JP2009261107A - Motor control circuit - Google Patents

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Masabumi Nagami
正文 永見
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control circuit which sufficiently diagnoses an abnormality of a motor control circuit, and prevents the undesired stop of a motor. <P>SOLUTION: In the motor control circuit 1 which detects a back electromotive force by using a non-driven coil in a three-phase coil of the three-phase sensorless brushless motor 5 having the three-phase coil as a coil to be detected, and performs control by using the zero-cross timing of the detected back electromotive force (BEMF), the motor control circuit includes a zero-cross timing prediction part 23 which predicts the succeeding zero-cross timing of each phase, and an abnormality determination part 25 which determines the abnormality at the control circuit side by using the predicted zero-cross timing. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、センサレスモータのモータ制御回路の技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of motor control circuits for sensorless motors.

従来では、3相のブラシレスモータにおいて、各相の逆起電圧と中点電圧をそれぞれ比較することにより、回転子の回転位置を検出し、モータ制御を行っている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−299283号公報(第2−7頁、全図)
Conventionally, in a three-phase brushless motor, the counter electromotive voltage and the midpoint voltage of each phase are respectively compared to detect the rotational position of the rotor and perform motor control (see, for example, Patent Document 1). ).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-299283 (page 2-7, full view)

しかしながら従来にあっては、モータ制御回路の異常診断が充分ではなかった。   However, conventionally, the abnormality diagnosis of the motor control circuit has not been sufficient.

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできるモータ制御回路を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a motor control capable of sufficiently performing an abnormality diagnosis of a motor control circuit and preventing an undesired motor stop or the like from occurring. It is to provide a circuit.

上記目的を達成するため、本発明では、複数相コイルを有するモータの前記コイル間の接続位置より逆起電力を検出し、検出した逆起電力の電圧ゼロクロスタイミングを用いてモータ回転制御を行うモータ制御回路において、各相コイルの次回のゼロクロスタイミングを予測するゼロクロスタイミング予測手段と、予測されたゼロクロスタイミングを用いて、制御回路側の異常を判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the present invention, a motor that detects a counter electromotive force from a connection position between the coils of a motor having a multi-phase coil and performs motor rotation control using a voltage zero cross timing of the detected counter electromotive force. The control circuit includes a zero-cross timing prediction unit that predicts the next zero-cross timing of each phase coil, and an abnormality determination unit that determines an abnormality on the control circuit side using the predicted zero-cross timing. To do.

よって、本発明にあっては、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。   Therefore, according to the present invention, the abnormality diagnosis of the motor control circuit can be sufficiently performed, and an undesired motor stop or the like can be prevented.

以下、本発明のモータ制御回路を実現する実施の形態を、請求項1,2,3に係る発明に対応する実施例1と、請求項1,2,4に係る発明に対応する実施例2と、請求項1,2,5,6に係る発明に対応する実施例3と、請求項1,2,3,7に係る発明に対応する実施例4と、請求項1,2,4,8に係る発明に対応する実施例5とに基づいて説明する。   Embodiments for realizing a motor control circuit according to the present invention will be described below as a first embodiment corresponding to the first, second, and third embodiments and a second embodiment corresponding to the first, second, and fourth embodiments. A third embodiment corresponding to the invention according to claims 1, 2, 5, 6; a fourth embodiment corresponding to the invention according to claims 1, 2, 3, 7; 8 and the fifth embodiment corresponding to the invention according to FIG.

まず、構成を説明する。
図1は実施例1のスター結線モータでのモータ制御回路の回路構成を示す図である。
実施例1のモータ制御回路1は、図1に示すように制御回路2、駆動TR回路3、BEMF検知回路4を備え、3相センサレスブラシレスモータ5の駆動を制御する。また、実施例1ではA/Dインターフェース回路6を備えている。なおBEMFは、Back Electromotive Force:逆起電力であり、以下BEMFと省略する。
制御回路2は、具体的には例えばマイコンであり、3相センサレスブラシレスモータ5に対する、図示しない外部ユニット,センサよりのモータ回転数指示入力である回転入力7が入力され、また、BEMF検知回路4からのBEMF電圧ゼロクロス(以下ゼロクロス)信号が入力される。そして、制御演算を行い、駆動TR回路3へPWM制御信号を出力する。
また、制御回路2は、A/Dインターフェース回路6からの中点電圧信号を入力し、デジタル変換して演算するA/D変換回路21を備えている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a motor control circuit in the star connection motor according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the motor control circuit 1 according to the first embodiment includes a control circuit 2, a drive TR circuit 3, and a BEMF detection circuit 4, and controls driving of the three-phase sensorless brushless motor 5. In the first embodiment, an A / D interface circuit 6 is provided. BEMF stands for Back Electromotive Force, which is abbreviated as BEMF hereinafter.
Specifically, the control circuit 2 is, for example, a microcomputer, and receives a rotation input 7 that is a motor rotation speed instruction input from an external unit and sensor (not shown) for the three-phase sensorless brushless motor 5, and the BEMF detection circuit 4. The BEMF voltage zero cross (hereinafter referred to as zero cross) signal is input. Then, a control calculation is performed and a PWM control signal is output to the drive TR circuit 3.
The control circuit 2 also includes an A / D conversion circuit 21 that receives the midpoint voltage signal from the A / D interface circuit 6 and performs digital conversion.

駆動TR回路3は、各相ごとにアッパー側のスイッチ素子(Qu1,Qv1,Qw1)とロワ側のスイッチ素子(Qu2,Qv2,Qw2)によりハーフブリッジ回路を構成し、インバータとして機能する回路である。
なお、全てのスイッチ素子の制御信号(ベース入力、ゲート入力)は、制御回路2からのPWM制御信号となる。
さらに具体的に例えばU相について説明すると、電源電圧Vbatからグランドまでの間に、スイッチ素子Qu1,Qu2を配置し、その中間と、3相センサレスブラシレスモータ5のU相コイルを接続する。V相、W相についても同様に構成する。
The driving TR circuit 3 is a circuit that functions as an inverter by forming a half-bridge circuit by the upper side switching elements (Qu1, Qv1, Qw1) and the lower side switching elements (Qu2, Qv2, Qw2) for each phase. .
Note that the control signals (base input and gate input) of all the switch elements are PWM control signals from the control circuit 2.
More specifically, for example, the U phase will be described. The switch elements Qu1 and Qu2 are arranged between the power supply voltage Vbat and the ground, and the middle thereof is connected to the U phase coil of the three-phase sensorless brushless motor 5. The V phase and the W phase are configured similarly.

BEMF検知回路4は、中点電位回路41を備えている。中点電位回路41は、電源電圧Vbatからグランドまでの間に、抵抗R1,R2を直列に配置し、その中間電圧を出力する。つまり抵抗R1,R2を分圧抵抗とし、基準値電圧(閾値電圧)を出力する。
そして、BEMF検知回路4は、各相ごとに設けられた電圧比較器OP1〜OP3のプラス入力端子に各相のコイルと駆動TR回路3の中間を検出するように抵抗R3〜R5を介して入力する。さらに、電圧比較器OP1〜OP3のマイナス入力端子には、中点電位回路41からの基準値電圧を入力する。
電圧比較器OP1〜OP3は、基準電圧と各相コイルからの入力を比較し、比較結果をゼロクロス信号として出力する。
The BEMF detection circuit 4 includes a midpoint potential circuit 41. The midpoint potential circuit 41 arranges resistors R1 and R2 in series between the power supply voltage Vbat and the ground, and outputs an intermediate voltage thereof. That is, the resistors R1 and R2 are voltage dividing resistors and a reference value voltage (threshold voltage) is output.
The BEMF detection circuit 4 is input to the plus input terminals of the voltage comparators OP1 to OP3 provided for each phase through resistors R3 to R5 so as to detect the middle of the coil of each phase and the drive TR circuit 3. To do. Further, the reference value voltage from the midpoint potential circuit 41 is input to the negative input terminals of the voltage comparators OP1 to OP3.
The voltage comparators OP1 to OP3 compare the reference voltage and the input from each phase coil, and output the comparison result as a zero cross signal.

