JP2021010198A - Motor drive device - Google Patents

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加藤 浩
Hiroshi Kato
浩 加藤
航 楠元
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航 楠元
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Abstract

To provide a motor drive device capable of achieving cost reduction.SOLUTION: A rotation direction detection unit 17 detects the rotation direction of a rotor RT based on a main detection signal Hm from a main Hall sensor HSm and an auxiliary detection signal Hs from an auxiliary Hall sensor HSs. A sine wave timing control unit 31 calculates time of rotation for a sine wave necessary to rotate the rotor RT by a predetermined unit electric angle based on the time of an edge interval of the main detection signal Hm. A sine wave pattern generating unit 36 generates duty ratio indication values DT2 (u, v, w) for applying sinusoidal drive voltages Vu, Vv and Vw to three-phase stator coils Lu, Lv and Lw for each time of rotation for a sine wave. A PWM signal generation unit 23 receives the duty ratio indication values DT2 (u, v, w) to generate PWM signals PWM (u, v, w).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ブラシレスモータを含むモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device including a brushless motor.

特許文献1には、モータを正弦波駆動する際に、固定時間毎ではなく、所定の電気角(X度)毎に通電タイミングを切り替えるモータ駆動装置が示される。具体的には、制御部は、ホールセンサのエッジ間隔の時間(電気角60度回転時間)を60の約数で除算することで電気角X度回転時間を算出し、当該電気角X度回転時間を割り込みタイマに設定することで通電タイミングを切り替える。電気角60度回転時間は、モータが電気角60度回転する毎に更新され、これに応じて、電気角X度回転時間も逐次更新される。 Patent Document 1 discloses a motor driving device that switches the energization timing every predetermined electric angle (X degrees) instead of every fixed time when the motor is driven by a sine wave. Specifically, the control unit calculates the electric angle X degree rotation time by dividing the time of the edge interval of the Hall sensor (electric angle 60 degree rotation time) by a divisor of 60, and the electric angle X degree rotation. The energization timing is switched by setting the time in the interrupt timer. The rotation time of the electric angle of 60 degrees is updated every time the motor rotates by the electric angle of 60 degrees, and the rotation time of the electric angle of X degrees is also updated accordingly.

特開2016−201911号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-201911

例えば、特許文献1等に示されるように、センサ付きのブラシレスモータを制御する際には、一般的に、3個のホールセンサが必要とされる。しかし、ホールセンサを3個設置することで、コストが増大する恐れがあった。また、ホールセンサの数を減らすと、ロータ位置を高精度に検出できなくなるため、例えば、特許文献1に示されるような正弦波駆動を行う際の始動が困難になる等、モータの制御性が低下する恐れがあった。 For example, as shown in Patent Document 1 and the like, when controlling a brushless motor with a sensor, three Hall sensors are generally required. However, there is a risk that the cost will increase by installing three Hall sensors. Further, if the number of Hall sensors is reduced, the rotor position cannot be detected with high accuracy. Therefore, for example, it becomes difficult to start the motor when performing a sine wave drive as shown in Patent Document 1, and the controllability of the motor becomes difficult. There was a risk of decline.

本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、コストの低減を実現可能なモータ駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and one of the objects thereof is to provide a motor drive device capable of realizing cost reduction.

本発明のモータ駆動装置は、複数の磁極を備えるロータと、3相のステータコイルを備えるステータと、を有するブラシレスモータと、前記ロータの近傍に設置され、前記ロータの磁束変化を検出して主検出信号を出力する主ホールセンサと、前記ロータの近傍で前記主ホールセンサとは異なる位置に設置され、前記ロータの磁束変化を検出して補助検出信号を出力する補助ホールセンサと、前記ロータの回転をPWM信号で制御するモータ制御部と、前記モータ制御部からの前記PWM信号に基づいて前記3相のステータコイルに、少なくとも正弦波状の駆動電圧を印加するインバータと、を有し、前記モータ制御部は、前記主検出信号と前記補助検出信号とに基づいて前記ロータの回転方向を検出する回転方向検出部と、前記主検出信号のエッジ間隔の時間に基づいて、前記ロータを予め定めた単位電気角だけ回転させるのに必要な正弦波用の回転時間を算出する正弦波用タイミング制御部と、前記正弦波用の回転時間毎に、前記3相のステータコイルに前記正弦波状の前記駆動電圧を印加するためのデューティ比指示値を生成する正弦波パターン生成部と、前記デューティ比指示値を受けて前記PWM信号を生成するPWM信号生成部と、を有する。 The motor drive device of the present invention is installed in the vicinity of a brushless motor having a rotor having a plurality of magnetic poles, a stator having a three-phase stator coil, and the rotor, and detecting a change in magnetic flux of the rotor. A main hall sensor that outputs a detection signal, an auxiliary hall sensor that is installed near the rotor at a position different from that of the main hall sensor, detects a change in the magnetic flux of the rotor, and outputs an auxiliary detection signal, and the rotor. The motor has a motor control unit that controls rotation with a PWM signal, and an inverter that applies at least a sinusoidal drive voltage to the three-phase stator coil based on the PWM signal from the motor control unit. The control unit predetermined the rotor based on the rotation direction detection unit that detects the rotation direction of the rotor based on the main detection signal and the auxiliary detection signal, and the edge interval time of the main detection signal. A timing control unit for sine waves that calculates the rotation time for sine waves required to rotate only a unit electric angle, and the sine wave-shaped drive to the three-phase stator coil for each rotation time for sine waves. It has a sinusoidal pattern generation unit that generates a duty ratio indicated value for applying a voltage, and a PWM signal generation unit that receives the duty ratio indicated value and generates the PWM signal.

本発明の他の態様では、前記モータ制御部は、前記ロータの電気角60°の回転に対応する矩形波用の回転時間を定める矩形波用タイミング制御部と、前記矩形波用の回転時間毎に、前記3相のステータコイルに矩形波状の前記駆動電圧を印加するためのデューティ比指示値を生成し、前記PWM信号生成部へ出力する矩形波パターン生成部と、前記ブラシレスモータの駆動要求信号を受けて前記矩形波用タイミング制御部および前記矩形波パターン生成部を起動し、前記主検出信号に基づいて得られる検出値が予め定めた基準値を満たした場合に、前記矩形波用タイミング制御部および前記矩形波パターン生成部に代わって前記正弦波用タイミング制御部および前記正弦波パターン生成部を起動するパターン切り替え部と、を有する。 In another aspect of the present invention, the motor control unit includes a square wave timing control unit that determines a rotation time for a square wave corresponding to the rotation of the rotor at an electric angle of 60 °, and each rotation time for the square wave. In addition, a square wave pattern generation unit that generates a duty ratio instruction value for applying the square wave-shaped drive voltage to the three-phase stator coil and outputs it to the PWM signal generation unit, and a drive request signal of the brushless motor. In response to this, the square wave timing control unit and the square wave pattern generation unit are activated, and when the detection value obtained based on the main detection signal satisfies a predetermined reference value, the square wave timing control is performed. It has a sine wave timing control unit and a pattern switching unit that activates the sine wave pattern generation unit in place of the unit and the square wave pattern generation unit.

本発明の他の態様では、前記モータ制御部は、前記主検出信号と前記補助検出信号とに基づいて、前記ブラシレスモータによって制御される対象物の位置を検出する位置検出部を有する。 In another aspect of the present invention, the motor control unit has a position detection unit that detects the position of an object controlled by the brushless motor based on the main detection signal and the auxiliary detection signal.

本発明の他の態様では、前記矩形波パターン生成部は、前記パターン切り替え部によって起動された際の初期化処理として、3相中の2相に通電を行うことで前記ロータの位置を定める位置決め制御部を有する。 In another aspect of the present invention, the rectangular wave pattern generation unit is positioned to determine the position of the rotor by energizing two of the three phases as an initialization process when activated by the pattern switching unit. It has a control unit.

本発明の他の態様では、前記主検出信号に基づいて得られる前記検出値は、前記ロータの回転速度である。 In another aspect of the present invention, the detection value obtained based on the main detection signal is the rotation speed of the rotor.

本発明の他の態様では、前記主検出信号に基づいて得られる前記検出値は、前記ロータの回転量である。 In another aspect of the present invention, the detected value obtained based on the main detection signal is the amount of rotation of the rotor.

本発明の他の態様では、前記モータ制御部は、前記ロータの正回転と逆回転とを制御する。 In another aspect of the present invention, the motor control unit controls forward rotation and reverse rotation of the rotor.

本発明によれば、モータ駆動装置において、コストの低減が実現可能になる。 According to the present invention, cost reduction can be realized in a motor drive device.

本発明の一実施の形態によるモータ駆動装置の主要部の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the main part of the motor drive device by one Embodiment of this invention. 図1における3相インバータの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the three-phase inverter in FIG. 図1におけるロータおよびホールセンサの配置構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the arrangement configuration example of a rotor and a hall sensor in FIG. 図1のモータ駆動装置を適用した車両用開閉体制御装置の主要部の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the main part of the opening / closing body control device for a vehicle which applied the motor drive device of FIG. 図1における正弦波用タイミング制御部および正弦波パターン生成部周りの動作例を説明する波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram illustrating an operation example around a sine wave timing control unit and a sine wave pattern generation unit in FIG. 1. 図1における矩形波用タイミング制御部および矩形波パターン生成部の動作例を説明する波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram illustrating an operation example of a square wave timing control unit and a square wave pattern generation unit in FIG. 1. 図6の補足図である。It is a supplementary view of FIG. 図1のモータ制御部におけるモータ始動時の処理内容の一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the processing content at the time of starting a motor in the motor control part of FIG. 図1のモータ制御部における矩形波駆動時の処理内容の一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the processing content at the time of driving a rectangular wave in the motor control part of FIG. 図1のモータ制御部において、パターン切り替えに伴う処理内容の一例を示すフロー図である。FIG. 5 is a flow chart showing an example of processing contents associated with pattern switching in the motor control unit of FIG. 1. 図1のモータ制御部における正弦波駆動時の処理内容の一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the processing content at the time of a sine wave drive in the motor control part of FIG. 図11に続く処理内容の一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the processing content following FIG.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

《モータ駆動装置の構成》
図1は、本発明の一実施の形態によるモータ駆動装置の主要部の構成例を示す概略図である。図2は、図1における3相インバータの構成例を示す回路図である。図3は、図1におけるロータおよびホールセンサの配置構成例を示す概略図である。図1に示すモータ駆動装置は、モータMTと、モータ制御部10と、3相インバータ11とを備える。モータMTは、センサ付きのブラシレスモータであり、複数の磁極(この例では4極)を備えるロータRTと、3相のステータコイルLu,Lv,Lwを備えるステータSTTと、主ホールセンサHSmと、補助ホールセンサHSsとを有する。
<< Configuration of motor drive device >>
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a main part of a motor drive device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the three-phase inverter in FIG. FIG. 3 is a schematic view showing an example of arrangement configuration of the rotor and the hall sensor in FIG. The motor drive device shown in FIG. 1 includes a motor MT, a motor control unit 10, and a three-phase inverter 11. The motor MT is a brushless motor with a sensor, and includes a rotor RT having a plurality of magnetic poles (4 poles in this example), a stator STT having three-phase stator coils Lu, Lv, and Lw, and a main hall sensor HSm. It has an auxiliary Hall sensor HSs.

