JP2008259360A

JP2008259360A - ブラシレスモータ用通電制御回路

Info

Publication number: JP2008259360A
Application number: JP2007100598A
Authority: JP
Inventors: Takeya Yanagihara; 健也柳原
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】ブラシレスモータの位置センサの消費電流を低減する。
【解決手段】各ホールＩＣ８ｕ・８ｖ・８ｗに対する電源電圧の供給及び停止のための各トランジスタＱｕ・Ｑｖ・Ｑｗと、各トランジスタを制御するスイッチ制御回路１１とを設け、各ホールＩＣのセンサ信号のエッジを検出してエッジ信号を出力すると共にエッジ信号に対して所定の遅延時間遅らせた遅延信号を出力するエッジ検出遅延回路１２と、遅延信号に応じて各ホールＩＣの対応するトランジスタに対するスイッチ信号を出力するステージ判定回路１３とを設ける。各相の通電波形のエッジを検出する範囲だけ対応する位置センサに電圧供給することができ、通電波形の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間に通電しない区間を設けることができる。これにより、常時位置センサに電圧供給しないため、位置センサの消費電流を低減でき、制御装置の省電力化を促進し得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスモータ用通電制御回路に関するものである。

従来、ブラシレスモータにあっては、位置センサとしてのホールＩＣによりロータの磁極位置を検出し、例えば３相の場合にはＵ相・Ｖ相・Ｗ相に対応する各検出信号が電気角１２０度間隔で生じ、各検出信号に合わせて電流を流すべき相への接続を切り替えている（例えば特許文献１参照）。
特開昭６４−７４０８９号公報

ホールＩＣは、そのデバイスの性質上消費電流が例えば約８ｍＡと多いことが知られている。したがって、上記したような３相ブラシレスモータの場合には、ホールＩＣを３個用いていることから、ブラシレスモータのコントローラとしては、その消費電流が２４ｍＡとなり、それを低減することは困難であるという問題があった。

このような課題を解決して、ブラシレスモータの位置センサの消費電流を低減し得ることを実現するために本発明に於いては、ブラシレスモータの各相に対応して設けられた複数の位置センサと、前記複数の位置センサによる各検出信号に応じて前記各相の通電信号を生成する通電信号生成手段と、前記通電信号に応じて前記モータのコイルに電流を流すための駆動電流供給回路とを有するブラシレスモータ用駆動装置であって、前記複数の位置センサのそれぞれに独立して電源電圧供給の開始および停止を行うためのセンサ用スイッチ回路と、前記各検出信号の各エッジに応じて当該エッジが検出された相の次に通電する相に対応する位置センサへの電圧供給を開始する電圧供給開始信号を前記センサ用スイッチ回路に出力すると共に前記エッジが検出された相に対応する位置センサへの電圧供給を停止する電圧供給停止信号を前記センサ用スイッチ回路に出力するスイッチ制御回路とを有するものとした。

特に、前記スイッチ制御回路が、前記電圧供給停止信号と前記電圧供給開始信号とを前記エッジの検出時からそれぞれ所定の遅延時間をもって出力すると良い。

このように本発明によれば、各位置センサに対して、エッジが検出された相の次に通電する相に対応する位置センサに対して電圧供給を開始し、エッジが検出された相に対応する位置センサに対して電圧供給を停止することから、各相の通電波形のエッジを検出する範囲だけ対応する位置センサに電圧供給することができ、通電波形の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間に通電しない区間を設けることができる。これにより、常時位置センサに電圧供給しないため、位置センサの消費電流を低減でき、制御装置の省電力化を促進し得る。

特に、電圧供給停止と電圧供給開始とをエッジ検出時から所定時間遅延させることにより、エッジ検出のための区間を調整でき、確実なエッジ検出処理を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用されたブラシレスモータ用駆動装置の要部ブロック回路図である。また、電動自動車の駆動源に用いられるブラシレスモータＭのモータ制御装置としても良く、図示例のモータＭにあってはアウタロータ型のモータを用い、そのアウタロータに車輪を取り付けたものであって良い。なお、図示例ではブラシレスモータＭの代表例として３相のものについて示しているが、一例であり、制御対象となるモータを限定するものではない。また、電動自動車の駆動用モータに限られるものでもない。

