JP2000341982A - センサレス・ブラシレスｄｃモータ制御装置 - Google Patents
センサレス・ブラシレスｄｃモータ制御装置Info
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】直流電源電圧（バッテリ電圧）の変動にもかか
わらずモータの脱調などを防止して安定制御が可能なセ
ンサレス・ブラシレスＤＣモータ制御装置を提供するこ
と。 【解決手段】本発明のセンサレス・ブラシレスＤＣモー
タ制御装置によれば、モータ制御用のインバータ回路を
ＰＷＭ制御する場合に、バッテリ電圧１２ａの変動の影
響をキャンセルしたモータ電圧１３ａ、１３ｂ、１３ｃ
により、ロータ位置検出回路１３でロータ位置の検出を
行うので、従来のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制
御装置に比べて直流電源電圧の変動にもかかわらず格段
に高精度にロータ位置を検出することができる。
わらずモータの脱調などを防止して安定制御が可能なセ
ンサレス・ブラシレスＤＣモータ制御装置を提供するこ
と。 【解決手段】本発明のセンサレス・ブラシレスＤＣモー
タ制御装置によれば、モータ制御用のインバータ回路を
ＰＷＭ制御する場合に、バッテリ電圧１２ａの変動の影
響をキャンセルしたモータ電圧１３ａ、１３ｂ、１３ｃ
により、ロータ位置検出回路１３でロータ位置の検出を
行うので、従来のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制
御装置に比べて直流電源電圧の変動にもかかわらず格段
に高精度にロータ位置を検出することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサレス・ブラ
シレスＤＣモータ制御装置に関し、たとえば電気自動車
やハイブリッド自動車に搭載されるセンサレス・ブラシ
レスＤＣモータを駆動制御する装置に関する。
シレスＤＣモータ制御装置に関し、たとえば電気自動車
やハイブリッド自動車に搭載されるセンサレス・ブラシ
レスＤＣモータを駆動制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ブラシレスＤＣモータには、回転位置セ
ンサを有するセンサ付きブラシレスＤＣモータ及びこの
センサを省略したセンサレス・ブラシレスＤＣモータが
ある。センサ付きブラシレスＤＣモータでは回転位置セ
ンサのロータ位置信号に基づいて、センサレス・ブラシ
レスＤＣモータではモータ電圧（たとえばモータの端子
電圧）から推定したロータ位置に基づいて、モータ電圧
の位相及び周波数及びモータ回転数を決定するのが一般
的である。
ンサを有するセンサ付きブラシレスＤＣモータ及びこの
センサを省略したセンサレス・ブラシレスＤＣモータが
ある。センサ付きブラシレスＤＣモータでは回転位置セ
ンサのロータ位置信号に基づいて、センサレス・ブラシ
レスＤＣモータではモータ電圧（たとえばモータの端子
電圧）から推定したロータ位置に基づいて、モータ電圧
の位相及び周波数及びモータ回転数を決定するのが一般
的である。
【０００３】このセンサレス・ブラシレスＤＣモータの
回転数を目標値にフィードバック制御するには、検出し
たモータ電圧に基づいて決定したロータ位置から推定し
たモータ回転数と目標値との比較結果に基づいてＰＷＭ
制御によりモータ電圧の平均値を増減してなされる。具
体的には、モータ回転数と目標値との比較結果に応じ
て、デューティ比の今回値を、モータ回転数と目標値と
の差に応じた大きさの増減デューティ比又は一定の単位
デューティ比だけデューティ比の前回値から増減して行
う。
回転数を目標値にフィードバック制御するには、検出し
たモータ電圧に基づいて決定したロータ位置から推定し
たモータ回転数と目標値との比較結果に基づいてＰＷＭ
制御によりモータ電圧の平均値を増減してなされる。具
体的には、モータ回転数と目標値との比較結果に応じ
て、デューティ比の今回値を、モータ回転数と目標値と
の差に応じた大きさの増減デューティ比又は一定の単位
デューティ比だけデューティ比の前回値から増減して行
う。
【０００４】なお、センサレス・ブラシレスＤＣモータ
のモータ回転数はロータ位置検出の信号周期から演算す
るのが一般的である。
のモータ回転数はロータ位置検出の信号周期から演算す
るのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上述し
た従来のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制御によ
り、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車に用いる
場合、車両の回生制動時にバッテリ電圧すなわち直流電
源電圧は急上昇するため次の問題が生じることを見出し
た。
た従来のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制御によ
り、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車に用いる
場合、車両の回生制動時にバッテリ電圧すなわち直流電
源電圧は急上昇するため次の問題が生じることを見出し
た。
【０００６】すなわち、前述したようにセンサレス・ブ
ラシレスＤＣモータでは、ロータ位置はモータ端子電圧
を監視することで検出しているので、直流電源電圧の急
変によりモータ端子電圧が急変すると、ロータ位置の誤
検出が生じ、脱調によりモータ停止といった不具合が生
じる可能性が生まれる。特に、バッテリ容量不足により
電圧が大幅に低下してモータ回転数が目標値よりも低い
状態のままとなっており、その結果としてＰＷＭ制御の
デューティ比が結果的に１００％に張付いている場合を
考える。この場合、計算上、デューティ比の今回値はデ
ューティ比の前回値よりも高い値に算出されてしまうた
め、車両の回生制動などにより直流電源電圧が上昇する
と、結果的にデューティ比の今回値は前回値と同じ１０
０％のままとなってしまい、その結果、車両の回生制動
による直流電源電圧すなわちバッテリ電圧上昇の影響に
