７００）の前に本段階を置いて、すべてのモーターのホールセンサーが正常である場合には別途にモーター制御を行う。

ホールセンサー故障判断段階（Ｓ２００）は様々な方式で実行が可能である。モーターの回転速度またはモーターの駆動により発生する電流の変化量を用いても、モーターのホールセンサーの故障有無を判断することができるであろう。本発明では、これに対する一つの方法として、モーターに設けられた複数のホールセンサーが同じ検知信号を伝送する場合、制御部でホールセンサーに故障があると判断する方法を提示している。ホールセンサーは、種類に応じて様々な信号の伝送が可能であるが、一般にデジタル信号を伝送する。つまり、０または１、もしくはＯＦＦまたはＯＮの形で信号を伝送する。よって、本発明では、本特性を利用してホールセンサーの故障有無を判別する方法を提示しようとする。

前述したようにモーターに設けられたホールセンサーの信号は、０または１の信号のみ伝送することが可能なデジタル信号である。よって、一般に使用される３つのホールセンサーが付いているモーターを例として挙げると、すべてのホールセンサーが正常である場合、センサー信号値は６０度の回転間隔で変わる。すなわち、ホールセンサーの信号値は、図３の（ａ）に示すように構成されるので、図３の「１」〜「６」の区間には、いかなる場合においても、ホールセンサーＡ、Ｂ、Ｃがすべて同じ信号、すなわち０または１の信号を送る場合は存在しない。図３ではホールセンサーが３つである場合を示しているが、ホールセンサーが３つ以上である場合でも、同様にすべてのホールセンサーが同じ信号を送る場合はないだろう。よって、本発明によれば、モーターに設けられたホールセンサーがすべて同じ信号を送出しない場合には、モーターのホールセンサーが正常であると判断し、段階を進行する。

図１から分かるように、モーターに設けられた複数のホールセンサーが正常であると判断された場合、モーターの駆動により発生する電流指令値とモーター制御電流値との差の値である電流差値を算出する電流差算出段階（Ｓ３００）と、算出された電流差値と所定の電流差基準値とを比較する比較段階（Ｓ３２０）とを経る。

電流指令値は、モーターの駆動により発生する回転速度から生成される値である。ユーザーが目標するモーターの出力を得るためにモーターを駆動する場合、モーターの回転速度指令値を速度制御器を介して電流指令値に変換することができる。ここで、回転速度指令値とは、ユーザーがモーターの出力を得るために任意に設定するモーターの回転速度値を意味する。よって、ユーザーのニーズ、モーターの種類及び状態に応じて、回転速度指令値は様々な値として存在することができる。これにより、電流指令値も様々な値として存在することができるだろう。速度制御器も様々な形で存在することができるが、一般に多く使用されるＰＩ制御を用いることが最も好ましい。

モーター制御電流値は実際にモーターの３相に流れる電流値であるから、本発明における電流差値とは、結局、前述したように速度制御器を介して出力される電流指令値と実際モーターの３相に流れる電流値との差であると見なすことができる。電流差値が大きいというのは、モーターが自分の役割を適切に実行していないことを示すので、この場合には別途の制御が必要である。本段階において、電流差基準値は、予め設定されている値であって、別個に設けられたメモリ部、あるいは制御部のフラッシュメモリ部に記憶される。したがって、本発明では、このような電流差値が電流差基準値、すなわち、許容可能な目標電流と実際モーターに流れる電流差値を越える場合にはモーターの駆動を停止させるモーター駆動停止段階（Ｓ３４０）を含んでいる。

モーター駆動停止段階（Ｓ３４０）を実行するための基準値である電流差基準値は、モーターの種類及びモーターが使用される装置の種類に応じて様々に存在することができるだろう。モーターの正確な動作が不可欠であれば、電流差基準値を小さく設定することが好ましく、誤差許容範囲が広く認められる装置であれば、電流差基準値を大きく設定しても構わない。

但し、電流差基準値をどのように設定しても、電流差算出段階（Ｓ３００）によって算出された電流差値が電流差基準値を超える場合には、電流センサーあるいは三相スイッチング回路の故障により電流制御ができない状況であるからモーターの駆動が不可能なので、本発明では安全性のためにモーターの駆動を停止するようにしている。

