JP4015368B2

JP4015368B2 - Brushless motor control device

Info

Publication number: JP4015368B2
Application number: JP2001004115A
Authority: JP
Inventors: 英樹須永; 敦高田; 和則山田; 栄二高橋; 司朗中村; 佳則朝山
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JP2002209396A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数相のステータ巻線に接続されたスイッチング素子のオン／オフを切り換えてこれらステータ巻線を流れる駆動電流の方向を切り換えることでロータの回転制御を行うブラシレスモータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両用空調装置における送風ファンを駆動するためのモータとして、整流機構を磁極センサとスイッチング素子とで置き換えたブラシレスモータが知られている。この種のブラシレスモータは、ロータの回転を制御するための制御装置を備えており、電源回路から駆動電源が供給されるとともに、制御装置によりスイッチング素子の切り換えタイミングが制御されることで、ロータに接続された送風ファンを所定の回転数で安定的に回転させるようになっている。
【０００３】
詳述すると、この種のブラシレスモータでは、例えば３相のステータ巻線がブリッジ形態で相互に接続され、この３相ブリッジ形態のステータ巻線の巻線端子がそれぞれスイッチング素子を介してバッテリ電源に接続されるようになっている。そして、制御装置が、磁極センサからのセンサ信号とロータの回転数を指示する回転指示信号とに基づいてスイッチング素子の切り換えタイミングを制御するための制御信号を出力し、この制御信号に応じて各スイッチング素子のオン／オフが切り換えられることで、３相ブリッジ形態のステータ巻線に流れるバッテリ電源からの駆動電流の方向が切り換えられて、ロータの回転が制御されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したブラシレスモータでは、制御装置からの制御信号に応じてオンとなったスイッチング素子の組み合わせで、３相ブリッジ形態のステータ巻線に流れる駆動電流の方向が切り換えられることになるが、制御装置に外乱ノイズが混入するといったような特殊な事情が生じた場合には、この制御装置に誤動作が生じて、各巻線端子に接続された全てのスイッチング素子を同時にオンとする制御信号が出力される場合がある。
【０００５】
このような制御信号が出力された場合、各スイッチング素子がこの制御信号に応じて同時にオンとなると、３相のステータ巻線がそれぞれ電気的に短絡することになり、いわゆる回生ブレーキが働くことになる。そして、このような各スイッチング素子を同時にオンとする信号と正常な制御信号とがスイッチング素子に交互に繰り返して供給されると、スイッチング素子に回生ブレーキによる電流と起動電流とが繰り返し供給されて、スイッチング素子の負担が過剰となり、スイッチング素子の破損を招いてしまう場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、外乱ノイズの混入等によって誤作動が生じた場合に、駆動電流の方向を切り換えるスイッチング素子に過剰な負担がかかることを有効に防止し、スイッチング素子の破損等を未然に回避することができるブラシレスモータの制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ブリッジ形態で接続された複数相のステータ巻線を流れる駆動電流の方向を前記複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を用いて切り換えることで、ロータの回転制御を行うブラシレスモータの制御装置において、前記ロータの回転数を指示する回転指示信号に基づいて、前記ロータの回転数の目標値を示す目標回転数信号を算出する目標値算出手段と、磁極センサからのセンサ信号に基づいて、前記ロータの現在の回転数を示す回転数信号を算出する回転数算出手段と、前記目標値算出手段により算出された目標回転数信号と、前記回転数算出手段により算出された回転数信号とに基づいて、前記ロータの回転数が前記回転指示信号により指示された回転数となるように前記複数のスイッチング素子のオン／オフの切り換えタイミングを制御するための制御信号を算出する制御信号算出手段と、前記制御信号算出手段により算出された制御信号をモニタリングして、この制御信号が前記複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなったときに、前記複数のスイッチング素子に対する制御信号の供給を停止させる回路保護手段と、前記ロータの回転数が異常値を示した場合に当該ブラシレスモータの制御装置の動作を停止させてその停止状態を維持するロック保護制御手段とを備え、前記回路保護手段は、前記制御信号算出手段により算出された制御信号が前記複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなったときに、この制御信号の前記複数のスイッチング素子に対する供給を停止させると共に、この制御信号の供給を停止している間、前記ロック保護制御手段を機能させない制御を行うことを特徴としている。
【０００８】
この請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置では、目標値算出手段が、ロータの回転数を指示する回転指示信号に基づいて、ロータの回転数の目標値を示す目標回転数信号を算出する。また、回転数算出手段が、磁極センサからのセンサ信号に基づいて、ロータの現在の回転数を示す回転数信号を算出する。そして、制御信号算出手段が、これら目標回転数信号と回転数信号とに基づいて、ブリッジ形態で接続された複数相のステータ巻線に供給する駆動電流の方向を切り換えるスイッチング素子のオン／オフの切り換えタイミングを制御するための制御信号を算出する。また、ロータの回転数が異常値を示した場合には、ロック保護制御手段が、当該ブラシレスモータの制御装置の動作を停止させてその停止状態を維持する制御を行う。このとき、制御信号算出手段により算出された制御信号が複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなった場合には、回路保護手段が、複数のスイッチング素子への制御信号の供給を停止させると共に、この制御信号の供給を停止している間、ロック保護制御手段を機能させない制御を行う。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記回路保護手段が、前記制御信号算出手段により算出された制御信号が前記複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなったときに、この制御信号の前記制御信号算出手段からの出力を遮断することを特徴としている。
【００１０】
この請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置では、制御信号算出手段により算出された制御信号が複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなった場合には、回路保護手段が、この制御信号の制御信号算出手段からの出力を遮断する。これにより、複数のスイッチング素子に対する制御信号の供給が停止することになる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記回路保護手段が、前記制御信号算出手段により算出された制御信号が前記複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなったときに、前記目標値算出手段に対する回転指示信号の供給を遮断することを特徴としている。
【００１２】
この請求項３に記載のブラシレスモータの制御装置では、制御信号算出手段により算出された制御信号が複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなった場合には、回路保護手段が、目標値算出手段に対する回転指示信号の供給を遮断する。これにより、複数のスイッチング素子に対する制御信号の供給が停止することになる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、所定の条件下で当該ブラシレスモータの制御装置の動作をリセットさせるリセット手段を更に備え、前記回路保護手段が、前記制御信号算出手段により算出された制御信号が前記複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなったときに、前記リセット手段を機能させることを特徴としている。
【００１４】