より、出力トルクが急増したり、上記ロータ位置の誤検
出を生じたりすることになってしまう。
ラシレスＤＣモータでは、ロータ位置はモータ端子電圧
を監視することで検出しているので、直流電源電圧の急
変によりモータ端子電圧が急変すると、ロータ位置の誤
検出が生じ、脱調によりモータ停止といった不具合が生
じる可能性が生まれる。特に、バッテリ容量不足により
電圧が大幅に低下してモータ回転数が目標値よりも低い
状態のままとなっており、その結果としてＰＷＭ制御の
デューティ比が結果的に１００％に張付いている場合を
考える。この場合、計算上、デューティ比の今回値はデ
ューティ比の前回値よりも高い値に算出されてしまうた
め、車両の回生制動などにより直流電源電圧が上昇する
と、結果的にデューティ比の今回値は前回値と同じ１０
０％のままとなってしまい、その結果、車両の回生制動
による直流電源電圧すなわちバッテリ電圧上昇の影響に
より、出力トルクが急増したり、上記ロータ位置の誤検
出を生じたりすることになってしまう。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、直流電源電圧の変動にもかかわらずモータの脱
調などを防止して安定制御が可能なセンサレス・ブラシ
レスＤＣモータ制御装置を提供することをその目的とし
ている。
であり、直流電源電圧の変動にもかかわらずモータの脱
調などを防止して安定制御が可能なセンサレス・ブラシ
レスＤＣモータ制御装置を提供することをその目的とし
ている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制御装置によれ
ば、インバータ回路をＰＷＭ制御する制御部は、直流電
源電圧変動の影響を低減したモータ電圧を用いてロータ
位置の検出を行うので、従来のセンサレス・ブラシレス
ＤＣモータ制御装置に比べて直流電源電圧の変動にもか
かわらず格段に高精度にロータ位置を検出することがで
き、ロータ位置の誤検出による誤ったモータ電圧（指令
値）の位相、周波数制御を防止してモータの脱調などを
良好に防止可能なセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制
御装置を実現することができる。
明のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制御装置によれ
ば、インバータ回路をＰＷＭ制御する制御部は、直流電
源電圧変動の影響を低減したモータ電圧を用いてロータ
位置の検出を行うので、従来のセンサレス・ブラシレス
ＤＣモータ制御装置に比べて直流電源電圧の変動にもか
かわらず格段に高精度にロータ位置を検出することがで
き、ロータ位置の誤検出による誤ったモータ電圧（指令
値）の位相、周波数制御を防止してモータの脱調などを
良好に防止可能なセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制
御装置を実現することができる。
【０００９】また、ロータ位置に基づいてモータ回転数
を検出する場合でも、検出するモータ回転数の精度が向
上するので、検出モータ回転数と目標値との差によりデ
ューティ比を制御するフィードバック回転数制御の安定
性を向上することができる。請求項２記載の構成によれ
ば請求項１記載のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制
御装置において更に、モータ電圧の平均値への直流電源
電圧変動の影響を相殺する方向にインバータ回路のＰＷ
Ｍ制御におけるデューティ比を補正してする。
を検出する場合でも、検出するモータ回転数の精度が向
上するので、検出モータ回転数と目標値との差によりデ
ューティ比を制御するフィードバック回転数制御の安定
性を向上することができる。請求項２記載の構成によれ
ば請求項１記載のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制
御装置において更に、モータ電圧の平均値への直流電源
電圧変動の影響を相殺する方向にインバータ回路のＰＷ
Ｍ制御におけるデューティ比を補正してする。
【００１０】このようにすれば、検出したモータ電圧は
上記デューティ比の補正により直流電源電圧変動の影響
が相殺された値となるので、既に請求項１で説明したよ
うに検出したモータ電圧によりロータ位置を決定しても
直流電源電圧変動によりロータ位置に誤差が生じること
がなく、更にその上、モータには直流電源電圧変動の影
響が補償された平均値のモータ電圧が印加されるために
直流電源電圧変動にかかわらずモータの出力トルクが変
動することがなく、フィードバック制御の安定性が向上
する。
上記デューティ比の補正により直流電源電圧変動の影響
が相殺された値となるので、既に請求項１で説明したよ
うに検出したモータ電圧によりロータ位置を決定しても
直流電源電圧変動によりロータ位置に誤差が生じること
がなく、更にその上、モータには直流電源電圧変動の影
響が補償された平均値のモータ電圧が印加されるために
直流電源電圧変動にかかわらずモータの出力トルクが変
動することがなく、フィードバック制御の安定性が向上
する。
【００１１】請求項３記載の構成によれば請求項１又は
２記載のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制御装置に
おいて更に、インバータ回路のデューティ比（出力デュ
ーティ比ともいう）が１００（％）となってから１００
（％）を下回るまでの間だけ前記目標値をモータ回転数
の今回値に一時的に設定する（すなわち、制御部がデュ
ーティ比１００％を算出するようにする）。そして、出
力デューティ比が１００（％）を下回った後、目標値を
本来の値に徐々に復帰させる。なお、インバータ回路の
デューティ比（出力デューティ比）１００％以上の値を
もち得ないので、出力デューティ比１００％において制
御部が算出するデューティ比（算出デューティ比）が１
００％以上となる場合も、インバータ回路の出力デュー
ティ比は１００％となる。
２記載のセンサレス・ブラシレスＤＣモータ制御装置に
おいて更に、インバータ回路のデューティ比（出力デュ
