JP2014073070A - モータ駆動装置及びモータ駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、駆動電源の電圧レベルに応じて予め設定されたデューティ比を再調節して電源消耗を低減するモータ駆動装置及び方法に関する。
【解決手段】本発明は、モータ駆動に用いられる駆動電源の電圧レベルを検出する駆動電源検出部と、上記駆動電源検出部により検出された電圧レベルが予め設定された基準電圧の電圧レベル以下である場合、予め設定されたデューティ比を有するＰＷＭ信号のデューティ比を調整する速度制御部と、上記速度制御部からのデューティ比を有する駆動信号を生成する駆動制御部と、上記駆動制御部の駆動信号によりモータを駆動させる駆動部と、を含むモータ駆動装置及び方法を提案する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータを駆動するために用いられる駆動電源の消耗を低減するモータ駆動装置及びモータ駆動方法に関する。

近年、個人、家庭、オフィスなどの需要に応じて電気機器又は電子機器の使用が爆発的に増えている。

このような機器は、特定の動作を駆動するための駆動回路を内部に備えることができ、このような機器としてはモータが挙げられる。

通常、ＢＬＤＣモータ（ＢｒｕｓｈＬｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ）とは、ＤＣモータにおいてブラシ及び整流子などの機械的な接触部を使用することなく、非接触の位置検出器及び半導体素子を用いて電流を流すか電流方向を調整する機能を果す直流（ＤＣ）モータを意味する。

このようなＢＬＤＣモータを駆動するために駆動装置を備えることができる。

図１は、通常のモータ駆動装置の構成図である。

図１を参照すると、通常のモータ駆動装置１０は、制御部１１と、駆動部１２とを含むことができる。

制御部１１はモータの駆動を制御し、駆動部１２は制御部１１の駆動信号ＰＯＵＴ１、ＰＯＵＴ２、ＮＯＵＴ１、ＮＯＵＴ２に応じて四つのＦＥＴがターンオン又はターンオフしてモータを駆動することができ、図１に図示されたように、モータ駆動に必要な駆動電源ＶＤＤが供給されることができる。

図２は、モータ駆動装置の駆動信号を示す図面である。

図１と共に図２を参照すると、制御部１１から駆動部１２に伝達される駆動信号は計４種類に分けられ、識別符号I、II、III、IVの順に駆動信号を伝達することができる。

即ち、識別符号Iの駆動信号により第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ２）がターンオンし、識別符号IIの駆動信号により第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ２）はターンオフし、第２ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ２）と第１ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ１）がターンオンすることができる。

次いで、識別符号IIIの駆動信号により第２ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ２）と第１ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ１）はターンオフし、第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ２）がターンオンし、識別符号IVの駆動信号により第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ２）はターンオフし、第２ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ２）と第１ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ１）がターンオンすることができる。

このような駆動方式において、第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ２）がターンオンすると、ＰＷＭ信号（図２の斜線の部分）を発生させてモータの速度を調節することができる。

即ち、上述したように、このようなＰＷＭ信号は、モータを駆動するために用いられ、ＰＷＭ信号のオンデューティによりモータの速度を調節することにより、先行技術文献のように、モータの速度を精密に調節するためにＰＷＭ信号のデューティを検出することができる。

この際、バッテリーを用いると、一定時間経過後、駆動電源ＶＤＤの電圧が降下し、これによりモータの速度が低下する。

低下した速度を再び上げるためにＰＷＭ信号のオンデューティを増加させると、駆動電源ＶＤＤの電圧降下がさらに大きくなり、電源管理に問題点が生じ得る。

韓国公開特許公報第１０−１９９８−００８１１１３号

本発明は上記問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、駆動電源の電圧レベルに応じて予め設定されたデューティ比を再調節して電源消耗を低減するモータ駆動装置及び方法を提供することである。

上述した本発明の課題を解決するために、本発明の一つの技術的な面によると、モータ駆動に用いられる駆動電源の電圧レベルを検出する駆動電源検出部と、上記駆動電源検出部により検出された電圧レベルが予め設定された基準電圧の電圧レベル以下である場合、予め設定されたデューティ比を有するＰＷＭ信号のデューティ比を調整する速度制御部と、上記速度制御部からのデューティ比を有する駆動信号を生成する駆動制御部と、上記駆動制御部の駆動信号によりモータを駆動させる駆動部と、を含むモータ駆動装置を提案する。

