JP2018093675A - モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広い動作電圧範囲において、モータの温度が変化しても、回転数と負荷に応じた適切な進角調整を行う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、温度検出部５と、回転数検出部８と、電源電圧検出部４と、負荷算出部と、進角指示部と、モータ駆動部２とを備えている。温度検出部は、モータ７の温度を検出する。回転数検出部は、モータ７に設けられた回転位置センサ８の出力に基づいてモータ７の回転数を検出する。電源電圧検出部は、電源電圧を検出する。負荷算出部は、電源電圧検出部の検出結果に基づいてモータ７の負荷の大きさを算出する。進角指示部は、温度検出部の検出結果と、回転数検出部の検出結果と、負荷算出部の算出結果とに基づいて、進角指示値を設定する。モータ駆動部２は、モータ７の回転速度に関する速度指示値と、進角指示値とに基づいて、モータ７に駆動電力を供給する。【選択図】図１

Description

この発明は、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法に関し、特に、進角調整を行うモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法に関する。

従来、モータの位相角度を調整する方法として、様々なものが提案されている。

例えば、下記特許文献１には、トルクに関する情報（具体的には、インバータ回路を流れるモータ電流）と、回転数の関する情報とに基づいて、進角調整を行うモータの駆動装置の構成が開示されている。モータのトルクの大きさの情報が大きいほど、また、回転数の速さの情報が大きいほど、進角を大きく調整することが記載されている。

特開２００５−２１８２６１号公報

図１０は、従来のモータ駆動制御装置の一例を示す図である。

図１０に示されるように、従来のモータ駆動制御装置８０１は、モータ駆動部８０２と、制御部８０３とを有している。モータ駆動制御装置１は、電源供給を受け、上位装置８０９から送られた回転速度指令と、モータ８０７の回転位置を検出するセンサ８０８から出力されたセンサ信号（回転信号）に基づいて、モータ８０７に駆動電力を供給し、モータ８０７を駆動させる。

モータ駆動部８０２は、インバータ回路８２１と、プリドライバ８２２とを有している。

インバータ回路８２１は、プリドライバ８２２から出力された駆動信号に基づいて、モータ８０７に駆動電力を出力する。また、インバータ回路８２１は、モータ８０７のコイルに流れる電流値（モータ電流値）をセンサ信号としてプリドライバ８２２に出力する。

プリドライバ８２２には、回転信号とモータ電流値との２つのセンサ信号と、制御部８０３から送られる速度指示値とが入力される。プリドライバ８２２は、これらの入力された信号に基づいて、インバータ回路８２１を制御するための駆動信号を生成し、駆動信号をインバータ回路８２１に出力する。プリドライバ８２２は、入力された信号に基づいて進角指示値を設定し、設定した進角指示値に基づいて、駆動信号の生成及び出力を行う。また、プリドライバ８２２は、回転信号のセンサ信号に基づいて、回転出力信号を生成し、制御部８０３に出力する。

制御部８０３は、マイコンである。制御部８０３は、回転速度指令と、回転出力信号と、記憶部８３１に記憶されている情報とに基づいて、速度指示値をプリドライバ８２２に出力する。

ところで、上述のようなモータ駆動制御装置において、電源供給を受けることができる入力電圧の範囲を広くすることができると、モータ駆動制御装置を、様々な用途に用いることができて便利である。ここで想定する入力電圧の範囲は、電源電圧が一時的に変動しうる範囲よりも広い範囲のものである。例えばモータ駆動制御装置が接続される電源回路から供給される電力の電圧が数十ボルトであってもそれより数十ボルト高い電圧であっても動作可能であれば、モータ駆動制御装置を様々な電源回路と共に用いることができて便利である。

しかしながら、このようにモータの動作電圧範囲を広くすると、利用する制御ＩＣの仕様によっては、電源電圧に応じて進角値が変化し、効率が低下するといった問題がある。

また、モータの温度の変化が激しい環境においては、回転位置を検出するセンサ（例えばホールセンサ）の出力信号の大きさ（振幅）がばらつくことがある。モータの温度が高くなると、センサの出力信号の大きさが低下し、モータの回転位置を正しく検出できなくなることがある。モータの回転位置を正しく検出することができないと、的確な駆動制御を行うことができず、モータが停止してしまう可能性がある。

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、広い動作電圧範囲において、モータの温度が変化しても、回転数と負荷に応じた適切な進角調整を行うことができるモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の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、モータ駆動制御装置は、モータの温度を検出する温度検出部と、モータに設けられた回転位置センサの出力に基づいてモータの回転数を検出する回転数検出部と、電源電圧を検出する電源電圧検出部と、電源電圧検出部の検出結果に基づいてモータの負荷の大きさを算出する負荷算出部と、温度検出部の検出結果と、回転数検出部の検出結果と、負荷算出部の算出結果とに基づいて、進角指示値を設定する進角指示部と、モータの回転速度に関する速度指示値と、進角指示部により設定された進角指示値とに基づいて、モータに駆動電力を供給するモータ駆動部とを備える。

好ましくは、モータ駆動制御装置は、モータのコイルに流れる電流の大きさを検出する電流検出部をさらに備え、負荷算出部は、電源電圧検出部の検出結果と、電流検出部の検出結果とに基づいて、モータの駆動電力を算出し、進角指示部は、温度検出部の検出結果と、回転数検出部の検出結果と、負荷算出部により算出されたモータの駆動電力とに基づいて、進角指示値を設定する。

