JP2018113826A - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源電流に発生する歪みを低減すること。
【解決手段】３相コイルを有するモータ６０を駆動するモータ駆動部４０と、所定の幅の通電期間に各コイルが通電されるようにモータ駆動部４０を制御する制御部２０とを備え、モータ駆動部４０は、ハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子と含むスイッチング回路５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗを各コイルに対して有し、制御部２０は、スイッチング回路５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗのそれぞれにおいて、一方のスイッチング素子をオフ状態に制御しているとき他方のスイッチング素子を通電期間にオン状態に制御し、他方のスイッチング素子をオフ状態に制御しているとき一方のスイッチング素子を通電期間にオン状態とオフ状態とに交互に制御し、３相コイルのうち相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間、相隣るコイルの通電の大きさが変化するように一方のスイッチング素子を制御する、モータ駆動制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動制御装置に関する。

従来、モータ駆動時のトルクリップルが低減されるように、モータを駆動するモータ駆動装置を開示する文献がある（例えば、特許文献１）。

特許文献１のモータ駆動装置は、３相の駆動コイルを有するモータと、各相コイルに対して電気角１５０度幅の通電を行う広角通電器と、広角通電器が各相コイルに対して行う通電の大きさを制御する通電量制御器とを備える。広角通電器は、各相コイルのうち相隣る相コイルが同じ通電状態になる重なり期間を検出し得るものである。通電量制御器は、重なり期間での相コイルへの通電の大きさを第１の一定値とし、重なり期間以外の期間での通電の大きさを第２の一定値としている。

特開２００２−３５４８８７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、電源電流に歪みが発生しやすい。電源電流に発生する歪みが大きくなると、例えば、モータの振動や音が大きくなるおそれがある。

そこで、本開示の一態様は、電源電流に発生する歪みを低減できる、モータ駆動制御装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様では、
３相コイルを有するモータを駆動するモータ駆動部と、
電気角で１２０°よりも大きく１８０°よりも小さな幅の通電期間に前記３相コイルの各コイルが通電されるように前記モータ駆動部を制御する制御部とを備え、
前記モータ駆動部は、
電源の正極側に接続されるハイサイドスイッチング素子と前記電源の負極側に接続されるローサイドスイッチング素子と含むスイッチング回路を前記各コイルに対して有するインバータを備え、
前記制御部は、
前記スイッチング回路のそれぞれにおいて、一方のスイッチング素子をオフ状態に制御しているとき他方のスイッチング素子を前記通電期間にオン状態に制御し、前記他方のスイッチング素子をオフ状態に制御しているとき前記一方のスイッチング素子を前記通電期間にオン状態とオフ状態とに交互に制御するとともに、
前記３相コイルのうち相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間に、前記相隣るコイルの通電の大きさが直線状又は曲線状に変化するように前記一方のスイッチング素子を制御する、モータ駆動制御装置が提供される。

本開示の一態様によれば、電源電流に発生する歪みを低減することができる。

モータ駆動制御装置を備えたモータ制御システムの構成の一例を示す図である。 駆動タイミングの一例を示すチャート図である。 駆動制御信号の各波形の一例を示す図である。 制御部の構成の一例を示す図である。 重なり期間で正弦波曲線状に変化する駆動制御信号の通電波形の一例を示す図である。 従来技術と本実施形態との電源電流の違いを示す図である。 駆動制御信号の通電波形バリエーションを説明するための図である。 重なり期間で正弦波曲線状に変化する駆動制御信号の通電波形の一例を示す図である。

以下、一実施形態に係るモータ駆動装置について説明する。

図１は、モータ駆動制御装置を備えたモータ制御システムの構成の一例を示す図である。図１に示されるモータ制御システム１００は、モータ６０の回転動作を制御するシステムの一例である。モータ制御システム１００は、モータ６０と、モータ駆動制御装置１とを備えている。

モータ６０は、複数のコイルを有する。モータ６０は、例えば、Ｕ相コイル６１とＶ相コイル６２とＷ相コイル６３とを有する３相のブラシレスモータである。Ｕ相コイル６１とＶ相コイル６２とＷ相コイル６３とは、中性点６４で互いに接続されている。Ｕ相コイル６１とＶ相コイル６２とＷ相コイル６３は、３相コイルの一例である。

