JP2018082581A - モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で高精度にハンチング状態を検出することができるモータ駆動制御装置を提供する。【解決手段】モータ駆動制御装置１は、１つの回転位置検出器４により検出された位置情報を用いてモータを駆動させる。電流監視部５６は、モータ２０のコイルＬａ，Ｌｂに流れるコイル電流の大きさを検出する。位置監視部５７は、位置情報に基づいて、モータ２０の回転位置を検出する。ハンチング判定部５２は、コイル電流の大きさと、モータ２０の回転位置と、モータ２０を駆動させるための駆動指令とに基づいて、モータ２０がハンチング状態であるか否かを判定する。【選択図】図２

Description

この発明は、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法に関し、特に、１つのセンサによるモータの回転位置の検出結果を用いてモータを駆動させるモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法に関する。

モータの駆動時において、いわゆるハンチング状態が発生することがある。ハンチング状態は、モータを駆動させるための駆動指令がある場合において、モータのロータが特定の回転位置より先には回転しないまま、特定の回転位置とその手前の位置との間で往復回転動作を繰り返し、モータが完全に停止するには至らなくなった状態をいう。例えば、モータによりファン等の被駆動体を回転させる場合において、被駆動体が、順方向に回転して特定の回転位置まで来たときに障害物などに当たり、その反動でわずかに逆回転し、再びモータの駆動力により障害物などに当たるまで順方向に回転することを繰り返すような場合に、ハンチング状態となる。

下記特許文献１には、ブラシレスモータのハンチング状態をモータの回転速度に基づいて検出する方法が開示されている。この方法は、モータの回転速度を検出し、検出した回転速度を異常状態の判定のための設定回転速度と比較して、検出した回転速度が設定回転速度未満になる異常状態が生じているか否かを判定するものである。

特開２００２−３５４８７４号公報

例えば複数のホール素子等を用いてモータの回転位置が検出されるような場合には、上記のようなハンチング状態が発生した場合、そのことを検出してモータを停止させることができる。しかしながら、例えば単相モータを駆動させる場合に用いられるような、駆動制御に使用するホール素子などセンサの数が例えば１つに限られた簡素な駆動制御回路においては、ハンチング状態を容易には検出することができない場合がある。

具体的には、１つのセンサによるモータの回転位置の検出結果を用いてモータを駆動させる場合において、センサが進角させた位置に配置されていると、モータの回転がロックされる位置によっては、センサは、あたかもモータが低速回転しているように検出信号を出力する。すなわち、ハンチング状態とモータが低速で回転しているときとでセンサが検出する信号とに差がなくなることがあり、両者を区別することができなくなる場合がある。このようにハンチング状態が発生しているがハンチング状態の検出を行えない場合において、外部からモータを高速に回転させる指示が行われていると、モータの駆動制御回路は、入力された指示通りにモータを高速回転させようとモータに流す電流を増やす制御を行う。そのため、モータ及びモータの駆動回路が、発熱してしまうという問題がある。

上記の特許文献１に記載されているような方法では、モータの回転速度に基づいてハンチング状態を判定するため、判定精度を高くすることができないという問題がある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、簡素な構成で高精度にハンチング状態を検出することができるモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、１つのセンサにより検出された位置情報を用いてモータを駆動させるモータ駆動制御装置であって、モータのコイルに流れるコイル電流の大きさを検出する電流検出部と、位置情報に基づいて、モータの回転位置を検出する回転位置検出部と、コイル電流の大きさと、モータの回転位置と、モータを駆動させるための駆動指令とに基づいて、モータがハンチング状態であるか否かを判定するハンチング判定部とを備える。

好ましくは、ハンチング判定部は、コイル電流と第１電流閾値とを比較して第１判定条件を満足しているか否かを判定する電流判定部と、モータの回転位置の検出結果と、駆動指令とに基づいて、第２判定条件を満足しているか否かを判定する位置判定部とを備え、第１判定条件が満足され、かつ、第２判定条件が満足されているとき、モータがハンチング状態であると判定する。

好ましくは、ハンチング判定部は、第１判定条件が満足され、かつ、第２判定条件が満足されている状態が、所定時間維持されたとき、モータがハンチング状態であると判定する。

好ましくは、位置判定部は、モータの回転位置の検出結果に基づいて求められるモータの擬似的な回転数と、所定の回転数閾値との比較結果と、駆動指令とに基づいて、第２判定条件を満足しているか否かを判定する。

好ましくは、モータに電力を供給するインバータ回路を駆動させるプリドライブ回路をさらに備え、プリドライブ回路は、コイル電流と第２電流閾値とを比較して、モータが過電流状態であるか否かを判定する過電流判定部を備え、第２電流閾値は、第１電流閾値よりも大きい。

