JP2005318724A - モータ駆動装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度は良いが高価なレゾルバなどを使用しないで精度は劣るが安価なホールセンサを用いてモータの全回転速度領域で精度良く角速度、回転角度を検出できるモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】低速回転速度の場合はモータの逆起電圧に基き角速度を検出する第１の角速度検出手段と、高速回転速度の場合は、ホールセンサからの信号に基き角速度を検出する第２の角速度検出手段とを備え、ハイブリッドにして使用することにより、ホールセンサを用いて全回転速度領域で精度良く角速度、回転角度を検出できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、モータ駆動装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置に関し、特に、高速回転のときでも低速回転のときでもモータの角速度を精度良く検出できるモータ駆動装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

自動車のステアリング装置をモータの回転力で操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。このような電動パワーステアリング装置の簡単な構成を図９を参照して説明する。操向ハンドル１０１の軸１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４ａ及び１０４ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に結合されている。軸１０２には，操向ハンドル１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０７が設けられており、操向ハンドル１０１の操舵力を補助するモータ１０８が、減速ギア１０３を介して軸１０２に連結されている。

このような構成の電動パワーステアリング装置のモータ１０８が運転手のハンドル操作に対応した所望のトルクを出力するように制御を正しく実行する必要がある。電動パワーステアリング装置のモータ１０８を制御するための典型的な制御方法の一つであるベクトル制御について特許文献１に記載されており、図１０は特許文献１で開示された電動パワーステアリング装置の制御の基本部分を表わした制御ブロック図である。

この制御ブロック図について説明すると、トルクセンサ１０７から検出される操舵トルクＴｒに基いて図示しないトルク指令値演算部において演算されたトルク指令値Ｔｒｅｆ、モータ１０８の電気角である回転角度θ及び角速度ωが電流指令値演算部２０４に入力される。電流指令値演算部２０４はｑ軸成分の電流指令値Ｉｑｒｅｆとｄ軸成分の電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出するが、通常、電流指令値Ｉｑｒｅｆはトルク指令値Ｔｒｅｆに比例して、電流指令値Ｉｄｒｅｆは０である（通常はＩｄｒｅｆ＝０である）。一方、モータ１０８の回転角度θや角速度ωを検出するために角度検出器が設置されており、角度検出器としてエンコーダやホールセンサなどもあるが、ここではレゾルバ２０１とする。レゾルバ２０１から出力する信号は直ちに回転角度θを示していないので、ＲＤＣ回路などで構成される位置検出回路２０２において、回転角度θ及び角速度ωが算出される。

本制御ブロック図はフィードバック制御を例として用いており、前述した電流指令値ＩｑｒｅｆおよびＩｄｒｅｆに対してモータ１０８の実際のモータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを検出してフィードバックして制御する必要がある。具体的には、電流検出器２０５−１，２０５−２において、モータ電流Ｉａ，Ｉｃが検出され、モータ電流Ｉｂは、Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝０の関係から、減算部２０７−３において、Ｉｂ＝−（Ｉａ＋Ｉｃ）として算出される。次に、ベクトル制御のために３相／２相変換部２０６でモータ電流Ｉｑ、Ｉｄに変換される。この変換に、前述したモータの回転角度θが利用される。次に、モータ電流Ｉｑ，Ｉｄは減算部２０７−１，２０７−２にそれぞれフィードバックされ、減算部２０７−１で電流指令値Ｉｑｒｅｆとモータ電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑが算出され、減算部２０７−２で電流指令値Ｉｄｒｅｆ（通常はＩｄｒｅｆ＝０である）とモータ電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄが算出される。

これらの偏差を無くすように比例積分（ＰＩ）制御部２０８に入力され、電圧指令値Ｖｄｒｅｆ，Ｖｑｒｅｆが出力される。そして実際のモータ１０８は３相の電流を供給する必要があるので、電圧指令値Ｖｄｒｅｆ，Ｖｑｒｅｆは２相／３相変換部２０９で３相の電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆに変換される。ＰＷＭ制御部２１０は電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆに基いてＰＷＭ制御信号を発生し、インバータ回路２１１はこのＰＷＭ制御信号に基きモータ１０８に電流を供給して電流指令値ＩｑｒｅｆおよびＩｄｒｅｆとの偏差が無くなるようにモータ電流Ｉａ、Ｉｂ，Ｉｃを供給する。