モータ駆動制御装置１は、モータ６０を駆動する。モータ駆動制御装置１は、制御部２０と、モータ駆動部４０とを備える。

制御部２０は、３相コイルを有するモータを駆動するモータ駆動部を制御する制御部の一例である。制御部２０は、モータ６０のロータの位相に応じて複数の位相検出素子１１，１２，１３のそれぞれから出力される位相信号に基づいて、駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬを生成する。制御部２０の具体例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えたマイクロコンピュータが挙げられる。

位相検出素子１１，１２，１３は、モータ６０のロータの周りに等間隔で配置され、例えば、モータ６０のロータの位相を検出するホール素子である。位相検出素子１１，１２，１３は、それぞれ、ロータの駆動用主磁界を検出することで、各相のコイル６１，６２，６３に対するロータの回転位置（回転位相）に対応する位相信号を出力する。

モータ駆動部４０は、制御部２０によって生成された駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬに従って、モータ６０を駆動する。モータ駆動部４０は、インバータ駆動部３０と、インバータ５０とを備える。

インバータ駆動部３０は、駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬに従って、インバータ５０に対して出力する複数の駆動信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを生成する。インバータ駆動部３０は、生成した複数の駆動信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬによってインバータ５０を駆動する。インバータ駆動部３０は、正弦波状の交流の駆動電流がモータ６０の各相のコイル６１，６２，６３に流れるように、インバータ５０を動作させる複数の駆動信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを生成する。

インバータ駆動部３０は、駆動回路３１〜３６を有する。駆動回路３１は、駆動制御信号ＳＵＨに従って、トランジスタ５１を駆動する駆動信号ＵＨを出力する。駆動回路３３は、駆動制御信号ＳＶＨに従って、トランジスタ５３を駆動する駆動信号ＶＨを出力する。駆動回路３５は、駆動制御信号ＳＷＨに従って、トランジスタ５５を駆動する駆動信号ＷＨを出力する。駆動回路３２は、駆動制御信号ＳＵＬに従って、トランジスタ５２を駆動する駆動信号ＵＬを出力する。駆動回路３４は、駆動制御信号ＳＶＬに従って、トランジスタ５４を駆動する駆動信号ＶＬを出力する。駆動回路３６は、駆動制御信号ＳＷＬに従って、トランジスタ５６を駆動する駆動信号ＷＬを出力する。

インバータ５０は、複数の駆動信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬに従って、モータ６０の各相のコイル６１，６２，６３に駆動電流を流すことによって、モータ６０のロータを回転させる。

インバータ５０は、トランジスタ５１〜５６を有する。トランジスタ５１，５３，５５は、それぞれ、直流電源の正極５７側に接続されるハイサイドスイッチング素子の一例である。トランジスタ５２，５４，５６は、それぞれ、その直流電源の負極５８側（具体的には、グランド側）に接続されるローサイドスイッチング素子の一例である。トランジスタ５１〜５６は、それぞれ、駆動信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬに従ってオン又はオフとなる。トランジスタの具体例として、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が挙げられ、この場合、トランジスタ５１，５３，５５は、Ｐチャネル型のＦＥＴであり、トランジスタ５２，５４，５６は、Ｎチャネル型のＦＥＴである。

インバータ５０は、ハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子とを含むスイッチング回路を各相のコイル６１，６２，６３に対して有する。Ｕ相コイル６１に対して設けられたスイッチング回路５０Ｕは、トランジスタ５１とトランジスタ５２とを含む。Ｖ相コイル６２に対して設けられたスイッチング回路５０Ｖは、トランジスタ５３とトランジスタ５４とを含む。Ｗ相コイル６３に対して設けられたスイッチング回路５０Ｗは、トランジスタ５５とトランジスタ５６とを含む。

トランジスタ５１とトランジスタ５２との接続点は、Ｕ相コイル６１の一端に接続される。トランジスタ５３とトランジスタ５４との接続点は、Ｖ相コイル６２の一端に接続される。トランジスタ５５とトランジスタ５６との接続点は、Ｗ相コイル６３の一端に接続される。Ｕ相コイル６１とＶ相コイル６２とＷ相コイル６３とのそれぞれの他端は、中性点６４で互いに接続されている。