好ましくは、モータに電力を供給するインバータ回路を駆動させるプリドライブ回路と、駆動指令に基づいて、プリドライブ回路にモータの駆動を制御するための駆動制御信号を出力するモータ制御部とをさらに備え、モータ制御部は、ハンチング判定部にてモータがハンチング状態であると判定されたとき、モータを停止させるための駆動制御信号を出力する。

好ましくは、モータ制御部は、ハンチング判定部にてモータがハンチング状態であると判定されたとき、モータを停止させるための駆動制御信号を出力する状態を、所定の第１の期間だけ維持し、所定の第１の期間は、モータがロックされたときにモータを停止させる制御が行われてからモータを再起動させる制御が行われるまでの所定の第２の期間よりも長い。

この発明の他の局面に従うと、１つのセンサにより検出された位置情報を用いてモータを駆動させるモータ駆動制御装置の制御方法であって、モータのコイルに流れるコイル電流の大きさを検出する電流検出ステップと、位置情報に基づいて、モータの回転位置を検出する回転位置検出ステップと、コイル電流の大きさと、モータの回転位置と、モータを駆動させるための駆動指令とに基づいて、モータがハンチング状態であるか否かを判定するハンチング判定ステップとを備える。

これらの発明に従うと、簡素な構成で高精度にハンチング状態を検出することができるモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。 プリドライブ回路及び制御回路部の構成を示すブロック図である。 モータ駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。 ハンチング状態取得処理の動作を示すフローチャートである。 第１判定条件と第２判定条件とのそれぞれについて説明する図である。 ハンチング状態が発生したときの電源電流の推移を示す波形図である。

以下、本発明の実施の形態におけるモータ駆動制御装置について説明する。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、モータ駆動制御装置１は、例えば単相ブラシレスモータであるモータ２０に駆動電力を出力し、モータ２０を駆動させるように構成されている。モータ駆動制御装置１は、ロータの回転に応じて回転位置検出器（センサの一例）４から出力される信号に基づいて、モータ２０の電機子コイルＬａ，Ｌｂに駆動電流を流すことで、モータ２０を回転させる。

モータ駆動制御装置１は、モータ２０を駆動させるモータ駆動部を構成するインバータ回路２及びプリドライブ回路３と、モータ２０の駆動を制御する制御回路部５とを有している。なお、図１に示されているモータ駆動制御装置１の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。

本実施の形態において、インバータ回路２とプリドライブ回路３とは、あわせてパッケージ化された集積回路装置（ＩＣ）である。また、制御回路部５も、集積回路装置である。なお、モータ駆動制御装置１の全体が１つの集積回路装置としてパッケージ化されていてもよいし、他の装置と一緒にモータ駆動制御装置１の全部又は一部がパッケージ化されて１つの集積回路装置（ＩＣ）が構成されていてもよい。

インバータ回路２は、プリドライブ回路３とともに、モータ駆動部を構成する。インバータ回路２は、プリドライブ回路３から出力された出力信号に基づいてモータ２０に駆動電力を出力し、モータ２０が備える電機子コイルＬａ，Ｌｂに通電する。インバータ回路２は、例えば、直流電源Ｖｃｃの両端に設けられた、上側と下側との２つのスイッチ素子の直列回路の対（スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の対、及びスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４の対）が、電機子コイルＬａ，Ｌｂの各相に対してそれぞれ配置されて構成されている。２つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ２０の各相の端子が接続されている。具体的には、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２同士の接続点に、コイルＬａの端子が接続されている。スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４同士の接続点に、コイルＬｂの端子が接続されている。

インバータ回路２において、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４と接地電位との間には、コイル電流検出用抵抗Ｒ１が設けられている。これにより、コイルＬａ，Ｌｂに流れている電流に応じた電圧が、コイル電流信号としてインバータ回路２から出力される。

プリドライブ回路３には、駆動制御信号が入力される。プリドライブ回路３は、駆動制御信号に基づいて、インバータ回路２を駆動するための出力信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｘ，Ｖｙを生成し、インバータ回路２に出力する。これらの出力信号が出力されることで、それぞれの出力信号に対応するスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４がオン、オフ動作を行い、モータ２０に駆動電力が出力されてモータ２０の各相に電力が供給される。

本実施の形態において、回転位置検出器４は、例えばホール素子である。ロータの回転に伴い、回転位置検出器４からホール信号が出力される。ホール信号は、プリドライブ回路３に入力される。なお、ホール信号は、制御回路部５に入力されるようにしてもよい。このホール信号は、ロータの回転位置に対応する、位置情報である。回転位置検出器４は、１つのみが設けられている。

