JP2024061160A - モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動制御装置において、コストを抑えつつ、モータの異常の有無を適切に検出できるようにする。【解決手段】モータ駆動制御装置３において、制御回路３０は、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が所定値よりも低い場合に、目標回転速度に対応する第１閾値Ｄｔｈと駆動制御信号Ｓｄのデューティ比との比較結果に基づいて異常の有無を判定し、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が所定値以上である場合に、モータ２の回転速度と第２閾値Ｒｔｈとの比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定処理を行うことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法に関し、例えば、モータの異常を検出する機能を備えたモータ駆動制御装置に関する。

近年、モータの駆動を制御するためのモータ駆動制御装置として、モータを駆動する機能のみらならず、モータの異常を検出する機能を備えたモータ駆動制御装置が増えつつある。

例えば、特許文献１には、モータの異常の項目毎に監視対象の制御パラメータ（例えば、電源電圧、回転数、負荷電圧等）を設定するとともに、異常の項目毎に各制御パラメータの判定閾値を設定し、モータの駆動中に取得した制御パラメータの値と判定閾値とを比較することにより、モータの異常の兆候を判定する技術が開示されている。

また、特許文献２には、モータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティ比を基準値と比較し、デューティ比が基準値を超えた場合にモータが異常であると判定する技術が開示されている。

特開２０２１－１９３９８号公報 特開平５－２５２７７８号公報

しかしながら、従来のモータの異常を検出する機能を備えたモータ駆動制御装置は、特許文献１に代表されるような複雑な異常判定処理を実現するために、多くのセンサや、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）およびＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等の高度な演算処理が可能な高性能のＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）を搭載しているため、モータ駆動制御装置のコストが高くなる。そのため、例えば、冷却装置等に適用されるファン（ファンモータ）のように低コスト化が重要視される製品には、従来の高コストのモータ駆動制御装置は適さない。

一方で、特許文献２に代表される、モータを駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比の値と基準値との比較結果に基づいてモータの異常を検出する従来技術によれば、高コスト化を抑制することは可能である。しかしながら、ＰＷＭ信号の適切なデューティ比はモータの回転速度（単位時間当たりの回転数）等によって変化するため、単にＰＷＭ信号のデューティ比の値を基準値と比較するだけでは、モータの異常の有無を適切に検出できない虞がある。

本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、本発明の目的は、モータ駆動制御装置において、コストを抑えつつ、モータの異常の有無を適切に検出できるようにすることにある。

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、モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路と、前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動する駆動回路と、を備え、前記制御回路は、前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度を取得する目標回転速度取得部と、前記モータの回転速度を取得する回転速度取得部と、前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度が前記目標回転速度取得部によって取得した目標回転速度に一致するようにＰＷＭ信号を生成し、前記駆動制御信号として出力する駆動制御信号生成部と、前記目標回転速度毎に設定された、前記駆動制御信号のデューティ比に関する第１閾値と、回転速度に関する第２閾値とを記憶する記憶部と、前記駆動制御信号のデューティ比が所定値よりも低い場合に、前記記憶部に記憶されている、前記目標回転速度取得部によって取得した前記目標回転速度に対応する前記第１閾値と、前記駆動制御信号のデューティ比との比較結果に基づいて異常の有無を判定し、前記駆動制御信号のデューティ比が前記所定値以上である場合に、前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度と前記第２閾値との比較結果に基づいて、異常の有無を判定する動作制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、モータ駆動制御装置において、コストを抑えつつ、モータの異常の有無を適切に検出することが可能となる。

本実施の形態に係るモータ駆動制御装置を含むモータ駆動制御システムの構成の一例を示す図である。 目標回転速度毎のデューティ比の測定値と第１閾値および第２閾値の一例を示す図である。 実施の形態に係るモータ駆動制御装置による処理の流れの一例を示すフローチャートである。 通常モードにおけるモータ駆動制御装置による処理の流れを示すフローチャートである。 測定モードにおけるモータ駆動制御装置による処理の流れを示すフローチャートである。

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〕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（３）は、モータ（２）の駆動を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する制御回路（３０）と、前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動する駆動回路（３１）と、を備え、前記制御回路は、前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度を取得する目標回転速度取得部（１１）と、前記モータの回転速度を取得する回転速度取得部（２２）と、前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度が前記目標回転速度取得部によって取得した目標回転速度に一致するようにＰＷＭ信号を生成し、前記駆動制御信号として出力する駆動制御信号生成部（１２）と、前記目標回転速度毎に設定された、前記駆動制御信号のデューティ比に関する第１閾値（Ｄｔｈ）と、回転速度に関する第２閾値（Ｒｔｈ）とを記憶する記憶部（２０）と、前記駆動制御信号のデューティ比が所定値よりも低い場合に、前記記憶部に記憶されている、前記目標回転速度取得部によって取得した前記目標回転速度に対応する前記第１閾値と前記駆動制御信号のデューティ比との比較結果に基づいて異常の有無を判定し、前記駆動制御信号のデューティ比が前記所定値以上である場合に、前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度と前記第２閾値との比較結果に基づいて異常の有無を判定する、異常判定処理を行う動作制御部（１８）と、を有することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記第２閾値は、前記第１閾値が前記所定値になるときの前記モータの回転速度に相当する値であり、前記動作制御部は、前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度が前記第２閾値よりも低い場合に、異常があると判定し、前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度が前記第２閾値よりも高い場合に、異常がないと判定してもよい。

〔３〕上記〔１〕または〔２〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記所定値は、前記駆動制御信号のデューティ比の最大値（例えば、デューティ比１００％）であってもよい。

〔４〕上記〔２〕または〔３〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、前記目標回転速度毎に前記駆動制御信号のデューティ比を測定し、前記駆動制御信号のデューティ比の測定値を前記目標回転速度に対応付けて前記記憶部に記憶する測定データ生成部（１９）と、前記目標回転速度毎の前記駆動制御信号のデューティ比の測定値に基づいて、前記目標回転速度毎に前記第１閾値を算出し、前記記憶部に記憶する閾値算出部（２１）と、を更に有していてもよい。

〔５〕上記〔４〕記載のモータ駆動制御装置において、前記閾値算出部は、前記駆動制御信号のデューティ比の測定値をｎ倍（ｎは実数）した値に基づいて前記第１閾値を算出してもよい。

〔６〕上記〔４〕または〔５〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、動作モードとして、前記モータが外部から指定された駆動指令に応じた回転状態となるように前記駆動制御信号を生成する通常モードと、前記モータの動作に関連するパラメータを測定する測定モードとを有し、前記測定データ生成部は、前記動作モードが前記測定モードである場合に、前記目標回転速度を順次変更しながら前記駆動制御信号のデューティ比を測定し、前記動作制御部は、前記動作モードが前記通常モードである場合に、前記異常判定処理を行ってもよい。

〔７〕上記〔６〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、前記動作モードを設定する動作モード設定部（１７）を更に有し、前記動作モード設定部は、前記動作モードが前記通常モードであるときに所定の条件を満足した場合に、前記動作モードを前記通常モードから前記測定モードに切り替えてもよい。

〔８〕上記〔７〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記所定の条件は、前記モータの駆動時間が基準時間に到達したことであってもよい。

〔９〕上記〔７〕または〔８〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記所定の条件は、外部から所定の信号が入力されたことであってもよい。

