JP3957161B2

JP3957161B2 - Motor control device

Info

Publication number: JP3957161B2
Application number: JP2002107579A
Authority: JP
Inventors: 高行北河
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP2003047273A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＷＭ制御等の制御によりブラシレスモータを制御するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の空調装置における送風駆動源には、例えば、駆動回路に設けられたパワートランジスタ等の半導体素子をオン、オフすることで整流した電流をコイルに通電して永久磁石を含めて構成されるロータを回転させるブラシレスモータが採用されており、ブラシレスモータの回転駆動力によって空調装置の本体部分から車両室内へ送風している。
【０００３】
一方、このようなブラシレスモータの駆動制御には、すなわち、上述した駆動回路に設けられた半導体素子のオン、オフ制御には、所謂ＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）制御が採用されている。また、この種のＰＷＭ制御には、ブラシレスモータの巻線（コイル）の上段（コイルに流れる電流の向きに対してコイルの上流側）の半導体素子（以下、便宜上「上段半導体素子」と称する）と、巻線の下段（コイルに流れる電流の向きに対してコイルの下流側）の半導体素子（以下、便宜上「下段半導体素子」と称する）と、を相補的にＰＷＭ制御することで、全波整流しつつも任意の波形の通電を行なう方法（以下、便宜上「相補ＰＷＭ制御」と称する）がある。
【０００４】
さらに、この相補ＰＷＭ制御に対しては、上段半導体素子及び下段半導体素子の何れか一方のみをＰＷＭ制御する方法（以下、便宜上「片側ＰＷＭ制御」と称する）もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、相補ＰＷＭ制御では、上段半導体素子と下段半導体素子とを交互にオン、オフさせる。理想的には上段半導体素子のオン、オフと下段半導体素子のオフ、オン（上段半導体素子のオフ、オンと下段半導体素子のオン、オフも含む）が同時に行なわれることが好ましいが、現実には、半導体素子のオン、オフ及びオフ、オンには時間的な遅延が発生するため、例えば、上段半導体素子のオン、オフと下段半導体素子のオフ、オンとを同時に行なおうとすると、一時的にではあるが、上段半導体素子と下段半導体素子の双方がオンとなってしまい、その結果、回路に不具合をきたす可能性がある。
【０００６】
このような上段半導体素子と下段半導体素子の双方がオンになることを防止するために、通常は、上段半導体素子がオフするタイミングに対して下段半導体素子がオンするタイミングを遅延させ、一時的に双方の半導体素子がオフになる状態、所謂デッドタイムを設けている。
【０００７】
しかしながら、デッドタイムの間はコイルへの通電が停止される。上記のようなＰＷＭ制御によってブラシレスモータを駆動制御する場合のモータの出力はコイルへの通電時間に応じて大きくなることを考えた場合、デッドタイムを設けることでコイルへの通電が停止されると、この停止時間分だけ出力が低下する。
【０００８】
上述した片側ＰＷＭ制御の場合には、その構造上、デッドタイムが不要であるため、このような問題は生じないが、片側ＰＷＭ制御は相補ＰＷＭ制御に比べると、駆動回路や制御回路等を含めた全体の回路構成の規模が大きく複雑であるため、特に、車両に搭載される空調装置用のモータアクチュエータのようにできるだけ小型化が要求される場合には片側ＰＷＭ制御は不向きである。
【０００９】
本発明は、上記事実を考慮して、ブラシレスモータの出力低下を抑制でき、しかも、回路規模を小さくできるモータ制御装置を得ることが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のモータ制御装置は、ブラシレスモータを構成する複数相の巻線に流れる電流に対して前記巻線の上流側に設けられた上段スイッチング素子並びに前記巻線の下流側に設けられた下段スイッチング素子を含めて構成され、前記上段及び下段の各スイッチング素子がスイッチングされることにより前記巻線の何れかの相に特定波形の電流を流す整流手段と、前記所定の信号波を生成して出力し、この所定の信号波に基づき前記上段及び下段の各スイッチング素子を所定時間スイッチングさせる制御手段と、を備えるモータ制御装置であって、前記制御手段は、前記信号波を出力している時間内の所定のタイミングでキャンセル信号を出力して、前記信号波の出力時間の範囲内で前記信号波に基づく前記スイッチングを停止させ、このスイッチングを停止している間に、前記信号波に基づいて前記上段及び下段の何れか一方のスイッチング素子が１回通電されている時間よりも長く連続して前記何れか一方のスイッチング素子を通電させて何れか他方のスイッチング素子の通電を停止させることで、前記上段及び下段の各スイッチング素子が同時に通電停止状態になるデッドタイムの発生を低減させ、更に、前記何れか一方のスイッチング素子の連続通電状態及び前記何れか他方のスイッチング素子の連続通電停止状態の継続時間の長さを前記巻線の通電周期毎に断続的に変化させる、ことを特徴としている。
【００１１】
上記構成のモータ制御装置によれば、制御手段にて生成されたパルス信号等の所定の信号波が制御手段から出力されると、基本的にこの信号波に基づいて（より具体的には、信号波がパルス信号であればパルス信号のパルス幅等に基づいて）整流手段では上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子が所定時間交互にスイッチングされる。このように、実際に上下段の各スイッチング素子がスイッチングさせることでブラシレスモータの巻線に特定の波形に整流された電流が流れ、ブラシレスモータのロータが回転する。
【００１２】
ここで、本モータ制御装置では、上記の信号波が出力されている時間内の所定のタイミングで制御手段からキャンセル信号が出力される。このキャンセル信号が出力されることで、信号波が出力されている時間の範囲内で信号波に基づいた上下段の各スイッチング素子のスイッチングが停止させられる。さらに、このようにスイッチングが停止されている間では、上述した信号波に基づいて上段及び下段の何れか一方のスイッチング素子が１回通電されている時間（上述した所定時間内の一方のスイッチング素子の通電時間の総和ではなく、あくまでも、１回のＯＮ状態の時間）よりも長く連続してこの何れか一方のスイッチング素子が通電されて何れか他方のスイッチング素子の通電が停止される。
【００１３】
したがって、この一方のスイッチング素子が連続したＯＮ状態で他方のスイッチング素子が連続したＯＦＦ状態の間にはデッドタイムが存在しない。これにより、上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子をスイッチングさせる場合に比べて、巻線の通電時間中におけるデッドタイムの発生回数が減少する。これにより、デッドタイムによるブラシレスモータの出力低下を抑制できる。
【００１４】
しかも、この連続通電時間及び連続通電停止時間の長さは、巻線の通電周期毎に段階的に変化するため、巻線に流れる電流が急激に変化することはなく、これにより、急激な電流変化に起因するブラシレスモータの回転数の急変を防止でき、ブラシレスモータの安定した制御が可能となる。
【００１５】
請求項２記載のモータ制御装置は、ブラシレスモータを構成する複数相の巻線に流れる電流に対して前記巻線の上流側に設けられた上段スイッチング素子並びに前記巻線の下流側に設けられた下段スイッチング素子を含めて構成され、前記上段及び下段の各スイッチング素子のスイッチングで前記巻線の何れかの相に特定波形の電流を流す整流手段と、所定波形のパルス信号を生成して出力し、このパルス信号のパルス幅に応じて前記上段スイッチング素子及び前記下段スイッチング素子を所定時間スイッチングさせる制御手段と、を備えるモータ制御装置であって、前記制御手段は、前記パルス信号を出力している時間内の複数回の所定のタイミングでキャンセル信号を出力して、前記パルス信号が出力されている時間の範囲内で前記パルス信号に基づく前記上段及び下段の各スイッチング素子のスイッチングを複数回停止させ、このスイッチングを停止している間に、前記パルス信号に基づいて前記上段及び下段の何れか一方のスイッチング素子が１回通電されている時間よりも長く連続して前記何れか一方のスイッチング素子を通電させて何れか他方のスイッチング素子の通電を停止させることで、前記上段スイッチング素子及び前記下段スイッチング素子の双方が同時に通電停止状態になるデッドタイムの発生を低減させる、ことを特徴としている。
【００１６】
上記構成のモータ制御装置によれば、制御手段にて生成されたパルス信号が制御手段から出力されると、基本的にこのパルス信号のパルス幅に応じて整流手段では上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子が所定時間交互にスイッチングされる。このように、実際に上下段の各スイッチング素子がスイッチングされることでブラシレスモータの巻線に特定の波形に整流された電流が流れ、ブラシレスモータのロータが回転する。
【００１７】
ここで、本モータ制御装置では、上記のパルス信号が出力されている時間内の複数回の所定のタイミングで制御手段からキャンセル信号が出力される。このキャンセル信号が出力されることで、パルス信号が出力されている時間の範囲内でパルス信号に基づいた上下段のスイッチング素子のスイッチングが複数回停止させられる。さらに、このようにスイッチングが停止されている間では、上述したパルス信号のパルス幅に基づいて上段及び下段の何れか一方のスイッチング素子が１回通電されている時間（上述した所定時間内の一方のスイッチング素子の通電時間の総和ではなく、あくまでも、１回のＯＮ状態の時間）よりも長く連続してこの何れか一方のスイッチング素子が通電されて何れか他方のスイッチング素子の通電が停止される。
【００１８】
したがって、この一方のスイッチング素子が連続したＯＮ状態で他方のスイッチング素子が連続したＯＦＦ状態の間にはデッドタイムが存在しない。これにより、上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子をスイッチングさせる場合に比べて、巻線の通電時間中におけるデッドタイムの発生回数が減少する。これにより、デッドタイムによるブラシレスモータの出力低下を抑制できる。
【００１９】
また、本モータ制御装置では、連続通電及び連続通電停止が、通常のパルス信号に基づく通電と交互（すなわち、断続的）に行なわれるため、この連続通電及び連続通電停止を行なうタイミングを調節することでブラシレスモータが作動した際に生じる音や振動の周期をブラシレスモータの整流周期に対して高次周期側へ偏らせることが可能となる。これにより、例えば、ブラシレスモータの作動状態で発生する音や振動を低減するための緩衝材の共振点から音や振動の周期が偏るように調整することも可能となり、これによって、防振性能や静粛性能が向上する。
【００２０】
さらに、本モータ制御装置では、巻線の通電時間中であっても連続通電及び連続通電停止以外の状態では、上段スイッチング素子並びに下段スイッチング素子に対して通常のスイッチングが行なわれる。このため、巻線に流れる電流の波形を任意の波形に整流することも可能となる。
【００２１】
請求項３記載のモータ制御装置は、請求項２記載の本発明において、前記制御手段は、前記連続通電状態及び連続通電停止状態の時間的な長さを、前記巻線の通電周期毎に段階的に変化させることを特徴としている。
【００２２】
本モータ制御装置では、巻線への通電時における所定のタイミングでの一方のスイッチング素子に対する連続通電状態及び他方のスイッチング素子に対する連続通電停止状態の時間的な長さが、巻線の通電周期毎に段階的に変化される。このため、巻線に流れる電流が急激に変化することはなく、これにより、急激な電流変化に起因するブラシレスモータの回転数の急変を防止でき、ブラシレスモータの安定した制御が可能となる。
【００２３】
請求項４記載のモータ制御装置は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の本発明において、前記制御手段は、前記連続通電状態及び連続通電停止状態の時間的な長さを、前記巻線の通電周期毎に段階的に長く若しくは短くすることを特徴としている。
【００２４】