制御回路部５には、プリドライブ回路３から出力される位置切り替わり信号と、インバータ回路２から出力されるコイル電流信号とが入力される。また、制御回路部５には、指令回転数信号が、モータ２０の駆動指令として入力される。指令回転数信号は、モータ２０の回転数（回転速度）の目標値に対応する信号である。指令回転数信号は、モータ２０及びモータ駆動制御装置１が用いられる機器側から入力される信号である。

制御回路部５は、抵抗Ｒ２を介して、直流電源Ｖｃｃに接続されている。

図２は、プリドライブ回路３及び制御回路部５の構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、プリドライブ回路３は、位置検出部３１と、ＦＧ信号生成部３３と、過電流判定部３５と、駆動制御部３７とを有する。

位置検出部３１には、ホール信号が入力される。位置検出部３１は、ホール信号に基づいてロータの位置を示す信号をＦＧ信号生成部３３に入力する。ＦＧ信号生成部３３は、入力された信号に基づいて、ホール信号の切り替わりを示す位置切り替わり信号を生成し、出力する。位置切り替わり信号は、例えば、ＦＧ信号であり、ロータの回転位置の切り替わりを示す情報である。生成された位置切り替わり信号は、プリドライブ回路３から制御回路部５に入力される。なお、位置切り替わり信号は、このようにモータ２０に配置されたホール素子である回転位置検出器４の出力を用いて生成される信号（ホールＦＧ）であってもよいし、ロータの側にある基板に設けたコイルパターンを用いて生成される信号（パターンＦＧ）であってもよい。

なお、ＦＧ信号生成部３３からは、位置切り替わり信号と同様の信号が、ユーザ装置に向けて出力される。

駆動制御部３７には、制御回路部５から出力された駆動制御信号が入力される。駆動制御部３７は、駆動制御信号に基づいて、インバータ回路２のスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のそれぞれを駆動するための出力信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｘ，Ｖｙを生成して出力する。

プリドライブ回路３は、コイル電流と第２電流閾値とを比較して、モータ２０が過電流状態であるか否かを判定する過電流判定部３５を備える。具体的には、過電流判定部３５は、例えば、コンパレータである。過電流判定部３５には、インバータ回路２から出力されたコイル電流信号が入力される。過電流判定部３５は、コイル電流信号の値と所定の第２電流閾値とを比較する。第２電流閾値は、後述の、第１電流閾値よりも大きい値である。

過電流判定部３５は、コイル電流信号の値が第２電流閾値を超えている場合には、モータコイルに過電流が流れていると判定する。この場合、過電流判定部３５は、過電流が流れていることを示す信号を駆動制御部３７に出力する。駆動制御部３７は、過電流判定部３５から出力された信号に基づいて、駆動制御信号にかかわらずモータ２０の駆動を停止させたり、コイル電流を低減させたりする制御を行う。

制御回路部５は、簡素な構成のＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｇｒａｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、モータ制御部５１と、ハンチング判定部５２と、監視部５５と、記憶部５８とを備える。制御回路部５は、入力された指令回転数信号に対してモータ２０の回転数が低いがモータ２０が完全に停止するには至っていないハンチング状態が発生したとき、それを検出する。そして、ハンチング状態が発生したとき、指令回転数信号にかかわらず、モータ２０の駆動を停止させたり、コイル電流を低減させたりする制御を行い、駆動制御信号を出力する。

記憶部５８には、制御回路部５での制御に用いられる設定値等が、予め記憶されたり設定されたりしている。記憶部５８は、ハンチング状態の判定基準が記憶されている。記憶部５８は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリで構成される。

監視部５５は、電流監視部（電流検出部の一例）５６と、位置監視部（回転位置検出部の一例）５７とを有している。監視部５５には、インバータ回路２から出力されたコイル電流信号と、ＦＧ信号生成部３３から出力された位置切り替わり信号とが入力される。監視部５５は、電流監視部５６と位置監視部５７とで所定の間隔で以下のように監視を行い、ハンチング判定部５２に検出結果を出力する。

電流監視部５６は、入力されたコイル電流信号に基づいて、モータ２０のコイルＬａ，Ｌｂに流れるコイル電流の大きさを検出する。具体的には、電流監視部５６には、コイル電流信号が入力される。また、電流監視部５６には、記憶部５８から出力された、所定の第１電流閾値に対応する電圧が入力される。電流監視部５６は、例えば、コンパレータであって、コイル電流信号と第１電流閾値に対応する電圧とを比較し、比較した結果を電流監視信号として出力する。すなわち、電流監視部５６は、第１電流閾値とコイル電流の大きさとを比較する。電流監視信号は、コイル電流が第１電流閾値よりも大きいか否かを示す信号、例えば、第１電流閾値を超えているか否かを示すＨ（ハイ）／Ｌ（ロー）の信号が出力される。電流監視信号は、ハンチング判定部５２に出力される。