ーティ比ともいう）が１００（％）となってから１００
（％）を下回るまでの間だけ前記目標値をモータ回転数
の今回値に一時的に設定する（すなわち、制御部がデュ
ーティ比１００％を算出するようにする）。そして、出
力デューティ比が１００（％）を下回った後、目標値を
本来の値に徐々に復帰させる。なお、インバータ回路の
デューティ比（出力デューティ比）１００％以上の値を
もち得ないので、出力デューティ比１００％において制
御部が算出するデューティ比（算出デューティ比）が１
００％以上となる場合も、インバータ回路の出力デュー
ティ比は１００％となる。
【００１２】このようにすれば、たとえばバッテリ（直
流電源）の容量不足により直流電源電圧が低下して、モ
ータ回転数が目標値よりも低い状態のままとなってお
り、その結果としてＰＷＭ制御の出力デューティ比が結
果的に１００％に張付いている状態が生じると、一時的
な目標値の低下により制御部が算出する算出デューティ
比は１００％となり、その結果、直流電源電圧が上昇す
ると、この直流電源電圧上昇に応じて請求項１又は２の
制御によりモータ電圧又はそれに対応するデューティ比
をただちに低下させることができるので、従来のように
この直流電源電圧上昇時に出力デューティ比が１００％
に張付いたままとなり、それにより直流電源電圧上昇に
応じてモータ電圧が上昇して、ロータ位置の誤検出やト
ルクの好ましくない増大が生じるということを良好に抑
止することができる。
流電源）の容量不足により直流電源電圧が低下して、モ
ータ回転数が目標値よりも低い状態のままとなってお
り、その結果としてＰＷＭ制御の出力デューティ比が結
果的に１００％に張付いている状態が生じると、一時的
な目標値の低下により制御部が算出する算出デューティ
比は１００％となり、その結果、直流電源電圧が上昇す
ると、この直流電源電圧上昇に応じて請求項１又は２の
制御によりモータ電圧又はそれに対応するデューティ比
をただちに低下させることができるので、従来のように
この直流電源電圧上昇時に出力デューティ比が１００％
に張付いたままとなり、それにより直流電源電圧上昇に
応じてモータ電圧が上昇して、ロータ位置の誤検出やト
ルクの好ましくない増大が生じるということを良好に抑
止することができる。
【００１３】
【発明を実施するための態様】本発明の好適な態様を以
下の実施例により具体的に説明する。
下の実施例により具体的に説明する。
【００１４】
【実施例１】実施例１のセンサレス・ブラシレスＤＣモ
ータ制御装置を、その回路図を示す図１を参照して以下
具体的に説明する。 （全体構成）１はインバータ装置、２はセンサレス・ブ
ラシレスＤＣモータ、３は電気自動車の高圧電源、１１
はインバータ回路であり、インバータ回路１１は三相全
波ブリッジ構成となっている。
ータ制御装置を、その回路図を示す図１を参照して以下
具体的に説明する。 （全体構成）１はインバータ装置、２はセンサレス・ブ
ラシレスＤＣモータ、３は電気自動車の高圧電源、１１
はインバータ回路であり、インバータ回路１１は三相全
波ブリッジ構成となっている。
【００１５】インバータ回路１１において、１１ａ〜１
１ｃは上アームの半導体スイッチング素子（ここではＩ
ＧＢＴ）、１１ｄ〜１１ｆは下アームの半導体スイッチ
ング素子（ここではＩＧＢＴ）、１１ｇ〜１１ｍは還流
ダイオ−ドであるが、インバータ回路１１の上記構成は
周知であるので、これ以上の説明は省略する。１２は高
圧電源の直流電源電圧を検出する機能を有する入力電圧
検出器、１３はモータ電圧に基づいてセンサレス・ブラ
シレスＤＣモータ２のロータ位置を示すパルス信号（ロ
ータ位置信号）を検出する機能を有するロータ位置検出
回路、１４はロータ位置検出信号周期からその逆数とし
てのモータ回転数を検出する機能を有する回転数検出
器、１５はたとえば外部から指示されたモータ回転数の
目標値を保持してこのモータ回転数の目標値を出力する
とともに、デューティ比判定装置１９から出力される判
定結果に基づいて目標値を一時的に変更する機能を有す
る回転数指令器、１６は検出したモータ回転数と上記目
標値との間の偏差を演算し、それに基づいてこの偏差を
減らす方向にモータ電圧の増大又は減少を指令するため
のモータ電圧指令値を形成する機能を有する回転数制御
装置、１７は回転数制御装置１６から出力されるモータ
電圧指令値を保持する記憶装置であり、回転数制御装置
１６は上記偏差に基づいてそれを解消する方向に記憶装
置１７が保持するモータ電圧指令値を次のように制御す
る。すなわち、モータ回転数が目標値より低い場合には
一定の単位デューティ比に相当する一定の単位モータ電
圧指令値を現在のモータ電圧指令値に加算してモータ電
圧指令値の今回値とし、モータ回転数が目標値より高い
場合には一定の単位デューティ比に相当する一定の単位
モータ電圧指令値を現在のモータ電圧指令値から減算し
てモータ電圧指令値の今回値とする。
１ｃは上アームの半導体スイッチング素子（ここではＩ
ＧＢＴ）、１１ｄ〜１１ｆは下アームの半導体スイッチ
ング素子（ここではＩＧＢＴ）、１１ｇ〜１１ｍは還流
ダイオ−ドであるが、インバータ回路１１の上記構成は
周知であるので、これ以上の説明は省略する。１２は高
圧電源の直流電源電圧を検出する機能を有する入力電圧
検出器、１３はモータ電圧に基づいてセンサレス・ブラ
シレスＤＣモータ２のロータ位置を示すパルス信号（ロ
ータ位置信号）を検出する機能を有するロータ位置検出
回路、１４はロータ位置検出信号周期からその逆数とし
てのモータ回転数を検出する機能を有する回転数検出
器、１５はたとえば外部から指示されたモータ回転数の
目標値を保持してこのモータ回転数の目標値を出力する
とともに、デューティ比判定装置１９から出力される判
定結果に基づいて目標値を一時的に変更する機能を有す
る回転数指令器、１６は検出したモータ回転数と上記目
標値との間の偏差を演算し、それに基づいてこの偏差を
減らす方向にモータ電圧の増大又は減少を指令するため
のモータ電圧指令値を形成する機能を有する回転数制御
装置、１７は回転数制御装置１６から出力されるモータ
電圧指令値を保持する記憶装置であり、回転数制御装置
１６は上記偏差に基づいてそれを解消する方向に記憶装
置１７が保持するモータ電圧指令値を次のように制御す