〔１０〕本発明の代表的な実施の形態に係る方法は、モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路（３０）と、前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動する駆動回路（３１）と、を備えるモータ駆動制御装置（３）によるモータ駆動制御方法である。本方法は、前記制御回路が、前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度を取得する第１ステップ（Ｓ１１）と、前記制御回路が、前記モータの回転速度を取得する第２ステップ（Ｓ１３）と、前記制御回路が、前記第２ステップにおいて取得した前記モータの回転速度が前記第１ステップにおいて取得した目標回転速度に一致するようにＰＷＭ信号を生成し、前記駆動制御信号として出力する第３ステップ（Ｓ１３）と、前記制御回路が、前記駆動制御信号のデューティ比が所定値よりも低いか否かを判定する第４ステップ（Ｓ１４）と、前記第４ステップにおいて、前記駆動制御信号のデューティ比が所定値より低い場合に（Ｓ１４：ＮＯ）、前記制御回路が、前記目標回転速度毎に設定された、前記駆動制御信号のデューティ比に関する第１閾値（Ｄｔｈ）のうち、前記第１ステップにおいて取得した前記目標回転速度に対応する前記第１閾値と、前記駆動制御信号のデューティ比との比較結果に基づいて、異常の有無を判定する第５ステップ（Ｓ１５，Ｓ１７）と、前記第４ステップにおいて、前記駆動制御信号のデューティ比が前記所定値以上である場合に（Ｓ１４：ＹＥＳ）、前記制御回路が、前記第２ステップにおいて取得した前記モータの回転速度と回転速度に関する第２閾値（Ｒｔｈ）との比較結果に基づいて、異常の有無を判定する第６ステップ（Ｓ１６，Ｓ１７）と、を含むことを特徴とする。

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。

≪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を含むモータ駆動制御システムの構成の一例を示す図である。

図１に示されるモータ駆動制御システム１は、制御装置である上位装置４と、モータ駆動制御装置３と、モータ２とを備え、上位装置４がモータ駆動制御装置３を制御することにより、各モータ駆動制御装置３に接続されたモータ２を駆動するシステムである。

モータ駆動制御システム１は、例えば、電気機器に適用される。例えば、モータ駆動制御システム１は、１つの制御装置によってファンの動作を制御し、冷却対象に送風するファンシステムである。以下の説明において、モータ駆動制御システム１を「ファンシステム１」とも称する。本実施の形態に係るファンシステム１は、例えば、サーバ内の閉ざされた空間に配置されて、当該サーバを構成する各種の電子部品等を冷却する冷却システムを構成している。

図１に示すように、ファンシステム１は、例えば、ファン６を構成するモータ２の駆動を制御するモータ駆動制御装置３と、モータ駆動制御装置３の上位装置としての上位装置４とを備える。

ファン（ファンモータ）６は、モータ２およびインペラ（羽根車）５を有する。
モータ２は、例えば、３相のブラシレスモータである。なお、モータ２の種類は特に限定されず、相数も３相に限定されない。インペラ５は、例えば、モータ２の出力軸に同軸に連結されている。インペラ５は、モータ２の回転力によって回転可能となっている。

なお、モータ２とモータ駆動制御装置３とは、一つのモータユニットを構成している。上述したように、モータ２がファン６を構成している場合、モータユニットは、一つのファンユニットとなる。

なお、図１では、一例として、ファンシステム１が１個のファンユニット（ファン６およびモータ駆動制御装置３）を備える場合が示されているが、ファンシステム１は複数のファンユニットを備えていてもよい。

上位装置４は、ファンユニットの駆動を制御する制御装置である。例えば、ファンシステム１がサーバ用の冷却システムを構成している場合、上位装置４は、サーバとしての主たる機能を実現するためのプログラム処理装置（情報処理装置）である。

例えば、上位装置４は、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ，ＲＯＭ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Ｉ／Ｆ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（例えばマイクロコントローラ）が、ファンユニットとともに一つの筐体内に収容されることによって実現されている。

上位装置４は、例えば、ファンシステム１の環境変化（処理負荷の変化やサーバ内部の温度の変化）等に応じてファン６（モータ２）の風量が適切になるように、モータ駆動制御装置３を制御することにより、ファン６の駆動を制御する。

上位装置４とモータ駆動制御装置３とは、有線による通信（例えば、シリアル通信）または無線による通信（例えば、近距離無線通信）によって互いにデータの送受信が可能となっている。なお、当該通信に係る通信媒体および通信方式等は、特に制限されない。

上位装置４は、例えば、サーバ内に配置されたファン６から出力される風量を調整するために、ファン６のモータ２の目標となる駆動状態を指定する駆動指令を出力する。本実施の形態において、上位装置４は、駆動指令として、例えば、モータ２の目標となる回転速度（以下、「目標回転速度」と称する。）を指定する速度指令信号Ｓｃを出力する。

なお、速度指令信号Ｓｃの送受信は、上述したシリアル通信等ではなく、例えば、上位装置４とモータ駆動制御装置３とを接続する専用線を用いて実現されてもよい。この場合、速度指令信号Ｓｃは、例えば、目標回転速度に応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号としてもよい。

上位装置４は、モータ駆動制御装置３から出力されるモータ２の実際の回転速度（単位時間当たりの回転数）を表す回転速度信号Ｓｔ（例えばＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）信号）を受信することにより、ファン６（モータ２）の回転状態を監視する。なお、回転速度信号Ｓｔの送受信は、例えば、上位装置４とモータ駆動制御装置３とを接続する専用線を用いて実現してもよいし、上述のシリアル通信等によって実現してもよい。

上位装置４は、例えば、モータ２の電流や温度、電源電圧、モータ２の累積駆動時間、異常の有無等のモータ２の動作に関する情報を送信するようにモータ駆動制御装置３に要求し、要求に応じてモータ駆動制御装置３から送信された情報を受信する。これにより、上位装置４は、ファン６（モータ２）の駆動状態をより詳細に知ることができる。

また、上位装置４は、後述する測定モードにおいて実行される測定に関する測定条件の情報をモータ駆動制御装置３に対して送信してもよい。

なお、ファンシステム１が複数のファンユニット（ファン６およびモータ駆動制御装置３）を備えている場合には、上位装置４は、上述した手法によって各ファンユニットと通信を行うことにより、各ファンユニットを個別に制御する。

モータ駆動制御装置３は、モータ２（ファン６）の駆動を制御するための装置である。モータ駆動制御装置３は、例えば、制御回路３０と、駆動回路３１と、センサ装置３２とを有している。モータ駆動制御装置３は、更に、外部の機器（例えば、モータ２、上位装置４）との間で通信を行うための複数の外部端子（不図示）を有している。

制御回路３０は、モータ２の駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成する回路である。駆動制御信号Ｓｄは、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。制御回路３０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ，ＲＯＭ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Ｉ／Ｆ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（例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ））である。制御回路３０の詳細については、後述する。

駆動回路３１は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２を駆動する回路である。駆動回路３１は、例えば、インバータ回路及びプリドライブ回路（不図示）を有している。

インバータ回路は、プリドライブ回路から出力された出力信号に基づいてモータ２に駆動信号を出力し、モータ２が備えるコイルに通電する。インバータ回路は、例えば、直流電源の両端に設けられた２つのスイッチ素子（例えば、トランジスタ）の直列回路の対が、各相のコイルに対してそれぞれ配置されて構成されている。すなわち、インバータ回路は、例えば、Ｈブリッジ回路を含む。２つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ２の各相の端子が接続されている。

プリドライブ回路は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、インバータ回路を駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路に出力する。プリドライブ回路は、例えば、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、インバータ回路の各スイッチ素子を駆動する駆動信号を生成して出力する。この駆動信号がインバータ回路を構成する各スイッチ素子をオン／オフさせることにより、モータ２の各相に電力が供給されてモータ２のロータが回転する。

モータ駆動制御装置３において、制御回路３０と駆動回路３１とがそれぞれ独立した集積回路装置（ＩＣ）として実現されていてもよいし、制御回路３０と駆動回路３１とが一つの集積回路装置（ＩＣ）としてパッケージ化されていてもよい。

センサ装置３２は、モータ２の駆動状態に関する物理量を検出する装置である。
ここで、モータ２の駆動状態に関する物理量は、例えば、モータ２のステータを構成するコイルの電流、モータ２の温度（例えば、モータ２周辺の温度）、モータ２のロータの位置（回転位置）、モータ２の回転速度、モータ２のコイルに印加される電圧（モータ駆動制御装置３の電源電圧ＶＤＤ）等を例示することができる。

センサ装置３２は、例えば、モータ２の回転位置を検出する位置検出器（例えば、ホール素子）、モータ２のコイルの電流を検出する電流センサ（例えば、シャント抵抗）、電圧を監視する電圧センサ、およびモータ２の周辺の温度を検出する温度センサ（例えば、サーミスタ）等を含む。センサ装置３２を構成する各センサは、検出した物理量に応じた電気信号をそれぞれ出力する。