位置監視部５７は、入力された位置切り替わり信号に基づいて位置監視信号を出力する。すなわち、位置監視部５７は、位置情報に基づいて、モータ２０の回転位置を検出し、位置監視信号を出力する。位置監視信号は、ハンチング判定部５２と、モータ制御部５１とに入力される。位置監視信号は、モータ２０の回転数を擬似的に示す信号となる。なお、ハンチング状態になると、実際にはモータが回転していないにもかかわらず、1つの回転位置検出器による位置検出方法では、あたかもモータが低速で回転しているように検出されることから、本発明においては、ハンチング状態で検出される回転数を擬似的な回転数と呼ぶ。

ハンチング判定部５２は、電流監視信号と、位置監視信号と、指令回転数信号とに基づいて、モータ２０がハンチング状態であるか否かを判定する。すなわち、ハンチング判定部は、コイル電流の大きさと、モータ２０の回転位置と、指令回転数信号とに基づいて、モータ２０がハンチング状態であるか否かを判定する。

ハンチング判定部５２は、電流判定部５３と、位置判定部５４とを備えている。

電流判定部５３は、電流監視信号に基づいて、すなわちコイル電流と第１電流閾値との比較結果に基づいて、第１判定条件を満足しているか否かを判定する。本実施の形態において、第１判定条件は、コイル電流が第１電流閾値よりも大きい（所定の異常状態の一例）ことである。コイル電流が第１電流閾値より大きいとき、それに応じて、電流監視信号が電流監視部５６から出力される。電流判定部５３は、電流監視信号に基づいて、第１判定条件を満足していると判定する。

位置判定部５４は、モータ２０の回転位置の検出結果に基づいて求められるモータ２０の擬似的な回転数と所定の回転数閾値との比較結果と、制御回路部５に駆動指令として入力される指令回転数信号とに基づいて、第２判定条件を満足しているか否かを判定する。具体的には、位置判定部５４は、位置監視部５７から出力される位置監視信号に基づいて、モータ２０の擬似的な回転数（以下、単に回転数ということがある。）が、記憶部５８に記憶されている所定の回転数閾値より小さいか否かを判定する。モータ２０の回転数が回転数閾値より小さく、かつ、その回転数が指令回転数信号により指定される回転数よりも小さいとき、位置判定部５４は、第２判定条件を満たしていると判定を行う。すなわち、第２判定条件は、モータ２０の擬似的な回転数が、回転数閾値より小さく、かつ、指令回転数信号により指定される回転数よりも小さいことである。所定の回転数閾値としては、例えば、モータ２０がハンチング状態になったときに検出される擬似的な回転数よりも大きな値が設定されている。

本実施の形態において、ハンチング判定部５２は、第１判定条件が満足され、かつ、第２判定条件が満足されている状態が、所定の判定時間（所定時間）だけ維持されたとき、モータ２０がハンチング状態であると判定する。すなわち、まず、ハンチング判定部５２は、電流監視信号と、位置監視信号と、指令回転数信号とに基づいて、第１判定条件と第２判定条件とが共に満足された所定の異常状態を検出する。この異常状態は、モータ２０がハンチング状態になっている可能性があるという状態である。そして、異常状態を検出した時点から、所定の判定時間が経過するのをハンチングカウンタによりカウントする。判定時間は、任意に設定できる。

ハンチング判定部５２は、モータ２０がハンチング状態であるか否かの判定結果に対応して、Ｈ（ハイ）／Ｌ（ロー）の信号をモータ制御部５１に出力する。モータ制御部５１は、入力される信号に基づいて、モータ２０の駆動制御を行う。

モータ制御部５１は、駆動指令に基づいて、プリドライブ回路３にモータ２０の駆動を制御するための駆動制御信号を出力する。モータ制御部５１には、駆動指令として指令回転数信号が入力される。モータ制御部５１は、通常時においては、入力された指令回転数信号を、駆動制御信号として出力する。本実施の形態において、指令回転数信号と、駆動制御信号とは、それぞれ、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。なお、信号の形式はこれに限られず、例えば、ＰＦＭ（パルス周波数変調）信号等であってもよい。