好ましくは、負荷算出部は、電源電圧検出部の検出結果と、回転数検出部の検出結果と、速度指示値とに基づいてモータの推定駆動電力を算出し、進角指示部は、温度検出部の検出結果と、回転数検出部の検出結果と、負荷算出部により算出されたモータの推定駆動電力とに基づいて、進角指示値を設定する。

好ましくは、負荷算出部は、電源電圧検出部により検出された電源電圧の値と速度指示値との乗算値を算出し、乗算値と回転数検出部により検出されたモータの回転数とを比較して、モータの推定駆動電力を算出する。

好ましくは、進角指示部は、温度検出部により検出されるモータの温度と負荷算出部により算出されるモータの負荷のうち少なくとも一方が上昇したときにそれに応じて進角が増加するように、進角指示値を設定する。

好ましくは、温度検出部は、モータの内部に配置された温度センサから出力された値に基づいてモータの内部温度を検出し、温度センサは、回転位置センサの近傍の温度に対応する値を出力するように配置されている。

好ましくは、モータ駆動制御装置は、記憶部をさらに備え、記憶部は、モータの回転数に対応するように予め設定されたベース進角情報と、モータの負荷の大きさに対応するように予め設定された第１の補正情報と、モータの温度に対応するように予め設定された第２の補正情報とを記憶し、進角指示部は、ベース進角情報に基づいて回転数検出部の検出結果に対応するベース進角値を決定し、第１の補正情報に基づいて負荷算出部の算出結果に対応する第１の進角調整値を決定し、第２の補正情報に基づいて温度検出部の検出結果に対応する第２の進角調整値を決定し、ベース進角値と、第１の進角調整値と、第２の進角調整値とに基づいて、進角指示値を設定する。

この発明の他の局面に従うと、進角指示値と、モータの回転速度に関する速度指示値とに基づいて、モータに駆動電力を供給するモータ駆動部を備えるモータ駆動制御装置の制御方法は、モータの温度を検出する温度検出ステップと、モータに設けられた回転位置センサの出力に基づいてモータの回転数を検出する回転数検出ステップと、電源電圧を検出する電源電圧検出ステップと、電源電圧検出ステップの検出結果に基づいてモータの負荷の大きさを算出する負荷算出ステップと、温度検出ステップの検出結果と、回転数検出ステップの検出結果と、負荷算出ステップの算出結果とに基づいて、進角指示値を設定する進角指示ステップとを備える。

これらの発明に従うと、広い動作電圧範囲において、モータの温度が変化しても、回転数と負荷に応じた適切な進角調整を行うことができるモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動制御装置の回路構成の概略を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係る制御部の構成を示す図である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 モータ動作情報からベース進角値等を決定する処理を示すフローチャートである。 従来のモータ駆動制御装置における回転数と進角値との関係を示すグラフである。 制御部により行われる進角指示値の設定動作の制御イメージを説明するグラフである。 本発明の第２の実施の形態におけるモータ駆動制御装置の回路構成の概略を示すブロック図である。 第２の実施の形態に係る制御部の構成を示す図である。 モータ動作情報からベース進角値等を決定する処理を示すフローチャートである。 従来のモータ駆動制御装置の一例を示す図である。

以下、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を用いた電子機器について説明する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動制御装置１の回路構成の概略を示すブロック図である。

図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、ブラシレスモータ７（以下、単にモータ７という）を例えば進角制御を伴う１５０度通電方式により駆動させるように構成されている。本実施の形態において、モータ７は、例えば３相のブラシレスモータである。モータ駆動制御装置１は、モータ７に駆動電力を供給して、モータ７を駆動させる。具体的には、例えば、モータ駆動制御装置１は、モータ７に正弦波駆動信号を出力してモータ７の電機子コイルに周期的に駆動電流を流すことで、モータ７を回転させる。なお、モータ７はブラシレスモータに限られず、他のモータであってもよい。また、モータ７の駆動方法は１５０度通電方式に限られず、他の駆動方法であってもよい。

モータ駆動制御装置１は、モータ駆動部２と、制御部３とを有している。モータ駆動制御装置１には、例えば、所定の電源電圧が供給される。電源電圧は、モータ駆動部２と、制御部３とのそれぞれに供給される。なお、図１に示されている構成要素は、モータ駆動制御装置１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。

モータ駆動制御装置１は、上位装置９から送信される回転速度指令に基づいて、モータ７を駆動させる。上位装置９は、例えば、モータ７及びモータ駆動制御装置１が搭載される電子機器等である。なお、モータ駆動制御装置１は、他の装置からの回転速度指令に基づかず、所定の回転速度を回転速度指令としてモータ７を駆動させるように構成されていてもよい。また、モータ駆動制御装置１は、上位装置９等から送信された信号に対応する回転速度の回転速度指令を生成し、その回転速度指令に従って動作するように構成されていてもよい。

本実施の形態において、モータ駆動部２と、制御部３とは、それぞれ、各機能を実現するための回路が集積化されパッケージ化された集積回路装置（ＩＣ）である。なお、モータ駆動部２と、制御部３とが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つの集積回路装置が構成されていてもよい。制御部３は、速度指示値と進角指示値とをモータ駆動部２に出力して、モータ駆動部２の動作を制御する。

