JP2024019904A - Motor drive controller, motor unit, and motor drive control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a motor drive control device, a motor unit, and a motor drive control method.
モータの正弦波駆動においては、電気角360度毎に、PWM周期毎の所定デューティ比の駆動信号(PWM信号)を生成し、スイッチング素子をオン・オフさせることで、モータのコイル電流が正弦波波形になるように制御している。 In sine wave driving of a motor, a drive signal (PWM signal) with a predetermined duty ratio for each PWM cycle is generated every 360 electrical degrees, and by turning on and off a switching element, the coil current of the motor is driven by a sine wave. It is controlled to have a waveform.
電気角360度毎の所定デューティ比の駆動信号の生成タイミングは、モータのロータの位置を検出する位置検出器から出力される直前の位置検出信号の変化時間から決定される。位置検出信号の変化は、位置検出器が3個の場合は電気角60度毎であるのに対し、位置検出器が1個の場合は電気角180度毎または360度毎であるため、その区間を測定して、電気角60度を算出し、正弦波駆動を実現する。 The generation timing of a drive signal with a predetermined duty ratio for every 360 degrees of electrical angle is determined from the change time of the position detection signal immediately before being output from a position detector that detects the position of the rotor of the motor. The position detection signal changes every 60 electrical degrees when there are three position detectors, but every 180 electrical degrees or every 360 degrees when there is one position detector. Measure the section, calculate the electrical angle of 60 degrees, and realize sine wave drive.
従来、位置検出器として1つのホール素子を用い、当該ホール素子により出力されるホール信号の電気角180度/nもしくは電気角360度/nの周期毎に得たタイミングによってモータの通電相切り替えを行うモータ駆動回路が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, one Hall element is used as a position detector, and the energizing phase of the motor is switched based on the timing obtained every period of 180 degrees/n of electrical angle or 360 degrees/n of electrical angle of the Hall signal output by the Hall element. A motor drive circuit that performs this is known (for example, Patent Document 1).
特許文献1のモータ駆動回路においては、モータの通電相切り替えにあたり、電気角60度のタイミングをホール信号の電気角180度区間と電気角360度区間のどちらをもとに決定するか(利用するか)については特に言及していない。
In the motor drive circuit of
モータの通電相切り替えについて、本発明者が検討したところ、電気角180度区間をもとに電気角60度を決定した場合と電気角360度区間をもとに電気角60度を決定した場合のそれぞれにおいて、以下のような違いがあるという知見が得られた。 The inventor investigated the switching of the energized phase of the motor, and found that the electrical angle of 60 degrees was determined based on the 180 degree electrical angle section, and the case that the electrical angle of 60 degrees was determined based on the 360 degree electrical angle section. We found that there are the following differences in each.
すなわち、180度区間を利用する場合、直前のモータの回転速度(位置検出信号の変化)を通電に反映でき、360度区間利用の場合に比べて追従性が高いが、ホール信号のデューティ比がばらついた場合には、通電パターンを切り替えるタイミングがずれてしまい、その場合は360度区間利用のときに比べて通電が不安定となり、振動する可能性が高くなる。 In other words, when using a 180 degree section, the rotational speed of the immediately preceding motor (change in position detection signal) can be reflected in the energization, and the followability is higher than when using a 360 degree section, but the duty ratio of the Hall signal is If there is variation, the timing of switching the energization pattern will be shifted, and in that case, the energization will be unstable compared to when using a 360-degree section, and the possibility of vibration will increase.
一方、360度区間を利用する場合、位置検出信号のデューティ比がばらついても平均化して60度が算出可能なため、通電パターンを切り替えるタイミングが安定し、180度区間利用の場合に比べて振動する可能性は低いが、直前のモータの回転速度(位置検出信号の変化)が平均化されるため、180度区間利用の場合に比べて追従性が低い。 On the other hand, when using a 360-degree interval, even if the duty ratio of the position detection signal varies, it is possible to calculate 60 degrees by averaging, so the timing of switching the energization pattern is stable, and the vibration is less than when using a 180-degree interval. Although the possibility of this happening is low, since the rotational speed of the immediately preceding motor (change in position detection signal) is averaged, the followability is lower than in the case of using the 180 degree section.
上記のような違いに鑑みて、適切な手法で決定した電気角60度によってモータの通電パターンの切り替えを行うことにより、起動時間の短縮および起動後の振動改善を両立できることを発見し、本発明に至った。 In view of the above differences, we discovered that by switching the motor energization pattern at an electrical angle of 60 degrees determined by an appropriate method, it is possible to both shorten the startup time and improve vibration after startup, and we have developed the present invention. reached.
本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、起動時間の短縮および起動後の振動改善を両立可能なモータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive control device, a motor unit, and a motor drive control method that can reduce startup time and improve vibration after startup. do.
本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、前記モータ駆動部に駆動制御信号を出力することにより、前記モータ駆動部により通電される前記複数相のコイルの通電パターンを所定の順序で切り替える制御回路部と、前記モータのロータの位置に対応する位置検出信号を出力する位置検出信号出力部と、を備え、前記制御回路部は、前記モータの回転状態に応じて、前記位置検出信号における180度区間または360度区間のいずれかを基準として決定されるタイミングで、前記モータの複数相のコイルへの前記通電パターンを切り替えるための通電切替信号を生成する通電切替信号生成部と、前記通電切替信号に基づいて前記通電パターンを切り替えて、前記モータを正弦波駆動するための制御信号を前記駆動制御信号として生成する駆動制御信号生成部と、を有することを特徴とする。 A motor drive control device according to a typical embodiment of the present invention includes a motor drive section that selectively energizes coils of multiple phases of the motor, and a drive control signal that outputs a drive control signal to the motor drive section. comprising a control circuit unit that switches in a predetermined order the energization pattern of the plurality of phase coils energized by the drive unit, and a position detection signal output unit that outputs a position detection signal corresponding to the position of the rotor of the motor, The control circuit section energizes the plurality of phase coils of the motor at a timing determined based on either a 180 degree section or a 360 degree section of the position detection signal, depending on a rotational state of the motor. an energization switching signal generation unit that generates an energization switching signal for switching patterns; and a energization switching signal generation unit that switches the energization pattern based on the energization switching signal and generates a control signal for driving the motor in a sine wave as the drive control signal. The present invention is characterized by comprising a drive control signal generation section that performs the following steps.
本発明の一態様によれば、起動時間の短縮および起動後の振動改善を両立することが可能となる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to both shorten startup time and improve vibration after startup.
1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
1. Overview of Embodiments First, an overview of typical embodiments of the invention disclosed in this application will be described. In the following description, as an example, reference numerals on the drawings corresponding to constituent elements of the invention are written in parentheses.
〔1〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置(10)は、モータ(20)の複数相のコイル(Lu,Lv,Lw)に選択的に通電するモータ駆動部(2)と、前記モータ駆動部に駆動制御信号(Sd)を出力することにより、前記モータ駆動部により通電される前記複数相のコイルの通電パターンを所定の順序で切り替える制御回路部(3)と、前記モータのロータの位置に対応する位置検出信号(Shu)を出力する位置検出信号出力部(25)と、を備え、前記制御回路部は、前記モータの回転状態に応じて、前記位置検出信号における180度区間または360度区間のいずれかを基準として決定されるタイミングで、前記モータの複数相のコイルへの前記通電パターンを切り替えるための通電切替信号(S6)を生成する通電切替信号生成部(35)と、前記通電切替信号に基づいて前記通電パターンを切り替えて、前記モータを正弦波駆動するための制御信号(S4)を前記駆動制御信号として生成する駆動制御信号生成部(33)と、を有することを特徴とする。 [1] A motor drive control device (10) according to a typical embodiment of the present invention includes a motor drive unit (2) that selectively energizes multiple phase coils (Lu, Lv, Lw) of a motor (20). ), a control circuit unit (3) that outputs a drive control signal (Sd) to the motor drive unit to switch the energization pattern of the plurality of phase coils energized by the motor drive unit in a predetermined order; a position detection signal output section (25) that outputs a position detection signal (Shu) corresponding to the position of the rotor of the motor, and the control circuit section outputs the position detection signal (Shu) according to the rotation state of the motor. an energization switching signal generation unit that generates an energization switching signal (S6) for switching the energization pattern to the multi-phase coils of the motor at a timing determined based on either a 180 degree section or a 360 degree section; (35); and a drive control signal generation unit (33) that switches the energization pattern based on the energization switching signal and generates a control signal (S4) for driving the motor in a sine wave as the drive control signal. It is characterized by having the following.