モータ制御部５１は、以下に記述するように、モータ２０がハンチング状態であると判定されたとき、モータ２０を停止させるための駆動制御信号を出力する。モータ制御部５１には、位置監視信号が入力される。モータ制御部５１は、指令回転数信号と、位置監視信号に基づいて、モータ２０がロック状態であるか否かを判断する。すなわち、モータ２０を回転させる旨の指令回転数信号が入力されているにもかかわらず、モータ２０が回転していないことが位置監視信号に基づいて検出されたときには、モータ２０がロック状態であると判断する。この場合、モータ制御部５１は、所定のロック保護期間（第２の期間の一例）だけ、モータ２０の駆動を停止させる（ロック保護状態）。ロック保護期間は、モータ２０がロックされたときにモータ２０を停止させる制御が行われてから、モータ２０を再起動させる制御が行われるまでの期間である。ロック保護状態では、モータ制御部５１は、モータ２０の駆動を停止させるためのデューティが０パーセントのＰＷＭ信号を駆動制御信号として出力する。ロック保護期間が経過すると、モータ制御部５１は、再度、指令回転数信号に応じてモータ２０を再起動させる。

ここで、モータ制御部５１は、入力される指令回転数信号とハンチング状態についての判定結果に基づいて駆動制御信号を生成して、プリドライブ回路３に出力する。モータ制御部５１は、ハンチング判定部５２でハンチング状態と判定された場合、プリドライブ回路３にデューティが０パーセントのＰＷＭ信号を出力して、ロック保護状態とする。換言すると、モータ制御部５１は、モータ２０がハンチング状態であると判定されたとき、モータ２０を停止させるための駆動制御信号を出力する。これにより、モータ２０の駆動が停止され、ハンチング状態のままモータ２０を指令回転数信号に基づいて回転させようとする駆動動作が継続して行われることを防止することができる。

モータ制御部５１は、ハンチング判定部５２にてモータ２０がハンチング状態であると判定されたとき、モータ２０を停止させるための駆動制御信号を出力する状態を、所定の第１の期間だけ維持する。所定の第１の期間は、モータ２０がロックされたときにモータ２０を停止させる制御が行われてからモータ２０を再起動させる制御が行われるまでの所定の第２の期間よりも長くする。具体的には、モータ制御部５１は、ハンチング状態であると判定された場合に、モータ制御部５１がロック保護状態にする制御を行う（デューティが０パーセントのＰＷＭ信号を出力する）状態を、ハンチング保護期間（第１の期間の一例）だけ維持する。ハンチング保護期間は、モータ２０がハンチング状態であると判定されたときにモータ２０を停止させる制御が行われてから、モータ２０を再起動させる制御が行われるまでの期間である。ハンチング状態が発生してロック保護状態にする制御が行われてから、ハンチング保護期間が経過すると、モータ制御部５１は、再度指令回転数信号に応じてモータ２０を駆動させることを試みる。ハンチング保護期間は、実験等により適切な期間を求めることで、設定することができる。なお、ハンチング保護期間としては、モータ２０がロック状態になったときにロック保護状態を継続するロック保護期間よりも長い期間が、予め設定されている。

図３は、モータ駆動制御装置１の動作を示すフローチャートである。

図３に示される各処理は、制御回路部５により実行される。

図３に示されるように、ステップＳ１１において、制御回路部５は、入力される指令回転数信号に基づいて、指令回転数を取得する。

ステップＳ１２において、制御回路部５は、ハンチング状態取得処理を行う。

ステップＳ１３において、ハンチング判定部５２は、モータ２０がハンチング状態か否かを判定する。

ステップＳ１３においてハンチング状態ではないとき、ステップＳ１４において、モータ制御部５１は、指令回転数に応じたデューティのＰＷＭ信号を駆動制御信号として、プリドライブ回路３に出力する。

他方、ステップＳ１３においてハンチング状態であるとき、ステップＳ１５において、モータ制御部５１は、指令回転数にかかわらず、デューティが０パーセントのＰＷＭ信号を駆動制御信号として、プリドライブ回路３に出力する。これにより、ロック保護状態となり、モータ２０の駆動が停止される。

ステップＳ１４の処理又はステップＳ１５の処理が終了すると、一連の処理が終了する。これらの一連の処理は、繰り返し実行される。

以下に述べるように、本実施の形態におけるモータ駆動制御装置１は、制御方法として、モータ２０のコイルＬａ，Ｌｂに流れるコイル電流の大きさを検出する電流検出ステップと、位置情報に基づいて、モータ２０の回転位置を検出する回転位置検出ステップと、コイル電流の大きさと、モータ２０の回転位置と、モータ２０を駆動させるための駆動指令とに基づいて、モータ２０がハンチング状態であるか否かを判定するハンチング判定ステップとを備える。