モータ駆動部２は、インバータ回路２１と、プリドライバ（プリドライブ回路）２２とを有している。モータ駆動部２は、制御部３より入力する、モータ７の回転速度に関する速度指示値と、進角指示値とに基づいて、モータ７に駆動電力を供給する。

インバータ回路２１は、プリドライバ２２とともに、モータ駆動部２を構成する。インバータ回路２１は、プリドライバ２２から出力された駆動信号に基づいてモータ７に駆動電力を出力し、モータ７が備える電機子コイルに通電する。インバータ回路２１は、例えば、電源電圧の両端に設けられた２つのスイッチ素子の直列回路の対が、電機子コイルの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ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７の各相の端子が接続されている。各相において、２つのスイッチ素子のオン、オフの組み合わせを変更することで、その相のコイルに電流を流すか否かと、その電流の向きとが変更される。

プリドライバ２２は、制御部３による制御に基づいて、インバータ回路２１を駆動するための駆動信号を生成し、インバータ回路２１に出力する。プリドライバ２２は、制御部３から出力される速度指示値と進角指示値とに基づいて、駆動信号を生成する。駆動信号としては、例えば、インバータ回路２１の各スイッチ素子に対応する６種類の信号が出力される。これらの駆動信号が出力されることで、それぞれの駆動信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、モータ７に駆動信号が出力されてモータ７の各相に電力が供給される。

本実施の形態において、プリドライバ２２には、モータ７に設けられた回転位置センサ８から出力されたセンサ信号である回転信号と、インバータ回路２１側から出力されたセンサ信号であるモータ電流値とが入力される。プリドライバ２２は、回転信号と、モータ電流値とに基づいて、モータ７の駆動状況に応じて駆動信号を出力する。

モータ電流値は、インバータ回路２１のスイッチ素子と接地電位との間に設けられている抵抗によって電圧値として検出される。換言すると、モータ駆動部２は、モータ７のコイルに流れるモータ電流値を検出するセンサとして機能する。

回転位置センサ８は、例えばホールセンサ（ホール素子やホールＩＣなど）である。ホールセンサは、例えば、モータ７の電機子コイルの各相に対応する３つが設けられている。すなわち、回転位置センサ８は、モータ７のロータの回転位置に応じて、回転信号を出力する。プリドライバ２２は、回転信号に基づいて、ロータの回転位置に応じた駆動信号を出力する。なお、回転位置センサ８に代えて、モータ駆動部２が、逆起電圧によりモータ７のロータの回転位置を検出する回転位置センサとして用いられるように構成されていてもよい。

プリドライバ２２は、入力された回転信号に応じて、モータ７の回転数に対応する回転出力信号を制御部３に出力する。回転出力信号は、例えば、ＦＧ信号である。

制御部３は、速度指示値と進角指示値とをモータ駆動部２に出力して、モータ駆動部２の動作を制御する。

制御部３には、上位装置９から出力される回転速度指令が入力される。制御部３は、回転速度指令に基づいて、速度指示値をモータ駆動部２のプリドライバ２２に出力する。回転速度指令は、例えばＰＷＭ信号であり、制御部３は、入力された回転速度指令に基づいた速度指示値を出力する。回転速度指令や、速度指示値の形式は、これに限られるものではない。また、制御部３は、入力された回転速度指令を変換して速度指示値を出力するように構成されていてもよい。なお、制御部３には、上位装置９から、例えばスタートストップ信号、ブレーキ信号や、回転方向設定信号などが入力されるが、それらの図示は省略している。

［進角指示値の設定に関する説明］

本実施の形態において、制御部３（より具体的には、後述する進角指示値出力部３９）は、進角指示値を設定する進角指示部として機能する。制御部３は、モータ７の内部温度とモータ７の負荷状態とを検出し、それに基づいて進角調整値を決定する。そして、決定した進角調整値と回転数で決定するベース進角値とに基づいて、進角指示値を設定する。モータ７の負荷状態は、供給される電源の電源電圧と、モータ１のコイルに流れるモータ電流とに基づいてモータ７の駆動電力を算出することにより検出される。

モータ駆動制御装置１には、電源電圧監視部４が含まれる。電源電圧監視部４は、モータ駆動制御装置１に供給される電源電圧を監視する。電源電圧監視部４は、監視して得られた電源電圧の電圧値を制御部３に出力する。制御部３（より具体的には、後述するアナログ信号変換部３２）は、入力された電源電圧値に基づいて、モータ駆動制御装置１に供給される電源電圧を検出する。

また、モータ駆動制御装置１には、周囲温度を計測して温度情報を出力する温度センサ５が含まれる。温度センサ５は、例えば、モータ７の内部に配置されている。温度センサ５から出力された温度情報は、制御部３に入力される。制御部３（より具体的には、後述するアナログ信号変換部３２）は、モータ７の温度を検出する温度検出部として機能する。すなわち、制御部３は、温度センサ５から出力された温度情報に基づいて、モータ７の内部温度を検出する。

ここで、温度センサ５は、回転位置センサ８の近傍の温度に対応する値を温度情報として出力するように配置されている。具体的には、温度センサ５は、回転位置センサ８の近傍に配置されている。例えば、回転位置センサ８が、モータ７の回路基板に配置されている場合、温度センサ５は、その回路基板の近くに実装される。回転位置センサ８は、上述のように例えばホールセンサであり、温度によって出力する信号の大きさが変動する性質を有している。すなわち、温度センサ５は、回転位置センサ８の出力信号の大きさを推定できる位置に設置されている。