図２は、駆動タイミングの一例を示すチャート図である。図２は、電気角で１５０°幅の通電期間に各相のコイル６１，６２，６３が通電されるように制御部２０がモータ駆動部４０を制御する一例を示す。

図２のように、制御部２０は、スイッチング回路５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗのそれぞれにおいて、トランジスタ５２，５４，５６をオフ状態に制御しているときトランジスタ５１，５３，５５を１５０°幅の通電期間にオン状態に制御する。具体的には、制御部２０は、ローサイドのトランジスタ５２をオフ状態に固定する駆動制御信号ＳＵＬを出力している期間内において、ハイサイドのトランジスタ５１を１５０°幅の通電期間にオン状態に固定する駆動制御信号ＳＵＨを出力する。Ｖ相のスイッチング回路５０Ｖ内のトランジスタ５３，５４の制御、及び、Ｗ相のスイッチング回路５０Ｗ内のトランジスタ５５，５６の制御についても同様である。

また、図２のように、制御部２０は、スイッチング回路５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗのそれぞれにおいて、トランジスタ５１，５３，５５をオフ状態に制御しているときトランジスタ５２，５４，５６を１５０°幅の通電期間にオン状態とオフ状態とに交互に制御する。具体的には、制御部２０は、ハイサイドのトランジスタ５１をオフ状態に固定する駆動制御信号ＳＵＨを出力している期間内において、ローサイドのトランジスタ５２を１５０°幅の通電期間にパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動する駆動制御信号ＳＵＬを出力する。Ｖ相のスイッチング回路５０Ｖ内のトランジスタ５３，５４の制御、及び、Ｗ相のスイッチング回路５０Ｗ内のトランジスタ５５，５６の制御についても同様である。

また、制御部２０は、各相のコイル６１，６２，６３のうち相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃに、当該相隣るコイルの通電の大きさが直線状又は曲線状に変化するように、ローサイドのトランジスタ５２，５４，５６を制御する。例えば、制御部２０は、トランジスタ５２，５４，５６を制御する駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃでの波形を直線状又は曲線状に変化させる。これにより、重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、相隣るコイルの通電の大きさが直線状又は曲線状に変化する。

相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間とは、相隣るコイルが共に正方向通電になる期間、又は、相隣るコイルが共に負方向通電になる期間を表す。図２に示される重なり期間Ａは、相隣るコイルであるコイル６１，６３が同じ通電状態になる期間を表す。図２に示される重なり期間Ｂは、相隣るコイルであるコイル６２，６３が同じ通電状態になる期間を表す。図２に示される重なり期間Ｃは、相隣るコイルであるコイル６１，６２が同じ通電状態になる期間を表す。

図３は、駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの各波形の一例を示す図である。

制御部２０は、１５０°幅の各通電期間でハイサイドのトランジスタ５１，５３，５５をオン状態に固定するとき、駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨの各波形を図３の左図に示されるような波形に制御する。これにより、ハイサイドのトランジスタ５１，５３，５５には、一定電圧の駆動信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨが駆動回路３１，３３，３５から供給される。

一方、制御部２０は、１５０°幅の各ＰＷＭ駆動期間でローサイドのトランジスタ５２，５４，５６をオン状態とオフ状態とに交互に制御するとき、駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの各波形を図３の右図に示されるような波形に制御する。これにより、ローサイドのトランジスタ５２，５４，５６には、パルス幅変調された駆動信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬが駆動回路３２，３４，３６から供給される。図３の右図は、重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃに、相隣るコイルの通電の大きさを曲線状に変化させる波形の一例を示す。

このように、本実施形態によれば、各相のコイル６１，６２，６３のうち相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃに、制御部２０は、相隣るコイルの通電の大きさを直線状又は曲線状に変化させることができる。これにより、相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間での通電の大きさが一定値に固定される従来例に比べて、電源電流に発生する歪みや電源電流のリップルを低減することができる。

なお、制御部２０は、重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃのうち少なくとも一つの重なり期間に、相隣るコイルの通電の大きさを直線状又は曲線状に変化させても、電源電流に発生する歪みや電源電流のリップルを低減できる。