3相センサレスブラシレスモータ5は、U相、V相、W相による3相モータであり、ブラシを用いないモータである。また、コイル自体をセンサとして用いるため、回転位置検出用のセンサを持たないモータである。
A/Dインターフェース回路6は、BEMFゼロクロス検知回路への入力電圧と、電源電圧の中点(1/2)とを入力変換し、ゼロクロス予測タイミングでのBEMF電圧と中点電位とのズレを制御回路2で演算できるようにする。
The three-phase sensorless brushless motor 5 is a three-phase motor based on the U phase, the V phase, and the W phase, and is a motor that does not use a brush. Further, since the coil itself is used as a sensor, the motor does not have a sensor for detecting the rotational position.
The A / D interface circuit 6 converts the input voltage to the BEMF zero-cross detection circuit and the midpoint (1/2) of the power supply voltage, and controls the difference between the BEMF voltage and the midpoint potential at the zero-cross prediction timing. The circuit 2 can be operated.

次に制御回路2のさらに詳細な構造について説明する。
図2は実施例1のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
制御回路2は、上記説明したA/D変換回路21に加えて、PWM制御部22、ゼロクロスタイミング予測部23、タイミング調整部24、異常判定部25、ゼロクロスタイミング作成部26を備えている。
PWM制御部22は、各相のゼロクロス信号入力から、各相毎のTR駆動タイミング(転流タイミング)と、そのTR駆動タイミングで出力する各相毎のPWM値(実際のモータ回転数を演算し、演算した回転数が、モータ回転数(指示)入力7によりきまる制御すべき目標回転数になるような各相毎のPWM制御値)からなるPWM制御信号を生成し、駆動TR回路3へ出力する。
Next, a more detailed structure of the control circuit 2 will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating a control block configuration of the control circuit of the motor control circuit according to the first embodiment.
The control circuit 2 includes a PWM control unit 22, a zero cross timing prediction unit 23, a timing adjustment unit 24, an abnormality determination unit 25, and a zero cross timing creation unit 26 in addition to the A / D conversion circuit 21 described above.
The PWM control unit 22 calculates the TR drive timing (commutation timing) for each phase and the PWM value (actual motor rotation number) for each phase output at the TR drive timing from the zero cross signal input of each phase. Then, a PWM control signal composed of a PWM control value for each phase so that the calculated rotational speed becomes a target rotational speed to be controlled that is determined by the motor rotational speed (instruction) input 7 is generated and output to the drive TR circuit 3 To do.

ゼロクロスタイミング予測部23は、異常判定部25よりの異常判定データとPWM制御部22で演算される制御回転数(目標回転数へ向かわせるための演算ステップにおいて制御する回転数)、ゼロクロスタイミング作成部26よりの、BEMFゼロクロス検知データから、各相におけるゼロクロスタイミングを予測する。
タイミング調整部24は、実際に発生する検知タイミングと予測していたタイミングとのズレを調整する。
異常判定部25は、予測されたゼロクロスタイミングにおける中点電圧とブリッジ電圧との比較により異常を判定し、ゼロクロスタイミング作成部26へ判定結果を出力する。
The zero cross timing prediction unit 23 includes abnormality determination data from the abnormality determination unit 25, a control rotation number calculated by the PWM control unit 22 (a rotation number controlled in a calculation step for moving toward the target rotation number), and a zero cross timing generation unit. 26, the zero cross timing in each phase is predicted from the BEMF zero cross detection data from No. 26.
The timing adjustment unit 24 adjusts the difference between the actually detected detection timing and the predicted timing.
The abnormality determination unit 25 determines an abnormality by comparing the midpoint voltage and the bridge voltage at the predicted zero cross timing, and outputs a determination result to the zero cross timing generation unit 26.

ゼロクロスタイミング作成部26は、異常相のゼロクロス信号を作成し、PWM制御部22へ出力する。   The zero cross timing creation unit 26 creates an abnormal phase zero cross signal and outputs it to the PWM control unit 22.

次に作用を説明する。
[ゼロクロス信号によるモータ制御]
ここで、実施例1のモータ制御回路1の制御回路2のPWM制御部22で実行しているゼロクロス信号によるモータ制御について説明する。
実施例1では、120°駆動制御を行っており、BEMF検知回路4で各相のBEMFを検出し、各相ごとにBEMFの位相のゼロクロスポイントを検出することで、各相のステータコイルの駆動タイミング、つまり転流タイミング制御する。
Next, the operation will be described.
[Motor control by zero cross signal]
Here, the motor control by the zero cross signal executed by the PWM control unit 22 of the control circuit 2 of the motor control circuit 1 of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, 120 ° drive control is performed, and the BEMF detection circuit 4 detects the BEMF of each phase and detects the zero cross point of the phase of the BEMF for each phase, thereby driving the stator coil of each phase. Timing, that is, commutation timing is controlled.

そして、転流タイミングでの各相コイルの駆動は、インバータとして機能する駆動TR回路3のハーフブリッジ回路により駆動され、駆動時にPWM制御によりコイルに印加する電圧を制御することで、3相センサレスブラシレスモータ5の回転速度を制御する。   The driving of each phase coil at the commutation timing is driven by the half bridge circuit of the driving TR circuit 3 functioning as an inverter, and the voltage applied to the coil is controlled by PWM control at the time of driving. The rotational speed of the motor 5 is controlled.

BEMFによるゼロクロス検知は、ハーフブリッジでオフ状態のブリッジ回路のブリッジポイントに現れる電圧変化により行われる。具体的には、3相スター結線の3相センサレスブラシレスモータ5におけるBEMFのゼロクロス検知点、つまりハーフブリッジのオフタイミングのブリッジ回路のブリッジ点には、コイルに印加されている電源電圧の約1/2の電位を基準として、BEMFが重畳されるため、電源電圧の約1/2の電位をゼロとし、この基準電位を重畳したBEMFの電圧がクロスするタイミングを検知する事をゼロクロスとする。つまり、BEMFでゼロクロスを検知する際の閾値は電源電圧の1/2電位となる。   Zero cross detection by BEMF is performed by a voltage change appearing at a bridge point of a bridge circuit in an off state by a half bridge. Specifically, the BEMF zero crossing detection point in the three-phase sensorless brushless motor 5 of three-phase star connection, that is, the bridge point of the bridge circuit at the off timing of the half bridge, is approximately 1 / of the power supply voltage applied to the coil. Since the BEMF is superimposed on the basis of the potential of 2, the potential of about 1/2 of the power supply voltage is set to zero, and detecting the timing at which the BEMF voltage on which the reference potential is superimposed is defined as zero crossing. That is, the threshold for detecting zero crossing with BEMF is a half potential of the power supply voltage.

さらに、言い換えて説明する。
例えば、3相センサレスブラシレスモータ5をPWM駆動する際、スイッチ素子Qu1とQv2がオンとなり、他がオフであるとする。
すると、電源電圧Vbatからスイッチ素子Qu1を経て、3相センサレスブラシレスモータ5のコイル5u、コイル5vを経て、スイッチ素子Qv2からグランドへ向かう電流経路で電流が流れることになる。
この際に、コイル5wを駆動するためのスイッチ素子Qw1,Qw2のブリッジ点は、コイル5u、コイル5vの中点接続電圧をコイル5wで検出している状態と言える。このオフ状態のブリッジ点の電圧は上記説明した様に、1/2Vbatを基準に、各コイルに発生するBEMF電圧が重畳された電圧波形が観測される。そして、このブリッジ点の電圧を基準電圧と比較すれば、ゼロクロス信号を得ることになる。実施例1では、ゼロクロス信号を制御回路2へ入力し、転流タイミングを得ることで3相センサレスブラシレスモータ5を駆動制御する。
Furthermore, it will be described in other words.
For example, when the three-phase sensorless brushless motor 5 is PWM driven, it is assumed that the switch elements Qu1 and Qv2 are on and the others are off.
Then, current flows from the power supply voltage Vbat through the switch element Qu1 through the coil 5u and the coil 5v of the three-phase sensorless brushless motor 5 and through the current path from the switch element Qv2 to the ground.
At this time, the bridge point of the switch elements Qw1 and Qw2 for driving the coil 5w can be said to be a state in which the coil 5w detects the midpoint connection voltage of the coils 5u and 5v. As described above, a voltage waveform in which the BEMF voltage generated in each coil is superimposed is observed as the voltage at the bridge point in the off state, as described above. If the voltage at this bridge point is compared with the reference voltage, a zero cross signal is obtained. In the first embodiment, a zero-cross signal is input to the control circuit 2 to drive and control the three-phase sensorless brushless motor 5 by obtaining commutation timing.