る。すなわち、モータ回転数が目標値より低い場合には
一定の単位デューティ比に相当する一定の単位モータ電
圧指令値を現在のモータ電圧指令値に加算してモータ電
圧指令値の今回値とし、モータ回転数が目標値より高い
場合には一定の単位デューティ比に相当する一定の単位
モータ電圧指令値を現在のモータ電圧指令値から減算し
てモータ電圧指令値の今回値とする。
【００１６】１８は、入力電圧検出器１２が出力するバ
ッテリ電圧（直流電源電圧）と、記憶装置１７が保持す
るモータ電圧指令値とに基づいてインバータ回路１１の
デューティ比（出力デューティ比）を演算し、このデュ
ーティ比と所定の搬送周波数をもつＰＷＭ信号ＰＷＭを
出力する機能を有するＰＷＭ演算装置、１９は、ＰＷＭ
演算装置１８が出力するＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ
比が１００％か否かを判定するデューティ比判定装置、
２０は、ロータ位置検出回路１３が検出したロータ位置
信号と、ＰＷＭ演算装置１８から出力されるＰＷＭ信号
ＰＷＭとに基づいて半導体スイッチング素子１１ａ〜１
１ｆを断続制御するためのゲート制御電圧（ゲート電
圧）を形成する駆動信号生成装置である。
ッテリ電圧（直流電源電圧）と、記憶装置１７が保持す
るモータ電圧指令値とに基づいてインバータ回路１１の
デューティ比（出力デューティ比）を演算し、このデュ
ーティ比と所定の搬送周波数をもつＰＷＭ信号ＰＷＭを
出力する機能を有するＰＷＭ演算装置、１９は、ＰＷＭ
演算装置１８が出力するＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ
比が１００％か否かを判定するデューティ比判定装置、
２０は、ロータ位置検出回路１３が検出したロータ位置
信号と、ＰＷＭ演算装置１８から出力されるＰＷＭ信号
ＰＷＭとに基づいて半導体スイッチング素子１１ａ〜１
１ｆを断続制御するためのゲート制御電圧（ゲート電
圧）を形成する駆動信号生成装置である。
【００１７】インバータ装置１は、インバータ回路１１
と、それ以外の回路から構成される本発明でいう制御部
とからなる。ロータ位置検出回路１３、回転数指令器１
５、ＰＷＭ演算装置１８、デューティ比判定装置１９、
駆動信号生成装置２０以外の上記各装置はブラシレスＤ
Ｃモータのインバータ制御装置として周知であるので、
説明は省略する。 （ロータ位置検出回路１３の構成）ロータ位置検出回路
１３の一例を図２に示す。
と、それ以外の回路から構成される本発明でいう制御部
とからなる。ロータ位置検出回路１３、回転数指令器１
５、ＰＷＭ演算装置１８、デューティ比判定装置１９、
駆動信号生成装置２０以外の上記各装置はブラシレスＤ
Ｃモータのインバータ制御装置として周知であるので、
説明は省略する。 （ロータ位置検出回路１３の構成）ロータ位置検出回路
１３の一例を図２に示す。
【００１８】１３ａ，１３ｂ，１３ｃは各相のモータ電
圧の入力端、１３ｄ，１３ｅ，１３ｆは各相のロータ位
置検出信号の出力端、１３ｇ，１３ｈ，１３ｉは各相の
ロータ位置検出回路である。各ロータ位置検出回路１３
ｇ，１３ｈ，１３ｉは同一回路構成を有し、それぞれ抵
抗ＲとコンデンサＣとからなりＰＷＭ制御によるキャリ
ヤ周波数を除去する積分回路と、抵抗ｒ１、ｒ２と、コ
ンパレータＣＲとからなる。各コンパレータＣＲの−入
力端はそれぞれ抵抗ｒ２を通じて積分回路の出力端に接
続されるとともに相互に渡りをとることにより各相のモ
ータ電圧の平均電圧の和が入力され、各コンパレータＣ
Ｒの＋入力端にはそれぞれ抵抗ｒ１を通じて各積分回路
の出力端に個別に接続されている。これにより、各コン
パレータＣＲは、各相のモータ電圧が上記各相のモータ
電圧の平均電圧の和より大きい場合にハイレベルとなる
３つのロータ位置信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を出力する。 （駆動信号生成装置２０の構成）駆動信号生成装置２０
の一例を図３に示す。
圧の入力端、１３ｄ，１３ｅ，１３ｆは各相のロータ位
置検出信号の出力端、１３ｇ，１３ｈ，１３ｉは各相の
ロータ位置検出回路である。各ロータ位置検出回路１３
ｇ，１３ｈ，１３ｉは同一回路構成を有し、それぞれ抵
抗ＲとコンデンサＣとからなりＰＷＭ制御によるキャリ
ヤ周波数を除去する積分回路と、抵抗ｒ１、ｒ２と、コ
ンパレータＣＲとからなる。各コンパレータＣＲの−入
力端はそれぞれ抵抗ｒ２を通じて積分回路の出力端に接
続されるとともに相互に渡りをとることにより各相のモ
ータ電圧の平均電圧の和が入力され、各コンパレータＣ
Ｒの＋入力端にはそれぞれ抵抗ｒ１を通じて各積分回路
の出力端に個別に接続されている。これにより、各コン
パレータＣＲは、各相のモータ電圧が上記各相のモータ
電圧の平均電圧の和より大きい場合にハイレベルとなる
３つのロータ位置信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を出力する。 （駆動信号生成装置２０の構成）駆動信号生成装置２０
の一例を図３に示す。
【００１９】駆動信号生成装置２０は、ロータ位置検出
回路１３の出力端１３ｄ，１３ｅ，１３ｆから出力され
る各相のロータ位置検出信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と、ＰＷ
Ｍ演算装置１８から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭに基づ
いてＩＧＢＴ１１ａ〜１１ｆを開閉するためのゲート制
御電圧２０ａ〜２０ｆを形成する論理回路であり、これ
ら信号の関係は、図４に示すタイミングチャートにより
示される。
回路１３の出力端１３ｄ，１３ｅ，１３ｆから出力され
る各相のロータ位置検出信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と、ＰＷ
Ｍ演算装置１８から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭに基づ
いてＩＧＢＴ１１ａ〜１１ｆを開閉するためのゲート制
御電圧２０ａ〜２０ｆを形成する論理回路であり、これ