この請求項４に記載のブラシレスモータの制御装置では、例えば、電源投入直後や電源電圧が所定の値に満たない状態が一定時間経過した場合等、所定の条件下では、リセット手段が当該ブラシレスモータの制御装置の動作をリセットさせて、当該ブラシレスモータの異常動作を防止する。また、制御信号算出手段により算出された制御信号が複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなった場合も、回路保護手段がリセット手段を機能させて、当該ブラシレスモータの制御装置の動作をリセットさせる。これにより、複数のスイッチング素子に対する制御信号の供給が停止することになる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１乃至４に記載の発明によれば、外乱ノイズの混入等により誤作動が生じて、制御信号算出手段により算出された制御信号が複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなった場合に、回路保護手段が複数のスイッチング素子への制御信号の供給を停止させるようにしているので、スイッチング素子に回生ブレーキによる電流と起動電流とが繰り返し供給されてこれらスイッチング素子に過剰な負担がかかるといった不都合を有効に防止して、スイッチング素子の破損等を未然に回避することができる。
【００１８】
また、請求項１乃至４に記載の発明によれば、制御信号算出手段により算出された制御信号が複数相のステータ巻線に対応した複数のスイッチング素子を同時にオンさせるものとなった場合に、回路保護手段が複数のスイッチング素子への制御信号の供給を停止させると共に、この制御信号の供給を停止している間、ロック保護制御手段を機能させない制御を行うようにしているので、制御信号の供給が停止するたびにロック保護制御が働いて、その都度復帰動作を行わなければならないといった煩雑な処理を不要としながら、スイッチング素子を適切に保護することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明は、例えば図１に示すように構成されたブラシレスモータに適用される。
【００２１】
この図１に示すブラシレスモータは、いわゆる３相全波整流方式のブラシレスモータであり、図示しない永久磁石を有するロータと、ブリッジ形態で相互に接続された３相のステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃを有するステータとの間における磁界の作用によって、ロータが回転駆動されるようになっている。
【００２２】
ブリッジ形態で接続された３相のステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃは、６つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を介してバッテリ電源に接続されており、バッテリ電源からの駆動電流がこれらステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃに供給されることで、ステータに磁界を発生させてロータを回転駆動させる。
【００２３】
６つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は、例えばＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）よりなり、Ｈｉサイドの３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３とＬｏサイドの３つのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６とが、ステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃの巻線端子にそれぞれ接続されている。
【００２４】
これらスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は、それぞれのオン／オフの切り替えタイミングがモータ制御装置１０によって制御されるようになっている。モータ制御装置１０には、ロータの回転数を指示する回転指示信号と、磁極センサからのセンサ信号が供給されるようになっており、モータ制御装置１０は、これら回転指示信号とセンサ信号とに基づいて、６つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオン／オフの切り替えタイミングを制御するための制御信号を出力する。そして、６つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオン／オフの切り替えタイミングがこの制御信号に応じて制御されることで、３相のステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃに流れる駆動電流の方向が切り替えられ、ステータから発生する磁界が制御されて、ロータの回転が制御されることになる。
【００２５】
磁極センサは、センサマグネット２と、このセンサマグネット２からの磁界の方向を検出するための３つのホールＩＣ３ａ，３ｂ，３ｃと、これら３つのホールＩＣ３ａ，３ｂ，３ｃからの出力をもとにセンサ信号を生成するセンサ信号検出回路４とから構成される。
【００２６】
センサマグネット２は、ロータの回転位置を示すためのものであり、ロータの回転中心に対し、Ｎ極とＳ極の対が２対均等角度に配置され、ロータと一体に回転するシャフトに取り付けられている。そして、このセンサマグネット２から所定間隔を存して離間した位置に、このセンサマグネット２の周囲に亘って、３つのホールＩＣ３ａ，３ｂ，３ｃが１２０度間隔で均等配置されている。
【００２７】
３つのホールＩＣ３ａ，３ｂ，３ｃからの出力は、センサ信号検出回路４に供給される。センサ信号検出回路４は、センサマグネット２の磁界方向の変化による検出信号が各ホールＩＣ３ａ，３ｂ，３ｃから入力されると、これら各ホールＩＣ３ａ，３ｂ，３ｃからの検出信号をもとに反転信号を生成し、これら反転信号を非反転信号とともに、６本のセンサ信号としてモータ制御装置１０に供給する。
【００２８】
モータ制御装置１０は、目標値算出部１１と、回転数算出部１２と、制御信号算出部１３と、回路保護部１４とを備えている。
【００２９】
目標値算出部１１は、図示しない外部回路に接続されており、この外部回路からロータの回転数を指示する回転指示信号が供給されるようになっている。回転指示信号は、そのデューティ（Ｄｕｔｙ）比によって、所定の回転数を特定している。すなわち、回転指示信号は、Ｈレベルの信号時間とＬレベルの信号時間との比率（デューティ比）がロータの回転数に一対一で対応しており、このデューティ比を変化させることで、ロータの回転数を指示するようになっている。具体的には、回転指示信号は、例えば、ロータを高回転数で駆動させるときには高いデューティ比の信号となり、ロータを低回転数で駆動させるときには低いデューティ比の信号となる。目標値算出部１１は、外部回路からこのような回転指示信号が供給されると、そのデューティ比を検出して、ロータの回転数の目標値を示す目標回転数信号を算出する。
【００３０】
回転数算出部１２は、センサ信号検出回路４に接続されており、このセンサ信号検出回路４から６本のセンサ信号が供給されるようになっている。回転数算出部１２は、センサ信号検出回路４からセンサ信号が供給されると、このセンサ信号をもとにしてロータの現在の回転数を検出し、ロータの現在の回転数を示す回転数信号を算出する。
【００３１】
制御信号算出部１３は、目標値算出部１１と回転数算出部１２とに接続されており、目標値算出部１１により算出された目標回転数信号と、回転数算出部１２により算出された回転数信号とが供給されるようになっている。制御信号算出部１３は、目標値算出部１１からの目標回転数信号と、回転数算出部１２からの回転数信号とが供給されると、これら目標回転数信号と回転数信号とに基づいて、ロータの回転数が回転指示信号により指示された回転数となるように、６つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオン／オフの切り替えタイミングを制御するための制御信号を算出する。
【００３２】
回路保護部１４は、制御信号算出部１３により算出された制御信号、すなわち、３相のステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃに接続された６つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に供給されることになる制御信号をモニタリングするようになっている。そして、回路保護部１４は、例えば、モータ制御装置１０に外乱ノイズが混入するといったような何らかの要因で誤作動が生じ、制御信号算出部１３により算出された制御信号がＨｉサイドの３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を同時にオンさせるものとなったとき、或いはＬｏサイドの３つのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を同時にオンさせるものとなったときは、これらスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給を停止させる。
【００３３】
