JP7290434B2 - モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法に関し、特に、進角調整を行うモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法に関する。

従来、モータの位相角度を調整する方法として、様々なものが提案されている。

例えば、下記特許文献１には、算出した駆動トルクをもとに負荷の増減を推定し、駆動トルクが減少したときに電流進角値を減少させることが記載されている。

特開２００８－０９９５１１号公報

特許文献１のように回転数によって進角値を設定した場合、モータの負荷が変化すると最適な進角値ではなくなり、効率が悪化して消費電力が増加するだけでなく、重い負荷では回転数を維持できずモータ出力が低下する。また、別の方法として、算出した駆動トルクの大きさすなわち負荷の大きさから進角値を設定する方法がある。この場合、内部温度などの変化によって入力電力が変化すると進角値が変わり、回転数が安定しなかったり、モータ個体によって回転数などのばらつきが生じたりする。高い駆動出力を発揮し、且つ高いモータ効率を実現するためには、モータの駆動を適切な状態へ調整する進角制御を行うことが要求されている。

この発明は、高い効率でモータを駆動させることができるモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータ駆動制御装置は、モータに通電するための回路を有するモータ駆動部と、モータ駆動部に制御信号を出力して回路の動作を制御する制御部とを備え、制御部は、モータの実際の回転数を検出する回転数検出部と、電源電圧を検出する電源電圧検出部と、モータに流れる電流の大きさを検出する電流検出部と、回転数検出部の検出結果と、電源電圧検出部の検出結果と、電流検出部の検出結果とに基づいてモータの駆動トルクの大きさを算出するトルク演算部と、トルク演算部により算出されたモータの駆動トルクの大きさに基づいて求めた基準回転数と、回転数検出部により検出されたモータの実際の回転数とを比較する回転数比較部と、回転数比較部の比較結果に基づいて進角値を決定する進角値決定部とを有し、制御部は、進角値決定部が決定した進角値に基づいて制御信号を出力する。

好ましくは、制御部は、記憶部をさらに有し、記憶部には、モータの駆動トルクの大きさと基準回転数とが対応づけられたテーブルが予め記憶されており、回転数比較部は、トルク演算部により算出されたモータの駆動トルクの大きさとテーブルとに基づいて基準回転数を求める。

好ましくは、基準回転数は、モータの駆動トルクの大きさに対応して所定値以上の効率が得られる回転数である。

好ましくは、進角値決定部は、回転数比較部において、モータの実際の回転数が基準回転数よりも大きいと判定されたとき、現在の進角値から第１の所定値だけ減少した値を新たな進角値として決定し、回転数比較部において、モータの実際の回転数が基準回転数よりも小さいと判定されたとき、現在の進角値から第２の所定値だけ増加した値を新たな進角値として決定する。

好ましくは、制御信号は、進角指示値および速度指示値を含み、速度指示値は回転速度指令に対応して決定される。

この発明の他の局面に従うと、モータの駆動制御方法は、モータに通電するための回路を用いてモータの動作を制御するモータの駆動制御方法であって、モータの実際の回転数を検出する回転数検出ステップと、電源電圧を検出する電源電圧検出ステップと、モータに流れる電流の大きさを検出する電流検出ステップと、回転数検出ステップの検出結果と、電源電圧検出ステップの検出結果と、電流検出ステップの検出結果とに基づいてモータの駆動トルクの大きさを算出するトルク演算ステップと、トルク演算ステップにより算出されたモータの駆動トルクの大きさに基づいて求めた基準回転数と、モータの実際の回転数とを比較する回転数比較ステップと、回転数比較ステップの比較結果に基づいて進角値を決定する進角値決定ステップと、進角値決定ステップにより決定された進角値に基づいて回路の動作を制御する制御ステップとを有する。