上記構成のモータ制御装置では、巻線への通電時における所定のタイミングでの一方のスイッチング素子に対する連続通電状態及び他方のスイッチング素子に対する連続通電停止状態の時間的な長さが巻線の通電周期毎に段階的に長くなり、或いは短くなる。このため、巻線に流れる電流が急激に増加或いは減少することはなく、これにより、急激な電流の増加或いは減少に起因するブラシレスモータの回転数の急変を防止でき、ブラシレスモータの安定した制御が可能となる。
【００２５】
請求項５記載のモータ制御装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の本発明において、前記ブラシレスモータのロータの回転数を検出する回転数検出手段を設け、当該回転数検出手段により検出した前記ロータの実際の回転数と前記設定値との偏差に基づいて前記制御手段が前記連続通電状態及び前記連続通電停止状態の前記所定のタイミング及び時間的長さの少なくとも何れか一方を決定することを特徴としている。
【００２６】
上記構成のモータ制御装置では、ロータの回転数が回転数検出手段により検出され、この回転数検出手段により検出された実際のロータの回転数が制御手段にフィードバックされる。上述した連続通電状態及び連続通電停止状態とするタイミングや時間的長さは、フィードバックされた実際のロータの回転数と設定値との偏差に基づいて決定される。
【００２７】
これにより、回転数を変化させたい場合に設定値を変化させても、巻線に流れる電流の１周期中におけるデッドタイムの発生回数の急激な増減を防止でき、ブラシレスモータの回転数変化を安定させることができる。
【００２８】
請求項６記載のモータ制御装置は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の本発明において、各々で前記複数相の巻線のうち１つの相の巻線に対する前記連続通電及び前記連続通電停止の継続時間の長さが異なる複数のマップデータが記憶された記憶手段を備えると共に、前記複数のマップデータは、各々が前記１つの相の巻線に対応する電気角３６０度分のデータとされて概念的に前記継続時間が短いものから長いものの順番に１列に並べられ、前記制御手段は、前記１つの相の巻線を除く他の相の巻線に対応する前記継続時間の設定に際して、前記１つの相の巻線対する前記他の相の位相差分だけずらした状態で前記マップデータを読み込むと共に、読み込んだ前記マップデータで前記位相差分だけ不足する分を、読み込んだ前記マップデータに対して概念的に隣接する次の前記マップデータで補う、ことを特徴としている。
【００２９】
上記構成のモータ制御装置では、上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子の連続通電及び連続通電停止の継続時間に対応するマップデータが予め記憶手段に記憶させられており、制御手段は記憶手段から対応するマップデータを読み込むことで、上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子の連続通電及び連続通電停止の継続時間が設定される。
【００３０】
このため、巻線に対する全体的な通電周期内における電気角毎の連続通電及び連続通電停止の判定が不用になるため制御手段の負荷が軽減される。これにより、処理速度が比較的遅い制御手段を用いることが可能となり、コストを安価にできる。
【００３１】
ところで、本発明において、マップデータは複数相の巻線のうち、１つの相の巻線にしか対応しておらず、しかも、個々のマップデータは電気角で３６０度分しかない。
【００３２】
ここで、本発明では、他の相の巻線に対する連続通電及び連続通電停止の継続時間の設定にも記憶手段に記憶された複数のマップデータを利用するが、他の相の巻線に対する継続時間を設定に際して制御手段はマップデータが用意された１つの相の巻線に対する他の相の巻線の電気的な位相差だけずらしてマップデータを読み込む。
【００３３】
さらに、上記のように、マップデータは各々が電気角３６０度分しかないため、位相差分だけデータが不足するが、本発明では、上記のように、複数のマップデータが連続通電及び連続通電停止の継続時間の短いものから長いものへ概念的に１列に並んでおり、データの不足分は概念的に隣接する次のマップデータで補われる。
【００３４】
このように、本発明では、各々が電気角３６０度分のデータを有する１つの相の巻線に対応するマップデータだけで、スイッチング素子の制御を行なうため、記憶手段に記憶させる全データ量を少なくでき、コストを安価にできる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態の構成＞
（車載空調装置用モータアクチュエータ１２の構成の概略）
図３には、本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置１０を備えた車載空調装置用モータアクチュエータ１２（以下、単に「モータアクチュエータ１２」と称する）を一部破断した正面断面図が示されている。
【００３６】
この図に示されるように、本モータアクチュエータ１２はハウジング１４を備えており、その内側にはブラシレスモータ１６（以下、単に「モータ１６」と称する）とモータ制御装置１０の制御基板１８が収容されている。
【００３７】
図３に示されるように、ハウジング１４は一端が開口した浅底の略箱状に形成されており、ハウジング１４の開口端には略円筒形状の筒部３４がハウジング１４に対して一体的に設けられている。
【００３８】
また、ハウジング１４には略円筒形状の支持部３６が設けられており、この支持部３６の外周部にはステータ２８が一体的に取り付けられている。ステータ２８は、薄珪素鋼板等から成る複数枚のコア片を積層して形成されたコア２６を備えており、更に、このコア２６には各々が巻線としての三相のコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃから成るコイル群３０（図２参照）が巻き掛けられている。これらのコイル３０Ａ〜３０Ｃは、電気的な位相が１２０度ずれるように設けられており、これらのコイル３０Ａ〜３０Ｃが所定の周期で交互に通電されることにより、ステータ２８の周囲に所定の回転磁界を形成する。
【００３９】
一方、図３に示されるように、支持部３６の内側には一対の軸受３８が固定されており、これらの軸受３８によってシャフト２０が支持部３６並びに筒部３４に対して同軸的で且つ自らの軸周りに回転自在に支持されている。
【００４０】
このシャフト２０の軸方向一端側は筒部３４を貫通しており、その一端部若しくは一端部近傍にてシャフト２０の回転力を受けて回動する図示しない空調装置本体に設けられた送風用のファンへ機械的に連結されている。
【００４１】
また、シャフト２０の筒部３４から貫通した部分にはロータ２２が一体的に取り付けられている。ロータ２２はハウジング１４の開口方向とは反対方向へ向けて開口した筒部３４並びに支持部３６に対して同軸の有底筒形状に形成されており、このロータ２２の上底部をシャフト２０が貫通している。
【００４２】
このロータ２２の内周部には、略円筒形状のマグネット２４がロータ２２に対して同軸的に固定されている。マグネット２４はその軸心を介して半径方向一方の側はＮ極で他方の側がＳ極となるように形成されていると共に、自らの軸心周りに所定角度（例えば、６０度）毎に磁極の極性が変わるように形成され、その周囲に所定の磁界を形成する。
【００４３】
図３に示されるように、このマグネット２４は支持部３６の半径方向に沿ってステータ２８の外側でステータ２８と対向する如く設けられており、上述したコイル群３０が通電されてステータ２８の周囲に回転磁界が形成されると、この回転磁界とマグネット２４が形成する磁界との相互作用で支持部３６周りの回転力がマグネット２４に生じ、これにより、シャフト２０が回転する構成である。
【００４４】
一方、図３に示されるように、ステータ２８よりもハウジング１４の底部側には制御基板１８が配置されている。この制御基板１８は表面及び裏面の少なくとも何れか一方にプリント配線が施されており、複数の抵抗素子やトランジスタ素子、更にはマイクロコンピュータ等の素子が上記のプリント配線を介して適宜に接続されている。
【００４５】
（モータ制御装置１０の構成の概略）
次に、制御基板１８の概略的な構成、すなわち、本モータ制御装置１０の概略的な構成について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００４６】
モータ制御装置１０（制御基板１８）は、速度指令回路４２、電源スタンバイ回路４４、パルス信号発生手段であり、また、キャンセル手段として制御手段を構成する速度制御演算部４６、ドライバ手段として速度制御演算部４６と共に制御手段を構成するプリドライバ回路４８、整流手段としての三相インバータ５０、昇圧回路５２を含めて構成されている。
【００４７】
速度指令回路４２は、フィルタ回路や増幅回路等の各種回路を含めて構成され、或いは、これらの回路を含めた構成と同等の機能を有するＩＣ等により構成されており、例えば、車両のインパネ等に設けられた空調装置のＯＮ／ＯＦＦ用や風量の切り替え用として用いられる１乃至複数の操作スイッチ５４からの操作信号が入力される。
【００４８】
電源スタンバイ回路４４は、速度指令回路４２と後述する速度制御演算部４６の間に介在しており、空調装置の停止状態にあっても電源５６から空調装置へ流れる微弱な電流を制御して抑制する回路である。
【００４９】
速度制御演算部４６は、ＣＰＵ６２、記憶手段としてのＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６、タイマ６８等を含めて構成されたマイコンで、構造的には１乃至複数の集積回路により構成されており、機能的にはコンパレータ回路（比較回路）、増幅回路、乗算回路等の各種回路及びこれらを組み合わせて構成される三角波やのこぎり波等の参照波信号生成回路やＰＷＭ（パルス幅変調）回路の機能を有し、最終的には、電源スタンバイ回路４４を介して速度指令回路４２から入力される速度指令信号に応じたＰＷＭ信号を出力する。
【００５０】
また、ＲＯＭ６４には、複数のマップデータが記憶されており、ＣＰＵ６２は、ＲＯＭ６４から複数のマップデータのうちの何れかを読み込む。マップデータは、後述するキャンセル信号の生成に供される。
【００５１】
ここで、キャンセル信号は、上記のＰＷＭ信号をキャンセルして、予め設定された長さだけ後述するＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃを連続して通電し、又は通電を停止するための信号である。
【００５２】
この連続通電及び連続通電停止の継続時間は、後述するホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃでの検出結果から得られる実際のロータ２２の回転数と、設定されたロータ２２の回転数との偏差に基づいて決められ、連続通電状態及び連続通電停止状態の継続時間が短いものから長いものへの順番に用意されたマップデータの少なくとも一部としてＲＯＭ６４に記憶されている。
【００５３】
ここで、図６には、上記のマップデータを概念的に表した図が示されている。この図に示されるように、マップデータは、マップデータ１からマップデータＮまで複数設けられている。マップデータ１は、上述した連続通電及び連続通電停止の継続時間の時間的長さが「０」とされ、マップデータ２、マップデータ３、・・・の順番で、継続時間の時間的長さが漸次若しくは段階的に増加し、マップデータＮで連続通電及び連続通電停止の継続時間の時間的長さが最大となる。
【００５４】
また、これらのマップデータは、概念的にマップデータ１からマップデータＮまで１列に順番に並んでいる。さらに、マップデータ２からマップデータＮ−１までは、基本的に１つずつしか用意されていないが、上記継続時間の時間的長さが「０」のマップデータ１と、上記継続時間の時間的長さが最大となるマップデータＮは２個ずつ用意されており、図６に示されるように、概念的に１列に並んだマップデータは、先頭に２つのマップデータ１が並ぶと共に最後に２つのマップデータＮが並ぶ。
【００５５】
さらに、マップデータはＲＯＭ６４にはコイル３０Ａ〜３０Ｃの各相のうち、コイル３０Ａに対応した相のマップデータデータしか用意されていない。しかも、各マップデータは電気角で３６０度分しか有していない。
【００５６】
三相インバータ５０は、各々が上段スイッチング素子（若しくは、上段半導体素子）としての３つのＮチャンネル・パワーＭＯＳ電界効果トランジスタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃと、各々が下段スイッチング素子（若しくは、下段半導体素子）としての３つのＮチャンネル・パワーＭＯＳ電界効果トランジスタ７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃとを備えている（以下、これらのＮチャンネル電界効果トランジスタ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃを、便宜上「ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃ」と称する）。