次に、制御部２０の詳細な構成について説明する。

図４は、制御部の構成の一例を示す図である。図４に示される制御部２０は、位相検出部２１、アドレスステップ算出部２２、アドレス算出部２３、波形テーブル記憶部２４、駆動制御信号生成部２５及び回転数算出部２６を有する。位相検出部２１、アドレスステップ算出部２２、アドレス算出部２３、駆動制御信号生成部２５及び回転数算出部２６の一部又は全部の処理機能は、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。あるいは、それらの一部又は全部は、ハードウェア回路によって実現されてもよい。

位相検出部２１は、モータ６０のロータの位相に応じて複数の位相検出素子１１，１２，１３のそれぞれから出力される位相信号に基づいて、複数の位相検出信号パターンＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗ（図２参照）を生成する。位相検出部２１は、例えば、複数の位相検出素子１１，１２，１３のそれぞれから出力される位相信号が入力される比較部を有する。位相検出部２１は、各位相信号を比較部により波形整形することによって、電気角で位相が互いに１２０°異なる複数の位相検出信号パターンＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗを生成する。

図２において、位相検出信号パターンＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、電気角で位相が互いに１２０°異なる。「Ｈ」は、ハイレベルを表し、「Ｌ」は、ローレベルを表す。

図４に示される位相検出部２１は、電気角で１５０°の幅の通電期間に各相のコイル６１，６２，６３の通電を制御できるように、複数の位相検出信号パターンＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうち少なくとも一の位相検出信号パターンの一周期を１５°刻みで内挿処理する。なお、一周期の分割数は必ずしも１５°刻みである必要はなく、さらに細分化されてもよい（例えば、１０°刻み等）。

位相検出部２１は、複数の位相検出信号パターンＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうち少なくとも一の位相検出信号パターンのエッジ（ハイレベルからローレベルへのエッジ、又はローレベルからハイレベルへのエッジ）を検出する。位相検出部２１は、検出したエッジを基準に、波形テーブル記憶部２４の開始アドレスを決定する。

アドレスステップ算出部２２は、複数の位相検出信号パターンＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうち少なくとも一の位相検出信号パターンの周期に基づいて、波形テーブル記憶部２４のアドレスのステップ数を決定する。

アドレス算出部２３は、位相検出部２１によって決定された開始アドレスから順番に、アドレスステップ算出部２２によって算出されたステップ数毎のアドレスを導出する。

波形テーブル記憶部２４には、複数の駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの各波形を決める波形データが予め格納されている。

図３は、波形テーブル記憶部に格納されている波形データの一例を示す図である。図３の左図は、ハイサイドのトランジスタ５１，５３，５５を駆動するための駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨの各波形を決める波形データの一例である。図３の右図は、ローサイドのトランジスタ５２，５４，５６を駆動するための駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの各波形を決める波形データの一例である。

図３の左図は、電気角３６０°の幅を駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨの一周期とすると、アドレス０からアドレス７６８までの波形データのうち、アドレス０からアドレス３８４までの波形データ部分を示す。アドレスａからアドレスｂまでの各アドレスには、正の一定値が格納されている。アドレス０からアドレス（ａ−１）までの各アドレスと、アドレス（ｂ＋１）からアドレス３８４までの各アドレスには、当該一定値よりも小さな非負の値（例えば、零）が格納されている。

図３の右図は、電気角３６０°の幅を駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの一周期とすると、アドレス０からアドレス７６８までの波形データのうち、アドレス３８４からアドレス７６８までの波形データ部分を示す。アドレスｃからアドレスｈまでの各アドレスには、正の値が格納されている。アドレス３８４からアドレス（ｃ−１）までの各アドレスと、アドレス（ｈ＋１）からアドレス７６８までの各アドレスには、当該正の値よりも小さな非負の値（例えば、零）が格納されている。アドレスｃからアドレスｄまでの各アドレスには、アドレスが大きいほど大きな正の値が格納されている。アドレスｇからアドレスｈまでの各アドレスには、アドレスが大きいほど小さな正の値が格納されている。アドレスｄからアドレスｅまで及びアドレスｆからアドレスｇまでの各アドレスには、正の一定値が格納されている。アドレスｅからアドレスｉまで各アドレスには、アドレスが大きいほど小さな正の値が格納されている。アドレスｉからアドレスｆまで各アドレスには、アドレスが大きいほど大きな正の値が格納されている。アドレスｉは、アドレスｅとアドレスｆとの間の中央アドレスである。