制御信号算出部１３からＨｉサイドの３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を同時にオンさせる制御信号、或いはＬｏサイドの３つのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を同時にオンさせる制御信号が出力された場合、Ｈｉサイドの３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３、或いはＬｏサイドの３つのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６がこの制御信号に応じて同時にオンとなると、３相のステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃがそれぞれ電気的に短絡することになり、いわゆる回生ブレーキが働くことになる。そして、このような異常な制御信号と正常な制御信号とが交互に繰り返して供給されると、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に回生ブレーキによる電流と起動電流とが繰り返し供給されて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の負担が過剰となり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の破損を招いてしまう場合がある。
【００３４】
しかしながら、モータ制御装置１０では、回路保護部１４が、制御信号算出部１３により算出された制御信号をモニタリングして、この制御信号がＨｉサイドの３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を同時にオンさせるものとなったとき、或いはＬｏサイドの３つのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を同時にオンさせるものとなったときは、これらスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給を停止させるようにしているので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に回生ブレーキによる電流と起動電流とが繰り返し供給されてこれらスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に過剰な負担がかかるといった不都合を有効に防止して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の破損等を未然に回避することができる。
【００３５】
次に、モータ制御装置１０の詳細な構成について、具体的な一例を挙げて説明する。図２は、一体のＩＣ（Integrated Circuit）として構成されたモータ制御装置１０の一構成例を示すブロック図である。
【００３６】
この図２に示すモータ制御装置１０は、車両用空調装置における送風ファンを駆動するブラシレスモータを制御するためのものであり、図示しない車両電源回路から電源が供給されると、第１フィルタ回路２１に電源電圧が入力される。第１フィルタ回路２１は、入力された電源電圧に対してフィルタ処理を施して、ＡＣＣ電圧算出回路２２に供給する。ＡＣＣ電圧算出回路２２は、供給された電源電圧を分圧して、分圧した電圧値を８ビットのデータＤaccとして電圧補正値算出回路２３に出力する。
【００３７】
また、モータ制御装置１０では、図示しない空調制御回路からアナログ方式の回転指示信号が入力されたときには、第２フィルタ回路２４によりこの回転指示信号に対してフィルタ処理が施される。第２フィルタ回路２４によりフィルタ処理が施された回転指示信号は、ＡＣＣ電圧算出回路２２に供給され、このＡＣＣ電圧算出回路２２によりディジタル方式の回転指示信号に変換されてファン速目標値算出回路２５に供給される。
【００３８】
一方、図示しない空調制御回路からディジタル方式の回転指示信号が入力されたときには、ディジタルフィルタ回路２６によりこの回転指示信号に対してフィルタ処理が施される。ディジタルフィルタ回路２６によりフィルタ処理が施された回転指示信号は、デューティ比検出回路２７に供給される。デューティ比検出回路２７は、図３に示すように、回転指示信号のパルス周期Ｔinと、前パルスの立ち下がりから次パルスの立ち上がりまでの時間、すなわちＯＮ電圧レベル区間Ｔinonとを検出し、これらパルス周期ＴinとＯＮ電圧レベル区間Ｔinonとの比率（Ｔin／Ｔinon）であるデューティ比Ｄdutyを算出する。デューティ比検出回路２７で算出されたデューティ比Ｄdutyは、８ビットのデータとされ、ファン速目標値算出回路２５に供給される。
【００３９】
ファン速目標値算出回路２５は、図４に示すように、デューティ比Ｄdutyを送風ファンの回転数（ロータの回転数）に変換するためのテーブルを有しており、デューティ比Ｄdutyが供給されると、この変換テーブルを参照して送風ファンの回転数（ロータの回転数）を示すファン速目標値Ｄfanを算出する。このファン速目標値算出回路２５により算出されたファン速目標値Ｄfanは、８ビットのデータとされ、ソフトスタート目標値算出回路２８及び急スタート切替回路２９、後述する出力ＯＦＦ→ＯＮタイマー回路３９にそれぞれ供給される。
【００４０】
ソフトスタート目標値算出回路２８は、ファン速目標値Ｄfanまでに達するときのビット数と時間との関係を示したテーブルを有している。このソフトスタート目標値算出回路２８は、テーブルを参照して時間に対するソフトスタート目標値Ｄsfanを算出して、ソフトスタート目標値Ｄsfanを急スタート切替回路２９に供給する。このソフトスタート目標値算出回路２８は、オフ（０％）から立ち上がったときに、ファン速目標値Ｄfanまでファン速を上昇させるように勾配遅延を設定してソフトスタート制御をするためのものである。
【００４１】
急スタート切替回路２９は、ファン速目標値Ｄfan及びソフトスタート目標値Ｄsfanが入力されると共に、外部からの急スタート入力ポートからＨｉ信号又はＬｏ信号が入力される。急スタート切替回路２９は、急スタート入力ポートからＨｉ信号が入力されたときには、ファン速目標値算出回路２５からのファン速目標値Ｄfanをそのまま目標値Ｄfan’として電圧補正値算出回路２３に供給する。一方、急スタート切替回路２９は、急スタート入力ポートからＬｏ信号が入力されたときには、ソフトスタート目標値算出回路２８からのソフトスタート目標値Ｄsfanを目標値Ｄfan'として電圧補正値算出回路２３に供給する。
【００４２】
電圧補正値算出回路２３には、基準データ作成回路３０が接続されている。この基準データ作成回路３０は、ブラシレスモータ自体の電源電圧の中心電圧の大きさが８ビットデータで表現された基準データＤrefを生成して、この基準データＤrefを電圧補正値算出回路２３に供給する。
【００４３】
電圧補正値算出回路２３は、基準データ作成回路３１から供給される基準データＤrefとＡＣＣ電圧算出回路２２から供給される電圧入力データＤaccとの比率を検出し、この検出した比率に基づいて、急スタート切替回路２９から供給された目標値Ｄfan'を補正して、８ビットデータで表現された補正値Ｄfan''を生成する。すなわち、電圧補正値算出回路２３は、
（Ｄref／Ｄacc）・Ｄfan'＝Ｄfan''
で表現される演算をして補正値Ｄfan''を算出する。この電圧補正値算出回路２３により算出された補正値Ｄfan''は、ＰＷＭ出力回路３１及び後述する出力判定回路３８に供給される。
【００４４】
ＰＭＷ出力回路３１は、図５に示すように、ＰＷＭ基準クロックに応じたＰＷＭ周期Ｔpwmと電圧補正値算出回路２３から供給される補正値Ｄfan''とに基づいて、８ビットデータで表現された目標回転数信号ＰＷＭを生成する。このＰＷＭ出力回路３１により生成された目標回転数信号ＰＷＭは、制御信号算出部１３を構成するＬｏサイド出力回路５２に供給される。また、このＰＷＭ出力回路３１により生成された目標回転数信号ＰＷＭは、検査用予備出力として、モータ制御回路１０の外部にモニター出力される。
【００４５】
モータ制御装置１０では、以上説明した第１フィルタ回路２１、第２フィルタ回路２４、ディジタルフィルタ回路２６からＰＷＭ出力回路３１までの各回路により目標値算出部１１が構成されている。
【００４６】
また、このモータ制御装置１０では、センサ信号検出回路４から６本のセンサ信号が供給されると、これらセンサ信号が波形変換回路３２に入力される。
【００４７】
波形変換回路３２は、センサ信号検出回路４からのセンサ信号を波形変換して、センサ信号SAH、SAL、SBH、SBL、SCH、SCLを生成する。この波形変換回路３２により波形変換されたセンサ信号のうちＨｉサイドのセンサ信号SAH、SBH、SCHは、制御信号算出部１３を構成するＨｉサイド出力回路５１に供給され、Ｌｏサイドのセンサ信号SAL、SBL、SCLはＬｏサイド出力回路５２に供給される。またＨｉサイドのセンサ信号SAHは、回転数検出回路３３にも供給される。
【００４８】
回転数検出回路３３は、波形変換回路３２から供給されたセンサ信号SAHに基づいて、ロータ回転数の回転周期Ｔｒを検出する。ここでは、上述したセンサマグネット２の極数が４極であり、１つのホールＩＣ３ａからの出力でみると２周期分がロータの１周期となるため、回転数検出回路３３は、波形変換回路３２から供給されたセンサ信号SAHを２周期毎にカウントをして、ロータ回転数の回転周期Ｔｒを検出する。この回転数検出回路３３により検出されたロータの回転周期Ｔｒは、オーバーラップ算出回路３４及び進角量算出回路３５にそれぞれ供給される。
【００４９】