これらの発明に従うと、高い効率でモータを駆動させることができるモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成の概略を示すブロック図である。 本実施の形態に係る制御部の構成を示す図である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 記憶部に記憶されている基準回転数情報の一例を示す図である。 所定の回転速度指令における駆動トルク値に対する回転数の関係及び駆動トルク値に対するモータの効率の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置を用いた電子機器について説明する。

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置１の回路構成の概略を示すブロック図である。

図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、ブラシレスモータ７（以下、単にモータ７という）を、例えば、進角制御を伴う１８０度通電方式により駆動させるように構成されている。本実施の形態において、モータ７は、例えば、３相のブラシレスモータである。モータ駆動制御装置１は、モータ７に駆動電力を供給して、モータ７を駆動させる。１８０度通電方式は、回転数から駆動パターンを生成し、モータ７のコイルに流れる電流が正弦波になるよう回転位置に合わせて駆動する方式である。具体的には、例えば、モータ駆動制御装置１は、モータ７に正弦波駆動信号を出力してモータ７のコイルに周期的に駆動電流を流すことで、モータ７を回転させる。なお、モータ７はブラシレスモータに限られず、他のモータであってもよい。また、モータ７の駆動方法は１８０度通電方式に限られず、他の駆動方法であってもよい。

モータ駆動制御装置１は、モータ駆動部２と、制御部３と、電源電圧監視部４とを有している。モータ駆動制御装置１には、例えば、所定の電源電圧が供給される。電源電圧は、モータ駆動部２と制御部３とのそれぞれに供給される。なお、図１に示されている構成要素は、モータ駆動制御装置１全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。

モータ駆動制御装置１は、上位装置９から送信される回転速度指令に基づいて、モータ７を駆動させる。上位装置９は、例えば、モータ７及びモータ駆動制御装置１が搭載される電子機器等である。なお、モータ駆動制御装置１は、他の装置からの回転速度指令に基づかず、所定の回転数を回転速度指令としてモータ７を駆動させるように構成されていてもよい。また、モータ駆動制御装置１は、上位装置９等から送信された信号に対応する回転数の回転速度指令を生成し、その回転速度指令に従って動作するように構成されていてもよい。

本実施の形態において、モータ駆動部２と、制御部３とは、それぞれ、各機能を実現するための回路が集積化されパッケージ化された集積回路装置（ＩＣ）である。なお、モータ駆動部２と、制御部３とが１つの集積回路装置としてパッケージ化されていてもよいし、他の装置と一緒にモータ駆動制御装置１の全部又は一部がパッケージ化されて１つの集積回路装置が構成されていてもよい。

モータ駆動部２は、インバータ回路２１と、プリドライバ（プリドライブ回路）２２と、電流検出回路２３とを有している。モータ駆動部２は、制御部３より入力する、モータ７の回転数に関する速度指示値と、進角指示値とに基づいて、モータ７に駆動電力を供給する。

インバータ回路２１は、プリドライバ２２とともに、モータ駆動部２を構成する。インバータ回路２１は、プリドライバ２２から出力された駆動信号に基づいてモータ７に駆動電力を出力し、モータ７が備えるコイルに通電する。すなわち、インバータ回路２１は、モータ７に通電するための回路である。インバータ回路２１は、例えば、電源電圧の両端に設けられた２つのスイッチング素子の直列回路の対が、コイルの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対してそれぞれ配置されて構成されている。２つのスイッチング素子の各対において、スイッチング素子同士の接続点に、モータ７の各相の端子が接続されている。各相において、２つのスイッチング素子のオン、オフの組み合わせを変更することで、その相のコイルに電流を流すか否かと、その電流の向きとが変更される。

プリドライバ２２は、制御部３による制御に基づいて、インバータ回路２１を駆動するための駆動信号を生成し、インバータ回路２１に出力する。プリドライバ２２は、制御部３から出力される速度指示値と進角指示値とに基づいて、駆動信号を生成する。駆動信号としては、例えば、インバータ回路２１の各スイッチング素子に対応する６種類の信号が出力される。これらの駆動信号が出力されることで、それぞれの駆動信号に対応するスイッチング素子がオン、オフ動作を行い、モータ７に駆動信号が出力されてモータ７の各相に電力が供給される。