〔2〕上記〔1〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記通電切替信号生成部は、前記位置検出信号の変化タイミングと前記通電切替信号の切替タイミングとが同期しているか否かを判定する同期判定部と、前記同期判定部において、前記位置検出信号の変化タイミングと前記通電切替信号の切替タイミングとが同期していないと判定された場合に、前記180度区間を基準として決定されるタイミングで前記通電切替信号を生成し、前記同期判定部において、前記位置検出信号の変化タイミングと前記通電切替信号の切替タイミングとが同期していると判定された場合に、前記360度区間を基準として決定されるタイミングで前記通電切替信号を生成する信号生成部と、を有していてもよい。 [2] In the motor drive control device according to [1] above, the energization switching signal generation unit determines whether the change timing of the position detection signal and the switching timing of the energization switching signal are synchronized. A timing determined based on the 180 degree interval when the synchronization determination unit and the synchronization determination unit determine that the change timing of the position detection signal and the switching timing of the energization switching signal are not synchronized. generates the energization switching signal, and when the synchronization determination unit determines that the change timing of the position detection signal and the switching timing of the energization switching signal are synchronized, The power supply device may further include a signal generation unit that generates the energization switching signal at a determined timing.
〔3〕上記〔2〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路部は、前記モータの起動時において前記位置検出信号を検出する前は、前記駆動制御信号生成部に対して前記モータを矩形波駆動するための制御信号を前記駆動制御信号として生成する旨の指示をし、前記モータの起動時において前記位置検出信号を検出した後は、前記駆動制御信号生成部に対して前記モータを正弦波駆動するための制御信号を前記駆動制御信号として生成する旨の指示をする通電方式指示部と、さらに有していてもよい。 [3] In the motor drive control device according to [2] above, the control circuit unit controls the drive control signal generation unit to control the motor before detecting the position detection signal when starting the motor. After instructing to generate a control signal for driving the rectangular wave as the drive control signal and detecting the position detection signal when starting the motor, the drive control signal generation unit is instructed to generate the drive control signal. The device may further include an energization method instructing section that instructs to generate a control signal for sine wave driving as the drive control signal.
〔4〕上記〔3〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記駆動制御信号生成部は、前記通電方式指示部から前記モータを矩形波駆動するための制御信号を生成する旨の指示を受け取ると、120度通電を行うための制御信号を前記駆動制御信号として生成していてもよい。 [4] In the motor drive control device according to [3] above, when the drive control signal generation unit receives an instruction from the energization method instruction unit to generate a control signal for driving the motor in a square wave, , a control signal for performing 120 degree energization may be generated as the drive control signal.
〔5〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニット(1)は、上記〔1〕乃至〔4〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置(10)と、前記モータ(20)と、を備えることを特徴とする。 [5] A motor unit (1) according to a typical embodiment of the present invention includes the motor drive control device (10) according to any one of [1] to [4] above, and the motor (20). It is characterized by comprising the following.
〔6〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御方法は、モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、前記モータ駆動部に駆動制御信号を出力することにより、前記モータ駆動部により通電される前記複数相のコイルの通電パターンを所定の順序で切り替える制御回路部と、前記モータのロータの位置に対応する位置検出信号を出力する位置検出器と、を備えたモータ駆動制御装置によるモータ駆動制御方法であって、前記制御回路部が、前記モータの回転状態に応じて、前記位置検出信号における180度区間または360度区間のいずれかを基準として決定されるタイミングで、前記モータの複数相のコイルへの前記通電パターンを切り替えるための通電切替信号を生成する第1ステップと、前記通電切替信号に基づいて前記通電パターンを切り替えて、前記モータを正弦波駆動するための制御信号を前記駆動制御信号として生成する第2ステップと、を含む、ことを特徴とする。 [6] A motor drive control method according to a typical embodiment of the present invention includes a motor drive section that selectively energizes coils of multiple phases of the motor, and a drive control signal outputted to the motor drive section. , comprising a control circuit unit that switches in a predetermined order the energization pattern of the plurality of phase coils energized by the motor drive unit, and a position detector that outputs a position detection signal corresponding to the position of the rotor of the motor. A motor drive control method using a motor drive control device according to the present invention, wherein the control circuit section is determined based on either a 180 degree section or a 360 degree section of the position detection signal, depending on the rotational state of the motor. A first step of generating an energization switching signal for switching the energization pattern to the coils of multiple phases of the motor at a timing, and driving the motor in a sine wave by switching the energization pattern based on the energization switching signal. The method is characterized in that it includes a second step of generating a control signal for the drive control signal as the drive control signal.
2.実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
2. Specific Examples of Embodiments Hereinafter, specific examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the following description, the same reference numerals are given to the same component in each embodiment, and repeated description is omitted.