図1および図3に示されるように、主ホールセンサHSmは、ロータRTの近傍に設置され、ロータRTの磁束変化を検出して主検出信号Hmを出力する。補助ホールセンサHSsは、ロータRTの近傍で主ホールセンサHSmとは異なる位置に設置され、ロータRTの磁束変化を検出して補助検出信号Hsを出力する。図3の例では、主ホールセンサHSmおよび補助ホールセンサHSsは、ロータRTの近傍に設置された配線基板BD上に実装される。 As shown in FIGS. 1 and 3, the main hall sensor HSm is installed in the vicinity of the rotor RT, detects a change in the magnetic flux of the rotor RT, and outputs a main detection signal Hm. The auxiliary hall sensor HSs is installed near the rotor RT at a position different from that of the main hall sensor HSm, detects a change in the magnetic flux of the rotor RT, and outputs an auxiliary detection signal Hs. In the example of FIG. 3, the main hall sensor HSm and the auxiliary hall sensor HSs are mounted on the wiring board BD installed in the vicinity of the rotor RT.

3相インバータ11は、モータ制御部10からの3相のPWM(Pulse Width Modulation)信号PWMu,PWMv,PWMwに基づいて3相のステータコイルLu,Lv,Lwに、少なくとも正弦波状の駆動電圧Vu,Vv,Vwを印加する。3相インバータ11は、図2に示されるように、3相の上段アームARhu,ARhv,ARhwと、3相の下段アームARlu,ARlv,ARlwと、ゲートドライバGDとを備える。 The three-phase inverter 11 has at least a sinusoidal drive voltage Vu, on the three-phase stator coils Lu, Lv, Lw based on the three-phase PWM (Pulse Width Modulation) signals PWMu, PWMv, PWMw from the motor control unit 10. Vv and Vw are applied. As shown in FIG. 2, the three-phase inverter 11 includes a three-phase upper arm ARhu, ARhv, ARhw, a three-phase lower arm ARlu, ARlv, ARlw, and a gate driver GD.

3相の上段アームARhu,ARhv,ARhwは、高電位側電源VDDと、モータMTに接続される3相の出力端子OUTu,OUTv,OUTwとの間にそれぞれ接続される。3相の下段アームARlu,ARlv,ARlwは、3相の出力端子OUTu,OUTv,OUTwと低電位側電源GNDとの間にそれぞれ接続される。3相の出力端子OUTu,OUTv,OUTwには、それぞれ、対応するアームのスイッチング動作によって駆動電圧Vu,Vv,Vwが生成される。 The three-phase upper arms ARhu, ARhv, and ARhw are connected between the high-potential side power supply VDD and the three-phase output terminals OUTu, OUTv, and OUTw connected to the motor MT, respectively. The three-phase lower arms ARlu, ARlv, and ARlw are connected between the three-phase output terminals OUTu, OUTv, and OUTw and the low-potential side power supply GND, respectively. Drive voltages Vu, Vv, and Vw are generated at the three-phase output terminals OUTu, OUTv, and OUTw by the switching operation of the corresponding arms, respectively.

各アームは、スイッチング素子(トランジスタ)SWと、スイッチング素子SWに並列接続される還流ダイオードDDとを備える。ゲートドライバGDは、3相のPWM信号PWMu,PWMv,PWMwに基づいて、各アーム内のスイッチング素子SWのゲートを制御する。具体的には、u相の上段アームARhu内および下段アームARlu内の各スイッチング素子SWは、それぞれ、u相のPWM信号PWMuとなるスイッチング信号UH,ULで制御される。同様に、v相の各アーム(ARhv,ARlv)内のスイッチング素子SWは、v相のPWM信号PWMvとなるスイッチング信号VH,VLで制御され、w相の各アーム(ARhw,ARlw)内のスイッチング素子SWは、w相のPWM信号PWMwとなるスイッチング信号WH,WLで制御される。 Each arm includes a switching element (transistor) SW and a freewheeling diode DD connected in parallel to the switching element SW. The gate driver GD controls the gate of the switching element SW in each arm based on the three-phase PWM signals PWMu, PWMv, and PWMw. Specifically, each switching element SW in the u-phase upper arm ARhu and the lower arm ARlu is controlled by switching signals UH and UL, which are u-phase PWM signals PWMu, respectively. Similarly, the switching element SW in each arm (ARhv, ARlv) of the v phase is controlled by the switching signals VH, VL that become the PWM signal PWMv of the v phase, and the switching in each arm (ARhw, ARlw) of the w phase. The element SW is controlled by switching signals WH and WL which are w-phase PWM signals PWMw.

モータ制御部10は、3相インバータ11を介して、ロータRTの回転をPWM信号で制御する。モータ制御部10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)を含むマイクロコントローラ等によって構成され、3相インバータ11を構成するデバイスと共に、配線基板(制御基板)上に実装される。ただし、モータ制御部10は、マイクロコントローラに限らず、一部または全てがFPGA(Field Programmable Gate Array)や専用のハードウエア等で構成されてもよい。すなわち、モータ制御部10は、CPUによるプログラム処理や、専用のハードウエアによるハードウエア処理や、または、その組み合わせで構成されればよい。 The motor control unit 10 controls the rotation of the rotor RT with a PWM signal via the three-phase inverter 11. The motor control unit 10 is configured by, for example, a microcontroller including a CPU (Central Processing Unit) and is mounted on a wiring board (control board) together with a device constituting the three-phase inverter 11. However, the motor control unit 10 is not limited to the microcontroller, and a part or all of the motor control unit 10 may be configured by an FPGA (Field Programmable Gate Array), dedicated hardware, or the like. That is, the motor control unit 10 may be configured by program processing by the CPU, hardware processing by dedicated hardware, or a combination thereof.

モータ制御部10は、速度検出部15と、位置検出部16と、シーケンス制御部20と、タイミング制御部21と、パターン生成部22と、PWM信号生成部23とを備える。速度検出部15は、主検出信号Hmのエッジ間隔に基づきロータRTの回転速度を検出する。位置検出部16は、回転方向検出部17を含み、主検出信号Hmと補助検出信号Hsとに基づいて、ロータRTの回転量、ひいてはモータMTによって制御される対象物の位置を検出する。この際に、回転方向検出部17は、主検出信号Hmと補助検出信号Hsとに基づいてロータRTの回転方向(正回転と逆回転)を検出する。 The motor control unit 10 includes a speed detection unit 15, a position detection unit 16, a sequence control unit 20, a timing control unit 21, a pattern generation unit 22, and a PWM signal generation unit 23. The speed detection unit 15 detects the rotation speed of the rotor RT based on the edge spacing of the main detection signal Hm. The position detection unit 16 includes a rotation direction detection unit 17, and detects the rotation amount of the rotor RT and the position of the object controlled by the motor MT based on the main detection signal Hm and the auxiliary detection signal Hs. At this time, the rotation direction detection unit 17 detects the rotation direction (forward rotation and reverse rotation) of the rotor RT based on the main detection signal Hm and the auxiliary detection signal Hs.

タイミング制御部21は、矩形波用タイミング制御部30と、正弦波用タイミング制御部31とを備え、モータMTの通電タイミングを制御する。パターン生成部22は、矩形波パターン生成部35と、正弦波パターン生成部36と、電気角算出部37と、正弦波パターンテーブル38とを備える。パターン生成部22は、これらの各部を用いて、タイミング制御部21からの通電タイミングに応じて各種通電パターンを定め、通電パターン毎に、対応するPWM信号のディーティ比指示値DT1(u,v,w),DT2(u,v,w)を生成および出力する。ディーティ比指示値DT1(u,v,w)は、矩形波パターン用のディーティ比指示値であり、ディーティ比指示値DT2(u,v,w)は、正弦波パターン用のディーティ比指示値である。 The timing control unit 21 includes a square wave timing control unit 30 and a sine wave timing control unit 31 to control the energization timing of the motor MT. The pattern generation unit 22 includes a square wave pattern generation unit 35, a sine wave pattern generation unit 36, an electric angle calculation unit 37, and a sine wave pattern table 38. The pattern generation unit 22 uses each of these units to determine various energization patterns according to the energization timing from the timing control unit 21, and for each energization pattern, the detail ratio indicated value DT1 (u, v,) of the corresponding PWM signal. w), DT2 (u, v, w) are generated and output. The detail ratio indicated value DT1 (u, v, w) is the detail ratio indicated value for the rectangular wave pattern, and the detail ratio indicated value DT2 (u, v, w) is the detail ratio indicated value for the sine wave pattern. is there.

シーケンス制御部20は、パターン切り替え部25と、速度制御部26と、異常監視部27とを備え、モータ制御部10全体の各種シーケンスを制御する。その一つとして、シーケンス制御部20は、矩形波パターン(矩形波駆動)と正弦波パターン(正弦波駆動)の切り替えを行う。この切り替えに応じて、パターン生成部22は、ディーティ比指示値DT1(u,v,w),DT2(u,v,w)のいずれか一方を出力する。PWM信号生成部23は、パターン生成部22からのデューティ比指示値を受けてPWM信号PWMu,PWMv,PWMw(すなわち、図2の各スイッチング信号UH,UL,VH,VL,WH,WL)を生成する。 The sequence control unit 20 includes a pattern switching unit 25, a speed control unit 26, and an abnormality monitoring unit 27, and controls various sequences of the entire motor control unit 10. As one of them, the sequence control unit 20 switches between a square wave pattern (square wave drive) and a sine wave pattern (sine wave drive). In response to this switching, the pattern generation unit 22 outputs one of the detail ratio indicated values DT1 (u, v, w) and DT2 (u, v, w). The PWM signal generation unit 23 generates PWM signals PWMu, PWMv, PWMw (that is, each switching signal UH, UL, VH, VL, WH, WL in FIG. 2) in response to the duty ratio indicated value from the pattern generation unit 22. To do.

