JP2004274947A - ブラシレスモータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁極センサの異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることが可能なブラシレスモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】モータ軸の回転位置を検出する２つの磁極センサＨ１，Ｈ２を備えている。このため、第１優先の磁極センサＨ１に異常が発生しても、第２優先の磁極センサＨ２が正常であれば該磁極センサＨ２の出力変化に応じて相切換パターンを切り換えることで、モータ制御の継続が保証される。従って、磁極センサの異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】モータ軸の回転位置を検出する２つの磁極センサＨ１，Ｈ２を備えている。このため、第１優先の磁極センサＨ１に異常が発生しても、第２優先の磁極センサＨ２が正常であれば該磁極センサＨ２の出力変化に応じて相切換パターンを切り換えることで、モータ制御の継続が保証される。従って、磁極センサの異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータ軸の回転位置を検出する磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力することによりブラシレスモータを回転制御するブラシレスモータ制御装置が知られている。
【０００３】
このようなブラシレスモータ制御装置では、回転制御に際してモータ軸の回転位置を検出することが重要となることから、磁極センサの異常を検出することも提案されている。例えば、特許文献１や特許文献２では、磁極センサが正常である場合に該磁極センサの出力がモータ軸の回転方向に対応して所定のパターンで変化することを利用して磁極センサの異常を検出している。即ち、磁極センサの出力変化の予測値と実際の磁極センサの出力値とを比較して両者が異なる場合には、磁極センサが異常であると判断している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０６−１７８５８６号公報
【特許文献２】
特開平０６−２６１５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブラシレスモータ制御装置では、磁極センサの異常が検出された場合には、適切な回転制御を行うことができないことから、ブラシレスモータを用いたシステムの停止を余儀なくされていた。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、磁極センサの異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることが可能なブラシレスモータ制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、モータ軸の回転位置を検出する複数の磁極センサと、前記複数の磁極センサに優先順位を設定する優先順位設定手段と、前記優先順位設定手段により設定された優先順位に基づき前記複数の磁極センサのいずれか１つを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力する相切換制御手段とを備えた。
【０００８】
従って、請求項１に記載の発明によれば、モータ軸の回転位置を検出する複数の磁極センサを備えている。このため、例えば磁極センサの１つに異常が発生しても、優先順位に従い選択されたいずれか１つの磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えることで、モータ制御の継続が保証される。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記複数の磁極センサの異常を個別に検出する異常検出手段を備え、前記選択手段は、最上位の優先順位に設定された前記磁極センサが異常検出されたとき、下位の優先順位に設定された前記磁極センサのいずれか１つを選択する。
【００１０】
従って、請求項２に記載の発明によれば、最上位の優先順位に設定された磁極センサに異常が発生しても、下位の優先順位に設定されたいずれか１つの磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えることで、モータ制御の継続が保証される。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記優先順位設定手段は、前記異常検出手段により異常検出された前記磁極センサの正常復帰が検出されたとき、当該磁極センサの優先順位を該異常検出される前の優先順位よりも下げて再設定する。
【００１２】
従って、請求項３に記載の発明によれば、一旦、異常検出されて正常復帰した磁極センサは、その信頼性の低下を考慮してその分優先順位を下げて再設定されることで、優先順位に応じたモータ制御の信頼性が向上する。また、ノイズ発生等によって磁極センサに一時的な異常が検出されても、正常復帰の検出によって当該磁極センサの優先順位が再設定されることで、その使用が継続可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記複数の磁極センサは、前記モータ軸の回転中心に対し互いに対称に配置された２つの磁極センサであり、前記モータ軸の回転に伴う各磁極センサの出力変化の予測値を示す互いに同一のパターンテーブルを磁極センサ毎に備え、前記異常検出手段は、前記相切換制御手段が相切換パターンを切り換えて出力した後、前記モータ軸が対応する方向に回転した場合において、前記パターンテーブルに基づく前記磁極センサの出力変化の予測値と、実際の該磁極センサの出力値とが異なる場合には、前記磁極センサ毎のパターンテーブルを比較し、両パターンテーブルが一致しているときには、前記パターンテーブルの異常ではなく、前記磁極センサの異常と検出する。
【００１４】
従って、請求項４に記載の発明によれば、複数の磁極センサは、モータ軸の回転中心に対し互いに対称に配置された２つの磁極センサである。このため、モータ軸の回転に伴う各磁極センサの出力変化の予測値は磁極センサ毎に同一であるが、かかる出力変化の予測値を示す互いに同一のパターンテーブルを敢えて磁極センサ毎に備えている。そして、磁極センサの出力変化の予測値と、実際の該磁極センサの出力値とが異なる場合には、磁極センサ毎のパターンテーブルが比較され、両パターンテーブルが一致しているときには、パターンテーブルの異常ではなく、磁極センサの異常と検出される。このため、異常検出の信頼性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように、電子制御装置Ｃは、ＣＰＵユニット１とモータドライバ２とを備えている。ＣＰＵユニット１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、後述する磁極センサＨ１，Ｈ２の出力変化を示す出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいて相切換パターンを切り換えて出力し、モータドライバ２を介してブラシレスモータ３を回転制御する。
【００１６】
ブラシレスモータ３は、図示しないモータハウジングに回転可能に支持されたモータ軸Ｊ（図２参照）と、該モータハウジングに固定された基板Ｐ（図２参照）とを備えている。前記モータ軸Ｊには、該モータ軸Ｊと一体回転されるロータＲが固定されている。このロータＲには磁石が設けられている。磁石は４極から成り円板状に形成されている。
【００１７】
一方、前記基板Ｐには、互いに同一構成である６個のホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６が固定されている。これらホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６は、基板Ｐ上の同一円周上に沿って所定角度（本実施形態では６０度）毎に設けられている。具体的には、ホール素子ＩＣ１とホール素子ＩＣ４、ホール素子ＩＣ２とホール素子ＩＣ５、ホール素子ＩＣ３とホール素子ＩＣ６は、それぞれモータ軸Ｊの回転中心Ｏに対して対称な位置に設けられている。そして、ホール素子ＩＣ１〜ＩＣ３により磁極センサＨ１が構成されている一方、ホール素子ＩＣ４〜ＩＣ６により磁極センサＨ２が構成されている。即ち、本実施形態では、モータ軸Ｊの回転位置を検出する互いに同一構成となる２つの磁極センサＨ１，Ｈ２を備えている。そして、これら磁極センサＨ１，Ｈ２は、モータ軸Ｊの回転中心Ｏに対し互いに対称に配置されている。
【００１８】
ここで、前記モータ軸Ｊの回転に伴ってロータＲが一体回転されると、そのロータＲの回転位置に応じて、Ｌレベル又はＨレベルの出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２がホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６からＣＰＵユニット１に入力される。尚、ホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６によりＮ極が検出されるとＨレベルの出力値が入力される。一方、ホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６によりＳ極が検出されるとＬレベルの出力値が入力される。従って、ロータＲの回転に伴ってホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２が図３に示すように規則的に変化する。尚、出力値ＨＡ１〜ＨＣ１はホール素子ＩＣ１〜ＩＣ３（磁極センサＨ１）の出力値を示し、出力値ＨＡ２〜ＨＣ２はホール素子ＩＣ４〜ＩＣ６（磁極センサＨ２）の出力値を示している。