電圧センサは、例えば、上位装置４からモータ駆動制御装置３に供給される電源電圧ＶＤＤを監視する。電圧センサは、例えば、電源電圧ＶＤＤを分圧する分圧回路（抵抗分圧回路）と、分圧された電圧に基づいて電源電圧ＶＤＤの値を測定する電圧測定回路とを含む。電圧測定回路は、例えば、分圧回路によって電源電圧ＶＤＤを分圧した電圧をデジタル値に変換し、制御回路３０に入力するＡ／Ｄ変換回路を含む。

なお、本実施の形態において、センサ装置３２を構成する各センサがモータ駆動制御装置３の内部に設けられる場合を例示するが、センサ装置３２を構成する各センサの全部または一部がモータ駆動制御装置３の外部に設けられていてもよい。あるいは、センサ装置３２を構成する各センサのうち少なくとも一つが制御回路３０に内蔵されていてもよい。例えば、温度センサが制御回路３０に内蔵されていてもよいし、上述した電圧センサのＡ／Ｄ変換回路が制御回路３０に内蔵されていてもよい。

なお、制御回路３０が所謂位置センサレス方式のモータ駆動制御を行う場合には、ホール素子などの位置検出器を設けなくてもよい。

次に、制御回路３０について詳細に説明する。

制御回路３０は、上述した駆動制御信号Ｓｄを生成してモータ２を駆動するモータ駆動機能に加えて、モータ２の異常を検出する異常検出機能を備えている。詳細は後述するが、制御回路３０は、異常検出機能として、モータ２の異常の有無を判定する異常判定処理を行う。

ここで、モータ２の異常とは、モータ２自体の異常のみならず、モータ駆動制御装置３を含むモータ周辺の回路等における異常も含んでもよい。

更に、制御回路３０は、異常判定処理において用いられるパラメータ（後述する第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈ）を算出するために必要な、モータの動作に関するパラメータ（後述するデューティ比等）を測定する測定機能を有している。

制御回路３０は、動作モードとして、通常モードおよび測定モードを有している。通常モードは、モータ２が指定された駆動指令に応じた回転状態となるように駆動制御信号Ｓｄを生成する動作モードである。測定モードは、モータ２の動作に関連するパラメータ（例えば、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比）を測定する動作モードである。例えば、通常モードにおいて、上述したモータ駆動機能および異常検出機能が実現され、測定モードにおいて、上述したモータ駆動機能および測定機能が実現される。なお、制御回路３０は、上述した通常モードおよび測定モードの他に、他の動作モードを有していてもよい。

制御回路３０は、上述したモータ駆動機能、異常検出機能、および測定機能を実現するための機能ブロックとして、例えば、目標回転速度取得部１１、駆動制御信号生成部１２、通信部１６、動作モード設定部１７、動作制御部１８、測定データ生成部１９、記憶部２０、閾値算出部２１、回転速度取得部２２、および信号生成部２３を有している。

これらの機能ブロックは、例えば、制御回路３０を構成するプログラム処理装置を構成するハードウェア資源とプログラム処理装置内のソフトウェアとが協働することによって実現される。例えば、制御回路３０（ＭＣＵ）において、ＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムに従って各種演算処理を実行し、その処理結果に基づいてＡ／Ｄ変換回路や入出力インターフェース回路等の周辺回路を制御することによって、目標回転速度取得部１１、駆動制御信号生成部１２、通信部１６、動作モード設定部１７、動作制御部１８、測定データ生成部１９、記憶部２０、閾値算出部２１、回転速度取得部２２、および信号生成部２３が実現される。

目標回転速度取得部１１は、外部から入力された駆動指令としての速度指令信号Ｓｃを受信し、速度指令信号Ｓｃによって指定された目標回転速度を取得する機能ブロックである。例えば、速度指令信号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、目標回転速度取得部１１は、速度指令信号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として出力する。

駆動制御信号生成部１２は、駆動制御信号Ｓｄを生成するための機能部である。駆動制御信号生成部１２は、目標回転速度取得部１１または動作制御部１８から目標回転速度が与えられた場合に、モータ２の回転速度が目標回転速度に一致するように駆動制御信号Ｓｄを生成する回転速度フィードバック制御を行う。上述したように、駆動制御信号Ｓｄは、例えば、ＰＷＭ信号である。

図１に示すように、駆動制御信号生成部１２は、例えば、速度制御部１３、デューティ比決定部１４、および通電制御部１５を備えている。

速度制御部１３は、モータ２の回転速度が目標回転速度に一致するように、制御量を算出する機能部である。速度制御部１３は、例えば、目標回転速度取得部１１または動作制御部１８から与えられた目標回転速度と後述する回転速度取得部２２によって取得されたモータ２の回転速度（実回転速度）との差を算出し、その差がゼロになるようにＰＩＤ制御演算を行うことにより、モータ２の制御量を算出する。

デューティ比決定部１４は、速度制御部１３によって算出された制御量に基づいて、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を決定し、出力する。デューティ比決定部１４は、モータ２の回転速度が目標回転速度に満たない場合に、モータ２の回転速度と目標回転速度との差が大きいほどデューティ比が高くなるように、デューティ比を決定する。

通電制御部１５は、デューティ比決定部１４によって決定したデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして駆動回路３１に出力する。

回転速度取得部２２は、モータ２の回転速度（実回転速度）を取得する機能部である。回転速度取得部２２は、例えば、センサ装置３２における位置検出器としてのホール素子の検出信号（ホール信号）に基づいてモータ２の回転速度を算出し、出力する。なお、制御回路３０が位置センサレス方式のモータ駆動制御を行う場合には、回転速度取得部２２は、公知の位置センサレス方式の演算手法（例えば、ベクトル制御演算やモータの逆起電圧に基づく演算等）により、モータ２の回転速度を算出してもよい。

信号生成部２３は、外部に出力する信号を生成する機能部である。信号生成部２３は、モータ２の回転速度に応じた信号を生成する。例えば、信号生成部２３は、センサ装置３２に含まれる位置検出器としてのホール素子から出力された検出信号（ホール信号）に基づいて、モータ２の回転速度に比例する周期（周波数）を有するＦＧ信号を生成し、回転速度信号Ｓｔとして出力する。回転速度信号Ｓｔは、例えば上位装置４に入力される。

なお、信号生成部２３は、後述する動作制御部１８によって異常が検出された場合に、動作制御部１８からの制御に応じて、回転速度信号Ｓｔの代わりに、異常が検出されたことを示す別の信号を出力してもよい。例えば、周期信号である回転速度信号Ｓｔの代わりに、論理レベルをハイレベルまたはローレベルに固定した信号を出力してもよい。

通信部１６は、制御回路３０が外部の機器と通信を行うための機能部である。具体的には、通信部１６は、上位装置４との間でデータの送受信を行う。上位装置４と通信部１６との間の通信は、例えば、上述したシリアル通信等によって実現される。

通信部１６は、例えば、上位装置４から送信された要求を受信して動作制御部１８に与えるとともに、動作制御部１８から与えられた、上記要求に対する応答を上位装置４に送信する。例えば、通信部１６は、ファン６（モータ２）の動作に関する情報の送信要求を上位装置４から受信して動作制御部１８に与える。また、通信部１６は、動作制御部１８から受け取った上記送信要求に応じた情報（データ）を上位装置４に送信する。ここで、ファン６（モータ２）の動作に関する情報としては、上述したように、モータ２の電流、温度、電源電圧ＶＤＤ、モータ２の累積駆動時間、異常の有無等を例示することができる。

また、通信部１６は、上位装置４から動作モードを指定する指令を受信した場合に、その指令を動作モード設定部１７に与える。
なお、通信部１６は、上位装置４からの要求に関わらず、データを上位装置４に送信してもよい。例えば、動作制御部１８によって異常が検出された場合に、通信部１６は、モータ２等が異常であることを示すデータを上位装置４に送信してもよい。

