JP2008148542A - モータ駆動装置及びモータ駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ駆動装置21の信号処理部26は、デューティ演算回路5により決定されたPWMデューティ指令D1が上限値D0を超えると、各相のスイッチング通電期間を、デューティを上限値D0に設定する第1通電期間と100%に設定する第2通電期間とに分けて、第2通電期間の長さをデューティ指令D1に応じて設定する。
【選択図】図1
Description
ANDゲート14U,14V,14Wは、3相通電振分け回路15より与えられる通電パターン信号がハイレベルとなる期間に、PWM信号生成回路13により生成されたPWM信号を、ハイサイド信号としてゲートドライブ回路16に出力する。また、3相通電振分け回路15よりゲートドライブ回路16に直接与えられる通電パターン信号が、ロウサイド信号となる。
即ち、速度指令に応じたPWMデューティが上限値を超えた場合は、デューティが上限値の第1通電期間とデューティが100%の第2通電期間との割合が変化することでモータが駆動される。従って、上限値〜100%の範囲に属するデューティのPWM信号は出力されなくなるので、スイッチング素子の温度上昇は、従来技術のようにPWMデューティが上限値を超えて設定された場合よりも抑制される。また、モータの回転数を連続的に制御することができる。
即ち、120度通電方式においては、電気角60°毎に各相間の通電パターンが切換えられ、また、上記の電気角60度区間はロータの位置検出信号に基づいて得ることができる。従って、各相のスイッチング通電期間毎に第2通電期間が2回設定されるようになり、100%デューティによる通電期間を通電パターンが切換えられる毎に設定して、モータの駆動を安定して行うことができる。
請求項9記載のモータ駆動装置によれば、信号処理部は、第2通電期間をモータの1回転周期毎に設定するので、モータが1回転する間に必ず第2通電期間が挿入され、モータの駆動を安定して行うことができる。
以下、本発明を車両のラジエータ部に配置されるファンモータを駆動する装置に適用した場合の第1実施例について図1乃至図4を参照して説明する。尚、図12と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。本実施例のモータ駆動装置21では、電圧補正回路11と、PWM信号生成回路13との間に、デューティ判定回路22が挿入されている。
TFULLON=(D1−D0)/(100−D0)×T60 …(1)
尚、T60は電気角60度の通電期間に相当する時間であり、その時間は、回転数検出回路9より与えられる回転数信号に基づき演算される。そして、計算された100%通電時間TFULLONは、100%通電信号生成回路24に出力される。すると、100%通電信号生成回路24は、位置検出回路8からの位置検出信号の立上り,立下りエッジの検出タイミングに同期して100%通電信号を出力する。
即ち、(1)式は、本来のデューティ指令D1と、上限値D0との差に応じて通電時間TFULLONを決定するものであり、例えば上限値D0が80%,デューティ指令D1が90%の場合は、
TFULLON=(90−80)/(100−80)×T60=T60/2
となる。
更に、信号処理部26は、各相のスイッチング通電期間において第2通電期間を複数回設定するので、デューティ100%で通電が行われる期間がより分散されるようになり、モータ7を駆動する際の振動が低減され、安定して駆動することができる。具体的には、第2通電期間を各相スイッチング通電期間における電気角60度区間の始めに設定した。即ち、120度通電方式では電気角60°毎に各相間の通電パターンが切換えられ、また、上記の電気角60度区間は、ロータの位置検出信号に基づいて容易に得ることができるので、第2通電期間の設定制御が容易となる。
図5乃至図7は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第2実施例のモータ駆動装置31は、位置検出回路8と100%通電信号生成回路24に替わる同信号生成回路32との間に、100%通電タイミング生成回路33が挿入されている。
Tdelay=(T60−TFULLON)/2 …(2)
また図7は、第2通電期間を電気角60度通電区間の終わりに設定した場合を示す。この時、100%通電タイミング生成回路33では、遅延時間Tdelayを次式により演算して設定する。