本実施の形態において、プリドライバ２２には、モータ７に設けられた回転位置センサ８から出力されたセンサ信号である回転信号が入力される。プリドライバ２２は、回転信号に基づいて、モータ７の駆動状況に応じて駆動信号を出力する。

回転位置センサ８は、例えばホールセンサ（ホール素子やホールＩＣなど）である。ホールセンサは、例えば、モータ７のコイルの各相に対応する３つが設けられている。すなわち、回転位置センサ８は、モータ７のロータの回転位置に応じて、回転信号を出力する。プリドライバ２２は、回転信号に基づいて、ロータの回転位置に応じた駆動信号を出力する。なお、モータ７のロータの回転位置の検出方法は、特に限定されるものではなく、例えば、回転位置センサ８に代えて、逆起電圧によりロータの位置を検出するセンサレス方式であってもよい。

プリドライバ２２は、入力された回転信号に応じて、モータ７の回転数に対応する回転出力信号を制御部３に出力する。回転出力信号は、例えば、ＦＧ信号である。

電流検出回路２３は、モータ７に流れる電流の大きさ（モータ電流値）を検出する。電流検出回路２３は、例えば、モータ７に流れる電流の大きさに対応する電圧値を得るための抵抗を有している。すなわち、モータ電流値は、インバータ回路２１のスイッチング素子と接地電位との間に設けられている抵抗によって電圧値として検出される。換言すると、電流検出回路２３は、モータ７のコイルに流れるモータ電流値を検出するセンサとして機能する。電流検出回路２３で検出されたモータ電流値は、制御部３に出力される。

制御部３は、速度指示値と進角指示値とをモータ駆動部２に出力して、モータ駆動部２の動作を制御する。すなわち、制御部３は、モータ駆動部２に制御信号を出力して、インバータ回路２１の動作を制御する。

制御部３には、上位装置９から出力される回転速度指令が入力される。制御部３は、回転速度指令に基づいて、速度指示値をモータ駆動部２のプリドライバ２２に出力する。回転速度指令は、例えばＰＷＭ信号であり、制御部３は、入力された回転速度指令に基づいた速度指示値を出力する。すなわち、速度指示値は、回転速度指令に対応して決定される。回転速度指令や、速度指示値の形式は、これに限られるものではない。また、制御部３は、入力された回転速度指令を変換して速度指示値を出力するように構成されていてもよい。なお、制御部３には、上位装置９から、例えばスタートストップ信号、ブレーキ信号や、回転方向設定信号などが入力されるが、それらの図示は省略している。

制御部３には、プリドライバ２２から出力される回転出力信号が入力される。制御部３は、後述するように、回転出力信号に基づいてモータ７の実際の回転数（実回転数ということもある）を検出する回転数検出部３２（図２に示す）を有している。すなわち、制御部３は、モータ７に設けられた回転位置センサ８の出力に基づいて、モータ７の回転数を検出する。なお、制御部３に、回転位置センサ８から出力された回転信号が入力されたり、モータ７に設けられたＦＧセンサからＦＧ信号が入力されたりしてもよい。この場合、制御部３は、入力された信号に基づいて、モータ７の回転数を検出するようにしてもよい。

制御部３は、上位装置９に、モータ７の回転数を示す信号を出力する。また、モータ７の駆動状態に対応する信号を、上位装置９に出力する。上位装置９では、これらの信号に基づいて、回転速度指令などのモータ７の駆動に関する種々の指令をモータ駆動制御装置１に出力することができる。なお、これらの信号は、制御部３から出力されなくてもよい。例えば、回転位置センサ８からの回転信号や、プリドライバ２２からの回転出力信号は、上位装置９に直接入力されるようにしてもよい。