図４において、駆動制御信号生成部２５は、アドレス算出部２３により算出された各アドレスに格納された複数の波形データを波形テーブル記憶部２４から読み出す。駆動制御信号生成部２５は、波形テーブル記憶部２４から読み出した複数の波形データにより決まる波形になるように、複数の駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬをそれぞれ生成する。

駆動制御信号生成部２５は、デューティ比算出部２５ａと、ハイサイド制御部２５ｂと、ローサイド制御部２５ｃとを有する。

ハイサイド制御部２５ｂは、ハイサイドの駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨの各波形を決める波形データを波形テーブル記憶部２４から読み出すことによって、駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨをそれぞれ生成する。ハイサイド制御部２５ｂは、１５０°幅の通電期間に、ハイサイドのトランジスタ５１，５３，５５をオン状態に固定する駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨを出力する。

ローサイド制御部２５ｃは、ローサイドの駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの各波形を決める波形データを波形テーブル記憶部２４から読み出すことによって、駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬをそれぞれ生成する。ローサイド制御部２５ｃは、１５０°幅の通電期間に、デューティ比算出部２５ａによって算出されたデューティ比でローサイドのトランジスタ５２，５４，５６をＰＷＭ駆動させる駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬを出力する。

デューティ比算出部２５ａは、回転数算出部２６によって算出されたモータ６０のロータの回転数と、外部からの速度指令で指令された指令回転数との差が零になるように、ローサイドのトランジスタ５２，５４，５６をＰＷＭ駆動する際のデューティ比を算出する。

回転数算出部２６は、位相検出部２１により生成された複数の位相検出信号パターンＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの周期に基づいて、モータ６０のロータの回転数（単位時間当たりのロータ回転数）を算出する。

図５は、重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃで正弦波曲線状に変化する駆動制御信号の通電波形の一例を示す図である。

制御部２０は、通電期間のうち通電始期の重なり期間Ａに、相隣るコイルの通電の大きさを正弦波曲線状に上昇させ、通電期間のうち通電終期の重なり期間Ｃに、相隣るコイルの通電の大きさを正弦波曲線状に減少させる。また、制御部２０は、通電期間のうち通電中期の重なり期間Ｂに、相隣るコイルの通電の大きさを窪み形状に変化させる。以下、具体的に説明する。

制御部２０は、１５０°幅の通電期間のうち通電始期の重なり期間Ａ（図５の場合、電気角で３０°幅の期間）に、ｓｉｎ（０）からｓｉｎ（π／２）までの正弦波曲線状に上昇するローサイドの駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬを生成する。これにより、重なり期間Ａで相隣るコイルの通電の大きさが、ｓｉｎ（０）からｓｉｎ（π／２）までの正弦波曲線状に上昇するので、電源電流に発生する歪みを低減することができる。

制御部２０は、１５０°幅の通電期間のうち通電終期の重なり期間Ｃ（図５の場合、電気角で３０°幅の期間）に、ｓｉｎ（π／２）からｓｉｎ（π）までの正弦波曲線状に減少するローサイドの駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬを生成する。これにより、重なり期間Ｃで相隣るコイルの通電の大きさが、ｓｉｎ（π／２）からｓｉｎ（π）までの正弦波曲線状に減少するので、電源電流に発生する歪みを低減することができる。

制御部２０は、１５０°幅の通電期間のうち通電中期の重なり期間Ｂ（図５の場合、電気角で３０°幅の期間）に、ｓｉｎ（π）からｓｉｎ（２π）までの正弦波曲線状に減少するローサイドの駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬを生成する。これにより、重なり期間Ｂで相隣るコイルの通電の大きさが、窪み形状（具体的には、ｓｉｎ（π）からｓｉｎ（２π）までの正弦波曲線状）に変化するので、電源電流に発生する歪みを低減することができる。

図６は、従来技術と本実施形態との電源電流の違いを示す図である。図６に示される従来技術は、相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間での通電の大きさが一定値に固定される一例を示す。図６に示される本実施形態は、相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間での通電の大きさが正弦波曲線状に変化する一例を示す。

Ｃｈ１は、駆動信号ＵＨの電圧波形を示す。Ｃｈ２は、駆動信号ＵＬの電圧波形を示す。Ｃｈ４は、電源電圧ＶＤＤの電源の正極５７（図１参照）からインバータ５０へ流れ出る電源電流の波形を示す。