本発明の一つの技術的な面によると、上記速度制御部は、ＰＷＭ信号のオンデューティ比を調整することができる。

本発明の一つの技術的な面によると、上記速度制御部は、上記駆動電源検出部により検出された電圧レベルが上記基準電圧の電圧レベル以下である場合、予め設定されたデューティ比を有するＰＷＭ信号のオンデューティ比を低減させることができる。

本発明の一つの技術的な面によると、外部から提供されるＰＷＭ信号に該当するデューティ比を保存するメモリをさらに含むことができる。

本発明の一つの技術的な面によると、上記モータの速度を検出する速度検出部をさらに含むことができる。

本発明の一つの技術的な面によると、上記駆動電源検出部は、検出した駆動電源の電圧レベルと、上記基準電圧の電圧レベルとを比較する比較器を含むことができる。

本発明の一つの技術的な面によると、上記比較器がヒステリシス動作を行うことができる。

本発明の一つの技術的な面によると、上記基準電圧は、予め設定された電圧レベルを有する第１基準電圧と、上記第１基準電圧より高く設定された電圧レベルを有する第２基準電圧と、を有することができる。

上述した本発明の課題を解決するために、本発明の他の技術的な面によると、モータ駆動に用いられる駆動電源の電圧レベルを検出する段階と、検出した駆動電源の電圧レベルと、予め設定された基準電圧の電圧レベルとを比較する段階と、上記比較結果に応じて検出した駆動電源の電圧レベルが上記基準電圧の電圧レベル以下である場合、予め設定されたデューティ比を有するＰＷＭ信号のデューティ比を調整する段階と、上記調整されたデューティ比を有する駆動信号によりモータを駆動する段階と、を含むモータ駆動方法を提案する。

本発明の他の技術的な面によると、上記デューティ比を調整する段階は、上記ＰＷＭ信号のオンデューティ比を調整することができる。

本発明の他の技術的な面によると、上記デューティ比を調整する段階は、上記比較結果に応じて検出した駆動電源の電圧レベルが上記基準電圧の電圧レベル以下である場合、予め設定されたデューティ比を有するＰＷＭ信号のオンデューティ比を低減させることができる。

本発明によると、駆動電源の電圧レベルに応じて予め設定されたデューティ比を再調節してバッテリーの電源保持時間を増加させることにより、電源管理をより効率的に行う効果を奏することができる。

通常のモータ駆動装置の構成図である。 モータ駆動装置の駆動信号を示す図面である。 本発明のモータ駆動装置の概略的な構成図である。 本発明のモータ駆動装置に備えられた駆動電源検出部の概略的な構成図である。 本発明のモータ駆動方法を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように、好ましい実施例を詳細に説明する。

但し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するにあたり、係わる公知技術または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

また、類似の機能及び作用をする部分に対しては図面全体にわたって同一の符号を用いる。

なお、明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとは、「直接的に連結」されている場合だけでなく、その間に他の構成を介して「間接的に連結」されている場合も含むことをいう。

また、ある構成要素を「含む」とは、特別に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

第１及び／又は第２などの用語は多様な構成要素を説明するために用いられることができるが、上記構成要素は上記用語によって限定されてはならない。

上記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ用いられる。例えば、本発明の権利範囲を外れない範囲内で、第１構成要素は第２構成要素と命名され、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名されることができる。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されている」または「接続されている」とは、他の構成要素に直接的に連結または接続されていることもできるが、その間に他の構成要素が存在することもできることを意味する。

逆に、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されている」または「直接接続されている」とは、その間に他の構成要素が存在しないことを意味する。構成要素間の関係を説明する他の表現、即ち、「〜間に」と「すぐ〜間に」または「〜に隣り合う」と「〜に直接隣り合う」なども同様である。

本明細書で用いる用語は、単に特定の実施例を説明するために用いられるものであり、本発明を限定するものではない。

単数の表現は文脈上明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含む。

本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は明細書に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせの存在または付加可能性をあらかじめ排除するものではない。

なお、技術的または科学的な用語を含んでここで用いられる全ての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。

本明細書において、一般的に用いられる辞典上の意味を有する用語は関連技術の文脈上の意味と一致すると解釈されるべきであり、理想的または過度に形式的な意味で解釈されてはならない。

以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。

図３は本発明のモータ駆動装置の概略的な構成図である。

図３を参照すると、本発明のモータ駆動装置１００は、速度検出部１１０と、駆動電源検出部１２０と、速度制御部１３０と、駆動制御部１４０と、駆動部１５０と、メモリ１６０と、を含むことができる。