《モータ駆動装置の適用例》
図4は、図1のモータ駆動装置を適用した車両用開閉体装置の主要部の構成例を示す概略図である。図4には、車両用開閉体装置の一例として、自動車等の車両に設けられるサンルーフ装置が示される。ただし、図1のモータ駆動装置は、サンルーフ装置に限らず、パワーウインドウ装置や、場合によってはパワースライドドア装置等に適用されてもよい。さらに、図1のモータ駆動装置は、車両用開閉体に限らず、ブラシレスモータによって制御される様々なシステムに対して適用可能である。
<< Application example of motor drive device >>
FIG. 4 is a schematic view showing a configuration example of a main part of a vehicle opening / closing body device to which the motor driving device of FIG. 1 is applied. FIG. 4 shows a sunroof device provided in a vehicle such as an automobile as an example of a vehicle opening / closing device. However, the motor drive device of FIG. 1 is not limited to the sunroof device, and may be applied to a power window device, a power slide door device, or the like in some cases. Further, the motor drive device of FIG. 1 is applicable not only to a vehicle opening / closing body but also to various systems controlled by a brushless motor.

図4に示すサンルーフ装置は、ルーフパネル45を備える。ルーフパネル45は、車両のルーフ46に形成された開口部47を開閉する。ルーフパネル45の車幅方向(図中上下方向)に沿う両側には、一対のシュー48a,48bがそれぞれ固定されている。また、ルーフ46の開口部47の車幅方向に沿う両側には、車両の前後方向(図中左右方向)に延びるガイドレール49がそれぞれ固定されている。そして、一対のシュー48a,48bが、対応する一対のガイドレール49にそれぞれ案内されることで、ルーフパネル45は、車両の前後方向に移動自在つまり開閉自在となっている。 The sunroof device shown in FIG. 4 includes a roof panel 45. The roof panel 45 opens and closes an opening 47 formed in the roof 46 of the vehicle. A pair of shoes 48a and 48b are fixed to both sides of the roof panel 45 along the vehicle width direction (vertical direction in the drawing). Further, guide rails 49 extending in the front-rear direction (left-right direction in the drawing) of the vehicle are fixed on both sides of the opening 47 of the roof 46 along the vehicle width direction. The pair of shoes 48a and 48b are guided by the corresponding pair of guide rails 49, so that the roof panel 45 can be moved in the front-rear direction of the vehicle, that is, can be opened and closed.

車両の後方側(図中右側)に配置されたシュー48bのそれぞれには、ギヤ付きの駆動ケーブル50a,50bの一端が連結されている。これらの駆動ケーブル50a,50bの他端は、開口部47よりも車両の前方側(図中左側)に取り回されている。車両の前方側で、開口部47とフロントガラスFGとの間に配置されたルーフ46の内部には、モータMTが搭載される。図1のモータ駆動装置は、このモータMTおよび当該モータMTを制御するコントローラ(図示せず)に適用される。コントローラは、例えば、図1のモータ制御部10および3相インバータ11が実装された配線基板等で構成され、モータMTの近くに設置されるか、または、モータMTを収容する筐体の内部に設置されてもよい。 One ends of the drive cables 50a and 50b with gears are connected to each of the shoes 48b arranged on the rear side (right side in the drawing) of the vehicle. The other ends of these drive cables 50a and 50b are routed to the front side (left side in the drawing) of the vehicle with respect to the opening 47. The motor MT is mounted inside the roof 46 arranged between the opening 47 and the windshield FG on the front side of the vehicle. The motor drive device of FIG. 1 is applied to the motor MT and a controller (not shown) that controls the motor MT. The controller is composed of, for example, a wiring board on which the motor control unit 10 and the three-phase inverter 11 of FIG. 1 are mounted, and is installed near the motor MT or inside a housing for accommodating the motor MT. It may be installed.

図4において、一対の駆動ケーブル50a,50bの他端は、モータMTの出力軸51に取り付けられた駆動ギヤ51bに噛み合わされている。モータMTが駆動されると、駆動ギヤ51bの回転に伴い、一対の駆動ケーブル50a,50bは互いに逆向きに移動する。これにより、ルーフパネル45は、一対のシュー48bを介して一対の駆動ケーブル50a,50bによって押し引きされ、ひいては自動的に開閉される。 In FIG. 4, the other ends of the pair of drive cables 50a and 50b are meshed with the drive gear 51b attached to the output shaft 51 of the motor MT. When the motor MT is driven, the pair of drive cables 50a and 50b move in opposite directions as the drive gear 51b rotates. As a result, the roof panel 45 is pushed and pulled by the pair of drive cables 50a and 50b via the pair of shoes 48b, and is automatically opened and closed.

《正弦波用タイミング制御部および正弦波パターン生成部の詳細》
図5は、図1における正弦波用タイミング制御部および正弦波パターン生成部周りの動作例を説明する波形図である。図5には、3相のステータコイルLu,Lv,Lwに印加される駆動電圧Vu,Vv,Vwと、主ホールセンサHSmからの主検出信号Hmと、補助ホールセンサHSsからの補助検出信号Hsとの関係が示される。ロータRTが回転している場合、主検出信号Hmは、電気角180°毎に、‘H’レベルと‘L’レベルが切り替わる。
<< Details of sine wave timing control unit and sine wave pattern generation unit >>
FIG. 5 is a waveform diagram illustrating an operation example around the sine wave timing control unit and the sine wave pattern generation unit in FIG. FIG. 5 shows the drive voltages Vu, Vv, Vw applied to the three-phase stator coils Lu, Lv, Lw, the main detection signal Hm from the main Hall sensor HSm, and the auxiliary detection signal Hs from the auxiliary Hall sensor HSs. The relationship with is shown. When the rotor RT is rotating, the main detection signal Hm switches between the'H'level and the'L'level every 180 ° of the electric angle.

正弦波用タイミング制御部31は、主検出信号Hmにおける電気角180°分のエッジ間隔の時間T180に基づいて、ロータRTを予め定めた単位電気角X°だけ回転させるのに必要な正弦波用の回転時間Txを算出する。具体的には、正弦波用タイミング制御部31は、エッジ間隔の時間T180に“X°/180°”を乗算することで正弦波用の回転時間Txを算出する。単位電気角X°は、例えば、5°や10°等であり、図5の例では10°である。そして、正弦波用タイミング制御部31は、当該正弦波用の回転時間Tx毎にトリガ信号を出力する。 The sine wave timing control unit 31 is required to rotate the rotor RT by a predetermined unit electric angle X ° based on the edge interval time T180 for an electric angle of 180 ° in the main detection signal Hm for the sine wave. The rotation time Tx of is calculated. Specifically, the sine wave timing control unit 31 calculates the sine wave rotation time Tx by multiplying the edge interval time T180 by "X ° / 180 °". The unit electric angle X ° is, for example, 5 °, 10 °, or the like, and is 10 ° in the example of FIG. Then, the sine wave timing control unit 31 outputs a trigger signal for each rotation time Tx for the sine wave.

なお、正弦波用タイミング制御部31は、主検出信号Hmの‘H’パルス期間(図5のT180)と、それに続く‘L’パルス期間とを順次検出することで、正弦波用の回転時間Txを電気角180°毎に更新する。また、正弦波用タイミング制御部31は、この更新に際し、例えば、移動平均処理等を用いて正弦波用の回転時間Txを算出してもよい。この場合、例えば、回転ジッタ等に伴う回転時間Txの変動を抑制できる。 The sine wave timing control unit 31 sequentially detects the'H'pulse period (T180 in FIG. 5) of the main detection signal Hm and the subsequent'L' pulse period to sequentially detect the rotation time for the sine wave. Tx is updated every 180 ° electric angle. Further, the sine wave timing control unit 31 may calculate the rotation time Tx for the sine wave by using, for example, a moving average process or the like at the time of this update. In this case, for example, fluctuations in the rotation time Tx due to rotation jitter or the like can be suppressed.

正弦波パターン生成部36は、このようにして定められた正弦波用の回転時間Tx毎(言い換えれば、回転時間Txの制御周期毎)に、3相のステータコイルLu,Lv,Lwに正弦波状の駆動電圧Vu,Vv,Vwを印加するためのデューティ比指示値DT2u,DT2v,DT2wを生成する。具体的には、例えば、図1の電気角算出部37は、主検出信号Hmのエッジ(すなわち0°および180°)を基点として、正弦波用タイミング制御部31からのトリガ信号を受ける毎に単位電気角X°を加算することで、電気角θ(0≦θ<360°)を算出する。そして、正弦波パターン生成部36は、制御周期毎(Tx)毎に電気角算出部37からの電気角θを受けて、式(1)〜式(3)を用いて駆動電圧Vu,Vv,Vwを算出する。
Vu=√(2/3)×(Vd×cosθ−Vq×sinθ) …(1)
Vv=√(2/3)×{Vd×cos(θ−2π/3)−Vq×sin(θ−2π/3)} …(2)
Vw=−Vu−Vv …(3)
式(1)〜式(3)において、“Vd”および“Vq”は、それぞれ、ベクトル制御の座標系におけるd軸電圧およびq軸電圧である。一般的に、“Vd”はゼロに、“Vq”は、必要とされるトルクに応じた値に定められる。ここで、式(1)および式(2)は、演算の負荷を低減するため、予め、図1の正弦波パターンテーブル38に実装される。すなわち、正弦波パターンテーブル38は、RAMまたはROMを用いて、例えば、電気角θ(単位電気角X°刻み)毎のu相の駆動電圧Vuの値とv相の駆動電圧Vvの値とを保持する。正弦波パターン生成部36は、電気角θを用いて正弦波パターンテーブル38を参照することで、各駆動電圧Vu,Vvの値を取得する。
The sine wave pattern generation unit 36 has a sine wave shape on the three-phase stator coils Lu, Lv, and Lw for each rotation time Tx for the sine wave (in other words, for each control cycle of the rotation time Tx) determined in this way. The duty ratio indicated values DT2u, DT2v, and DT2w for applying the driving voltages Vu, Vv, and Vw of the above are generated. Specifically, for example, the electric angle calculation unit 37 in FIG. 1 receives a trigger signal from the sine wave timing control unit 31 with the edge of the main detection signal Hm (that is, 0 ° and 180 °) as a base point. By adding the unit electric angle X °, the electric angle θ (0 ≦ θ <360 °) is calculated. Then, the sine wave pattern generation unit 36 receives the electric angle θ from the electric angle calculation unit 37 for each control cycle (Tx), and uses the equations (1) to (3) to drive voltages Vu, Vv, Calculate Vw.
Vu = √ (2/3) × (Vd × cosθ−Vq × sinθ)… (1)
Vv = √ (2/3) × {Vd × cos (θ-2π / 3) −Vq × sin (θ-2π / 3)}… (2)
Vw = -Vu-Vv ... (3)
In equations (1) to (3), "Vd" and "Vq" are d-axis voltage and q-axis voltage in the coordinate system of vector control, respectively. Generally, "Vd" is set to zero and "Vq" is set to a value according to the required torque. Here, the equations (1) and (2) are implemented in advance in the sine wave pattern table 38 of FIG. 1 in order to reduce the calculation load. That is, the sine wave pattern table 38 uses RAM or ROM to obtain, for example, the value of the u-phase drive voltage Vu and the value of the v-phase drive voltage Vv for each electric angle θ (in increments of unit electric angle X °). Hold. The sine wave pattern generation unit 36 acquires the values of the drive voltages Vu and Vv by referring to the sine wave pattern table 38 using the electric angle θ.