上述したように、ロータの角速度ωや回転角度θはモータの制御に重要であり、精度良く検出する必要がある。そのため、位置検出センサ１１として検出精度の良いレゾルバやエンコーダが用いられるが、高価であるという課題がある。

そこで、特許文献２のように、位置検出センサを用いないで、モータの電圧、電流を用いてロータの回転角度θを検出する方法を開示している。しかし、この方法ではロータの回転角度θを検出することは可能であるが積分主体の方法であるため角速度ωを検出できない課題がある。

特開２００１−１８８２２号公報 特開２００１−２０４１８９号公報

以上説明したように、ロータの角速度や回転角度を精度良く検出するために高価なセンサが必要であったり、或いは、位置検出センサを用いない場合、回転角度を検出できるが角速度を検出できないという課題がある。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、モータが高速回転の場合でも、低速回転の場合でも、安価な位置検出センサを用いて精度良くモータの角速度及び回転角度を検出できるモータ駆動装置およびそれを具備した電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、モータ駆動装置に関するものであり、本発明の上記目的は、ブラシレスモータの角速度を前記ブラシレスモータの逆起電圧を用いて検出する第１の角速度検出手段と、前記ブラシレスモータに配された複数のホールセンサの信号を用いて前記ブラシレスモータの角速度を検出する第２の角速度検出手段と、前記ブラシレスモータが所定の回転速度より低速回転の場合は前記第１の角速度検出手段の検出した角速度ω１を選択し、前記ブラシレスモータが前記所定の回転速度より高速回転の場合は前記第２の角速度検出手段の検出した角速度ω２を選択する選択手段とを備えたことによって達成される。また、本発明の上記目的は、前記第１の角速度検出手段は、前記ブラシレスモータの電圧及び電流より算出される逆起電圧を用いて前記角速度ω１の大きさを検出することによってさらに効果的に達成される。本発明の上記目的は、前記第２の角速度検出手段は、検出時点の前記ホールセンサの信号及び検出時点より過去の複数のホールセンサの信号を用いて前記角速度ω２を検出することによってさらに効果的に達成される。本発明の上記目的は、前記選択手段が、ヒステリシス特性を有する所定の回転速度に基いて前記角速度ω１又はω２を選択することによってさらに効果的に達成される。本発明の上記目的は、前記角速度ω１又は角速度ω２より前記ブラシレスモータの回転角度θを検出することによってさらに効果的に達成される。本発明の上記目的は、モータ駆動装置を電動パワーステアリング装置に具備することによってさらに効果的に達成される。

本発明によれば、モータが高速回転の場合は、単位時間当たり多数のホールセンサ信号を得ることができるのでホールセンサ信号を用いて精度の良い角速度ω１及び回転角度θ１を検出でき、モータが低速回転の場合は、ホールセンサ信号に代えてモータの逆起電圧を用いて精度の良い角速度ω２及び回転角度θ２を検出でき、さらに、回転速度によって切り替わる選択手段を用いて、回転速度によって精度が異なる角速度ω１又はω２及び回転速度θ１又はθ２の中から精度の良い角速度及び回転角度を選択することができるのでモータの低速回転から高速回転までの全速度領域において精度の良い角速度及び回転角度を検出できる。

角速度及び回転角度を逆起電圧及びホールセンサ信号を用いて検出できる原理を先に説明し、その後で実施例について説明する。

まず、逆起電圧を用いて角速度を検出する原理を図１を参照して説明する。以下の説明で、モータの電圧として相電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを検出する例について説明するが、電圧が線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａであっても成立する。電圧の他に検出されるものとしてモータの電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃがあり、検出しないものとして、モータの巻線抵抗Ｒａ、Ｒｂ，ＲｃおよびインダクタンスＬａ，Ｌｂ，Ｌｃはモータの特性から求めることができる。これらの値とモータの各相逆起電圧ｅａ，ｅｂ，ｅｃの関係は数１の関係で表わすことができる。