オーバーラップ算出回路３４は、回転数検出回路３３から供給された回転周期Ｔｒに基づいて、オーバーラップ量Ｔｏを算出する。このオーバーラップ算出回路３４は、回転周期Ｔｒとオーバーラップ量Ｔｏとを対応づけたテーブルを有しており、このテーブルを参照することで回転数検出回路３３から供給された回転周期Ｔｒに対応したオーバーラップ量Ｔｏを算出する。このオーバーラップ算出回路３６により算出されたオーバーラップ量Ｔｏは、Ｈｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２にそれぞれ供給される。
【００５０】
また、進角量算出回路３５は、回転数検出回路３３から供給された回転周期Ｔｒに基づいて、進角制御をするための進角時間Ｔｆを算出する。この進角量算出回路３５は、回転周期Ｔｒと進角時間Ｔｆとを対応づけたテーブルを有しており、このテーブルを参照することで回転数検出回路３３から供給された回転周期Ｔｒに対応した進角時間Ｔｆを算出する。この進角量算出回路３５により算出された進角時間Ｔｆは、Ｈｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２にそれぞれ供給されると共に、モータ制御装置１０の外部の進角量切替入力端子に供給される。
【００５１】
モータ制御装置１０では、以上説明した波形変換回路３２、回転数検出回路３３、オーバーラップ算出回路３４及び進角量算出回路３５の各回路により回転数算出部１２が構成されている。
【００５２】
また、このモータ制御装置１０では、回転数検出回路３３により検出されたロータの回転周期Ｔｒがロック判定回路３６にも供給されるようになっている。ロック判定回路３６は、回転数検出回路３３から供給された回転周期Ｔｒが予め設定された所定時間以上となっているか否かを判定する。そして、ロック判定回路３６は、回転数検出回路３３から供給された回転周期Ｔｒが予め設定された所定時間以上となっている場合には、ロック判定信号としてＨｉ信号をロック保護制御回路３７に供給し、所定時間以下の場合にはＬｏ信号を供給する。
【００５３】
ロック保護制御回路３７は、ロータの回転数が異常値を示した場合にモータ制御装置１０の動作を停止させて、その停止状態を維持するためのものであり、ロック判定回路３６の他に、上述した出力判定回路３８及び出力ＯＦＦ→ＯＮタイマー回路３９が接続されている。
【００５４】
出力判定回路３８は、上述した電圧補正値算出回路２３から目標値Ｄfan''が供給されるようになっており、電圧補正値算出回路２３から供給された目標値Ｄfan''が「０」以外であるときには、出力判定信号としてＨｉ信号をロック保護制御回路３７に供給し、目標値Ｄfan''が「０」であるときにはＬｏ信号を供給する。
【００５５】
また、出力ＯＦＦ→ＯＮタイマー回路３９は、上述したファン速目標値算出回路２５からファン速目標値Ｄfanが供給されるようになっており、ファン速目標値算出回路２５から供給されたファン速目標値Ｄfanが「０」から立ち上がったらカウントを開始して所定時間以上経過した場合に、出力ＯＦＦ→ＯＮタイマー信号としてＨｉ信号をロック保護制御回路３７に供給し、ファン速目標値Ｄfanが「０」となったらＬｏ信号を供給する。
【００５６】
ロック保護制御回路３７は、ＡＮＤ回路で構成されており、ロック判定回路３６から供給されたロック判定信号、出力判定回路３８から供給された出力判定信号及び出力ＯＦＦ→ＯＮタイマー回路３９から供給された出力ＯＦＦ→ＯＮタイマー信号回路３９が全てＨｉ信号であるときには、出力を停止することを示すＨｉ信号のロック保護制御信号を生成する。一方、ロック保護制御回路３７は、各信号のうちいずれかの信号がＬｏ信号であるときには、出力動作を示すＬｏ信号のロック保護制御信号を生成する。そして、ロック保護制御回路３７により生成されたロック保護制御信号は、Ｈｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２にそれぞれ供給されると共に、モータ制御装置１０の外部にロック検知信号出力として出力される。
【００５７】
また、このモータ制御装置１０は、図示しない車両電源回路から電源が供給される起動回路４０と、電源投入直後や電源電圧が所定の値に満たない状態が一定時間経過した場合等の所定の条件下で当該モータ制御装置１０の動作をリセットさせるリセット回路４１とを備えている。
【００５８】
リセット回路４１は、電源投入時、外部コンデンサに定電流を流し込んでリセット端子が所定の電圧値になるまでの間、モータ制御装置１０の動作をリセットし、電源投入直後の発振不安定状態によるモータ制御装置１０の異常動作を防止する。この電源投入時におけるリセット時間は、外部コンデンサに応じて設定されることになる。また、リセット回路４１は低電圧監視も行っており、起動回路４０に供給される電源電圧が所定の電圧値に満たない状態が一定時間以上経過した場合には、モータ制御装置１０の動作をリセットし、所定の電圧値以上となった場合にモータ制御装置１０の動作を復帰させる。
【００５９】
制御信号算出部１３を構成するＨｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２は、ＰＷＭ出力回路３１から供給される目標回転数信号ＰＷＭと、波形変換回路２４から供給されるセンサ信号SAH、SAL、SBH、SBL、SCH、SCL、オーバーラップ算出回路３４から供給されるオーバーラップ量Ｔｏ、進角量算出回路３５から供給される進角時間Ｔｆとに基づいて、３層のステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃの巻線端子にそれぞれ接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオン／オフの切り替えタイミングを制御するための制御信号を算出する。
【００６０】
具体的には、Ｈｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２は、例えば、ロータの回転数が予め設定された所定の値以下の場合には、非進角制御を行って、図６のタイミングチャートで示すように制御信号を算出する。すなわち、Ｈｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２は、センサ信号SAH、SAL、SBH、SBL、SCH、SCLの立ち下がりで出力を切り換え、出力の立ち下がりはオーバーラップ量Ｔｏ分だけＯＦＦを遅らせるようにしている。また、Ｌｏサイドの出力は、目標回転数信号ＰＷＭとの論理積で決定するようにし、図６に示すような制御信号を算出する。
【００６１】
また、ロータの回転数が予め設定された所定の値を超える場合には、進角量算出回路３５からの進角時間Ｔｆに基づいて進角制御が行われた上で、同様のアルゴリズムで制御信号が算出されることになる。
【００６２】
モータ制御装置１０では、以上のようにＨｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２により算出された制御信号、すなわち３層のステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃの巻線端子にそれぞれ接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオン／オフの切り替えタイミングを制御するための制御信号を、回路保護部１４を構成する保護回路６０によりモニタリングするようにしている。
【００６３】
モータ制御装置１０では、Ｈｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２により算出された制御信号に応じてオンとなったスイッチング素子の組み合わせで、３相ブリッジ形態のステータ巻線１ａ，１ｂ，１ｃに流れる駆動電流の方向が切り換えられることになるが、例えば当該モータ制御装置１に外乱ノイズが混入するといったような特殊な事情が生じた場合には、モータ制御装置１０に誤動作が生じて、Ｈｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせる異常な制御信号、或いは図７に例示するように、Ｌｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせる異常な制御信号が算出される場合がある。このような異常な制御信号は、上述したように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の損傷を招く要因となるので、モータ制御装置１０では、Ｈｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２により算出された制御信号を保護回路６０によりモニタリングして、Ｈｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせる異常な制御信号、或いはＬｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせる異常な制御信号が算出された場合には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給を停止させるようにしている。
【００６４】
保護回路６０は、例えば図８に示すように、ＮＡＮＤ回路を用いて構成されている。この図８に示す保護回路６０では、Ｈｉサイド出力回路５１から出力された制御信号がＨｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨが全てＨｉ信号であるときは、ＮＡＮＤ回路の出力端がＬｏとなって、Ｈｉサイド出力回路５１からの出力が遮断される。これにより、Ｈｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対する制御信号の供給が停止することになる。