動作モード設定部１７は、制御回路３０の動作モードを設定する機能部である。
動作モード設定部１７は、例えば、制御回路３０の初期状態として、動作モードを通常モードに設定する。例えば、モータ駆動制御装置３に電源電圧が供給され、制御回路３０の初期化処理の後、動作モード設定部１７は、動作モードを通常モードに設定する。

動作モード設定部１７は、動作モードの切替条件を満足したか否かを判定し、切替条件を満足した場合に、設定されている動作モードを別の動作モードに切り替える。動作モードの切替条件は、動作モードを通常モードから測定モードに切り替えるための第１切替条件と、動作モードを測定モードから通常モードに切り替えるための第２切替条件とを含む。

第１切替条件は、例えば、モータ２の駆動時間が基準時間に到達したことである。駆動時間は、例えば、モータ２の駆動を開始してから停止させるまでの時間でもよいし、ファンシステム１の運用を開始してから特定の時点までのモータ２（ファン６）の累積駆動時間であってもよい。駆動時間は、後述する測定データ生成部１９によって測定され、記憶部２０に記憶されている。動作モード設定部１７は、例えば、測定データ生成部１９によって測定された駆動時間と記憶部２０に記憶されている所定の閾値とを比較し、駆動時間が所定の閾値以上となったとき第１切替条件を満足したと判定し、動作モードを通常モードから測定モードに切り替える。

また、第１切替条件は、例えば、外部から所定の信号が入力されたことである。動作モード設定部１７は、例えば、上位装置４から送信された測定モードを指定する信号を通信部１６を介して受信した場合に、第１切替条件を満足したと判定し、動作モードを通常モードから測定モードに切り替える。

第２切替条件は、例えば、後述する測定モードにおいて指定された測定条件での測定が完了したことである。動作モード設定部１７は、測定モードにおいて指定された測定条件での測定が完了した場合に、第２切替条件を満足したと判定し、動作モードを測定モードから通常モードに切り替える。

また、第２切替条件は、例えば、外部から所定の信号が入力されたことである。動作モード設定部１７は、上位装置４から送信された通常モードを指定する信号を通信部１６を介して受信した場合に、第２切替条件を満足したと判定し、動作モードを測定モードから通常モードに切り替える。

測定データ生成部１９は、モータ２の動作に関連するパラメータを測定し、測定データを生成する機能部である。具体的に、測定データ生成部１９は、センサ装置３２の各センサから出力された出力信号（電気信号）に基づいて、モータ２の動作に関連するパラメータを測定し、測定データ２０１，２０４を生成する。

測定データ生成部１９は、例えば、動作モードが通常モードである場合に、センサ装置３２の各センサから出力される電気信号の大きさを単位時間毎に測定し、その測定値をデジタル信号に変換し、モータ２の動作に関連するパラメータの測定データとして記憶部２０に記憶する。なお、測定値のデジタル信号への変換は、測定データ生成部１９が行ってもよいし、各センサ自身が行ってもよい。

モータ２の動作に関連するパラメータとしては、温度、回転速度、モータ２の電流（コイル電流）、電源電圧ＶＤＤ、駆動時間、および駆動制御信号のデューティ比を例示することができる。

例えば、測定データ生成部１９は、単位時間毎に、センサ装置３２の温度センサによる温度の検知結果を測定データ２０４として記憶部２０に記憶する。測定データ生成部１９は、例えば、回転速度取得部２２によって算出されたモータ２の回転速度（単位時間当たりの回転数）を測定データ２０４として記憶部２０に記憶する。測定データ生成部１９は、例えば、単位時間毎に、センサ装置３２の電流センサによるモータ２の電流（コイル電流）の検出値を測定データ２０４として記憶部２０に記憶する。測定データ生成部１９は、例えば、単位時間毎に、センサ装置３２の電圧センサによるモータ２の駆動電圧（電源電圧ＶＤＤ）の検出値を測定データ２０４として記憶部２０に記憶する。

また、測定データ生成部１９は、目標回転速度毎に駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定し、当該デューティ比の測定値を目標回転速度に対応付けて測定データ２０１として記憶部２０に記憶する。例えば、測定データ生成部１９は、動作モードが測定モードである場合に、目標回転速度を順次変更しながら駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定し、目標回転速度毎のデューティ比の測定値を測定データ２０１として記憶部２０に記憶する。

なお、測定データ生成部１９による駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定は、デューティ比決定部１４から出力されるデューティ比の指定値を取得することによって実現してもよいし、通電制御部１５から実際に出力された駆動制御信号Ｓｄ（ＰＷＭ信号）の周期およびパルス幅を測定することによって、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を算出してもよい。

なお、測定データ２０１，２０４の記憶部２０への記憶は、上述したように測定データ生成部１９が直接行ってもよいし、動作制御部１８が行ってもよい。また、測定データ生成部１９による測定データ２０１，２０４の生成および記憶は、上位装置４からの要求に応じて行われてもよい。

記憶部２０は、モータ２の駆動制御に係るプログラムやパラメータ、測定データ２０１，２０４等を記憶する機能部である。記憶部２０は、例えば、書き換え可能な不揮発性の記憶領域を有しており、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成されている。

例えば、記憶部２０には、上述した測定データ２０１，２０４に加えて、異常検出機能において用いられるパラメータである第１閾値Ｄｔｈの情報２０２および第２閾値Ｒｔｈの情報２０３が記憶される。なお、第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈの詳細については後述する。

閾値算出部２１は、異常判定処理において用いられるパラメータである第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈを算出する機能部である。閾値算出部２１は、目標回転速度毎の駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値（測定データ２０１）に基づいて、目標回転速度毎に第１閾値Ｄｔｈを算出し、記憶部２０に記憶する。また、閾値算出部２１は、目標回転速度毎の駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値（測定データ２０１）に基づいて、第２閾値Ｒｔｈを算出し、記憶部２０に記憶する。なお、第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈの具体的な算出方法については後述する。

動作制御部１８は、制御回路３０の動作を統括的に制御するための機能部である。動作制御部１８は、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比および測定データ生成部１９によって生成された測定データ２０４等に基づいて、モータ２の駆動状態を監視するともに、動作モード設定部１７によって設定された動作モードに基づいて駆動制御信号生成部１２を制御することにより、駆動制御信号Ｓｄの生成を制御する。

具体的には、動作制御部１８は、動作モードが通常モードである場合に、目標回転速度取得部１１によって取得された目標回転速度に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成するように、駆動制御信号生成部１２を制御する。このとき、動作制御部１８は、測定データ生成部１９に対して測定データ２０４の生成を指示するとともに、測定データ２０４および駆動制御信号Ｓｄのデューティ比およびモータ２の回転速度を監視し、監視結果に基づいて異常判定処理を行う。

また、動作制御部１８は、動作モードが測定モードである場合に、測定データ生成部１９を制御して、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定させる。例えば、動作制御部１８は、速度制御部１３に対して指示する目標回転速度を順次変更しつつ、測定データ生成部１９に対して目標回転速度毎の駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定させ、測定データ２０１として記憶部２０に記憶させる。動作制御部１８は、閾値算出部２１を制御して、測定データ２０１に基づいて、異常判定処理に用いる第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈを算出させる。

次に、動作制御部１８による異常判定処理について、詳細に説明する。

一般的に、モータの回転速度フィードバック制御は、モータの回転速度が目標回転速度に到達していない場合に、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を上げることにより、モータの回転速度を目標回転速度に到達させる。そして、回転速度フィードバック制御において、モータの負荷、温度、および電源電圧ＶＤＤ等のモータの動作環境が一定であれば、モータを所定の目標回転速度で回転させるために必要な駆動制御信号Ｓｄのデューティ比は、略一定となる。すなわち、モータの負荷、温度、および電源電圧ＶＤＤ等のモータの動作環境が変わらなければ、モータを所定の回転速度（目標回転速度）で回転させるために必要な駆動制御信号Ｓｄのデューティ比は、理論上一定の値となる。

そのため、モータに何等かの異常があり、モータが正常時よりも回転し難くなっている場合には、モータを所定の目標回転速度で回転せるために必要なデューティ比は、通常時のデューティ比よりも高くなる。したがって、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を監視することにより、モータ２の異常の有無を判定することが可能となる。