[BEMFゼロクロス信号の電圧による異常判定作用と転流補償作用]
実施例1では、制御回転数より、BEMFのゼロクロス発生タイミングを予測し、ゼロクロス予測タイミングで実際に発生するBEMFゼロクロス電圧と期待値である中点電位とのズレで異常を判断し、正常な相のBEMFゼロクロス検知(発生)タイミングより異常な相の転流タイミングを精度良<補償する。(標準的な転流タイミングは、ゼロクロス検知より電気角で30度後となる)
[BEMF zero cross signal voltage abnormality detection and commutation compensation]
In the first embodiment, the BEMF zero-crossing occurrence timing is predicted from the control rotation speed, and an abnormality is judged by the deviation between the BEMF zero-crossing voltage actually generated at the zero-crossing prediction timing and the expected midpoint potential. Compensates the commutation timing of the abnormal phase with better accuracy than the BEMF zero cross detection (occurrence) timing. (The standard commutation timing is 30 degrees after the zero cross detection in electrical angle)

まずゼロクロスタイミング予測部23におけるBEMFのゼロクロスタイミングの予測について説明する。
図3は実施例1において3相のうちの1相のゼロクロスタイミングが異常を生じた場合のタイムチャートである。
3相センサレスブラシレスモータ5でのゼロクロスタイミング基準で表現した電気角(実際のモータでの電気角とは異なる)では、制御回転数より決まる各相の制御電気角ベースでの0(360)度、120度、240度点での時間間隔となり、前相のBEMFゼロクロス発生点を基点にした、次相のゼロクロス発生予測タイミングを(Tzul、Tzvl、Tzwl)としてある。
First, the BEMF zero-cross timing prediction in the zero-cross timing prediction unit 23 will be described.
FIG. 3 is a time chart in the case where an abnormality occurs in the zero cross timing of one of the three phases in the first embodiment.
The electrical angle expressed by the zero-crossing timing standard in the three-phase sensorless brushless motor 5 (different from the electrical angle in the actual motor) is 0 (360) degrees on the basis of the control electrical angle of each phase determined by the control speed. The time intervals at 120 degrees and 240 degrees are used, and the next phase zero cross occurrence prediction timing based on the BEMF zero cross occurrence point of the previous phase is (Tzul, Tzvl, Tzwl).

タイミングの予測は、回転数から推定した周期に加減速制御分を見込んだ値(Tul、Tv1、Twl)を基に行うが、タイミング調整部24により、実際に発生する検知タイミングと予測していたタイミングとのズレ(加減速量等)より次回予測タイミングに対して予測タイミングの微調整が実施される。   The timing is predicted based on values (Tul, Tv1, Twl) that allow for acceleration / deceleration control in the period estimated from the rotation speed, but the timing adjustment unit 24 predicted the detection timing to actually occur. Fine adjustment of the prediction timing is performed with respect to the next prediction timing based on a deviation from the timing (acceleration / deceleration amount, etc.).

そして、上記で予測した、各相のゼロクロス予測タイミング(Tzul、Tzvl、Tzwl、)を基に、下記方法によりBEMFゼロクロスタイミングの異常検知と、異常検知相へのゼロクロス予測タイミングと転流タイミングの補償を実施する。   Based on the predicted zero-cross timing (Tzul, Tzvl, Tzwl, etc.) of each phase predicted above, BEMF zero-cross timing anomaly detection and compensation of the zero-cross prediction timing and commutation timing to the anomaly detection phase are performed as follows. To implement.

次に異常判定部25におけるゼロクロス発生予測タイミングを用いた異常検知について説明する。
図4はBEMF電圧のズレが生じた場合のモータ駆動波形の状態を示す説明波形図である。
実際のBEMF検知点でのBEMF電圧のズレ(ΔV)は、図4のようになる。BEMFが不具合等の異常により、本来の電圧(実線)より高くなれば、中点電位で検知する為、ゼロクロス検知のタイミングが早くなり、検知後のインターバル(Tz-c:標準は電気角で30°)後の相電流転流タイミングが早くなる(図4(b)参照)。
反対に、BEMFが不具合等の異常により、本来の電圧(実線)より低くなれば、相電流転流タイミングが遅くなる(図4(c)参照)。このタイミングが極端に(例えば数十度以上)ズレると、異音が発生したり、更に進むと、極端な場合、GND、又は電源電圧に固定となりゼロクロス検知が発生せず、モータ停止となる。
Next, abnormality detection using the zero-cross occurrence prediction timing in the abnormality determination unit 25 will be described.
FIG. 4 is an explanatory waveform diagram showing the state of the motor drive waveform when the BEMF voltage deviation occurs.
The deviation (ΔV) of the BEMF voltage at the actual BEMF detection point is as shown in FIG. If the BEMF becomes higher than the original voltage (solid line) due to an abnormality such as a malfunction, the zero-point detection timing is accelerated because detection is performed at the midpoint potential, and the interval after detection (Tz-c: standard is 30 electrical angle) °) The later phase current commutation timing is advanced (see FIG. 4 (b)).
On the other hand, if the BEMF is lower than the original voltage (solid line) due to an abnormality such as a malfunction, the phase current commutation timing is delayed (see FIG. 4C). If this timing is extremely shifted (for example, several tens of degrees or more), abnormal noise is generated or if the timing is further advanced, in the extreme case, GND or power supply voltage is fixed and zero-cross detection is not generated, and the motor is stopped.

BEMF電圧はモータ(磁気回路の構成、性能)、回転数等で変わってくるが、モータの仕様が決定すれば、個別に決定できる。実施例1では、中点電位電圧に対し、検知回路を構成する部品の精度上、5〜10%程度(電源電圧と同程度のBEMF電圧発生で、制御電気角度では3度〜6度程度)の精度で検知でき、それ以上のズレに対して異常判定を行うとし、その幅を図3では、Tnで示す。実施例1では、この幅Tnを、図4に示すように電圧で捉えるようにする(2ΔV=Tn)。   The BEMF voltage varies depending on the motor (configuration and performance of the magnetic circuit), rotation speed, etc., but can be determined individually once the motor specifications are determined. In the first embodiment, the accuracy of the components constituting the detection circuit is about 5 to 10% with respect to the midpoint potential voltage (the BEMF voltage is generated at the same level as the power supply voltage, and the control electrical angle is about 3 to 6 degrees). It is assumed that an abnormality determination is performed for a deviation larger than that, and the width is indicated by Tn in FIG. In the first embodiment, the width Tn is captured by a voltage as shown in FIG. 4 (2ΔV = Tn).