≪実施の形態≫
図1は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置10を備えたモータユニット1の構成を示す図である。
≪Embodiment≫
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a
図1に示すモータユニット1は、モータ駆動制御装置10と、モータ20と、位置検出器(位置検出信号出力部の一例)25と、を備えている。
The
モータ20は、少なくとも1つのコイルを有するモータである。本実施の形態では、例えば、モータ20は、3相(U相、V相、およびW相)のコイル(巻線)Lu,Lv,Lwを有するブラシレスDCモータである。モータ20は、例えば、モータ20の出力軸にインペラ(不図示)が連結されることにより、一つのファンモータとして機能する。
位置検出器25は、モータ20の回転子(ロータ)の回転に応じた位置検出信号Shuを生成する装置である。位置検出器25は、例えば、ホールICである。本実施の形態に係るモータユニット1においては、モータ20のU相のコイルLuに対応する位置にホールICが設けられている。ホールICは、ロータの磁極を検出し、ロータの回転に応じて電圧が変化する信号を周期的にハイ、ローとなる信号に変換してホール信号として出力する。位置検出器25から出力されるホール信号は、位置検出信号Shuとしてモータ駆動制御装置10に入力される。
The
モータ駆動制御装置10は、モータ20の駆動を制御する装置である。モータ駆動制御装置10は、例えば、モータ20の回転速度が目標回転速度に一致し、且つモータ20の各相のコイルLu,Lv,Lwに矩形波状または正弦波状の電流が流れるように駆動信号を生成する制御を行うことにより、モータ20を駆動する。
The motor
モータ駆動制御装置10は、制御回路部3とモータ駆動部2とを備えている。モータ駆動制御装置10は、外部の直流電源(不図示)から直流電圧の供給を受ける。直流電圧は、例えば、保護回路等を介してモータ駆動制御装置10内の電源ライン(不図示)に供給され、電源ラインを介して制御回路部3とモータ駆動部2に電源電圧としてそれぞれ入力される。
The motor
モータ駆動部2は、インバータ回路2aおよびプリドライブ回路2bを有する。
インバータ回路2aは、例えば6つのスイッチング素子を有し(不図示)、モータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwに交流電力を供給する。6つのスイッチング素子のうち3つのハイサイドスイッチング素子は、電源Vccの正極側に配置され、残りの3つのローサイドスイッチング素子は、電源Vccの負極側に配置される。
The
The
プリドライブ回路2bは、インバータ回路2aの6つのスイッチング素子のそれぞれのゲート端子に接続される6つの出力端子を有する。プリドライブ回路2bは、制御回路部3から出力された駆動制御信号Sdに基づいて、インバータ回路2aの6つのスイッチング素子のそれぞれに対する駆動信号Vuh,Vul,Vvh,Vvl,Vwh,Vwlを出力し、スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する。駆動信号Vuh,Vul,Vvh,Vvl,Vwh,Vwlは、それぞれ、U相ハイサイド駆動信号,U相ローサイド駆動信号,V相ハイサイド駆動信号,V相ローサイド駆動信号,W相ハイサイド駆動信号,W相ローサイド駆動信号である。
モータ駆動部2は、制御回路部3から出力される駆動制御信号Sdに基づいて、モータ20を駆動する回路である。駆動制御信号Sdは、モータ20の駆動を制御するための信号であって、例えば、PWM信号である。
The
制御回路部3は、モータ駆動制御装置10の動作を統括的に制御するための回路である。本実施の形態において、制御回路部3は、例えば、CPU等のプロセッサと、RAM,ROM、およびフラッシュメモリ等の各種記憶装置と、カウンタ(タイマ)、A/D変換回路、D/A変換回路、クロック発生回路、および入出力インターフェース回路等の周辺回路とが、バスや専用線を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置である。例えば、制御回路部3は、マイクロコントローラ(MCU:Micro Controller Unit)である。
The
なお、制御回路部3とモータ駆動部2とは、一つの半導体集積回路(IC:Integrated Circuit)としてパッケージ化された構成であってもよいし、個別の集積回路として夫々パッケージ化されて回路基板に実装され、回路基板上で互いに電気的に接続された構成であってもよい。
The
制御回路部3は、PWM制御を行う。すなわち、制御回路部3は、モータ20の回転速度が目標回転速度に一致し、且つモータ20の各相のコイルLu,Lv,Lwに矩形波状または正弦波状の電流が流れるようにデューティ比を決定したPWM信号(制御信号の一例)S4を生成し、駆動制御信号Sdとして出力する。
The
ここで、制御回路部3におけるPWM信号S4の生成手法について説明する。
本実施の形態のモータ駆動制御装置10では、制御回路部3は、モータ20の回転状態に応じて、異なる生成手法でPWM信号S4を生成することにより、起動時間の短縮および起動後の振動改善を両立可能な構成としている。
Here, a method of generating the PWM signal S4 in the
In the motor
制御回路部3は、起動時において位置検出信号Shuを検出するまでは、モータ20の各相のコイルLu,Lv,Lwに流れる電流が矩形波状となるPWM信号S4を生成(矩形波駆動を実行)し、起動時において位置検出信号Shuを検出した後は、モータ20の各相のコイルLu,Lv,Lwに流れる電流が正弦波状となるPWM信号S4を生成(正弦波駆動を実行)する。
The
ここで、「起動時において位置検出信号Shuを検出した」とは、位置検出信号Shuによるモータ20の回転位置を判別可能な程度の区間の位置検出信号Shuを検出したことをいう。例えば、180度分の区間の位置検出信号Shuを検出した場合に、モータ20が半回転したことを判別できるので、「起動時において位置検出信号Shuを検出した」と判断できる。すなわち、制御回路部3は、起動時において、例えば180度分の区間の位置検出信号Shuを検出するまでは、モータ20の各相のコイルLu,Lv,Lwに矩形波状の電流が流れるようにPWM信号S4を生成し、駆動制御信号Sdとして出力する矩形波駆動を実行する。
Here, "the position detection signal Shu was detected at the time of startup" means that the position detection signal Shu was detected in a section where the rotational position of the
図2は、120度通電矩形波駆動における駆動信号の一例を示す図である。
図2には、120度通電矩形波駆動において、インバータ回路2aの各スイッチング素子に入力される駆動信号(オン・オフ信号)の波形が示されている。すなわち、図2の上側から下側に向かって、位置検出信号Shuの波形、U相ハイサイド駆動信号Vuhの波形、U相ローサイド駆動信号Vulの波形、V相ハイサイド駆動信号Vvhの波形、V相ローサイド駆動信号Vvlの波形、W相ハイサイド駆動信号Vwhの波形,W相ローサイド駆動信号Vwlの波形が示されている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a drive signal in 120-degree energization rectangular wave drive.
FIG. 2 shows the waveform of a drive signal (on/off signal) input to each switching element of the
図2には、3相のコイルLu,Lv,Lwへの通電パターンが60度毎にVU、WU、WV、UV、UW、VWの順序で切り替えられることも示している。なお、通電パターンVUは巻線電流がV相のコイルLvからU相のコイルLuに流れる通電パターンであり、通電パターンWUは巻線電流がW相のコイルLwからU相のコイルLuに流れる通電パターンであり、通電パターンWVは巻線電流がW相のコイルLwからV相のコイルLvに流れる通電パターンであり、通電パターンUVは巻線電流がU相のコイルLuからV相のコイルLvに流れる通電パターンであり、通電パターンUWは巻線電流がU相のコイルLuからW相のコイルLwに流れる通電パターンであり、通電パターンVWは巻線電流がV相のコイルLvからW相のコイルLwに流れる通電パターンである。図2に示す例では、電気角60度毎に、駆動信号Vuh,Vul,Vvh,Vvl,Vwh,Vwlを制御することによって、モータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwへの通電パターンを所定の順序(本例では、VU、WU、WV、UV、UW、VWの順序)で切り替えるように制御している。通電パターンは、モータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwの通電パターンを切り替えるための通電切替信号S6に基づいて切り替えられる。
FIG. 2 also shows that the energization pattern to the three-phase coils Lu, Lv, and Lw is switched in the order of VU, WU, WV, UV, UW, and VW every 60 degrees. The energization pattern VU is an energization pattern in which the winding current flows from the V-phase coil Lv to the U-phase coil Lu, and the energization pattern WU is an energization pattern in which the winding current flows from the W-phase coil Lw to the U-phase coil Lu. The energization pattern WV is an energization pattern in which the winding current flows from the W-phase coil Lw to the V-phase coil Lv, and the energization pattern UV is an energization pattern in which the winding current flows from the U-phase coil Lu to the V-phase coil Lv. The energization pattern UW is an energization pattern in which the winding current flows from the U-phase coil Lu to the W-phase coil Lw, and the energization pattern VW is an energization pattern in which the winding current flows from the V-phase coil Lv to the W-phase coil. This is an energization pattern that flows to Lw. In the example shown in FIG. 2, the energization pattern to the three-phase coils Lu, Lv, and Lw of the
矩形波駆動では、制御回路部3は、図2に示すように、インバータ回路2aの各スイッチング素子に入力する駆動信号Vuh,Vul,Vvh,Vvl,Vwh,Vwlを制御して3相のコイルLu,Lv,Lwを選択的に通電することにより、通電相を電気角60度毎に切り替えている。矩形波駆動における通電切替信号S6の切替タイミングは、制御回路部3の内部のタイマによって予め決められた電気角60度のタイミングに設定されている。
In the rectangular wave drive, as shown in FIG. 2, the
一方で、制御回路部3は、起動時において、例えば、180度分の区間の位置検出信号Shuを検出した後は、モータ20の各相のコイルLu,Lv,Lwに正弦波状の電流が流れるようにPWM信号S4を生成し、駆動制御信号Sdとして出力する正弦波駆動を実行する。
On the other hand, at the time of startup, for example, after the
図3は、正弦波駆動における駆動信号の一例を示す図である。
図3には、正弦波駆動において、インバータ回路2aの各スイッチング素子に入力される駆動信号(PWM信号)の波形が示されている。すなわち、図3の上側から下側に向かって、位置検出信号Shuの波形、U相ハイサイド駆動信号Vuhの波形、U相ローサイド駆動信号Vulの波形、V相ハイサイド駆動信号Vvhの波形、V相ローサイド駆動信号Vvlの波形、W相ハイサイド駆動信号Vwhの波形,W相ローサイド駆動信号Vwlの波形が示されている。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a drive signal in sine wave drive.
