JP3420317B2 - ブラシレスモータの進角制御方法 - Google Patents

ブラシレスモータの進角制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータの進
角制御方法に関し、特に、ソフトウェアを用いてモータ
を駆動するための駆動信号の転流制御を行う形式のブラ
シレスモータの進角制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ブラシレスモータを駆動制御する場合、
モータコイルの抵抗とインダクタンスによる電流の遅れ
を補うために、電源電力を供給するためのスイッチング
手段を作動させるための駆動信号の転流タイミングを早
める進角制御が一般的に行われる。
【0003】例えば、3相ブラシレスモータの各相コイ
ルに電流を供給するための駆動回路を図2に示す。スタ
ー結線されたU相コイル6、V相7、W相8は、それぞ
れ出力端子10〜12を介して図に破線で囲まれた駆動
回路9内のスイッチング素子である複数の電界効果トラ
ンジスタ(以下、FETと称す)に接続されている。そ
して、図示されない電源の両端子が接続された電源端子
13と接地端子14との間には、FET15のドレイン
D−ソースS及びFET16のドレインD−ソースSが
この順に接続されている。そしてFET15のソースS
とFET16のドレインDとのノードには、出力端子1
0を介してU相コイル6の一方の端子に接続されてい
る。また、端子13と14との間にはFET17のドレ
インD−ソースS及びFET18のドレインD−ソース
Sがこの順に接続されている。そしてFET17のソー
スSとFET18のドレインDとのノードには、出力端
子11を介してV相コイル7の一方の端子に接続されて
いる。同様に、端子13と14との間にはFET19の
ドレインD−ソースS及びFET20のドレインD−ソ
ースSがこの順に接続されている。そしてFET19の
ソースSとFET20のドレインDとのノードには、出
力端子12を介してW相コイル7の一方の端子に接続さ
れている。そして、各FET15〜20のドレインD−
ソースS間には、それぞれダイオード21〜26が逆方
向に接続されている。
【0004】このようにして構成された駆動回路9内の
各FET15〜20をオン・オフ制御し、各相コイル6
〜8に流れる電流を転流することで、モータを駆動制御
している。例えば、このモータを駆動させる場合には、
図3及び図6に示されるように、各FET15〜20の
ゲートGが接続された各端子U+、U−、V+、V−、
W+、W−に、図示されない制御手段により各モードイ
〜ヘにしたがって駆動信号を供給するように転流制御
し、この駆動信号をPWM制御することで各相コイル6
〜8に通電される電流を制御してモータの回転数を制御
するようにされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した駆
動信号の転流タイミングを進角するにあたって、ベクト
ル合成等の回路による方法があるが、ベクトル合成回路
はレゾルバ位置検出器や演算回路を用いて各相の位相ず
れをベクトル合成信号により求めて、それにより適正な
位相とすることが一般的である(特開昭60−8208
8号参照)。しかし、これらのものは装置が大がかりに
なったり、回路が複雑になるという欠点があった。
【0006】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明の主な目的は、モータコイルの抵抗とインダクタンス
による電流の遅れを補うため転流タイミングを早めるべ
く改良されたブラシレスモータの進角制御方法を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、ブラシレスモータの回転上昇に伴う転流遅
れを補償するための制御方法であって、ロータセンサか
らのパルス波形のエッジ入力タイミングを検出する第1
の過程と、前記エッジ入力タイミングで前回のエッジ入
力時と今回のエッジ入力との間のエッジ間周期を算出す
る第2の過程と、前記エッジ間周期に基づいてモータ回
転数に応じて補償すべき進角時間を、タイマの計時時間
として算出する第3の過程とを有し、前記エッジ入力タ
イミングを開始点とし前記タイマの計時を開始し、前記
タイマの計時終了時を次の転流タイミングとすることを
特徴とするブラシレスモータの進角制御方法を提供する
ことにより達成される。更に、前記第3の過程が前記モ
ータの駆動制御を行うためのメインルーチンで行われ、
前記第1の過程及び第2の過程が、前記メインルーチン
に対して割り込み処理で行われるものであり、この前記
第3の過程が、前記前回のエッジ入力から前記今回のエ
ッジ入力までに前記モータのロータが回転したエッジ間
電気角から、該モータの回転数に応じて補償すべき電気
角を減算し、前記エッジ間周期から前記エッジ間電気角