実施例1において、ゼロクロス予測タイミングで検知すると、正常であれば、BEMF電位は、ゼロクロス点の為電源電圧の中点(1/2)電位を検知する(図4(a)参照)。例えば、電源電圧が12Vであれば、中点電位は6Vとなり、A/D変換後は変換分解能が10bitであれば512LSB程度を計測するように図1のA/Dインターフェース回路6の定数を設定する。
また、電気角としての誤差を3度とした場合、BEMF発電電位が12VP-Pであれば、誤差許容Tnは0.3Vとなり、A/D変換値では、25LSB程度となり、512±25LSBが判定値となる。
In the first embodiment, if detected at the zero-cross prediction timing, if normal, the BEMF potential detects the midpoint (1/2) potential of the power supply voltage because of the zero-cross point (see FIG. 4A). For example, if the power supply voltage is 12V, the midpoint potential is 6V, and after A / D conversion, the constant of the A / D interface circuit 6 is set to measure about 512LSB if the conversion resolution is 10bit. To do.
If the electrical angle error is 3 degrees and the BEMF power generation potential is 12VP-P, the error tolerance Tn is 0.3V, and the A / D conversion value is about 25LSB, and 512 ± 25LSB is the judgment value. It becomes.

以上のように、異常判定は、ゼロクロス予測タイミングで電源電圧と、BEMF電圧の電圧を比較し、BEMF電位が、1/2電源電圧+許容電圧(例では512±25LSB)を超えた場合に計測している相のBEMFゼロクロスタイミング異常と判定する。
異常判定部25で判定された信号はゼロクロスタイミング作成部26へ伝達される。ゼロクロスタイミング作成部26は、異常判定部25からの信号が正常であれば、ゼロクロス信号入力で検知したゼロクロスタイミングデータを、異常であれば、ゼロクロスタイミング予測部23とタイミング調整部24で生成した異常相のゼロクロスタイミング予測データを、各相のゼロクロスタイミングデータとしてタイミング作成しPWM制御部22に出力(伝達)する。
As described above, abnormality judgment is measured when the BEMF potential exceeds 1/2 power supply voltage + allowable voltage (512 ± 25LSB in the example) by comparing the power supply voltage with the BEMF voltage at the zero-cross prediction timing. It is determined that the BEMF zero-crossing timing is abnormal for the current phase.
The signal determined by the abnormality determination unit 25 is transmitted to the zero cross timing generation unit 26. If the signal from the abnormality determination unit 25 is normal, the zero cross timing creation unit 26 generates the zero cross timing data detected by the zero cross signal input. If the signal is abnormal, the zero cross timing generation unit 26 generates the abnormality generated by the zero cross timing prediction unit 23 and the timing adjustment unit 24. Phase zero-cross timing prediction data is generated as zero-cross timing data for each phase and output (transmitted) to the PWM control unit 22.

従って、異常判定部25での異常判定直後の、ゼロクロスタイミング作成部26のPWM制御部22に伝達するデータは、具体的には、タイミング図3で(Tzul,Tzvl,Tzwl)である。   Therefore, the data transmitted to the PWM control unit 22 of the zero cross timing creation unit 26 immediately after the abnormality determination in the abnormality determination unit 25 is specifically (Tzul, Tzvl, Tzwl) in the timing diagram 3.

次に、ゼロクロスタイミング予測部23で次回以降の異常判定相の予測タイミングの設定について説明する。
次回以降の異常判定相の予測タイミング設定には、異常判定部25に異常と判定された相の前後の相とのゼロクロス間の時間Tzuw=Tzv2+Tzw2の1/2をとり、異常相のゼロクロス予測タイミング(Tzv3)とする。なお、相のゼロクロス異常相が連続する場合は、相数に応じた等分割で各異常相のゼロクロス予測タイミングの基点とする。
Next, the setting of the prediction timing of the abnormality determination phase after the next time by the zero cross timing prediction unit 23 will be described.
For the prediction timing setting of the abnormality determination phase after the next time, take the time Tzuw = Tzv2 + Tzw2 between the phases before and after the phase determined to be abnormal by the abnormality determination unit 25, and the zero crossing of the abnormal phase Predicted timing (Tzv3). In addition, when the zero-cross abnormal phase of a phase continues, it is set as the base point of the zero-cross prediction timing of each abnormal phase by equal division according to the number of phases.

図5は実施例1において3相のうちの1相のゼロクロスタイミングがなくなる異常を生じた場合のタイムチャートである。
図5は、V相のBEMFゼロクロス検知信号が、BEMF検知回路4より出力が無い場合で、V相の異常検知直後は、Tzvlの予測タイミングでのゼロクロスを基点とし、転流させる。次回のV相ゼロクロス予想タイミングは、U相とW相のゼロクロス検知時間間隔Tzuw=Tzw2の1/2をU相ゼロクロス基点で、V相のゼロクロス予想タイミングTzv3とする。
FIG. 5 is a time chart when an abnormality occurs in which zero loss timing of one of the three phases is lost in the first embodiment.
FIG. 5 shows a case where the V-phase BEMF zero-cross detection signal is not output from the BEMF detection circuit 4, and immediately after the V-phase abnormality is detected, the V-phase BEMF zero-cross detection signal is commutated based on the zero-cross at the Tzvl prediction timing. The next V-phase zero-cross predicted timing is set to half of the U-phase and W-phase zero-cross detection time interval Tzuw = Tzw2 as the U-phase zero-cross reference point and the V-phase zero-cross predicted timing Tzv3.

次に、効果を説明する。
実施例1のモータ制御回路にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the motor control circuit according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.

(1)3相コイルを有する3相センサレスブラシレスモータ5の3相コイルにおいて、コイル間の接続位置より逆起電力を検出し、検出した逆起電力の電圧ゼロクロスタイミングを用いてモータ回転制御を行うモータ制御回路1において、各相コイルの次回のゼロクロスタイミングを予測するゼロクロスタイミング予測部23と、予測されたゼロクロスタイミングを用いて、制御回路側の異常を判定する異常判定部25を備えたため、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。   (1) In the three-phase coil of the three-phase sensorless brushless motor 5 having a three-phase coil, the counter electromotive force is detected from the connection position between the coils, and the motor rotation control is performed using the voltage zero cross timing of the detected counter electromotive force. The motor control circuit 1 includes a zero cross timing prediction unit 23 that predicts the next zero cross timing of each phase coil, and an abnormality determination unit 25 that determines an abnormality on the control circuit side using the predicted zero cross timing. Abnormal diagnosis of the control circuit can be sufficiently performed, and an undesired motor stop or the like can be prevented.

(2)上記(1)において、異常判定部25により異常と判定されると、異常相で検出したゼロクロスタイミングを用いないようにし、且つ異常相のゼロクロスタイミングを作成して出力するゼロクロスタイミング作成部26を備えたため、異常なゼロクロスタイミングを用いて制御が行われないようにし、且つその代わりとなるよう生成したゼロクロスタイミングにより良好に制御が継続するようにし、モータ制御回路の異常時に、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。   (2) In the above (1), when the abnormality determination unit 25 determines that there is an abnormality, the zero cross timing generation unit that does not use the zero cross timing detected in the abnormal phase and generates and outputs the zero cross timing of the abnormal phase 26, the control is not performed using the abnormal zero-cross timing, and the control is favorably continued by the generated zero-cross timing instead. When the motor control circuit is abnormal, the motor is not desired. Stops can be prevented from occurring.

(3)上記(1)又は(2)において、3相センサレスブラシレスモータ5のコイルとブリッジ点で接続されるように、2つのスイッチ素子(Qu1とQu2、Qv1とQv2、Qw1とQw2)で構成したハーフブリッジ回路を各相に設けた駆動TR回路3と、スター結線の中点の電位から設定された基準電圧を出力する中点電位回路41を備え、異常判定部25は、中点電位回路41からの基準電圧と、各相におけるブリッジ点の電圧を、予測されたゼロクロスタイミングにおいて比較して異常を判定するため、BEMFのゼロクロスタイミングの異常を電圧比較により精度よく検出して、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができる。   (3) In the above (1) or (2), it is composed of two switch elements (Qu1 and Qu2, Qv1 and Qv2, Qw1 and Qw2) so as to be connected to the coil of the three-phase sensorless brushless motor 5 at a bridge point. The drive TR circuit 3 provided with the half-bridge circuit for each phase and a midpoint potential circuit 41 that outputs a reference voltage set from the midpoint potential of the star connection, and the abnormality determination unit 25 includes a midpoint potential circuit. In order to determine the abnormality by comparing the reference voltage from 41 and the voltage at the bridge point in each phase at the predicted zero cross timing, the BEMF zero cross timing abnormality is accurately detected by voltage comparison, and the motor control circuit Can be sufficiently diagnosed.