（数１）
ｅａ＝Ｖａ−（Ｒａ＋ｓ・Ｌａ）・ｉａ
ｅｂ＝Ｖｂ−（Ｒｂ＋ｓ・Ｌｂ）・ｉｂ
ｅｃ＝Ｖｃ−（Ｒｃ＋ｓ・Ｌｃ）・ｉｃ
ここで、ｓはラプラス演算子で、ここでは微分演算（ｄ／ｄｔ）を表わしている。

一方、ロータの角速度ωｅの算出について説明する。以下、特別の注釈が無い限り角速度ωｅは電気角速度を表わす。電気角速度ωｅと機械角速度ωｍとの関係は、モータの極対数をＰで表わせば、ωｅ＝Ｐ・ωｍである。
一般的に、モータの逆起電圧ｅと角速度ωｅの関係は数２で表現できる。

（数２）
ｅ＝Ｋｅ・ωｍ
ここで、Ｋｅはモータの逆起電圧定数［Ｖ／ｒａｄ／ｓ］である。

しかし、上記式はブラシモータの式であり、整流子の無いブラシレスモータでは、各相の逆起電圧ｅａ，ｅｂ，ｅｃを整流する必要がある。台形波電流、矩形波電流制御では、整流するとは最大値をとることと同一である。
これを式で表わすと数３となる。

（数３）
｜ωｅ｜＝２×｛ｍａｘ（｜ｅａ｜，｜ｅｂ｜，｜ｅｃ｜）｝／Ｋｅ
ここで、逆起電圧ｅａ，ｅｂ，ｅｃの波形を図２に示す。整流するとは逆起電圧ｅａ，ｅｂ，ｅｃの包絡線を取る、つまり最大値をとることである。なお、数２の分子が２倍されるのは、ｅａ，ｅｂ，ｅｃの絶対値をとることにより、負側の値が正側に重畳されるためである。

よって、角速度ωｅは、数２の角速度ωｅの大きさ｜ωｅ｜とホールセンサで検出できる角速度の回転方向とを組み合わせて数４で表現できる。

（数４）
ωｅ＝｛ｓｉｇｎ（ωｅ）｝・｜ωｅ｜
ここで、ｓｉｇｎ（ωｅ）は角速度の回転方向を示し、
ｓｉｇｎ（ωｅ）＝１は時計回り（ＣＷ）
ｓｉｇｎ（ωｅ）＝−１は反時計回り（ＣＣＷ）
を意味する。

以上は絶対値を用いて角速度ωｅを算出する原理について説明したが、ホールセンサ信号も利用すると絶対値を用いずに角速度ωｅを算出できる。図２を参照して、逆起電圧ｅａ，ｅｂ，ｅｃと転流信号（Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ）を用いて数５のように表現できる。

（数５）
ωｅ＝（Ｃａ・ｅａ＋Ｃｂ・ｅｂ＋Ｃｃ・ｅｃ）／Ｋｅ
ここで、転流信号Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃはコミューテーションを表わすパラメータであり、台形波、矩形波電流では、「１」、「０」又は「−１」の値をとり、電気角θ_０によって、Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃが「１」になる区間と「０」になる区間と「−１」になる区間が決定されるが、その区間はホールセンサの検出信号によって決定することができる。角速度ωｅは逆起電圧を利用した数４又は数５のどちらかの式を用いて検出できる。

なお、逆起電圧を用いて角速度を算出する場合、電流検出センサ信号を取り込む際のノイズフィルターやＡＤ変換器による時間遅れが存在するため、高速回転になると角速度検出の誤差が大きくなる問題がある。