Tdelay=T60−TFULLON …(3)
また、第2実施例のモータ駆動装置31においても、第1実施例の図2と同様に、第2通電期間を電気角60度通電区間の始めに設定することは可能であり、その場合、Tdelay=0,とすれば良い。
図8及び図9は本発明の第3実施例を示すものであり、第2実施例と異なる部分について説明する。第3実施例のモータ駆動装置41は、第2実施例の100%通電タイミング生成回路33に替えて、100%通電周期生成回路42を備えている。この100%通電周期生成回路42は、各相のスイッチング通電期間に第2通電期間を設定するための周期を内部のクロックあるいはカウンタにより生成し、その周期信号を100%通電信号生成回路32に出力するものである。そして、第2実施例の信号処理部34より、通電タイミング生成回路33に替えて通電周期生成回路42を備えたものが、信号処理部43を構成している。
またこの場合、100%通電時間算出部23には、回転数検出部9によって出力される回転数信号に替えて、100%通電周期生成回路42からの周期信号が入力されており、(1)式のT60に替えて周期信号を用いることで通電時間TFULLONを決定する。
以上のように第3実施例によれば、モータ駆動装置41の信号処理部43は、第2通電期間を、100%通電周期生成回路42が生成出力する周期信号に基づいて設定するので、第1,第2実施例と略同様の効果が得られる。
図10は本発明の第4実施例であり、第3実施例と異なる部分のみ説明する。第4実施例では、本発明をDCモータ(ブラシ付きモータ)を駆動対象とする場合に適用する。すなわち、図8に示す構成より、ブラシレスDCモータ7がDCモータ44に置き換わっており、それに伴い、インバータ回路17が削除されている。そして、バッテリ12の正側端子とグランドとの間に、モータ44とNチャネルMOSFET45との直列回路が接続されており(ロウサイド駆動方式)、モータ44の両端にはフライホイールダイオード46が接続されている。
TFULLON=(D1−D0)/(100−D0)×T100 …(4)
すると、第3実施例と同様に、100%通電信号生成回路32によって100%通電信号が出力される。
以上のように第4実施例によれば、DCモータ44をFET45によってロウサイド駆動する場合にも、FET45のスイッチング損失による発熱を抑制することができる。
図11は本発明の第5実施例であり、第4実施例と異なる部分のみ説明する。第5実施例のモータ駆動装置51は、DCモータ44をハイサイド駆動する場合を示す。すなわち、バッテリ12の正側端子とグランドとの間に、PチャネルMOSFET52とモータ44との直列回路が接続されている。また、第4実施例のエンコーダ47及び変換回路48は削除されており、それらに替えて、モータ44の両端電圧を差動積分する差動積分回路53が配置されている。そして、差動積分回路53の出力信号が減算器10に与えられている。
また、差動積分回路53の出力信号は、モータ44の印加電圧を反映したものとなっているため、電圧補正回路11は削除されている。その他の構成は第4実施例と同様である。
以上のように第5実施例によれば、モータ44をハイサイド駆動する場合にも本発明を適用して、FET52の発熱を抑制することができる。
第2通電期間の長さTFULLONの設定は、(1)式に基づくものに限らない。
電圧補正回路11は、必要に応じて設ければ良い。
第1,第2実施例において、第2通電期間を、電気角120度のスイッチング通電期間について、その「始め」,「中間」,「終わり」の1箇所に設定しても良いし、3箇所以上に設定しても良い。
第4又は第5実施例において、100%通電周期信号は、DCモータ44の1回転周期としても良い。その場合、100%通電周期生成回路42に対し、回転周期と同期をとるための信号を入力すれば良い(第3実施例の場合も同様)。斯様に構成すれば、モータ44が1回転する間に必ず第2通電期間が挿入され、モータの駆動を安定して行うことができる。
車両に搭載されるファンモータを駆動するものに限ることはない。
Claims (18)
- モータをPWM(Pulse Width Modulation)制御により駆動するモータ制御装置において、
速度指令に応じてPWM信号のデューティを決定するデューティ決定部と、