電源電圧監視部４は、モータ駆動制御装置１に供給される電源電圧を監視する。電源電圧監視部４は、監視して得られた電源電圧の電圧値（電源電圧値）を制御部３に出力する。制御部３（より具体的には、後述するアナログ信号変換部３１）は、入力された電源電圧値に基づいて、モータ駆動制御装置１に供給される電源電圧を検出する。

［進角指示値の設定に関する説明］

本実施の形態において、制御部３は、進角値を決定する進角値決定部として機能し、決定した進角値に基づいて、進角指示値を含む制御信号を出力する。以下に説明するように、制御部３は、モータ７の実際の回転数を検出する回転数検出ステップと、電源電圧を検出する電源電圧検出ステップと、モータ７に流れる電流の大きさ（モータ電流値）を検出する電流検出ステップと、回転数検出ステップの検出結果、電源電圧検出ステップの検出結果、及び電流検出ステップの検出結果に基づいてモータ７の駆動トルクの大きさ（駆動トルク値）を算出するトルク演算ステップと、トルク演算ステップにより算出されたモータ７の駆動トルクの大きさに基づいて求めた基準回転数とモータ７の実際の回転数とを比較する回転数比較ステップと、回転数比較ステップの比較結果に基づいて進角値を決定する進角値決定ステップと、進角値決定ステップにより決定された進角値に基づいてインバータ回路２１の動作を制御する制御ステップとを含む駆動制御方法を実行する。

図２は、本実施の形態に係る制御部３の構成を示す図である。

図２に示されるように、制御部３は、アナログ信号変換部３１（電源電圧検出部の一例、電流検出部の一例）と、回転数検出部３２と、トルク演算部３３と、記憶部３４と、回転数比較部３５と、進角値決定部３８と、進角指示値出力部３９とを有している。制御部３は、例えば、マイコンである。制御部３は、複雑な構成を有するマイコンでなく、比較的簡素な構成で安価なＩＣを利用して構成することができる。なお、制御部３の構成要素はこれらに限られない。例えば、速度指示値の出力に関するものなどの説明は省略する。

アナログ信号変換部３１は、電源電圧を検出する電源電圧検出部として機能する。すなわち、アナログ信号変換部３１は、制御部３に入力された電源電圧値のＡ／Ｄ変換を行う。そして、デジタル信号に変換した電源電圧値の検出情報を、トルク演算部３３に出力する。

また、アナログ信号変換部３１は、モータ７に流れる電流の大きさを検出する電流検出部として機能する。すなわち、アナログ信号変換部３１は、制御部３に入力されたモータ電流値のＡ／Ｄ変換を行う。そして、デジタル信号に変換したモータ電流値の検出情報を、トルク演算部３３に出力する。

回転数検出部３２は、モータ７の実際の回転数を検出する。すなわち、回転数検出部３２は、モータ駆動部２のプリドライバ２２から出力された回転出力信号に基づいて、モータ７の回転数を検出し、その検出結果（実回転数）をトルク演算部３３と回転数比較部３５とに出力する。

トルク演算部３３は、回転数検出部３２の検出結果である実回転数と、アナログ信号変換部３１の検出結果である電源電圧値及びモータ電流値とに基づいて、モータ７の駆動トルクの大きさ（駆動トルク値）を算出する。トルク演算部３３は、算出した駆動トルク値を、回転数比較部３５に出力する。

なお、駆動トルク値は、電源電圧値とモータ電流値とから求められる入力電力の値を用いて、以下の演算式から求められる。ここで、Ｔは駆動トルク値［ｍＮｍ］、ωは角速度［ｒａｄ／ｓ］、Ｐは入力電圧［Ｗ］、ηは効率である。