次に、ホールセンサ信号を用いて角速度を検出できる原理を図３を参照して説明する。ホールセンサは３相ブラシレズモータの場合、ロータの回りに１２０度毎に３個、例えば、ＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３と配されている。よって、例えば、ホールセンサＨＳ１からＨＳ２の１２０度区間（或いは６０度区間）を移動するのに要した時間を、例えば、サンプリング時間を利用して測定すれば角速度ωｅが検出できる。よって、基本的には、数６の式を用いて角速度ωｅを検出できる。

（数６）
ωｅ＝（π／３）／（Ｔ（ＨＳｎ）−Ｔ（ＨＳｎ−１））
しかし、隣のホールセンサ同士の区間、例えばホールセンサＨＳ１とＨＳ２との間の区間だけで角速度を推定すると誤差が大きくなるので、本発明では、検出時点でのホールセンサ信号の他に検出時点から遡って過去の複数のホールセンサ信号を用いて角速度を推定する。例えば、図３に示すように検出時点から３区間、つまり、３個のホールセンサから出力される４個のホールセンサ信号を用いて角速度を推定する。つまり、検出時点がｔ（ｋ）であれば、ｔ（ｋ）、ｔ（ｋ−１）、ｔ（ｋ−２）及びｔ（ｋ−３）時点の４点のホールセンサ信号を使用する。ここで、ｔ（ｋ）とｔ（ｋ−３）時点でのホールセンサ信号は、同一のホールセンサからの信号で最新の信号と一巡前の信号を意味する。この区間の角度及びこの間の区間のサンプリング信号の数ｍ_３（ｋ）を検出して角速度を推定する。具体的には、角速度は数７で表わされる。

（数７）
ωｅ＝π／（ｍ_３（ｋ）・Ｔｓ）
ここで、Ｔｓはサンプリング時間を表わす。
ただし、実用的には、過去４個のホールセンサ信号を用いる場合は係数ａ，ｂを最小自乗法で求めて、角速度は数８で推定できる。

（数８）
ωｅ＝（π／３）／（ａ・（Ｔ（ＨＳｎ）−Ｔ（ＨＳｎ−４））＋ｂ・（Ｔ（ＨＳｎ−１）−Ｔ（ＨＳｎ−３））
＝（π／３）／（０．２（Ｔ（ＨＳｎ）−Ｔ（ＨＳｎ−４））＋０．１（Ｔ（ＨＳｎ−１）−Ｔ（ＨＳｎ−３））
である。

次に、電気角θは角速度ωｅを用いて、数９の式から求めることができる。
（数９）
θ＝θ_ｉ＋∫ωｅｄｔ
ここで、θ_ｉは積分区間の初期値である。
数３を具体的デジタル処理を想定すると
θ＝θ_ｉ＋ｎ・ωｅ・Ｔｓ
として算出することもできる。なお、初期値θ_ｉはホールセンサ信号を用いることにより、回転角度θの誤差を６０°毎にリセットすることが可能である。

以上の理論に基いた実施例について図を参照して説明する。
図４は本発明の基本制御ブロック図を示している。背景技術で説明した制御ブロック図で説明した番号と同一番号のブロックは同一の機能を有する。本発明の制御ブロック図と背景技術の制御ブロック図で異なるところは、背景技術では、レゾルバなどの精度は良いが高価な角度検出器であるレゾルバを使用していたが、本発明ではレゾルバの代わりに、比較的精度は落ちるが安価なホールセンサを用いている。ここで、本発明の一実施例としてモータ１０８が３相ブラシレスＤＣモータとし、ホールセンサ５０−１，５０−２，５０−３がモータ１０８のロータの回りに６０°毎に配されており、言い換えれば、電気角１２０度が検出できるように配されている。

また、本発明では逆起電圧を算出する必要があるので、電圧検出器４０−１，４０−２，４０−３がモータ１０８の入力に配され、それぞれ電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを測定している。そして、角速度算出部１０がモータ電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃ、電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ及びホールセンサ５０−１，５０−２，５０−３からのホールセンサ信号Ｓｈａｌｌを入力とし、本発明の目的である角速度ωｅ及び回転角度θを出力している。