図６に示されるように、本実施形態によれば、モータ６０の回転数が３８００ｍｉｎ^−１でも７６００ｍｉｎ^−１でも、従来技術に比べて、電源電流のピーク部分に発生する歪みを低減することが可能である。これにより、モータ６０の振動や音を小さくすることができる。

図７は、駆動制御信号の通電波形バリエーションを説明するための図である。

通電始期の重なり期間Ａでは、制御部２０は、ＰＷＭ信号である駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの電圧を直線状又は曲線状（好ましくは、正弦波曲線状に）に上昇させる。これにより、電源電流に発生する歪みを低減することができる。制御部２０は、例えば、重なり期間Ａで、駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの電圧を、当該駆動制御信号の最大値まで上昇させる。また、駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの電圧が直線状又は曲線状に上昇する期間の終点が重なり期間Ａと重なり期間Ｂとの間に位置してもよい。

通電終期の重なり期間Ｃでは、制御部２０は、ＰＷＭ信号である駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの電圧を直線状又は曲線状（好ましくは、正弦波曲線状に）に減少させる。これにより、電源電流に発生する歪みを低減することができる。制御部２０は、例えば、重なり期間Ｃで、駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの電圧を、当該駆動制御信号の最大値から減少させる。また、駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの電圧が直線状又は曲線状に減少する期間の始点が重なり期間Ｂと重なり期間Ｃとの間に位置してもよい。

図７において、Ｈ１は、１５０°幅の通電期間での駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの大きさ（具体的には、電圧）の最大値を表す。Ｈ２は、１５０°幅の通電期間のうち通電始期の重なり期間Ａの始点又は１５０°幅の通電期間のうち通電終期の重なり期間Ｃの終点での駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの大きさ（具体的には、電圧）を表す。（Ｈ２／Ｈ１）が０．５以上０．８以下（好ましくは、０．６以上０．７以下）である駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬを制御部２０が出力することにより、電源電流のピーク部分に発生する歪みを低減することが可能である。（Ｈ２／Ｈ１）が０．５未満であると、１５０°幅の通電期間での電源電流の落ち込みが大きくなり、電源電流のリップルが大きくなる。（Ｈ２／Ｈ１）が０．８を超えると、１５０°幅の通電期間での電源電流の跳ね上がりが大きくなり、電源電流のリップルが大きくなる。

通電中期の重なり期間Ｂでは、制御部２０は、駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの電圧を直線状又は曲線状に減少させてから直線状又は曲線状に上昇させる。例えば、制御部２０は、駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの大きさを窪み形状（例えば、台形状、正弦波曲線状）に変化させる。これにより、電源電流に発生する歪みを低減することができる。なお、重なり期間Ｂでの駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの大きさの最低値Ｈ３は、重なり期間Ｂの中点に位置してもよいし、当該中点からずれていてもよい。

また、最低値Ｈ３は、重なり期間Ａの始点又は重なり期間Ｃの終点での駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの大きさＨ２よりも大きいことが、電源電流に発生する歪みを低減する点で好ましい。また、（Ｈ３／Ｈ１）がＨ２以上０．９以下である駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬを制御部２０が出力することにより、電源電流のピーク部分に発生する歪みを低減することが可能である。（Ｈ３／Ｈ１）がＨ２未満であると、１５０°幅の通電期間での電源電流の落ち込みが大きくなり、電源電流のリップルが大きくなる。（Ｈ３／Ｈ１）が０．９を超えると、１５０°幅の通電期間での電源電流の跳ね上がりが大きくなり、電源電流のリップルが大きくなる。