【００５７】
これらのＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃのうち、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａのソース及びＭＯＳＦＥＴ７２Ａのドレインはコイル３０Ａの端子へ接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ７０Ｂのソース及びＭＯＳＦＥＴ７２Ｂのドレインはコイル３０Ｂの端子へ接続されており、ＭＯＳＦＥＴ７０Ｃのソース及びＭＯＳＦＥＴ７２Ｃのドレインはコイル３０Ｃの端子へ接続されている。
【００５８】
プリドライバ回路４８は、速度制御演算部４６と三相インバータ５０との間に介在する回路で、上述したＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃの各ゲートへ接続されており、速度制御演算部４６からのＰＷＭ信号に基づいて三相インバータ５０の各ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃへ「ＨＩＧＨ」レベル若しくは「ＬＯＷ」レベルのスイッチング信号をＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃの各ゲートへ出力する。従来周知のようにＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃは「ＬＯＷ」レベルのスイッチング信号がゲートに入力された状態ではＯＦＦ状態で基本的に電源５６からの電流がドレインからソースへ流れることはないが、「ＨＩＧＨ」レベルのスイッチング信号がゲートに入力されることでＯＮ状態となり電源５６からの電流がドレインからソースへ流れる。
【００５９】
昇圧回路５２は、プリドライバ回路４８へ接続された回路で、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃへ出力するスイッチング信号の電圧レベルを、電源５６の電圧レベルよりも高くするための回路である。
【００６０】
一方、本モータ制御装置１０は回転数検出手段としての回転検出装置７４を備えている。
【００６１】
この回転検出装置７４は、センサマグネット７６と３つのホールＩＣ素子７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃとを含めて構成されている。
【００６２】
センサマグネット７６は、シャフト２０の軸方向他端側にシャフト２０に対して同軸的且つ一体的に固定されている。このセンサマグネット７６もまた永久磁石で、その軸心周りに所定角度（例えば、６０度）毎にＮ極とＳ極とが交互に位置する多極磁石とされており、その周囲に特定の磁界を形成する。
【００６３】
一方、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃはセンサマグネット７６の半径方向外側でセンサマグネット７６の軸心周りに１２０度毎に設けられており、各々の位置でセンサマグネット７６の磁界を構成する磁力線を検出する。
【００６４】
これらのホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃは各々が上述した速度制御演算部４６へ接続されている。
【００６５】
また、本モータ制御装置１０は電流センサ８２、電圧センサ８４、温度センサ８６等の各種のセンサを備えている。電流センサ８２は三相インバータ５０に流れる電流の電流値を検出し、また、電圧センサ８４は三相インバータ５０に印加される電圧を検出する。さらに、温度センサ８６は三相インバータ５０等の温度を検出する。これらの電流センサ８２、電圧センサ８４、温度センサ８６等の各種のセンサは、速度制御演算部４６のＣＰＵ６２へ接続されており、検出値に対応した信号はＣＰＵ６２へ出力され、電流、電圧、温度が正常であるか否かを判定し、仮に各センサ８２〜８６が異常な電流、電圧、温度の何れかを検出した場合にはＣＰＵ６２がモータ１６を停止させる。
【００６６】
＜第１の実施の形態の作用、効果＞
（基本的な動作の概略）
次に、本実施の形態の作用並びに効果について説明する。
【００６７】
本モータ制御装置１０は、所謂「相補ＰＷＭ制御」でモータ１６の駆動制御を行なっている。相補ＰＷＭ制御に関しては基本的に周知の技術であるので詳細な説明は省略して以下に簡単に説明する。
【００６８】
本モータ制御装置１０では、空調装置のＯＮ／ＯＦＦ若しくは風量切り替えのために操作スイッチ５４が操作されると、操作スイッチ５４から所定電圧の操作信号が出力されて速度指令回路４２に入力される。
【００６９】
速度指令回路４２に入力された操作信号は速度指令回路４２で速度制御演算部４６のＣＰＵ６２にて比較等を行ないうる設定値としての速度指令信号に変換されたのち電源スタンバイ回路４４を介して速度制御演算部４６へ出力される。
【００７０】
速度制御演算部４６に入力された速度指令信号と、別に速度制御演算部４６にて生成された三角波やのこぎり波等の参照波信号の各々は、コンパレート回路と同等の処理がなされ、更に、速度指令信号と原信号に基づいて操作指令信号レベルに応じたパルス幅を有するパルス信号としてのＰＷＭ信号が生成され、プリドライバ回路４８へ出力される。
【００７１】
プリドライバ回路４８では、昇圧回路５２と共にＰＷＭ信号のレベル及びパルス幅に基づいて各ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃの各々をＯＮ／ＯＦＦしうる駆動信号としてのパルス状のスイッチング信号が生成され、このスイッチング信号が三相インバータ５０の各ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃのゲートへ出力される。
【００７２】
上述したように、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃの各々は入力されたスイッチング信号が「ＬＯＷ」レベルであれば、ＯＦＦ状態となって基本的にドレインからソースへの電源５６からの電流を遮断し、「ＨＩＧＨ」レベルであれば、ＯＮ状態となって電源５６からの電流がドレインからソースへ流れることを許容する。ここで、スイッチング信号は上記のＰＷＭ信号に基づいて生成されることで、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃの何れかとＭＯＳＦＥＴ７２Ａ〜７２Ｃの何れかとが交互にＯＮ状態となり、これにより、図４に示されるような矩形波の電流が整流されてコイル３０Ａ〜３０Ｃに流れる。
【００７３】
このようにしてコイル３０Ａ〜３０Ｃの周囲に所定の磁界が形成され、コイル３０Ａ〜３０Ｃが形成する磁界とマグネット２４が形成する磁界との相互作用によってマグネット２４が回転し、更に、マグネット２４と一体のシャフト２０が回転する。上述したように、シャフト２０はハウジング１４の外側で空調装置のファンに連結されているため、シャフト２０が回転することでファンが回転し、これにより、空調装置から送風される。
【００７４】
一方、シャフト２０が回転することでセンサマグネット７６が共に回転する。上記のようにセンサマグネット７６は多極磁石を形成しており、その周囲に特定の磁界を形成しているが、センサマグネット７６が回転することで、センサマグネット７６の周囲に対するセンサマグネット７６の磁界が変動する。
【００７５】
センサマグネット７６の周囲における磁界の変動は、センサマグネット７６の周囲における特定位置での磁力線の強度変化となる。センサマグネット７６が形成する磁界の磁力線は、センサマグネット７６の周囲に配置されたホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃにより検出されており、検出した磁力線の強度に応じた回転信号がホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから速度制御演算部４６に出力される。
【００７６】
速度制御演算部４６では、各ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから入力された回転信号に基づいて実際のロータ２２（シャフト２０）の回転方向と回転数が算出される。さらに、速度制御演算部４６において、この算出結果に基づいた実回転信号と上述した速度指令信号の各々はコンパレート回路と同等の処理がなされて偏差がとられる。速度制御演算部４６では、この偏差に基づいたＰＷＭ信号を生成し、プリドライバ回路がこのＰＷＭ信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃをスイッチング操作することで、シャフト２０の回転数が補正される。
【００７７】
（本実施の形態の特徴的な作用、効果）
ここで、本モータ制御装置１０では、例えば、速度制御演算部４６に算出された実回転信号と速度指令信号との偏差に基づいて決められたＰＷＭ信号が所定範囲を超えない場合には、先ず、速度制御演算部４６のＲＯＭ６４に記憶された複数のマップデータのうち、連続通電状態及び連続通電停止状態の継続時間の時間的長さが「０」のマップデータ１がＣＰＵ６２に読み込まれる。
【００７８】
ここで、この状態では基本的にマップデータ１に基づいて速度制御演算部４６でキャンセル信号が生成され、ＰＷＭ信号に対して割り込んでプリドライバ回路４８に出力される。が、上記のように、マップデータ１は、連続通電状態及び連続通電停止状態の継続時間の時間的長さが「０」であるため、キャンセル信号がプリドライバ回路４８に入力されたことによる実質的な変化は生じず、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング信号をプリドライバ回路４８が生成してＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃに対して出力する。
【００７９】
これに対して、速度制御演算部４６にて算出された上記偏差に基づいて決められたＰＷＭ信号が、所定範囲を超える場合には、速度制御演算部４６のＲＯＭ６４に記憶された複数のマップデータ１からマップデータＮのうち、フィードバックされた実際のロータ２２の回転数（すなわち、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃでの検出信号に基づくロータ２２の実回転数）と、速度指令信号との偏差に基づいて決められたＰＷＭ信号に対応するマップデータがＣＰＵ６２に読み込まれる。これにより、ＣＰＵ６２が読み込んだマップデータに基づいて、図５に示されるように、速度制御演算部４６にてコイル３０Ａ〜３０Ｃのトータル的な通電時間よりも充分に短く且つ１回の通電時間よりも長いキャンセル信号がＰＷＭ信号に割り込んでコイル３０Ａ〜３０Ｃの各相に対応して生成され、コイル３０Ａ〜３０Ｃへの通電開始から終了するまでの間の略中間部に対応してＰＷＭ信号に割り込むようにキャンセル信号がプリドライバ回路４８へ出力される。
【００８０】
キャンセル信号が入力されたプリドライバ回路４８は、このキャンセル信号に対応したＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃに対してキャンセル信号入力直前の信号を連続的に出力し続ける。すなわち、キャンセル信号入力直前がＯＮ状態であったキャンセル信号に対応するＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃは、キャンセル信号が終了するまでの間ＯＮ状態を維持し、キャンセル信号入力直前がＯＦＦ状態であったキャンセル信号に対応するＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃは、キャンセル信号が終了するまでの間ＯＦＦ状態を維持する。
【００８１】
さらに、速度制御演算部４６からのキャンセル信号の出力が終了すると、その直後に再びＰＷＭ信号が速度制御演算部４６からプリドライバ回路４８へ出力され、再び、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃがスイッチング操作される。
【００８２】
この状態から更に速度制御演算部４６にて算出された上記偏差に基づいて決められたＰＷＭ信号が所定範囲を超える場合には、上記継続時間の時間的長さが長いマップデータに基づいてキャンセル信号が生成されてプリドライバ回路４８へ出力される。但し、この場合でのキャンセル信号の長さは、コイル３０Ａ〜３０Ｃの通電時間以下の長さで、速度制御演算部４６にて算出された上記偏差に基づいて決められたＰＷＭ信号が所定範囲を超える状態が引き続き継続することで漸次（段階的に）キャンセル信号が長くなり、最終的にはコイル３０Ａ〜３０Ｃの通電時間と同じとなる。