を除算し、前記減算して得られた結果と前記除算して得
られた結果とを乗算して算出されればさらによい。
【0008】
【作用】このようにすれば、エッジ間周期に基づいて算
出された進角時間を、タイマを用いてエッジ入力から計
時し始め、タイマのオフをもって転流タイミングを決定
することができる。また、進角時間の算出にあたって
は、例えば、モータのステータ内周に120度の間隔を
もって3個の位置センサを配置した場合には、1つのセ
ンサから得られるエッジ信号は2つであることから、合
計で6つのエッジ信号を得ることができる。即ち、前回
のエッジ信号から今回のエッジ信号までにはエッジ間電
気角は60度となる。したがって、電気角60度回転す
るのに要した時間がエッジ間周期となるわけである。こ
の時の進角させたい角度に応じた時間を算出し、その算
出時間をタイマの経時時間として、エッジ入力時からタ
イマのオフをもって転流タイミングを決定することがで
きる。更に、センサ信号のエッジ入力をもって割り込み
処理を行うことで、常にロータの位置を監視したいブラ
シレスモータの駆動制御にあっては好適である。
【0009】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。
【0010】図1は、本発明が適用されたブラシレスモ
ータを駆動制御するための制御装置の概略を示すブロッ
ク図であり、モータ1に図示されない電源電力を供給す
るための駆動回路2と、この駆動回路を作動させるため
の駆動信号及びPWM信号等を出力するマイクロコンピ
ュータからなる制御回路3と、制御回路にスロットル信
号を出力するスロットル開度検出手段4と、同じく制御
回路にセンサ信号を出力するロータ位置検出センサ5と
から構成されている。
【0011】スロットル開度検出手段4は、車輌等に於
けるエンジンのスロットル開度に相当する信号を取り出
すためのものであり、運転者のスロットル操作量に応じ
たスロットル信号がマイクロコンピュータ3内に入力さ
れるようになっている。またロータ位置検出センサ5
は、モータ1のロータの位置を検出するためのものであ
り、その出力パルスとしてのセンサ信号が、マイクロコ
ンピュータ3に入力されるようになっている。そして駆
動回路2は、例えば3相ブラシレスモータに適用した場
合には、図2に駆動回路9で示されるように構成される
ものであり、その説明は前述した通りである。更に、マ
イクロコンピュータからなる制御回路3の構成について
は周知のものであることからその詳しい説明は省略する
が、センサ信号のエッジ間をカウントする例えばカウン
タやタイマを備えると共に、駆動信号の転流タイミング
を定めるための駆動出力用タイマを備えるものである。
【0012】次に本発明の作動要領について、図4のフ
ローチャート及び図5のタイミングチャートを参照しな
がら説明する。
【0013】先ず、モータの駆動制御を行うための図4
aのメインルーチンとしては、初期設定処理を行い(ス
テップ1)、スロットル信号を取り込んで、この信号を
所定のアルゴリズムにしたがって処理し(ステップ
2)、入力されたスロットル信号に応じたデューティー
比を算出し(ステップ3)、モータの回転数に応じて進
角すべき時間を算出し(ステップ4)、モータの起動処
理を行い(ステップ5)、再びステップ2に進む処理が
実行される。
【0014】ここで、ステップ2のボリューム入力処理
とは、スロットル信号を入力してその信号量に応じた所
定の2値信号に変換して制御回路内に取り込む処理であ
り、次のステップのデューティー比を算出するための条
件を、例えばメモリマップ内に記憶されたスロットル信
号に応じたデューティーを算出するためのものである。
そして、進角時間の算出は、進角をαとすると、外部割
り込みタイミングは電気角は60°となるので、外部割
り込みに対して(60−α)°分の時間を遅らせてタイ
マ割り込み信号を出力すれば進角α°を行うことができ
る。その時の時間の算出は図5を参照すると
【0015】
【数1】
【0016】となる。更に、ステップ5のモータ起動処
理とは、モータ起動時のみ行われる特別な処理であり、
所定の回転数を維持している場合にはこの処理は行われ
ずに、ステップ2に進むようにされている。
【0017】次に、図4bの割り込み処理について説明
する。割り込み処理がセンサ信号のエッジを入力するこ
とでスタートするようにされていて、ステップ11にて
入力されたセンサエッジ信号に対して、前回入力された
エッジ信号のカウント値から、今回入力されたエッジ信
号のカウント値を減算することで、これらのエッジ間周
期が算出され(ステップ12)、駆動出力用タイマをス
タートさせて(ステップ13)、再度メインルーチンが
実行される。
【0018】次に、メインルーチンのステップ4にて算
出された進角時間が経過したことで駆動出力用タイマを
オフし、図4cの新たな割り込み処理がスタートし、モ
ータ駆動信号及びPWM信号が出力され(ステップ2