そして、正弦波パターン生成部36は、制御周期(Tx)毎に、各駆動電圧Vu,Vv,Vwの値に応じたデューティ比指示値DT2u,DT2v,DT2wを生成し、PWM信号生成部23へ出力する。PWM信号生成部23は、所定のPWM周期Tpwm毎に、デューティ比指示値DT2u,DT2v,DT2wに応じたPWMデューティ比を有するPWM信号PWMu,PWMv,PWMwを生成する。図5では、一例として、v相のデューティ比指示値DT2vと、これに応じたv相のPWM信号(スイッチング信号VH)との関係が示される。PWMデューティ比は、PWM周期Tpwmにおけるオン期間Tonの比率(Ton/Tpwm[%])である。 Then, the sine wave pattern generation unit 36 generates duty ratio indicated values DT2u, DT2v, DT2w according to the values of the drive voltages Vu, Vv, Vw for each control cycle (Tx), and sends the PWM signal generation unit 23 to the PWM signal generation unit 23. Output. The PWM signal generation unit 23 generates PWM signals PWMu, PWMv, PWMw having a PWM duty ratio corresponding to the duty ratio indicated values DT2u, DT2v, DT2w for each predetermined PWM cycle Tpwm. In FIG. 5, as an example, the relationship between the v-phase duty ratio indicated value DT2v and the corresponding v-phase PWM signal (switching signal VH) is shown. The PWM duty ratio is the ratio of the on-period Ton in the PWM cycle Tpww (Ton / Tpwm [%]).

このような正弦波駆動を用いることで、例えば、モータMTの効率向上や、低振動化等といったように、モータMTの制御性を向上させることが可能になる。そして、このような正弦波駆動を1個の主ホールセンサHSmを用いて行えるため、コストの低減が実現可能になる。なお、図5では、ロータRTを正回転させる場合を例としたが、逆回転させる場合には、例えば、図5に示したu相→v相→w相の通電順序の代わりに、u相→w相→v相の通電順序を用いればよい。すなわち、式(1)〜式(3)において、v相の駆動電圧Vvとw相の駆動電圧Vwとを入れ替えた形で処理を行えばよい。また、逆回転の場合、図5の場合と異なり、補助検出信号Hsの位相が主検出信号Hmよりも進むことになる。 By using such a sine wave drive, it is possible to improve the controllability of the motor MT, for example, by improving the efficiency of the motor MT and reducing the vibration. Then, since such a sine wave drive can be performed by using one main hall sensor HSm, cost reduction can be realized. In FIG. 5, the case where the rotor RT is rotated in the forward direction is taken as an example, but in the case where the rotor RT is rotated in the reverse direction, for example, instead of the energization order of u phase → v phase → w phase shown in FIG. The energization order of → w phase → v phase may be used. That is, in the equations (1) to (3), the processing may be performed by exchanging the drive voltage Vv of the v phase and the drive voltage Vw of the w phase. Further, in the case of reverse rotation, unlike the case of FIG. 5, the phase of the auxiliary detection signal Hs is ahead of the main detection signal Hm.

《矩形波用タイミング制御部および矩形波パターン生成部の詳細》
図5に示したような正弦波駆動を行うためには、主検出信号Hmのエッジが必要があり、その前提として、ロータRTが目的の回転方向に回転している状況を構築する必要がある。しかし、1個の主ホールセンサHSmを用いる場合、モータMTの始動時におけるロータRTの初期位置が電気角180°の分解能でしか判別できないため、前述した前提となる状況を構築すること自体が困難となり得る。また、主ホールセンサHSmに加えて補助ホールセンサHSsを用いる場合には、例えば電気角90°等の分解能が得られるが、この場合であっても、前述した前提となる状況を確実に構築できるとは限らない。
<< Details of the square wave timing control unit and square wave pattern generation unit >>
In order to perform the sine wave drive as shown in FIG. 5, the edge of the main detection signal Hm is required, and as a premise, it is necessary to construct a situation in which the rotor RT is rotating in the target rotation direction. .. However, when one main hall sensor HSm is used, the initial position of the rotor RT at the start of the motor MT can be determined only with a resolution of an electric angle of 180 °, so it is difficult to construct the above-mentioned premise situation itself. Can be. Further, when the auxiliary hall sensor HSs is used in addition to the main hall sensor HSm, a resolution such as an electric angle of 90 ° can be obtained, but even in this case, the above-mentioned premise situation can be reliably constructed. Not necessarily.

そこで、モータ制御部10は、正弦波駆動に先立ち、矩形波用タイミング制御部30および矩形波パターン生成部35を用いて矩形波駆動を行う。図6は、図1における矩形波用タイミング制御部および矩形波パターン生成部の動作例を説明する波形図である。図7は、図6の補足図である。図6には、矩形波駆動(言い換えれば、120°通電モード)を用いた動作波形の一例が示される。矩形波駆動では、図6に示されるように、2相の通電相と1相の無通電相との組み合わせによって6通りの通電パターンPT1〜PT6が予め定められ、当該6通りの通電パターンPT1〜PT6が電気角60°毎に順次切り替えられる。 Therefore, the motor control unit 10 performs a square wave drive using the square wave timing control unit 30 and the square wave pattern generation unit 35 prior to the sine wave drive. FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an operation example of the square wave timing control unit and the square wave pattern generation unit in FIG. FIG. 7 is a supplementary view of FIG. FIG. 6 shows an example of an operation waveform using a square wave drive (in other words, a 120 ° energization mode). In the rectangular wave drive, as shown in FIG. 6, six types of energization patterns PT1 to PT6 are predetermined by the combination of the two-phase energized phase and the one-phase non-energized phase, and the six types of energization patterns PT1 to 1 The PT6 is sequentially switched every 60 ° of the electric angle.

例えば、通電パターンPT1は、u相およびv相を通電相とし、w相を無通電相とするパターンであり、u相からv相へ駆動電流を流すパターンである。また、通電パターンPT2は、u相およびw相を通電相とし、v相を無通電相とするパターンであり、u相からw相へ駆動電流を流すパターンである。通電パターンPT1を例として、ここでは、図2において、u相の上段アームARhu内のスイッチング素子SWをオンに固定し、v相の下段アームARlv内のスイッチング素子SWをPWM信号PWMvでスイッチング制御することで駆動電流の大きさを制御する方式が用いられる。ただし、下段アーム側をオンに固定し、上段アーム側をスイッチング制御する方式を用いてもよい。 For example, the energization pattern PT1 is a pattern in which the u phase and the v phase are the energized phases and the w phase is the non-energized phase, and a drive current is passed from the u phase to the v phase. The energization pattern PT2 is a pattern in which the u phase and the w phase are energized phases and the v phase is a non-energized phase, and a drive current is passed from the u phase to the w phase. Taking the energization pattern PT1 as an example, here, in FIG. 2, the switching element SW in the upper arm ARhu of the u phase is fixed on, and the switching element SW in the lower arm ARlv of the v phase is switched and controlled by the PWM signal PWMv. Therefore, a method of controlling the magnitude of the drive current is used. However, a method may be used in which the lower arm side is fixed on and the upper arm side is switched and controlled.

また、通電パターンPT1を例として、ここでは、v相の下段アームARlv内のスイッチング素子SWをPWM信号PWMvで制御し、v相の上段アームARhv内のスイッチング素子SWをオフに固定することで、v相の上段アームARhv内の還流ダイオードDDに還流電流を流す方式が用いられる。ただし、v相の上段アームARhv内のスイッチング素子SWを相補PWM信号(/PWMv)で制御することで、当該スイッチング素子SWに還流電流を流す方式を用いてもよい。 Further, taking the energization pattern PT1 as an example, here, the switching element SW in the lower arm ARlv of the v phase is controlled by the PWM signal PWMv, and the switching element SW in the upper arm ARhv of the v phase is fixed off. A method is used in which a recirculation current is passed through the recirculation diode DD in the upper arm ARhv of the v phase. However, a method may be used in which a reflux current is passed through the switching element SW by controlling the switching element SW in the upper arm ARhv of the v phase with a complementary PWM signal (/ PWMv).

ここで、矩形波用タイミング制御部30は、図6に示されるように、ロータRTの電気角60°の回転に対応する矩形波用の回転時間T60を定める。そして、矩形波用タイミング制御部30は、矩形波用の回転時間T60毎にトリガ信号を出力する。矩形波パターン生成部35は、矩形波用の回転時間T60毎(言い換えれば、回転時間T60の制御周期毎)に、3相のステータコイルLu,Lv,Lwに矩形波状の駆動電圧Vu,Vv,Vwを印加するためのデューティ比指示値DT1u,DT1v,DT1wを生成し、PWM信号生成部23へ出力する。 Here, as shown in FIG. 6, the square wave timing control unit 30 determines the rotation time T60 for the square wave corresponding to the rotation of the rotor RT at an electric angle of 60 °. Then, the square wave timing control unit 30 outputs a trigger signal for each rotation time T60 for the square wave. The square wave pattern generation unit 35 has a square wave-shaped drive voltage Vu, Vv, on the three-phase stator coils Lu, Lv, Lw for each rotation time T60 for the square wave (in other words, for each control cycle of the rotation time T60). The duty ratio indicated values DT1u, DT1v, and DT1w for applying Vw are generated and output to the PWM signal generation unit 23.