【００８３】
ここで、上記のようなキャンセル信号が生成されて出力され、これに基づき、スイッチング操作が停止されるが、コイル３０Ａ〜３０Ｃに通電されていることに変わりはない。このため、基本的にはスイッチング操作を行なった場合と同様にモータ１６のシャフト２０が回転する。
【００８４】
但し、キャンセル信号に基づいてスイッチング操作が停止している状態では、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃのうちキャンセル信号に対応した素子は連続的にＯＮ状態若しくはＯＦＦ状態となり、ＭＯＳＦＥＴ７２Ａ〜７２Ｃのうちキャンセル信号に対応した素子は連続的にＯＦＦ状態若しくはＯＮ状態となるため、対応するコイル３０Ａ〜３０Ｃには連続して電流が流れ、その結果、スイッチング操作時とは異なりデッドタイムが無くなる。
【００８５】
このデッドタイムの間は、ＭＯＳＦＥＴ７２Ａ〜７２Ｃの何れかの素子及びこの何れかの素子に対応するＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃの双方がＯＦＦ状態となり、対応するコイル３０Ａ〜３０Ｃに電流が流れず、その結果、モータ１６の出力は、このデッドタイムの総和に対応して低下する。
【００８６】
しかしながら、本モータ制御装置１０では、上記のように一時的にではあるがデッドタイムが無くなるため、モータ１６の出力低下を抑制できる。
【００８７】
しかも、上記偏差に基づいて決められたＰＷＭ信号が所定範囲を超える状態が継続している場合には、キャンセル信号が漸次（段階的に）長くなり、最終的にはコイル３０Ａ〜３０Ｃの通電時間と同じになる。したがって、上記偏差に基づいて決められたＰＷＭ信号が所定範囲を超える状態が継続していれば、デッドタイムは漸次（段階的に）減少し、最終的には最長のキャンセル信号（すなわち、マップデータＮに基づくキャンセル信号）によってデッドタイムが消滅し若しくは最小となる。このため、より一層、モータ１６の出力低下を抑制できる。
【００８８】
また、通常のＰＷＭ信号がプリドライバ回路４８へ出力された直後に最長のキャンセル信号をプリドライバ回路４８に出力しデッドタイムの発生回数を急激に減少させることが可能である。しかしながら、デッドタイムの減少分に対応してコイル３０Ａ〜３０Ｃへの通電電流が増加することを考慮すると、デッドタイム発生回数の急激な減少はコイル３０Ａ〜３０Ｃの通電電流の急激な増加となり、その結果、モータ１６の回転数が急変し、制御性が悪くなる。
【００８９】
ここで、本モータ制御装置１０では、段階的にキャンセル信号を長くすることで段階的にデッドタイムの発生回数を減少させているため、コイル３０Ａ〜３０Ｃの通電電流が段階的に増加され、モータ１６の回転数を急変させることなく制御できる。
【００９０】
さらに、本モータ制御装置１０以外の構成であっても本モータ制御装置１０と同様の効果を得ることは可能である。しかしながら、同様の効果を得るための構成と比べると相補ＰＷＭ制御を行なう本モータ制御装置１０は回路規模を小さくでき、その結果、コストを安価にでき小型化も可能となる。
【００９１】
ところで、上述したキャンセル信号は、コイル３０Ａ〜３０Ｃの各相に応じて生成される。これに対して、キャンセル信号の生成に用いられるマップデータは、コイル３０Ａに対応したマップデータしかＲＯＭ６４に記憶されておらず、しかも、マップデータの各々は電気角３６０度分しか有していない。
【００９２】
ここで、本実施の形態では、コイル３０Ｂに対応するキャンセル信号を生成する際にも、ＣＰＵ６２はコイル３０Ａに対応したマップデータを用いる。但し、コイル３０Ａとコイル３０Ｂとでは、電気角で１２０度だけ位相がずれているため、コイル３０Ｂに対応するキャンセル信号を生成する際にＣＰＵ６２は、この位相差分だけずれた状態でマップデータを読み込む（図６の概念図を参照）。
【００９３】
しかしながら、上記のように、各マップデータは電気角３６０度分しか有していないため、コイル３０Ｂに対応するキャンセル信号を生成する際にＣＰＵ６２は、この位相差分だけデータが不足する。
【００９４】
ここで、本実施の形態では、上述したように、各マップデータは、キャンセル信号の時間的長さ（連続通電及び連続通電停止の継続時間の時間的長さ）が短いものから長いものへ概念的に順番に１列に並べられているため、ＣＰＵ６２は、上記の不足分を隣接する次のマップデータで補うように隣接する２つのマップデータを跨いでＲＯＭ６４から読み込む。
【００９５】
同様に、コイル３０Ｃに対応したキャンセル信号を生成する際には、コイル３０Ａとコイル３０Ｃとの位相差分（電気角で２４０度）だけずれた状態でＣＰＵ６２がＲＯＭ６４からマップデータを読み込む（図６の概念図を参照）。
【００９６】
さらに、位相差分に対応したデータの不足分は、ＣＰＵ６２が隣接する次のマップデータで補うように隣接する２つのマップデータを跨いでＲＯＭ６４から読み込む。
【００９７】
また、上記継続時間の時間的長さが「０」であるマップデータ１と上記継続時間の時間的長さが最大になるマップデータＮはそれぞれ２つずつ用意されており、図６に示されるように、マップデータ１同士、及び、マップデータＮ同士が概念的に並んでいる。このため、上記継続時間の時間的長さを「０」とする場合及び上記継続時間の時間的長さを最大とする場合には、最初（先頭側）のマップデータ１又はマップデータＮに基づいてコイル３０Ａに対応したキャンセル信号を生成することで、コイル３０Ｂ、３０Ｃに対応したキャンセル信号が後方で隣接するマップデータに跨っても、この後方側で隣接するマップデータは同一のマップデータ１又はマップデータＮとなる。このため、この状態では、コイル３０Ａ〜３０Ｃの各々に対応した全てのキャンセル信号による上記継続時間の時間的長さを「０」又は最大にできる。
【００９８】
このように、本実施の形態では、コイル３０Ａ〜３０Ｃの各々（各相）に対応したキャンセル信号を生成するにあたり、予め、キャンセル信号に含まれる連続通電及び連続通電停止の継続時間に対応するマップデータ１〜マップデータＮを用意して、これらのマップデータ１〜マップデータＮを連続通電及び連続通電停止の時間的長さが短いものから長いものへ概念的に１列に順番にＲＯＭ６４に記憶させているため、各コイル３０Ａ〜３０Ｃでの通電波形の位相角に連続通電及び連続通電停止の判定をＣＰＵ６２が行なわなくてよい。このため、ＣＰＵ６２の負荷を軽減でき、比較的処理速度が遅いＣＰＵ６２でも充分に用いることができるため、コストを安価にできる。
【００９９】
また、本実施の形態では、上記のように、ＲＯＭ６４に記憶させたマップデータの各々は、コイル３０Ａに対応したマップデータしか備えていない。しかも、各マップデータは、電気角で３６０度分しか有していないことから、ＲＯＭ６４での記憶量を効果的に軽減できるため、記憶容量の少ないＲＯＭ６４を適用でき、この意味でコストを安価にできる。
【０１００】
＜第２の実施の形態＞
図７には本実施の形態に係るモータ制御装置１１０の構成がブロック図により示されている。この図に示されるように、モータ制御装置１１０は前記第１の実施の形態における速度制御演算部４６に代わり制御手段を構成する速度制御演算部１１２を備えている。この速度制御演算部１１２の構造的な構成は基本的に速度制御演算部４６と同じであるが、速度制御演算部１１２で生成されるキャンセル信号の態様が速度制御演算部４６で生成されるキャンセル信号とは異なる。
【０１０１】
すなわち、本モータ制御装置１１０では、速度制御演算部１１２により算出された実回転信号と速度指令信号との偏差に基づいて決められたＰＷＭ信号が、所定範囲を超える場合には、速度制御演算部１１２にてコイル３０Ａ〜３０Ｃの通電時間よりも充分に短いキャンセル信号がＰＷＭ信号の生成に割り込んで生成されるが、図８に示されるように、コイル３０Ａ〜３０Ｃの通電時間に対応したＰＷＭ信号に複数回に分かれて段階的に割り込むように生成される。
【０１０２】
したがって、本モータ制御装置１１０では、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ及びＭＯＳＦＥＴ７２Ａ〜７２Ｃの何れか一方がＯＮを維持して何れか他方がＯＦＦを維持する状態が、コイル３０Ａ〜３０Ｃの通電時間内に複数回出現する。
【０１０３】
さらに、本実施の形態でも前記第１の実施の形態と同様に上記偏差に基づいて決められたＰＷＭ信号が所定範囲を超える状態が継続することで段階的にキャンセル信号が長くなる。
【０１０４】
このように本モータ制御装置１１０でも、キャンセル信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ及びＭＯＳＦＥＴ７２Ａ〜７２Ｃの何れか一方がＯＮを維持して何れか他方がＯＦＦを維持した状態ではデッドタイムが無くなるため、基本的には前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
また、本モータ制御装置１１０では、コイル３０Ａ〜３０Ｃの通電時間に対応したＰＷＭ信号に対してキャンセル信号を複数回に分けて割り込ませることで、モータ１６が作動した際に生じる音や振動の周期をモータ１６の整流周期に対して高次周期側へ偏らせることが可能となる。したがって、例えば、モータ１６の作動状態で発生する音や振動を低減するために、ゴム材を用いたゴム・アイソレーション構造を採用した場合に、ゴム材の共振点から音や振動の周期が偏るように調整することも可能となり、これによって、防振性能や静粛性能が向上する。
【０１０６】
さらに、本モータ制御装置１１０では、コイル３０Ａ〜３０Ｃの通電時間中であってもキャンセル信号が割り込んでいない範囲ではＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ及びＭＯＳＦＥＴ７２Ａ〜７２Ｃに対して通常のスイッチング信号がプリドライバ回路４８から出力される。このため、コイル３０Ａ〜３０Ｃに流れる電流の波形を任意の波形に整流でき、例えば、擬似的な正弦波等を作ることも可能である。
【０１０７】
なお、上記の各実施の形態では、ＰＷＭ信号に割り込むようにキャンセル信号をプリドライバ回路４８へ出力されることで、このキャンセル信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ及びＭＯＳＦＥＴ７２Ａ〜７２Ｃの何れか一方のＯＮを維持して何れか他方のＯＦＦを維持する構成である。しかしながら、本発明の観点からすれば、本発明がこのようなＰＷＭ信号をキャンセルするキャンセル信号を割り込ませる構成に限定されるものではなく、例えば、所謂シーケンス制御によって、所定のタイミングでＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ及びＭＯＳＦＥＴ７２Ａ〜７２Ｃの何れか一方のＯＮを維持して何れか他方のＯＦＦを維持する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】整流手段（三相インバータ）の構成と周囲との関係の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置を適用したブラシレスモータアクチュエータの構成の概略を示す断面図である。
【図４】コイルに流れる電流波形を示すタイムチャートである。
【図５】コイルに流れる電流波形とキャンセル信号との対応を示すタイムチャートである。
【図６】記憶手段としてのにＲＯＭに記憶させたマップデータとマップデータを読み込むＣＰＵとの関係を概念的に示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図８】第２の実施の形態においてコイルに流れる電流波形とキャンセル信号との対応を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０・・・モータ制御装置、１６・・・ブラシレスモータ、２２・・・ロータ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・コイル（巻線）、４６・・・速度制御演算部（制御手段）、６４・・・ＲＯＭ（記憶手段）、４８・・・プリドライバ回路（制御手段）、５０・・・三相インバータ（整流手段）、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ・・・ＭＯＳＦＥＴ（上段スイッチング素子）、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ・・・ＭＯＳＦＥＴ（下段スイッチング素子）、７４・・・回転検出装置（回転数検出手段）、１１０・・・モータ制御装置、１１２・・・速度制御演算部（制御手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that controls a brushless motor by control such as PWM control.