Ｔ＝Ｐ／ω×η

記憶部３４は、例えば、フラッシュメモリである。記憶部３４は、基準回転数情報を記憶している。基準回転数情報は、予め設定されている情報である。基準回転数情報は、例えば、モータ７の駆動トルクの大きさとそれに対応する基準回転数とが対応づけられたルックアップテーブルである。

なお、基準回転数情報は、例えば、駆動トルク値をもとに、基準回転数を算出するための計算式として記憶されていてもよい。

回転数比較部３５は、入力された駆動トルク値に基づいて、記憶部３４から基準回転数を読み込む。すなわち、回転数比較部３５は、記憶部３４に記憶されている基準回転数情報を参照し、入力された駆動トルク値に対応する基準回転数を読み込む。

また、回転数比較部３５は、入力された実回転数と、記憶部３４から読み込んだ基準回転数とを比較する。すなわち、回転数比較部３５は、トルク演算部３３により算出されたモータ７の駆動トルクの大きさに基づいて求めた基準回転数と、回転数検出部３２により検出されたモータ７の実際の回転数とを比較する。そして、比較結果を進角値決定部３８に出力する。

進角値決定部３８は、回転数比較部３５の比較結果に基づいて、進角値を決定する。決定した進角値は、進角指示値出力部３９に出力される。

本実施の形態において、進角値決定部３８は、回転数比較部３５において、モータ７の実際の回転数が基準回転数よりも大きいと判定されたとき、現在の進角値から第１の所定値だけ減少した値を新たな進角値として決定し、回転数比較部３５において、モータ７の実際の回転数が基準回転数よりも小さいと判定されたとき、現在の進角値から第２の所定値だけ増加した値を新たな進角値として決定する。

進角指示値出力部３９は、進角値決定部３８で決定された進角値をもとに進角指示値を設定し、設定した進角指示値をモータ駆動部２に出力する。そうすると、モータ駆動部２は、進角指示値に基づいて進角させた駆動信号をモータ７に出力する。

なお、進角値決定部３８は、進角値を現在の進角値から増減させる量を決定し、進角指示値出力部３９が決定された値を進角指示値として出力するように構成されていてもよい。この場合、モータ駆動部２では、進角指示値に基づいて進角量を増減させて、モータ７への通電が行われる。

図３は、制御部３の動作を示すフローチャートである。

図３においては、制御部３において行われる、進角指示値の設定に関する処理の流れのみが示されている。制御部３は、上述の、アナログ信号変換部３１、回転数検出部３２、トルク演算部３３、記憶部３４、回転数比較部３５、進角値決定部３８、及び進角指示値出力部３９の各部により、以下のようにして進角指示値の設定（進角値の計算）を行う。なお、図３に示される処理は、モータ駆動制御装置１が動作しているとき、常に繰り返し行われる。

ステップＳ１１において、制御部３は、進角指示値の設定に用いる各種の情報を検出し、入手する。すなわち、アナログ信号変換部３１は、電源電圧値とモータ電流値とを検出する。（電源電圧検出ステップ、電流検出ステップ）。また、回転数検出部３２により、実回転数が検出される（回転数検出ステップ）。

ステップＳ１２において、トルク演算部３３は、電源電圧値とモータ電流値とからモータ駆動電力を求める。

ステップＳ１３において、トルク演算部３３は、モータ駆動電力と実回転数とから、モータ７の駆動トルク値を求める（トルク演算ステップ）。

ステップＳ１４において、回転数比較部３５は、記憶部３４に記憶されている基準回転数情報に基づいて、駆動トルク値から基準回転数を求める。

ステップＳ１５及びステップＳ１６において、回転数比較部３５は、基準回転数と実回転数とを比較する（回転数比較ステップ）。すなわち、ステップＳ１５において、回転数比較部３５は、実回転数が基準回転数より大きいか否かを判断する。実回転数が基準回転数より大きい場合はステップＳ１７に進み（ＹＥＳ）、そうでない場合にはステップＳ１６に進む（ＮＯ）。