実施例2はゼロクロス信号の周期異常を検出する例である。
構成を説明する。
図6は実施例2のモータ制御回路の回路構成を示す図である。
実施例2のモータ制御回路1は、ゼロクロス信号から異常判定を行う。モータ制御回路1は、制御回路2、駆動TR回路3、BEMF検知回路4、3相センサレスブラシレスモータ5を備え、A/Dインターフェース回路6を備えていない。
The second embodiment is an example in which an abnormal period of the zero cross signal is detected.
The configuration will be described.
FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration of a motor control circuit according to the second embodiment.
The motor control circuit 1 according to the second embodiment performs abnormality determination from the zero cross signal. The motor control circuit 1 includes a control circuit 2, a driving TR circuit 3, a BEMF detection circuit 4, a three-phase sensorless brushless motor 5, and does not include an A / D interface circuit 6.

図7は実施例2のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
実施例2の制御回路2は、PWM制御部22、ゼロクロスタイミング予測部23、タイミング調整部24、ゼロクロスタイミング作成部26、異常判定部27、を備え、A/D変換回路21を備えていない。
FIG. 7 is a diagram illustrating a control block configuration of a control circuit of the motor control circuit according to the second embodiment.
The control circuit 2 according to the second embodiment includes a PWM control unit 22, a zero cross timing prediction unit 23, a timing adjustment unit 24, a zero cross timing creation unit 26, and an abnormality determination unit 27, and does not include the A / D conversion circuit 21.

異常判定部27は、前回の検出ゼロクロスタイミング及び予測されたゼロクロスタイミングから演算される周期と、前回の検出ゼロクロスタイミング及び今回検出されたゼロクロスタイミングから演算される周期とを比較して異常判定を行う。
その他構成は実施例1と同様であるので説明を省略する。
The abnormality determination unit 27 performs abnormality determination by comparing the period calculated from the previous detected zero cross timing and the predicted zero cross timing with the period calculated from the previous detected zero cross timing and the currently detected zero cross timing. .
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[BEMFゼロクロス信号の周期による異常判定作用と転流補償作用]
実施例2の異常判定部27では、予測値に対するズレ量、つまりタイミングの許容誤差を図3の時間Tnとし、Tn以上のズレに対して異常の判定を行う。なお、実際の回路構成、制御電気角度では、時間Tnは±3度〜6度程度の精度となる。
図3を用いて説明すると、V相のゼロクロス信号にズレが生じた場合、U相はTzulの正常信号が、V相はTzv2の短いタイミングでBEMFのゼロクロス信号が発生し、予測値に対し時間Tn以上のズレである為、V相は異常と判定される。
W相にはTzw2の長い信号が検知されるが、異常V相の予測値Tzvl(誤差∠jTV2)で補正された後判定され、正常と判定される。
The operation will be described.
[Behavior judgment and commutation compensation by BEMF zero-cross signal period]
In the abnormality determination unit 27 according to the second embodiment, a deviation amount with respect to the predicted value, that is, a timing tolerance is set as a time Tn in FIG. 3, and abnormality is determined with respect to a deviation greater than Tn. In the actual circuit configuration and control electrical angle, the time Tn has an accuracy of about ± 3 degrees to 6 degrees.
Referring to FIG. 3, when a deviation occurs in the V-phase zero-cross signal, a Tzul normal signal is generated in the U-phase, and a BEMF zero-cross signal is generated in the V-phase at a short timing of Tzv2. Since the shift is greater than Tn, the V phase is determined to be abnormal.
A signal having a long Tzw2 is detected in the W phase, but it is determined after being corrected with the predicted value Tzvl (error ∠jTV2) of the abnormal V phase, and is determined to be normal.

図5を用いてさらに、V相のゼロクロス信号が消失した場合を説明する。この場合、U相はTzulの正常信号であり、V相は検知信号が無く、V相のゼロクロス予測タイミング+時間Tnを経過した時点で、故障判定となる。
W相にはTzw2の長い信号が検知されるが、故障V相の予測値Tzvlで補正された後判定され、正常と判定される。
異常判定後の補償処理については、実施例1と同様であるので説明を省略する。
Further, the case where the V-phase zero-cross signal disappears will be described with reference to FIG. In this case, the U phase is a Tzul normal signal, the V phase has no detection signal, and a failure determination is made when the V phase zero cross prediction timing + time Tn has elapsed.
A signal having a long Tzw2 is detected in the W phase, but it is determined after correction with the predicted value Tzvl of the failure V phase, and is determined to be normal.
Since the compensation processing after the abnormality determination is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

効果を説明する。実施例2のモータ制御回路にあっては、(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(4)上記(1)又は(2)において、異常判定部27は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する周期と検出されたゼロクロスタイミングから演算する周期を比較して異常を判定するため、予測するゼロクロスタイミングに設定した時間幅Tnの範囲内に検出されたゼロクロスタイミングから演算される周期が来るかどうかにより異常を精度よく判定し、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
その他作用効果は、実施例1と同様であるので説明を省略する。
Explain the effect. The motor control circuit according to the second embodiment has the following effects in addition to (1) and (2).
(4) In the above (1) or (2), the abnormality determination unit 27 performs prediction in order to determine abnormality by comparing the period calculated from the predicted zero cross timing with the period calculated from the detected zero cross timing. It is not desirable because it is possible to accurately determine the abnormality by whether or not the period calculated from the detected zero-crossing timing is within the range of the time width Tn set for the zero-crossing timing, and sufficiently diagnose the abnormality of the motor control circuit. It is possible to prevent the motor from stopping.
Since other functions and effects are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

実施例3は、ゼロクロス信号の周期の長短を検出する例である。
実施例3の異常判定部27は、U相、V相、W相の順に検出されるゼロクロスタイミングの周期差により異常を判定する。
その他構成は、実施例2と同様であるので説明を省略する。
The third embodiment is an example in which the length of the zero-cross signal cycle is detected.
The abnormality determination unit 27 according to the third embodiment determines an abnormality based on a period difference in zero cross timing detected in the order of the U phase, the V phase, and the W phase.
Since other configurations are the same as those of the second embodiment, the description thereof is omitted.

作用を説明する。
[BEMFゼロクロス信号の周期長短による異常判定作用と転流補償作用]
実施例3の異常判定部27では、実際のBEMFゼロクロス検知信号にズレが発生すると、各相のゼロクロスの検知タイミングが、予測タイミングに対して、許容ズレ範囲内のタイミングと、それよりズレた、長いタイミングと短いタイミングが検出される。そして、長いタイミングと短いタイミングの信号に挟まれたBEMFゼロクロス相が故障相と判断される。
The operation will be described.
[Abnormality judgment and commutation compensation by BEMF zero-cross signal period length]
In the abnormality determination unit 27 of the third embodiment, when a deviation occurs in the actual BEMF zero-cross detection signal, the zero-cross detection timing of each phase deviates from the timing within the allowable deviation range with respect to the prediction timing. Long timing and short timing are detected. Then, the BEMF zero cross phase sandwiched between the long timing signal and the short timing signal is determined as the failure phase.

図3を参照して、V相のゼロクロス信号にズレが生じた場合を説明する。この場合、U相はTzulの正常信号となり、V相はTzv2の短いタイミング信号が、W相にはTzw2の長い信号が検知される為、異常相はV相と判定される。   With reference to FIG. 3, the case where a deviation occurs in the V-phase zero-cross signal will be described. In this case, the U phase is a Tzul normal signal, the V phase is a short Tzv2 timing signal, and the W phase is a long Tzw2 signal. Therefore, the abnormal phase is determined to be the V phase.