FIG. 3 shows the waveform of a drive signal (PWM signal) input to each switching element of the
図4は、正弦波駆動におけるU相の駆動信号と巻線電流波形の一例を示す図である。
図4には、正弦波駆動において、U相のスイッチング素子に入力される駆動信号(PWM信号)とU相のコイルLuに流れる巻線電流の波形が示されている。すなわち、図4の上側から下側に向かって、位置検出信号Shuの波形、U相ハイサイド駆動信号Vuhの波形、U相ローサイド駆動信号Vulの波形、U相のコイルLuに流れる巻線電流の波形が示されている。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a U-phase drive signal and a winding current waveform in sine wave drive.
FIG. 4 shows the waveforms of the drive signal (PWM signal) input to the U-phase switching element and the winding current flowing through the U-phase coil Lu in sine wave driving. That is, from the top to the bottom of FIG. 4, the waveform of the position detection signal Shu, the waveform of the U-phase high-side drive signal Vuh, the waveform of the U-phase low-side drive signal Vul, and the waveform of the winding current flowing in the U-phase coil Lu Waveforms are shown.
図4に示すように、制御回路部3において、U相ハイサイド駆動信号VuhおよびU相ローサイド駆動信号Vulに応じて、U相のコイルLuには正弦波状の巻線電流が流れることが判る。
As shown in FIG. 4, it can be seen that in the
正弦波駆動では、制御回路部3は、モータ20のU相、V相、W相の各コイルLu,Lv,Lwに、位相が互いに120度ずれた正弦波状の巻線電流が流れるようにPWM信号S4を生成し、駆動制御信号Sdとしてモータ駆動部2に与える。インバータ回路2aの各スイッチング素子に入力する駆動信号(PWM信号)は、例えば波形テーブルに格納されたPWM信号のDuty値に従って生成される。制御回路部3は、図3に示すように、電気角60度毎に、インバータ回路2aの各スイッチング素子に入力する駆動信号(PWM信号)を生成するために用いる波形テーブルを切り替えている。すなわち、図3に示す例では、インバータ回路2aの各スイッチング素子に入力する駆動信号(PWM信号)を生成するための波形テーブルを、電気角60度毎に1周期につき6回にわたって切り替えることによって、モータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwへの通電パターンを所定の順序で切り替えるように制御している。正弦波駆動においても、通電パターンは、モータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwの通電パターンを切り替えるための通電切替信号S6に基づいて切り替えられる。
In the sine wave drive, the
本実施の形態のモータ駆動制御装置10では、正弦波駆動における通電切替信号S6の切替タイミングとして設定される電気角60度は、モータ20の回転状態に応じて、位置検出信号Shuにおける180度区間または360度区間のいずれかを基準として決定される。すなわち、モータ20の回転が安定していない状態では、位置検出信号Shuにおける180度区間を基準として、その区間に対応する時間の3分の1を電気角60度の時間として決定し、モータ20の回転が安定している状態では、位置検出信号Shuにおける360度区間を基準として、その区間に対応する時間の6分の1を電気角60度の時間として決定し、通電切替信号S6の切替タイミングとして設定される。
In the motor
モータ20の回転が安定した状態であるか否かの判定は、例えば、位置検出信号Shuの変化タイミングとモータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwの通電パターンを切り替えるための通電切替信号S6の切替タイミングとが同期しているか否かによって判定することができる。具体的には、正弦波駆動における通電切替信号S6の切替タイミングは、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期していない(非同期である)間は位置検出信号Shuにおける180度区間を基準として決定される電気角60度のタイミングに設定され、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期している間は位置検出信号Shuにおける360度区間を基準として決定される電気角60度のタイミングに設定される。
Whether or not the rotation of the
また、例えば、モータ20の回転が安定した状態であるか否かの判定は、モータ20の回転速度が安定した状態であるか否か、すなわち、モータ20の目標回転速度と実回転数の差分が所定値以下であるか否かによって判定することができる。具体的には、正弦波駆動における通電切替信号S6の切替タイミングは、モータ20の目標回転速度と実回転数の差分が閾値以下とならない間は位置検出信号Shuにおける180度区間を基準として決定される電気角60度のタイミングに設定し、モータ20の目標回転速度と実回転数の差分が閾値以下である間は位置検出信号Shuにおける360度区間を基準として決定される電気角60度のタイミングに設定してもよい。
For example, the determination as to whether or not the rotation of the
モータ20の回転が安定していない状態では、正弦波駆動における通電切替信号S6の切替タイミングが位置検出信号Shuにおける180度区間を基準として決定される電気角60度のタイミングに設定されていることにより、直前のモータ20の回転速度(位置検出信号Shuの変化)を通電に反映でき、目標の駆動状態に近づけるための追従性が高くなり、その結果、起動時間の短縮ができる。一方で、モータ20の回転が安定している状態では、正弦波駆動における通電切替信号S6の切替タイミングが位置検出信号Shuにおける360度区間を基準として決定される電気角60度のタイミングに設定されていることにより、位置検出信号Shuのデューティ比がばらついても平均化して電気角60度が算出可能なため、通電パターンを切り替えるタイミングが安定し、その結果、振動が抑えられる。
When the rotation of the
図5は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置10における制御動作の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a control operation in the motor
図5には、モータ20の起動時から、モータ20が安定して回転駆動されるまでの制御動作が示されている。制御回路部3は、図5に示すように、モータ20の起動時には矩形波駆動を実行しており、180度区間分の位置検出信号Shuを検出すると、正弦波駆動を実行する。制御回路部3は、図5に示すように、正弦波駆動に切り替わった後の位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期していない(非同期である)期間は、位置検出信号Shuにおける180度区間を基準として決定される電気角60度のタイミングで通電切替信号S6の切替タイミングが設定されて、正弦波駆動を実行している。さらに、制御回路部3は、図5に示すように、正弦波駆動に切り替わった後の位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期している期間は、位置検出信号Shuにおける360度区間を基準として決定される電気角60度のタイミングで通電切替信号S6の切替タイミングが設定されて、正弦波駆動を実行している。
FIG. 5 shows a control operation from when the
このように、本実施の形態のモータ駆動制御装置10では、制御回路部3は、モータ20の回転状態に応じて、異なる生成手法で駆動制御信号Sdを生成することにより、起動時間の短縮および起動後の振動改善を両立可能な構成としている。
In this way, in the motor
以下、上述した機能を実現するための制御回路部3の具体的な構成例について詳細に説明する。図1に示すように、制御回路部3は、上述したPWM制御を行う機能部として、回転数算出部31と、速度指令解析部32と、駆動制御信号生成部33と、通電方式指示部34と、通電切替信号生成部35とを備えて構成される。また、駆動制御信号生成部33は、PWM指令部331とPWM信号生成部332とを有している。
Hereinafter, a specific configuration example of the
制御回路部3を構成する上述の各機能部は、例えば、制御回路部3としてのMCUのプログラム処理によって実現される。具体的には、制御回路部3としてのMCUを構成するプロセッサが、メモリに格納されたプログラムにしたがって各種の演算を行って、MCUを構成する各周辺回路を制御することにより、回転数算出部31と、速度指令解析部32と、駆動制御信号生成部33と、通電方式指示部34と、通電切替信号生成部35とが実現される。
Each of the above-described functional units constituting the
回転数算出部31は、モータ20の実際の回転速度(実回転数)を算出する機能部である。回転数算出部31は、例えば、公知の演算手法により、位置検出器25から入力された位置検出信号Shuに基づいて、モータ20の実回転数を示す実回転数信号S2を生成し、駆動制御信号生成部33のPWM指令部331に出力する。
The rotation
速度指令解析部32は、例えば、モータ駆動制御装置10の外部に設けられた上位装置(不図示)から出力された駆動指令信号Scを受信する。駆動指令信号Scは、モータ20の駆動に関する目標値を指示する信号であって、例えば、モータ20の目標回転速度を指示する速度指令信号である。