[0002]
[Prior art]
An air blower drive source in a vehicle air conditioner includes, for example, a rotor that includes a permanent magnet by energizing a coil with a current rectified by turning on and off a semiconductor element such as a power transistor provided in a drive circuit. A brushless motor that rotates the motor is employed, and air is blown into the vehicle compartment from the main body of the air conditioner by the rotational driving force of the brushless motor.
[0003]
On the other hand, so-called PWM (Pulse Width Modulation) control is adopted for the drive control of such a brushless motor, that is, for the on / off control of the semiconductor elements provided in the drive circuit described above. . In addition, in this type of PWM control, a semiconductor element (hereinafter referred to as “upper semiconductor element” for convenience) in the upper stage of the winding (coil) of the brushless motor (upstream of the coil with respect to the direction of current flowing in the coil). And the lower part of the winding (downstream of the coil with respect to the direction of the current flowing in the coil) (hereinafter referred to as “lower semiconductor element” for the sake of convenience) by complementary PWM control, There is a method (hereinafter referred to as “complementary PWM control” for the sake of convenience) of energizing an arbitrary waveform while rectifying.
[0004]
Furthermore, for this complementary PWM control, there is also a method of performing PWM control on only one of the upper semiconductor element and the lower semiconductor element (hereinafter referred to as “one-side PWM control” for convenience).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the complementary PWM control, the upper semiconductor element and the lower semiconductor element are alternately turned on and off. Ideally, it is preferable that the upper semiconductor element is turned on / off and the lower semiconductor element is turned off / on at the same time (including the upper semiconductor element is turned off and on and the lower semiconductor element is turned on / off). Since the semiconductor element is turned on, off, off, and on, a time delay occurs. For example, if the upper semiconductor element is turned on and off and the lower semiconductor element is turned on and off at the same time, However, both the upper semiconductor element and the lower semiconductor element are turned on, and as a result, the circuit may be defective.
[0006]
In order to prevent both the upper semiconductor element and the lower semiconductor element from being turned on, normally, the timing at which the lower semiconductor element is turned on is delayed with respect to the timing at which the upper semiconductor element is turned off. A state in which both semiconductor elements are turned off, that is, a so-called dead time is provided.
[0007]
However, energization of the coil is stopped during the dead time. Considering that the output of the motor when the brushless motor is driven and controlled by PWM control as described above increases in accordance with the energization time of the coil, if the energization to the coil is stopped by providing a dead time The output is reduced by this stop time.
[0008]
In the case of the above-described one-side PWM control, such a problem does not occur because the dead time is unnecessary due to its structure, but the one-side PWM control includes a drive circuit, a control circuit, and the like as compared with the complementary PWM control. Further, since the scale of the entire circuit configuration is large and complicated, the one-side PWM control is not suitable particularly when miniaturization is required as much as a motor actuator for an air conditioner mounted on a vehicle.
[0009]
An object of the present invention is to obtain a motor control device that can suppress a decrease in the output of a brushless motor and can reduce the circuit scale in consideration of the above facts.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
 The motor control device according to claim 1 is provided on the upstream side of the upper switching element provided on the upstream side of the winding and the downstream side of the winding with respect to the current flowing in the plurality of phase windings constituting the brushless motor. It is configured including the lower switching element, and the upperStageBottomEachSwitching elementButSwitchingBy beingRectifying means for supplying a current having a specific waveform to any phase of the winding;Generate and output the predetermined signal wave, and based on the predetermined signal waveThe upper stageas well asBottomEachSwitching element is switched for a predetermined timeMakeControl meansIn the motor control device, the control unit outputs a cancel signal at a predetermined timing within a time during which the signal wave is output, and the signal wave is output based on the signal wave within a range of the output time of the signal wave. While the switching is stopped, either one of the upper stage and the lower stage is continuously applied for a longer period of time than the time when one of the upper and lower switching elements is energized once based on the signal wave. The switching element is energized to stop the energization of one of the other switching elements, thereby reducing the occurrence of dead time in which each of the upper and lower switching elements is simultaneously de-energized. The duration of the continuous energization state of the switching element and the continuous energization stop state of any one of the other switching elements Intermittently changing every, characterized in thating.
[0011]
 According to the motor control device configured as described above,Generated by the control meansPredetermined signal waves such as pulse signals are controlledOut ofIs basically based on this signal wave (more specifically, based on the pulse width of the pulse signal, etc. if the signal wave is a pulse signal).)Flow meansThenUpper stage switching element and lower stage switching elementButSwitching alternately for a predetermined timeThisThein this wayActually, the upper and lower switching elementsButBy switching, a current rectified into a specific waveform flows through the winding of the brushless motor, and the rotor of the brushless motor rotates.
[0012]
 Here, in this motor control device,The above signal wave is outputIn timeofAt a given timingA cancel signal is output from the control means. By outputting this cancel signal, switching of the upper and lower switching elements based on the signal wave is stopped within the time range in which the signal wave is output. Further, while the switching is stopped in this way, the time during which one of the upper and lower switching elements is energized once based on the signal wave described above (one switching element within the predetermined time described above). Is not the sum of the energization times of the first, but only one of the switching elements is energized continuously longer than the time of one ON state), and the energization of the other switching element is stopped.
[0013]
Therefore, there is no dead time between the one switching element being continuously ON and the other switching element being continuously OFF. Thereby, compared with the case where the upper stage switching element and the lower stage switching element are switched, the number of occurrences of dead time during the energization time of the winding is reduced. Thereby, the output fall of the brushless motor by dead time can be suppressed.
[0014]
In addition, since the length of the continuous energization time and the continuous energization stop time changes step by step for each energization cycle of the winding, the current flowing through the winding does not change abruptly. A sudden change in the rotation speed of the brushless motor due to the change can be prevented, and the brushless motor can be stably controlled.
[0015]
 The motor control device according to claim 2 is provided on the upstream side of the upper switching element provided on the upstream side of the winding and the downstream side of the winding with respect to the current flowing in the plurality of phase windings constituting the brushless motor. It is configured including the lower switching element, and the upperStageBottomEachRectifying means for supplying a current having a specific waveform to any phase of the winding by switching of the switching element;Generate and output a pulse signal.The upper switching element and the lower switching element are switched for a predetermined time according to the pulse width of the pulse signal.MakeA motor control device comprising a control means,The control means outputs a cancellation signal at a predetermined timing a plurality of times within the time during which the pulse signal is output, and the upper stage based on the pulse signal within the time range during which the pulse signal is output. The switching of each switching element in the lower stage and the lower stage is stopped a plurality of times, and while the switching is stopped, either one of the switching elements in the upper stage or the lower stage is energized once based on the pulse signal. A dead time in which both the upper switching element and the lower switching element are simultaneously stopped by energizing one of the switching elements and stopping energization of the other switching element for a long time. It reduces the occurrence ofing.
[0016]
 According to the motor control device configured as described above,Generated by the control meansPulse signalOut of control meansThe rectifying means basically depends on the pulse width of this pulse signal.ThenUpper stage switching element and lower stage switching elementButSwitching alternately for a predetermined timeThisThein this wayActually, the upper and lower switching elementsButSwitchedThisAs a result, a current rectified into a specific waveform flows in the winding of the brushless motor, and the rotor of the brushless motor rotates.
[0017]
 Here, in this motor control device,The above pulse signal is outputIn timeofMultiple predetermined timesA cancel signal is output from the control means. By outputting the cancel signal, switching of the upper and lower switching elements based on the pulse signal is stopped a plurality of times within the time range in which the pulse signal is output. Further, while the switching is stopped in this way, the time during which one of the upper and lower switching elements is energized once based on the pulse width of the above-described pulse signal (one of the above-mentioned predetermined time). This is not the sum of the energization times of the switching elements, but only one of these switching elements is energized continuously for longer than the time of one ON state), and the energization of either of the other switching elements is stopped. .
[0018]
Therefore, there is no dead time between the one switching element being continuously ON and the other switching element being continuously OFF. Thereby, compared with the case where the upper stage switching element and the lower stage switching element are switched, the number of occurrences of dead time during the energization time of the winding is reduced. Thereby, the output fall of the brushless motor by dead time can be suppressed.
[0019]
Further, in this motor control device, continuous energization and continuous energization stop are performed alternately (that is, intermittently) with energization based on a normal pulse signal, so the timing for performing this continuous energization and continuous energization stop is adjusted. Thus, the period of sound and vibration generated when the brushless motor is operated can be biased toward the higher order period with respect to the rectification period of the brushless motor. As a result, for example, it is possible to adjust so that the period of the sound and vibration is deviated from the resonance point of the buffer material for reducing the sound and vibration generated in the operating state of the brushless motor. Silent performance is improved.
[0020]
Further, in the motor control device, normal switching is performed on the upper switching element and the lower switching element in a state other than continuous energization and continuous energization stop even during the energization time of the winding. For this reason, the waveform of the current flowing through the winding can be rectified into an arbitrary waveform.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the motor control device according to the second aspect, wherein the control means sets the time length of the continuous energization state and the continuous energization stop state for each energization cycle of the winding. It is characterized by changing it.
[0022]
In this motor control device, the time length of the continuous energization state for one switching element and the continuous energization stop state for the other switching element at a predetermined timing when energizing the winding is determined for each energization cycle of the winding. It is changed step by step. For this reason, the current flowing through the winding does not change abruptly, thereby preventing a sudden change in the rotation speed of the brushless motor due to a sudden change in the current, and the brushless motor can be stably controlled.
[0023]
The motor control device according to claim 4 is the motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means sets the time length of the continuous energization state and the continuous energization stop state, It is characterized in that it is lengthened or shortened stepwise for each energization cycle of the winding.
[0024]
In the motor control device configured as described above, the time length of the continuous energization state for one switching element and the continuous energization stop state for the other switching element at a predetermined timing when energizing the winding is the energization cycle of the winding. Each time it becomes longer or shorter step by step. For this reason, the current flowing through the winding does not increase or decrease suddenly. This prevents a sudden change in the rotational speed of the brushless motor caused by a sudden increase or decrease in the current, and enables stable control of the brushless motor. It becomes possible.