ら信号の関係は、図４に示すタイミングチャートにより
示される。
【００２０】簡単に説明すると、駆動信号生成装置２０
は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ（図４では、三つのゲート制御電
圧２０ａ、２０ｂ、２０ｃを合計した信号となる）をロ
ータ位置検出信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の所定の論理関係が
満足される期間だけ周期的にゲート制御電圧２０ａ、２
０ｂ、２０ｃとして出力する。 （回転数指令器１５、ＰＷＭ演算装置１８およびデュー
ティ比判定装置１９の構成）回転数指令器１５、ＰＷＭ
演算装置１８およびデューティ比判定装置１９は、レス
ポンスの点で実際にはハードウエア回路で構成されるこ
とが好適であるが、この実施例はマイコンのソフトウエ
アで構成したとしてその機能を図４、図５に示すフロー
チャートを参照して説明する。 （ＰＷＭ演算装置１８の構成）ＰＷＭ演算装置１８は、
まずバッテリ電圧（直流電源電圧）とモータ電圧指令値
とを読み込んで（Ｓ１００）、それらからインバータ回
路１１のデューティ比（出力デューティ比）を演算する
（Ｓ１０２）。この演算は、具体的には、次の式を計算
するものである。
は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ（図４では、三つのゲート制御電
圧２０ａ、２０ｂ、２０ｃを合計した信号となる）をロ
ータ位置検出信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の所定の論理関係が
満足される期間だけ周期的にゲート制御電圧２０ａ、２
０ｂ、２０ｃとして出力する。 （回転数指令器１５、ＰＷＭ演算装置１８およびデュー
ティ比判定装置１９の構成）回転数指令器１５、ＰＷＭ
演算装置１８およびデューティ比判定装置１９は、レス
ポンスの点で実際にはハードウエア回路で構成されるこ
とが好適であるが、この実施例はマイコンのソフトウエ
アで構成したとしてその機能を図４、図５に示すフロー
チャートを参照して説明する。 （ＰＷＭ演算装置１８の構成）ＰＷＭ演算装置１８は、
まずバッテリ電圧（直流電源電圧）とモータ電圧指令値
とを読み込んで（Ｓ１００）、それらからインバータ回
路１１のデューティ比（出力デューティ比）を演算する
（Ｓ１０２）。この演算は、具体的には、次の式を計算
するものである。
【００２１】デューティ比信号ＤＵＴＹ＝（モータ電圧
指令値／バッテリ電圧）・１００（％） ただし、モータ電圧指令値がバッテリ電圧に達している
状態でもなおモータ回転数が目標値より低い状態では、
回転数制御装置１６が単位モータ電圧指令値をこのモー
タ電圧指令値に更に追加するためにデューティ比（算出
デューティ比）が１００％を超えるので、算出デューテ
ィ比が１００％以上かどうかを調べて（Ｓ１０４）、そ
の場合にはデューティ比（出力デューティ比）を１００
％とし（Ｓ１０６）、得られたデューティ比をもつＰＷ
Ｍ信号ＰＷＭを出力する（Ｓ１０８）。Ｓ１０８は、Ｐ
ＷＭ信号ＰＷＭは、一定パルス周期で上記デューティ比
をもつパルス信号を形成する処理であるステップであ
る。
指令値／バッテリ電圧）・１００（％） ただし、モータ電圧指令値がバッテリ電圧に達している
状態でもなおモータ回転数が目標値より低い状態では、
回転数制御装置１６が単位モータ電圧指令値をこのモー
タ電圧指令値に更に追加するためにデューティ比（算出
デューティ比）が１００％を超えるので、算出デューテ
ィ比が１００％以上かどうかを調べて（Ｓ１０４）、そ
の場合にはデューティ比（出力デューティ比）を１００
％とし（Ｓ１０６）、得られたデューティ比をもつＰＷ
Ｍ信号ＰＷＭを出力する（Ｓ１０８）。Ｓ１０８は、Ｐ
ＷＭ信号ＰＷＭは、一定パルス周期で上記デューティ比
をもつパルス信号を形成する処理であるステップであ
る。
【００２２】なお、ＰＷＭ演算装置１８はハードウエア
回路でも構成でき、たとえば、割り算回路によりモータ
電圧指令値／バッテリ電圧に相当する電圧を求め、この
電圧と鋸歯状波発生回路から出力される鋸歯状電圧とを
コンパレータに入力してＰＷＭ電圧ＰＷＭを形成すれば
よい。 （デューティ比判定装置１９の構成）デューティ比判定
装置１９は、ＰＷＭ演算装置１８から入力されるＰＷＭ
電圧ＰＷＭのデューティ比が１００％か否かを判定し
（Ｓ１０４）、判定結果を回転数指令器１５に出力する
（Ｓ１１０）。 （回転数指令器１５の構成）回転数指令器１５は、外部
から指示されたモータ回転数の目標値を保持してこのモ
ータ回転数の目標値を出力するとともに、デューティ比
判定装置１９から出力される判定結果に基づいて目標値
を一時的に変更する。
回路でも構成でき、たとえば、割り算回路によりモータ
電圧指令値／バッテリ電圧に相当する電圧を求め、この
電圧と鋸歯状波発生回路から出力される鋸歯状電圧とを
コンパレータに入力してＰＷＭ電圧ＰＷＭを形成すれば
よい。 （デューティ比判定装置１９の構成）デューティ比判定
装置１９は、ＰＷＭ演算装置１８から入力されるＰＷＭ
電圧ＰＷＭのデューティ比が１００％か否かを判定し
（Ｓ１０４）、判定結果を回転数指令器１５に出力する
（Ｓ１１０）。 （回転数指令器１５の構成）回転数指令器１５は、外部
から指示されたモータ回転数の目標値を保持してこのモ
ータ回転数の目標値を出力するとともに、デューティ比
判定装置１９から出力される判定結果に基づいて目標値
を一時的に変更する。
【００２３】更に具体的に説明すると、まず外部から指
示される目標値（目標回転数）を読み込み（Ｓ１１
２）、デューティ比が１００％かどうかを調べ（Ｓ１１
４）、そうであれば、回転数指令器１５から現在のモー
タ回転数を読み込んで（Ｓ１１６）、それを目標値とし
（Ｓ１１８）、デューティ比が１００％であることを意
味するフラグＦを１にセットして（Ｓ１２０）、定期的
に実行されるメインルーチン（図示せず）にリターンす
る。
示される目標値（目標回転数）を読み込み（Ｓ１１
２）、デューティ比が１００％かどうかを調べ（Ｓ１１
４）、そうであれば、回転数指令器１５から現在のモー