【００１９】
そして、図３から明らかなように、磁極センサＨ１，Ｈ２がいずれも正常である場合には、ロータＲの回転位置と以降の回転方向とが決まれば、次に検出されるべきホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２、つまり予測値が求まる。そして、ロータＲの回転に伴う磁極センサＨ１の出力変化の予測値を示す第１パターンテーブルＴ１のデータがＲＯＭに記憶されている。また、ロータＲの回転に伴う磁極センサＨ２の出力変化の予測値を示す第２パターンテーブルＴ２のデータがＲＯＭに記憶されている。ロータＲの回転に伴うこれら磁極センサＨ１，Ｈ２の出力変化の予測値は同一であるが、かかる出力変化の予測値を示す互いに同一のパターンテーブルＴ１，Ｔ２を磁極センサＨ１，Ｈ２毎に備えている。
【００２０】
尚、図４は、パターンテーブルＴ１，Ｔ２に基づく磁極センサＨ１，Ｈ２の今回の出力値（今回値）と、回転方向に応じて該今回値から予測される次の出力値（予測値）との関係を総括的に示した一覧図である。そして、パターンテーブルＴ１，Ｔ２に基づく磁極センサＨ１，Ｈ２の出力変化の予測値と、実際に磁極センサＨ１，Ｈ２から入力された出力値とが一致しているか否かを判断することにより、磁極センサＨ１，Ｈ２の異常を検出し得ることが示唆されている。
【００２１】
そこで、本実施形態では、モータ制御にあたって磁極センサＨ１，Ｈ２に優先順位を設定し、上位の優先順位に設定された磁極センサの異常を検出した場合には、下位の優先順位に設定された磁極センサを選択するようにしている。そして、その選択した磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力することによりブラシレスモータ３を回転制御するようにしている。
【００２２】
次に、ＣＰＵユニット１の制御態様を図１に示す機能ブロック図に従って説明する。
図１に示すように、ＣＰＵユニット１は、第１異常検出処理部１０、第２異常検出処理部２０、多重磁極センサ処理部３０、モータサーボ制御部４０、相切換制御部５０を備えている。
【００２３】
第１異常検出処理部１０は、磁極センサＨ１から入力される出力値ＨＡ１〜ＨＣ１に基づいて、該磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する第１異常検出処理を実行するためのものである。第２異常検出処理部２０は、磁極センサＨ２から入力される出力値ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいて、該磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する第２異常検出処理を実行するためのものである。
【００２４】
多重磁極センサ処理部３０は、磁極センサＨ１の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１に基づいてロータＲ（モータ軸Ｊ）の回転位置（実角度）θ１を演算する第１角度演算処理を実行するためのものである。また、多重磁極センサ処理部３０は、磁極センサＨ２の出力値ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいてロータＲの回転位置（実角度）θ２を演算する第２角度演算処理を実行するためのものでもある。さらに、多重磁極センサ処理部３０は、磁極センサＨ１，Ｈ２の異常の有無に応じていずれかの磁極センサを選択する磁極センサ選択処理を実行するためのものでもある。
【００２５】
モータサーボ制御部４０は、図示しない目標角度演算部から入力される目標角度θｔ及び前記多重磁極センサ処理部３０から入力されるロータＲの回転位置（実角度）θｒに基づいてＰＷＭ信号を生成するモータサーボ制御を実行するためのものである。尚、この実角度θｒは、選択されたいずれかの磁極センサＨ１，Ｈ２の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいて演算された実角度θ１又は実角度θ２である。
【００２６】
相切換制御部５０は、前記多重磁極センサ処理部３０により選択された磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力する相切換制御を実行するためのものである。そして、モータドライバ２は、前記モータサーボ制御部４０からのＰＷＭ信号及び前記相切換制御部５０からの相切換パターンに基づいて、ブラシレスモータ３のコイルに電力を供給する。その結果、モータコイルの励磁相が切り換えられることによりブラシレスモータ３が回転制御される。
【００２７】
次に、ブラシレスモータ３が回転制御される場合の動作について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
さて、モータ軸Ｊの回転に伴ってロータＲが一体回転すると、そのロータＲの回転位置に応じて、磁極センサＨ１，Ｈ２からＣＰＵユニット１にＬレベル又はＨレベルの出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２が入力される（Ｓ１）。そして、磁極センサＨ１の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１のうちいずれか１つに変化があると、第１異常検出処理部１０により第１異常検出処理が実行される（Ｓ２）。また、磁極センサＨ２の出力値ＨＡ２〜ＨＣ２のうちいずれか１つに変化があると、第２異常検出処理部２０により第２異常検出処理が実行される（Ｓ３）。
【００２８】
Ｓ４では、多重磁極センサ処理部３０により第１角度演算処理が実行される。Ｓ５では、多重磁極センサ処理部３０により第２角度演算処理が実行される。Ｓ６では、多重磁極センサ処理部３０により磁極センサ選択処理が実行される。
【００２９】
そして、前記磁極センサ選択処理により磁極センサＨ１，Ｈ２のいずれかが選択された場合には（Ｓ７でＹＥＳ）、モータサーボ制御部４０によりモータサーボ制御が実行された後（Ｓ８）、相切換制御部５０により相切換制御が実行される（Ｓ９）。以上により、ブラシレスモータ３が回転制御され、再び磁極センサＨ１，Ｈ２からＣＰＵユニット１に次の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２が入力されて（Ｓ１）、同様の処理が繰り返される。
【００３０】
一方、前記Ｓ６の磁極センサ選択処理によりいずれの磁極センサＨ１，Ｈ２も選択されなかった場合には（Ｓ７でＮＯ）、ブラシレスモータ３の回転が停止されてシステムが停止される（Ｓ１０）。
【００３１】
次に、前記Ｓ２でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される第１異常検出処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
Ｓ２１では、今まで記憶していた磁極センサＨ１の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１を前回値として更新する。そして、磁極センサＨ１から新たに入力された出力値ＨＡ１〜ＨＣ１を今回値として記憶する（Ｓ２２）。
【００３２】
Ｓ２３では、第１パターンテーブルＴ１が正常であるか否かを判断する。第１パターンテーブルＴ１が正常である場合には（Ｓ２３でＹＥＳ）、その第１パターンテーブルＴ１を参照して（Ｓ２４）、前回予測値（図４参照）を読み出す（Ｓ２５）。一方、第１パターンテーブルＴ１が異常である場合には（Ｓ２３でＮＯ）、第２パターンテーブルＴ２を参照して（Ｓ２６）、前回予測値（図４参照）を読み出す（Ｓ２５）。
【００３３】
Ｓ２７では、前記Ｓ２５で読み出した前回予測値と、前記Ｓ２１で更新した実際の前回値（実際値）とが一致しているか否かを判断する。両者が一致している場合には（Ｓ２７でＹＥＳ）、磁極センサＨ１が正常であると認識する（Ｓ２８）。一方、両者が異なる場合には（Ｓ２７でＮＯ）、前記Ｓ２６で第２パターンテーブルＴ２を参照したか否かを判断する（Ｓ２９）。異常である第１パターンテーブルＴ１に代えて前記Ｓ２６で正常である第２パターンテーブルＴ２を参照した場合には（Ｓ２９でＹＥＳ）、磁極センサＨ１が異常であると認識する（Ｓ３０）。
【００３４】
一方、第１パターンテーブルＴ１を参照した場合には（Ｓ２９でＮＯ）、第１パターンテーブルＴ１と第２パターンテーブルＴ２とが一致しているか否かを判断する（Ｓ３１）。両者が一致している場合には（Ｓ３１でＹＥＳ）、磁極センサＨ１が異常であると認識する（Ｓ３０）。一方、両者が異なる場合には（Ｓ３１でＮＯ）、第１パターンテーブルＴ１が異常であると認識する（Ｓ３２）。
【００３５】
次に、図５に示すＳ３でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される第２異常検出処理について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
Ｓ４１では、今まで記憶していた磁極センサＨ２の出力値ＨＡ２〜ＨＣ２を前回値として更新する。そして、磁極センサＨ２から新たに入力された出力値ＨＡ２〜ＨＣ２を今回値として記憶する（Ｓ４２）。