図示例では、車載バッテリＢＴを電源とし、モータＭを駆動制御する制御手段としての制御装置１が示されている。図に示されるように、バッテリＢＴに、ＦＥＴを用いたブリッジ回路が構成された駆動電流供給回路としてのインバータ２を介してモータＭの各相（Ｕ・Ｖ・Ｗ相）コイル３が接続されている。バッテリＢＴとインバータ２とを接続する電源線には電流検出センサ４と電圧検出センサ５とが設けられており、それぞれにより検出された電流および電圧はモータＭの駆動・回生・フェイルセーフなどの各制御に用いられる。

モータＭには固定子としてのステータ６と、回転子としてのロータ７とが設けられており、ブラシレスレスモータにおける位置センサとしての３つのホールＩＣ８ｕ・８ｖ・８ｗが適所に配設されている。各ホールＩＣ８ｕ・８ｖ・８ｗによりＵ・Ｖ・Ｗの各相に対する通電範囲（ステージ）を検出する。

制御装置１内には、上記各ホールＩＣ８ｕ・８ｖ・８ｗにそれぞれ独立して電源電圧を供給するようにされたセンサ用スイッチ回路を構成する３つのトランジスタＱｕ・Ｑｖ・Ｑｗが設けられている。各トランジスタＱｕ・Ｑｖ・Ｑｗはスイッチ制御回路１１によりオン／オフ制御される。スイッチ制御回路１１からは、電圧供給開始信号としてのオン信号と、電圧供給停止信号としてのオフ信号とが出力される。また、各ホールＩＣ８ｕ・８ｖ・８ｗからのＵ・Ｖ・Ｗの各相センサ信号がそれぞれ入力するエッジ検出遅延回路１２が設けられている。エッジ検出遅延回路１２にあっては、各センサ信号の立ち上がり及び立ち下がりの各エッジを検出し、検出された各エッジ信号をステージ判定回路１３に出力すると共に、各エッジ信号に応じて所定時間遅延されかつ各エッジ間隔と同一長さの各相に応じた遅延信号を生成し、各遅延信号をステージ判定回路１３に出力する。

また制御装置１内には、ステージ判定回路１３から出力されるエッジ信号に応じてインバータ２に公知のＰＷＭ信号を出力する通電信号生成手段としてのＰＷＭ信号生成回路１４が設けられている。なお、ステージ判定回路１３からはスイッチ制御回路１１に上記遅延信号に基づいたスイッチ制御信号が出力される。各相のスイッチ制御信号により各トランジスタＱｕ・Ｑｖ・Ｑｗがオン状態になると、対応する各ホールＩＣ８ｕ・８ｖ・８ｗへ電源電圧が供給され、各オフ状態でそれぞれ電源電圧供給が停止する。

次に、本発明に基づくホールＩＣ８ｕ・８ｖ・８ｗの電源電圧制御要領について、図２のフロー図及び図３のタイムチャートを参照して以下に示す。

運転中に、先ず図２に示されようにステップＳＴ１でＵ相通電範囲（図３のＵ相ステージ波形のＨレベル）となるホールＩＣ８ｕのセンサ信号の立ち上がり及び立ち下がりによるＵ相エッジ信号の有無を判別する。Ｕ相エッジ信号が検出された場合にはステップＳＴ２に進み、そこで、Ｕ相ホールＩＣ８ｕの電源電圧供給を停止し、Ｗ相ホールＩＣ８ｗの電源電圧供給を開始し、ステップＳＴ１に戻る。第２ステップＳＴ２における処理にあっては、具体的には図３のＴｕのタイミング（Ｕ相ステージの開始時または終了時）で生じるＵ相ホールＩＣ８ｕのエッジ信号検出により所定の遅延時間ｔｄ経過時にトランジスタＱｕをオフし、同じＴｕのタイミングでトランジスタＱｗをオンする。