算出した電流差値を所定の電流差基準値と比較する段階（Ｓ３２０）で電流差値が電流差基準値以下である場合には、図１に示すように制御部でモーターの駆動信号を認識したときからの経過時間である第１経過時間と所定の第１基準時間とを比較する第１基準時間比較段階（Ｓ３６０）と、第１経過時間が第１基準時間を超える場合には、モーターの駆動により発生する回転速度指令値とモーターの回転速度値との差の値である回転速度差値を算出する回転速度差算出段階（Ｓ３７０）とを行う。

前述した第１基準時間比較段階（Ｓ３６０）と回転速度差算出段階（Ｓ３７０）は、ホールセンサー故障判断段階（Ｓ２００）によってホールセンサーがすべて正常であると判断されたとしても、本判断段階でエラーがある可能性があるので、２次診断を行うために設けられた段階である。前述した電流差値と所定の電流差基準値とを比較する段階（Ｓ３２０）によって、モーターの電流センサー及び三相スイッチング回路は正常状態であると判断されたので、以後、さらにモーターの動作にエラーがないかを判断する段階によって、モーターの動作にエラーがあると判断される場合、本エラーはモーターのホールセンサーによる動作エラーと判断することができるだろう。

本段階で、第１基準時間はモーターが正常に電流制御を行うために必要な最大の時間である。モーターの駆動信号を認識したときからの経過時間である第１経過時間が第１基準時間を超えた後、モーターのホールセンサーの動作エラー有無を判断してこそ正確な故障診断が可能なので、本発明では、第１基準時間比較段階（Ｓ３６０）を含むことにより、モーターが正常に電流制御するための余裕時間を与えているのである。第１基準時間も、前述した電流差基準値と同様に、別個に設けられたメモリ部、あるいは制御部のフラッシュメモリ部に記憶できる。

回転速度差算出段階（Ｓ３７０）では、回転速度指令値と実際モーターの回転速度値との差の値である回転速度差の値を算出する。回転速度指令値は、先に記載したように、ユーザーがモーターを介して得ようとする出力に応じて様々な値を持つことができるだろう。

本発明において、モーターのホールセンサーの故障有無を検知するためにモーターの回転速度を見る理由は、 回転子の速度を検知することをモーターのホールセンサーの主要機能の一つとするためである。したがって、モーターのホールセンサーに故障があれば回転子の速度が正確に検知できないので、容易にモーターのホールセンサーの故障有無を判断することができる。

これにより、図１に示すように、回転速度差算出段階の後に、算出した回転速度差値が所定の回転速度差基準値以下である場合には（Ｓ３８０）、制御部でモーターのホールセンサーが正常状態であると判別する正常判別段階（Ｓ４００）を行う。

本段階で、回転速度差基準値は、前述した電流差基準値と同様に、モーターの動作にエラーを発生させない範囲内での誤差値を意味する。理論値に該当する回転速度基準値と実測値であるモーターの回転速度値とは差があるしかないので、この差の値を補償するために回転速度差基準値を置いているのである。回転速度差基準値も、電流差基準値と同様に、モーターの種類及びモーターが使用される装置の種類に応じて様々な値として存在することができるだろう。また、電流差基準値と同様に、別個に設けられたメモリ部または制御部のフラッシュメモリ部に記憶できる。

いずれにせよ、算出した回転速度差値が回転速度差基準値以下である場合には、モーターの回転速度がホールセンサーによって正確に検知されているので、モーターに設けられたすべてのホールセンサーが正常状態にあると見てもよい。したがって、この場合、制御部では、正常判別段階（Ｓ４００）を介して、モーターのホールセンサーが正常状態に該当すると判断する。

一方、回転速度差値が所定の回転速度差基準値を超える場合には状況が変わる。この場合には、たとえホールセンサー故障判断段階（Ｓ２００）によってホールセンサーが正常であると判断された場合でも、ホールセンサーの故障が疑わしい状態なので、再びホールセンサーの故障有無を判別する必要がある。ホールセンサーは、モーターの高速回転によるトルク及び力によって破損しやすいので、ホールセンサー故障判断段階（Ｓ２００）で正常と判断された場合でも、その以後の動作過程で十分にホールセンサーが故障するおそれがあるので、本段階によってホールセンサーの故障を検知することができる場合が存在することがある。したがって、算出した回転速度差の値が所定の回転速度差基準値を超える場合には、制御部で故障したホールセンサーを判別する判別段階（Ｓ７００）を行う。これは、先立ってホールセンサー故障判断段階（Ｓ２００）によってホールセンサーが故障であると判断された場合に行われる判別段階（Ｓ７００）と同様である。