The speed
速度指令解析部32は、駆動指令信号Scを解析することにより、指定された目標回転速度の情報を取得する。例えば、駆動指令信号Scが目標回転速度に対応するデューティ比を有するPWM信号である場合、速度指令解析部32は、駆動指令信号Scのデューティ比を解析し、そのデューティ比に対応する回転速度の情報を目標回転速度信号S1としてPWM指令部331に出力する。
The speed
駆動制御信号生成部33は、モータ20の実回転数が目標回転速度になるようにデューティ比を決定したPWM信号S4を生成し、所望の通電方式ならびに所望の通電切替タイミングにて、駆動制御信号Sdとして出力する。以下、具体的に説明する。
The drive control
PWM指令部331には、回転数算出部31から出力された実回転信号S2と、速度指令解析部32から出力された駆動指令信号Scに対応する目標回転数信号S1とが入力される。また、PWM指令部331には、通電方式指示部34から出力された通電方式指示信号S5と、通電切替信号生成部35から出力された通電切替信号S6とが入力される。PWM指令部331は、目標回転数信号S1と実回転数信号S2をもとに、モータ20の実回転数を目標回転速度に一致させるためのモータ20の操作量を求め、求めたモータ20の操作量とするためのデューティ比を有するPWM信号を、通電方式指示信号S5として入力された通電方式で、通電切替信号S6の切替タイミングで指定された電気角60度のタイミングに応じて生成させるためのPWM指令値S3を生成する。
The actual rotation signal S2 output from the rotation
PWM信号生成部332は、PWM指令値S3に基づいて、PWM信号S4を生成して、駆動制御信号Sdとして出力する。 The PWM signal generation unit 332 generates a PWM signal S4 based on the PWM command value S3 and outputs it as a drive control signal Sd.
通電方式指示部34は、起動時において位置検出信号Shuを検出するまでは、モータ20の各相のコイルLu,Lv,Lwに矩形波状の巻線電流が流れる矩形波駆動とし、起動時において位置検出信号Shuを検出した後は、モータ20の各相のコイルLu,Lv,Lwに正弦波状の巻線電流が流れるように正弦波駆動とする通電方式を、駆動制御信号生成部33に対して指示する。
The energization
ここで、「起動時において位置検出信号Shuを検出した」とは、位置検出信号Shuのレベル変化を2回検出したことをいう。すなわち、180度分の区間の位置検出信号Shuを検出した場合に「起動時において位置検出信号Shuを検出した」と判断できる。 Here, "the position detection signal Shu was detected at the time of startup" means that a level change of the position detection signal Shu was detected twice. That is, when the position detection signal Shu is detected in an interval of 180 degrees, it can be determined that "the position detection signal Shu was detected at the time of startup."
通電切替信号生成部35は、モータ20の回転状態に応じた切替タイミングを有する通電切替信号S6を生成する。通電切替信号S6は、モータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwへの通電パターンを所定の順序で切り替えるための信号であり、その切替タイミングは電気角60度を示している。具体的には、通電切替信号生成部35は、起動時において位置検出信号Shuを検出するまでは、内部のタイマによって予め決められたタイミングで電気角60度を示す情報を含む通電切替信号S6を生成する。通電切替信号生成部35は、起動時において位置検出信号Shuを検出した後は、回転状態に応じて、位置検出信号Shuにおける180度区間または360度区間のいずれかを基準として決定される電気角60度のタイミングの切替タイミングを有する通電切替信号S6を生成する。
The energization switching
通電切替信号生成部35は、タイマ351と、信号生成部352と、通電同期調整部(同期判定部の一例)353と、電気角指示部354とを有している。タイマ351は、予め決められた電気角60を定義する時間をカウントし、電気角60度をカウントする毎にその旨を信号生成部352に出力している。
The energization switching
信号生成部352は、起動時において位置検出信号Shuを検出するまでは、タイマ351から受け取った電気角60度のタイミングに設定された切替タイミングを有する通電切替信号S6を生成する。
The
信号生成部352は、起動時において位置検出信号Shuを検出した後は、モータ20の回転状態に応じて、タイマ351から受け取った電気角60度のタイミングではなく、位置検出信号Shuにおける180度区間または360度区間のいずれかを基準として決定される電気角60度のタイミングに設定された切替タイミングを有する通電切替信号S6を生成する。具体的には、信号生成部352は、電気角指示部354から出力された電気角生成基準指示信号S8に基づいて決定されるタイミングに設定された切替タイミングを有する通電切替信号S6を生成する。電気角生成基準指示信号S8は、電気角60度の決定を位置検出信号Shuにおける180度区間または360度区間のいずれを基準とするかの指示を含む信号である。
After detecting the position detection signal Shu at the time of startup, the
信号生成部352は、電気角60度を位置検出信号Shuにおける180度区間を基準とする指示を含む電気角生成基準指示信号S8を受け取った場合は、位置検出信号Shuにおける180度区間を基準として電気角60度のタイミングを決定し、決定したタイミングに設定された切替タイミングを有する通電切替信号S6を生成する。
When the
信号生成部352は、電気角60度を位置検出信号Shuにおける360度区間を基準とする指示を含む電気角生成基準指示信号S8を受け取った場合は、位置検出信号Shuにおける360度区間を基準として電気角60度のタイミングを決定し、決定したタイミングに設定された切替タイミングを有する通電切替信号S6を生成する。
When the
電気角指示部354は、モータ20の回転状態に応じて、電気角60度の生成を位置検出信号Shuにおける180度区間または360度区間のいずれを基準とするかの指示を含む電気角生成基準指示信号S8を生成する。
The electrical
電気角指示部354は、例えば、通電同期調整部353で生成される同期報知信号S7に基づいて、電気角60度の決定を位置検出信号Shuにおける180度区間または360度区間のいずれを基準とするかの指示を含む電気角生成基準指示信号S8を生成する。同期報知信号S7は、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期しているか否かの情報である同期有無情報を含む信号である。
For example, the electrical
同期報知信号S7に含まれる同期有無情報は、モータ20の回転が安定した状態であるか否かを示す情報の一態様である。本実施の形態では、モータ20の回転状態として、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期しているか否かという基準によりモータ20の回転が安定した状態であるか否かを判断しているがこれに限定されない。他の基準によりモータ20の回転が安定した状態であるか否かを判断する場合は、同期報知信号S7はモータ20の回転が安定した状態であるか否かを示す他の情報を含んだ信号を用いることができる。
The synchronization presence/absence information included in the synchronization notification signal S7 is one type of information indicating whether or not the rotation of the
電気角指示部354は、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期していることを示す同期報知信号S7を通電同期調整部353から受け取った場合は、モータ20の回転が安定した状態であると判断し、電気角60度の生成を位置検出信号Shuにおける360度区間を基準とする旨の指示を含む電気角生成基準指示信号S8を生成し、通電切替信号生成部35の信号生成部352に出力する。
When the electrical
電気角指示部354は、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期していないことを示す同期報知信号S7を通電同期調整部353から受け取った場合は、モータ20の回転が安定した状態ではないと判断し、電気角60度の生成を位置検出信号Shuにおける180度区間を基準とする旨の指示を含む電気角生成基準指示信号S8を生成し、通電切替信号生成部35の信号生成部352に出力する。
If the electrical
通電同期調整部353は、位置検出器25から入力された位置検出信号ShuとPWM指令部331から入力されたPWM指令値S3とに基づいて、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期しているか否かを判断し、同期有無情報を含む同期報知信号S7を生成する。PWM指令値S3は、通電切替信号S6で指定される電気角60度のタイミングの情報を含んでいるので、PWM指令値S3に基づいて、通電切替信号S6の切替タイミングを判断することができる。
The energization
ここで、位置検出信号Shuと通電切替信号S6との同期について説明する。 Here, synchronization between the position detection signal Shu and the energization switching signal S6 will be explained.