図４は、ハンチング状態取得処理の動作を示すフローチャートである。

図４には示されていないが、先述したように、監視部５５の電流監視部５６は、入力されたコイル電流信号に基づいて、モータ２０のコイルＬａ，Ｌｂに流れるコイル電流の大きさを検出し（電流検出ステップ）、ハンチング判定部５２の電流判定部５２に電流監視信号を出力する。また、監視部５５の位置監視部５７は、位置情報に基づいて、モータ２０の回転位置を検出し（回転位置検出ステップ）、ハンチング判定部５２の位置判定部５４に位置監視信号を出力する。

図４に示されるように、ステップＳ３１において、ハンチング判定部５２の電流判定部５３は、電流監視部５６からの電流監視信号をもとに、モータ２０のコイル電流が、第１電流閾値を超えているか否かを判断する（第１判定条件についての判断）。

ステップＳ３１でコイル電流が第１電流閾値を超えていれば（ＹＥＳであれば）、ステップＳ３２において、ハンチング判定部５２の位置判定部５４は、指令回転数信号が入力されている場合において、位置切り替わり信号が一定周波数以下であるか否かを判断する。すなわち、モータ２０の回転数が所定の回転数閾値以下であるか否かが判断される（第２判定条件についての判断）。

ステップＳ３２で回転数が回転数閾値以下であれば（ＹＥＳであれば）、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３１又はステップＳ３２でＮＯであれば、ステップＳ３４に進む。

なお、ステップＳ３１の処理とステップＳ３２の処理とは、この順に限られず、逆の順であってもよいし、並列で行われてもよい。

ステップＳ３３において、ハンチング判定部５２は、ハンチングカウンタをインクリメントする。これにより、ハンチング判定部５２は、ハンチング状態であるか否かを判定するための判定時間が経過したか否かを判断するため、計時を行う。カウンタのインクリメントは、クロック信号を計数することにより行われる。

他方、ステップＳ３４において、ハンチング判定部５２は、ハンチングカウンタをクリアする。これにより、ハンチング判定部５２は、次に第１判定条件と第２判定条件とが満たされてハンチング状態となる可能性が発生したときに、所定の判定時間の計時を開始できるようにする。

ステップＳ３３又はステップＳ３４が行われると、ステップＳ３５の処理が行われる。ハンチング判定部５２は、ハンチングカウンタのカウント値が、閾値以上であるか否かを判断する。すなわち、ハンチング判定部５２は、第１判定条件と第２判定条件とが満たされた状態で、所定の判定時間が経過したか否かを判断する。経過したときには、ステップＳ３６に進み、そうでなければ、ステップＳ３７に進む。

ステップＳ３６において、ハンチング判定部５２は、モータ２０がハンチング状態であると判定する（ハンチング判定ステップ）。他方、ステップＳ３７において、ハンチング判定部５２は、モータ２０が非ハンチング状態であると判定する（ハンチング状態であるとは判定しない）。いずれかの処理が行われると、ハンチング状態獲得処理が終了し、図３に示される処理に戻る。

図５は、第１判定条件と第２判定条件とのそれぞれについて説明する図である。

図５において、上段は、横軸に時間、縦軸にコイル電流を取ったグラフであり、第１電流閾値が破線で示されている。下段は、横軸に時間、縦軸にモータの回転数（位置切り替わり信号の周波数に対応）を取ったグラフであり、回転数閾値が破線で示されている。図５においては、モータ２０を駆動させたときのコイル電流と回転数との推移イメージの一例が、上段と下段のグラフに示されている。

回転数が回転数閾値以下であり、第２判定条件がクリアされている（満足されている）状態で、時刻Ｔ１にコイル電流が第１電流閾値を超えて第１判定条件がクリアされると、判定時間ΔＴの計時が開始される。時刻Ｔ１から判定時間ΔＴが経過した時刻Ｔ２まで、第１判定条件と第２判定条件との両方がクリアされていると、時刻Ｔ２に、モータ２０がハンチング状態であるとの判定が行われる。

他方、回転数が回転数閾値以下であって第２判定条件がクリアされている状態で、時刻Ｔ３にコイル電流が第１電流閾値を超えて第１判定条件がクリアされ、判定時間ΔＴの計時が開始された場合を想定する。このとき、判定時間ΔＴが経過する時刻Ｔ４までの間に、コイル電流が第１電流閾値を下回ったり、回転数が回転数閾値を上回ったりした場合には、その時点で判定時間ΔＴの計時がリセットされ、時刻Ｔ４に判定時間ΔＴの計時が完了しない。そのため、このような場合には、時刻Ｔ４において、モータ２０がハンチング状態であるとの判定は行われない。