図5を参照して、さらにV相のゼロクロス信号が消失した場合について説明する。この場合、U相はTzulの正常信号が、V相は検知信号が無く、W相にはTzw2の長い信号が検知される為、異常相はV相と判定される。   A case where the V-phase zero-cross signal further disappears will be described with reference to FIG. In this case, since the U phase has a Tzul normal signal, the V phase has no detection signal, and the W phase has a long Tzw2 signal, the abnormal phase is determined to be the V phase.

次に、上記の判定で、ゼロクロスタイミングが故障と判定された相が検出された場合の処理について説明する。   Next, processing when a phase in which the zero-crossing timing is determined to be a failure is detected in the above determination will be described.

周期性が正常と判断される相のゼロクロス間周期とゼロクロスタイミングをもちいて、異常と判断された相のゼロクロスタイミングを想定して、ゼロクロスタイミング故障相の転流制御を行う。
まず第1に、故障検知相の前の相で行われた補正量があった場合、その補正量で補正した、故障検知相の予測タイミングで転流制御する。
第2に、次回の故障判定相の予測タイミング設定には、故障と判定された相の前後の相のゼロクロス間の時間Tzとゼロクロスタイミングをもちいる。
The zero cross timing failure phase commutation control is performed by assuming the zero cross timing of the phase determined to be abnormal by using the period between zero crosses of the phase determined to be normal and the zero cross timing.
First, when there is a correction amount performed in the phase before the failure detection phase, commutation control is performed at the prediction timing of the failure detection phase corrected by the correction amount.
Secondly, the time Tz between the zero crosses of the phases before and after the phase determined to be faulty and the zero cross timing are used for the prediction timing setting of the next failure determination phase.

さらに、正常相が複数ある場合、異常相の前後にある正常な2相のゼロクロス間の中間タイミング((Tzv2+Tzw2)/2)を、次回の異常予測タイミングの基点とする。相のゼロクロス故障相が連続する場合は、相数に応じた等分割で各異常相のゼロクロス予測タイミングの基点とする。   Furthermore, when there are a plurality of normal phases, the intermediate timing ((Tzv2 + Tzw2) / 2) between the normal two-phase zero crosses before and after the abnormal phase is set as the base point of the next abnormal prediction timing. When the zero-cross fault phases of the phases are continuous, the zero-cross prediction timing of each abnormal phase is set as a base point by equal division according to the number of phases.

さらに、正常相が1相の場合、連続する異常相の直前の相のゼロクロス位置より、直前相の次回ゼロクロスタイミング予測周期Tzの1/相数(3相の場合1/3)づつ進んだ位置を故障相の次回ゼロクロス予測タイミングとして以後の相間転流制御をする。   In addition, when the normal phase is 1 phase, the position is advanced by 1 / number of phases (1/3 in the case of 3 phases) from the zero cross position of the phase immediately before the continuous abnormal phase. Is used as the next zero-cross prediction timing of the fault phase, and the interphase commutation control is performed thereafter.

効果を説明する。実施例3のモータ制御回路にあっては、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(5)上記(1)又は(2)において、異常判定部27は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する他相との周期差と、検出された複数相のゼロクロスタイミングから演算する周期差を比較して異常を判定するため、電気角上、ほぼ均等な差となる前後の他相との周期差から、周期の長短の異常を精度よく検出し、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
Explain the effect. The motor control circuit according to the third embodiment has the following effects in addition to the above (1) and (2).
(5) In the above (1) or (2), the abnormality determination unit 27 compares the period difference with the other phase calculated from the predicted zero cross timing and the period difference calculated from the detected zero cross timing of a plurality of phases. In order to determine the abnormality, the abnormality of the motor control circuit should be sufficiently diagnosed by accurately detecting the abnormality of the length of the cycle from the period difference with the other phases before and after the electrical angle which is almost equal difference in electrical angle. It is possible to prevent an undesired motor stop or the like from occurring.

(6)上記(2)に記載のモータ制御回路において、ゼロクロスタイミング作成部26は、異常と判断した相以外のゼロクロスタイミングから異常と判定した相のゼロクロスタイミングをPWM制御部22に出力するため、他相との関係性を考慮して、異常時に用いるゼロクロスタイミングを決定し、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
その他作用効果は実施例1と同様であるので説明を省略する。
(6) In the motor control circuit described in (2) above, the zero cross timing creation unit 26 outputs the zero cross timing of the phase determined to be abnormal from the zero cross timing other than the phase determined to be abnormal to the PWM control unit 22, In consideration of the relationship with other phases, the zero cross timing used in the event of an abnormality can be determined so that an undesired motor stop or the like does not occur.
Since other functions and effects are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

実施例4は、異常判定部が比較電圧からスイッチ素子の異常を検出する例である。
構成を説明する。
図8は実施例4のモータ制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
実施例4では、異常判定部25が、スイッチ素子異常判定部251を備える。
その他構成は実施例1と同様であるので説明を省略する。
Example 4 is an example in which the abnormality determination unit detects an abnormality of the switch element from the comparison voltage.
The configuration will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating a control block configuration of the motor control circuit according to the fourth embodiment.
In the fourth embodiment, the abnormality determination unit 25 includes a switch element abnormality determination unit 251.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[スイッチ素子の異常検出作用]
スイッチ素子異常判定部251は、ゼロクロスタイミング予測部23で予測した各ゼロクロスタイミング(Tzu1,Tzv1,Tzw1)を基に、スイッチ素子の異常を検出する。BEMF検知相のインバータとして機能する駆動TR回路3のスイッチ素子が異常によって、通電オフ時に低抵抗成分を持つようになると、BEMF検知回路4で検知するブリッジ電圧、つまり相コイル結線の中点接続電位がΔVズレることになる。
The operation will be described.
[Switch element abnormality detection action]
The switch element abnormality determination unit 251 detects an abnormality of the switch element based on each zero cross timing (Tzu1, Tzv1, Tzw1) predicted by the zero cross timing prediction unit 23. When the switch element of the drive TR circuit 3 that functions as an inverter for the BEMF detection phase has a low resistance component when the power is turned off due to an abnormality, the bridge voltage detected by the BEMF detection circuit 4, that is, the midpoint connection potential of the phase coil connection Is shifted by ΔV.

図9は実施例4の駆動の一つの回路状態を示す説明図である。
図9では、コイル部5w、5vが通電状態となるようスイッチ素子Qw1、Qv2をオンにし、他のスイッチ素子Qu1、Qu2、Qw2、Qv1がオフの状態とする。これにより、コイル部5Uからコンパレータへの出力によりBEMFの検出を行う。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating one circuit state of driving according to the fourth embodiment.
In FIG. 9, the switch elements Qw1, Qv2 are turned on so that the coil portions 5w, 5v are energized, and the other switch elements Qu1, Qu2, Qw2, Qv1 are turned off. Thereby, BEMF is detected by the output from the coil unit 5U to the comparator.

図10はスイッチ素子が正常な状態の等価回路を示す説明図である。
等価回路では、コイル部はコイルインピーダンスを表す抵抗と、BEMFを表す交流電源であり、スイッチ素子はスイッチとして表される。
図11はスイッチ素子Qu2が低抵抗を持つ異常状態の場合の等価回路を示す説明図である。図12はスイッチ素子Qu1が低抵抗を持つ異常状態の場合の等価回路を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit in a state where the switch element is normal.
In the equivalent circuit, the coil portion is a resistor representing coil impedance and an AC power source representing BEMF, and the switch element is represented as a switch.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit when the switching element Qu2 is in an abnormal state having a low resistance. FIG. 12 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit when the switching element Qu1 is in an abnormal state having a low resistance.