図6は、位置検出信号Shuと通電切替信号S6との関係を説明する図である。
図6には、通電切替信号S6の電気角60度のタイミングに対する、位置検出信号Shuのタイミングが6つのパターンで示されている。図6において、上下に延びる破線は通電切替信号S6の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを示している。
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the position detection signal Shu and the energization switching signal S6.
FIG. 6 shows six patterns of the timing of the position detection signal Shu with respect to the timing of 60 electrical degrees of the energization switching signal S6. In FIG. 6, broken lines extending vertically indicate rising edges or falling edges of the energization switching signal S6.
本実施の形態においては、電気角60度のタイミングを示す通電切替信号S6が6回出力される電気角360度の間に、モータ20のU相のコイルLuに流れる巻線電流は1つの正弦波形を形成する。すなわち、通電切替信号S6が6回出力されるときの時間がモータ20の回転の1周期の時間に対応する。通電同期調整部353は、正弦波駆動のPWM指令値S3をカウントすることにより、図6に示す通電切替信号S6の(1)から(6)に対応する6回のタイミングを特定することができる。
In this embodiment, the winding current flowing through the U-phase coil Lu of the
図6の最上段には、同期しているときの位置検出信号Shu(実線)と通電切替信号S6との関係が示されており、(a)から(e)には、同期していないときの位置検出信号Shu(破線)と通電切替信号S6との関係が示されている。 The top row of FIG. 6 shows the relationship between the position detection signal Shu (solid line) and the energization switching signal S6 when they are synchronized, and (a) to (e) show the relationship between the position detection signal Shu (solid line) and the energization switching signal S6 when they are not synchronized. The relationship between the position detection signal Shu (broken line) and the energization switching signal S6 is shown.
図6に示す例では、通電同期調整部353は、通電切替信号S6の(1)のタイミングで位置検出信号Shuの立ち下がりエッジが検出され、通電切替信号S6の(4)のタイミングで位置検出信号Shuの立ち上がりエッジが検出される場合を同期していると判定している。
In the example shown in FIG. 6, the energization
一方で、通電同期調整部353は、通電切替信号S6に対して、ロータの回転位置を示す位置検出信号Shuの位相が早まったり、遅かったりする場合は同期していないと判定している。このようなケースを図6では(a)から(e)に示している。
On the other hand, the energization
ケース(a)は、通電切替信号S6に対して、位置検出信号Shuの検出タイミングが1つ遅れている場合である。すなわち、位置検出信号Shuの立ち下がりエッジが通電切替信号S6の(2)のタイミングで検出され、位置検出信号Shuの立ち上がりエッジが通電切替信号S6の(5)のタイミングで検出される。 Case (a) is a case where the detection timing of the position detection signal Shu is delayed by one with respect to the energization switching signal S6. That is, the falling edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (2) of the energization switching signal S6, and the rising edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (5) of the energization switching signal S6.
ケース(b)は、通電切替信号S6に対して、位置検出信号Shuの検出タイミングが2つ遅れている場合である。すなわち、位置検出信号Shuの立ち下がりエッジが通電切替信号S6の(3)のタイミングで検出され、位置検出信号Shuの立ち上がりエッジが通電切替信号S6の(6)のタイミングで検出される。 Case (b) is a case where the detection timing of the position detection signal Shu is delayed by two times with respect to the energization switching signal S6. That is, the falling edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (3) of the energization switching signal S6, and the rising edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (6) of the energization switching signal S6.
ケース(c)は、通電切替信号S6に対して、位置検出信号Shuの検出タイミングが3つ遅れている場合である。すなわち、位置検出信号Shuの立ち下がりエッジが通電切替信号S6の(4)のタイミングで検出され、位置検出信号Shuの立ち上がりエッジが通電切替信号S6の(1)のタイミングで検出される。 Case (c) is a case where the detection timing of the position detection signal Shu is delayed by three times with respect to the energization switching signal S6. That is, the falling edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (4) of the energization switching signal S6, and the rising edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (1) of the energization switching signal S6.
ケース(d)は、通電切替信号S6に対して、位置検出信号Shuの検出タイミングが4つ遅れている場合である。すなわち、位置検出信号Shuの立ち下がりエッジが通電切替信号S6の(5)のタイミングで検出され、位置検出信号Shuの立ち上がりエッジが通電切替信号S6の(2)のタイミングで検出される。 Case (d) is a case where the detection timing of the position detection signal Shu is delayed by four times with respect to the energization switching signal S6. That is, the falling edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (5) of the energization switching signal S6, and the rising edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (2) of the energization switching signal S6.
ケース(e)は、通電切替信号S6に対して、位置検出信号Shuの検出タイミングが5つ遅れている場合である。すなわち、位置検出信号Shuの立ち下がりエッジが通電切替信号S6の(6)のタイミングで検出され、位置検出信号Shuの立ち上がりエッジが通電切替信号S6の(3)のタイミングで検出される。 Case (e) is a case where the detection timing of the position detection signal Shu is delayed by five times with respect to the energization switching signal S6. That is, the falling edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (6) of the energization switching signal S6, and the rising edge of the position detection signal Shu is detected at the timing (3) of the energization switching signal S6.