速度検出部１１０は、モータの速度を検出することができ、このためにモータの位置又は回転情報を有するホール信号又は逆起電力信号の伝達を受けることができる。

駆動電源検出部１２０は、モータ駆動に用いられる駆動電源の電圧レベルを検出することができる。

駆動電源検出部１２０は、検出した駆動電源の電圧レベルと、予め設定された電圧レベルを有する基準電圧とを比較して、その比較結果を速度制御部１３０に伝達することができる。

速度制御部１３０は、外部から入力されるＰＷＭ信号に基づいて検出された速度が目標した速度であるか否かを判別してモータの速度を制御することができる。

入力されたＰＷＭ信号に含まれた速度情報に基づき該当するデューティ比をメモリ１６０から受信してモータの速度を制御することができる。この際、デューティ比はオンデューティ比であることができる。

一方、モータの駆動に用いられる駆動電源はバッテリーから提供されることができ、これにより、モータが所定時間駆動されると、駆動電源の電圧レベルが低減し得る。

例えば、所定時間経過後、駆動電源の電圧レベルが１２Ｖから５Ｖ以下に低減し得る。

これにより、速度制御部１３０は、駆動電源検出部１２０の比較結果に基づいて設定されたオンデューティ比を再調整することができる。

即ち、入力されたＰＷＭ信号のオンデューティ比が１００％であっても５Ｖ以下の駆動電源が供給される場合、上記オンデューティ比を５０％に再調整して駆動制御部１４０に伝達することができる。

駆動制御部１４０は、速度制御部１３０からのＰＷＭ信号に基づきモータ駆動を制御する駆動制御信号を提供することができる。

駆動部１５０は、駆動制御部１４０からの駆動制御信号によりモータを駆動させることができる。

上述したように、メモリ１６０は、入力されたＰＷＭ信号の速度情報に該当するオンデューティ比の情報を保存しており、速度制御部１３０の要請に応じて保存されたオンデューティ比の情報を提供することができる。

図４は、本発明のモータ駆動装置に備えられた駆動電源検出部の概略的な構成図である。

図３と共に図４を参照すると、本発明のモータ駆動装置１００に備えられた駆動電源検出部１２０は、比較器１２１及び複数の検出用抵抗を含むことができる。

複数の検出用抵抗は、駆動電源ＶＤＤの電圧レベルを設定された抵抗比に応じて分圧して比較器１２１に伝達することができる。

比較器１２１は、予め設定された電圧レベルを有する基準電圧と、検出した駆動電源の電圧レベルとを比較することができ、比較動作においてヒステリシス動作を行うことができる。

即ち、上記基準電圧は、予め設定された電圧レベルを有する第１基準電圧と、上記第１基準電圧の電圧レベルより高く設定された第２基準電圧とを有することができ、上記第１基準電圧は、駆動電源の電圧レベルが設定値以下に低減したか否かを判別するために用いられることができる。

一方、電圧レベルが低減した駆動電源の上記バッテリーを充電又は交換するか電源供給方式を変更するなどにより、電圧レベルが増加する。

これにより、第２基準電圧は、駆動電源の電圧レベルが増加する場合、速度制御部１３０のＰＷＭ信号のオンデューティ比を設定されたとおりに適用するように正常動作を要請するために用いられることができる。

例えば、１２Ｖの駆動電源の電圧レベルが第１基準電圧の電圧レベルである５Ｖ以下である場合には、駆動電源が設定値以下であるため、駆動電源検出部１２０が速度制御部１３０に電源管理動作を要請することができる。

逆に、５Ｖ以下に低減した駆動電源の電圧レベルが第２基準電圧の電圧レベルである６Ｖ以上である場合には、駆動電源が正常電源の範囲内にあるため、駆動電源検出部１２０が速度制御部１３０に正常動作を要請することができる。

図５は、本発明のモータ駆動方法を示すフローチャートである。

図３及び図４と共に図５を参照すると、本発明のモータ駆動方法によると、先ず、駆動電源検出部１２０でモータ駆動に用いられる駆動電源の電圧レベルを検出することができる（Ｓ１０）。

以降、駆動電源検出部１２０は、検出した駆動電源の電圧レベルと、基準電圧の電圧レベルとを比較してその比較結果を速度制御部１３０に伝達することができる（Ｓ２０）。

速度制御部１３０は、駆動電源検出部１２０の比較結果に応じてＰＷＭ信号の設定されたオンデューティ比を再調整して、該当する速度によりモータ駆動を制御するように駆動制御部１４０に要請することができる。