なお、温度センサ５は、モータ駆動制御装置１を構成しなくてもよい。この場合においても、モータ駆動制御装置１の制御部３等に温度センサ５の出力値が入力され、制御部３が、入力された出力値に基づいてモータ７の温度を検出するように構成されていればよい。

制御部３には、回転出力信号が入力される。制御部３は、回転出力信号に基づいてモータ７の実際の回転数（実回転数ということもある）を検出する回転数検出部３３（図２に示す）を有している。すなわち、制御部３は、モータ７に設けられた回転位置センサ８の出力に基づいて、モータ７の回転数を検出する。なお、制御部３に、回転位置センサ８から出力された回転信号が入力されたり、モータ７に設けられたＦＧセンサからＦＧ信号が入力されたりしてもよい。この場合、制御部３は、入力された信号に基づいて、モータ７の回転数を検出するようにしてもよい。

制御部３は、上位装置９に、モータ７の回転数を示す信号を出力する。また、モータ７の駆動状態に対応する信号を、上位装置９に出力する。上位装置９では、これらの信号に基づいて、回転速度指令などのモータ７の駆動に関する種々の指令をモータ駆動制御装置１に出力することができる。なお、これらの信号は、制御部３から出力されなくてもよい。例えば、回転位置センサ８からの回転信号や、プリドライバ２２からの回転出力信号は、上位装置９に直接入力されるようにしてもよい。

図２は、第１の実施の形態に係る制御部３の構成を示す図である。

図２に示されるように、制御部３は、記憶部３１と、アナログ信号変換部３２（電源電圧検出部の一例、温度検出部の一例、電流検出部の一例）と、回転数検出部３３と、進角値演算部３６（負荷算出部の一例）と、ベース進角値読込部３７と、最適進角値演算部３８と、進角指示値出力部３９（進角指示部の一例）とを有している。制御部３は、例えばマイコンである。制御部３は、複雑な構成を有するマイコンでなく、比較的簡素な構成で安価なＩＣを利用して構成することができる。制御部３は、上位装置９から入力される回転速度指令に基づいて、速度指示値をモータ駆動部２に出力する。

記憶部３１は、例えばフラッシュメモリである。記憶部３１は、ベース進角情報と、負荷による補正情報である第１の補正情報と、温度による補正情報である第２の補正情報とを記憶している。

ベース進角情報は、モータ７の回転数に対応するように予め設定された情報である。ベース進角情報は、例えば、モータ７の回転数とそれに対応するベース進角値とが対応付けられたルックアップテーブルである。

第１の補正情報は、モータ７の負荷の大きさに対応するように予め設定されている。例えば、第１の補正情報は、負荷の値（駆動電力の値）とそれに対応する第１の進角調整値（進角調整値Ａということがある）とが対応付けられたルックアップテーブルである。

第２の補正情報は、モータ７の温度に対応するように予め設定されている。例えば、第２の補正情報は、温度の値とそれに対応する第２の進角調整値（進角調整値Ｂということがある）とが対応付けられたルックアップテーブルである。

なお、ベース進角情報、第１の補正情報、及び第２の補正情報は、例えば、回転数、温度、駆動電力の値をもとに、ベース進角値や進角調整値を算出するための計算式として記憶されていてもよい。

アナログ信号変換部３２は、制御部３に入力された電源電圧値のＡ／Ｄ変換を行う。そして、デジタル信号に変換した電源電圧値の検出情報を、進角値演算部３６に出力する。

また、アナログ信号変換部３２は、制御部３に入力されたモータ電流値のＡ／Ｄ変換を行う。そして、デジタル信号に変換したモータ電流値の検出情報を、進角値演算部３６に出力する。すなわち、アナログ信号変換部３２は、モータ７のコイルに流れる電流の大きさを検出する電流検出部として機能し、その検出結果を、進角値演算部３６に出力する。

また、アナログ信号変換部３２は、制御部３に入力されたモータ７の温度の温度情報についてＡ／Ｄ変換を行う。そして、デジタル信号に変換した温度情報の検出情報を、進角値演算部３６に出力する。すなわち、アナログ信号変換部３２は、モータ７の内部温度を検出する温度検出部として機能し、その検出結果を、進角値演算部３６に出力する。

回転数検出部３３は、モータ駆動部２のプリドライバ２２から出力された回転出力信号に基づいて、モータ７の回転数を検出し、その検出結果（実回転数情報）をベース進角値読込部３７に出力する。

進角値演算部３６は、アナログ信号変換部３２から出力された電源電圧値の検出情報とモータ電流値の検出情報とに基づいて、モータ７の駆動電力（モータ７の負荷の一例）を算出する。すなわち、進角値演算部３６は、アナログ信号変換部３２から出力される電源電圧検出部の検出結果と電流検出部の検出結果とに基づいて、モータ７の駆動電力を算出する負荷算出部として機能する。進角値演算部３６は、モータ７の負荷状態を判定する。

進角値演算部３６は、算出したモータ７の駆動電力を記憶部３１に記憶されている第１の補正情報と比較して、それに応じた第１の進角調整値を決定する。すなわち、進角値演算部３６は、第１の補正情報に基づいて、算出したモータ７の駆動電力（負荷）に対応する第１の進角調整値を決定する。第１の進角調整値は、負荷に関する進角調整値Ａである。