ホールセンサー故障判断段階（Ｓ２００）で、制御部がホールセンサーに故障があると判断する方法は、前述したように様々な方法が存在することができる。本発明による場合、モーターに設けられたすべてのホールセンサーが同じ信号を送出すると、モーターのホールセンサーに故障があると判断する。これは、前述した正常判断の逆に該当するもので、図３の（ｂ）に該当する場合である。図３（ｂ）に示すように、ホールセンサーのいずれかが（図３ではホールセンサーＢがこれに該当する）故障した場合、ホールセンサーＢは信号伝送が不可能なので、永久磁石の位置を問わずに０という信号を送出する。これは、図３のグラフ中の「１」区間でホールセンサーＡ、Ｂ、Ｃがすべて０の信号を送出していることから確認することができる。したがって、本発明ではこれを用いてホールセンサーに故障があることを判断することができる。

前述した方式による場合（図３の（ｂ）の場合）、制御部では、３つのホールセンサーのうちホールセンサーＢが故障したことを検知することができるだろう。しかし、もしホールセンサーが２つ以上故障した場合には、正確にどのホールセンサーが故障したかを検知することができず、モーターにホールセンサーが４つ以上存在する場合には、前述した方法のみでは正確にどのホールセンサーが故障したかを判断することが難しい。そこで、本発明では、ホールセンサーの故障が検知された場合、正確にどのホールセンサーが故障したかを判別することができる判別段階（Ｓ７００）を含んでいる。

判別段階（Ｓ７００）は、図１に示すように、制御部でモーターの固定子の回転速度を所定の目標回転速度値まで増加させる回転速度増加段階（Ｓ５００）と、モーターの固定子の回転速度が目標回転速度値に到達した後、制御部が、モーターに設けられた各ホールセンサーから検知される周波数値信号を受信する周波数信号受信段階（Ｓ５２０）と、受信した各ホールセンサーの周波数値と周波数基準値との差の値である周波数差値を算出する周波数差算出段階（Ｓ５４０）とを含む。

回転速度増加段階（Ｓ５００）では、モーターの固定子の回転速度を増加させることは、モーターの固定子に形成される回転磁界の回転速度を増加させることと同じ意味である。したがって、本段階による場合、モーターの固定子に形成される回転磁界の回転速度を増加させるが、これは、固定子の回転により発生する回転磁界をローターの回転により発生する回転磁界と同期化させるためである。正確なホールセンサーの周波数値を導出するためには、モーターの固定子と回転子の回転磁界が同期化されて回転することが重要なので、本段階を置いて固定子の回転速度を増加させているのである。

目標回転速度値は、角速度値であって、その単位は［ｒａｄ／ｓ］に該当し、様々な値として存在することができるが、あまりにも大きな値に設定すると、ローターが固定子と同期化されて回転せずに脱調するおそれがあるので、これを防止する水準で適切な値に設定することが好ましい。目標回転速度値も、別途設けられたメモリ部または制御部のフラッシュメモリ部に記憶できる。

モーターの固定子の回転速度（またはモーターの固定子に形成される回転磁界の回転速度）が目標回転速度値に到達した場合、周波数信号受信段階（Ｓ５２０）を経る。本段階におけるホールセンサーから検知される周波数値とは、ホールセンサーによって制御部に伝達される０または１の信号の繰り返しにより形成されるパルス信号の周波数を意味する。本発明に係るホールセンサーは、デジタル信号を伝送するので、それ自体の信号のみでは一定の周波数があるとは見られない。ところが、モーターの固定子と回転子が同期化されて一定の速度で回転し続けている場合は、ホールセンサーは、定期的に同じ０または１の信号を送出する。結局、この信号の形態は、一定の周期を持つパルス信号の形態になるので、周波数値を導出することができる。本段階は、モーターに設けられたすべてのホールセンサーの故障有無を個別に判断するためのものなので、それぞれのホールセンサー別の周波数値をすべて導出すべきである。

周波数信号受信段階（Ｓ５２０）の後には、導出したホールセンサー別の周波数値と周波数基準値との差の値である周波数差値を算出する周波数差算出段階（Ｓ５４０）を経る。周波数基準値は、固定子に形成される回転磁界の目標回転速度値であって、ローターが回転するときのホールセンサーの周波数値を意味する。これは、ホールセンサーが正常である場合にホールセンサーで検知される０または１の信号の周期によって導出される値であって、モーターの回転速度またはモーターの極数によって求めることができるだろう。一般に、モーターの極数が増えるか或いはモーターの回転速度が速いほど、周期値は小さくなるので、周波数基準値は大きくなるだろう。