通電同期調整部353は、位置検出信号ShuとPWM指令値S3とに基づいて、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期しているか否かを判定する。PWM指令値S3は、通電切替信号S6で指定される電気角60度のタイミングの情報を含んでいるので、PWM指令値S3に基づいて通電切替信号S6の切替タイミングを知ることができる。
The energization
通電同期調整部353は、例えば図6の最上段のケースに該当すると判断した場合は、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期していると判断し、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期していることを示す同期有無情報を含む同期報知信号S7を生成する。
For example, if the energization
通電同期調整部353は、例えば図6のケース(a)からケース(e)に該当すると判断した場合は、位置検出信号Shuと通電切替信号S6とが同期していないと判断し、位置検出信号Shuと通電切替信号S6とが同期していないことを示す同期有無情報を含む同期報知信号S7を生成する。
For example, if it is determined that cases (a) to (e) in FIG. 6 apply, the energization
図7は、制御回路部3における通電制御の処理の流れの一例を示す図である。
図7において、制御回路部3は、起動時において、まず、120度通電を指示する(ステップS101)。具体的には、通電方式指示部34は、起動直後は120度通電による矩形波駆動を指示する旨の通電方式指示信号S5を生成して、駆動制御信号生成部33のPWM指令部331に出力し、通電切替信号生成部35は、予め決められた電気角60度のタイミングを示す通電切替信号S6を、駆動制御信号生成部33のPWM指令部331に出力する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the process flow of energization control in the
In FIG. 7, the
制御回路部3は、位置検出信号Shuを取得(検出)できたか否かを判定する(ステップS102)。具体的には、通電方式指示部34は、例えば、180度分の区間の位置検出信号Shuを取得(検出)できたか否かを判定する。制御回路部3は、位置検出信号Shuを取得できたと判定できない場合(ステップS102:NO)は、判定できるまで待つ。
The
制御回路部3は、位置検出信号Shuを取得できたと判定した場合(ステップS102:YES)は、正弦波駆動を指示する(ステップS103)。具体的には、通電方式指示部34は、正弦波駆動を指示する旨の通電方式指示信号S5を生成して、PWM指令部331に出力する。
When the
制御回路部3は、位置検出信号Shuを取得できたと判定した場合(ステップS102:YES)は、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとの同期がとれているか否かを判定する(ステップS104)。具体的には、通電同期調整部353は、位置検出信号ShuとPWM指令値S3とに基づいて、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期しているか否かを判定する。
When the
制御回路部3は、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとの同期がとれていないと判定した場合(ステップS104:NO)は、位置検出信号Shuにおける180度区間を基準として電気角60度を決定することを指示する(ステップS105)。具体的には、通電同期調整部353が、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとの同期がとれていないと判定し、同期していないことを示す同期有無情報を含む同期報知信号S7を電気角指示部354に出力する。電気角指示部354は、この同期報知信号S7を受け取ると、位置検出信号Shuにおける180度区間を基準として電気角60度を生成することを指示する電気角生成基準指示信号S8を信号生成部352に出力する。
If the
一方、制御回路部3は、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとの同期がとれていると判定した場合(ステップS104:YES)は、位置検出信号Shuにおける360度区間を基準として電気角60度を決定することを指示する(ステップS106)。具体的には、通電同期調整部353が、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとの同期がとれていると判定し、同期していることを示す同期有無情報を含む同期報知信号S7を電気角指示部354に出力する。電気角指示部354は、この同期報知信号S7を受け取ると、位置検出信号Shuにおける360度区間を基準として電気角60度を生成することを指示する電気角生成基準指示信号S8を信号生成部352に出力する。
On the other hand, when the
信号生成部352は、ステップS105、ステップS106の処理によって指示された位置検出信号Shuにおける区間を基準として電気角60度を生成し、通電切替信号S6としてPWM指令部331に出力する。
The
制御回路部3は、モータ20の駆動を停止するか否かを判断し(ステップS107)、モータ20の駆動を停止する場合(ステップS107:YES)は、処理を終了し、モータ20の駆動を停止しない場合(ステップS107:YES)は、ステップS104に戻り(ステップS107:NO)、処理を続ける。
The
以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置10において、制御回路部3は、モータ20の回転状態に応じて、位置検出信号Shuにおける180度区間または360度区間のいずれかを基準として決定されるタイミングで、モータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwへの通電パターンを切り替えるための通電切替信号S6を生成し、通電切替信号S6に基づいて通電パターンを切り替えて、モータ20を正弦波駆動するための駆動制御信号Sdを生成する。
As described above, in the motor
これによれば、正弦波駆動において、モータ20の回転が安定した状態でない場合は、位置検出信号Shuにおける180度区間を基準として決定されるタイミングで、モータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwへの通電パターンを切り替えるための通電切替信号S6を生成するので、直前のモータ20の回転速度(位置検出信号Shuの変化)を通電に反映でき、目標の駆動状態に近づけるための追従性が高くなり、その結果、起動時間の短縮ができる。一方で、モータ20の回転が安定している状態では、正弦波駆動における電気角60度が位置検出信号Shuにおける360度区間を基準として決定されるタイミングで、モータ20の3相のコイルLu,Lv,Lwへの通電パターンを切り替えるための通電切替信号S6を生成するので、位置検出信号Shuのデューティ比がばらついても平均化して電気角60度が算出可能なため、通電パターンを切り替えるタイミングが安定し、その結果、振動が抑えられる。
According to this, in sine wave driving, if the rotation of the
本実施の形態に係るモータ駆動制御装置10においては、通電切替信号生成部35は、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期しているか否かを判定することにより、モータ20の回転状態を判定している。
In the motor
これによれば、位置検出信号ShuとPWM指令値S3とに基づいてモータ20の回転状態を判定することができるので、モータ20の回転状態を判定するための構成を簡略化できる。
According to this, the rotational state of the
本実施の形態に係るモータ駆動制御装置10においては、制御回路部3は、モータ20の起動時において位置検出信号Shuを検出する前は、モータ20を矩形波駆動するためのPWM信号(制御信号の一例)S4を駆動制御信号Sdとして生成し、モータ20の起動時において位置検出信号Shuを検出した後は、モータ20を正弦波駆動するためのPWM信号(制御信号の一例)S4を駆動制御信号Sdとして生成する。
In the motor
これによれば、正弦波駆動ができる状態となったときに、モータ20を正弦波駆動するための駆動制御信号Sdを生成することができる。正弦波駆動は、電気角360度毎に、PWM周期毎の所定デューティ比の駆動信号(PWM信号)を生成し、インバータ回路2aの各スイッチング素子をスイッチングさせ、モータ20の巻線電流が正弦波形となるように制御する。電気角360度毎のPWM信号の生成タイミングは、直前の位置検出信号Shuの変化時間から決定されるため、起動時は矩形波駆動でモータ20の駆動を開始し、位置検出信号Shuの変化時間を検出することができたタイミングで正弦波駆動に切り替える。
According to this, the drive control signal Sd for driving the
≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
≪Expansion of the embodiment≫
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the embodiments above, it goes without saying that the present invention is not limited thereto and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. .
例えば、上記実施の形態において、図6を用いて説明した手法により、位置検出信号Shuの変化タイミングと通電切替信号S6の切替タイミングとが同期している否かを判定したが、これに限定されず、公知の同期有無判定手法を用いることができる。 For example, in the above embodiment, it was determined whether the change timing of the position detection signal Shu and the switching timing of the energization switching signal S6 are synchronized by the method described using FIG. 6, but the method is not limited to this. First, a known method for determining the presence or absence of synchronization can be used.
また、通電同期調整部353は、非同期と判断した場合に、非同期の程度を示す情報として例えば図6に示すケース(a)からケース(e)のいずれに該当するのかを示す情報を同期報知信号S7に含めてもよい。この場合、例えば図6に示すケース(a)からケース(e)のいずれに該当するのかを示す情報を、電気角指示部354が生成する電気角生成基準指示信号S8や信号生成部352が生成する通電切替信号S6に含めてもよい。通電切替信号S6に含まれる非同期の程度を示す情報に応じて、駆動制御信号生成部33は、駆動制御信号Sdとして生成されるPWM信号S4の位相を調整することができる。
In addition, when it is determined that the energization
また、上記実施の形態において、モータ20は、ブラシレスDCモータに限定されない。また、モータ20は、3相に限られず、2相以上の構成であればよい。
Furthermore, in the embodiments described above, the
上記実施の形態において、正弦波駆動を開始した後はまず180度区間を基準として電気角60度を算出し、同期がとれた後に360度区間を基準として電気角60度を算出するという処理を示したが、これらの切り替えについては起動時に限定しない。例えば、同期がとれた後に、急激な減速などにより再び同期がとれなくなった場合に、360度区間を基準とした電気角60度の算出から、180度区間を基準とした電気角60度の算出に切り替え、再び同期がとれた後に360度区間を基準として電気角60度を算出するという処理をしてもよい。 In the embodiment described above, after starting the sine wave drive, the electrical angle of 60 degrees is calculated based on the 180 degree section, and after synchronization is achieved, the electrical angle of 60 degrees is calculated using the 360 degree section as the reference. However, these switchings are not limited to the time of startup. For example, if synchronization is lost again due to sudden deceleration after synchronization has been achieved, the calculation will change from calculating an electrical angle of 60 degrees based on a 360 degree section to calculating an electrical angle of 60 degrees based on a 180 degree section. , and after synchronization is achieved again, the electrical angle of 60 degrees may be calculated based on the 360 degree section.