例えば、図6の通電パターンPT1において、矩形波パターン生成部35は、u相のデューティ比指示値DT1uをオン固定(例えば100[%])に設定し、w相のデューティ比指示値DT1wをオフ固定(例えば0[%])に設定する。そして、矩形波パターン生成部35は、v相のデューティ比指示値DT1v(=Ton/Tpwm)を予め定めた駆動電流(駆動電圧)の大きさに基づく所定の値に設定する。同様に、通電パターンPT2において、矩形波パターン生成部35は、u相のデューティ比指示値DT1uをオン固定に設定し、v相のデューティ比指示値DT1vをオフ固定に設定し、w相のデューティ比指示値DT1wを所定の値に設定する。PWM信号生成部23は、当該デューティ比指示値DT1u,DT1v,DT1wに基づいて図6に示されるようにPWM信号(具体的にはスイッチング信号UH,UL,VH,VL,WH,WL)を生成する。 For example, in the energization pattern PT1 of FIG. 6, the rectangular wave pattern generation unit 35 sets the u-phase duty ratio indicated value DT1u to on-fixed (for example, 100 [%]) and turns off the w-phase duty ratio indicated value DT1w. Set to fixed (for example, 0 [%]). Then, the rectangular wave pattern generation unit 35 sets the duty ratio indicated value DT1v (= Ton / Tpwm) of the v phase to a predetermined value based on the magnitude of the predetermined drive current (drive voltage). Similarly, in the energization pattern PT2, the square wave pattern generation unit 35 sets the u-phase duty ratio indicated value DT1u to on-fixed, the v-phase duty ratio indicated value DT1v to off-fixed, and the w-phase duty. The ratio indicated value DT1w is set to a predetermined value. The PWM signal generation unit 23 generates PWM signals (specifically, switching signals UH, UL, VH, VL, WH, WL) as shown in FIG. 6 based on the duty ratio indicated values DT1u, DT1v, DT1w. To do.

また、矩形波パターン生成部35は、図1に示されるように、位置決め制御部39を有する。位置決め制御部39は、矩形波駆動の始動時の初期化処理として、予め定めた3相中の2相に通電を行うことでロータRTの位置を定める。すなわち、位置決め制御部39は、予め図6に示した通電パターンPT1〜PT6のいずれか1個を位置決めパターンとして定め、当該位置決めパターンに基づくデューティ比指示値DT1u,DT1v,DT1wを出力する。 Further, the rectangular wave pattern generation unit 35 has a positioning control unit 39 as shown in FIG. The positioning control unit 39 determines the position of the rotor RT by energizing two of the three predetermined phases as an initialization process at the start of the rectangular wave drive. That is, the positioning control unit 39 defines any one of the energization patterns PT1 to PT6 shown in FIG. 6 in advance as the positioning pattern, and outputs the duty ratio indicated values DT1u, DT1v, and DT1w based on the positioning pattern.

図7には、図6に示した各通電パターンPT1〜PT6と、3相のステータコイルLu,Lv,LwによってステータSTTに生成される磁界との関係が示される。例えば、通電パターンPT1によって、u相からv相への通電を行うと、ステータSTTにおけるu相のスロットがN極に、v相のスロットがS極に磁化される。また、通電パターンPT2によって、u相からw相への通電を行うと、ステータSTTにおけるu相のスロットがN極に、w相のスロットがS極に磁化される。 FIG. 7 shows the relationship between the energization patterns PT1 to PT6 shown in FIG. 6 and the magnetic field generated in the stator STT by the three-phase stator coils Lu, Lv, and Lw. For example, when energization is performed from the u phase to the v phase by the energization pattern PT1, the u phase slot in the stator STT is magnetized to the N pole and the v phase slot is magnetized to the S pole. Further, when energization is performed from the u phase to the w phase by the energization pattern PT2, the u phase slot in the stator STT is magnetized to the N pole and the w phase slot is magnetized to the S pole.

例えば、位置決め制御部39が通電パターンPT1を位置決めパターンに定めた場合、ロータRTは、u相のスロットに生じるN極と、v相のスロットに生じるS極とにバランスするように回転したのち、このバランス点で停止する。矩形波パターン生成部35は、このようにしてロータRTの位置を定めたのちに、制御周期(図6のT60)毎に通電パターンをPT2→PT3→…→PT6→PT1→…といったように順次切り替えることで、ロータRTを、制御周期(T60)に応じた回転速度で回転させる。 For example, when the positioning control unit 39 defines the energization pattern PT1 as the positioning pattern, the rotor RT rotates so as to balance the N pole generated in the u-phase slot and the S pole generated in the v-phase slot, and then rotates. Stop at this balance point. After determining the position of the rotor RT in this way, the rectangular wave pattern generation unit 35 sequentially changes the energization pattern for each control cycle (T60 in FIG. 6) in the order of PT2 → PT3 →… → PT6 → PT1 →…. By switching, the rotor RT is rotated at a rotation speed corresponding to the control cycle (T60).

このように、ロータRTをステータSTTのスロットに強制的に吸着させながらロータRTの回転制御を行う方式は、同期制御とも呼ばれる。同期制御では、同期が外れないようにするため、大きい駆動電圧(駆動電流)Vu,Vv,Vwを用いて各スロットに生じる磁力を高めると共に、低速の回転速度から始動する必要がある。ここで、例えば、センサレスのブラシレスモータ等では、誘起電圧の大きさが検出可能な値以上となるまでロータの回転速度を高めるために、同期制御が用いられる場合がある。そのために、例えば、最大定格電圧(最大定格電流)に対応するd軸駆動電圧(d軸駆動電流)等が用いられる。 As described above, the method of controlling the rotation of the rotor RT while forcibly sucking the rotor RT into the slot of the stator STT is also called synchronous control. In synchronous control, it is necessary to use large drive voltages (drive currents) Vu, Vv, and Vw to increase the magnetic force generated in each slot and to start from a low rotation speed in order to prevent the synchronization from being lost. Here, for example, in a sensorless brushless motor or the like, synchronous control may be used in order to increase the rotation speed of the rotor until the magnitude of the induced voltage becomes a detectable value or more. Therefore, for example, a d-axis drive voltage (d-axis drive current) corresponding to the maximum rated voltage (maximum rated current) is used.

一方、図1のように、1個の主ホールセンサHSmを備えたブラシレスモータでは、センサレスのブラシレスモータ等とは異なり、ロータRTが目的の回転方向に回転した状態で主ホールセンサHSmからの主検出信号Hmが得られる状態を構築できればよく、必ずしも、回転速度を高める必要性はない。このため、同期制御の際の駆動電圧(駆動電流)Vu,Vv,Vwの値(すなわち、図6のPWMディーティ比(=Ton/Tpwm))は、例えば、最大定格電圧(最大定格電流)の1/2以下等といったように、ある程度小さい値であってもよい。これによって、例えば、図4に示したサンルーフ等において、始動時に挟み込み等が生じた場合でも、安全性を確保することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 1, in a brushless motor provided with one main hall sensor HSm, unlike a sensorless brushless motor or the like, the main hall sensor HSm is used in a state where the rotor RT is rotated in a desired rotation direction. It suffices if a state in which the detection signal Hm can be obtained can be constructed, and it is not always necessary to increase the rotation speed. Therefore, the values of the drive voltages (drive currents) Vu, Vv, and Vw (that is, the PWM detail ratio (= Ton / Tpwm) in FIG. 6) during synchronous control are, for example, the maximum rated voltage (maximum rated current). The value may be small to some extent, such as 1/2 or less. As a result, for example, in the sunroof shown in FIG. 4, safety can be ensured even when pinching occurs at the time of starting.

なお、図6では、ロータRTを正回転させる場合を例としたが、逆回転させる場合には、例えば、図6に示したPT1→PT2→…→PT6→PT1→…の通電パターンの切り替え順序の代わりに、PT1→PT6→PT5→…→PT1→…の切り替え順序を用いればよい。 In FIG. 6, the case where the rotor RT is rotated in the forward direction is taken as an example, but in the case where the rotor RT is rotated in the reverse direction, for example, the switching order of the energization patterns of PT1 → PT2 →… → PT6 → PT1 →… shown in FIG. Instead of, the switching order of PT1 → PT6 → PT5 → ... → PT1 →… may be used.

《位置検出部の詳細》
図1に示した位置検出部16は、前述したように、主検出信号Hmと補助検出信号Hsとに基づいて、ロータRTの回転量、ひいてはモータMTによって制御される対象物の位置を検出する。図4の例では、位置検出部16は、ルーフパネル45の開閉位置を検出する。ここで、例えば、前述したように、位置決め制御部39を用いて位置決めを行う場合、ロータRTは、正回転または逆回転によって所定の位置まで回転する。この際には、正回転したか、または逆回転したかを検出することが望ましい。
<< Details of position detector >>
As described above, the position detection unit 16 shown in FIG. 1 detects the rotation amount of the rotor RT and the position of the object controlled by the motor MT based on the main detection signal Hm and the auxiliary detection signal Hs. .. In the example of FIG. 4, the position detection unit 16 detects the open / closed position of the roof panel 45. Here, for example, as described above, when positioning is performed using the positioning control unit 39, the rotor RT rotates to a predetermined position by forward rotation or reverse rotation. At this time, it is desirable to detect whether the rotation is forward or reverse.

図4の例では、位置検出部16は、例えば、ルーフパネル45の全閉位置を基準として、その後、開閉駆動が行われる毎に、モータRTの回転量を検出することで、ルーフパネル45の相対的な開閉位置を認識する。ここで、例えば、全閉位置と全開位置との間の途中の位置でルーフパネル45の開閉が繰り返されたような場合を想定する。この場合、その都度、位置決め制御部39による位置決めが行われるが、仮に、その際の正回転量または逆回転量が検出されない場合、当該回転量が誤差として蓄積され、大きな位置検出誤差に繋がる恐れがある。 In the example of FIG. 4, the position detection unit 16 detects the rotation amount of the motor RT each time the opening / closing drive is performed, based on the fully closed position of the roof panel 45, for example, so that the roof panel 45 Recognize the relative opening / closing position. Here, for example, it is assumed that the roof panel 45 is repeatedly opened and closed at a position in the middle between the fully closed position and the fully open position. In this case, positioning is performed by the positioning control unit 39 each time, but if the forward rotation amount or the reverse rotation amount at that time is not detected, the rotation amount is accumulated as an error, which may lead to a large position detection error. There is.