[0025]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the motor control device according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the rotor of the brushless motor, and the rotational speed detecting means. The control means determines at least one of the predetermined timing and the length of time of the continuous energization state and the continuous energization stop state based on the deviation between the actual rotational speed of the rotor and the set value detected by It is characterized by deciding.
[0026]
In the motor control device having the above configuration, the rotational speed of the rotor is detected by the rotational speed detection means, and the actual rotational speed of the rotor detected by the rotational speed detection means is fed back to the control means. The timing and time length of the continuous energization state and the continuous energization stop state described above are determined based on the deviation between the actual rotor speed fed back and the set value.
[0027]
This makes it possible to prevent a sudden increase or decrease in the number of dead time occurrences during one cycle of the current flowing through the winding even if the set value is changed when the number of rotations is to be changed, and to stabilize the change in the number of rotations of the brushless motor. Can be made.
[0028]
According to a sixth aspect of the present invention, in the motor control device according to any one of the first to fifth aspects, the continuous energization with respect to one phase winding of the plurality of phase windings and The storage means stores a plurality of map data having different durations of the continuous energization stop, and the plurality of map data includes an electrical angle of 360 degrees corresponding to the winding of the one phase. The control means is arranged in a row in the order of the shortest duration to the longest duration, and the control means corresponds to the windings of the other phases except the windings of the one phase. When setting the time, the map data is read while being shifted by the phase difference of the other phase with respect to the winding of the one phase, and the amount of the read map data that is insufficient by the phase difference is read. Ma Supplemented by conceptually following the map data adjacent against Pudeta is characterized by.
[0029]
In the motor control device having the above configuration, the map data corresponding to the continuous energization time and the continuous energization stop time of the upper switching element and the lower switching element is stored in the storage unit in advance, and the control unit maps the corresponding map from the storage unit. By reading the data, the continuous energization and continuous energization stop time of the upper switching element and the lower switching element are set.
[0030]
This eliminates the need for continuous energization and continuous energization stop for each electrical angle within the overall energization cycle of the windings, thereby reducing the load on the control means. As a result, it is possible to use a control means having a relatively low processing speed, and the cost can be reduced.
[0031]
By the way, in the present invention, the map data corresponds to only one phase winding among the plurality of phase windings, and the individual map data is only 360 degrees in electrical angle.
[0032]
Here, in the present invention, a plurality of map data stored in the storage means is also used for setting the duration of continuous energization and continuous energization stop for the windings of other phases. When setting the time, the control means reads the map data while shifting the electrical phase difference of the winding of one phase with respect to the winding of one phase for which the map data is prepared.
[0033]
Further, as described above, since each map data has only an electrical angle of 360 degrees, the data is insufficient by the phase difference. However, in the present invention, as described above, a plurality of map data are continuously energized and continuously energized. Are arranged in a row conceptually from the shortest to the longest, and the lack of data is supplemented by the next map data conceptually adjacent.
[0034]
As described above, in the present invention, since the switching element is controlled only by the map data corresponding to the winding of one phase each having the data for the electrical angle of 360 degrees, the total amount of data stored in the storage means is reduced. It can be reduced and the cost can be reduced.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Configuration of First Embodiment>
(Outline of configuration of motor actuator 12 for in-vehicle air conditioner)
FIG. 3 is a front sectional view in which a motor actuator 12 for an on-vehicle air conditioner (hereinafter simply referred to as “motor actuator 12”) including the motor control device 10 according to the first embodiment of the present invention is partially broken. It is shown.
[0036]
As shown in this figure, the motor actuator 12 includes a housing 14 in which a brushless motor 16 (hereinafter simply referred to as “motor 16”) and a control board 18 of the motor control device 10 are housed. ing.
[0037]
As shown in FIG. 3, the housing 14 is formed in a shallow, substantially box shape with one end opened, and a substantially cylindrical tube portion 34 is integrally formed with the housing 14 at the opening end of the housing 14. Is provided.
[0038]
The housing 14 is provided with a substantially cylindrical support portion 36, and a stator 28 is integrally attached to the outer peripheral portion of the support portion 36. The stator 28 includes a core 26 formed by laminating a plurality of core pieces made of a thin silicon steel plate or the like. Further, the core 26 has three-phase coils 30A, 30B as windings. A coil group 30 (see FIG. 2) consisting of 30C is wound around. These coils 30 A to 30 C are provided so that their electrical phases are shifted by 120 degrees. When these coils 30 A to 30 C are alternately energized at a predetermined cycle, a predetermined rotation around the stator 28 is performed. Create a magnetic field.
[0039]
On the other hand, as shown in FIG. 3, a pair of bearings 38 is fixed inside the support portion 36, and the shaft 20 is coaxial with the support portion 36 and the cylindrical portion 34 by these bearings 38, and by itself. It is supported so as to be rotatable around the axis of the.
[0040]
One end of the shaft 20 in the axial direction passes through the cylindrical portion 34, and the air blower provided in the air conditioner main body (not shown) that rotates by receiving the rotational force of the shaft 20 at one end or in the vicinity of the one end. Mechanically connected to the fan.
[0041]
Further, the rotor 22 is integrally attached to a portion of the shaft 20 penetrating from the cylindrical portion 34. The rotor 22 is formed in a bottomed cylindrical shape that is coaxial with the cylindrical portion 34 and the support portion 36 that are opened in a direction opposite to the opening direction of the housing 14, and the shaft 20 passes through the upper bottom portion of the rotor 22. is doing.
[0042]
A substantially cylindrical magnet 24 is coaxially fixed to the rotor 22 on the inner periphery of the rotor 22. The magnet 24 is formed so that one side in the radial direction is an N pole and the other side is an S pole through its axis, and the magnetic pole is formed around its own axis every predetermined angle (for example, 60 degrees). Are formed so that their polarities change, and a predetermined magnetic field is formed around them.
[0043]
As shown in FIG. 3, the magnet 24 is provided so as to face the stator 28 outside the stator 28 along the radial direction of the support portion 36, and the coil group 30 described above is energized to surround the stator 28. When a rotating magnetic field is formed, a rotational force around the support portion 36 is generated in the magnet 24 due to the interaction between the rotating magnetic field and the magnetic field formed by the magnet 24, whereby the shaft 20 rotates.
[0044]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the control board 18 is disposed on the bottom side of the housing 14 relative to the stator 28. The control board 18 is provided with printed wiring on at least one of the front surface and the back surface, and a plurality of resistance elements, transistor elements, and further elements such as a microcomputer are appropriately connected through the printed wiring. Yes.
[0045]
(Outline of configuration of motor control device 10)
Next, a schematic configuration of the control board 18, that is, a schematic configuration of the motor control device 10 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0046]
The motor control device 10 (control board 18) is a speed command circuit 42, a power supply standby circuit 44, and a pulse signal generation means. Also, a speed control calculation section 46 constituting a control means as a cancellation means, and a speed control calculation as a driver means. A pre-driver circuit 48 that constitutes a control means together with the unit 46, a three-phase inverter 50 as a rectifying means, and a booster circuit 52 are included.
[0047]
The speed command circuit 42 includes various circuits such as a filter circuit and an amplifier circuit, or is configured by an IC having a function equivalent to the configuration including these circuits, such as an instrument panel of a vehicle. An operation signal is input from one or more operation switches 54 used for turning on / off an air conditioner provided in the air conditioner or for switching the air volume.
[0048]
The power supply standby circuit 44 is interposed between the speed command circuit 42 and a speed control calculation unit 46 described later, and controls and suppresses a weak current flowing from the power supply 56 to the air conditioner even when the air conditioner is stopped. It is a circuit to do.
[0049]
The speed control calculation unit 46 is a microcomputer including a CPU 62, a ROM 64 as a storage means, a RAM 66, a timer 68, etc., and is structurally composed of one or more integrated circuits, and is functionally a comparator. Various functions such as circuits (comparison circuits), amplifier circuits, multiplication circuits, etc., and functions of reference wave signal generation circuits such as triangular waves and sawtooth waves composed of these circuits and PWM (pulse width modulation) circuits 1 outputs a PWM signal corresponding to the speed command signal input from the speed command circuit 42 via the power standby circuit 44.
[0050]
The ROM 64 stores a plurality of map data, and the CPU 62 reads any one of the plurality of map data from the ROM 64. The map data is used for generating a cancel signal, which will be described later.
[0051]
Here, the cancel signal is a signal for canceling the PWM signal and continuously energizing MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C, which will be described later, or stopping energization for a preset length.
[0052]
The duration of the continuous energization and the continuous energization stop is based on the deviation between the actual rotation speed of the rotor 22 obtained from the detection results of the Hall IC elements 78A to 78C described later and the set rotation speed of the rotor 22. It is stored in the ROM 64 as at least a part of map data prepared in order from the shortest to the longest continuous energization state and continuous energization state.
[0053]
Here, FIG. 6 is a diagram conceptually showing the map data. As shown in this figure, a plurality of map data are provided from map data 1 to map data N. In the map data 1, the duration of the continuous energization and continuous energization stop described above is “0”, and the duration of the duration in the order of map data 2, map data 3,. Gradually increases or stepwise, and the map data N has the maximum duration of continuous energization and continuous energization stop.
[0054]
Further, these map data are conceptually arranged in a line from map data 1 to map data N in order. Further, only one map data 2 to one map data N-1 is basically prepared, but the map data 1 whose duration is "0" and the duration of the duration are provided. Two pieces of map data N having the maximum target length are prepared. As shown in FIG. 6, the map data conceptually arranged in one column has two map data 1 at the head and the last one. Two map data N are lined up.
[0055]
Furthermore, the map data is prepared in the ROM 64 only for the map data of the phase corresponding to the coil 30A among the phases of the coils 30A to 30C. Moreover, each map data has only an electrical angle of 360 degrees.
[0056]
The three-phase inverter 50 includes three N-channel power MOS field effect transistors 70A, 70B, and 70C each serving as an upper switching element (or upper semiconductor element), and each serving as a lower switching element (or lower semiconductor element). N-channel power MOS field effect transistors 72A, 72B, 72C (hereinafter, these N-channel field effect transistors 70A-70C, 72A-72C are referred to as “MOSFETs 70A-70C, 72A-72C” for convenience. Called).
[0057]
Among these MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C, the source of the MOSFET 70A and the drain of the MOSFET 72A are connected to the terminal of the coil 30A. The source of the MOSFET 70B and the drain of the MOSFET 72B are connected to the terminal of the coil 30B, and the source of the MOSFET 70C and the drain of the MOSFET 72C are connected to the terminal of the coil 30C.
[0058]
The pre-driver circuit 48 is a circuit interposed between the speed control calculation unit 46 and the three-phase inverter 50, and is connected to the gates of the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C described above. Based on the PWM signal, switching signals of “HIGH” level or “LOW” level are output to the respective gates of the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C to the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C of the three-phase inverter 50. As is well known in the art, the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C are in the OFF state when a switching signal of “LOW” level is input to the gate, and basically the current from the power source 56 does not flow from the drain to the source. When a “HIGH” level switching signal is input to the gate, the transistor is turned on, and a current from the power source 56 flows from the drain to the source.