【００３６】
Ｓ４３では、第２パターンテーブルＴ２が正常であるか否かを判断する。第２パターンテーブルＴ２が正常である場合には（Ｓ４３でＹＥＳ）、その第２パターンテーブルＴ２を参照して（Ｓ４４）、前回予測値（図４参照）を読み出す（Ｓ４５）。一方、第２パターンテーブルＴ２が異常である場合には（Ｓ４３でＮＯ）、第１パターンテーブルＴ１を参照して（Ｓ４６）、前回予測値（図４参照）を読み出す（Ｓ４５）。
【００３７】
Ｓ４７では、前記Ｓ４５で読み出した前回予測値と、前記Ｓ４１で更新した実際の前回値（実際値）とが一致しているか否かを判断する。両者が一致している場合には（Ｓ４７でＹＥＳ）、磁極センサＨ２が正常であると認識する（Ｓ４８）。一方、両者が異なる場合には（Ｓ４７でＮＯ）、前記Ｓ４６で第１パターンテーブルＴ１を参照したか否かを判断する（Ｓ４９）。異常である第２パターンテーブルＴ２に代えて前記Ｓ４６で正常である第１パターンテーブルＴ１を参照した場合には（Ｓ４９でＹＥＳ）、磁極センサＨ２が異常であると認識する（Ｓ５０）。
【００３８】
一方、第２パターンテーブルＴ２を参照した場合には（Ｓ４９でＮＯ）、第１パターンテーブルＴ１と第２パターンテーブルＴ２とが一致しているか否かを判断する（Ｓ５１）。両者が一致している場合には（Ｓ５１でＹＥＳ）、磁極センサＨ２が異常であると認識する（Ｓ５０）。一方、両者が異なる場合には（Ｓ５１でＮＯ）、第２パターンテーブルＴ２が異常であると認識する（Ｓ５２）。
【００３９】
次に、図５に示すＳ４でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される第１角度演算処理について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
Ｓ６１では、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する。磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ６１でＹＥＳ）、出力値ＨＡ１〜ＨＣ１に基づいてロータＲの実角度θ１を演算する（Ｓ６２）。
【００４０】
一方、磁極センサＨ１が異常である場合には（Ｓ６１でＮＯ）、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する（Ｓ６３）。磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ６３でＹＥＳ）、出力値ＨＡ２〜ＨＣ２に基づくロータＲの実角度θ２を実角度θ１として代用する（Ｓ６４）。一方、磁極センサＨ１が異常であることに加えて、磁極センサＨ２も異常である場合には（Ｓ６３でＮＯ）、この処理を終了する。
【００４１】
次に、図５に示すＳ５でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される第２角度演算処理について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。
Ｓ７１では、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する。磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ７１でＹＥＳ）、出力値ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいてロータＲの実角度θ２を演算する（Ｓ７２）。
【００４２】
一方、磁極センサＨ２が異常である場合には（Ｓ７１でＮＯ）、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する（Ｓ７３）。磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ７３でＹＥＳ）、出力値ＨＡ１〜ＨＣ１に基づくロータＲの実角度θ１を実角度θ２として代用する（Ｓ７４）。一方、磁極センサＨ２が異常であることに加えて、磁極センサＨ１も異常である場合には（Ｓ７３でＮＯ）、この処理を終了する。
【００４３】
次に、図５に示すＳ６でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される磁極センサ選択処理について、図１０及び図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
Ｓ８１では、上位の優先順位（第１優先）に設定されている磁極センサが磁極センサＨ１であるか否かを判断する。尚、本実施形態では、デフォルトで磁極センサＨ１が上位の優先順位（第１優先）に設定されているとともに、磁極センサＨ２が下位の優先順位（第２優先）に設定されている。従って、まずＳ８１でＹＥＳと判断してＳ８２に移行する場合を説明する。
【００４５】
Ｓ８２では、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、第１優先の磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する。第１優先の磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ８２でＹＥＳ）、第１優先の磁極センサＨ１を選択する（Ｓ８３）。そして、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する（Ｓ８４）。磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ８４でＹＥＳ）、磁極センサＨ２を第２優先に設定する（Ｓ８５）。一方、磁極センサＨ２が異常である場合には（Ｓ８４でＮＯ）、第２優先を無しとする（Ｓ８６）。尚、前記Ｓ８５及びＳ８６の処理は、磁極センサＨ２の優先順位の設定を行うものであり、磁極センサＨ１の優先順位がそのまま維持されていることは言うまでもない。
【００４６】
ところで、前記Ｓ８２でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ１が異常である場合には、第２優先が磁極センサＨ２であるか否かを判断する（Ｓ８７）。第２優先が磁極センサＨ２である場合には（Ｓ８７でＹＥＳ）、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、第２優先の磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する（Ｓ８８）。第２優先の磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ８８でＹＥＳ）、第１優先の磁極センサＨ１が異常であることに基づき該磁極センサＨ１に代えて第２優先の磁極センサＨ２を選択する（Ｓ８９）。そして、第１優先を磁極センサＨ１から磁極センサＨ２に変更するとともに、磁極センサＨ１が異常であることに基づき第２優先を無しとする（Ｓ９０）。
【００４７】
尚、前記Ｓ８８でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ１が異常であることに加えて（Ｓ８２でＮＯ）、第２優先の磁極センサＨ２も異常である場合には（Ｓ８８でＮＯ）、正常な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ９１）。また、前記Ｓ８７でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ１が異常であることに加えて（Ｓ８２でＮＯ）、第２優先が磁極センサＨ２でない場合には（Ｓ８７でＮＯ）、選択可能な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ９１）。
【００４８】
ところで、前記Ｓ８１でＮＯの場合、つまり第１優先が磁極センサＨ１でない場合には、第１優先が磁極センサＨ２であるか否かを判断する（図１１に示すＳ１０１）。第１優先が磁極センサＨ２である場合には（Ｓ１０１でＹＥＳ）、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、第１優先の磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する（Ｓ１０２）。第１優先の磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ１０２でＹＥＳ）、第１優先の磁極センサＨ２を選択する（Ｓ１０３）。そして、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ１０４でＹＥＳ）、磁極センサＨ１を第２優先に設定する（Ｓ１０５）。一方、磁極センサＨ１が異常である場合には（Ｓ１０４でＮＯ）、第２優先を無しとする（Ｓ１０６）。尚、前記Ｓ１０５及びＳ１０６の処理は、磁極センサＨ１の優先順位の設定を行うものであり、磁極センサＨ２の優先順位がそのまま維持されていることは言うまでもない。
【００４９】
ところで、前記Ｓ１０２でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ２が異常である場合には、第２優先が磁極センサＨ１であるか否かを判断する（Ｓ１０７）。第２優先が磁極センサＨ１である場合には（Ｓ１０７でＹＥＳ）、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、第２優先の磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。第２優先の磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ１０８でＹＥＳ）、第１優先の磁極センサＨ２が異常であることに基づき該磁極センサＨ２に代えて第２優先の磁極センサＨ１を選択する（Ｓ１０９）。そして、第１優先を磁極センサＨ２から磁極センサＨ１に変更するとともに、磁極センサＨ２が異常であることに基づき第２優先を無しとする（Ｓ１１０）。