周波数差算出段階（Ｓ５４０）の後には、図１に示すように、周波数差値と周波数差基準値とを比較する段階（Ｓ５６０）を含んでいる。本段階で、周波数差基準値は、前述した電流基準値と同様に、理論値と実測値のエラーを補償するための値であって、モーターの種類及びモーターの回転速度に応じて様々に存在することができる。但し、本発明の目的に該当する精密なホールセンサー故障診断のためには周波数差基準値を小さく設定することが好ましい。また、周波数差基準値は、別途設けられたメモリ部または制御部のフラッシュメモリ部に記憶できる。

周波数差基準値をどのように設定しても、算出したホールセンサー別の周波数差値が所定の周波数差基準値以上である場合には、制御部で該当ホールセンサーを故障状態と判別する故障判別段階（Ｓ６００）を行う。この場合には、該当ホールセンサーがモーターの回転速度に付合するように０または１の信号を伝達しているのではないので、該当ホールセンサーが故障状態にあると判断するのである。

しかし、算出したホールセンサー別の周波数差値が所定の周波数差基準値未満である場合には、算出したホールセンサー別の周波数差値が周波数差基準値未満に該当したときからの経過時間である第２経過時間と、所定の第２基準時間とを比較する第２基準時間比較段階（Ｓ５８０）を行う。

周波数差値が周波数差基準値未満であるというのは、ホールセンサーが正確に動作していることなので、正常状態と見られるが、モーターの回転が進んでいる途中でホールセンサーの故障が発生するおそれがあるので、モーターのホールセンサーの故障診断の精度を向上させるために、本第２基準時間比較段階（Ｓ５８０）を含んでいるのである。

第２経過時間は、算出したホールセンサー別の周波数差値が周波数差基準値未満に該当したときからの経過時間であるため、本段階によって、モーターが目標回転速度値に到達した後に発生するホールセンサーの故障を検知することができる。それだけではなく、本段階によってノイズ信号によるホールセンサー故障の誤検知を防止することができる。ホールセンサーが故障状態にあっても、瞬間的にノイズ信号によって周波数差値が周波数差基準値未満に該当することができる。したがって、本段階では、第２基準時間を置いて前述のように発生する可能性のあるノイズをフィルタリングすることにより、ホールセンサーの故障誤検知の状況を防止することができる。

したがって、第２基準時間が長ければ長いほど、ホールセンサー故障診断の精度はさらに向上するが、第２基準時間があまり長くなると、故障診断をする理由を失うので、モーターの使用目的の下で適切に第２基準時間を設定することが好ましいだろう。また、第２基準時間は、第１基準時間と同様に、別途設けられたメモリ部または制御部のフラッシュメモリ部に記憶できる。

第２基準時間比較段階（Ｓ５８０）で第２経過時間が第２基準時間を超える場合、該当ホールセンサーは正常状態にあると見られるので、この場合には、図１に示すように正常判別段階（Ｓ４００）を実行する。しかし、第２経過時間が第２基準時間以下である場合には、モーターが目標回転速度値に到達した後にホールセンサーの故障が検知された場合なので、該当ホールセンサーを故障状態と判別する故障判別段階（Ｓ６００）を実行する。

上述したモーター制御方法によって、モーターのホールセンサーの故障が検知された場合、正確にどのホールセンサーが故障したのかを判断することができるようになった。したがって、本発明では、これを用いて、一部のホールセンサーに故障がある場合でもモーターを制御することができる方法を提示しようとする。

図２からも分かるように、ホールセンサー故障判断段階（Ｓ２００）によってホールセンサーに故障があると判断された後に、本発明による場合、判別段階（Ｓ７００）を経てホールセンサーのうちどのホールセンサーに故障があるのかを正確に把握することができる。よって、判別段階（Ｓ７００）の後に、モーターに正常状態のホールセンサーが存在するかを判断する段階（Ｓ７２０）で、正常状態のホールセンサーが存在する場合には、正常状態のホールセンサーを用いることができるので、この場合には、制御部で正常状態と判別されたホールセンサーの信号を受信する正常信号受信段階（Ｓ７４０）と、制御部で受信したホールセンサーの信号が変わる場合、変化量を用いてモーターの回転速度及びローターの位置を算出する速度及び位置算出段階（Ｓ７８０）と、算出したモーターの回転速度及びローターの位置を用いてモーター制御電流値を算出する制御電流算出段階（Ｓ８００）とを行う。