図８は、重なり期間で正弦波曲線状に変化する駆動制御信号の通電波形の一例を示す図である。重なり期間Ａ，Ｃについては、図５と同様である。

制御部２０は、通電中期の重なり期間Ｂよりも広い期間（特に、電気角で３０°よりも大きく６０°よりも小さい幅の期間）、ｓｉｎ（π／２）からｓｉｎ（５π／２）までの正弦波曲線状に変化するローサイドの駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬを生成する。これにより、重なり期間Ｂよりも広い期間で相隣るコイルの通電の大きさが、窪み形状（具体的には、ｓｉｎ（π／２）からｓｉｎ（５π／２）までの正弦波曲線状）に変化するので、電源電流に発生する歪みを低減することができる。また、相隣るコイルの通電の大きさを窪み形状に変化させるのを、重なり期間Ｂよりも早く開始させ、重なり期間Ｂの経過後に終了させることができるので、電源電流に発生する歪みや電源電流のリップルを低減する度合いを高めることができる。図８には、電気角で４０°幅の期間、ｓｉｎ（π／２）からｓｉｎ（５π／２）までの正弦波曲線状に変化するローサイドの駆動制御信号ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬが例示されている。

このように、本実施形態によれば、各相のコイル６１，６２，６３のうち相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間にわたって、制御部２０は、相隣るコイルの通電の大きさを直線状又は曲線状の任意の形状に沿って変化させることができる。このため、電源電流のリップルを最大限に抑制することが可能となる。

また、重なり期間での通電の大きさが一定値に固定される従来例では、ＰＷＭ信号の大きさがデジタル的に変化する。これに対し、本実施形態によれば、駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬの大きさをリニアに変化させることができるので、より効果的に電源電流のリップルを低減することができる。

また、電源電流のリップルの低減により、結果的に、モータ駆動時のトルクリップルを少なくすることができ、低振動、低騒音化が可能となる。

以上、モータ駆動制御装置を実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、制御部２０は、スイッチング回路５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗのそれぞれにおいて、トランジスタ５１，５３，５５をオフ状態に制御しているときトランジスタ５２，５４，５６を１５０°幅の通電期間にオン状態に制御してもよい。具体的には、制御部２０は、ハイサイドのトランジスタ５１をオフ状態に固定する駆動制御信号ＳＵＨを出力している期間内において、ローサイドのトランジスタ５２を１５０°幅の通電期間にオン状態に固定する駆動制御信号ＳＵＬを出力する。Ｖ相のスイッチング回路５０Ｖ内のトランジスタ５３，５４の制御、及び、Ｗ相のスイッチング回路５０Ｗ内のトランジスタ５５，５６の制御についても同様である。

この場合、制御部２０は、スイッチング回路５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗのそれぞれにおいて、トランジスタ５２，５４，５６をオフ状態に制御しているときトランジスタ５１，５３，５５を１５０°幅の通電期間にオン状態とオフ状態とに交互に制御する。具体的には、制御部２０は、ローサイドのトランジスタ５２をオフ状態に固定する駆動制御信号ＳＵＬを出力している期間内において、ハイサイドのトランジスタ５１を１５０°幅の通電期間にパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動する駆動制御信号ＳＵＨを出力する。Ｖ相のスイッチング回路５０Ｖ内のトランジスタ５３，５４の制御、及び、Ｗ相のスイッチング回路５０Ｗ内のトランジスタ５５，５６の制御についても同様である。

この場合、制御部２０は、各相のコイル６１，６２，６３のうち相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃに、当該相隣るコイルの通電の大きさが直線状又は曲線状に変化するように、ハイサイドのトランジスタ５１，５３，５５を制御する。例えば、制御部２０は、トランジスタ５１，５３，５５を制御する駆動制御信号ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨの重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃでの波形を直線状又は曲線状に変化させる。これにより、重なり期間Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、相隣るコイルの通電の大きさが直線状又は曲線状に変化する。

このように、ハイサイドとローサイドとの動きが図２に示される場合に対して逆の場合でも、電源電流に発生する歪みやリップルを低減することができる。

また、上述の説明では、制御部２０は、電気角で１５０°幅の通電期間に各相のコイル６１，６２，６３が通電されるようにモータ駆動部４０を制御する。しかしながら、制御部２０は、電気角で１２０°よりも大きく１８０°よりも小さな幅の通電期間に各相のコイル６１，６２，６３が通電されるようにモータ駆動部４０を制御するものでもよい。この場合でも、電源電流に発生する歪みやリップルを低減することができる。

また、モータは、ブラシレスモータに限られず、例えば、ステッピングモータ等の他の種類のモータでもよい。また、スイッチング素子は、電界効果トランジスタに限られず、例えば、バイポーラトランジスタ等の他の種類のスイッチング素子でもよい。