また、進角値演算部３６は、アナログ信号変換部３２から出力された温度情報の検出情報と、記憶部３１に記憶されている第２の補正情報とに基づいて、第２の進角調整値を決定する。すなわち、進角値演算部３６は、第２の補正情報に基づいて、アナログ信号変換部３２（温度検出部）から出力されたモータ７の温度に対応する温度情報の検出情報に対応する第２の進角調整値を決定する。第２の進角調整値は、温度に関する進角調整値Ｂである。

進角値演算部３６は、決定した進角調整値Ａ（第１の進角調整値）と進角調整値Ｂ（第２の進角調整値）とを、最適進角値演算部３８に出力する。

ベース進角値読込部３７は、回転数検出部３３から出力された回転数情報をもとに、回転数に応じたベース進角値を記憶部３１から読み込む。すなわち、ベース進角値読込部３７は、記憶部３１のベース進角情報に基づいて、回転数検出部３３の検出結果に対応するベース進角値を決定する。ベース進角値読込部３７は、最適進角値演算部３８にベース進角値情報を出力する。

最適進角値演算部３８は、ベース進角値読込部３７から入力されたベース進角値に、進角値演算部３６から入力された進角調整値Ａ（第１の進角調整値）と進角調整値Ｂ（第２の進角調整値）とを加算して最適進角値を算出し、進角指示値出力部３９に出力する。進角指示値出力部３９は、最適進角値をもとに進角指示値を設定し、設定した進角指示値をモータ駆動部２に出力する。

図３は、制御部３の動作を示すフローチャートである。

図３においては、制御部３において行われる、進角指示値の設定に関するステップＳ１１からステップＳ１４の処理の流れのみが示されている。制御部３は、上述の記憶部３１、アナログ信号変換部３２、回転数検出部３３、進角値演算部３６、ベース進角値読込部３７、最適進角値演算部３８、及び進角指示値出力部３９の各部により、以下のようにして進角指示値の設定（進角値の計算）を行う。なお、図３に示される処理は、モータ駆動制御装置１が動作しているとき、常に繰り返し行われる。

ステップＳ１１において、制御部３は、進角指示値の設定に用いる各種の情報（モータ動作情報ということがある）を検出し、入手する。すなわち、制御部３は、モータ７の実回転数と、電源電圧値と、モータ電流値と、モータ７の内部温度とを検出する。アナログ信号変換部３２により、電源電圧値とモータ電流値とモータ７の内部温度とが検出される（電源電圧検出ステップ、温度検出ステップ）。また、回転数検出部３３により、実回転数が検出される（回転数検出ステップ）。

ステップＳ１２において、制御部３は、モータ動作情報からベース進角値等を決定する処理を行う。すなわち、制御部３は、上述したように、検出したモータ動作情報に基づいて、ベース進角値、進角調整値Ａ（第１の進角調整値）、及び進角調整値Ｂ（第２の進角調整値）を決定する処理を行う。具体的には、ベース進角値読込部３７によりベース進角値が決定される。また、進角値演算部３６により、進角調整値Ａと進角調整値Ｂとが決定される。

ステップＳ１３において、制御部３の最適進角値演算部３８は、最適進角値を計算する。最適進角値演算部３８は、ベース進角値読込部３７から入力されたベース進角値に進角値演算部３６から入力された進角調整値Ａ及び進角調整値Ｂを加算することにより、最適進角値を算出する。

ステップＳ１４において、制御部３の進角指示値出力部３９は、最適進角値を進角指示値として設定する（進角指示ステップ）。そして、進角指示値出力部３９は、進角指示値をモータ駆動部２に出力する。

図４は、モータ動作情報からベース進角値等を決定する処理を示すフローチャートである。

図４に示すように、ステップＳ２１において、ベース進角値読込部３７は、記憶部３１のベース進角情報に基づいて、実回転数に応じたベース進角値を読み込む。

ステップＳ２２において、進角値演算部３６は、まず、アナログ信号変換部３２から入力された電源電圧値とモータ電流値とから、モータ７の駆動電力を計算する（ステップＳ２２ａ）。そして、進角値演算部３６は、得られたモータ７の駆動電力に基づいて、第１の補正情報を参照し、進角調整値Ａ（第１の進角調整値）を決定する。

ステップＳ２３において、進角値演算部３６は、アナログ信号変換部３２から入力されたモータ７の内部温度の温度情報の検出情報に基づいて、第２の補正情報を参照し、進角調整値Ｂ（第２の進角調整値）を決定する。

最適進角値演算部３８において、ベース進角値、進角調整値Ａ（第１の進角調整値）、及び進角調整値Ｂ（第２の進角調整値）が入力されると、図３の処理に戻る。

なお、ステップＳ２１の処理と、ステップＳ２２の処理（ステップＳ２２ａ及びステップＳ２２ｂ）と、ステップＳ２３の処理とが行われる順番は、この順に限られない。各処理は、これとは異なる順に行われてもよいし、並列して行われてもよい。

以上のように、第１の実施の形態において、制御部３は、モータ７の内部温度と、モータ７の駆動電力と、モータ７の回転数とを検出する。そして、それぞれの検出結果に基づいて、進角指示値を設定する。

図５は、従来のモータ駆動制御装置における回転数と進角値との関係を示すグラフである。

図５においては、一例として、図１０に示されるような従来のモータ駆動制御装置８０１において用いられる進角値が示されている。グラフには、電源電圧が例えば３６ボルトの場合、４８ボルトの場合、７２ボルトの場合の、電源電圧が異なる３つの場合の実回転数と進角値との関係が示されている。