タ回転数を読み込んで（Ｓ１１６）、それを目標値とし
（Ｓ１１８）、デューティ比が１００％であることを意
味するフラグＦを１にセットして（Ｓ１２０）、定期的
に実行されるメインルーチン（図示せず）にリターンす
る。
【００２４】Ｓ１１４にて、デューティ比が１００％で
なければ、フラグＦが１かどうかを調べ（Ｓ１２２）、
そうであれば、目標値をＳ１１２にて読み込んだ目標値
へ徐々に復帰させ（Ｓ１２４）、フラグＦを０にリセと
して（Ｓ１２６）、メインルーチンにリターンし、Ｓ１
２２にてフラグＦが１でなければ、今回の目標値をＳ１
１２にて外部から読み込んだ目標値として（Ｓ１２
８）、メインルーチンにリターンする。 （上述の制御におけるバッテリ電圧変動がモータ電圧に
与える悪影響をキャンセルするのを回避する制御動作の
説明）図６に示すタイミングチャートは、入力電圧検出
器１２の出力信号１２ａ、モータ電圧（正確に言えばモ
ータ２の相電圧）１３ａ〜１３ｃ、ロータ位置検出器１
３の出力信号１３ｄ〜１３ｆ、駆動信号生成装置２０の
出力信号２０ａ〜２０ｆ、ＰＷＭ演算装置１８の出力端
１８ａに現れるＰＷＭ信号ＰＷＭ（のデューティ比）の
デューティ比ＤＵＴＹの大きさを示す。
なければ、フラグＦが１かどうかを調べ（Ｓ１２２）、
そうであれば、目標値をＳ１１２にて読み込んだ目標値
へ徐々に復帰させ（Ｓ１２４）、フラグＦを０にリセと
して（Ｓ１２６）、メインルーチンにリターンし、Ｓ１
２２にてフラグＦが１でなければ、今回の目標値をＳ１
１２にて外部から読み込んだ目標値として（Ｓ１２
８）、メインルーチンにリターンする。 （上述の制御におけるバッテリ電圧変動がモータ電圧に
与える悪影響をキャンセルするのを回避する制御動作の
説明）図６に示すタイミングチャートは、入力電圧検出
器１２の出力信号１２ａ、モータ電圧（正確に言えばモ
ータ２の相電圧）１３ａ〜１３ｃ、ロータ位置検出器１
３の出力信号１３ｄ〜１３ｆ、駆動信号生成装置２０の
出力信号２０ａ〜２０ｆ、ＰＷＭ演算装置１８の出力端
１８ａに現れるＰＷＭ信号ＰＷＭ（のデューティ比）の
デューティ比ＤＵＴＹの大きさを示す。
【００２５】時点Ａまでは、バッテリ電圧が２００Ｖに
維持されており、この時のデューティ比ＤＵＴＹは６０
％なので、モータ印加電圧は１２０Ｖとなる。次に、た
とえばモータ２の回生制動動作によりり時点Ａから時点
Ｂに至るまでの期間にバッテリ電圧が３００Ｖに急上昇
すると、モータ電圧１３ａ〜１３ｃの波高値が上昇す
る。
維持されており、この時のデューティ比ＤＵＴＹは６０
％なので、モータ印加電圧は１２０Ｖとなる。次に、た
とえばモータ２の回生制動動作によりり時点Ａから時点
Ｂに至るまでの期間にバッテリ電圧が３００Ｖに急上昇
すると、モータ電圧１３ａ〜１３ｃの波高値が上昇す
る。
【００２６】この期間Ａ〜Ｂに、デューティ比ＤＵＴＹ
が一定であると、従来のセンサレス・ブラシレスＤＣモ
ータでは、モータ電圧は３００Ｖ×０．６＝１８０Ｖま
で急上昇して、ロータ位置検出器１３が誤作動し、その
出力信号すなわちロータ位置信号１３ｄ〜１３ｆが異常
となってしまい、それによりモータ電圧（三相交流電
圧）の位相や周波数がモータ２の実態から離れて脱調を
生じさせ、モータ制御がうまく働かない可能性が生じ
る。
が一定であると、従来のセンサレス・ブラシレスＤＣモ
ータでは、モータ電圧は３００Ｖ×０．６＝１８０Ｖま
で急上昇して、ロータ位置検出器１３が誤作動し、その
出力信号すなわちロータ位置信号１３ｄ〜１３ｆが異常
となってしまい、それによりモータ電圧（三相交流電
圧）の位相や周波数がモータ２の実態から離れて脱調を
生じさせ、モータ制御がうまく働かない可能性が生じ
る。
【００２７】これに対し、この実施例では、図６に示す
ように、デューティ比ＤＵＴＹが変化し、バッテリ電圧
変化にかかわらずそれを補償してモータ電圧を１２０Ｖ
に保持するので、このような不具合は防止される。 （上述の制御におけるバッテリ電圧が低下してデューテ
ィ比が１００％になった時点で目標値をモータ回転数に
一時的にセットし、バッテリ電圧が上昇した後、徐々に
目標値を元の値に復帰させる制御動作の説明）次に、バ
ッテリ電圧１２ａ、モータ回転数１４ａ，目標値１５
ａ、デューティ比判定信号１９ａの関係を図７に示すタ
イミングチャートを参照して説明する。
ように、デューティ比ＤＵＴＹが変化し、バッテリ電圧
変化にかかわらずそれを補償してモータ電圧を１２０Ｖ
に保持するので、このような不具合は防止される。 （上述の制御におけるバッテリ電圧が低下してデューテ
ィ比が１００％になった時点で目標値をモータ回転数に
一時的にセットし、バッテリ電圧が上昇した後、徐々に
目標値を元の値に復帰させる制御動作の説明）次に、バ
ッテリ電圧１２ａ、モータ回転数１４ａ，目標値１５
ａ、デューティ比判定信号１９ａの関係を図７に示すタ
イミングチャートを参照して説明する。
【００２８】この場合では、初期状態ではバッテリ電圧
１２ａが高いが、時間がたつにつれて徐々にバッテリ電
圧１２ａが下降している。バッテリ電圧１２ａが所定値
を下回ると、もはやモータ回転数は初期の目標回転数を
維持できなくなり、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比Ｄ
ＵＴＹは１００％になり、この時点で、デューティ比判
定信号１９ａがセットされる。すると、回転数指令器１
５はデューティ比判定信号１９ａのこの変化を検出し
て、目標値（目標回転数）１５ａを一時的に現在のモー
タ回転数１４ａにセットする。
１２ａが高いが、時間がたつにつれて徐々にバッテリ電
圧１２ａが下降している。バッテリ電圧１２ａが所定値
を下回ると、もはやモータ回転数は初期の目標回転数を
維持できなくなり、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比Ｄ
ＵＴＹは１００％になり、この時点で、デューティ比判
定信号１９ａがセットされる。すると、回転数指令器１
５はデューティ比判定信号１９ａのこの変化を検出し
て、目標値（目標回転数）１５ａを一時的に現在のモー
タ回転数１４ａにセットする。
【００２９】このようにすれば、その後、もしバッテリ
電圧１２ａが車両の回生制動などにより上昇すれば、Ｐ
ＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比ＤＵＴＹは１００％未満
になるので、前述したロータ位置信号１３ｄ〜１３ｆを
正常に出力することができるとともに、デューティ比判
定信号１９ａがこのバッテリ電圧１２ａの上昇を受けて
リセットされ、これを受けて回転数指令器１５は目標回
転数を徐々に増加させて、初期の目標回転数と等しくす
る。
電圧１２ａが車両の回生制動などにより上昇すれば、Ｐ
ＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比ＤＵＴＹは１００％未満
になるので、前述したロータ位置信号１３ｄ〜１３ｆを
正常に出力することができるとともに、デューティ比判
定信号１９ａがこのバッテリ電圧１２ａの上昇を受けて
リセットされ、これを受けて回転数指令器１５は目標回
転数を徐々に増加させて、初期の目標回転数と等しくす
る。
【００３０】すなわち、この実施例では、バッテリ電圧
１２ａが低下してデューティ比ＤＵＴＹが１００％にな
った時点で目標値１５ａをモータ回転数１４ａに一時的
にセットしているので、その後、バッテリ電圧１２ａが
急上昇した場合でも、モータ電圧１３ａ、１３ｂ、１３
ｃをこのバッテリ電圧１２ａの急上昇を受けて低下向き
に補正してこのバッテリ電圧１２ａの急上昇がモータ電
圧１３ａ、１３ｂ、１３ｃを上昇させることを防止する
ことができ、これによりこのモータ電圧１３ａ、１３
ｂ、１３ｃをモニタしてロータ位置検出を検出してもロ
ータ位置を誤検出することがない。更に、上記モータ電
圧の補償により、モータの出力トルクがバッテリ電圧１
２ａのこの急上昇を受けて急に増大するといった不具合
も生じない。 （バッテリ電圧が低下してデューティ比が１００％にな
っても目標値を変更しない従来の制御動作の説明）図８
は図７の制御を実施しない場合の動作を示しており、バ
ッテリ電圧１２ａが低下してＰＷＭ電圧ＰＷＭのデュー
ティ比が１００％になっても目標回転数は一定値となっ
ている。
１２ａが低下してデューティ比ＤＵＴＹが１００％にな
った時点で目標値１５ａをモータ回転数１４ａに一時的
にセットしているので、その後、バッテリ電圧１２ａが
急上昇した場合でも、モータ電圧１３ａ、１３ｂ、１３
ｃをこのバッテリ電圧１２ａの急上昇を受けて低下向き
に補正してこのバッテリ電圧１２ａの急上昇がモータ電
圧１３ａ、１３ｂ、１３ｃを上昇させることを防止する
ことができ、これによりこのモータ電圧１３ａ、１３
ｂ、１３ｃをモニタしてロータ位置検出を検出してもロ
ータ位置を誤検出することがない。更に、上記モータ電
圧の補償により、モータの出力トルクがバッテリ電圧１
２ａのこの急上昇を受けて急に増大するといった不具合
も生じない。 （バッテリ電圧が低下してデューティ比が１００％にな
っても目標値を変更しない従来の制御動作の説明）図８
は図７の制御を実施しない場合の動作を示しており、バ
ッテリ電圧１２ａが低下してＰＷＭ電圧ＰＷＭのデュー
ティ比が１００％になっても目標回転数は一定値となっ
ている。
【００３１】そのため、モータ回転数が下降すると目標
値との間に大きな偏差が生じる。その後、バッテリ電圧
１２ａが回生によって急上昇すると、モータ回転数と目
標値の間に偏差があるため、デューティ比が１００％の
ままとなってしまい、モータ電圧の急上昇が生じ、ロー
タ位置検出器が誤作動してモータ停止に至ってしまう。
値との間に大きな偏差が生じる。その後、バッテリ電圧
１２ａが回生によって急上昇すると、モータ回転数と目
標値の間に偏差があるため、デューティ比が１００％の
ままとなってしまい、モータ電圧の急上昇が生じ、ロー
タ位置検出器が誤作動してモータ停止に至ってしまう。
【００３２】すなわち、従来では、バッテリ電圧が低下
してデューティ比が１００％になった時点でも目標値が
モータ回転数よりも低ければ、その後、バッテリ電圧が
急上昇した場合でも、デューティ比が１００％より急に
は低下することができず、上述した作用効果を奏するこ
とができない。
してデューティ比が１００％になった時点でも目標値が
モータ回転数よりも低ければ、その後、バッテリ電圧が
急上昇した場合でも、デューティ比が１００％より急に
は低下することができず、上述した作用効果を奏するこ
とができない。
【図１】実施例１のモータ制御装置を示すブロック回路
図である。
図である。
【図２】図１に示すロータ位置検出回路の回路図であ
る。
る。
【図３】図１に示す駆動信号生成装置の回路図である。
【図４】図１に示す回転数指令器、ＰＷＭ演算装置およ
びデューティ比判定装置を示すフローチャートの一部で
ある。
びデューティ比判定装置を示すフローチャートの一部で
ある。
【図５】図１に示す回転数指令器、ＰＷＭ演算装置およ
びデューティ比判定装置を示すフローチャートの残部で
ある。
びデューティ比判定装置を示すフローチャートの残部で
ある。
【図６】実施例１のモータ制御装置の各部の動作を示す
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図７】実施例１のモータ制御装置の各部の動作を示す
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図８】従来のモータ制御装置の各部の動作を示すタイ
ミングチャートである。
ミングチャートである。
１１はインバ−タ回路、１２は入力電圧検出器（制御
部）、１３はロータ位置検出回路（制御部）、１４は回
転数検出器（制御部）、１５は回転数指令器（制御
部）、１６は回転数制御装置（制御部）、１７は記憶装
置（制御部）、１８はＰＷＭ演算装置（制御部）、１９
はデューティ比判定装置（制御部）、２０は駆動信号生
成装置（制御部）
部）、１３はロータ位置検出回路（制御部）、１４は回
転数検出器（制御部）、１５は回転数指令器（制御
部）、１６は回転数制御装置（制御部）、１７は記憶装
置（制御部）、１８はＰＷＭ演算装置（制御部）、１９
はデューティ比判定装置（制御部）、２０は駆動信号生
成装置（制御部）
Claims (3)
- 【請求項１】直流電源電圧をＰＷＭ制御してセンサレス