【００５０】
尚、前記Ｓ１０８でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ２が異常であることに加えて（Ｓ１０２でＮＯ）、第２優先の磁極センサＨ１も異常である場合には（Ｓ１０８でＮＯ）、正常な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ１１１）。また、前記Ｓ１０７でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ２が異常であることに加えて（Ｓ１０２でＮＯ）、第２優先が磁極センサＨ１でない場合には（Ｓ１０７でＮＯ）、選択可能な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ１１１）。さらに、前記Ｓ１０１でＮＯの場合、つまり第１優先が磁極センサＨ１でないことに加えて（図１０に示すＳ８１でＮＯ）、第１優先が磁極センサＨ２でもない場合には（図１１に示すＳ１０１でＮＯ）、選択可能な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ１１１）。
【００５１】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）モータ軸Ｊの回転位置を検出する２つの磁極センサＨ１，Ｈ２を備えている。このため、第１優先の磁極センサＨ１に異常が発生しても、第２優先の磁極センサＨ２が正常であれば該磁極センサＨ２の出力変化に応じて相切換パターンを切り換えることで、モータ制御の継続が保証される。従って、磁極センサの異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることができる。
【００５２】
（２）第１優先の磁極センサＨ１が異常検出されたことに基づき（Ｓ８２でＮＯ）、第２優先の磁極センサＨ２が選択されると（Ｓ８９）、該磁極センサＨ２が第１優先となる（Ｓ９０）。すると、このように第１優先となった磁極センサＨ２が正常であれば（Ｓ１０２でＹＥＳ）、該磁極センサＨ２が選択された後（Ｓ１０３）、磁極センサＨ１が正常であるか否かが判断される（Ｓ１０４）。そして、磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ１０４でＹＥＳ）、該磁極センサＨ１が第２優先となる（Ｓ１０５）。
【００５３】
換言すれば、異常検出された磁極センサＨ１の正常復帰が検出されたとき、当該磁極センサＨ１の優先順位が該異常検出される前の優先順位よりも下げて再設定される。従って、一旦、異常検出されて正常復帰した磁極センサＨ１は、その信頼性の低下を考慮してその分優先順位を下げて再設定されることで、優先順位に応じたモータ制御の信頼性を向上させることができる。また、ノイズ発生等によって磁極センサＨ１に一時的な異常が検出されても、正常復帰の検出によって当該磁極センサＨ１の優先順位が再設定されることで、その使用を継続させることができる。
【００５４】
（３）モータ軸Ｊの回転に伴う各磁極センサＨ１，Ｈ２の出力変化の予測値は磁極センサ毎に同一であるが、かかる出力変化の予測値を示す互いに同一のパターンテーブルＴ１，Ｔ２を敢えて磁極センサ毎に備えている。そして、磁極センサＨ１の出力変化の予測値と、実際の該磁極センサＨ１の出力値とが異なる場合には、パターンテーブルＴ１，Ｔ２が比較され、両パターンテーブルＴ１，Ｔ２が一致しているときには、第１パターンテーブルＴ１の異常ではなく、磁極センサＨ１の異常と検出される。一方、両パターンテーブルＴ１，Ｔ２が一致していないときには、第１パターンテーブルＴ１の異常と検出される。これらのことから、異常検出の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
（４）上記（３）のように第１パターンテーブルＴ１の異常が検出された場合には、該第１パターンテーブルＴ１と同一の第２パターンテーブルＴ２を参照して磁極センサＨ１，Ｈ２の異常を検出することが可能である。このようなことからもモータ制御の継続が保証されることになり、異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることができると言える。
【００５６】
尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図１２に示すように、ホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６を３０度毎に設けた構成としてもよい。具体的には、ホール素子ＩＣ１とホール素子ＩＣ４、ホール素子ＩＣ２とホール素子ＩＣ５、ホール素子ＩＣ３とホール素子ＩＣ６を、それぞれ９０度ずらして配置する。即ち、磁極センサＨ１，Ｈ２をモータ軸Ｊの回転中心Ｏに対し互いに非対称に配置する。この場合、ロータＲの回転に伴って磁極センサＨ１，Ｈ２の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２が図１３に示すように変化する。このように構成すれば、磁極センサＨ１，Ｈ２の配置においてその制約が低減されることで、汎用性を向上させることができる。
【００５７】
・図１４に示すように、電子制御装置ＣをＣＰＵユニット１ａと送信ユニット１ｂとモータドライバ２とから構成してもよい。尚、ＣＰＵユニット１ａや送信ユニット１ｂは、前記ＣＰＵユニット１と同様に、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる。この場合、送信ユニット１ｂの送信処理部６０は、磁極センサＨ２の出力値ＨＡ２〜ＨＣ２を送信するとともに、図７の第２異常検出処理の処理結果を送信する。ＣＰＵユニット１ａの受信処理部７０は、前記送信処理部６０から送信されてきたデータを受信して多重磁極センサ処理部３０に出力する。
【００５８】
・３つ以上の磁極センサを備えた構成としてもよい。
さらに、上記実施形態より把握される技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。
【００５９】
〔１〕請求項４に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記異常検出手段は、前記相切換制御手段が相切換パターンを切り換えて出力した後、前記モータ軸が対応する方向に回転した場合において、前記パターンテーブルに基づく前記磁極センサの出力変化の予測値と、実際の該磁極センサの出力値とが異なる場合には、前記磁極センサ毎のパターンテーブルを比較し、両パターンテーブルが一致していないときには、前記パターンテーブルの異常と検出することを特徴とするブラシレスモータ制御装置。このように構成すれば、異常検出の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
〔２〕請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記複数の磁極センサは、前記モータ軸の回転中心に対し互いに非対称に配置された２つの磁極センサであることを特徴とするブラシレスモータ制御装置。このように構成すれば、複数の磁極センサは、モータ軸の回転中心に対し互いに非対称に配置された２つの磁極センサである。従って、これら磁極センサの配置においてその制約が低減されることで、汎用性を向上させることができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明によれば、磁極センサの異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブラシレスモータ制御装置の制御態様を示す機能ブロック図。
【図２】ロータ及び磁極センサの配置を示す正面図。
【図３】ロータの回転に伴う磁極センサの出力変化を示す説明図。
【図４】磁極センサの今回値と予測値との関係を総括的に示した一覧図。
【図５】ブラシレスモータが回転制御される場合の動作を示すフローチャート。
【図６】第１異常検出処理を示すフローチャート。
【図７】第２異常検出処理を示すフローチャート。
【図８】第１角度演算処理を示すフローチャート。
【図９】第２角度演算処理を示すフローチャート。
【図１０】磁極センサ選択処理を示すフローチャート。
【図１１】磁極センサ選択処理を示すフローチャート。
【図１２】別の実施形態のロータ及び磁極センサの配置を示す正面図。
【図１３】別の実施形態のロータの回転に伴う磁極センサの出力変化を示す説明図。
【図１４】別の実施形態のブラシレスモータ制御装置の制御態様を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
１０…異常検出手段としての第１異常検出処理部、２０…異常検出手段としての第２異常検出処理部、３０…優先順位設定手段及び選択手段としての多重磁極センサ処理部、５０…相切換制御手段としての相切換制御部、Ｈ１，Ｈ２…磁極センサ、Ｊ…モータ軸、Ｏ…モータ軸の回転中心、Ｔ１…第１パターンテーブル、Ｔ２…第２パターンテーブル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータ軸の回転位置を検出する磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力することによりブラシレスモータを回転制御するブラシレスモータ制御装置が知られている。