図５に示されるように、電源電圧が大きくなると進角値が小さくなり、モータ７を最適な駆動状態にするには、進角値が足りなくなることがある。すなわち、モータ７の動作可能な電圧範囲を広くすると（例えば、３６ボルトから７２ボルトまでの範囲にすると）、利用する制御ＩＣの仕様によっては、電源電圧に応じて進角値が変化し、効率が低下するなどの問題が生じる。すなわち、この場合、プリドライバは、入力される速度指示値に対応して進角調整を行う。速度指示値は、プリドライバから出力されるＰＷＭ信号のオンデューティを設定する。制御部がモータをある回転数で動作するように制御する場合には、電源電圧が上昇すると、同じ回転数を実現するために速度指示値を下げる制御が行われる。そうすると、それに基づいて設定される進角値が変化してしまう。

また、モータ７の内部温度の変化が激しいと、回転位置センサ８（例えばホールセンサ８）の出力信号の大きさ（振幅）が変動することがある。モータ７の内部温度が高くなると、センサ８の出力信号の大きさが低下し、モータ７の回転位置を正しく検出できなくなることがある。

これに対して、第１の実施の形態において、制御部３は、上述のように電源電圧やモータ７の内部温度を検出して、検出した電源電圧値や温度情報に基づいて進角指示値を設定する。より具体的には、検出されたモータ７の温度と、モータ７の駆動電力とのうち、少なくとも一方が上昇したときに、それに応じて進角が増加するように、進角指示値が設定される。これにより、モータ７の温度が高くなり回転位置センサ８の出力信号の大きさが低下したときに、または、モータ７の負荷が大きくなったときに、進角が不足することを防止することができる。

図６は、制御部３により行われる進角指示値の設定動作の制御イメージを説明するグラフである。

図６において、グラフは、図５に示されるものと同様に、回転数と進角値との関係が示されている。実線は、実回転数に応じて決定されるベース進角値の一例を示すカーブである。二点鎖線は、ベース進角値に第１の進角調整値及び第２の進角調整値を加算した最適進角値の一例を示すカーブである。図に示されるように、制御部３による制御が行われてモータ７の負荷状態や温度に応じて算出された進角調整値が加えられることにより、回転数のみで決定される進角値（ベース進角値）に比べて、最適進角値の大きさは大きくなる。したがって、モータ７の負荷状態や温度の影響で進角値が不足することがなくなる。

以上説明したように、第１の実施の形態においては、広い動作電圧範囲において、回転数に応じた適切な進角調整を行うことができる。その結果、電力の変化（増電や減電）時においても、モータ駆動制御装置１を高効率で動作させることができる。

また、モータ７の周囲温度の変化を考慮して、第２の進角調整値が算出されて進角指示値の設定が行われる。これにより、モータ７の内部温度が変化したり、低温環境や高温環境であったりしても、モータ７を安定的に動作させることができる。

特別な検出回路を用いることなく、高コストがかからない温度センサ５等の部品と制御部３を構成する簡素なマイコンのみで、進角指示値の設定が行われるようにすることができる。したがって、モータ駆動制御装置１の製造コストを低く抑えることができる。

［第２の実施の形態］

第２の実施の形態におけるモータ駆動制御装置の基本的な構成は、第１の実施の形態におけるそれと同じであるためここでの説明を繰り返さない。第２の実施の形態については、第１の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、第１の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。

図７は、本発明の第２の実施の形態におけるモータ駆動制御装置２０１の回路構成の概略を示すブロック図である。

図７に示すように、モータ駆動制御装置２０１は、モータ駆動部２０２と、制御部２０３とを有している。

第２の実施の形態において、モータ駆動部２０２は、インバータ回路２１と、プリドライバ２２とを有している。モータ駆動部２０２において、プリドライバ２２には、インバータ回路２１側からのモータ電流値は入力されない。また、モータ電流値は、制御部２０３にも入力されない。

制御部２０３は、モータ７の内部温度と、電源電圧値と、モータ７の回転数とを検出する。そして、制御部２０３は、モータ７の内部温度と、電源電圧、モータ７の回転数、及び速度指示値に基づいて推定したモータ７の負荷状態とに基づいて、進角調整を行う。

図８は、第２の実施の形態に係る制御部２０３の構成を示す図である。

図８に示すように、制御部２０３は、記憶部３１と、アナログ信号変換部２３２と、回転数検出部３３と、モータ回転制御部２３４と、進角値演算部２３６と、ベース進角値読込部３７と、最適進角値演算部３８と、進角指示値出力部３９とを有している。すなわち、制御部２０３は、上述の第１の実施の形態に係る制御部３に対して、モータ回転制御部２３４が設けられている点と、進角値演算部３６及びアナログ信号変換部３２の動作とは若干異なる動作を行う進角値演算部２３６及びアナログ信号変換部２３２が設けられている点とが、異なっている。制御部２０３には、制御部３と異なり、モータ電流値は入力されず、回転速度指令と、回転出力信号と、電源電圧値と、温度情報とが入力される。

第２の実施の形態において、制御部２０３は、モータ７の負荷状態を、電源電圧値と、モータの回転数に関する制御情報とに基づいてモータ７の駆動電力を算出する（以下、算出された駆動電力を推定駆動電力ということがある）。