【００６５】
また、この図８に示す保護回路６０では、Ｌｏサイド出力回路５２から出力された制御信号がＬｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬが全てＨｉ信号であるときは、ＮＡＮＤ回路の出力端がＬｏとなって、Ｌｏサイド出力回路５２からの出力が遮断される。これにより、Ｌｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給が停止することになる。
【００６６】
また、保護回路６０は、例えば図９に示すように、ＮＡＮＤ回路とＡＮＤ回路とを用いて構成するようにしてもよい。この図９に示す保護回路６０では、Ｈｉサイド出力回路５１から出力された制御信号がＨｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨが全てＨｉ信号であるときは、ＮＡＮＤ回路の出力端からＬｏ信号が出力される。そして、このＮＡＮＤ回路から出力されたＬｏ信号が、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対応したＡＮＤ回路にそれぞれ入力され、これらＡＮＤ回路からの出力がＬｏとなって、Ｈｉサイド出力回路５１からの出力が遮断されることになる。これにより、Ｈｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対する制御信号の供給が停止することになる。
【００６７】
また、この図９に示す保護回路６０では、Ｌｏサイド出力回路５２から出力された制御信号がＬｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬが全てＨｉ信号であるときは、ＮＡＮＤ回路の出力端からＬｏ信号が出力される。そして、このＮＡＮＤ回路から出力されたＬｏ信号が、各スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対応したＡＮＤ回路にそれぞれ入力され、これらＡＮＤ回路からの出力がＬｏとなって、Ｌｏサイド出力回路５２からの出力が遮断されることになる。これにより、Ｌｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給が停止することになる。
【００６８】
なお、以上の例では、Ｈｉサイド出力回路５１から出力された制御信号がＨｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせるものであるときは、Ｈｉサイドの全ての制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨの供給を停止し、Ｌｏサイド出力回路５２から出力された制御信号がＬｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせるものであるときは、Ｌｏサイドの全ての制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬの供給を遮断するようにしているが、保護回路６０は、Ｈｉサイド出力回路５１から出力された制御信号がＨｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせるものであるときに、Ｈｉサイドの制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨのいずれかの供給を遮断し、Ｌｏサイド出力回路５２から出力された制御信号がＬｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせるものであるときに、Ｌｏサイドの制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬのいずれかの供給を遮断するように構成されていても、同様の効果が得られる。
【００６９】
具体的には、保護回路６０は、例えば図１０や図１１に示すように構成されていてもよい。この図１０、図１１に示す保護回路６０では、Ｈｉサイド出力回路５１から出力された制御信号がＨｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨが全てＨｉ信号であるときは、制御信号ＡＨの出力が遮断されて、Ｈｉサイドのスイッチング素子Ｑ１に対する制御信号ＡＨの供給が停止することになる。また、この図１０、図１１に示す保護回路６０では、Ｌｏサイド出力回路５２から出力された制御信号がＬｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬが全てＨｉ信号であるときは、制御信号ＡＬの出力が遮断されて、Ｌｏサイドのスイッチング素子Ｑ４に対する制御信号ＡＬの供給が停止することになる。
【００７０】
ところで、以上のように保護回路６０がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給を停止させた場合には、ロータの回転数が低下して、上述したロック保護制御回路３７により出力を停止することを示すロック保護制御信号が生成されることになる。そして、この出力を停止することを示すロック保護制御信号がＨｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２にそれぞれ供給されると、ロック保護制御が働いて、外乱ノイズ等の異常な制御信号の発生要因が解消された後でも、例えば、ファンスイッチを押下したり、電源を再投入したりといったような復帰動作を行わないと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給が停止した状態が維持されることになる。
【００７１】
以上のように保護回路６０がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給を停止させた場合に、その都度ロック保護制御が働いて復帰動作が要求されるのでは、操作が非常に煩雑なものとなってしまう。そこで、モータ制御装置１では、保護回路６０がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給を停止させた場合には、制御信号の供給を停止している間、例えば、ロック保護制御回路３７からのロック保護制御信号の出力を遮断するようにして、ロック保護制御を機能させないようにすることが望ましい。このように保護回路６０がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給を停止させた場合に、制御信号の供給を停止している間、ロック保護制御を機能させないようにすれば、不要なロック保護制御を行わずに煩雑な操作を不要としながら、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を適切に保護することができる。
【００７２】
なお、以上は、モータ制御装置１０を一体のＩＣとして構成し、回路保護部１４を構成する保護回路６０をこのＩＣの内部に設けるようにした例について説明したが、回路保護部１４を構成する保護回路６０は、目標値算出部１１や回転数算出部１２、制御信号算出部１３が設けられたＩＣの外部に、これら各部と別体の回路として設けられていてもよい。なお、保護回路６０をＩＣの外部に設けるようにした場合にも、保護回路６０がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給を停止させた場合には、制御信号の供給を停止している間、ロック保護制御を機能させないようにすることが望ましい。
【００７３】
保護回路６０をＩＣの外部に設けるようにした場合には、この保護回路６０は、例えば図１２に示すように構成される。
【００７４】
この図１２に示す保護回路６０は、ＡＮＤ回路を用いて構成されており、その出力端が、目標値算出部１１や回転数算出部１２、制御信号算出部１３が設けられたＩＣ７０におけるディジタル方式の回転指示信号の入力端子に接続されている。また、このＩＣ７０におけるディジタル方式の回転指示信号の入力端子には、ノイズ低減用のフィルタ回路８０を介して空調制御回路が接続されている。
【００７５】
この図１２に示す保護回路６０では、ＩＣ７０内部に設けられた制御信号算出部１３のＨｉサイド出力回路５１から出力された制御信号がＨｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨが全てＨｉ信号であるときは、ＡＮＤ回路からＨｉ信号が出力される。これにより、空調制御回路からノイズ低減用のフィルタ回路８０を介してＩＣ７０内部の回転数算出部１２に供給されていたディジタル方式の回転指示信号が遮断され、Ｈｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対する制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨの供給が停止することになる。
【００７６】