[0059]
The booster circuit 52 is a circuit connected to the pre-driver circuit 48 and is a circuit for making the voltage level of the switching signal output to the MOSFETs 70 A to 70 C higher than the voltage level of the power supply 56.
[0060]
On the other hand, the motor control device 10 includes a rotation detection device 74 as a rotation number detection means.
[0061]
The rotation detection device 74 includes a sensor magnet 76 and three Hall IC elements 78A, 78B, 78C.
[0062]
The sensor magnet 76 is coaxially and integrally fixed to the shaft 20 at the other axial end of the shaft 20. The sensor magnet 76 is also a permanent magnet, and is a multipolar magnet in which N poles and S poles are alternately positioned around the axis at predetermined angles (for example, 60 degrees). Form.
[0063]
On the other hand, the Hall IC elements 78A to 78C are provided every 120 degrees around the axis of the sensor magnet 76 on the outer side in the radial direction of the sensor magnet 76, and detect the magnetic lines constituting the magnetic field of the sensor magnet 76 at each position. .
[0064]
Each of these Hall IC elements 78A to 78C is connected to the speed control calculation unit 46 described above.
[0065]
Further, the motor control device 10 includes various sensors such as a current sensor 82, a voltage sensor 84, and a temperature sensor 86. The current sensor 82 detects the current value of the current flowing through the three-phase inverter 50, and the voltage sensor 84 detects the voltage applied to the three-phase inverter 50. Further, the temperature sensor 86 detects the temperature of the three-phase inverter 50 and the like. These various sensors such as the current sensor 82, the voltage sensor 84, and the temperature sensor 86 are connected to the CPU 62 of the speed control calculation unit 46, and a signal corresponding to the detected value is output to the CPU 62, and the current, voltage, temperature Is determined to be normal, and if each of the sensors 82 to 86 detects any abnormal current, voltage, or temperature, the CPU 62 stops the motor 16.
[0066]
<Operation and Effect of First Embodiment>
(Outline of basic operation)
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.
[0067]
The motor control device 10 performs drive control of the motor 16 by so-called “complementary PWM control”. Since the complementary PWM control is basically a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted and a brief description will be given below.
[0068]
In the motor control device 10, when the operation switch 54 is operated to turn on / off the air conditioner or switch the air volume, an operation signal having a predetermined voltage is output from the operation switch 54 and input to the speed command circuit 42.
[0069]
The operation signal input to the speed command circuit 42 is converted into a speed command signal as a set value that can be compared by the CPU 62 of the speed control calculation unit 46 in the speed command circuit 42, and then the speed is transmitted via the power standby circuit 44. It is output to the control calculation unit 46.
[0070]
Each of the speed command signal input to the speed control calculation unit 46 and a reference wave signal such as a triangular wave or a sawtooth wave generated separately by the speed control calculation unit 46 is processed in the same manner as the comparator circuit. A PWM signal as a pulse signal having a pulse width corresponding to the operation command signal level is generated based on the speed command signal and the original signal, and is output to the pre-driver circuit 48.
[0071]
The pre-driver circuit 48 generates a pulse-like switching signal as a drive signal that can turn on / off each of the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C based on the level and pulse width of the PWM signal together with the booster circuit 52. A switching signal is output to the gates of the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C of the three-phase inverter 50.
[0072]
As described above, each of the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C is in the OFF state when the input switching signal is at the “LOW” level, and basically cuts off the current from the power source 56 from the drain to the source. If it is “HIGH” level, it is in the ON state, and the current from the power source 56 is allowed to flow from the drain to the source. Here, the switching signal is generated based on the PWM signal described above, so that any one of the MOSFETs 70A to 70C and any one of the MOSFETs 72A to 72C are alternately turned on, whereby a rectangular wave as shown in FIG. 4 is obtained. Current is rectified and flows to the coils 30A to 30C.
[0073]
In this way, a predetermined magnetic field is formed around the coils 30 A to 30 C, and the magnet 24 rotates due to the interaction between the magnetic field formed by the coils 30 A to 30 C and the magnetic field formed by the magnet 24, and is integrated with the magnet 24. The shaft 20 rotates. As described above, since the shaft 20 is connected to the fan of the air conditioner on the outside of the housing 14, the fan rotates when the shaft 20 rotates, and thereby the air is blown from the air conditioner.
[0074]
On the other hand, when the shaft 20 rotates, the sensor magnet 76 rotates together. As described above, the sensor magnet 76 forms a multipolar magnet and forms a specific magnetic field around it. However, when the sensor magnet 76 rotates, the magnetic field of the sensor magnet 76 with respect to the periphery of the sensor magnet 76. Fluctuates.
[0075]
The fluctuation of the magnetic field around the sensor magnet 76 is a change in the strength of the magnetic lines of force at a specific position around the sensor magnet 76. The magnetic field lines of the magnetic field formed by the sensor magnet 76 are detected by the Hall IC elements 78A to 78C arranged around the sensor magnet 76, and a rotation signal corresponding to the detected strength of the magnetic field lines is output from the Hall IC elements 78A to 78C. It is output to the speed control calculation unit 46.
[0076]
The speed control calculation unit 46 calculates the actual rotation direction and rotation speed of the rotor 22 (shaft 20) based on the rotation signals input from the Hall IC elements 78A to 78C. Further, in the speed control calculation unit 46, each of the actual rotation signal based on the calculation result and the above-described speed command signal is processed in the same manner as the comparator circuit, and a deviation is taken. The speed control calculation unit 46 generates a PWM signal based on the deviation, and the pre-driver circuit switches the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C based on the PWM signal, thereby correcting the rotation speed of the shaft 20. The
[0077]
(Characteristic action and effect of this embodiment)
Here, in the motor control device 10, for example, when the PWM signal determined based on the deviation between the actual rotation signal calculated by the speed control calculation unit 46 and the speed command signal does not exceed a predetermined range, first, Of the plurality of map data stored in the ROM 64 of the speed control calculation unit 46, the map data 1 in which the duration of the continuous energization state and the continuous energization stop state is “0” is read into the CPU 62.
[0078]
In this state, basically, a cancel signal is generated by the speed control calculation unit 46 based on the map data 1, interrupted with respect to the PWM signal, and output to the pre-driver circuit 48. However, as described above, since the time length of the duration time of the continuous energization state and the continuous energization stop state is “0”, the map data 1 is substantially obtained by inputting the cancel signal to the pre-driver circuit 48. The pre-driver circuit 48 generates a switching signal based on the PWM signal and outputs it to the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C.
[0079]
On the other hand, when the PWM signal determined based on the deviation calculated by the speed control calculation unit 46 exceeds a predetermined range, a plurality of map data stored in the ROM 64 of the speed control calculation unit 46 1 to map data N, based on the deviation between the actual rotational speed of the rotor 22 fed back (that is, the actual rotational speed of the rotor 22 based on the detection signals of the Hall IC elements 78A to 78C) and the speed command signal. The map data corresponding to the determined PWM signal is read into the CPU 62. Thus, based on the map data read by the CPU 62, as shown in FIG. 5, the speed control calculation unit 46 is sufficiently shorter than the total energization time of the coils 30A to 30C and less than one energization time. A long cancel signal is generated corresponding to each phase of the coils 30A to 30C by interrupting the PWM signal, and interrupts the PWM signal corresponding to a substantially intermediate portion from the start to the end of energization of the coils 30A to 30C. Thus, a cancel signal is output to the pre-driver circuit 48.
[0080]
The pre-driver circuit 48 to which the cancel signal is input continuously outputs the signal immediately before the cancel signal is input to the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C corresponding to the cancel signal. That is, the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C corresponding to the cancel signal that is in the ON state immediately before the cancel signal input are maintained in the ON state until the cancel signal is ended, and the MOSFET 70A to 70C is in the OFF state immediately before the cancel signal is input. The MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C corresponding to the cancel signal maintain the OFF state until the cancel signal ends.
[0081]
Further, when the output of the cancel signal from the speed control calculation unit 46 is completed, the PWM signal is output again from the speed control calculation unit 46 to the pre-driver circuit 48 immediately after that, and the MOSFETs 70A to 70C and 72A to 72C are switched again. Is done.
[0082]
If the PWM signal determined based on the deviation calculated by the speed control calculation unit 46 from this state exceeds a predetermined range, a cancel signal is generated based on the map data having a long time duration. Is generated and output to the pre-driver circuit 48. However, the length of the cancel signal in this case is equal to or shorter than the energization time of the coils 30A to 30C, and the PWM signal determined based on the deviation calculated by the speed control calculation unit 46 has a predetermined range. As the exceeding state continues, the cancel signal gradually becomes longer (stepwise) and finally becomes the same as the energization time of the coils 30A to 30C.
[0083]
Here, the cancel signal as described above is generated and output, and based on this, the switching operation is stopped, but the coils 30A to 30C are still energized. Therefore, basically, the shaft 20 of the motor 16 rotates as in the case where the switching operation is performed.
[0084]
However, when the switching operation is stopped based on the cancel signal, the elements corresponding to the cancel signal among the MOSFETs 70A to 70C are continuously turned on or off, and the elements corresponding to the cancel signal among the MOSFETs 72A to 72C. Is continuously turned off or on, so that current continuously flows through the corresponding coils 30A to 30C. As a result, unlike the switching operation, there is no dead time.
[0085]
During this dead time, any one of the MOSFETs 72A to 72C and the MOSFETs 70A to 70C corresponding to any one of these elements are in an OFF state, so that no current flows through the corresponding coils 30A to 30C. The output of 16 decreases corresponding to the sum of the dead times.
[0086]
However, in the present motor control device 10, since the dead time disappears temporarily as described above, a decrease in the output of the motor 16 can be suppressed.
[0087]
In addition, when the state where the PWM signal determined based on the deviation exceeds the predetermined range continues, the cancel signal becomes longer (in steps) and finally the energization time of the coils 30A to 30C. Will be the same. Therefore, if the PWM signal determined based on the deviation continues to exceed the predetermined range, the dead time decreases gradually (stepwise) and finally the longest cancellation signal (ie, map data) (Cancellation signal based on N) causes the dead time to disappear or be minimized. For this reason, the output fall of the motor 16 can be suppressed further.
[0088]
Further, immediately after the normal PWM signal is output to the pre-driver circuit 48, the longest cancel signal can be output to the pre-driver circuit 48, and the number of occurrences of dead time can be drastically reduced. However, in consideration of the increase in the energization current to the coils 30A to 30C corresponding to the decrease in the dead time, the rapid decrease in the number of dead time occurrences results in a rapid increase in the energization current of the coils 30A to 30C. As a result, the number of revolutions of the motor 16 changes suddenly, and the controllability deteriorates.
[0089]
Here, in this motor control device 10, since the number of dead times is reduced stepwise by increasing the cancel signal stepwise, the energization current of the coils 30A to 30C is increased stepwise, and the motor The number of rotations of 16 can be controlled without sudden change.