1)、再度メインルーチンが実行される。
【0019】これら一連の処理を図5のタイミングチャ
ートを用いて説明すると、モータが起動処理により起動
することで、ロータ位置検出センサからの各相に対応し
た3つのセンサ信号が制御回路4内に取り込まれる。通
常はこれらのセンサ信号の各エッジ信号に同期して駆動
信号の状態を変化させるようにして転流制御をしている
が、各センサ信号の各エッジでどの駆動信号が転流する
かは予め定められており、その規則にしたがって転流制
御されている。そして、タイマのオフをもって転流タイ
ミングを決定するわけであり、図に示される前回のエッ
ジ信号から今回のエッジ信号を減算することでエッジ間
の周期を算出すると共に、駆動出力用タイマをスタート
させる。そして、タイマがオフした時に転流している。
例えば、センサ信号HWの立ち上がりエッジで割り込み
処理が実行され、エッジ間周期の算出と駆動出力用タイ
マがオンし、この駆動出力用タイマがオフしたときに再
度割り込み処理を実行し、このタイマのオフをもって転
流タイミングを決定して駆動信号及びPWM信号の出力
を行っている。
【0020】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によるブラシレスモータの進角制御方法によれば、セ
ンサ信号のエッジ間周期を算出して、モータ回転数毎に
変化する進角に対応することができる。また、常に監視
したいロータ位置を割り込み処理で行うことでCPUを
効率よく稼働することができると共に転流タイミングを
定めることができるため、正確に進角することができ、
常に変化するエッジ間周期に応じて進角時間を算出して
いることから精密な駆動制御が行え、信頼性の高いモー
タを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたブラシレスモータの制御回
路の概略を示すブロック図である。
【図2】3相ブラシレスモータの各コイルへ電流を供給
するための駆動回路の概略を示す図である。
【図3】図2のブラシレスモータの各スイッチング素子
に供給される信号の状態を示す図である。
【図4】本発明の作動要領を説明するためのフローチャ
ートであり、(a)はメインルーチンであり、(b)は
割り込み処理ルーチンであり、(c)はタイマ割り込み
ルーチンである。
【図5】本発明の作動要領を説明するためのタイミング
チャートである。
【図6】3相ブラシレスモータの進角制御を説明するた
めのタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 モータ 2 駆動回路 3 制御回路(マイクロコンピュータ) 4 スロットル開度検出手段 5 ロータ位置検出センサ 6 U相コイル 7 V相コイル 8 W相コイル 9 駆動回路 10〜12 出力端子 13 電源端子 14 接地端子 15〜20 FET 21〜26 ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−34191(JP,A) 特開 平5−137385(JP,A) 実開 平4−2996(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラシレスモータの回転上昇に伴う転
    流遅れを補償するための制御方法であって、 ロータセンサからのパルス波形のエッジ入力タイミング
    を検出する第1の過程と、前記エッジ入力タイミングで 前回のエッジ入力時と今回
    のエッジ入力との間のエッジ間周期を算出する第2の過
    程と、 前記エッジ間周期に基づいてモータ回転数に応じて補償
    すべき進角時間を、タイマの計時時間として算出する第
    3の過程とを有し、 前記エッジ入力タイミングを開始点とし前記タイマの
    時を開始し、前記タイマの計時終了時を次の転流タイミ
    ングとすることを特徴とするブラシレスモータの進角制
    御方法。
  2. 【請求項2】 前記第3の過程が前記モータの駆動制御
    を行うためのメインルーチンで行われ、 前記第1の過程及び第2の過程が、前記メインルーチン
    に対して割り込み処理で行われることを特徴とする請求
    項1に記載のブラシレスモータの進角制御方法。
  3. 【請求項3】 前記第3の過程が、以下のイ〜ハの手順
    に基づいて行われることを特徴とする請求項1に記載の
    ブラシレスモータの進角制御方法。 イ.前記前回のエッジ入力から前記今回のエッジ入力ま
    でに前記モータのロータが回転したエッジ間電気角か
    ら、該モータの回転数に応じて補償すべき電気角を減算
    する。 ロ.前記エッジ間周期から前記エッジ間電気角を除算す
    る。 ハ.前記イの算出結果と前記ロの算出結果とを乗算す
    る。
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