また、この図１２に示す保護回路６０では、ＩＣ７０内部に設けられた制御信号算出部１３のＬｏサイド出力回路５２から出力された制御信号がＬｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬが全てＨｉ信号であるときは、ＡＮＤ回路からＨｉ信号が出力される。これにより、空調制御回路からノイズ低減用のフィルタ回路８０を介してＩＣ７０内部の回転数算出部１２に供給されていたディジタル方式の回転指示信号が遮断され、Ｌｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬの供給が停止することになる。
【００７７】
また、保護回路６０は、図１３に示すように、ＮＡＮＤ回路を用いて構成され、その出力端が、目標値算出部１１や回転数算出部１２、制御信号算出部１３が設けられたＩＣ７０におけるアナログ方式の回転指示信号の入力端子に接続されていてもよい。
【００７８】
この図１３に示す保護回路６０では、ＩＣ７０内部に設けられた制御信号算出部１３のＨｉサイド出力回路５１から出力された制御信号がＨｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨが全てＨｉ信号であるときは、ＮＡＮＤ回路からＬｏ信号が出力される。これにより、ＩＣ７０内部の回転数算出部１２に供給されていたアナログ方式の回転指示信号が遮断され、Ｈｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対する制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨの供給が停止することになる。
【００７９】
また、この図１３に示す保護回路６０では、ＩＣ７０内部に設けられた制御信号算出部１３のＬｏサイド出力回路５２から出力された制御信号がＬｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬが全てＨｉ信号であるときは、ＮＡＮＤ回路からＬｏ信号が出力される。これにより、ＩＣ７０内部の回転数算出部１２に供給されていたアナログ方式の回転指示信号が遮断され、Ｌｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬの供給が停止することになる。
【００８０】
また、保護回路６０は、図１４に示すように、ＮＡＮＤ回路を用いて構成され、その出力端が、リセット回路４１が設けられたＩＣ７０におけるリセット端子に接続されていてもよい。
【００８１】
この図１４に示す保護回路６０では、ＩＣ７０内部に設けられた制御信号算出部１３のＨｉサイド出力回路５１から出力された制御信号がＨｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨが全てＨｉ信号であるときは、ＮＡＮＤ回路からＬｏ信号が出力される。これにより、ＩＣ７０のリセット端子からリセット回路４１にリセット信号が供給されて、モータ制御装置１０の動作がリセットされ、Ｈｉサイドのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対する制御信号ＡＨ，ＢＨ，ＣＨの供給が停止することになる。
【００８２】
また、この図１４に示す保護回路６０では、ＩＣ７０内部に設けられた制御信号算出部１３のＬｏサイド出力回路５２から出力された制御信号がＬｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を全て同時にオンさせるものであるとき、すなわち、制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬが全てＨｉ信号であるときは、ＮＡＮＤ回路からＬｏ信号が出力される。これにより、ＩＣ７０のリセット端子からリセット回路４１にリセット信号が供給されて、モータ制御装置１０の動作がリセットされ、Ｌｏサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号ＡＬ，ＢＬ，ＣＬの供給が停止することになる。
【００８３】
以上詳細に説明したように、モータ制御装置１０では、回路保護部１４を構成する保護回路６０が、制御信号算出部１３を構成するＨｉサイド出力回路５１及びＬｏサイド出力回路５２により算出された制御信号をモニタリングして、この制御信号がＨｉサイドの３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を同時にオンさせるものとなったとき、或いはＬｏサイドの３つのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を同時にオンさせるものとなったときは、これらスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対する制御信号の供給を停止させるようにしているので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に回生ブレーキによる電流と起動電流とが繰り返し供給されてこれらスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に過剰な負担がかかるといった不都合を有効に防止して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の破損等を未然に回避することができる。
【００８４】
なお、以上は、本発明を、いわゆる３相全波整流方式のブラシレスモータを制御するためのモータ制御装置１０に適用した例について具体的に説明したが、本発明は以上の例に限定されるものではなく、複数相のステータ巻線を備えるブラシレスモータを制御するためのモータ制御装置にいずれも適用可能であり、また、全波整流方式のみならず、いわゆる半波整流方式のブラシレスモータを制御するための制御装置にも有効に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したブラシレスモータを示すブロック構成図である。
【図２】本発明に係るモータ制御装置の一例を示すブロック構成図である。
【図３】上記モータ制御装置が備えるデューティ比検出回路の処理について説明するための図である。
【図４】上記モータ制御装置が備えるファン速目標値算出回路の処理について説明するための図である。
【図５】上記モータ制御装置が備えるＰＷＭ出力回路の処理について説明するための図である。
【図６】上記モータ制御装置が備えるＨｉサイド出力回路及びＬｏサイド出力回路の処理について説明するための図であり、これらＨｉサイド出力回路及びＬｏサイド出力回路により算出される制御信号を示すタイミングチャートである。
【図７】Ｌｏサイドの３つのスイッチング素子を同時にオンさせる異常な制御信号を示す図である。
【図８】上記モータ制御装置が備える保護回路の一例を示す回路図である。
【図９】上記保護回路の他の例を示す回路図である。
【図１０】上記保護回路の更に他の例を示す回路図である。
【図１１】上記保護回路の更に他の例を示す回路図である。
【図１２】上記保護回路の更に他の例を示す回路図である。
【図１３】上記保護回路の更に他の例を示す回路図である。
【図１４】上記保護回路の更に他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃステータ巻線
１０モータ制御装置
１１目標値算出部
１２回転数算出部
１３制御信号算出部
１４回路保護部
３７ロック保護制御回路
４１リセット回路
５１Ｈｉサイド出力回路
５２Ｌｏサイド出力回路
６０保護回路
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６スイッチング素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a brushless motor that controls the rotation of a rotor by switching on / off of switching elements connected to a plurality of stator windings and switching the direction of drive current flowing through the stator windings.
[0002]
[Prior art]
For example, a brushless motor in which a rectifying mechanism is replaced with a magnetic pole sensor and a switching element is known as a motor for driving a blower fan in a vehicle air conditioner. This type of brushless motor is equipped with a control device for controlling the rotation of the rotor. The drive power is supplied from the power supply circuit, and the switching timing of the switching element is controlled by the control device. The connected blower fan is stably rotated at a predetermined rotational speed.