【０００３】
このようなブラシレスモータ制御装置では、回転制御に際してモータ軸の回転位置を検出することが重要となることから、磁極センサの異常を検出することも提案されている。例えば、特許文献１や特許文献２では、磁極センサが正常である場合に該磁極センサの出力がモータ軸の回転方向に対応して所定のパターンで変化することを利用して磁極センサの異常を検出している。即ち、磁極センサの出力変化の予測値と実際の磁極センサの出力値とを比較して両者が異なる場合には、磁極センサが異常であると判断している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０６−１７８５８６号公報
【特許文献２】
特開平０６−２６１５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブラシレスモータ制御装置では、磁極センサの異常が検出された場合には、適切な回転制御を行うことができないことから、ブラシレスモータを用いたシステムの停止を余儀なくされていた。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、磁極センサの異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることが可能なブラシレスモータ制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、モータ軸の回転位置を検出する複数の磁極センサと、前記複数の磁極センサに優先順位を設定する優先順位設定手段と、前記優先順位設定手段により設定された優先順位に基づき前記複数の磁極センサのいずれか１つを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力する相切換制御手段とを備えた。
【０００８】
従って、請求項１に記載の発明によれば、モータ軸の回転位置を検出する複数の磁極センサを備えている。このため、例えば磁極センサの１つに異常が発生しても、優先順位に従い選択されたいずれか１つの磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えることで、モータ制御の継続が保証される。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記複数の磁極センサの異常を個別に検出する異常検出手段を備え、前記選択手段は、最上位の優先順位に設定された前記磁極センサが異常検出されたとき、下位の優先順位に設定された前記磁極センサのいずれか１つを選択する。
【００１０】
従って、請求項２に記載の発明によれば、最上位の優先順位に設定された磁極センサに異常が発生しても、下位の優先順位に設定されたいずれか１つの磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えることで、モータ制御の継続が保証される。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記優先順位設定手段は、前記異常検出手段により異常検出された前記磁極センサの正常復帰が検出されたとき、当該磁極センサの優先順位を該異常検出される前の優先順位よりも下げて再設定する。
【００１２】
従って、請求項３に記載の発明によれば、一旦、異常検出されて正常復帰した磁極センサは、その信頼性の低下を考慮してその分優先順位を下げて再設定されることで、優先順位に応じたモータ制御の信頼性が向上する。また、ノイズ発生等によって磁極センサに一時的な異常が検出されても、正常復帰の検出によって当該磁極センサの優先順位が再設定されることで、その使用が継続可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記複数の磁極センサは、前記モータ軸の回転中心に対し互いに対称に配置された２つの磁極センサであり、前記モータ軸の回転に伴う各磁極センサの出力変化の予測値を示す互いに同一のパターンテーブルを磁極センサ毎に備え、前記異常検出手段は、前記相切換制御手段が相切換パターンを切り換えて出力した後、前記モータ軸が対応する方向に回転した場合において、前記パターンテーブルに基づく前記磁極センサの出力変化の予測値と、実際の該磁極センサの出力値とが異なる場合には、前記磁極センサ毎のパターンテーブルを比較し、両パターンテーブルが一致しているときには、前記パターンテーブルの異常ではなく、前記磁極センサの異常と検出する。
【００１４】
従って、請求項４に記載の発明によれば、複数の磁極センサは、モータ軸の回転中心に対し互いに対称に配置された２つの磁極センサである。このため、モータ軸の回転に伴う各磁極センサの出力変化の予測値は磁極センサ毎に同一であるが、かかる出力変化の予測値を示す互いに同一のパターンテーブルを敢えて磁極センサ毎に備えている。そして、磁極センサの出力変化の予測値と、実際の該磁極センサの出力値とが異なる場合には、磁極センサ毎のパターンテーブルが比較され、両パターンテーブルが一致しているときには、パターンテーブルの異常ではなく、磁極センサの異常と検出される。このため、異常検出の信頼性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように、電子制御装置Ｃは、ＣＰＵユニット１とモータドライバ２とを備えている。ＣＰＵユニット１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、後述する磁極センサＨ１，Ｈ２の出力変化を示す出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいて相切換パターンを切り換えて出力し、モータドライバ２を介してブラシレスモータ３を回転制御する。
【００１６】
ブラシレスモータ３は、図示しないモータハウジングに回転可能に支持されたモータ軸Ｊ（図２参照）と、該モータハウジングに固定された基板Ｐ（図２参照）とを備えている。前記モータ軸Ｊには、該モータ軸Ｊと一体回転されるロータＲが固定されている。このロータＲには磁石が設けられている。磁石は４極から成り円板状に形成されている。
【００１７】
一方、前記基板Ｐには、互いに同一構成である６個のホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６が固定されている。これらホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６は、基板Ｐ上の同一円周上に沿って所定角度（本実施形態では６０度）毎に設けられている。具体的には、ホール素子ＩＣ１とホール素子ＩＣ４、ホール素子ＩＣ２とホール素子ＩＣ５、ホール素子ＩＣ３とホール素子ＩＣ６は、それぞれモータ軸Ｊの回転中心Ｏに対して対称な位置に設けられている。そして、ホール素子ＩＣ１〜ＩＣ３により磁極センサＨ１が構成されている一方、ホール素子ＩＣ４〜ＩＣ６により磁極センサＨ２が構成されている。即ち、本実施形態では、モータ軸Ｊの回転位置を検出する互いに同一構成となる２つの磁極センサＨ１，Ｈ２を備えている。そして、これら磁極センサＨ１，Ｈ２は、モータ軸Ｊの回転中心Ｏに対し互いに対称に配置されている。
【００１８】
ここで、前記モータ軸Ｊの回転に伴ってロータＲが一体回転されると、そのロータＲの回転位置に応じて、Ｌレベル又はＨレベルの出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２がホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６からＣＰＵユニット１に入力される。尚、ホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６によりＮ極が検出されるとＨレベルの出力値が入力される。一方、ホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６によりＳ極が検出されるとＬレベルの出力値が入力される。従って、ロータＲの回転に伴ってホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２が図３に示すように規則的に変化する。尚、出力値ＨＡ１〜ＨＣ１はホール素子ＩＣ１〜ＩＣ３（磁極センサＨ１）の出力値を示し、出力値ＨＡ２〜ＨＣ２はホール素子ＩＣ４〜ＩＣ６（磁極センサＨ２）の出力値を示している。
【００１９】
そして、図３から明らかなように、磁極センサＨ１，Ｈ２がいずれも正常である場合には、ロータＲの回転位置と以降の回転方向とが決まれば、次に検出されるべきホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２、つまり予測値が求まる。そして、ロータＲの回転に伴う磁極センサＨ１の出力変化の予測値を示す第１パターンテーブルＴ１のデータがＲＯＭに記憶されている。また、ロータＲの回転に伴う磁極センサＨ２の出力変化の予測値を示す第２パターンテーブルＴ２のデータがＲＯＭに記憶されている。ロータＲの回転に伴うこれら磁極センサＨ１，Ｈ２の出力変化の予測値は同一であるが、かかる出力変化の予測値を示す互いに同一のパターンテーブルＴ１，Ｔ２を磁極センサＨ１，Ｈ２毎に備えている。
【００２０】