[0090]
Furthermore, even with a configuration other than the motor control device 10, it is possible to obtain the same effect as the motor control device 10. However, the motor control apparatus 10 that performs complementary PWM control can reduce the circuit scale as compared with the configuration for obtaining the same effect, and as a result, the cost can be reduced and the size can be reduced.
[0091]
By the way, the cancellation signal mentioned above is produced | generated according to each phase of coil 30A-30C. On the other hand, only map data corresponding to the coil 30A is stored in the ROM 64 as map data used for generating the cancel signal, and each map data has only an electrical angle of 360 degrees.
[0092]
Here, in the present embodiment, the CPU 62 also uses map data corresponding to the coil 30A when generating a cancel signal corresponding to the coil 30B. However, since the phases of the coil 30A and the coil 30B are shifted by 120 degrees in electrical angle, when generating a cancel signal corresponding to the coil 30B, the CPU 62 reads map data in a state shifted by this phase difference. (See the conceptual diagram in FIG. 6).
[0093]
However, since each map data has only an electrical angle of 360 degrees as described above, the CPU 62 lacks data by this phase difference when generating a cancel signal corresponding to the coil 30B.
[0094]
Here, in the present embodiment, as described above, each map data has a concept that the time length of the cancel signal (the time length of the continuous energization and continuous energization stop time) is short to long. Therefore, the CPU 62 reads from the ROM 64 straddling two adjacent map data so as to make up for the shortage with the next adjacent map data.
[0095]
Similarly, when generating a cancel signal corresponding to the coil 30C, the CPU 62 reads map data from the ROM 64 with a phase difference (240 degrees in electrical angle) between the coils 30A and 30C (see FIG. 6). (See conceptual diagram).
[0096]
Further, the data deficiency corresponding to the phase difference is read from the ROM 64 across two adjacent map data so that the CPU 62 compensates for the next adjacent map data.
[0097]
Further, two pieces of map data 1 each having a duration of “0” and two pieces of map data N having a maximum duration are prepared, as shown in FIG. As described above, the map data 1 and the map data N are conceptually arranged. Therefore, when the duration of the duration is set to “0” and when the duration of the duration is maximized, it is based on the first (first side) map data 1 or map data N. By generating the cancel signal corresponding to the coil 30A, even if the cancel signal corresponding to the coils 30B and 30C straddles the map data adjacent on the rear side, the map data adjacent on the rear side is the same map data 1 or It becomes map data N. For this reason, in this state, the time length of the said duration by all the cancellation signals corresponding to each of coils 30A-30C can be made "0" or the maximum.
[0098]
As described above, in the present embodiment, a map corresponding to the duration of continuous energization and continuous energization stop included in the cancel signal in advance when generating the cancel signal corresponding to each (each phase) of the coils 30A to 30C. Data 1 to map data N are prepared, and these map data 1 to map data N are stored in the ROM 64 conceptually in a line from the shortest continuous energization and continuous energization stop time to the longest. Therefore, the CPU 62 does not have to make a determination of continuous energization and continuous energization stop at the phase angle of the energization waveform in each of the coils 30A to 30C. For this reason, the load on the CPU 62 can be reduced, and even the CPU 62 having a relatively low processing speed can be used sufficiently, so that the cost can be reduced.
[0099]
In the present embodiment, as described above, each piece of map data stored in the ROM 64 includes only map data corresponding to the coil 30A. In addition, since each map data has only 360 degrees in electrical angle, the amount of storage in the ROM 64 can be effectively reduced, so the ROM 64 with a small storage capacity can be applied, and in this sense, the cost can be reduced. it can.
[0100]
<Second Embodiment>
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the motor control device 110 according to the present embodiment. As shown in this figure, the motor control device 110 includes a speed control calculation unit 112 that constitutes a control means instead of the speed control calculation unit 46 in the first embodiment. The structural configuration of the speed control calculation unit 112 is basically the same as that of the speed control calculation unit 46, but the mode of the cancel signal generated by the speed control calculation unit 112 is canceled by the speed control calculation unit 46. Different from the signal.
[0101]
That is, in the motor control device 110, when the PWM signal determined based on the deviation between the actual rotation signal calculated by the speed control calculation unit 112 and the speed command signal exceeds a predetermined range, the speed control calculation unit At 112, a cancel signal that is sufficiently shorter than the energizing time of the coils 30A to 30C is generated by interrupting the generation of the PWM signal. As shown in FIG. 8, the PWM signal corresponding to the energizing time of the coils 30A to 30C is generated. It is generated to be interrupted step by step in multiple steps.
[0102]
Therefore, in the motor control device 110, a state in which any one of the MOSFETs 70A to 70C and the MOSFETs 72A to 72C is kept ON and the other is kept OFF appears several times within the energization time of the coils 30A to 30C. .
[0103]
Further, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the cancellation signal becomes longer stepwise by continuing the state where the PWM signal determined based on the deviation exceeds the predetermined range.
[0104]
As described above, even in the motor control apparatus 110, the dead time is eliminated when one of the MOSFETs 70A to 70C and the MOSFETs 72A to 72C is maintained ON and the other is maintained OFF based on the cancel signal. The same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0105]
Moreover, in this motor control apparatus 110, the period of the sound and vibration generated when the motor 16 is operated by interrupting the cancel signal into the PWM signal corresponding to the energization time of the coils 30A to 30C in a plurality of times. Can be biased toward the higher-order cycle side with respect to the commutation cycle of the motor 16. Therefore, for example, when a rubber isolation structure using a rubber material is adopted in order to reduce sound and vibration generated in the operating state of the motor 16, the period of the sound and vibration is biased from the resonance point of the rubber material. It is also possible to make adjustments as described above, which improves the vibration-proof performance and quietness performance.
[0106]
Further, in the motor control device 110, a normal switching signal is output from the pre-driver circuit 48 to the MOSFETs 70A to 70C and the MOSFETs 72A to 72C in a range where the cancel signal does not interrupt even during the energization time of the coils 30A to 30C. Is done. For this reason, the waveform of the current flowing through the coils 30A to 30C can be rectified into an arbitrary waveform, and for example, a pseudo sine wave or the like can be created.
[0107]
In each of the above embodiments, a cancel signal is output to the pre-driver circuit 48 so as to interrupt the PWM signal, so that either one of the MOSFETs 70A to 70C and the MOSFETs 72A to 72C is turned on based on the cancel signal. It is the structure which maintains and maintains the other OFF. However, from the viewpoint of the present invention, the present invention is not limited to a configuration in which a cancel signal for canceling such a PWM signal is interrupted. For example, the MOSFETs 70A to 70C and the A configuration may be adopted in which one of the MOSFETs 72A to 72C is maintained ON and the other is maintained OFF.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a motor control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the relationship between the configuration of a rectifying means (three-phase inverter) and the surroundings.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a brushless motor actuator to which the motor control device according to the first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 4 is a time chart showing a waveform of a current flowing through a coil.
FIG. 5 is a time chart showing a correspondence between a waveform of a current flowing through a coil and a cancel signal.
FIG. 6 is a diagram conceptually showing the relationship between map data stored in a ROM as a storage means and a CPU that reads the map data.
FIG. 7 is a block diagram showing an outline of a configuration of a motor control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a time chart showing a correspondence between a current waveform flowing in a coil and a cancel signal in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor control apparatus, 16 ... Brushless motor, 22 ... Rotor, 30A, 30B, 30C ... Coil (winding), 46 ... Speed control calculating part (control means), 64. ..ROM (memory means), 48... Pre-driver circuit (control means), 50... Three-phase inverter (rectifier means), 70A, 70B, 70C... MOSFET (upper switching element), 72A, 72B , 72C ... MOSFET (lower switching element), 74 ... rotation detection device (rotation speed detection means), 110 ... motor control device, 112 ... speed control calculation unit (control means)

Claims

An upper switching element provided on the upstream side of the winding with respect to the current flowing in the plurality of phases of the winding constituting the brushless motor, and a lower switching element provided on the downstream side of the winding, rectifying means for supplying a current of a particular waveform to either phase of the winding by the switching elements of the upper Dan及 beauty lower is switched,
Wherein a predetermined signal is generated waves and outputs, and control means for causing a predetermined timed switching the switching elements of the upper and lower on the basis of the predetermined signal wave,
A motor control device comprising:
The control means outputs a cancel signal at a predetermined timing within a time during which the signal wave is output, stops the switching based on the signal wave within a range of the output time of the signal wave, and performs this switching While one of the switching elements of the upper stage and the lower stage is continuously energized longer than the time during which the switching element of the upper stage or the lower stage is energized once based on the signal wave. By stopping energization of one of the other switching elements, the occurrence of dead time when the upper and lower switching elements are simultaneously de-energized is reduced, and further, the continuous energization state of either one of the switching elements is further reduced. In addition, the duration of the continuous energization stop state of either one of the other switching elements is intermittently changed every energization cycle of the winding.
The motor control apparatus characterized by the above-mentioned .

An upper switching element provided on the upstream side of the winding with respect to the current flowing in the plurality of phases of the winding constituting the brushless motor, and a lower switching element provided on the downstream side of the winding, rectifying means for switching of the switching elements of the upper Dan及 beauty lower electric current of any phase the particular waveform of the winding,
Generates and outputs a pulse signal of a predetermined waveform, a predetermined time switching causes the control means to the upper stage switching element and the lower stage switching elements according to the pulse width of the pulse signal,
A motor control device comprising:
The control means outputs a cancellation signal at a predetermined timing a plurality of times within the time during which the pulse signal is output, and the upper stage based on the pulse signal within the time range during which the pulse signal is output. The switching of each switching element in the lower stage and the lower stage is stopped a plurality of times, and while the switching is stopped, either one of the switching elements in the upper stage or the lower stage is energized once based on the pulse signal. A dead time in which both the upper switching element and the lower switching element are simultaneously stopped by energizing one of the switching elements and stopping energization of the other switching element for a long time. Reduce the occurrence of
The motor control apparatus characterized by the above-mentioned .

3. The motor control device according to claim 2, wherein the control means changes the time length of the continuous energization state and the continuous energization stop state step by step for each energization cycle of the winding.

The said control means lengthens the time length of the said continuous energization state and a continuous energization stop state in steps for every energization period of the said coil | winding, It is characterized by the above-mentioned. The motor control device according to any one of claims.

A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the brushless motor rotor;
Based on the deviation between the actual rotational speed of the rotor detected by the rotational speed detection means and the set value, the control means has the predetermined timing and time length of the continuous energization state and the continuous energization stop state. The motor control device according to claim 1, wherein at least one of them is determined.

A storage means for storing a plurality of map data having different durations of the continuous energization and the continuous energization stop for one phase of each of the plurality of phase windings;
The plurality of map data are data for 360 electrical angles each corresponding to the winding of one phase, and are conceptually arranged in a row in the order of the shortest duration to the longest,
In the setting of the duration corresponding to the windings of the other phases excluding the windings of the one phase, the control means is in a state shifted by the phase difference of the other phases with respect to the windings of the one phase. Reading the map data and supplementing the read map data with the next map data conceptually adjacent to the read map data, the amount of the phase difference that is insufficient.
The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is a motor control device.