アナログ信号変換部２３２は、制御部２０３に入力された電源電圧値のＡ／Ｄ変換と、制御部２０３に入力された温度情報についてのＡ／Ｄ変換とを行う。そして、デジタル信号に変換した電源電圧値の検出情報と温度情報の検出情報とを、進角値演算部２３６に出力する。すなわち、アナログ信号変換部２３２は、電源電圧を検出する電源電圧検出部として機能し、その検出結果（電源電圧値の検出情報）を、進角値演算部２３６に出力する。また、アナログ信号変換部２３２は、モータ７の内部温度を検出する温度検出部として機能し、その検出結果（温度情報の検出情報）を、進角値演算部２３６に出力する。

モータ回転制御部２３４は、回転速度指令に応じて、速度指示値を出力する。速度指示値は、モータ駆動部２０２に出力される。第２の実施の形態において、速度指示値は、進角値演算部２３６にも出力される。

進角値演算部２３６には、アナログ信号変換部２３２から出力された電源電圧値の検出情報及び温度情報の検出情報と、モータ回転制御部２３４から出力された速度指示値とが入力される。また、進角値演算部２３６には、回転数検出部３３から出力される回転数情報が入力される。

進角値演算部２３６は、電源電圧値と、回転数情報（実回転数）と、速度指示値とに基づいて、モータ７の推定駆動電力を算出する。具体的には、次の通りである。すなわち、速度指示値は、インバータ回路２１のスイッチのオン時間を設定する値であるため、モータの駆動電力と相関がある。そのため、速度指示値を、回転数情報及び電源電圧値と共に用いて計算を行うことで、駆動電力を推定できる。進角値演算部２３６は、例えば、電源電圧値と速度指示値との乗算値を算出し、その乗算値と実回転数とを比較して、モータ７の推定駆動電力を算出する。例えば、速度指示値に対してモータ７の実回転数が低い場合、モータ７の負荷が高いと推定され、駆動電力が大きいと推定できる。

進角値演算部２３６は、推定駆動電力を算出すると、その推定駆動電力を記憶部３１に記憶されている負荷の大きさに対応した第１の補正情報と比較して、進角調整値Ａ（第１の進角調整値）を決定する。すなわち、進角値演算部２３６は、第１の補正情報に基づいて、負荷算出部が算出したモータ７の推定駆動電力に対応する進角調整値Ａ（第１の進角調整値）を決定する。

進角値演算部２３６は、取得した進角調整値Ａ（第１の進角調整値）と、第１の実施の形態と同様に取得した進角調整値Ｂ（第２の進角調整値）とを、最適進角値演算部３８に出力する。

最適進角値演算部３８は、ベース進角値読込部３７から入力されたベース進角値に、進角調整値Ａ（第１の進角調整値）と、進角調整値Ｂ（第２の進角調整値）とを加算して最適進角値を算出し、進角指示値出力部３９に出力する。進角指示値出力部３９は、最適進角値をもとに進角指示値を設定し、設定した進角指示値をモータ駆動部２に出力する。

このようにして、制御部２０３の進角指示値出力部３９は、温度情報の検出値と、回転数検出部３３の検出結果と、進角値演算部２３６により算出されたモータ７の推定駆動電力とに基づいて、進角指示値を設定することができる。

なお、モータ７の内部温度及び推定駆動電力の少なくとも一方が上昇した場合には、進角が増えるように、進角指示値が設定される。

第２の実施の形態において、モータ動作情報（第２の実施の形態では、電源電圧値、温度情報、回転数情報、及び速度指示値などをいう）からベース進角値等を決定する処理は、次のようになる。

図９は、モータ動作情報からベース進角値等を決定する処理を示すフローチャートである。

図９において、ステップＳ２２１及びステップＳ２２３の処理は、上述の第１の実施の形態に係るステップＳ２１及びステップＳ２３の処理と同様である。

第２の実施の形態では、ステップＳ２２２においては、進角値演算部２３６は、まず、実回転数と、電源電圧値と、速度指示値とから、モータ７の負荷状態を推定する（ステップＳ２２２ａ）。すなわち、進角値演算部２３６は、実回転数と、電源電圧値と、速度指示値とから、駆動電力を推定する。そして、進角値演算部２３６は、得られたモータ７の推定駆動電力に基づいて、第１の補正情報を参照し、進角調整値Ａ（第１の進角調整値）を決定する（ステップＳ２２２ｂ）。

以上のように、第２の実施の形態において、制御部２０３は、モータ７の内部温度と、電源電圧と、モータ７の回転数を検出する。そして、それらの電源電圧及び回転数と、速度指示値とに基づいて、モータ７の負荷状態を推定し、進角指示値を設定する。したがって、上述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

第２の実施の形態では、モータ７のコイル電流を検出することなく負荷状態を推定して進角指示値を設定することができるので、モータ駆動制御装置１の回路構成を簡素にすることができる。したがって、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。

［その他］

モータ駆動制御装置は、上述の実施の形態やその変形例に示されるような回路構成に限定されない。本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。

温度センサの取り付け位置は、特に限定されない。制御部が含まれるＩＣや、モータ駆動部が含まれるＩＣ等に内蔵されていてもよい。また、温度センサの種類は特に限定されない。

モータの回転数の検出方法は、特に限定されず、ホールセンサを用いた方法、プリドライバのＦＧ信号を読み込む方法、逆起電圧を監視する方法など、種々の方法を用いることができる。