上記実施の形態においては、位置検出器25としてホールICを用いる場合を例示したが、これに限られない。例えば、位置検出器25として、ホール素子、エンコーダ、レゾルバなどを設け、それらの検出信号を位置検出信号Shuとしてモータ駆動制御装置10に入力してもよい。また、位置検出器25の個数は特に限定しない。また、モータ駆動制御装置10は、位置検出器25を設けることなく、巻線電圧を利用した同期検出などの公知の位置センサレス方式の演算によって、モータ20の回転速度および電気角を算出してもよい。
In the above embodiment, the case where a Hall IC is used as the
上記実施の形態においては、矩形波駆動として120度通電の場合を例に挙げて説明したが、150度通電などの他の通電角度であってもよい。 In the above embodiment, the case of 120-degree energization has been described as an example of rectangular wave driving, but other energization angles such as 150-degree energization may be used.
また、制御回路部3の各機能部が、MCUのプログラム処理によって実現される場合を例示したが、これに限られず、制御回路部3の各機能部の一部または全部を専用回路(ハードウェア)によって実現してもよい。
Further, although the case where each functional unit of the
また、上述のフローチャートは一例であって、これらに限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されていてもよいし、処理が並列化されていてもよい。 Moreover, the above-mentioned flowchart is an example, and is not limited to these. For example, other processing may be inserted between each step, or processing may be parallelized.
1…モータユニット、2…モータ駆動部、2a…インバータ回路、2b…プリドライブ回路、3…制御回路部、31…回転数算出部、32…速度指令解析部、33…駆動制御信号生成部、331…PWM指令部、332…PWM信号生成部、34…通電方式指示部、35…通電切替信号生成部、351…タイマ、352…信号生成部、353…通電同期調整部(同期判定部の一例)、354…電気角指示部、10…モータ駆動制御装置、20…モータ、25…位置検出器(位置検出信号出力部の一例)、Shu…位置検出信号、Sc…駆動指令信号、Sd…駆動制御信号、S1…目標回転速度信号、S2…実回転数信号、S3…PWM指令値、S4…PWM信号(制御信号の一例)、S5…通電方式指示信号、S6…通電切替信号、S7…同期報知信号、S8…電気角生成基準指示信号、Lu…U相のコイル、Lv…V相のコイル、Lw…W相のコイル、Vuh,Vul,Vvh,Vvl,Vwh,Vwl…駆動信号、VU,WU,WV,UV,UW,VW…通電パターン。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記モータ駆動部に駆動制御信号を出力することにより、前記モータ駆動部により通電される前記複数相のコイルの通電パターンを所定の順序で切り替える制御回路部と、
前記モータのロータの位置に対応する位置検出信号を出力する位置検出信号出力部と、を備え、
前記制御回路部は、
前記モータの回転状態に応じて、前記位置検出信号における180度区間または360度区間のいずれかを基準として決定されるタイミングで、前記モータの複数相のコイルへの前記通電パターンを切り替えるための通電切替信号を生成する通電切替信号生成部と、
前記通電切替信号に基づいて前記通電パターンを切り替えて、前記モータを正弦波駆動するための制御信号を前記駆動制御信号として生成する駆動制御信号生成部と、を有する、
モータ駆動制御装置。 a motor drive unit that selectively energizes multiple phase coils of the motor;
a control circuit unit that outputs a drive control signal to the motor drive unit to switch energization patterns of the plurality of phase coils energized by the motor drive unit in a predetermined order;
a position detection signal output unit that outputs a position detection signal corresponding to the position of the rotor of the motor;
The control circuit section includes:
energization for switching the energization pattern to the plurality of phase coils of the motor at a timing determined based on either a 180 degree interval or a 360 degree interval in the position detection signal according to the rotational state of the motor; an energization switching signal generation unit that generates a switching signal;
a drive control signal generation unit that switches the energization pattern based on the energization switching signal and generates a control signal for driving the motor in a sine wave as the drive control signal;
Motor drive control device.
前記通電切替信号生成部は、
前記位置検出信号の変化タイミングと前記通電切替信号の切替タイミングとが同期しているか否かを判定する同期判定部と、
前記同期判定部において、前記位置検出信号の変化タイミングと前記通電切替信号の切替タイミングとが同期していないと判定された場合に、前記180度区間を基準として決定されるタイミングで前記通電切替信号を生成し、前記同期判定部において、前記位置検出信号の変化タイミングと前記通電切替信号の切替タイミングとが同期していると判定された場合に、前記360度区間を基準として決定されるタイミングで前記通電切替信号を生成する信号生成部と、を有する、
モータ駆動制御装置。 The motor drive control device according to claim 1,
The energization switching signal generation section includes:
a synchronization determination unit that determines whether the change timing of the position detection signal and the switching timing of the energization switching signal are synchronized;
If the synchronization determination unit determines that the change timing of the position detection signal and the switching timing of the energization switching signal are not synchronized, the energization switching signal is output at a timing determined based on the 180 degree interval. is generated, and when the synchronization determination unit determines that the change timing of the position detection signal and the switching timing of the energization switching signal are synchronized, a timing determined based on the 360 degree interval is generated. a signal generation unit that generates the energization switching signal;
Motor drive control device.
前記制御回路部は、
前記モータの起動時において前記位置検出信号を検出する前は、前記駆動制御信号生成部に対して前記モータを矩形波駆動するための制御信号を前記駆動制御信号として生成する旨の指示をし、前記モータの起動時において前記位置検出信号を検出した後は、前記駆動制御信号生成部に対して前記モータを正弦波駆動するための制御信号を前記駆動制御信号として生成する旨の指示をする通電方式指示部をさらに有する、
モータ駆動制御装置。 The motor drive control device according to claim 2,
The control circuit section includes:
Before detecting the position detection signal when starting the motor, instructing the drive control signal generation unit to generate a control signal for driving the motor in a rectangular wave as the drive control signal, After detecting the position detection signal when starting the motor, energization is performed to instruct the drive control signal generation unit to generate a control signal for driving the motor in a sine wave as the drive control signal. further comprising a method instruction section;
Motor drive control device.
前記駆動制御信号生成部は、前記通電方式指示部から前記モータを矩形波駆動するための制御信号を生成する旨の指示を受け取ると、120度通電を行うための制御信号を前記駆動制御信号として生成する、
モータ駆動制御装置。 The motor drive control device according to claim 3,
When the drive control signal generation unit receives an instruction to generate a control signal for driving the motor in a rectangular wave from the energization method instruction unit, the drive control signal generation unit generates a control signal for 120-degree energization as the drive control signal. generate,
Motor drive control device.
前記モータと、を備える
モータユニット。 A motor drive control device according to any one of claims 1 to 4,
A motor unit comprising the motor.
前記制御回路部が、前記モータの回転状態に応じて、前記位置検出信号における180度区間または360度区間のいずれかを基準として決定されるタイミングで、前記モータの複数相のコイルへの前記通電パターンを切り替えるための通電切替信号を生成する第1ステップと、
前記通電切替信号に基づいて前記通電パターンを切り替えて、前記モータを正弦波駆動するための制御信号を前記駆動制御信号として生成する第2ステップと、を含む、
モータ駆動制御方法。
A motor drive unit selectively energizes the coils of multiple phases of the motor, and a drive control signal is output to the motor drive unit to set the energization pattern of the multiple phase coils energized by the motor drive unit to a predetermined pattern. A motor drive control method using a motor drive control device comprising a control circuit unit that switches in sequence, and a position detector that outputs a position detection signal corresponding to the position of a rotor of the motor, the method comprising:
The control circuit section energizes the coils of multiple phases of the motor at a timing determined based on either a 180 degree section or a 360 degree section of the position detection signal, depending on the rotational state of the motor. A first step of generating an energization switching signal for switching the pattern;
a second step of switching the energization pattern based on the energization switching signal and generating a control signal for driving the motor in a sine wave as the drive control signal;
Motor drive control method.
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