そこで、位置検出部16は、主検出信号Hmと補助検出信号Hsとに基づいて、この位置決めの期間を含めて、ロータRTの回転量および回転方向を検出し、対象物(ルーフパネル45)の位置を検出する。例えば、図6に示されるように、電気角90°間隔の主検出信号Hmおよび補助検出信号Hsを用いた場合、各信号の論理レベルに応じて、電気角90°の精度で正回転量および逆回転量を検出することができる。また、これに限らず、例えば、位置検出部16は、外力によってロータRTが回されたような場合にも、その回転量および回転方向を検出することができる。この検出情報は、例えば、各種異常監視に用いることも可能である。 Therefore, the position detection unit 16 detects the rotation amount and the rotation direction of the rotor RT, including the positioning period, based on the main detection signal Hm and the auxiliary detection signal Hs, and detects the rotation amount and the rotation direction of the object (roof panel 45). Detect the position. For example, as shown in FIG. 6, when the main detection signal Hm and the auxiliary detection signal Hs with an electric angle of 90 ° are used, the forward rotation amount and the forward rotation amount and the accuracy of the electric angle of 90 ° are used according to the logic level of each signal. The amount of reverse rotation can be detected. Further, not limited to this, for example, the position detection unit 16 can detect the amount of rotation and the direction of rotation even when the rotor RT is rotated by an external force. This detection information can also be used, for example, for various abnormality monitoring.

《シーケンス制御部の詳細》
図1のシーケンス制御部20において、パターン切り替え部25は、モータMTの駆動要求信号RQを受けて、起動信号ENを用いて、矩形波用タイミング制御部30および矩形波パターン生成部35を起動する。この際には、シーケンス制御部20は、矩形波パターン生成部35へ駆動要求信号RQに含まれる回転方向も通知する。これに応じて、矩形波用タイミング制御部30および矩形波パターン生成部35は、図6および図7で述べたような動作を行う。
<< Details of sequence control unit >>
In the sequence control unit 20 of FIG. 1, the pattern switching unit 25 receives the drive request signal RQ of the motor MT and activates the square wave timing control unit 30 and the square wave pattern generation unit 35 by using the start signal EN. .. At this time, the sequence control unit 20 also notifies the rectangular wave pattern generation unit 35 of the rotation direction included in the drive request signal RQ. In response to this, the square wave timing control unit 30 and the square wave pattern generation unit 35 perform the operations as described in FIGS. 6 and 7.

また、パターン切り替え部25は、主検出信号Hsに基づいて得られる検出値が予め定めた基準値を満たした否かを判定する。当該検出値は、例えば、速度検出部15によって得られるロータRTの回転速度、または、位置検出部16によって得られるロータRTの回転量等である。そして、パターン切り替え部25は、検出値が基準値を満たした場合に、起動信号ENを用いて、矩形波用タイミング制御部30および矩形波パターン生成部35に代わって正弦波用タイミング制御部31および正弦波パターン生成部36を起動する。これに応じて、正弦波用タイミング制御部31および正弦波パターン生成部36は、図5で述べたような動作を行う。 Further, the pattern switching unit 25 determines whether or not the detection value obtained based on the main detection signal Hs satisfies a predetermined reference value. The detected value is, for example, the rotation speed of the rotor RT obtained by the speed detection unit 15, the rotation amount of the rotor RT obtained by the position detection unit 16, or the like. Then, when the detected value satisfies the reference value, the pattern switching unit 25 uses the start signal EN to replace the square wave timing control unit 30 and the square wave pattern generation unit 35 with the sine wave timing control unit 31. And the sine wave pattern generation unit 36 is activated. In response to this, the sine wave timing control unit 31 and the sine wave pattern generation unit 36 perform the operations as described in FIG.

このように、パターン切り替え部25は、例えば、矩形波駆動によってロータRTの回転速度が基準の回転速度まで上昇した場合、または、ロータRTの回転量が基準の回転量に達した場合(言い換えれば、制御の対象物が基準の量だけ移動した場合)等で、矩形波駆動を正弦波駆動に切り替える。基準の回転速度または基準の回転量は、図7等で述べたように、十分に小さい値であってもよく、望ましくは、主検出信号Hsがある程度安定的に得られるような値に設定されればよい。また、基準の回転速度または基準の回転量は、システムの都合(例えば、対象物をスムーズに動かす観点等)に応じて定められればよい。 In this way, the pattern switching unit 25 is, for example, when the rotation speed of the rotor RT rises to the reference rotation speed by the rectangular wave drive, or when the rotation amount of the rotor RT reaches the reference rotation amount (in other words, in other words. , When the object to be controlled moves by the reference amount), etc., switch the square wave drive to the sine wave drive. The reference rotation speed or the reference rotation amount may be a sufficiently small value as described in FIG. 7 or the like, and is preferably set to a value such that the main detection signal Hs can be obtained with some stability. Just do it. Further, the reference rotation speed or the reference rotation amount may be determined according to the convenience of the system (for example, the viewpoint of smoothly moving the object).

速度制御部26は、速度検出部15からの回転速度と、目標回転速度との誤差に応じて、例えば、PI制御(比例・積分制御)等を行うことで制御量の指令値を出力する。図1の正弦波パターン生成部36は、この制御量の指令値に応じて、例えば、式(1)〜式(3)におけるq軸電圧Vqの値を変化させる。具体的には、正弦波パターン生成部36は、例えば、正弦波パターンテーブル38から得られる駆動電圧Vu,Vv,Vw(デューティ比指示値DT2u,DT2v,DT2w)の振幅を、制御量の指令値に応じて変化させればよい。 The speed control unit 26 outputs a command value of the control amount by performing, for example, PI control (proportional / integral control) or the like according to the error between the rotation speed from the speed detection unit 15 and the target rotation speed. The sine wave pattern generation unit 36 of FIG. 1 changes, for example, the value of the q-axis voltage Vq in the equations (1) to (3) according to the command value of the control amount. Specifically, the sine wave pattern generation unit 36 sets the amplitude of the drive voltages Vu, Vv, Vw (duty ratio indicated values DT2u, DT2v, DT2w) obtained from the sine wave pattern table 38 as a command value of the control amount. It may be changed according to.

異常監視部27は、主検出信号Hmと補助検出信号Hsとを監視することで、モータMTの異常な回転動作を検出する。一例として、異常監視部27は、駆動要求信号RQによって正回転が指示されたにも関わらず、回転方向検出部17によってモータMTの逆回転が検出されたような場合を検知する。また、異常監視部27は、電気角360°内に1個の検出信号しか出力されないような場合を検知する。この場合、モータMTは回転しているが、主ホールセンサHSmまたは補助ホールセンサHSsの一方が故障していることになる。 The abnormality monitoring unit 27 detects an abnormal rotational operation of the motor MT by monitoring the main detection signal Hm and the auxiliary detection signal Hs. As an example, the abnormality monitoring unit 27 detects a case where the rotation direction detection unit 17 detects the reverse rotation of the motor MT even though the drive request signal RQ indicates the forward rotation. Further, the abnormality monitoring unit 27 detects a case where only one detection signal is output within an electric angle of 360 °. In this case, the motor MT is rotating, but one of the main hall sensor HSm and the auxiliary hall sensor HSs is out of order.

《モータ制御部の動作フロー》
図8は、図1のモータ制御部におけるモータ始動時の処理内容の一例を示すフロー図である。図8において、シーケンス制御部20内のパターン切り替え部25は、駆動要求信号RQを受信した場合に(ステップS101)、矩形波駆動を選択する(ステップS102)。具体的には、パターン切り替え部25は、起動信号ENを用いて、矩形波用タイミング制御部30および矩形波パターン生成部35を起動する。
<< Operation flow of motor control unit >>
FIG. 8 is a flow chart showing an example of processing contents at the time of starting the motor in the motor control unit of FIG. In FIG. 8, the pattern switching unit 25 in the sequence control unit 20 selects the rectangular wave drive (step S102) when the drive request signal RQ is received (step S101). Specifically, the pattern switching unit 25 activates the square wave timing control unit 30 and the square wave pattern generation unit 35 by using the activation signal EN.

続いて、矩形波用タイミング制御部30は、予め定めた図6の矩形波用の回転時間T60を割り込み周期として矩形波用割り込みタイマを始動する(ステップ103)。矩形波パターン生成部35は、例えば、矩形波用割り込みタイマの始動を受けて、位置決めパターンを設定し(ステップS104)、当該位置決めパターンに対応するデューティ比指示値DT1u,DT1v,DT1wを出力する(ステップS105)。 Subsequently, the square wave timing control unit 30 starts the square wave interrupt timer with the predetermined rotation time T60 for the square wave of FIG. 6 as the interrupt cycle (step 103). For example, the rectangular wave pattern generation unit 35 receives the start of the rectangular wave interrupt timer, sets the positioning pattern (step S104), and outputs the duty ratio indicated values DT1u, DT1v, and DT1w corresponding to the positioning pattern (step S104). Step S105).

図9は、図1のモータ制御部における矩形波駆動時の処理内容の一例を示すフロー図である。図9において、矩形波パターン生成部35は、図8のステップS103で定めた矩形波用割り込みタイマに基づく割り込み信号を受信した場合に(ステップS201)、次の矩形波用通電パターンを選択する(ステップS202)。例えば、図8のステップS104における位置決めパターンが図6および図7の通電パターンPT1であり、ロータRTを正回転させる場合、次の矩形波用通電パターンは、通電パターンPT2である。その後は、当該ステップS202の処理が行われる度(割り込み信号を受信する度)に、通電パターンは、PT3→PT4→…といったように順次切り替えられる。 FIG. 9 is a flow chart showing an example of processing contents at the time of driving a rectangular wave in the motor control unit of FIG. In FIG. 9, when the rectangular wave pattern generation unit 35 receives an interrupt signal based on the rectangular wave interrupt timer defined in step S103 of FIG. 8 (step S201), the rectangular wave pattern generation unit 35 selects the next square wave energization pattern (step S201). Step S202). For example, the positioning pattern in step S104 of FIG. 8 is the energization pattern PT1 of FIGS. 6 and 7, and when the rotor RT is rotated in the forward direction, the next energization pattern for the square wave is the energization pattern PT2. After that, each time the process of step S202 is performed (every time an interrupt signal is received), the energization pattern is sequentially switched such as PT3 → PT4 → ...