一方で、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比は１００％を超えることはない。また、モータ駆動制御装置３が適用されるシステムによっては、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の最大値が定められている場合もある（例えば、デューティ比９０％等）。そのため、モータ２が正常であっても、回転速度フィードバック制御において、目標回転速度によっては駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が最大値（例えば、１００％）となる場合がある。

このような場合には、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を監視するだけでは、モータ２の異常の有無を判別することはできない。

そこで、動作制御部１８は、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が所定値よりも低い場合に、異常判定処理として、記憶部２０に記憶されている目標回転速度に対応する第１閾値Ｄｔｈと駆動制御信号Ｓｄのデューティ比との比較結果に基づいて異常の有無を判定する。例えば、動作制御部１８は、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比Ｄｘが第１閾値Ｄｔｈ以上である場合に、異常があると判定し、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比Ｄｘが第１閾値Ｄｔｈより低い場合に、異常がないと判定する。

一方、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が所定値以上である場合に、動作制御部１８は、異常判定処理として、回転速度取得部２２によって取得したモータ２の回転速度（実回転速度）と回転速度に関する第２閾値Ｒｔｈとの比較結果に基づいて、異常の有無を判定する。例えば、動作制御部１８は、モータ２の回転速度が第２閾値Ｒｔｈよりも低い場合に、異常があると判定し、モータ２の回転速度が第２閾値Ｒｔｈ以上である場合に、異常がないと判定する。

ここで、上記所定値は、所定のデューティ比を示す値であり、例えば、モータ駆動制御装置３に設定されている駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の最大値である。以下の説明では、一例として、上記所定値が、デューティ比１００〔％〕を示す値であるとする。

次に、第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈの算出方法について説明する。

第１閾値Ｄｔｈは、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比に関する閾値である。第２閾値Ｒｔｈは、モータ２の回転速度に関する閾値である。

上述したように、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比はモータ２の目標回転速度によって変化する。すなわち、目標回転速度が上がるにつれて、モータ２を目標回転速度で回転させるために必要な駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が上がる。

そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３は、第１閾値Ｄｔｈを、目標回転速度毎に設定する。具体的には、閾値算出部２１は、正常なモータ２を所定の回転速度（目標回転速度）で回転させているときの駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値（測定データ２０１）に基づいて、第１閾値Ｄｔｈを算出する。そして、動作制御部１８は、目標回転速度が変更される毎に、異常判定処理に用いる第１閾値Ｄｔｈを目標回転速度に応じて変更する。

また、上述したように、目標回転速度が上がるにつれて、モータ２を目標回転速度で回転させるために必要な駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が高くなるため、第１閾値Ｄｔｈも上がることになる。そして、目標回転速度がある値を超えると、第１閾値Ｄｔｈも所定値（１００％）を超えてしまう。

そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３は、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が所定値（１００％）以上の範囲において、第２閾値Ｒｔｈを設定する。具体的には、閾値算出部２１が、正常なモータ２を所定の回転速度（目標回転速度）で回転させているときの駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値（測定データ２０１）に基づいて、第２閾値Ｒｔｈを算出する。

図２は、目標回転速度毎のデューティ比の測定値と第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈの一例を示す図である。

図２には、各目標回転速度に設定したときの駆動制御信号Ｓｄの測定値である測定データ２０１と、目標回転速度毎に決定された第１閾値Ｄｔｈの情報２０２と、目標回転速度毎に決定された第２閾値Ｒｔｈの情報２０３と、が示されている。

図２には、一例として、ファン６（モータ２）に設定可能な目標回転速度の最大値が２００００〔ｒｐｍ〕である場合において、回転速度フィードバック制御によって目標回転速度を０〔ｒｐｍ〕から２００００〔ｒｐｍ〕まで１０００〔ｒｐｍ〕ずつ変化させてモータ２を回転させたときの、目標回転速度毎の駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定データ２０１が示されている。例えば、図２に示すように、正常なモータ２が２０００〔ｒｐｍ〕で回転しているときの駆動制御信号Ｓｄのデューティ比は９．０〔％〕である。

先ず、第１閾値Ｄｔｈの算出方法について説明する。
モータ駆動制御装置３において、各目標回転速度に対応する第１閾値Ｄｔｈは、各目標回転速度において測定された駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値に基づいて算出される。例えば、閾値算出部２１は、各目標回転速度において測定された駆動制御信号Ｓｄのデューティ比をｎ倍（ｎは実数）した値に基づいて、目標回転速度毎の第１閾値Ｄｔｈを算出する。

図２には、一例として、各目標回転速度において測定された駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を“１．５倍”した値を各目標回転速度の第１閾値Ｄｔｈとした場合が示されている。例えば、図２に示すように、目標回転速度が２０００〔ｒｐｍ〕であるときの第１閾値Ｄｔｈは、１３．５（＝９．０×１．５）〔％〕となる。ここで、上記第１閾値Ｄｔｈは、モータ２が２０００〔ｒｐｍ〕で回転しているときの駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が１３．５％未満でなければ、“異常”とすることを意味している。したがって、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が第１閾値Ｄｔｈ以上であれば、何かしらの異常があると判定することが可能となる。

なお、ｎは、モータが適用されるアプリケーションにおいて求められる、モータを正常とみなす範囲に応じて設定すればよい。例えば、ｎが大きくなるほど、モータを正常とみなす範囲が拡がり、ファンシステムとしての異常の許容度が上がる。

一方、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が測定されていない目標回転速度での第１閾値Ｄｔｈは、測定済みの他の目標回転速度のデューティ比を用いて算出される。例えば、閾値算出部２１は、測定済みの目標回転速度毎のデューティ比を用いた線形補完の演算により、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が測定されていない目標回転速度での第１閾値Ｄｔｈを求める。より具体的には、閾値算出部２１は、例えば、下記式（１）に基づいて、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が測定されていない目標回転速度での第１閾値Ｄｔｈを算出し、第１閾値Ｄｔｈの情報２０２として記憶部２０に記憶する。

上記式（１）において、Ａは、第１閾値Ｄｔｈを求めたい目標回転速度、Ｂは、デューティ比を測定済みの目標回転速度のうちＡよりも低い目標回転速度、Ｃは、デューティ比を測定済みの目標回転速度のうちＡよりも高い目標回転速度、Ｄは、Ｂの第１閾値Ｄｔｈ、Ｅは、Ｃの第１閾値Ｄｔｈである。

例えば、図２に示されていない目標回転速度が７５００〔ｒｐｍ〕であるときの第１閾値Ｄｔｈを求める場合を考える。この場合、Ａ＝７５００〔ｒｐｍ〕とし、図２より、Ｂ＝７０００〔ｒｐｍ〕、Ｃ＝８０００〔ｒｐｍ〕、Ｄ＝４７．２５〔％〕、Ｅ＝５４〔％〕とし、Ａ乃至Ｅの値を上記式（１）に代入すると、目標回転速度が７５００〔ｒｐｍ〕であるときの第１閾値Ｄｔｈは、下記式（２）で表される。

このように、上述した手法により、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が測定されていない目標回転速度での第１閾値Ｄｔｈを容易に算出することができる。

なお、より高精度に第１閾値Ｄｔｈを算出するために、Ｂはデューティ比を測定済みのＡよりも低い目標回転速度のうち最も高い目標回転速度であり、Ｃはデューティ比を測定済みのＡよりも高い目標回転速度のうち最も低い目標回転速度であることが好ましい。

次に、第２閾値Ｒｔｈの算出方法について説明する。
図２から理解されるように、目標回転速度が上がるにつれて、モータ２を目標回転速度で回転させるために必要な駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が高くなり、第１閾値Ｄｔｈも高くなる。そして、目標回転速度がある値を超えると、第１閾値Ｄｔｈが１００〔％〕を超えてしまう。そこで、第１閾値Ｄｔｈが所定値を超える範囲において、回転速度に関する第２閾値Ｒｔｈを設定する。