ステップＳ１６において、回転数比較部３５は、実回転数が基準回転数より小さいか否かを判断する。実回転数が基準回転数より小さい場合はステップＳ１８に進み（ＹＥＳ）、そうでない場合にはステップＳ１９に進む（ＮＯ）。

ステップＳ１７及びステップＳ１８において、進角値決定部３８は、基準回転数と実回転数との比較結果に基づいて進角値を演算する（進角値決定ステップ）。

ステップＳ１７において、進角値決定部３８は、進角値を、それまでの値から１単位減算した値に決定する。例えば、進角値を１度分減らす。その後、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１８において、進角値決定部３８は、進角値を、それまでの値から１単位加算した値に決定する。例えば、進角値を１度分増やす。その後、ステップＳ１９に進む。

なお、ステップＳ１７やステップＳ１８において、進角値を増減する量は、適宜設定すればよい。

ステップＳ１９において、進角指示値出力部３９は、進角指示値のアップデートを行う。すなわち、進角指示値出力部３９は、進角値決定部３８で増減された進角値を新たな進角指示値として設定する。そして、設定した進角指示値をモータ駆動部２に出力することにより、インバータ回路２１の動作を制御する（制御ステップ）。

なお、ステップＳ１５の処理及びそれに付随するステップＳ１７の処理と、ステップＳ１６の処理及びそれに付随するステップＳ１８の処理とが行われる順番は、この順に限られない。各処理は、これとは異なる順に行われてもよいし、並列して行われてもよい。

図４は、記憶部３４に記憶されている基準回転数情報の一例を示す図である。

図４に示されるように、基準回転数情報は、モータ７の駆動トルク値と、それに対応する基準回転数とが対応づけられた情報であり、回転速度指令に応じて設定される。駆動トルク値と基準回転数との組み合わせの数は、図に示されるものに限られず、より細かく設定されていてもよい。

基準回転数は、モータ７の駆動トルクの大きさに対応して所定値以上の効率が得られる回転数をいう。基準回転数は、予め、モータ７のトルク特性などを評価して得られた情報を基に、回転数と駆動トルク値との組み合わせが導き出せるよう数値化されたものであり、異なる駆動トルク値毎に求められる目標値である。より具体的には、ある駆動トルク値に対応する基準回転数は、その駆動トルク値が発生するように、最大の効率でモータ７を回転させたときの回転数であるが、これに限られず、最大の効率が得られる回転数ではなく一定以上の効率が得られる回転数であってもよい。

図５は、所定の回転速度指令における駆動トルク値に対する回転数の関係及び駆動トルク値に対するモータ７の効率の関係を示すグラフである。

図５においては、モータ７を３通りの固定進角値（１５度、２０度、３０度）でそれぞれ駆動した場合と、本実施の形態におけるように回転数に基づいて進角制御を行う場合とのそれぞれについて、駆動トルク値に対する効率の関係を示す曲線と、駆動トルク値に対する回転数の関係を示す曲線とが示されている。

図５に示されるように、いずれの駆動トルク値においても、本実施の形態における回転数に基づく進角制御を行う場合のほうが、固定進角値でモータ７を駆動させる場合よりも効率が高くなる。また、駆動トルク値の変化に対する回転数の変化については、本実施の形態における回転数に基づく進角制御を行う場合のほうが、固定進角値でモータ７を駆動させる場合よりも変動が少なくなる。