このデューティ決定部により決定されたデューティが上限値を超えた場合、各相のスイッチング通電期間を、デューティを前記上限値に設定する第1通電期間と100%に設定する第2通電期間とに分けて、前記第2通電期間の長さを前記決定されたデューティに応じて設定する信号処理部とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記信号処理部は、第2通電期間の長さを、前記デューティ決定部により決定されたデューティと前記上限値との差に応じて設定することを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。
- 前記モータは、ブラシレスDCモータであることを特徴とする請求項1又は2記載のモータ駆動装置。
- 前記信号処理部は、各相のスイッチング通電期間において、前記第2通電期間を複数回設定することを特徴とする請求項3記載のモータ駆動装置。
- 前記モータが3相モータであり、前記スイッチング通電期間を電気角120度毎に切換える通電方式で前記モータを駆動する場合、
前記信号処理部は、前記第2通電期間を、前記スイッチング通電期間における電気角60度区間の始めに設定することを特徴とする請求項4記載のモータ駆動装置。 - 前記モータが3相モータであり、前記スイッチング通電期間を電気角120度毎に切換える通電方式で前記モータを駆動する場合、
前記信号処理部は、前記第2通電期間を、前記スイッチング通電期間における電気角60度区間の中間に設定することを特徴とする請求項4記載のモータ駆動装置。 - 前記モータが3相モータであり、前記スイッチング通電期間を電気角120度毎に切換える通電方式で前記モータを駆動する場合、
前記信号処理部は、前記第2通電期間を、前記スイッチング通電期間における電気角60度区間の終わりに設定することを特徴とする請求項4記載のモータ駆動装置。 - 前記信号処理部は、前記第2通電期間を、所定周期毎に設定することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のモータ駆動装置。
- 前記信号処理部は、前記第2通電期間を、前記モータの1回転周期毎に設定することを特徴とする請求項8記載のモータ駆動装置。
- モータをPWM(Pulse Width Modulation)制御により駆動する方法において、
速度指令に応じてPWM信号のデューティを決定し、
決定したデューティが上限値を超えた場合、各相のスイッチング通電期間を、デューティを前記上限値に設定する第1通電期間と100%に設定する第2通電期間とに分け、
前記第2通電期間の長さを前記決定したデューティに応じて設定し、前記モータに通電を行なうことを特徴とするモータ駆動方法。 - 前記第2通電期間の長さを、前記デューティ決定部により決定したデューティと前記上限値との差に応じて設定することを特徴とする請求項10記載のモータ駆動方法。
- 前記モータを、ブラシレスDCモータとすることを特徴とする請求項10又は11記載のモータ駆動方法。
- 各相のスイッチング通電期間において、前記第2通電期間を複数回設定することを特徴とする請求項12記載のモータ駆動方法。
- 前記モータが3相モータであり、前記スイッチング通電期間を電気角120度毎に切換える通電方式で前記モータを駆動する場合、
前記第2通電期間を、前記スイッチング通電期間における電気角60度区間の始めに設定することを特徴とする請求項13記載のモータ駆動方法。 - 前記モータが3相モータであり、前記スイッチング通電期間を電気角120度毎に切換える通電方式で前記モータを駆動する場合、
前記第2通電期間を、前記スイッチング通電期間における電気角60度区間の中間に設定することを特徴とする請求項13記載のモータ駆動方法。 - 前記モータが3相モータであり、前記スイッチング通電期間を電気角120度毎に切換える通電方式で前記モータを駆動する場合、
前記第2通電期間を、前記スイッチング通電期間における電気角60度区間の終わりに設定することを特徴とする請求項13記載のモータ駆動方法。 - 前記第2通電期間を、所定周期毎に設定することを特徴とする請求項10乃至13の何れかに記載のモータ駆動方法。
- 前記第2通電期間を、前記モータの1回転周期毎に設定することを特徴とする請求項17記載のモータ駆動方法。
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