[0003]
More specifically, in this type of brushless motor, for example, three-phase stator windings are connected to each other in a bridge form, and the winding terminals of the three-phase bridge form stator windings are respectively connected to the battery power supply via switching elements. Connected. Then, the control device outputs a control signal for controlling the switching timing of the switching element based on the sensor signal from the magnetic pole sensor and the rotation instruction signal for instructing the rotation speed of the rotor. By switching on / off of the switching element, the direction of the drive current from the battery power source flowing in the three-phase bridge-shaped stator winding is switched, and the rotation of the rotor is controlled.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the brushless motor described above, the direction of the drive current flowing in the stator winding of the three-phase bridge form is switched by the combination of the switching elements turned on in response to the control signal from the control device. When a special situation such as disturbance noise enters the device, this control device malfunctions and outputs a control signal that turns on all the switching elements connected to each winding terminal at the same time. There is a case.
[0005]
When such a control signal is output, when the switching elements are simultaneously turned on in response to the control signal, the three-phase stator windings are electrically short-circuited, and so-called regenerative braking works. Become. And when such a signal for simultaneously turning on each switching element and a normal control signal are alternately and repeatedly supplied to the switching element, a current due to regenerative braking and a starting current are repeatedly supplied to the switching element, The burden on the switching element becomes excessive, and the switching element may be damaged.
[0006]
Therefore, the present invention effectively prevents an excessive burden from being applied to the switching element that switches the direction of the drive current when a malfunction occurs due to disturbance noise or the like, and prevents damage to the switching element in advance. An object of the present invention is to provide a control device for a brushless motor that can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, the direction of the drive current flowing through the stator windings of the plurality of phases connected in a bridge form is switched using a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases. In a brushless motor control apparatus that performs the rotation control of, the target value calculation means for calculating a target rotation speed signal indicating a target value of the rotation speed of the rotor, based on a rotation instruction signal that indicates the rotation speed of the rotor; Based on a sensor signal from the magnetic pole sensor, a rotation speed calculation means for calculating a rotation speed signal indicating the current rotation speed of the rotor, a target rotation speed signal calculated by the target value calculation means, and the rotation speed calculation Based on the rotation speed signal calculated by the means, the plurality of switchings so that the rotation speed of the rotor becomes the rotation speed indicated by the rotation instruction signal Control signal calculating means for calculating a control signal for controlling the on / off switching timing of the child, and monitoring the control signal calculated by the control signal calculating means, and the control signal is transmitted to the stator windings of the plurality of phases. Circuit protection means for stopping supply of control signals to the plurality of switching elements when a plurality of switching elements corresponding to the line are simultaneously turned on;A lock protection control means for stopping the operation of the control device of the brushless motor and maintaining the stopped state when the rotation speed of the rotor shows an abnormal value, and the circuit protection means calculates the control signal When the control signal calculated by the means turns on the plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases at the same time, the supply of the control signal to the plurality of switching elements is stopped, and While the supply of control signals is stopped, control is performed so that the lock protection control means does not function.It is characterized by.
[0008]
  In the brushless motor control device according to the first aspect, the target value calculation means calculates a target rotational speed signal indicating the target value of the rotational speed of the rotor, based on the rotational instruction signal instructing the rotational speed of the rotor. . Further, the rotation speed calculation means calculates a rotation speed signal indicating the current rotation speed of the rotor based on the sensor signal from the magnetic pole sensor. Based on the target rotation speed signal and the rotation speed signal, the control signal calculation means turns on / off the switching element that switches the direction of the driving current supplied to the stator windings connected in a bridge form. A control signal for controlling the switching timing is calculated.Further, when the rotational speed of the rotor shows an abnormal value, the lock protection control means performs control to stop the operation of the brushless motor control device and maintain the stopped state. At this time, if the control signal calculated by the control signal calculation means turns on a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases at the same time, the circuit protection means While the supply of the control signal is stopped, the control for preventing the lock protection control means from functioning is performed while the supply of the control signal is stopped.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the brushless motor control device according to the first aspect, wherein the circuit protection means sends the control signal calculated by the control signal calculation means to the stator windings of the plurality of phases. When a plurality of corresponding switching elements are turned on simultaneously, the output of the control signal from the control signal calculation means is cut off.
[0010]
In the brushless motor control device according to the second aspect, when the control signal calculated by the control signal calculation means simultaneously turns on a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of a plurality of phases, The circuit protection means cuts off the output of the control signal from the control signal calculation means. As a result, the supply of control signals to the plurality of switching elements is stopped.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the brushless motor control device according to the first aspect, the circuit protection means sends the control signal calculated by the control signal calculation means to the stator windings of the plurality of phases. When a plurality of corresponding switching elements are simultaneously turned on, the supply of the rotation instruction signal to the target value calculation means is cut off.
[0012]
In the brushless motor control device according to the third aspect, when the control signal calculated by the control signal calculation means simultaneously turns on the plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases, The circuit protection unit cuts off the supply of the rotation instruction signal to the target value calculation unit. As a result, the supply of control signals to the plurality of switching elements is stopped.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the brushless motor control device according to the first aspect, further comprising reset means for resetting the operation of the brushless motor control device under a predetermined condition, and the circuit protection means. However, when the control signal calculated by the control signal calculation means turns on a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases at the same time, the reset means is made to function. .
[0014]
In the brushless motor control device according to the fourth aspect of the present invention, for example, when the power supply voltage is less than a predetermined value immediately after the power is turned on or when a predetermined time elapses, the reset means is configured so that the reset means The operation of the controller is reset to prevent abnormal operation of the brushless motor. Also, when the control signal calculated by the control signal calculation means turns on a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of a plurality of phases at the same time, the circuit protection means causes the reset means to function and the brushless Reset the operation of the motor controller. As a result, the supply of control signals to the plurality of switching elements is stopped.
[0017]
【The invention's effect】
According to the first to fourth aspects of the present invention, a malfunction occurs due to mixing of disturbance noise or the like, and a plurality of switching elements whose control signals calculated by the control signal calculation unit correspond to the stator windings of a plurality of phases are provided. Since the circuit protection means stops supplying the control signals to the plurality of switching elements when they are turned on at the same time, the regenerative braking current and the starting current are repeatedly supplied to the switching elements. It is possible to effectively prevent the inconvenience that an excessive load is applied to the switching element, and to prevent the switching element from being damaged.
[0018]
  Also,According to invention of Claims 1 thru | or 4,When the control signal calculated by the control signal calculating means turns on the plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases at the same time, the circuit protection means supplies the control signals to the plurality of switching elements. While the control signal supply is stopped, the lock protection control means is controlled so as not to function while the control signal supply is stopped, so that the lock protection control is activated each time the control signal supply is stopped. The switching element can be appropriately protected while eliminating the need for complicated processing such as the need to perform the return operation.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
The present invention is applied to, for example, a brushless motor configured as shown in FIG.