尚、図４は、パターンテーブルＴ１，Ｔ２に基づく磁極センサＨ１，Ｈ２の今回の出力値（今回値）と、回転方向に応じて該今回値から予測される次の出力値（予測値）との関係を総括的に示した一覧図である。そして、パターンテーブルＴ１，Ｔ２に基づく磁極センサＨ１，Ｈ２の出力変化の予測値と、実際に磁極センサＨ１，Ｈ２から入力された出力値とが一致しているか否かを判断することにより、磁極センサＨ１，Ｈ２の異常を検出し得ることが示唆されている。
【００２１】
そこで、本実施形態では、モータ制御にあたって磁極センサＨ１，Ｈ２に優先順位を設定し、上位の優先順位に設定された磁極センサの異常を検出した場合には、下位の優先順位に設定された磁極センサを選択するようにしている。そして、その選択した磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力することによりブラシレスモータ３を回転制御するようにしている。
【００２２】
次に、ＣＰＵユニット１の制御態様を図１に示す機能ブロック図に従って説明する。
図１に示すように、ＣＰＵユニット１は、第１異常検出処理部１０、第２異常検出処理部２０、多重磁極センサ処理部３０、モータサーボ制御部４０、相切換制御部５０を備えている。
【００２３】
第１異常検出処理部１０は、磁極センサＨ１から入力される出力値ＨＡ１〜ＨＣ１に基づいて、該磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する第１異常検出処理を実行するためのものである。第２異常検出処理部２０は、磁極センサＨ２から入力される出力値ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいて、該磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する第２異常検出処理を実行するためのものである。
【００２４】
多重磁極センサ処理部３０は、磁極センサＨ１の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１に基づいてロータＲ（モータ軸Ｊ）の回転位置（実角度）θ１を演算する第１角度演算処理を実行するためのものである。また、多重磁極センサ処理部３０は、磁極センサＨ２の出力値ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいてロータＲの回転位置（実角度）θ２を演算する第２角度演算処理を実行するためのものでもある。さらに、多重磁極センサ処理部３０は、磁極センサＨ１，Ｈ２の異常の有無に応じていずれかの磁極センサを選択する磁極センサ選択処理を実行するためのものでもある。
【００２５】
モータサーボ制御部４０は、図示しない目標角度演算部から入力される目標角度θｔ及び前記多重磁極センサ処理部３０から入力されるロータＲの回転位置（実角度）θｒに基づいてＰＷＭ信号を生成するモータサーボ制御を実行するためのものである。尚、この実角度θｒは、選択されたいずれかの磁極センサＨ１，Ｈ２の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいて演算された実角度θ１又は実角度θ２である。
【００２６】
相切換制御部５０は、前記多重磁極センサ処理部３０により選択された磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力する相切換制御を実行するためのものである。そして、モータドライバ２は、前記モータサーボ制御部４０からのＰＷＭ信号及び前記相切換制御部５０からの相切換パターンに基づいて、ブラシレスモータ３のコイルに電力を供給する。その結果、モータコイルの励磁相が切り換えられることによりブラシレスモータ３が回転制御される。
【００２７】
次に、ブラシレスモータ３が回転制御される場合の動作について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
さて、モータ軸Ｊの回転に伴ってロータＲが一体回転すると、そのロータＲの回転位置に応じて、磁極センサＨ１，Ｈ２からＣＰＵユニット１にＬレベル又はＨレベルの出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２が入力される（Ｓ１）。そして、磁極センサＨ１の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１のうちいずれか１つに変化があると、第１異常検出処理部１０により第１異常検出処理が実行される（Ｓ２）。また、磁極センサＨ２の出力値ＨＡ２〜ＨＣ２のうちいずれか１つに変化があると、第２異常検出処理部２０により第２異常検出処理が実行される（Ｓ３）。
【００２８】
Ｓ４では、多重磁極センサ処理部３０により第１角度演算処理が実行される。Ｓ５では、多重磁極センサ処理部３０により第２角度演算処理が実行される。Ｓ６では、多重磁極センサ処理部３０により磁極センサ選択処理が実行される。
【００２９】
そして、前記磁極センサ選択処理により磁極センサＨ１，Ｈ２のいずれかが選択された場合には（Ｓ７でＹＥＳ）、モータサーボ制御部４０によりモータサーボ制御が実行された後（Ｓ８）、相切換制御部５０により相切換制御が実行される（Ｓ９）。以上により、ブラシレスモータ３が回転制御され、再び磁極センサＨ１，Ｈ２からＣＰＵユニット１に次の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２が入力されて（Ｓ１）、同様の処理が繰り返される。
【００３０】
一方、前記Ｓ６の磁極センサ選択処理によりいずれの磁極センサＨ１，Ｈ２も選択されなかった場合には（Ｓ７でＮＯ）、ブラシレスモータ３の回転が停止されてシステムが停止される（Ｓ１０）。
【００３１】
次に、前記Ｓ２でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される第１異常検出処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
Ｓ２１では、今まで記憶していた磁極センサＨ１の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１を前回値として更新する。そして、磁極センサＨ１から新たに入力された出力値ＨＡ１〜ＨＣ１を今回値として記憶する（Ｓ２２）。
【００３２】
Ｓ２３では、第１パターンテーブルＴ１が正常であるか否かを判断する。第１パターンテーブルＴ１が正常である場合には（Ｓ２３でＹＥＳ）、その第１パターンテーブルＴ１を参照して（Ｓ２４）、前回予測値（図４参照）を読み出す（Ｓ２５）。一方、第１パターンテーブルＴ１が異常である場合には（Ｓ２３でＮＯ）、第２パターンテーブルＴ２を参照して（Ｓ２６）、前回予測値（図４参照）を読み出す（Ｓ２５）。
【００３３】
Ｓ２７では、前記Ｓ２５で読み出した前回予測値と、前記Ｓ２１で更新した実際の前回値（実際値）とが一致しているか否かを判断する。両者が一致している場合には（Ｓ２７でＹＥＳ）、磁極センサＨ１が正常であると認識する（Ｓ２８）。一方、両者が異なる場合には（Ｓ２７でＮＯ）、前記Ｓ２６で第２パターンテーブルＴ２を参照したか否かを判断する（Ｓ２９）。異常である第１パターンテーブルＴ１に代えて前記Ｓ２６で正常である第２パターンテーブルＴ２を参照した場合には（Ｓ２９でＹＥＳ）、磁極センサＨ１が異常であると認識する（Ｓ３０）。
【００３４】
一方、第１パターンテーブルＴ１を参照した場合には（Ｓ２９でＮＯ）、第１パターンテーブルＴ１と第２パターンテーブルＴ２とが一致しているか否かを判断する（Ｓ３１）。両者が一致している場合には（Ｓ３１でＹＥＳ）、磁極センサＨ１が異常であると認識する（Ｓ３０）。一方、両者が異なる場合には（Ｓ３１でＮＯ）、第１パターンテーブルＴ１が異常であると認識する（Ｓ３２）。
【００３５】
次に、図５に示すＳ３でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される第２異常検出処理について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
Ｓ４１では、今まで記憶していた磁極センサＨ２の出力値ＨＡ２〜ＨＣ２を前回値として更新する。そして、磁極センサＨ２から新たに入力された出力値ＨＡ２〜ＨＣ２を今回値として記憶する（Ｓ４２）。
【００３６】
Ｓ４３では、第２パターンテーブルＴ２が正常であるか否かを判断する。第２パターンテーブルＴ２が正常である場合には（Ｓ４３でＹＥＳ）、その第２パターンテーブルＴ２を参照して（Ｓ４４）、前回予測値（図４参照）を読み出す（Ｓ４５）。一方、第２パターンテーブルＴ２が異常である場合には（Ｓ４３でＮＯ）、第１パターンテーブルＴ１を参照して（Ｓ４６）、前回予測値（図４参照）を読み出す（Ｓ４５）。
【００３７】
Ｓ４７では、前記Ｓ４５で読み出した前回予測値と、前記Ｓ４１で更新した実際の前回値（実際値）とが一致しているか否かを判断する。両者が一致している場合には（Ｓ４７でＹＥＳ）、磁極センサＨ２が正常であると認識する（Ｓ４８）。一方、両者が異なる場合には（Ｓ４７でＮＯ）、前記Ｓ４６で第１パターンテーブルＴ１を参照したか否かを判断する（Ｓ４９）。異常である第２パターンテーブルＴ２に代えて前記Ｓ４６で正常である第１パターンテーブルＴ１を参照した場合には（Ｓ４９でＹＥＳ）、磁極センサＨ２が異常であると認識する（Ｓ５０）。
【００３８】
一方、第２パターンテーブルＴ２を参照した場合には（Ｓ４９でＮＯ）、第１パターンテーブルＴ１と第２パターンテーブルＴ２とが一致しているか否かを判断する（Ｓ５１）。両者が一致している場合には（Ｓ５１でＹＥＳ）、磁極センサＨ２が異常であると認識する（Ｓ５０）。一方、両者が異なる場合には（Ｓ５１でＮＯ）、第２パターンテーブルＴ２が異常であると認識する（Ｓ５２）。