正常信号受信段階（Ｓ７４０）は、判別段階（Ｓ７００）によって正常状態と判別されたホールセンサーにより検知される信号を制御部が選別して受信する段階である。判別段階（Ｓ７００）で故障状態と判別されたホールセンサーの信号は無意味な信号であるため、制御部では正常状態と判断されたホールセンサーの信号のみを受信する。正常状態のホールセンサーが複数である場合には、モーター制御精度の向上のためにも見分けることなくすべて受信することが好ましい。

正常信号を受信した後には、ホールセンサー信号の変化があるまで待機するが、これは、ホールセンサー信号の変化がない場合には何らの変化値もないので、ローターの位置及び速度値を導出することができる変数値が存在しないためである。したがって、正常状態のホールセンサーを用いて故障したホールセンサーを補償するためには、制御部で正常状態のホールセンサーの信号を受信した後にホールセンサーの信号値に変化がなければならない。よって、本発明では、正常ホールセンサー信号変化検知段階（Ｓ７６０）を介して、正常状態のホールセンサーの信号が変化するまで待機する。

正常ホールセンサー信号変化検知段階（Ｓ７６０）中に信号の変化が検知される場合には、図２に示すように、変化する変化量を用いてモーターの回転速度及びローターの位置を算出する速度及び位置算出段階（Ｓ７８０）を行う。本段階でローターの位置を求める方法をより詳しく考察すると、次のとおりである。

ホールセンサーの故障により信号の変化がない中間位置は、過去の位置値に、現在の回転速度に過去と現在との時間差を乗じて計算した位置変化値を合算することにより、現在のローター位置値を算出する。また、モーターの回転速度値は、ローターの位置値のみ正確に把握されると、微分を介して簡単に得ることができる。したがって、本方法を用いると、一部のホールセンサーに故障があるとしても、正常なホールセンサーを用いてローターの位置及びモーターの回転速度を正確に把握することができる。

速度及び位置算出段階（Ｓ７８０）によって制御部でローターの位置及びモーターの回転速度を正確に把握した場合は、これを用いてモーターを駆動するモーター制御電流を算出しなければならない。一般に、モーター制御電流は、前述したようにモーターの回転速度を用いて算出するので、速度及び位置算出段階（Ｓ７８０）によって算出されたモーター回転速度値を用いると、容易にモーター制御電流値を求めることができる。モーター制御電流値が算出された場合には、もはや判別段階（Ｓ７００）によって、故障したホールセンサーを識別する必要がなくなるので、その後からは一般なモーター制御方式たる速度フィードバック（Ｆｅｅｄｂａｃｋ）制御を行う。

速度フィードバック制御とは、前述したホールセンサー故障判断段階（２００）でホールセンサーが正常であると判断された場合の制御方法である。但し、すべてのホールセンサーが正常ではないが、正常なホールセンサーを用いてモーターを正常状態と同様に制御することができるので、この場合には一般な速度フィードバック制御を用いても構わない。したがって、前述したように電流差値が電流差基準値以下である場合には、電流制御が適切に行われる状況であるため、制御電流算出段階（Ｓ８００）によって算出したモーター制御電流でモーターが駆動される。

但し、制御電流出力段階（Ｓ８００）によって算出したモーター制御電流値と電流基準値との差の値である電流差値が電流差基準値を超える場合に問題が発生するが、この場合には、前述した方法と同様に、電流センサーまたは三相スイッチング回路の故障があると判断し、制御部でモーター駆動を停止させる。ここでの電流基準値と電流差基準値は前述した値と同じ値である。

結局、本発明は、制御部でモーターの駆動信号を認識した場合、モーターに設けられた複数のホールセンサーから検知信号を受信し、複数の検知信号がすべて同一である場合には、制御部で複数のホールセンサー検知信号の周波数をそれぞれ分析することにより、複数のホールセンサーの中から故障したホールセンサーを識別し、これにより一部のホールセンサーに故障があっても、これとは関係なく適切にモーターを制御することができる制御方法に関する発明である。

本発明は、特定の実施例について図示及び説明したが、以下の請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、本発明が多様に改良および変更できることは、当業界における通常の知識を有する者にとって自明であろう。

Ｓ１００ 駆動信号認識段階
Ｓ２００ ホールセンサー故障判断段階
Ｓ４００ 正常判別段階
Ｓ６００ 故障判別段階
Ｓ７００ 判別段階
Ｓ８００ 制御電流算出段階

Claims (9)