図６は、ハンチング状態が発生したときの電源電流の推移を示す波形図である。

図６において、上段は、上述の本実施の形態のようにハンチング状態が発生したときの制御が行われた場合が示されており、下段は、本実施の形態のような制御が行われない場合が示されている。

時刻Ｔ１１に、モータ２０の駆動が開始されたとき、モータ２０がロック状態であった場合を想定する。このとき、位置監視信号に基づいてすぐにそれが検知され、モータ２０の駆動が停止される（ロック保護状態）。

次に、ロック保護期間が経過して、時刻Ｔ１２にモータ２０が再起動されたとき、ハンチングが発生した場合を想定する。このとき、下段において示されているようにハンチング状態の判定や制御が行われない場合には、ハンチングが発生している一方で、電源電流を増加させるようにする制御が行われる。ハンチングが発生しているときにはモータ２０が低速で回転している状態であると判断され、指令回転数信号に対応する速度で回転するように電源電流を増加させようとする制御が行われる。この状態は、モータ２０を停止させる旨の駆動指令が行われるまで継続するため、モータ２０が発熱してしまう。

これに対して、本実施の形態においては、上段において示されているように、時刻Ｔ１２の駆動開始後に電源電流が第１電流閾値を超えてから所定の判定時間の経過後に、ハンチング状態であると判定が行われ、モータ２０の駆動が停止される（ロック保護状態）。したがって、モータ２０が発熱することを防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態においては、コイル電流信号と位置切り替わり信号に基づいて、ハンチング状態を的確に判定できる。そのため、回転位置検出器４を１つしか設けていないモータを駆動させる簡素な回路構成を有するモータ駆動制御装置１や、多数のセンサのうち１つの回転位置検出器４の出力しか駆動制御に用いないような端子数が少ない集積回路を用いた簡素な回路構成を有するモータ駆動制御装置１において、ハンチング状態を的確に判定できるようになる。すなわち、例えば３センサ方式の３相モータでは、ハンチング状態になった場合に正常時の通電相の切替えが行われなくなるので、容易にハンチング状態を検出することができるが、単相モータあるいは１センサ方式の３相モータでは、その方法ではハンチング状態を検出することができない。これに対して、本実施の形態においては、単相モータあるいは１センサ方式の３相モータなどを駆動する際に、ハンチング状態を高精度に検出することができる。

駆動制御信号は、指令回転数信号と同様のＰＷＭ信号の形式で、プリドライブ回路３に出力される。したがって、従来プリドライブ回路３に直接に指令回転数信号を入力させていた回路構成が採用されている場合においても、プリドライブ回路３の前段に本実施の形態のような制御回路部５を挿入し、制御回路部５に指令回転数信号が入力されるように構成することにより、容易に、ハンチング状態の発生への対策を行うことができる。すなわち、プリドライブ回路３で過電流判定を行うように構成された既存の集積回路に対して、ハンチング判定のための電流判定を行う安価な構成の集積回路を合わせて用いるようにすることで、高精度にハンチングを検出できるようになるので、モータ駆動制御装置１の製造コストを低減させることができる。

ハンチング状態と判定された場合、デューティ０パーセントのＰＷＭ信号の出力時間が、通常のロック保護期間から起動開始までの時間よりも長く確保されているので、ハンチングの発生に伴って若干発熱したコイルの温度を低下させることができる。したがって、その後の再起動時には、モータ２０を安定して再起動させることが可能となる。

［その他］

制御回路部の構成は、上述の実施の形態に限定されない。第１電流閾値及び回転数閾値は、記憶部に保管されているが、これらの閾値は、監視部や他の箇所に含まれるようにしてもよい。また、各種の閾値は、指令回転数信号など他の信号等のレベルに合わせて多段階に用意されていてもよい。また、制御が行われる都度、監視部等の内部で閾値が算出されるようにしてもよく、その場合は、記憶部は不要となる。

制御回路部は、必ずしも指令回転数信号と同型式の駆動制御信号を出力するものに限られず、プリドライブ回路の駆動を制御するための信号が出力されるようにすればよい。すなわち、ハンチング状態が発生していると判定した場合、制御回路部は、モータ駆動制御装置においてモータを駆動させるための後段のシステムに対して、モータを停止させるための信号を出力するようにすればよい。

制御回路部が行う処理の流れは、上述のフローチャートで示されるものに限定されない。例えば、上述のフローチャートに示される各ステップの処理の間に、他のステップの処理が挿入されていてもよい。