以下に、この等価回路を用いたスイッチ素子Qu1,Qu2の異常により生じた抵抗成分Rqu1,Rqu2とBEMFの電圧の偏りと、BEMFゼロクロス点について説明する。
各相のコイル抵抗成分は同じとみなすことができ、そのN倍の抵抗値をスイッチ素子が持つようになったとすると、BEMF測定点の電圧比を電圧Vsとして、等価回路より、下記関係が求められ影響度が推定できる。
In the following, the bias of the resistance components Rqu1, Rqu2 and BEMF caused by the abnormality of the switch elements Qu1, Qu2 using this equivalent circuit and the BEMF zero cross point will be described.
The coil resistance component of each phase can be regarded as the same, and assuming that the switch element has N times the resistance value, the voltage ratio at the BEMF measurement point is the voltage Vs, and the following relationship is obtained from the equivalent circuit. The degree of influence can be estimated.

まず図12のようにハイサイドQu1が異常の場合は下記のようになる。   First, when the high side Qu1 is abnormal as shown in FIG.

(数1) Vs=(N+3)/(2N+3)×Vbat   (Formula 1) Vs = (N + 3) / (2N + 3) × Vbat

次に図11のようにローサイドQu2が異常の場合は下記のようになる。   Next, when the low side Qu2 is abnormal as shown in FIG.

(数2) Vs=N/(2N+3)×Vbat   (Expression 2) Vs = N / (2N + 3) × Vbat

以上の数1、数2から、具体的には、例えば5%以上のズレから判定する場合、比較電圧は1/2Vbatであり、0.5が基準のため、下記のときN値を求めればコイル抵抗の何倍の抵抗から検知できるかがわかる。   From the above formulas 1 and 2, more specifically, for example, when judging from a deviation of 5% or more, the comparison voltage is 1/2 Vbat, and 0.5 is a reference. You can see how many times the resistance can be detected.

数1のハイサイドの式を用いると、(N+3)/(2N+3)=0.525となり、N=28.5(倍)となり、モータ(ステータ)コイルの抵抗が500mΩであれば、14.5Ωの劣化状態から検出可能となる。これは、実施例4のスイッチ素子異常判定部251が、早期にスイッチ素子の劣化状態を検出できることを示している。
また、BEMFの発電電圧は電源電圧(例えば12V)相当発生する例では、ゼロクロス近辺においては、1度当たり約0.1Vの変化となるため、上記スイッチ素子異常では、約3度分の検知ズレから検知可能になる。
Using the high-side equation of Equation 1, (N + 3) / (2N + 3) = 0.525, N = 28.5 (times), and if the motor (stator) coil resistance is 500 mΩ, it is detected from the degraded state of 14.5Ω. It becomes possible. This indicates that the switch element abnormality determination unit 251 of the fourth embodiment can detect the deterioration state of the switch element at an early stage.
Further, in the example where the generated voltage of BEMF is equivalent to the power supply voltage (for example, 12V), the change is about 0.1V per one degree near the zero cross. Detectable.

効果を説明する。
実施例4のモータ制御回路にあっては、上記(1),(2),(3)に加えて、以下の効果を有する。
(7)上記(3)において、異常判定部25は、予測されたゼロクロスタイミングにおける中点電位回路41からの基準電圧及び各相におけるブリッジ点の電圧の電圧差からスイッチ素子の異常を判定するスイッチ素子異常判定部251を備えたため、スイッチ素子の劣化を早期に検出して、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ異常モードが発生しないようにできる。
その他作用効果は実施例1と同様であるので説明を省略する。
Explain the effect.
The motor control circuit according to the fourth embodiment has the following effects in addition to the above (1), (2), and (3).
(7) In the above (3), the abnormality determining unit 25 is a switch for determining an abnormality of the switch element from the voltage difference between the reference voltage from the midpoint potential circuit 41 and the voltage at the bridge point in each phase at the predicted zero cross timing. Since the element abnormality determination unit 251 is provided, deterioration of the switch element can be detected at an early stage to sufficiently perform abnormality diagnosis of the motor control circuit, so that an undesired motor abnormality mode does not occur.
Since other functions and effects are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

実施例5は、異常判定部が比較周期からスイッチ素子の異常を検出する例である。
構成を説明する。
図13は実施例5のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
実施例5では、異常判定部27が、スイッチ素子異常判定部271を備える。
その他構成は実施例2と同様であるので説明を省略する。
The fifth embodiment is an example in which the abnormality determination unit detects an abnormality of the switch element from the comparison period.
The configuration will be described.
FIG. 13 is a diagram illustrating a control block configuration of a control circuit of the motor control circuit according to the fifth embodiment.
In the fifth embodiment, the abnormality determination unit 27 includes a switch element abnormality determination unit 271.
Since other configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[スイッチ素子の異常検出作用]
実施例5のスイッチ素子異常判定部271では、まず各相間でのゼロクロスタイミング間の時間Tにおいて、前回の計測値(例えばTv1)と今回の計測値(例えばTv2)を比較する。
そして、その差を判別することにすることにより、例えば、前回計測値より短い場合、アッパーアーム側のスイッチ素子が劣化(ショートモード)と判定し、前回計測値より長い場合、ロアアーム側のスイッチ素子が劣化(ショートモード)と判定する。
The operation will be described.
[Switch element abnormality detection action]
In the switch element abnormality determination unit 271 according to the fifth embodiment, first, a previous measurement value (for example, Tv1) and a current measurement value (for example, Tv2) are compared at a time T between zero cross timings between phases.
Then, by determining the difference, for example, when it is shorter than the previous measured value, the upper arm side switch element is determined to be deteriorated (short mode), and when it is longer than the previous measured value, the lower arm side switch element is determined. Is determined to be deteriorated (short mode).

効果を説明する。
実施例5のモータ制御回路にあっては、上記(1),(2),(4)に加えて、以下の効果を有する。
(8)上記(4)において、異常判定部27は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する周期と検出されたゼロクロスタイミングから演算する周期の時間差からスイッチ素子の異常を判定するスイッチ素子異常判定部271を備えたため、スイッチ素子の劣化を早期に検出して、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
Explain the effect.
The motor control circuit according to the fifth embodiment has the following effects in addition to the above (1), (2), and (4).
(8) In the above (4), the abnormality determining unit 27 determines the abnormality of the switch element from the time difference between the cycle calculated from the predicted zero cross timing and the cycle calculated from the detected zero cross timing. Therefore, it is possible to detect deterioration of the switch element at an early stage to sufficiently perform abnormality diagnosis of the motor control circuit, and to prevent an undesired motor stop or the like from occurring.

以上、本発明のモータ制御回路を実施例1〜実施例5に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、モータ結線には、スター結線やデルタ結線があり、他の結線であってもよい。
例えば、スイッチ素子としては、トランジスタやFETなどがあり、必要に応じて用いればよい。
As mentioned above, although the motor control circuit of the present invention has been described based on the first to fifth embodiments, the specific configuration is not limited to these embodiments, and each claim of the claims Design changes and additions are allowed without departing from the gist of the invention.
For example, the motor connection includes a star connection and a delta connection, and may be another connection.
For example, the switch element includes a transistor, an FET, and the like, and may be used as necessary.

例えば、実施例1では、PWM制御部22は、目標回転数を外部ユニット等より回転数指示入力として入力し、その目標回転数になるよう制御しているが、予め設定された目標回転数になるよう制御するものであってもよい。
例えば、実施例4、実施例5では、異常判定部がスイッチ素子異常判定部を備えるようにしたが、別にあるいは、スイッチ素子異常判定部のみを設けるようにしてもよい。
For example, in the first embodiment, the PWM control unit 22 inputs the target rotational speed as an rotational speed instruction input from an external unit or the like and controls the target rotational speed to be the target rotational speed. You may control so that it may become.
For example, in the fourth and fifth embodiments, the abnormality determination unit includes the switch element abnormality determination unit. However, alternatively, only the switch element abnormality determination unit may be provided.