なお、ホールセンサ５０−１，５０−２，５０−３から検出された電気角は、電気角θ_０＝０，６０，１２０，１８０，２４０，３００度である。回転角度θを算出するための数９の初期値θ１や算出誤差のリセットに用いる電気角θ_０のホールセンサの取付位置は０度でなくても良く、例えば、ホールセンサ５０−１を３０度の位置に設置したら電気角θ_０＝３０，９０，１５０，２１０，３３０度になる。

角速度算出部１０の内部詳細図を図５に示す。角速度算出部１０は、第１の角速度検出手段である逆起電圧を用いて角速度ω１を算出する逆起電圧角速度算出部２０と、第２の角速度検出手段であるホールセンサ信号を用いて角速度ω２を算出するホールセンサ角速度算出部３０と、角速度ω１と角速度ω２のどちらかを所定の回転速度を境にして角速度算出部１０の角速度ωとして選択する選択手段としての選択部１２とから基本的には構成されている。

後で詳細に説明するが、逆起電圧角速度算出部２０は低速で精度良く角速度を算出でき、ホールセンサ角速度算出部３０は高速で精度良く角速度を算出できるので、所定の回転速度Ｎ（ただし、Ｎ＝６０・（２π）・ωｅ「ｒｐｍ」）を境に、例えば、所定の回転速度Ｎを１５００ｒｐｍとし、選択部１２は回転角度Ｎより高速の場合は角速度ωｅとして角速度ω２を選択し、低速の場合は角速度ω１を選択するのが基本である。

しかし、モータの回転速度が１５００ｒｐｍ付近で回転している場合、選択部２０は頻繁に切り替わって、頻繁に角速度ω１とω２とを交互に選択して安定しないので、安定させるため、選択部２０にヒステリシス特性を持たせるためのヒステリシス部１４を設置している。ヒステリシス部１４は、選択部２０の出力である角速度ωｅを入力として、回転が高速に向かっている時は１６００ｒｐｍで切り替わり、低速に向かっている時は１４００ｒｐｍで切り替わるようなヒステリシス特性を有して選択部２０を制御している。

さらに、回転角度算出部１６が選択部２０の出力である角速度ωｅ及びホールセンサ信号Ｓｈａｌｌを入力として、数９の式に基いて回転角度θを算出し出力する。なお、角速度ω１から算出した回転角度をθ１、角速度ω２から算出した回転角度をθ２とする。また、回転角度θを選択部２０の出力した角速度ωｅから算出したが、逆起電圧角速度算出部２０とホールセンサ角速度検出部３０の内部に回転角度算出部１６をそれぞれ配置して、逆起電圧角速度算出部２０とホールセンサ角速度検出部３０の出力に選択部を新たに設けて回転角度θ１とθ２を選択する方式にしても良い。以上が角速度算出部１０の基本的構成と動作の説明である。次に、逆起電圧角速度算出部２０とホールセンサ角速度算出部の詳細について説明する。

逆起電圧角速度算出部２０の内部詳細図を図６に示す。図６の逆起電圧角速度算出部２０は、数３及び数４の式に基いて角速度ω１を算出するものである。数５の式に基いて算出する実施例は後で説明する。逆起電圧角速度算出部２０にはモータ電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃ、電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ及びホールセンサ信号Ｓｈａｌｌが入力される。

まず、数１の式に基いて、例えば、ａ相の逆起電圧ｅａを算出するため、ａ相のモータ電流ｉａは伝達関数２１−１に入力される。ここで、伝達関数２１−１の分母には（１＋ｓ・Ｔｆ）という数１の式には存在しない遅れ関数がある。これは、ノイズ吸収のためのフィルタやＡＤ変換の際のフィルタを表現している。この遅れ関数であるフィルタが逆起電圧を用いた角速度算出が高速回転で精度が落ちる要因である。