【００３９】
次に、図５に示すＳ４でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される第１角度演算処理について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
Ｓ６１では、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する。磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ６１でＹＥＳ）、出力値ＨＡ１〜ＨＣ１に基づいてロータＲの実角度θ１を演算する（Ｓ６２）。
【００４０】
一方、磁極センサＨ１が異常である場合には（Ｓ６１でＮＯ）、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する（Ｓ６３）。磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ６３でＹＥＳ）、出力値ＨＡ２〜ＨＣ２に基づくロータＲの実角度θ２を実角度θ１として代用する（Ｓ６４）。一方、磁極センサＨ１が異常であることに加えて、磁極センサＨ２も異常である場合には（Ｓ６３でＮＯ）、この処理を終了する。
【００４１】
次に、図５に示すＳ５でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される第２角度演算処理について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。
Ｓ７１では、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する。磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ７１でＹＥＳ）、出力値ＨＡ２〜ＨＣ２に基づいてロータＲの実角度θ２を演算する（Ｓ７２）。
【００４２】
一方、磁極センサＨ２が異常である場合には（Ｓ７１でＮＯ）、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する（Ｓ７３）。磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ７３でＹＥＳ）、出力値ＨＡ１〜ＨＣ１に基づくロータＲの実角度θ１を実角度θ２として代用する（Ｓ７４）。一方、磁極センサＨ２が異常であることに加えて、磁極センサＨ１も異常である場合には（Ｓ７３でＮＯ）、この処理を終了する。
【００４３】
次に、図５に示すＳ６でＣＰＵユニット１のＣＰＵにより実行される磁極センサ選択処理について、図１０及び図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
Ｓ８１では、上位の優先順位（第１優先）に設定されている磁極センサが磁極センサＨ１であるか否かを判断する。尚、本実施形態では、デフォルトで磁極センサＨ１が上位の優先順位（第１優先）に設定されているとともに、磁極センサＨ２が下位の優先順位（第２優先）に設定されている。従って、まずＳ８１でＹＥＳと判断してＳ８２に移行する場合を説明する。
【００４５】
Ｓ８２では、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、第１優先の磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する。第１優先の磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ８２でＹＥＳ）、第１優先の磁極センサＨ１を選択する（Ｓ８３）。そして、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する（Ｓ８４）。磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ８４でＹＥＳ）、磁極センサＨ２を第２優先に設定する（Ｓ８５）。一方、磁極センサＨ２が異常である場合には（Ｓ８４でＮＯ）、第２優先を無しとする（Ｓ８６）。尚、前記Ｓ８５及びＳ８６の処理は、磁極センサＨ２の優先順位の設定を行うものであり、磁極センサＨ１の優先順位がそのまま維持されていることは言うまでもない。
【００４６】
ところで、前記Ｓ８２でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ１が異常である場合には、第２優先が磁極センサＨ２であるか否かを判断する（Ｓ８７）。第２優先が磁極センサＨ２である場合には（Ｓ８７でＹＥＳ）、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、第２優先の磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する（Ｓ８８）。第２優先の磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ８８でＹＥＳ）、第１優先の磁極センサＨ１が異常であることに基づき該磁極センサＨ１に代えて第２優先の磁極センサＨ２を選択する（Ｓ８９）。そして、第１優先を磁極センサＨ１から磁極センサＨ２に変更するとともに、磁極センサＨ１が異常であることに基づき第２優先を無しとする（Ｓ９０）。
【００４７】
尚、前記Ｓ８８でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ１が異常であることに加えて（Ｓ８２でＮＯ）、第２優先の磁極センサＨ２も異常である場合には（Ｓ８８でＮＯ）、正常な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ９１）。また、前記Ｓ８７でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ１が異常であることに加えて（Ｓ８２でＮＯ）、第２優先が磁極センサＨ２でない場合には（Ｓ８７でＮＯ）、選択可能な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ９１）。
【００４８】
ところで、前記Ｓ８１でＮＯの場合、つまり第１優先が磁極センサＨ１でない場合には、第１優先が磁極センサＨ２であるか否かを判断する（図１１に示すＳ１０１）。第１優先が磁極センサＨ２である場合には（Ｓ１０１でＹＥＳ）、図７の第２異常検出処理の処理結果に基づいて、第１優先の磁極センサＨ２が正常であるか否かを判断する（Ｓ１０２）。第１優先の磁極センサＨ２が正常である場合には（Ｓ１０２でＹＥＳ）、第１優先の磁極センサＨ２を選択する（Ｓ１０３）。そして、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ１０４でＹＥＳ）、磁極センサＨ１を第２優先に設定する（Ｓ１０５）。一方、磁極センサＨ１が異常である場合には（Ｓ１０４でＮＯ）、第２優先を無しとする（Ｓ１０６）。尚、前記Ｓ１０５及びＳ１０６の処理は、磁極センサＨ１の優先順位の設定を行うものであり、磁極センサＨ２の優先順位がそのまま維持されていることは言うまでもない。
【００４９】
ところで、前記Ｓ１０２でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ２が異常である場合には、第２優先が磁極センサＨ１であるか否かを判断する（Ｓ１０７）。第２優先が磁極センサＨ１である場合には（Ｓ１０７でＹＥＳ）、図６の第１異常検出処理の処理結果に基づいて、第２優先の磁極センサＨ１が正常であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。第２優先の磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ１０８でＹＥＳ）、第１優先の磁極センサＨ２が異常であることに基づき該磁極センサＨ２に代えて第２優先の磁極センサＨ１を選択する（Ｓ１０９）。そして、第１優先を磁極センサＨ２から磁極センサＨ１に変更するとともに、磁極センサＨ２が異常であることに基づき第２優先を無しとする（Ｓ１１０）。
【００５０】
尚、前記Ｓ１０８でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ２が異常であることに加えて（Ｓ１０２でＮＯ）、第２優先の磁極センサＨ１も異常である場合には（Ｓ１０８でＮＯ）、正常な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ１１１）。また、前記Ｓ１０７でＮＯの場合、つまり第１優先の磁極センサＨ２が異常であることに加えて（Ｓ１０２でＮＯ）、第２優先が磁極センサＨ１でない場合には（Ｓ１０７でＮＯ）、選択可能な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ１１１）。さらに、前記Ｓ１０１でＮＯの場合、つまり第１優先が磁極センサＨ１でないことに加えて（図１０に示すＳ８１でＮＯ）、第１優先が磁極センサＨ２でもない場合には（図１１に示すＳ１０１でＮＯ）、選択可能な磁極センサが無いことから、いずれの磁極センサも選択しない（Ｓ１１１）。