・ブラシレスＤＣモータに印加するモータ電圧を形成す
るインバ−タ回路と、 前記モータ電圧から推定したロータ位置に基づいて前記
モータ電圧の位相及び周波数を決定するとともにモータ
回転数を検出する制御部とを備え、 前記制御部は、前記モータ回転数と所定の目標値との回
転数差に基づいて前記回転数差を減らす方向に前記ＰＷ
Ｍ制御のデューティ比を制御するセンサレス・ブラシレ
スＤＣモータ制御装置において、 前記制御部は、前記モータ電圧への直流電源電圧変動の
影響を相殺するように補正した前記モータ電圧を用いて
前記ロータ位置を推定することを特徴とするセンサレス
・ブラシレスＤＣモータ制御装置。 - 【請求項２】請求項１記載のセンサレス・ブラシレスＤ
Ｃモータ制御装置において、 前記制御部は、前記モータ電圧の平均値への直流電源電
圧変動の影響を相殺するように前記デューティ比を補正
することを特徴とするセンサレス・ブラシレスＤＣモー
タ制御装置。 - 【請求項３】請求項１又は２記載のセンサレス・ブラシ
レスＤＣモータ制御装置において、 前記制御部は、前記デューティ比が１００（％）となっ
てから１００（％）を下回るまでの間だけ前記目標値を
モータ回転数の今回値に一時的に設定し、前記デューテ
ィ比が１００（％）を下回った後、前記目標値を本来の
値に徐々に復帰させることを特徴とするセンサレス・ブ
ラシレスＤＣモータ制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15105899A JP4154635B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | センサレス・ブラシレスｄｃモータ制御装置 |
| US09/576,631 US6424798B1 (en) | 1999-05-31 | 2000-05-24 | Device for controlling sensorless brushless-DC-motor |
| DE10026707A DE10026707A1 (de) | 1999-05-31 | 2000-05-30 | Vorrichtung zum Steuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors ohne Sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15105899A JP4154635B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | センサレス・ブラシレスｄｃモータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000341982A true JP2000341982A (ja) | 2000-12-08 |
| JP4154635B2 JP4154635B2 (ja) | 2008-09-24 |
Family
ID=15510387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15105899A Expired - Fee Related JP4154635B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | センサレス・ブラシレスｄｃモータ制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6424798B1 (ja) |
| JP (1) | JP4154635B2 (ja) |
| DE (1) | DE10026707A1 (ja) |
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| JP2006352957A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Denso Corp | 同期モータの制御装置 |
| JP2008099357A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシレスｄｃモータの制御装置及び換気送風機 |
| DE102009045457A1 (de) | 2008-11-07 | 2010-05-12 | Denso Corporation, Kariya-City | Steuervorrichtung für eine Brennstoffpumpe |
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| WO2016059723A1 (ja) * | 2014-10-17 | 2016-04-21 | 三菱電機株式会社 | 送風装置および送風装置の制御方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003200363A (ja) * | 2001-12-26 | 2003-07-15 | Makita Corp | バッテリ式電動工具 |
| US6661190B1 (en) | 2002-05-23 | 2003-12-09 | The Boeing Company | Controller and associated drive assembly controlling a brushless direct current motor |
| JP3912190B2 (ja) * | 2002-05-31 | 2007-05-09 | 松下電器産業株式会社 | ブラシレスモータの駆動装置およびそれを用いたモータ |
| US6642683B1 (en) * | 2002-08-26 | 2003-11-04 | The Boeing Company | Controller and associated drive assembly for power sharing, time sliced control of a brushless direct current motor |
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