次に、数１の式に基き、減算部２２−１にモータ電圧Ｖａと伝達関数部２１−１の出力とが入力され、ａ相の逆起電圧ｅａが減算部２２−１に出力される。同じように、ｂ相の逆起電圧ｅｂを算出するためモータ電流ｉｂが伝達関数部２１−２に入力され、モータ電圧Ｖｂと伝達関数部２１−２の出力とが減算部２２−２に入力され、逆起電圧ｅｂが減算部２１−２に出力される。同じように、ｃ相の逆起電圧ｅｃを算出するためモータ電流ｉｃが伝達関数部２１−３に入力され、モータ電圧Ｖｃと伝達関数部２１−３の出力とが減算部２２−３に入力され、逆起電圧ｅｃが減算部２１−３に出力される。

次に、数３の式に基き、角速度絶対値算出部２４に逆起電圧ｅａ，ｅｂ，ｅｃが入力され、角速度の大きさである角速度絶対値｜ωｅ｜が算出される。次にｍ数４の式を実行するため、まず、ホールセンサ信号Ｓｈａｌｌは回転方法検出部２５に入力され、モータの回転方向をｓｉｇｎ（ωｅ）として検出する。ｓｉｇｎ（ωｅ）＝１が時計方向（ＣＷ）を示し、ｓｉｇｎ（ωｅ）＝−１が反時計方向（ＣＣＷ）を表わす。最後に、乗算部２６に角速度絶対値算出部２４の出力である角速度の大きさ｜ω１｜と回転方向ｓｉｇｎ（ωｅ）が入力され、角速度ω１（ただし、ω１＝｜ω１｜・（ｓｉｇｎ（ωｅ）））が出力される。上述したように、第１の角速度算出手段である逆起電圧角速度算出部２０は、遅れ関数の影響で高速回転では精度が落ちる特徴がある。

次に、第２の角速度算出手段であるホールセンサ角速度算出部３０について図７を参照して説明する。この算出原理は数７の式に基くものである。ホールセンサ角速度算出部３０には、ホールセンサ信号Ｓｈａｌｌと図示しないマイコンなどのサンプリング信号（時間間隔Ｔｓ）が入力される。カウンタ３２では、検出時点の前記ホールセンサの信号及び検出時点より過去の複数のホールセンサの信号を用いて、４回分のホールセンサ信号、つまり、図３に示すような３区間分のサンプリング信号の数ｍ３（ｋ）をカウントする。

サンプリング信号の数ｍ３（ｋ）がカウントできれば、時間ＴはＴ＝ｍ３（ｋ）・Ｔｓとして算出できる。この場合計算を実行しても良いが、図７のような角速度算出テーブル３４を用いて、直接角速度ω２を算出することができる。この実施例では数７、より具体的には数８の式に基いて、角速度ω２が算出される。なお、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３６は基本的構成要素ではないが角速度算出テーブル３４から出力される角速度ω２のノイズを吸収するために角速度算出テーブル３４の出力に配されている。

この第２の角速度算出手段であるホールセンサ角速度算出部３０による角速度算出は、高速回転のときほど単位時間当たりのホールセンサ信号を利用できるので高速回転のときほど精度が良くなる。

繰り返しになるが、本実施例ではモータの回転数が所定の回転数である１５００ｒｐｍ付近を境に角速度ω１とω２の精度の良さが入れ替わり、１５００ｒｐｍ以下では、逆起電圧角速度算出部２０の算出した角速度ω１の方が精度が良くので角速度算出部１０の角速度ωとして出力し、１５００ｒｐｍ以上ではホールセンサ角速度算出部３０の算出した角速度ω２の方が精度が良いので角速度算出部１０の角速度ωｅとして出力する。なお、選択部１２がヒステリシス特性を持っている場合は１５００ｒｐｍではなく、回転上昇時には１６００ｒｐｍで回転下降時には１４００ｒｐｍで角速度ω１とω２との選択が行なわれる。

よって、本発明を用いれば、ホールセンサ程度の精度の位置検出器を用いて、全ての回転速度において精度の良い角速度ωｅを検出でき、併せて、精度の良い回転角度θも検出できる。

逆起電圧を用いた角速度算出の原理は、実施例１で使用した数３、数４の他に、（モータが３相の矩形波電流駆動の場合は）数５に基いても算出できる。数５の場合は、角速度の大きさだけを算出するのではなく、角速度の大きさと回転方向が同時に算出される。