【００５１】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）モータ軸Ｊの回転位置を検出する２つの磁極センサＨ１，Ｈ２を備えている。このため、第１優先の磁極センサＨ１に異常が発生しても、第２優先の磁極センサＨ２が正常であれば該磁極センサＨ２の出力変化に応じて相切換パターンを切り換えることで、モータ制御の継続が保証される。従って、磁極センサの異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることができる。
【００５２】
（２）第１優先の磁極センサＨ１が異常検出されたことに基づき（Ｓ８２でＮＯ）、第２優先の磁極センサＨ２が選択されると（Ｓ８９）、該磁極センサＨ２が第１優先となる（Ｓ９０）。すると、このように第１優先となった磁極センサＨ２が正常であれば（Ｓ１０２でＹＥＳ）、該磁極センサＨ２が選択された後（Ｓ１０３）、磁極センサＨ１が正常であるか否かが判断される（Ｓ１０４）。そして、磁極センサＨ１が正常である場合には（Ｓ１０４でＹＥＳ）、該磁極センサＨ１が第２優先となる（Ｓ１０５）。
【００５３】
換言すれば、異常検出された磁極センサＨ１の正常復帰が検出されたとき、当該磁極センサＨ１の優先順位が該異常検出される前の優先順位よりも下げて再設定される。従って、一旦、異常検出されて正常復帰した磁極センサＨ１は、その信頼性の低下を考慮してその分優先順位を下げて再設定されることで、優先順位に応じたモータ制御の信頼性を向上させることができる。また、ノイズ発生等によって磁極センサＨ１に一時的な異常が検出されても、正常復帰の検出によって当該磁極センサＨ１の優先順位が再設定されることで、その使用を継続させることができる。
【００５４】
（３）モータ軸Ｊの回転に伴う各磁極センサＨ１，Ｈ２の出力変化の予測値は磁極センサ毎に同一であるが、かかる出力変化の予測値を示す互いに同一のパターンテーブルＴ１，Ｔ２を敢えて磁極センサ毎に備えている。そして、磁極センサＨ１の出力変化の予測値と、実際の該磁極センサＨ１の出力値とが異なる場合には、パターンテーブルＴ１，Ｔ２が比較され、両パターンテーブルＴ１，Ｔ２が一致しているときには、第１パターンテーブルＴ１の異常ではなく、磁極センサＨ１の異常と検出される。一方、両パターンテーブルＴ１，Ｔ２が一致していないときには、第１パターンテーブルＴ１の異常と検出される。これらのことから、異常検出の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
（４）上記（３）のように第１パターンテーブルＴ１の異常が検出された場合には、該第１パターンテーブルＴ１と同一の第２パターンテーブルＴ２を参照して磁極センサＨ１，Ｈ２の異常を検出することが可能である。このようなことからもモータ制御の継続が保証されることになり、異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることができると言える。
【００５６】
尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・図１２に示すように、ホール素子ＩＣ１〜ＩＣ６を３０度毎に設けた構成としてもよい。具体的には、ホール素子ＩＣ１とホール素子ＩＣ４、ホール素子ＩＣ２とホール素子ＩＣ５、ホール素子ＩＣ３とホール素子ＩＣ６を、それぞれ９０度ずらして配置する。即ち、磁極センサＨ１，Ｈ２をモータ軸Ｊの回転中心Ｏに対し互いに非対称に配置する。この場合、ロータＲの回転に伴って磁極センサＨ１，Ｈ２の出力値ＨＡ１〜ＨＣ１，ＨＡ２〜ＨＣ２が図１３に示すように変化する。このように構成すれば、磁極センサＨ１，Ｈ２の配置においてその制約が低減されることで、汎用性を向上させることができる。
【００５７】
・図１４に示すように、電子制御装置ＣをＣＰＵユニット１ａと送信ユニット１ｂとモータドライバ２とから構成してもよい。尚、ＣＰＵユニット１ａや送信ユニット１ｂは、前記ＣＰＵユニット１と同様に、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる。この場合、送信ユニット１ｂの送信処理部６０は、磁極センサＨ２の出力値ＨＡ２〜ＨＣ２を送信するとともに、図７の第２異常検出処理の処理結果を送信する。ＣＰＵユニット１ａの受信処理部７０は、前記送信処理部６０から送信されてきたデータを受信して多重磁極センサ処理部３０に出力する。
【００５８】
・３つ以上の磁極センサを備えた構成としてもよい。
さらに、上記実施形態より把握される技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。
【００５９】
〔１〕請求項４に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記異常検出手段は、前記相切換制御手段が相切換パターンを切り換えて出力した後、前記モータ軸が対応する方向に回転した場合において、前記パターンテーブルに基づく前記磁極センサの出力変化の予測値と、実際の該磁極センサの出力値とが異なる場合には、前記磁極センサ毎のパターンテーブルを比較し、両パターンテーブルが一致していないときには、前記パターンテーブルの異常と検出することを特徴とするブラシレスモータ制御装置。このように構成すれば、異常検出の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
〔２〕請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ制御装置において、前記複数の磁極センサは、前記モータ軸の回転中心に対し互いに非対称に配置された２つの磁極センサであることを特徴とするブラシレスモータ制御装置。このように構成すれば、複数の磁極センサは、モータ軸の回転中心に対し互いに非対称に配置された２つの磁極センサである。従って、これら磁極センサの配置においてその制約が低減されることで、汎用性を向上させることができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明によれば、磁極センサの異常発生に対するモータ制御の持続性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブラシレスモータ制御装置の制御態様を示す機能ブロック図。
【図２】ロータ及び磁極センサの配置を示す正面図。
【図３】ロータの回転に伴う磁極センサの出力変化を示す説明図。
【図４】磁極センサの今回値と予測値との関係を総括的に示した一覧図。
【図５】ブラシレスモータが回転制御される場合の動作を示すフローチャート。
【図６】第１異常検出処理を示すフローチャート。
【図７】第２異常検出処理を示すフローチャート。
【図８】第１角度演算処理を示すフローチャート。
【図９】第２角度演算処理を示すフローチャート。
【図１０】磁極センサ選択処理を示すフローチャート。
【図１１】磁極センサ選択処理を示すフローチャート。
【図１２】別の実施形態のロータ及び磁極センサの配置を示す正面図。
【図１３】別の実施形態のロータの回転に伴う磁極センサの出力変化を示す説明図。
【図１４】別の実施形態のブラシレスモータ制御装置の制御態様を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
１０…異常検出手段としての第１異常検出処理部、２０…異常検出手段としての第２異常検出処理部、３０…優先順位設定手段及び選択手段としての多重磁極センサ処理部、５０…相切換制御手段としての相切換制御部、Ｈ１，Ｈ２…磁極センサ、Ｊ…モータ軸、Ｏ…モータ軸の回転中心、Ｔ１…第１パターンテーブル、Ｔ２…第２パターンテーブル。
Claims (4)
- モータ軸の回転位置を検出する複数の磁極センサと、
前記複数の磁極センサに優先順位を設定する優先順位設定手段と、
前記優先順位設定手段により設定された優先順位に基づき前記複数の磁極センサのいずれか１つを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された磁極センサの出力変化に応じて相切換パターンを切り換えて出力する相切換制御手段とを備えたことを特徴とするブラシレスモータ制御装置。 - 請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置において、
前記複数の磁極センサの異常を個別に検出する異常検出手段を備え、
前記選択手段は、最上位の優先順位に設定された前記磁極センサが異常検出されたとき、下位の優先順位に設定された前記磁極センサのいずれか１つを選択することを特徴とするブラシレスモータ制御装置。 - 請求項２に記載のブラシレスモータ制御装置において、
前記優先順位設定手段は、前記異常検出手段により異常検出された前記磁極センサの正常復帰が検出されたとき、当該磁極センサの優先順位を該異常検出される前の優先順位よりも下げて再設定することを特徴とするブラシレスモータ制御装置。 - 請求項２又は請求項３に記載のブラシレスモータ制御装置において、
前記複数の磁極センサは、前記モータ軸の回転中心に対し互いに対称に配置された２つの磁極センサであり、
前記モータ軸の回転に伴う各磁極センサの出力変化の予測値を示す互いに同一のパターンテーブルを磁極センサ毎に備え、
前記異常検出手段は、前記相切換制御手段が相切換パターンを切り換えて出力した後、前記モータ軸が対応する方向に回転した場合において、前記パターンテーブルに基づく前記磁極センサの出力変化の予測値と、実際の該磁極センサの出力値とが異なる場合には、前記磁極センサ毎のパターンテーブルを比較し、両パターンテーブルが一致しているときには、前記パターンテーブルの異常ではなく、前記磁極センサの異常と検出することを特徴とするブラシレスモータ制御装置。
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