本実施の形態では、第２閾値Ｒｔｈを、例えば、第１閾値Ｄｔｈが所定値（デューティ比の最大値）になるときのモータ２の回転速度に相当する値とする。例えば、所定値をデューティ比１００％とした場合、第２閾値Ｒｔｈは、第１閾値Ｄｔｈが１００％となるときの回転速度に相当する値である。

例えば、閾値算出部２１は、上記式（１）と同様の線形補完の考えに基づく下記式（３）を用いて第２閾値Ｒｔｈを算出し、第２閾値Ｒｔｈの情報２０３として記憶部２０に記憶する。

上記式（３）において、Ｇは所定値〔％〕、Ｈは、デューティ比を測定済みの目標回転速度のうち第１閾値ＤｔｈがＧよりも低い目標回転速度、Ｉは、デューティ比を測定済みの目標回転速度のうち第１閾値ＤｔｈがＧよりも高い目標回転速度、Ｊは、Ｈの第１閾値Ｄｔｈ、Ｋは、Ｉの第１閾値Ｄｔｈである。

例えば、所定値Ｇをデューティ比＝１００％とし、図２より、Ｈ＝１４０００〔ｒｐｍ〕、Ｉ＝１５０００〔ｒｐｍ〕、Ｊ＝９４．５〔％〕、Ｋ＝１０１．２５〔％〕としたとき、Ｇ乃至Ｋの値を上記式（３）に代入すると、第１閾値Ｄｔｈが１００％になるときのモータ２の回転速度である第２閾値Ｒｔｈは、下記式（４）で表される。

したがって、第１閾値Ｄｔｈが１００％を超える範囲では、図２に示すように、各目標回転速度の第２閾値Ｒｔｈを１４８１４〔ｒｐｍ〕に設定する。ここで、上記第２閾値Ｒｔｈは、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が１００％であるときにモータ２が１４８１４〔ｒｐｍ〕以上の回転速度で回転しなければ、“異常”とすることを意味している。したがって、例えば、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が１００％であるときにモータ２の回転速度が第２閾値Ｒｔｈより低ければ、何かしらの異常があると判定することが可能となる。

なお、上述した第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈの算出方法は、測定データ２０１の取得時と第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈを用いた異常判定処理の実行時において、モータの動作環境が同一であることを前提にしている。

そこで、測定データ２０１の取得時と第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈを用いた異常判定処理の実行時において、モータの動作環境が異なる場合には、動作環境の違いに応じて第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈの値を補正してもよい。

例えば、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比と、モータの駆動電圧（電源電圧ＶＤＤ）と、回転速度とは相関があることが知られている。そこで、測定データ２０１の取得時の電源電圧ＶＤＤと異常判定処理の実行時の電源電圧ＶＤＤが相違する場合、閾値算出部２１は、例えば下記式（５）に基づいて、第１閾値Ｄｔｈを補正してもよい。

ＶＤＤ０は測定データ２０１の取得時の電源電圧（モータ２の駆動電圧）であり、ＶＤＤｃは異常判定処理の実行時の電源電圧である。Ｄｔｈ０は測定データ２０１に基づいて算出した第１閾値である。Ｄｔｈｃは、補正後の第１閾値、すなわち異常判定処理の実行時の電源電圧ＶＤＤｃにおける第１閾値である。

温度に関しても電源電圧の場合と同様に、測定データ２０１の取得時の温度と異常判定処理の実行時の温度とのずれに応じて、測定データ２０１に基づいて算出した第１閾値Ｄｔｈを補正すればよい。

なお、モータ駆動制御装置３が、モータ２の電流に関する過電流保護機能を有している場合には、上記異常判定処理が適切に行われるようにするために、電源電圧ＶＤＤの大きさ等を考慮して、過電流保護機能に係る閾値をより高い値に設定しておくことが好ましい。

次に、モータ駆動制御装置３によるモータ駆動制御に係る処理の流れについて、説明する。

図３は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３による処理の流れの一例を示すフローチャートである。

例えば、上位装置４からモータ駆動制御装置３に電源電圧ＶＤＤが供給されたとき、モータ駆動制御装置３が起動する。モータ駆動制御装置３の起動後、制御回路３０としてのＭＣＵの初期化処理が実行され、制御回路３０の動作モードが通常モードとなり、制御回路３０は、通常モードにおいてモータ２の駆動制御を開始する（ステップＳ１）。なお、通常モードにおける制御回路３０による処理の詳細については後述する。

通常モードにおいて、制御回路３０の動作モード設定部１７は、動作モードの切替条件（第１条件）を満足したか否かを判定する（ステップＳ２）。動作モード設定部１７が動作モードの切替条件（上述した第１条件）を満足していないと判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、動作モード設定部１７は動作モードを変更せず、制御回路３０は、通常モードによるモータ２の駆動制御を継続する。

一方、動作モード設定部１７が動作モードの切替条件（上述した第１条件）を満足したと判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、動作モード設定部１７は、動作モードを通常モードから測定モードに変更し、制御回路３０は、測定モードによるモータ２の駆動制御を開始する（ステップＳ３）。例えば、モータ２の累積駆動時間が基準時間に到達した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御回路３０は、測定モードによるモータ２の駆動制御（デューティ比の測定）を開始する（ステップＳ３）。なお、測定モードにおける制御回路３０による処理の詳細については後述する。

測定モードによるモータ２の駆動制御の終了後、制御回路３０は、上位装置４からファン６の停止指示が入力されたか否かを判定する（ステップＳ４）。停止指示が入力された場合、制御回路３０は、ファン６（モータ２）を停止させる。一方、停止指示が入力されていない場合、制御回路３０は、上述したステップＳ１～Ｓ４の処理を繰り返し実行する。

次に、制御回路３０による通常モードにおける処理の流れについて説明する。

図４は、通常モードにおけるモータ駆動制御装置による処理の流れを示すフローチャートである。
図４に示すフローチャートは、図３におけるステップＳ１の処理の一例である。なお、通常モードにおけるモータの駆動が行われる前に測定モードにおける駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定が行われていない場合には、第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈとして、予め設定された初期値が用いられるものとする。

通常モードにおいて、制御回路３０は、目標回転速度が変更されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。例えば、制御回路３０の起動直後は、目標回転速度がゼロに設定されている。制御回路３０は、上位装置４から速度指令信号Ｓｃが入力されるまで待機する。

モータ駆動制御装置３に速度指令信号Ｓｃが入力された場合、制御回路３０は、目標回転速度が変更（設定）されたと判定し（ステップＳ１：ＹＥＳ）、速度指令信号Ｓｃで指定された目標回転速度に対応する第１閾値Ｄｔｈを選択する（ステップＳ１２）。

次に、制御回路３０において、駆動制御信号生成部１２が、上述した手法により、速度指令信号Ｓｃで指定された目標回転速度に基づいて、回転速度フィードバック制御を開始する（ステップＳ１３）。これにより、モータ２が速度指令信号Ｓｃで指定された目標回転速度になるように、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が調整される。

回転速度フィードバック制御が行われているとき、制御回路３０は、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比Ｄｘが所定値（ここでは、１００％）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

デューティ比Ｄｘが１００％より低い場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、制御回路３０は、第１閾値Ｄｔｈを用いた異常判定処理を行う（ステップＳ１５）。具体的には、上述したように、動作制御部１８が、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比Ｄｘが第１閾値Ｄｔｈ以上であるか否かを判定する。駆動制御信号Ｓｄのデューティ比Ｄｘが第１閾値Ｄｔｈより低い場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、動作制御部１８は、異常がないと判定し、回転速度フィードバック制御を継続しつつ、ステップＳ１の処理を終了する。

一方、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比Ｄｘが第１閾値Ｄｔｈ以上である場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、動作制御部１８は、モータ２に異常があると判定する（ステップＳ１７）。この場合、動作制御部１８は、上述したように、通信部１６からの信号または論理レベルを固定した回転速度信号Ｓｔを外部に出力することにより、異常が検出されたことを上位装置４に報知する（ステップＳ１８）。その後、動作制御部１８は、ステップＳ１の処理を終了する。