１ モータ駆動制御装置
１１〜１３ 位相検出素子
２０ 制御部
２１ 位相検出部
３０ インバータ駆動部
４０ モータ駆動部
５０ インバータ
５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗ スイッチング回路
５１，５３，５５ トランジスタ（ハイサイドスイッチング素子の一例）
５２，５４，５６ トランジスタ（ローサイドスイッチング素子の一例）
６０ モータ
６１ Ｕ相コイル
６２ Ｖ相コイル
６３ Ｗ相コイル
１００ モータ制御システム

Claims (11)

1. ３相コイルを有するモータを駆動するモータ駆動部と、
   電気角で１２０°よりも大きく１８０°よりも小さな幅の通電期間に前記３相コイルの各コイルが通電されるように前記モータ駆動部を制御する制御部とを備え、
   前記モータ駆動部は、
   電源の正極側に接続されるハイサイドスイッチング素子と前記電源の負極側に接続されるローサイドスイッチング素子と含むスイッチング回路を前記各コイルに対して有するインバータを備え、
   前記制御部は、
   前記スイッチング回路のそれぞれにおいて、一方のスイッチング素子をオフ状態に制御しているとき他方のスイッチング素子を前記通電期間にオン状態に制御し、前記他方のスイッチング素子をオフ状態に制御しているとき前記一方のスイッチング素子を前記通電期間にオン状態とオフ状態とに交互に制御するとともに、
   前記３相コイルのうち相隣るコイルが同じ通電状態になる重なり期間に、前記相隣るコイルの通電の大きさが直線状又は曲線状に変化するように前記一方のスイッチング素子を制御する、モータ駆動制御装置。
2. 前記一方のスイッチング素子は、前記ローサイドスイッチング素子であり、前記他方のスイッチング素子は、前記ハイサイドスイッチング素子である、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記制御部は、前記通電期間のうち通電始期の前記重なり期間に、前記相隣るコイルの通電の大きさを正弦波曲線状に上昇させ、前記通電期間のうち通電終期の前記重なり期間に、前記相隣るコイルの通電の大きさを正弦波曲線状に減少させる、請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記制御部は、前記通電期間のうち通電中期の前記重なり期間に、前記相隣るコイルの通電の大きさを窪み形状に変化させる、請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記制御部は、前記通電中期の前記重なり期間、前記相隣るコイルの通電の大きさをｓｉｎ（π）からｓｉｎ（２π）までの正弦波曲線状に変化させる、請求項４に記載のモータ駆動制御装置。
6. 前記制御部は、前記通電中期の前記重なり期間よりも広い期間、前記相隣るコイルの通電の大きさを窪み形状に変化させる、請求項４に記載のモータ駆動制御装置。
7. 前記制御部は、前記広い期間、前記相隣るコイルの通電の大きさをｓｉｎ（π／２）からｓｉｎ（５π／２）までの正弦波曲線を少なくとも含む正弦波曲線状に変化させる、請求項６に記載のモータ駆動制御装置。
8. 前記広い期間の幅は、電気角で３０°よりも大きく６０°よりも小さい、請求項６又は７に記載のモータ駆動制御装置。
9. 前記制御部は、前記一方のスイッチング素子を制御する駆動制御信号を出力し、
   前記通電期間での前記駆動制御信号の大きさの最大値をＨ１とし、前記通電期間のうち通電始期の前記重なり期間の始点又は前記通電期間のうち通電終期の前記重なり期間の終点での前記駆動制御信号の大きさをＨ２とするとき、
   （Ｈ２／Ｈ１）は、０．５以上０．８以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。
10. 前記制御部は、前記一方のスイッチング素子を制御する駆動制御信号を出力し、
    前記通電期間での前記駆動制御信号の大きさの最大値をＨ１とし、前記通電期間のうち通電始期の前記重なり期間の始点又は前記通電期間のうち通電終期の前記重なり期間の終点での前記駆動制御信号の大きさをＨ２とし、前記通電期間のうち通電中期の前記重なり期間での前記駆動制御信号の大きさの最低値をＨ３とするとき、
    （Ｈ３／Ｈ１）は、Ｈ２以上０．９以下である、請求項１から９のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。
11. 前記通電期間の幅は、電気角で１５０°であり、前記重なり期間の幅は、電気角で３０°である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。