モータの駆動方式は、通常の正弦波駆動に限定されず、矩形波による駆動方式や、台形波による駆動方式や、正弦波に特殊な変調をかけた駆動方式などであってもよい。

モータ電流は、インバータ回路のモータ駆動電流に限定されず、相電流であってもよい。

上述のフローチャートなどは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではなく、例えば、各ステップの順番が変更されたり各ステップ間に他の処理が挿入されたりしてもよいし、処理を並列化してもよい。

本実施の形態のモータ駆動制御装置により駆動されるモータは、３相のブラシレスモータに限定されず、他の相数のブラシレスモータであってもよい。また、モータの種類も特に限定されない。

上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウエアによって行われるようにしても、ハードウエア回路を用いて行われるようにしてもよい。例えば、制御部は、マイコンに限定されない。制御部の内部の構成は、少なくとも一部がソフトウエアで処理されるようにしてもよい。

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。

１，２０１ モータ駆動制御装置
２，２０２ モータ駆動部
３，２０３ 制御部
４ 電源電圧監視部
５ 温度センサ
７ モータ
８ 回転位置センサ
２１ インバータ回路
２２ プリドライバ
３１ 記憶部
３２，２３２ アナログ信号変換部（温度検出部の一例、電源電圧検出部の一例、電流検出部の一例）
３３ 回転数検出部
３６，２３６ 進角値演算部（負荷算出部の一例）
３７ ベース進角値読込部
３８ 最適進角値演算部
３９ 進角指示値出力部（進角指示部の一例）
２３４ モータ回転制御部

Claims (8)

1. モータの温度を検出する温度検出部と、
   前記モータに設けられた回転位置センサの出力に基づいて前記モータの回転数を検出する回転数検出部と、
   電源電圧を検出する電源電圧検出部と、
   前記電源電圧検出部の検出結果に基づいて前記モータの負荷の大きさを算出する負荷算出部と、
   前記温度検出部の検出結果と、前記回転数検出部の検出結果と、前記負荷算出部の算出結果とに基づいて、進角指示値を設定する進角指示部と、
   前記モータの回転速度に関する速度指示値と、前記進角指示部により設定された前記進角指示値とに基づいて、前記モータに駆動電力を供給するモータ駆動部とを備える、モータ駆動制御装置。
2. 前記モータのコイルに流れる電流の大きさを検出する電流検出部をさらに備え、
   前記負荷算出部は、前記電源電圧検出部の検出結果と、前記電流検出部の検出結果とに基づいて、前記モータの駆動電力を算出し、
   前記進角指示部は、前記温度検出部の検出結果と、前記回転数検出部の検出結果と、前記負荷算出部により算出された前記モータの駆動電力とに基づいて、前記進角指示値を設定する、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記負荷算出部は、前記電源電圧検出部の検出結果と、前記回転数検出部の検出結果と、前記速度指示値とに基づいて前記モータの推定駆動電力を算出し、
   前記進角指示部は、前記温度検出部の検出結果と、前記回転数検出部の検出結果と、前記負荷算出部により算出された前記モータの推定駆動電力とに基づいて、前記進角指示値を設定する、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記負荷算出部は、前記電源電圧検出部により検出された電源電圧の値と前記速度指示値との乗算値を算出し、前記乗算値と前記回転数検出部により検出された前記モータの回転数とを比較して、前記モータの推定駆動電力を算出する、請求項３に記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記進角指示部は、前記温度検出部により検出されるモータの温度と前記負荷算出部により算出される前記モータの負荷のうち少なくとも一方が上昇したときにそれに応じて進角が増加するように、前記進角指示値を設定する、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。
6. 前記温度検出部は、前記モータの内部に配置された温度センサから出力された値に基づいて前記モータの内部温度を検出し、
   前記温度センサは、前記回転位置センサの近傍の温度に対応する値を出力するように配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
7. 記憶部をさらに備え、
   前記記憶部は、前記モータの回転数に対応するように予め設定されたベース進角情報と、
   前記モータの負荷の大きさに対応するように予め設定された第１の補正情報と、
   前記モータの温度に対応するように予め設定された第２の補正情報とを記憶し、
   前記進角指示部は、
   前記ベース進角情報に基づいて前記回転数検出部の検出結果に対応するベース進角値を決定し、
   前記第１の補正情報に基づいて前記負荷算出部の算出結果に対応する第１の進角調整値を決定し、
   前記第２の補正情報に基づいて前記温度検出部の検出結果に対応する第２の進角調整値を決定し、
   前記ベース進角値と、前記第１の進角調整値と、前記第２の進角調整値とに基づいて、前記進角指示値を設定する、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
8. 進角指示値と、モータの回転速度に関する速度指示値とに基づいて、前記モータに駆動電力を供給するモータ駆動部を備えるモータ駆動制御装置の制御方法であって、
   前記モータの温度を検出する温度検出ステップと、
   前記モータに設けられた回転位置センサの出力に基づいて前記モータの回転数を検出する回転数検出ステップと、
   電源電圧を検出する電源電圧検出ステップと、
   前記電源電圧検出ステップの検出結果に基づいて前記モータの負荷の大きさを算出する負荷算出ステップと、
   前記温度検出ステップの検出結果と、前記回転数検出ステップの検出結果と、前記負荷算出ステップの算出結果とに基づいて、進角指示値を設定する進角指示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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