以上説明したように、本実施の形態において、上述のように、基準回転数は、実回転数と比較して、進角値を増加させるか減少させるかを判断するために用いられる。制御部３は、駆動しているモータ７の駆動トルク値を演算し、演算により得られた駆動トルク値から、記憶している最適な回転数を導き出し、実回転数と比較する。実回転数のほうが低い場合は進角値を上げ、実回転数のほうが高い場合は進角値を下げる制御を行う。このような制御を繰り返し行うことで、モータ７の進角値が調整され、モータ７が、ある駆動トルク値において基準回転数に近い回転数で駆動する状態になる。すなわち、モータ７が、高い効率で駆動する状態になる。換言すると、制御部３は、進角値に応じて駆動するモータ７の回転数や駆動トルク値が変化する特性を利用して、効率が高い回転数と駆動トルク値とでモータ７が駆動されるように、進角値の制御を行う。したがって、幅広い駆動トルク値の範囲において、モータ７を高い効率で駆動させることができる。幅広い駆動トルク値の範囲において、モータ７の消費電力を抑えることができる。

モータ７が回転させる対象（例えば、モータ７がファンモータである場合には、そのインペラ）は、さまざまな負荷条件で使用されるところ、負荷や回転数に応じて、モータ７の駆動を適切な状態へ調整する進角制御が求められている。進角値が適切でない場合には、モータ７の効率が悪化して、消費電力が増加するだけでなく、高い駆動出力（重い負荷を高い回転数で動作させること）を発揮できなくなる。上述のように、効率が高くなる回転数は一定ではなく、負荷の大きさによって変化する。本実施の形態では、効率が高くなる基準回転数を目標値として進角値を制御することで、回転させる対象を高効率に動作させることができる。

例えば、算出した駆動トルクの大きさすなわち負荷の大きさから直接的に進角値を設定する方法などのように、モータ７の駆動状態にのみ基づいて進角値を演算する場合には、同種のモータ７であっても、内部温度の変化によって入力電力が変化すると進角値が変わることとなる。そうすると、結果として、モータ７の回転数が安定しなかったり、モータ７の各個体で回転数などのばらつきが生じたりするという問題がある。特に、１８０度通電では進角値によって変化する回転数が大きいため、影響を受けやすい。これに対して、本実施の形態では、目標となる基準回転数情報に基づいて進角値の調整が行われるので、モータ７の回転数を安定させることができ、また、モータ７の個体毎のばらつきを小さくすることができる。

制御部３は、回転速度指令に応じて、予め駆動トルクの大きさとそれに応じた最適な回転数とを対応づけた基準回転数情報を記憶しており、それに基づいて基準回転数で回転するように制御を行う。したがって、幅広い負荷状態に対して効率の高い状態でモータ７を駆動させることができる。また、このような進角を調整する制御が常に行われるので、負荷変動があっても、その状況に追従させてモータ７を駆動させ、効率の高い状態を維持することができる。基準回転数情報に基づいて進角制御が行われるので、進角制御を容易にかつ的確に行うことができる。

特別な回路を用いることなく、高コストがかからない制御部３を構成する簡素なマイコンのみで、進角指示値の設定が行われるようにすることができる。したがって、モータ駆動制御装置１の製造コストを低く抑えることができる。

［その他］

モータ駆動制御装置は、上述の実施の形態に示されるような回路構成に限定されない。本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。

例えば、プリドライバがなく、制御部が直接インバータ回路に駆動信号を出力するように構成されていてもよい。この場合、制御部は、進角値決定部で決定した進角値に基づいて駆動信号をインバータ回路に出力することで、インバータ回路の動作を制御するように構成されていればよい。

本実施の形態のモータ駆動制御装置により駆動されるモータは、３相のブラシレスモータに限定されず、他の相数のブラシレスモータであってもよい。また、モータの種類も特に限定されない。

モータの回転数の検出方法は、特に限定されず、ホールセンサを用いた方法、プリドライバのＦＧ信号を読み込む方法、逆起電圧を監視する方法など、種々の方法を用いることができる。

モータの駆動方式は、通常の正弦波駆動に限定されず、矩形波による駆動方式や、台形波による駆動方式や、正弦波に特殊な変調をかけた駆動方式などであってもよい。

モータ電流値は、モータのコイルに流れるモータ電流値に限定されない。例えば、制御部は、入力電流の大きさをモータ電流値として検出してもよい。

上述のフローチャートなどは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではなく、例えば、各ステップの順番が変更されたり各ステップ間に他の処理が挿入されたりしてもよいし、処理を並列化してもよい。