上記ステップＳＴ１でＵ相エッジが検出されなかった場合にはステップＳＴ３に進み、そこではＶ相通電範囲（Ｖ相ステージ波形のＨレベル）のタイミングとなるホールＩＣ８ｖのセンサ信号の立ち上がり及び立ち下がりによるＶ相エッジ信号の有無を判別する。Ｖ相エッジ信号が検出された場合にはステップＳＴ４に進み、そこで、Ｖ相ホールＩＣ８ｖの電源電圧供給を停止し、Ｕ相ホールＩＣ８ｕの電源電圧供給を開始し、ステップＳＴ１に戻る。それに対応するトランジスタＱｖ・Ｑｕの制御は上記と同様である。

また、ステップＳＴ３でＷ相エッジが検出されなかった場合にはステップＳＴ５に進み、そこではＷ相通電範囲（Ｗ相ステージ波形のＨレベル）のタイミングとなるホールＩＣ８ｗのセンサ信号の立ち上がり及び立ち下がりによるＷ相エッジ信号の有無を判別する。Ｗ相エッジ信号が検出された場合にはステップＳＴ６に進み、そこで、Ｗ相ホールＩＣ８ｗの電源電圧供給を停止し、Ｖ相ホールＩＣ８ｕの電源電圧供給を開始し、ステップＳＴ１に戻る。それに対応するトランジスタＱｗ・Ｑｖの制御は上記と同様である。なお、ステップＳＴ５でＷ相エッジが検出されなかった場合にはステップＳＴ１に戻り。上記フローをくり返す。

このように各ホールＩＣ８ｕ・８ｖ・８ｗへの電源電圧の供給を制御することにより、各相の通電範囲の開始及び終了のタイミングとなるエッジを検出するのに十分な間だけ対応するホールＩＣに電圧を印加し、それ以外の間では電圧供給を停止することができる。上記遅延時間ｔｄはエッジを検出するためにホールＩＣが動作するのに必要な時間が確保される程度であって良い。これにより、図３の各ホールＩＣのオン／オフ波形に示されるように、各ホールＩＣ８ｕ・８ｖ・８ｗの電源電圧供給時間を従来の全範囲電圧供給に対して１／３とすることができ、ホールＩＣの消費電流が１／３となり、省電力化を促進し得る。

本発明にかかるブラシレスモータ用通電制御回路は、位置センサの必要な区間だけの通電制御による省電力化の効果を有し、バッテリを電源とするブラシレスモータの駆動制御装置等として有用である。

本発明が適用されたブラシレスモータ用駆動装置の要部ブロック回路図である。本発明に基づく制御要領を示すフロー図である。本発明に基づく位置センサの通電要領を示すタイムチャートである。

符号の説明

１制御装置
２インバータ
８ｕ・８ｖ・８ｗホールＩＣ
１１スイッチ制御回路
１２エッジ検出遅延回路
１３ステージ判定回路
１４ＰＷＭ信号生成回路
Ｑｕ・Ｑｖ・Ｑｗトランジスタ

Claims

ブラシレスモータの各相に対応して設けられた複数の位置センサと、前記複数の位置センサによる各検出信号に応じて前記各相の通電信号を生成する通電信号生成手段と、前記通電信号に応じて前記モータのコイルに電流を流すための駆動電流供給回路とを有するブラシレスモータ用駆動装置であって、
前記複数の位置センサのそれぞれに独立して電源電圧供給の開始および停止を行うためのセンサ用スイッチ回路と、
前記各検出信号の各エッジに応じて当該エッジが検出された相の次に通電する相に対応する位置センサへの電圧供給を開始する電圧供給開始信号を前記センサ用スイッチ回路に出力すると共に前記エッジが検出された相に対応する位置センサへの電圧供給を停止する電圧供給停止信号を前記センサ用スイッチ回路に出力するスイッチ制御回路とを有することを特徴とするブラシレスモータ用通電制御回路。
前記スイッチ制御回路が、前記電圧供給停止信号と前記電圧供給開始信号とを前記エッジの検出時からそれぞれ所定の遅延時間をもって出力することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ用通電制御回路。