ステップS202の後、矩形波パターン生成部35は、ステップS202で選択した通電パターンに対応するデューティ比指示値DT1u,DT1v,DT1wを出力する(ステップS203)。続いて、ここでは、ロータRTの回転速度を段階的に上げていく場合を例として、矩形波用タイミング制御部30は、矩形波用割り込みタイマに設定する割り込み周期(T60)の値を更新する(ステップS204)。具体的には、矩形波用タイミング制御部30は、例えば、ステップS204の処理が行われる度(割り込み信号を受信する度)に、割り込み周期(T60)を段階的に短くしていく。 After step S202, the rectangular wave pattern generation unit 35 outputs the duty ratio indicated values DT1u, DT1v, and DT1w corresponding to the energization pattern selected in step S202 (step S203). Subsequently, here, taking the case where the rotation speed of the rotor RT is gradually increased as an example, the rectangular wave timing control unit 30 updates the value of the interrupt cycle (T60) set in the rectangular wave interrupt timer. (Step S204). Specifically, the rectangular wave timing control unit 30 gradually shortens the interrupt cycle (T60) every time the process of step S204 is performed (every time an interrupt signal is received).

図10は、図1のモータ制御部において、パターン切り替えに伴う処理内容の一例を示すフロー図である。図10の処理は、例えば、予め定められた周期で定期的に行われる。図10において、パターン切り替え部25は、速度検出部15からロータRTの回転速度を取得する(ステップS301)。続いて、ここでは、回転速度に基づいてパターン切り替えを行う場合を例として、パターン切り替え部25は、当該回転速度が予め定めた基準値まで上昇したか否かを判定する(ステップS302)。 FIG. 10 is a flow chart showing an example of processing contents associated with pattern switching in the motor control unit of FIG. The process of FIG. 10 is performed periodically, for example, at a predetermined cycle. In FIG. 10, the pattern switching unit 25 acquires the rotation speed of the rotor RT from the speed detection unit 15 (step S301). Subsequently, here, taking the case of performing pattern switching based on the rotation speed as an example, the pattern switching unit 25 determines whether or not the rotation speed has risen to a predetermined reference value (step S302).

ステップS302で回転速度が基準値まで上昇した場合、パターン切り替え部25は、矩形波用割り込みタイマを停止し(ステップS303)、図9で実行中の矩形波駆動に代わって正弦波駆動を選択する(ステップS304)。具体的には、パターン切り替え部25は、起動信号ENを用いて、矩形波用タイミング制御部30および矩形波パターン生成部35に代わって正弦波用タイミング制御部31および正弦波パターン生成部36を起動する。 When the rotation speed rises to the reference value in step S302, the pattern switching unit 25 stops the rectangular wave interrupt timer (step S303) and selects sine wave drive instead of the square wave drive being executed in FIG. (Step S304). Specifically, the pattern switching unit 25 uses the start signal EN to replace the square wave timing control unit 30 and the square wave pattern generation unit 35 with the sine wave timing control unit 31 and the sine wave pattern generation unit 36. to start.

図11は、図1のモータ制御部における正弦波駆動時の処理内容の一例を示すフロー図であり、図12は、図11に続く処理内容の一例を示すフロー図である。図11の処理は、図10のステップS304の処理に応じて実行される。図11において、正弦波用タイミング制御部31は、主検出信号Hsの信号レベルの変化(エッジ)を検出する(ステップS401)。この際に、正弦波用タイミング制御部31は、主検出信号Hsの‘H’レベルへの変化を検出した場合には、電気角算出部37に対して電気角θ=0°を設定し(ステップS402a)、‘L’レベルへの変化を検出した場合には、電気角算出部37に対して電気角θ=180°を設定する(ステップS402b)。 FIG. 11 is a flow chart showing an example of processing contents at the time of driving a sine wave in the motor control unit of FIG. 1, and FIG. 12 is a flow chart showing an example of processing contents following FIG. The process of FIG. 11 is executed according to the process of step S304 of FIG. In FIG. 11, the sine wave timing control unit 31 detects a change (edge) in the signal level of the main detection signal Hs (step S401). At this time, when the sine wave timing control unit 31 detects a change in the main detection signal Hs to the'H'level, the electric angle θ = 0 ° is set for the electric angle calculation unit 37 ( In step S402a), when a change to the'L'level is detected, the electric angle θ = 180 ° is set in the electric angle calculation unit 37 (step S402b).

続いて、正弦波用タイミング制御部31は、主検出信号Hsのエッジ間隔の時間(図5のT180)を、例えば、計測用のタイマ等を用いて計測する(ステップS403)。すなわち、正弦波用タイミング制御部31は、今回のステップS401の処理に応じて検出したエッジと前回のステップS401の処理に応じて検出したエッジとの間の時間を計測する。 Subsequently, the sine wave timing control unit 31 measures the time of the edge interval of the main detection signal Hs (T180 in FIG. 5) using, for example, a timer for measurement (step S403). That is, the sine wave timing control unit 31 measures the time between the edge detected in response to the processing in step S401 this time and the edge detected in response to the processing in step S401 last time.

次に、正弦波用タイミング制御部31は、図5で説明したように、ステップS403で計測したエッジ間隔の時間(T180)を元に、電気角X°の回転時間Txを算出する(ステップS404)。そして、正弦波用タイミング制御部31は、当該回転時間Txを割り込み周期として正弦波用割り込みタイマを始動する(ステップS405)。なお、当該正弦波用割り込みタイマは、図8のステップS103の処理で用いた矩形波用割り込みタイマと兼用されてもよい。 Next, the sine wave timing control unit 31 calculates the rotation time Tx of the electric angle X ° based on the edge interval time (T180) measured in step S403 as described in FIG. 5 (step S404). ). Then, the sine wave timing control unit 31 starts the sine wave interrupt timer with the rotation time Tx as the interrupt cycle (step S405). The sine wave interrupt timer may also be used as the rectangular wave interrupt timer used in the process of step S103 of FIG.

その後、正弦波パターン生成部36は、図5で説明したように、正弦波パターンテーブル38(すなわち式(1)〜式(3)のdq三相変換)を用いてPWMデューティ比を算出する(ステップS406)。この際の電気角θは、ステップS402a,S402bの処理に伴い電気角算出部37から出力される0°または180°である。そして、正弦波パターン生成部36は、ステップS406で算出したPWMデューティ比に基づいて、デューティ比指示値DT2u,DT2v,DT2wを出力する(ステップS407)。 After that, the sine wave pattern generation unit 36 calculates the PWM duty ratio using the sine wave pattern table 38 (that is, the dq three-phase conversion of the equations (1) to (3)) as described with reference to FIG. Step S406). The electric angle θ at this time is 0 ° or 180 ° output from the electric angle calculation unit 37 in accordance with the processing of steps S402a and S402b. Then, the sine wave pattern generation unit 36 outputs the duty ratio indicated values DT2u, DT2v, and DT2w based on the PWM duty ratio calculated in step S406 (step S407).

その後、図12において、電気角算出部37は、図11のステップS405での正弦波用割り込みタイマに基づく割り込み信号を受信した場合(ステップS501)、現在の電気角θに電気角X°を加算することで電気角θを更新する(ステップS502)。続いて、正弦波パターン生成部36は、ステップS502で更新された電気角θで正弦波パターンテーブル38を参照することでPWMデューティ比を算出する(ステップS503)。そして、正弦波パターン生成部36は、ステップS503で算出したPWMデューティ比に基づいて、デューティ比指示値DT2u,DT2v,DT2wを出力する(ステップS504)。 After that, in FIG. 12, when the electric angle calculation unit 37 receives the interrupt signal based on the sine wave interrupt timer in step S405 of FIG. 11 (step S501), the electric angle X ° is added to the current electric angle θ. By doing so, the electric angle θ is updated (step S502). Subsequently, the sine wave pattern generation unit 36 calculates the PWM duty ratio by referring to the sine wave pattern table 38 at the electric angle θ updated in step S502 (step S503). Then, the sine wave pattern generation unit 36 outputs the duty ratio indicated values DT2u, DT2v, and DT2w based on the PWM duty ratio calculated in step S503 (step S504).

なお、図11のステップS405の処理で設定される割り込み周期(Tx)は、ステップS401の処理に伴い、ロータRTが電気角180°回転する度に更新される。また、図12のステップS502の処理に伴う電気角θの初期値は、図11のステップS402a,S402bの処理に伴い、ロータRTが電気角180°回転する度に0°または180°に更新される。そして、ステップS502の処理では、この更新された初期値に対して、ステップS501に伴う割り込み周期(Tx)毎に電気角X°が順次加算されていく。 The interrupt cycle (Tx) set in the process of step S405 of FIG. 11 is updated every time the rotor RT rotates by an electric angle of 180 ° in accordance with the process of step S401. Further, the initial value of the electric angle θ associated with the processing of step S502 in FIG. 12 is updated to 0 ° or 180 ° each time the rotor RT rotates by an electric angle of 180 ° due to the processing of steps S402a and S402b of FIG. To. Then, in the process of step S502, the electric angle X ° is sequentially added to the updated initial value for each interrupt cycle (Tx) associated with step S501.

《実施の形態の主要な効果》
以上、実施の形態のモータ駆動装置を用いると、1個の主ホールセンサHSmを用いて正弦波駆動を行えるため、コストの低減が実現可能になる。また、モータMTの始動時に矩形波駆動(同期駆動)を用いることで、1個の主ホールセンサHSmであっても確実に正弦波駆動を行えるようになり、モータの制御性を高めることが可能になる。
<< Main effects of the embodiment >>
As described above, when the motor driving device of the embodiment is used, the sine wave can be driven by using one main hall sensor HSm, so that the cost can be reduced. Further, by using the square wave drive (synchronous drive) at the start of the motor MT, the sine wave drive can be reliably performed even with one main hall sensor HSm, and the controllability of the motor can be improved. become.