上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウエアによって行われるようにしても、ハードウエア回路を用いて行われるようにしてもよい。例えば、制御部は、マイコンに限定されない。制御部の内部の構成は、少なくとも一部がソフトウエアで処理されるようにしてもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータ駆動制御装置、２ モータ駆動部、３ 制御部、４ 電源電圧監視部、７ モータ、８ 回転位置センサ、２１ インバータ回路、２２ プリドライバ、２３ 電流検出回路、３１ アナログ信号変換部（電源電圧検出部の一例、電流検出部の一例）、３２ 回転数検出部、３３ トルク演算部、３４ 記憶部、３５ 回転数比較部、３８ 進角値決定部、３９ 進角指示値出力部

Claims (6)

1. モータに通電するための回路を有するモータ駆動部と、
   前記モータ駆動部に制御信号を出力して前記回路の動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記モータの実際の回転数を検出する回転数検出部と、
   電源電圧を検出する電源電圧検出部と、
   前記モータに流れる電流の大きさを検出する電流検出部と、
   前記回転数検出部の検出結果と、前記電源電圧検出部の検出結果と、前記電流検出部の検出結果とに基づいて前記モータの駆動トルクの大きさを算出するトルク演算部と、
   前記トルク演算部により算出された前記モータの駆動トルクの大きさに基づいて基準回転数を求めるとともに、前記基準回転数と前記回転数検出部により検出された前記モータの実際の回転数とを比較する回転数比較部と、
   前記回転数比較部の比較結果に基づいて進角値を決定する進角値決定部とを有し、
   前記制御部は、前記進角値決定部が決定した前記進角値に基づいて前記制御信号を出力する、モータ駆動制御装置。
2. 前記制御部は、記憶部をさらに有し、
   前記記憶部には、前記モータの駆動トルクの大きさと前記基準回転数とが対応づけられたテーブルが予め記憶されており、
   前記回転数比較部は、前記トルク演算部により算出された前記モータの駆動トルクの大きさと前記テーブルとに基づいて前記基準回転数を求める、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記基準回転数は、前記モータの駆動トルクの大きさに対応して所定値以上の効率が得られる回転数である、請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記進角値決定部は、
   前記回転数比較部において、前記モータの実際の回転数が前記基準回転数よりも大きいと判定されたとき、現在の進角値から第１の所定値だけ減少した値を新たな進角値として決定し、
   前記回転数比較部において、前記モータの実際の回転数が前記基準回転数よりも小さいと判定されたとき、現在の進角値から第２の所定値だけ増加した値を新たな進角値として決定する、請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記制御信号は、進角指示値および速度指示値を含み、前記速度指示値は回転速度指令に対応して決定される、請求項１から４のいずれかに記載のモータ駆動制御装置。
6. モータに通電するための回路を用いて前記モータの動作を制御するモータの駆動制御方法であって、
   前記モータの実際の回転数を検出する回転数検出ステップと、
   電源電圧を検出する電源電圧検出ステップと、
   前記モータに流れる電流の大きさを検出する電流検出ステップと、
   前記回転数検出ステップの検出結果と、前記電源電圧検出ステップの検出結果と、前記電流検出ステップの検出結果とに基づいて前記モータの駆動トルクの大きさを算出するトルク演算ステップと、
   前記トルク演算ステップにより算出された前記モータの駆動トルクの大きさに基づいて基準回転数を求めるステップと、
   前記基準回転数と前記モータの実際の回転数とを比較する回転数比較ステップと、
   前記回転数比較ステップの比較結果に基づいて進角値を決定する進角値決定ステップと、
   前記進角値決定ステップにより決定された進角値に基づいて前記回路の動作を制御する制御ステップとを有する、モータの駆動制御方法。

Images