以下、図８を参照して、数５に基く逆起電圧角速度算出部２０の例について説明する。実施例１の図６で説明した構成要素と同一番号の構成要素については同じ機能を有するので説明を省略する。異なる部分は、ホールセンサ信号Ｓｈａｌｌｇａホールセンサ位置検出部２８に入力され、信号Ｃａ，ｃｂ、Ｃｃに「１」、「０」、「−１」が割り当てられる。そして、数５の式に基き、簡易角速度算出部２５に逆起電圧ｅａ，ｅｂ，ｅｃ及び、信号Ｃａ，Ｃｂ，ｃｃが入力され、数５の式に基き演算され角速度ω１が算出される。本発明に関する他の構成部分は実施例１と同じである。この実施例に基いても本発明の効果を期待することができる。

以上説明したように、実施例１において、３相ブラシレスモータの場合について説明したが、本発明は、５相、７相などの多相ブラシレスモータでも適用可能である。

また、本発明の説明を電動パワーステアリング装置を例にとって説明したが、モータ駆動装置が用いられる機械装置一般に適用可能である。

以上説明したように、本発明を用いれば、ホールセンサ程度の精度の位置検出器を用いて、全ての回転速度において精度の良い角速度ωを検出でき、併せて、精度の良い回転角度θも検出できるモータ駆動装置およびそれを具備した電動パワーステアリング装置を適用することができる。

本発明における角速度ωｅの算出に使用する逆起電圧ｅａ，ｅｂ，ｅｃを算出する原理を示す図である。 本発明における逆起電圧ｅａ，ｅｂ，ｅｃから角速度ωｅを算出する原理を示す図である。 ４個のホールセンサ信号による角速度を算出する原理の説明図である。 本発明を適用した電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。 本発明の実施例のハイブリッド構成による角速度算出部のブロック図である。 逆起電圧による角速度算出部の内部詳細図である。 ホールセンサによる角速度算出部の内部詳細図である。 他の実施例による逆起電圧による角速度算出部の内部詳細図である。 電動パワーステアリング装置の構成図である。 従来の角速度検出手段を用いた電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。

符号の説明

１０ 角速度算出部
１２ 選択部
１４ ヒステリシス部
１６ 回転角度算出部
２０ 逆起電圧角速度算出部
２１ 伝達関数部
２２ 減算部
２４ 角速度絶対値算出部
２５ 回転方向検出部
２６ 乗算部
３０ ホールセンサ角速度算出部
３２ カウンタ
３４ 角速度算出テーブル
３６ ＬＰＦ
４０−１，４０−２，４０−３ 電圧検出器
５０−１，５０−２，５０−３ ホールセンサ
２０５−１，２０５−２ 電流検出器

Claims (6)

1. ブラシレスモータの角速度を前記ブラシレスモータの逆起電圧を用いて検出する第１の角速度検出手段と、前記ブラシレスモータに配された複数のホールセンサの信号を用いて前記ブラシレスモータの角速度を検出する第２の角速度検出手段と、前記ブラシレスモータが所定の回転速度より低速回転の場合は前記第１の角速度検出手段の検出した角速度ω１を選択し、前記ブラシレスモータが前記所定の回転速度より高速回転の場合は前記第２の角速度検出手段の検出した角速度ω２を選択する選択手段とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記第１の角速度検出手段は、前記ブラシレスモータの電圧及び電流より算出される逆起電圧を用いて前記角速度ω１の大きさを検出する請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記第２の角速度検出手段は、検出時点の前記ホールセンサの信号及び検出時点より過去の複数のホールセンサの信号を用いて前記角速度ω２を検出する請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 前記選択手段が、ヒステリシス特性を有する所定の回転速度に基いて前記角速度ω１又は前記角速度ω２を選択する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のモータ駆動装置。
5. 前記角速度ω１又は前記角速度ω２より前記ブラシレスモータの回転角度θを検出する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のモータ駆動装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のモータ駆動装置を具備した電動パワーステアリング装置。
   

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