ステップＳ１４において、デューティ比Ｄｘが１００％である場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、制御回路３０は、第２閾値Ｒｔｈを用いた異常判定処理を行う（ステップＳ１６）。具体的には、上述したように、動作制御部１８が、回転速度取得部２２によって取得したモータ２の回転速度Ｒ（実回転速度）が第２閾値Ｒｔｈ以上であるか否かを判定する。モータ２の回転速度が第２閾値Ｒｔｈ以上である場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、動作制御部１８は、異常がないと判定し、回転速度フィードバック制御を継続しつつ、ステップＳ１の処理を終了する。

一方、モータ２の回転速度が第２閾値Ｒｔｈより低い場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、動作制御部１８は、モータ２に異常があると判定し（ステップＳ１７）、上述した手法により、異常が検出されたことを上位装置４に報知する（ステップＳ１８）。その後、動作制御部１８は、ステップＳ１の処理を終了する。

次に、制御回路３０による測定モードにおける処理の流れについて説明する。

図５は、測定モードにおけるモータ駆動制御装置による処理の流れを示すフローチャートである。
図５に示すフローチャートは、図３におけるステップＳ３の処理の一例である。

測定モードにおいて、先ず、制御回路３０の動作制御部１８は、測定条件を取得する（ステップＳ３１）。測定条件は、例えば、目標回転速度の変化させる範囲および目標回転速度の単位変化量である。図２の場合、目標回転速度の変化させる範囲は０〔ｒｐｍ〕から２００００〔ｒｐｍ〕であり、目標回転速度の単位変化量は１０００〔ｒｐｍ〕である。なお、測定条件には、電源電圧ＶＤＤの指定値等が含まれていてもよい。

測定条件の情報は、上述したように外部（上位装置４）から受信してもよいし、予め記憶部２０に記憶されていてもよい。動作制御部１８は、外部または記憶部２０から測定条件に関する情報を取得する。

次に、動作制御部１８は、目標回転速度を設定する（ステップＳ３２）。具体的には、動作制御部１８は、ステップＳ３１において取得した測定条件で指定された目標回転速度を駆動制御信号生成部１２（速度制御部１３）に与える。

次に、駆動制御信号生成部１２が、上述した手法により、モータ２の回転速度がステップＳ３２において動作制御部１８によって指定された目標回転速度に一致するように、回転速度フィードバック制御を行う（ステップＳ３３）。

例えば、回転速度フィードバック制御によってモータ２の回転速度が安定した後、動作制御部１８が、測定データ生成部１９を制御して、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定させる（ステップＳ３４）。測定データ生成部１９は、そのときの目標回転速度と駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値を対応付けて、測定データ２０１として記憶部２０に記憶する（ステップＳ３５）。

次に、動作制御部１８が、閾値算出部２１を制御して、そのときの目標回転速度に対応する第１閾値Ｄｔｈを算出させる（ステップＳ３６）。例えば、閾値算出部２１は、上述した手法により、ステップＳ３５において記憶部２０に記憶された駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値をｎ倍した値を第１閾値Ｄｔｈとし、そのときの目標回転速度に対応付けて記憶部２０に記憶する。このとき、第２閾値Ｒｔｈが算出されていない場合には、閾値算出部２１は、上述した手法により、第２閾値Ｒｔｈも算出して記憶部２０に記憶する。

次に、動作制御部１８は、ステップＳ３１において取得した全ての測定条件での駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定が完了したか否かを判定する（ステップＳ３７）。全ての測定条件での駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定が完了していない場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、動作制御部１８は、ステップＳ３２に戻り、ステップＳ３１において取得した測定条件に基づいて、直前に設定した目標回転速度に測定条件で指定された単位回転速度を加算した新たな目標回転速度を速度制御部１３に設定し、回転速度フィードバック制御を実行させることにより、新たな目標回転速度における駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定と第１閾値Ｄｔｈの算出を行う（ステップＳ３２～Ｓ３７）。

全ての測定条件での駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定が完了した場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、制御回路３０は、測定モードにおける処理を終了し、ステップＳ４に移行する。

なお、図３乃至図５のフローチャートでは、測定モードにおいて第１閾値Ｄｔｈを算出する場合を例示したが、これに限られない。例えば、通常モードにおいて目標回転速度が変更される毎に第１閾値Ｄｔｈを算出してもよい。具体的には、図４に示した通常モードにおける処理フローのステップＳ１２において、動作制御部１８が、ステップＳ１１において変更された目標回転速度に対応する駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値を記憶部２０から読み出し、読み出した測定値を用いて上述した手法により、変更後の目標回転速度に対応する第１閾値Ｄｔｈを算出してもよい。なお、第２閾値Ｒｔｈについても、上述したように測定モードにおいて算出してもよいし、通常モードにおけるステップＳ１２において、第１閾値Ｄｔｈと同様に算出してもよい。

以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３は、モータ２を回転速度フィードバック制御によって駆動してるとき、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が所定値よりも低い場合に、記憶部２０に記憶されている、目標回転速度毎に対応したデューティ比に関する第１閾値Ｄｔｈと駆動制御信号Ｓｄのデューティ比との比較結果に基づいて異常の有無を判定する。一方、駆動制御信号のデューティ比が所定値以上である場合に、モータ駆動制御装置３は、モータ２の回転速度（実回転速度）と回転速度に関する第２閾値Ｒｔｈとの比較結果に基づいて、異常の有無を判定する。

これによれば、モータ２が正常であるときの適切なデューティ比として許容される第１閾値Ｄｔｈと実際にモータ２を駆動しているときの駆動制御信号Ｓｄのデューティ比とを比較することにより、モータの異常の有無を容易に判定することができる。これによれば、従来技術のように複数のパラメータを組み合わせた複雑な演算が不要となるので、安価なＭＣＵを制御回路３０として採用することができ、モータ駆動制御装置３のコストを抑えることが可能となる。

また、モータ駆動制御装置３は、目標回転速度毎に適切な駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が異なることを考慮して、目標回転速度毎に第１閾値Ｄｔｈが設定されている。これによれば、目標回転速度によらず一律の基準（閾値）を設ける場合に比べて、設定された目標回転速度毎のモータの理想の動作状態を基準として異常の有無を判定するので、より高精度な異常判定を実現することが可能となる。

また、モータ駆動制御装置３は、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が所定値以上の場合、例えば、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が最大値（例えば、１００％）となる場合には、デューティ比ではなく、モータの回転速度（実回転速度）と第２閾値Ｒｔｈとを比較することにより、異常の有無を判定する。

これによれば、目標回転速度に応じて駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が最大値（例えば、１００％）となる状態であっても、モータの異常の有無を適切に判定することが可能となる。また、これによれば、上述したデューティ比に関する第１閾値Ｄｔｈを用いる場合と同様に、従来技術のように複数のパラメータを組み合わせた複雑な演算が不要なので、安価なＭＣＵを制御回路３０として採用することができる。

このように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３によれば、コストを抑えつつ、モータの異常の有無を適切に検出することが可能となる。

モータ駆動制御装置３において、第２閾値Ｒｔｈは、第１閾値Ｄｔｈが所定値（例えば、デューティ比の最大値（１００％））になるときのモータ２の回転速度に相当する値とし、動作制御部１８は、モータ２の回転速度が第２閾値Ｒｔｈよりも低い場合に、異常があると判定し、モータ２の回転速度が第２閾値Ｒｔｈよりも高い場合に、異常がないと判定する。

これによれば、デューティ比が１００％であるときに到達すべきモータの回転速度に基づいて第２閾値Ｒｔｈが定義されるので、モータの回転速度と第２閾値Ｒｔｈを比較することにより、モータの異常の有無を適切に判定することが容易となる。

また、モータ駆動制御装置３において、制御回路３０は、目標回転速度毎に駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定し、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値を目標回転速度に対応付けて記憶部２０に記憶するとともに、目標回転速度毎の駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値に基づいて、目標回転速度毎に第１閾値Ｄｔｈを算出し、記憶部２０に記憶する。

これによれば、モータ２の理想の動作状態、すなわちモータ２およびモータ駆動制御装置３をアプリケーションに組み込んだ後にモータ２が正常に動作している状態を基準として、モータ２の実動作環境に応じた適切な第１閾値Ｄｔｈを設定することができるので、より高精度な異常判定処理を実現することが可能となる。