回転位置検出器の構成は、上記のものに特に限定されるものではない。この場合、回転数検出器の検出結果に基づいてロータの回転位置を検出する構成は、適宜変更することができる。

指令回転数情報は、モータ駆動制御装置の外部から入力されるものであっても、内部から入力されるものであっても、いずれであってもよい。モータ駆動制御装置に入力されるモータの駆動指令としては、回転数やトルクを指令するＰＷＭ信号やＰＦＭ信号等に限られず、シリアル値等が入力されるように構成されていてもよい。

制御回路部は、ハンチング状態の判定結果に基づいて、モータが駆動可能な状態であるか否かを示すライフ信号をモータ駆動制御装置が用いられる装置側に出力するようにしてもよい。

上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。

上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャートで文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってＣＰＵなどにより実行される。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータ駆動制御装置
２ インバータ回路
３ プリドライブ回路
４ 回転位置検出器（センサの一例）
５ 制御回路部
２０ モータ
３１ 位置検出部
３３ ＦＧ信号生成部
３５ 過電流判定部
３７ 駆動制御部
５１ モータ制御部
５２ ハンチング判定部
５３ 電流判定部
５４ 位置判定部
５５ 監視部
５６ 電流監視部（電流検出部の一例）
５７ 位置監視部（回転位置検出部の一例）
５８ 記憶部

Claims (8)

1. １つのセンサにより検出された位置情報を用いてモータを駆動させるモータ駆動制御装置であって、
   前記モータのコイルに流れるコイル電流の大きさを検出する電流検出部と、
   前記位置情報に基づいて、前記モータの回転位置を検出する回転位置検出部と、
   前記コイル電流の大きさと、前記モータの回転位置と、前記モータを駆動させるための駆動指令とに基づいて、前記モータがハンチング状態であるか否かを判定するハンチング判定部とを備える、モータ駆動制御装置。
2. 前記ハンチング判定部は、
   前記コイル電流と第１電流閾値との比較結果に基づいて第１判定条件を満足しているか否かを判定する電流判定部と、
   前記モータの回転位置の検出結果と、前記駆動指令とに基づいて、第２判定条件を満足しているか否かを判定する位置判定部とを備え、
   前記第１判定条件が満足され、かつ、前記第２判定条件が満足されているとき、前記モータがハンチング状態であると判定する、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記ハンチング判定部は、前記第１判定条件が満足され、かつ、前記第２判定条件が満足されている状態が、所定時間維持されたとき、前記モータがハンチング状態であると判定する、請求項２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記位置判定部は、前記モータの回転位置の検出結果に基づいて求められる前記モータの擬似的な回転数と所定の回転数閾値との比較結果と、前記駆動指令とに基づいて、前記第２判定条件を満足しているか否かを判定する、請求項２又は３に記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記モータに電力を供給するインバータ回路を駆動させるプリドライブ回路をさらに備え、
   前記プリドライブ回路は、前記コイル電流と第２電流閾値とを比較して、前記モータが過電流状態であるか否かを判定する過電流判定部を備え、
   前記第２電流閾値は、前記第１電流閾値よりも大きい、請求項２から４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
6. 前記モータに電力を供給するインバータ回路を駆動させるプリドライブ回路と、
   前記駆動指令に基づいて、前記プリドライブ回路に前記モータの駆動を制御するための駆動制御信号を出力するモータ制御部とをさらに備え、
   前記モータ制御部は、前記ハンチング判定部にて前記モータがハンチング状態であると判定されたとき、前記モータを停止させるための前記駆動制御信号を出力する、請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
7. 前記モータ制御部は、前記ハンチング判定部にて前記モータがハンチング状態であると判定されたとき、前記モータを停止させるための前記駆動制御信号を出力する状態を、所定の第１の期間だけ維持し、
   前記所定の第１の期間は、前記モータがロックされたときに前記モータを停止させる制御が行われてから前記モータを再起動させる制御が行われるまでの所定の第２の期間よりも長い、請求項６に記載のモータ駆動制御装置。
8. １つのセンサにより検出された位置情報を用いてモータを駆動させるモータ駆動制御装置の制御方法であって、
   前記モータのコイルに流れるコイル電流の大きさを検出する電流検出ステップと、
   前記位置情報に基づいて、前記モータの回転位置を検出する回転位置検出ステップと、
   前記コイル電流の大きさと、前記モータの回転位置と、前記モータを駆動させるための駆動指令とに基づいて、前記モータがハンチング状態であるか否かを判定するハンチング判定ステップとを備える、モータ駆動制御装置の制御方法。

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