さらに、主ホールセンサHSmに加えて補助ホールセンサHSsを設けることで、回転方向を検出できるようになり、モータの制御性を高めることが可能になる。その一つとして、位置検出部16を用いて回転方向を踏まえて対象物の位置を検出できるようになる。また、主ホールセンサHSmに加えて補助ホールセンサHSsを設けることで、一方のホールセンサの故障や、または、異常な回転動作等を検知できるようになる。 Further, by providing the auxiliary hall sensor HSs in addition to the main hall sensor HSm, the rotation direction can be detected and the controllability of the motor can be improved. As one of them, the position detection unit 16 can be used to detect the position of the object based on the rotation direction. Further, by providing the auxiliary hall sensor HSs in addition to the main hall sensor HSm, it becomes possible to detect a failure of one hall sensor, an abnormal rotation operation, or the like.

なお、補助ホールセンサHSsからの補助検出信号Hsは、ロータRTを回転駆動する際の通電タイミングを定めるような信号とは異なる。このため、補助ホールセンサHSsの設置に際し、一般的な3個のホールセンサの場合のように電気角120°間隔での均等配置といったような制約は生じず、ある程度任意の位置に設定することができる。このため、レイアウトの自由度が向上し、結果として、コストの低減等が図れる。 The auxiliary detection signal Hs from the auxiliary hall sensor HSs is different from a signal that determines the energization timing when the rotor RT is rotationally driven. For this reason, when installing the auxiliary hall sensors HSs, there are no restrictions such as even placement at intervals of 120 ° of electrical angles as in the case of three general hall sensors, and it is possible to set them at arbitrary positions to some extent. it can. Therefore, the degree of freedom in layout is improved, and as a result, the cost can be reduced.

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。その他、上記各実施の形態における各構成要素の材質,形状,寸法,数,設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記各実施の形態に限定されない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof. In addition, the material, shape, dimensions, number, installation location, etc. of each component in each of the above-described embodiments are arbitrary as long as the present invention can be achieved, and are not limited to the above-mentioned embodiments.

10 モータ制御部
11 3相インバータ
15 速度検出部
16 位置検出部
17 回転方向検出部
20 シーケンス制御部
21 タイミング制御部
22 パターン生成部
23 PWM信号生成部
25 パターン切り替え部
26 速度制御部
27 異常監視部
30 矩形波用タイミング制御部
31 正弦波用タイミング制御部
35 矩形波パターン生成部
36 正弦波パターン生成部
37 電気角算出部
38 正弦波パターンテーブル
39 位置決め制御部
45 ルーフパネル
46 ルーフ
47 開口部47
48a,48b シュー
49 ガイドレール
50a,50b 駆動ケーブル
51 出力軸
51b 駆動ギア
ARh(u,v,w) 上段アーム
ARl(u,v,w) 下段アーム
BD 配線基板
DD 還流ダイオード
DT1(u,v,w),DT2(u,v,w) デューティ比指示値
EN 起動信号
FG フロントガラス
GD ゲートドライバ
GR ギア
HSm 主ホールセンサ
HSs 補助ホールセンサ
Hm 主検出信号
Hs 補助検出信号
Lu,Lv,Lw ステータコイル
MT モータ
PT1〜PT6 通電パターン
PWMu,PWMv,PWMw PWM信号
RQ 駆動要求信号
RT ロータ
STT ステータ
SW スイッチング素子
Vu,Vv,Vw 駆動電圧
θ 電気角
10 Motor control unit 11 3-phase inverter 15 Speed detection unit 16 Position detection unit 17 Rotation direction detection unit 20 Sequence control unit 21 Timing control unit 22 Pattern generation unit 23 PWM signal generation unit 25 Pattern switching unit 26 Speed control unit 27 Abnormality monitoring unit 30 Square wave timing control unit 31 Sine wave timing control unit 35 Square wave pattern generation unit 36 Sine wave pattern generation unit 37 Electric angle calculation unit 38 Sine wave pattern table 39 Positioning control unit 45 Roof panel 46 Roof 47 Opening 47
48a, 48b Shoe 49 Guide rail 50a, 50b Drive cable 51 Output shaft 51b Drive gear ARh (u, v, w) Upper arm ARl (u, v, w) Lower arm BD Wiring board DD Recirculation diode DT1 (u, v, w) w), DT2 (u, v, w) Duty ratio indicated value EN start signal FG Front glass GD Gate driver GR Gear HSm Main hall sensor HSs Auxiliary hall sensor Hm Main detection signal Hs Auxiliary detection signal Lu, Lv, Lw Stator coil MT Motors PT1 to PT6 Energization pattern PWMu, PWMv, PWMw PWM signal RQ drive request signal RT rotor STT stator SW switching element Vu, Vv, Vw drive voltage θ electric angle

Claims (7)

複数の磁極を備えるロータと、3相のステータコイルを備えるステータと、を有するブラシレスモータと、
前記ロータの近傍に設置され、前記ロータの磁束変化を検出して主検出信号を出力する主ホールセンサと、
前記ロータの近傍で前記主ホールセンサとは異なる位置に設置され、前記ロータの磁束変化を検出して補助検出信号を出力する補助ホールセンサと、
前記ロータの回転をPWM信号で制御するモータ制御部と、
前記モータ制御部からの前記PWM信号に基づいて前記3相のステータコイルに、少なくとも正弦波状の駆動電圧を印加するインバータと、
を有するモータ駆動装置であって、
前記モータ制御部は、
前記主検出信号と前記補助検出信号とに基づいて前記ロータの回転方向を検出する回転方向検出部と、
前記主検出信号のエッジ間隔の時間に基づいて、前記ロータを予め定めた単位電気角だけ回転させるのに必要な正弦波用の回転時間を算出する正弦波用タイミング制御部と、
前記正弦波用の回転時間毎に、前記3相のステータコイルに前記正弦波状の前記駆動電圧を印加するためのデューティ比指示値を生成する正弦波パターン生成部と、
前記デューティ比指示値を受けて前記PWM信号を生成するPWM信号生成部と、
を有する、
モータ駆動装置。
A brushless motor having a rotor with a plurality of magnetic poles and a stator with a three-phase stator coil.
A main hall sensor installed near the rotor that detects changes in the magnetic flux of the rotor and outputs a main detection signal.
An auxiliary hall sensor that is installed near the rotor at a position different from that of the main hall sensor, detects a change in magnetic flux of the rotor, and outputs an auxiliary detection signal.
A motor control unit that controls the rotation of the rotor with a PWM signal,
An inverter that applies at least a sinusoidal drive voltage to the three-phase stator coil based on the PWM signal from the motor control unit.
It is a motor drive device having
The motor control unit
A rotation direction detection unit that detects the rotation direction of the rotor based on the main detection signal and the auxiliary detection signal, and
A sine wave timing control unit that calculates the sine wave rotation time required to rotate the rotor by a predetermined unit electric angle based on the edge interval time of the main detection signal.
A sine wave pattern generator that generates a duty ratio instruction value for applying the sine wave-shaped drive voltage to the three-phase stator coil for each rotation time for the sine wave.
A PWM signal generation unit that receives the duty ratio indicated value and generates the PWM signal,
Have,
Motor drive.
請求項1記載のモータ駆動装置において、
前記モータ制御部は、
前記ロータの電気角60°の回転に対応する矩形波用の回転時間を定める矩形波用タイミング制御部と、
前記矩形波用の回転時間毎に、前記3相のステータコイルに矩形波状の前記駆動電圧を印加するためのデューティ比指示値を生成し、前記PWM信号生成部へ出力する矩形波パターン生成部と、
前記ブラシレスモータの駆動要求信号を受けて前記矩形波用タイミング制御部および前記矩形波パターン生成部を起動し、前記主検出信号に基づいて得られる検出値が予め定めた基準値を満たした場合に、前記矩形波用タイミング制御部および前記矩形波パターン生成部に代わって前記正弦波用タイミング制御部および前記正弦波パターン生成部を起動するパターン切り替え部と、
を有する、
モータ駆動装置。
In the motor drive device according to claim 1,
The motor control unit
A square wave timing control unit that determines the rotation time for a square wave corresponding to the rotation of the rotor at an electric angle of 60 °,
A square wave pattern generation unit that generates a duty ratio instruction value for applying the rectangular wave-shaped driving voltage to the three-phase stator coil for each rotation time for the square wave and outputs the duty ratio to the PWM signal generation unit. ,
When the square wave timing control unit and the square wave pattern generation unit are activated in response to the drive request signal of the brushless motor, and the detection value obtained based on the main detection signal satisfies a predetermined reference value. , A pattern switching unit that activates the sine wave timing control unit and the sine wave pattern generation unit in place of the square wave timing control unit and the square wave pattern generation unit.
Have,
Motor drive.
請求項2記載のモータ駆動装置において、
前記モータ制御部は、前記主検出信号と前記補助検出信号とに基づいて、前記ブラシレスモータによって制御される対象物の位置を検出する位置検出部を有する、
モータ駆動装置。
In the motor drive device according to claim 2,
The motor control unit has a position detection unit that detects the position of an object controlled by the brushless motor based on the main detection signal and the auxiliary detection signal.
Motor drive.
請求項2または請求項3に記載のモータ駆動装置において、
前記矩形波パターン生成部は、前記パターン切り替え部によって起動された際の初期化処理として、3相中の2相に通電を行うことで前記ロータの位置を定める位置決め制御部を有する、
モータ駆動装置。
In the motor drive device according to claim 2 or 3.
The rectangular wave pattern generation unit has a positioning control unit that determines the position of the rotor by energizing two of the three phases as an initialization process when activated by the pattern switching unit.
Motor drive.
前記主検出信号に基づいて得られる前記検出値は、前記ロータの回転速度である、
請求項2または請求項3に記載のモータ駆動装置。
The detected value obtained based on the main detection signal is the rotation speed of the rotor.
The motor drive device according to claim 2 or 3.
前記主検出信号に基づいて得られる前記検出値は、前記ロータの回転量である、
請求項2または請求項3に記載のモータ駆動装置。
The detected value obtained based on the main detection signal is the amount of rotation of the rotor.
The motor drive device according to claim 2 or 3.
前記モータ制御部は、前記ロータの正回転と逆回転とを制御する、
請求項1または請求項2に記載のモータ駆動装置。
The motor control unit controls forward rotation and reverse rotation of the rotor.
The motor drive device according to claim 1 or 2.
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