1. 制御部でモーターの駆動信号を認識する駆動信号認識段階と、
   制御部で駆動信号を認識した場合、制御部が、モーターに設けられた複数のホールセンサーから検知された検知信号を用いてモーターのホールセンサーの故障有無を判断するホールセンサー故障判断段階と、
   モーターのホールセンサーに故障があると判断された場合、制御部で複数のホールセンサー検知信号の周波数をそれぞれ分析することにより、複数のホールセンサーの中から故障したホールセンサーを識別する判別段階とを含み、
   判別段階は、
   制御部でモーターの固定子の回転速度を所定の目標回転速度値まで増加させる回転速度増加段階と、
   モーターの固定子の回転速度が目標回転速度値に到達した後、モーターに設けられた各ホールセンサーから検知される周波数値信号を制御部で受信する周波数信号受信段階と、
   受信した各ホールセンサーの周波数値と周波数基準値との差の値である周波数差値を制御部で算出する周波数差算出段階と、
   算出したホールセンサー別の周波数差値が所定の周波数差基準値以上である場合には制御部で該当ホールセンサーを故障状態と判別する故障判別段階とを含み、
   目標回転速度値は、モーターの固定子と回転子の回転磁界が同期化することができる回転速度に設定されることを特徴とする、モーター制御方法。
2. ホールセンサー故障判断段階は、
   制御部で駆動信号を認識した場合、制御部でモーターの複数のホールセンサーから検知信号を受信し、複数の検知信号がすべて同一である場合には複数のホールセンサーの少なくとも一つが故障であると判断することを特徴とする、請求項１に記載のモーター制御方法。
3. ホールセンサー故障判断段階の後には、
   モーターに設けられた複数のホールセンサーが正常であると判断された場合、 モーターの駆動により発生する電流指令値とモーター制御電流値との差の値である電流差値を制御部で算出する電流差算出段階、及び
   算出した電流差値が所定の電流差基準値を超える場合には制御部でモーターの駆動を停止させるモーター駆動停止段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のモーター制御方法。
4. 電流差算出段階の後には、
   電流差値が所定の電流差基準値以下である場合には、制御部でモーターの駆動信号を認識したときからの経過時間である第１経過時間と所定の第１基準時間とを比較する第１基準時間比較段階、
   第１経過時間が第１基準時間を超える場合には、モーターの駆動により発生する回転速度指令値とモーターの回転速度値との差の値である回転速度差値を制御部で算出する回転速度差算出段階、及び
   算出した回転速度差値が所定の回転速度差基準値を超える場合には、制御部で故障したホールセンサーを判別する判別段階をさらに含む、請求項３に記載のモーター制御方法。
5. 回転速度差算出段階の後には、
   算出した回転速度差値が所定の回転速度差基準値以下である場合、制御部でモーターのホールセンサーが正常状態であると判別する正常判別段階をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のモーター制御方法。
6. 周波数差算出段階の後には、
   算出したホールセンサー別の周波数差値が所定の周波数差基準値未満である場合には、算出したホールセンサー別の周波数差値が周波数差基準値未満に該当したときからの経過時間である第２経過時間と、所定の第２基準時間とを比較する第２基準時間比較段階と、
   第２経過時間が第２基準時間以下である場合には、制御部でホールセンサーを故障状態と判別する故障判別段階とをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のモーター制御方法。
7. 第２基準時間比較段階の後には、
   第２経過時間が第２基準時間を超える場合、制御部で該当ホールセンサーを正常状態と判別する正常判別段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のモーター制御方法。
8. 判別段階の後には、
   モーターに正常状態のホールセンサーが存在する場合、正常状態と判別されたホールセンサーの信号を制御部で受信する正常信号受信段階と、
   制御部で受信したホールセンサー信号が変わる場合、変化量を用いてモーターの回転速度及びローターの位置を算出する速度及び位置算出段階と、
   算出したモーターの回転速度及びローターの位置を用いて制御部でモーター制御電流値を算出する制御電流算出段階とをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のモーター制御方法。
9. 制御電流算出段階の後には、
   制御部で所定の電流基準値とモーター制御電流値との差の値である電流差値を算出する電流差算出段階、及び
   算出した電流差値が所定の電流差基準値を超える場合には、制御部でモーターの駆動を停止させるモーター駆動停止段階をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のモーター制御方法。