実施例1のモータ制御回路の回路構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a motor control circuit according to the first embodiment. 実施例1のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the control block structure of the control circuit of the motor control circuit of Example 1. FIG. 実施例1において3相のうちの1相のゼロクロスタイミングが異常を生じた場合のタイムチャートである。6 is a time chart when the zero-cross timing of one of the three phases is abnormal in the first embodiment. BEMF電圧のズレが生じた場合のモータ駆動波形の状態を示す説明波形図である。FIG. 6 is an explanatory waveform diagram illustrating a state of a motor drive waveform when a BEMF voltage shift occurs. 実施例1において3相のうちの1相のゼロクロスタイミングがなくなる異常を生じた場合のタイムチャートである。6 is a time chart in a case where an abnormality occurs in which zero-cross timing of one of three phases is lost in the first embodiment. 実施例2のモータ制御回路の回路構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration of a motor control circuit according to a second embodiment. 実施例2のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a control block configuration of a control circuit of a motor control circuit according to a second embodiment. 実施例4のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a control block configuration of a control circuit of a motor control circuit according to a fourth embodiment. 実施例4の駆動の一つの回路状態を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating one circuit state of driving according to a fourth embodiment. スイッチ素子が正常な状態の等価回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the equivalent circuit of a state with a normal switch element. スイッチ素子Qu2が低抵抗を持つ異常状態の場合の等価回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the equivalent circuit in case the switch element Qu2 is in the abnormal state which has low resistance. スイッチ素子Qu1が低抵抗を持つ異常状態の場合の等価回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the equivalent circuit in case the switch element Qu1 is in the abnormal state which has low resistance. 実施例5のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a control block configuration of a control circuit of a motor control circuit according to a fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 モータ制御回路
2 制御回路
21 A/D変換回路
22 PWM制御部
23 ゼロクロスタイミング予測部
24 タイミング調整部
25 異常判定部
251 スイッチ素子異常判定部
26 ゼロクロスタイミング作成部
27 異常判定部
271 スイッチ素子異常判定部
3 駆動TR回路
Qu1,Qu2 スイッチ素子
Qv1,Qv2 スイッチ素子
Qw1,Qw2 スイッチ素子
OP1〜OP3 比較器
4 BEMF検知回路
41 中点電位回路
R1〜R5 抵抗
5 3相センサレスブラシレスモータ
5u コイル
5v コイル
5w コイル
6 A/Dインターフェース回路
R6〜R13 抵抗
7 検出回転数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control circuit 2 Control circuit 21 A / D conversion circuit 22 PWM control part 23 Zero cross timing prediction part 24 Timing adjustment part 25 Abnormality determination part 251 Switch element abnormality determination part 26 Zero cross timing preparation part 27 Abnormality determination part 271 Switch element abnormality determination Part 3 Drive TR circuit Qu1, Qu2 Switch element Qv1, Qv2 Switch element Qw1, Qw2 Switch element OP1-OP3 Comparator 4 BEMF detection circuit 41 Midpoint potential circuit R1-R5 Resistance 5 Three-phase sensorless brushless motor 5u Coil 5v Coil 5w Coil 6 A / D interface circuit R6 to R13 Resistance 7 Detection speed

Claims (8)

複数相コイルを有するモータのコイル間接続位置より逆起電力を検出し、検出した逆起電力の電圧ゼロクロスタイミングを用いてモータ回転制御を行うモータ制御回路において、
各相コイルの次回のゼロクロスタイミングを予測するゼロクロスタイミング予測手段と、
予測されたゼロクロスタイミングを用いて、制御回路側の異常を判定する異常判定手段と、
を備えたことを特徴とするモータ制御回路。
In the motor control circuit that detects the counter electromotive force from the inter-coil connection position of the motor having a plurality of phase coils and performs the motor rotation control using the voltage zero cross timing of the detected counter electromotive force.
Zero cross timing prediction means for predicting the next zero cross timing of each phase coil;
Using the predicted zero-cross timing, an abnormality determination means for determining an abnormality on the control circuit side,
A motor control circuit comprising:
請求項1に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段により異常と判定されると、異常相で検出したゼロクロスタイミングを用いないようにし、且つ異常相のゼロクロスタイミングを作成して出力するゼロクロスタイミング補償手段を備えた、
ことを特徴とするモータ制御回路。
The motor control circuit according to claim 1,
When it is determined as abnormal by the abnormality determining means, the zero cross timing detected in the abnormal phase is not used, and the zero cross timing compensating means for creating and outputting the zero cross timing of the abnormal phase is provided.
A motor control circuit characterized by that.
請求項1又は請求項2に記載のモータ制御回路において、
前記モータのコイルとブリッジ点で接続されるように、2つのスイッチ素子で構成したハーフブリッジ回路を各相に設けた駆動スイッチ手段と、
前記ハーフブリッジ回路で駆動するコイルの中点の電位から設定された基準電圧を出力する中点電位出力手段と、
を備え、
前記異常判定手段は、前記中点電位出力手段からの基準電圧と、各相における前記ブリッジ点の電圧を、予測されたゼロクロスタイミングにおいて比較して異常を判定する、
ことを特徴とするモータ制御回路。
In the motor control circuit according to claim 1 or 2,
Drive switch means provided with a half bridge circuit composed of two switch elements in each phase so as to be connected to the coil of the motor at a bridge point;
A midpoint potential output means for outputting a reference voltage set from the potential at the midpoint of the coil driven by the half-bridge circuit;
With
The abnormality determination means compares the reference voltage from the midpoint potential output means with the voltage at the bridge point in each phase at the predicted zero cross timing to determine an abnormality.
A motor control circuit characterized by that.
請求項1又は請求項2に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する周期と検出されたゼロクロスタイミングから演算する周期を比較して異常を判定する、
ことを特徴とするモータ制御回路。
In the motor control circuit according to claim 1 or 2,
The abnormality determination means determines an abnormality by comparing a cycle calculated from the predicted zero cross timing with a cycle calculated from the detected zero cross timing.
A motor control circuit characterized by that.
請求項1又は請求項2に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する他相との周期差と、検出された複数相のゼロクロスタイミングから演算する周期差を比較して異常を判定する、
ことを特徴とするモータ制御回路。
In the motor control circuit according to claim 1 or 2,
The abnormality determination means determines an abnormality by comparing a period difference with the other phase calculated from the predicted zero-cross timing and a period difference calculated from the detected zero-cross timing of the plurality of phases.
A motor control circuit characterized by that.
請求項2に記載のモータ制御回路において、
前記ゼロタイミング補償手段は、異常と判断した相以外のゼロクロスタイミングから異常と判定した相のゼロクロスタイミングを生成する、
ことを特徴とするモータ制御回路。
The motor control circuit according to claim 2,
The zero timing compensation means generates the zero cross timing of the phase determined to be abnormal from the zero cross timing other than the phase determined to be abnormal.
A motor control circuit characterized by that.
請求項3に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段は、予測されたゼロクロスタイミングにおける前記中点電位出力手段からの基準電圧及び各相における前記ブリッジ点の電圧の電圧差から前記スイッチング素子の異常を判定するスイッチング素子異常判定手段を備えた、
ことを特徴とするモータ制御回路。
In the motor control circuit according to claim 3,
The abnormality determination unit includes a switching element abnormality determination unit that determines abnormality of the switching element from a voltage difference between a reference voltage from the midpoint potential output unit and a voltage at the bridge point in each phase at a predicted zero-cross timing. The
A motor control circuit characterized by that.
請求項4に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する周期と検出されたゼロクロスタイミングから演算する周期の時間差から前記スイッチング素子の異常を判定するスイッチング素子異常判定手段を備えた、
ことを特徴とするモータ制御回路。
The motor control circuit according to claim 4,
The abnormality determining means includes a switching element abnormality determining means for determining an abnormality of the switching element from a time difference between a period calculated from the predicted zero cross timing and a period calculated from the detected zero cross timing.
A motor control circuit characterized by that.
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