また、モータ駆動制御装置３において、第１閾値Ｄｔｈは、例えば、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の測定値を逓倍（ｎ倍）した値に基づいて算出される。これによれば、第１閾値Ｄｔｈを算出するために複雑な演算が必要ないので、より安価なＭＣＵを制御回路３０として適用することが可能となる。

また、制御回路３０は、動作モードとして通常モードおよび測定モードを有し、測定データ生成部１９は、動作モードが測定モードである場合に、目標回転速度を順次変更しながら駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定し、動作制御部１８は、動作モードが通常モードである場合に、異常判定処理を行う。

これによれば、動作モードが測定モードに設定された場合に、制御回路３０が自律的に目標回転速度を変更しながら駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定するので、目標回転速度毎のデューティ比の測定のために、ユーザが上位装置（上位装置４）を介してモータ駆動制御装置３を制御する必要がなく、ユーザフレンドリーなモータ駆動制御装置を提供することが可能となる。

また、モータ駆動制御装置において、制御回路３０（動作モード設定部１７）は、動作モードが通常モードであるときに所定の条件を満足した場合に、動作モードを通常モードから測定モードに切り替える。例えば、モータ２の駆動時間が基準時間に到達した場合に、制御回路３０は、動作モードを通常モードから測定モードに切り替える。これによれば、モータ２およびモータ駆動制御装置３をアプリケーションに組み込んだ後の慣らし運転（エージング）が終わったタイミングにおいて、自動的に駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定することができる。これにより、モータの実動作環境に基づいた第１閾値Ｄｔｈおよび第２閾値Ｒｔｈを算出することできるので、異常判定の精度を更に高めることが可能となる。

また、例えば、外部（例えば、上位装置４）から所定の信号が入力された場合に、制御回路３０は、動作モードを通常モードから測定モードに切り替える。これによれば、上位装置４（またはユーザ）が任意のタイミングで駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を測定することができる。

≪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。

例えば、上記実施の形態では、異常判定処理において、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が所定値（１００％）を超えた場合に、第１閾値Ｄｔｈではなく第２閾値Ｒｔｈを用いて異常の有無を判定する場合を例示したが、これに限られない。例えば、設定された目標回転速度の第１閾値Ｄｔｈが所定値（１００％）以上である場合、換言すれば、第１閾値Ｄｔｈが所定値（１００％）以上となる目標回転速度がモータ駆動制御装置３に設定された場合に、動作制御部１８は、第２閾値Ｒｔｈとモータ２の回転速度とを比較して、異常の有無を判定してもよい。

上述のフローチャートは一例であって、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。

１…モータ駆動制御システム（ファンシステム）、２…モータ、３…モータ駆動制御装置、４…上位装置（情報処理装置）、５…インペラ、６…ファン、１１…目標回転速度取得部、１２…駆動制御信号生成部、１３…速度制御部、１４…デューティ比決定部、１５…通電制御部、１６…通信部、１７…動作モード設定部、１８…動作制御部、１９…測定データ生成部、２０…記憶部、２１…閾値算出部、２２…回転速度取得部、２３…信号生成部、３１…駆動回路、３２…センサ装置、２０１，２０４…測定データ、２０２…第１閾値Ｄｔｈ、２０３…第２閾値Ｒｔｈ、Ｓｃ…速度指令信号（駆動指令の一例）、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｓｔ…回転速度信号。

Claims (10)

1. モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路と、
   前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動する駆動回路と、を備え、
   前記制御回路は、
   前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度を取得する目標回転速度取得部と、
   前記モータの回転速度を取得する回転速度取得部と、
   前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度が前記目標回転速度取得部によって取得した目標回転速度に一致するようにＰＷＭ信号を生成し、前記駆動制御信号として出力する駆動制御信号生成部と、
   前記目標回転速度毎に設定された、前記駆動制御信号のデューティ比に関する第１閾値と、回転速度に関する第２閾値とを記憶する記憶部と、
   前記駆動制御信号のデューティ比が所定値よりも低い場合に、前記記憶部に記憶されている、前記目標回転速度取得部によって取得した前記目標回転速度に対応する前記第１閾値と、前記駆動制御信号のデューティ比との比較結果に基づいて異常の有無を判定し、前記駆動制御信号のデューティ比が前記所定値以上である場合に、前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度と前記第２閾値との比較結果に基づいて異常の有無を判定する、異常判定処理を行う動作制御部と、を有する
   モータ駆動制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記第２閾値は、前記第１閾値が前記所定値になるときの前記モータの回転速度に相当する値であり、
   前記動作制御部は、前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度が前記第２閾値よりも低い場合に、異常があると判定し、前記回転速度取得部によって取得した前記モータの回転速度が前記第２閾値よりも高い場合に、異常がないと判定する
   モータ駆動制御装置。
3. 請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記所定値は、前記駆動制御信号のデューティ比の最大値である
   モータ駆動制御装置。
4. 請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記制御回路は、
   前記目標回転速度毎に前記駆動制御信号のデューティ比を測定し、前記駆動制御信号のデューティ比の測定値を前記目標回転速度に対応付けて前記記憶部に記憶する測定データ生成部と、
   前記目標回転速度毎の前記駆動制御信号のデューティ比の測定値に基づいて、前記目標回転速度毎に前記第１閾値を算出し、前記記憶部に記憶する閾値算出部と、を更に有する
   モータ駆動制御装置。
5. 請求項４に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記閾値算出部は、前記駆動制御信号のデューティ比の測定値をｎ倍（ｎは実数）した値に基づいて前記第１閾値を算出する
   モータ駆動制御装置。
6. 請求項４に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記制御回路は、動作モードとして、前記モータが外部から指定された駆動指令に応じた回転状態となるように前記駆動制御信号を生成する通常モードと、前記モータの動作に関連するパラメータを測定する測定モードとを有し、
   前記測定データ生成部は、前記動作モードが前記測定モードである場合に、前記目標回転速度を順次変更しながら前記駆動制御信号のデューティ比を測定し、
   前記動作制御部は、前記動作モードが前記通常モードである場合に、前記異常判定処理を行う
   モータ駆動制御装置。
7. 請求項６に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記制御回路は、前記動作モードを設定する動作モード設定部を更に有し、
   前記動作モード設定部は、前記動作モードが前記通常モードであるときに所定の条件を満足した場合に、前記動作モードを前記通常モードから前記測定モードに切り替える
   モータ駆動制御装置。
8. 請求項７に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記所定の条件は、前記モータの駆動時間が基準時間に到達したことである
   モータ駆動制御装置。
9. 請求項７に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記所定の条件は、外部から所定の信号が入力されたことである
   モータ駆動制御装置。
10. モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路と、前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動する駆動回路と、を備える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、
    前記制御回路が、前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度を取得する第１ステップと、
    前記制御回路が、前記モータの回転速度を取得する第２ステップと、
    前記制御回路が、前記第２ステップにおいて取得した前記モータの回転速度が前記第１ステップにおいて取得した目標回転速度に一致するようにＰＷＭ信号を生成し、前記駆動制御信号として出力する第３ステップと、
    前記制御回路が、前記駆動制御信号のデューティ比が所定値よりも低いか否かを判定する第４ステップと、
    前記第４ステップにおいて、前記駆動制御信号のデューティ比が所定値より低い場合に、前記制御回路が、前記目標回転速度毎に設定された、前記駆動制御信号のデューティ比に関する第１閾値のうち、前記第１ステップにおいて取得した前記目標回転速度に対応する前記第１閾値と、前記駆動制御信号のデューティ比との比較結果に基づいて、異常の有無を判定する第５ステップと、
    前記第４ステップにおいて、前記駆動制御信号のデューティ比が前記所定値以上である場合に、前記制御回路が、前記第２ステップにおいて取得した前記モータの回転速度と回転速度に関する第２閾値との比較結果に基づいて、異常の有無を判定する第６ステップと、を含む
    モータ駆動制御方法。
    
    

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