即ち、検出した駆動電源の電圧レベルが設定値以下である場合には、入力されたＰＷＭ信号のオンデューティ比を低減して調整し、調整したオンデューティ比によりモータ駆動を制御するように駆動制御部１４０に要請することができる（Ｓ４０）。

逆に、検出した駆動電源の電圧レベルが設定値以上である場合には、入力されたＰＷＭ信号のオンデューティ比によりモータ駆動を制御するように駆動制御部１４０に要請することができる（Ｓ３０）。

駆動制御部１４０は、速度制御部１３０の要請に応じて駆動部１５０に駆動制御信号を提供し、これにより、駆動部１５０はモータを駆動することができる（Ｓ５０）。

上述したように、本発明によると、駆動電源の電圧レベルに応じて予め設定されたデューティ比を再調節してバッテリーの電源保持時間を増加させることにより、電源管理をより効率的に行うことができる。

以上で説明した本発明は、上述の実施例及び添付の図面により限定されず、添付の請求範囲により限定され、本発明の構成は、本発明の技術的思想を外れない範囲内でその構成を多様に変更及び改造することができるということは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば容易に分かるであろう。

１００ モータ駆動装置
１１０ 速度検出部
１２０ 駆動電源検出部
１２１ 比較器
１３０ 速度制御部
１４０ 駆動制御部
１５０ 駆動部
１６０ メモリ

Claims (11)

1. モータ駆動に用いられる駆動電源の電圧レベルを検出する駆動電源検出部と、
   前記駆動電源検出部により検出された電圧レベルが予め設定された基準電圧の電圧レベル以下である場合、予め設定されたデューティ比を有するＰＷＭ信号のデューティ比を調整する速度制御部と、
   前記速度制御部により調整されたデューティ比を有するＰＷＭ信号に基づいて駆動信号を生成する駆動制御部と、
   前記駆動制御部の駆動信号によりモータを駆動させる駆動部と、を含む、モータ駆動装置。
2. 前記速度制御部は、ＰＷＭ信号のオンデューティ比を調整する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記速度制御部は、前記駆動電源検出部により検出された電圧レベルが前記基準電圧の電圧レベル以下である場合、予め設定されたデューティ比を有するＰＷＭ信号のオンデューティ比を低減させる、請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 外部から提供されるＰＷＭ信号に対応するデューティ比を保存するメモリをさらに含む、請求項１から３の何れか１項に記載のモータ駆動装置。
5. 前記モータの速度を検出する速度検出部をさらに含む、請求項１から４の何れか１項に記載のモータ駆動装置。
6. 前記駆動電源検出部は、検出した駆動電源の電圧レベルと、前記基準電圧の電圧レベルとを比較する比較器を含む、請求項１から５の何れか１項に記載のモータ駆動装置。
7. 前記比較器がヒステリシス動作を行う、請求項６に記載のモータ駆動装置。
8. 前記基準電圧は、予め設定された電圧レベルを有する第１基準電圧と、前記第１基準電圧より高く設定された電圧レベルを有する第２基準電圧と、を有する、請求項７に記載のモータ駆動装置。
9. モータ駆動に用いられる駆動電源の電圧レベルを検出する段階と、
   検出した駆動電源の電圧レベルと、予め設定された基準電圧の電圧レベルとを比較する段階と、
   前記比較する段階における比較結果に応じて、前記検出する段階において検出した駆動電源の電圧レベルが前記基準電圧の電圧レベル以下である場合、予め設定されたデューティ比を有するＰＷＭ信号のデューティ比を調整する段階と、
   前記デューティ比を調整する段階において調整されたデューティ比を有するＰＷＭ信号に基づいた駆動信号によりモータを駆動する段階と
   を含む、モータ駆動方法。
10. 前記デューティ比を調整する段階は、前記ＰＷＭ信号のオンデューティ比を調整する、請求項９に記載のモータ駆動方法。
11. 前記デューティ比を調整する段階は、前記比較する段階における比較結果に応じて、前記検出する段階において検出した駆動電源の電圧レベルが前記基準電圧の電圧レベル以下である場合、予め設定されたデューティ比を有するＰＷＭ信号のオンデューティ比を低減させる、請求項１０に記載のモータ駆動方法。

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