[0021]
The brushless motor shown in FIG. 1 is a so-called three-phase full-wave rectification type brushless motor, and a rotor having permanent magnets (not shown) and three-phase stator windings 1a, 1b, 1c connected to each other in a bridge form. The rotor is rotationally driven by the action of a magnetic field between the stator and the stator.
[0022]
The three-phase stator windings 1a, 1b, and 1c connected in a bridge form are connected to the battery power source via the six switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6, and are driven from the battery power source. A current is supplied to the stator windings 1a, 1b, and 1c, thereby generating a magnetic field in the stator and driving the rotor to rotate.
[0023]
The six switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 are composed of, for example, MOS type field effect transistors (MOSFETs), and include three switching elements Q1, Q2, Q3 on the Hi side and three switching elements on the Lo side. Q4, Q5, and Q6 are connected to the winding terminals of the stator windings 1a, 1b, and 1c, respectively.
[0024]
These switching elements Q 1, Q 2, Q 3, Q 4, Q 5, and Q 6 are controlled by the motor control device 10 at their respective on / off switching timings. The motor control device 10 is supplied with a rotation instruction signal for instructing the number of rotations of the rotor and a sensor signal from the magnetic pole sensor. The motor control device 10 receives the rotation instruction signal and the sensor signal. Based on this, a control signal for controlling the on / off switching timing of the six switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is output. The on / off switching timings of the six switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 are controlled in accordance with this control signal, so that the three-phase stator windings 1a, 1b, and 1c flow. The direction of the drive current is switched, the magnetic field generated from the stator is controlled, and the rotation of the rotor is controlled.
[0025]
The magnetic pole sensor is based on the sensor magnet 2, the three Hall ICs 3a, 3b, 3c for detecting the direction of the magnetic field from the sensor magnet 2, and the outputs from the three Hall ICs 3a, 3b, 3c. And a sensor signal detection circuit 4 for generating a signal.
[0026]
The sensor magnet 2 is for indicating the rotational position of the rotor. Two pairs of N poles and S poles are arranged at an equal angle with respect to the rotation center of the rotor, and are attached to a shaft that rotates integrally with the rotor. ing. Three Hall ICs 3a, 3b, 3c are evenly arranged at intervals of 120 degrees around the sensor magnet 2 at positions spaced apart from the sensor magnet 2 at a predetermined interval.
[0027]
Outputs from the three Hall ICs 3a, 3b, 3c are supplied to the sensor signal detection circuit 4. When a detection signal due to a change in the magnetic field direction of the sensor magnet 2 is input from each Hall IC 3a, 3b, 3c, the sensor signal detection circuit 4 is an inverted signal based on the detection signal from each Hall IC 3a, 3b, 3c. These inverted signals are supplied to the motor control device 10 as six sensor signals together with the non-inverted signals.
[0028]
The motor control device 10 includes a target value calculation unit 11, a rotation speed calculation unit 12, a control signal calculation unit 13, and a circuit protection unit 14.
[0029]
The target value calculation unit 11 is connected to an external circuit (not shown), and a rotation instruction signal for instructing the rotational speed of the rotor is supplied from the external circuit. The rotation instruction signal specifies a predetermined number of rotations based on the duty ratio. That is, in the rotation instruction signal, the ratio (duty ratio) between the H level signal time and the L level signal time has a one-to-one correspondence with the rotation speed of the rotor. By changing the duty ratio, The number of rotations is indicated. Specifically, the rotation instruction signal is, for example, a signal with a high duty ratio when the rotor is driven at a high speed, and a signal with a low duty ratio when the rotor is driven at a low speed. When such a rotation instruction signal is supplied from an external circuit, the target value calculation unit 11 detects the duty ratio and calculates a target rotation number signal indicating a target value of the rotation number of the rotor.
[0030]
The rotation speed calculation unit 12 is connected to the sensor signal detection circuit 4, and six sensor signals are supplied from the sensor signal detection circuit 4. When the sensor signal is supplied from the sensor signal detection circuit 4, the rotation speed calculation unit 12 detects the current rotation speed of the rotor based on the sensor signal, and the rotation speed signal indicating the current rotation speed of the rotor. Is calculated.
[0031]
The control signal calculation unit 13 is connected to the target value calculation unit 11 and the rotation number calculation unit 12, and the target rotation number signal calculated by the target value calculation unit 11 and the rotation calculated by the rotation number calculation unit 12. A number signal is supplied. When the target rotation speed signal from the target value calculation section 11 and the rotation speed signal from the rotation speed calculation section 12 are supplied, the control signal calculation section 13 is based on the target rotation speed signal and the rotation speed signal. A control signal for controlling the on / off switching timing of the six switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 so that the rotational speed of the rotor becomes the rotational speed indicated by the rotation instruction signal. calculate.
[0032]
The circuit protection unit 14 controls the control signal calculated by the control signal calculation unit 13, that is, the six switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 connected to the three-phase stator windings 1a, 1b, 1c. The control signal to be supplied to is monitored. Then, the circuit protection unit 14 malfunctions due to, for example, disturbance noise mixed in the motor control device 10, and the control signal calculated by the control signal calculation unit 13 has three switching elements on the Hi side. When Q1, Q2, Q3 are turned on simultaneously, or when the three switching elements Q4, Q5, Q6 on the Lo side are turned on simultaneously, these switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Supply of control signals to Q5 and Q6 is stopped.
[0033]
When a control signal for simultaneously turning on the three switching elements Q1, Q2, and Q3 on the Hi side or a control signal for simultaneously turning on the three switching elements Q4, Q5, and Q6 on the Lo side is output from the control signal calculation unit 13. When the three switching elements Q1, Q2, Q3 on the Hi side or the three switching elements Q4, Q5, Q6 on the Lo side are simultaneously turned on in response to this control signal, the three-phase stator windings 1a, 1b, 1c Each will be electrically short-circuited, and so-called regenerative braking will work. When such an abnormal control signal and a normal control signal are alternately and repeatedly supplied, the regenerative braking current and the starting current are repeatedly supplied to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6. If supplied, the burden on the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 becomes excessive, and the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 may be damaged.
[0034]
However, in the motor control device 10, the circuit protection unit 14 monitors the control signal calculated by the control signal calculation unit 13, and this control signal simultaneously turns on the three switching elements Q1, Q2, and Q3 on the Hi side. When the three switching elements Q4, Q5, and Q6 on the Lo side are turned on at the same time, control signals are supplied to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6. Since the operation is stopped, the switching brake element Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 are repeatedly supplied with the regenerative braking current and the starting current, and the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 are supplied to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6. The switching elements Q1, Q2, Q are effectively prevented by avoiding inconvenience such as excessive load. , It is possible to avoid in advance the Q4, Q5, Q6 damage of.
[0035]
Next, the detailed configuration of the motor control device 10 will be described with a specific example. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the motor control device 10 configured as an integrated IC (Integrated Circuit).
[0036]
The motor control device 10 shown in FIG. 2 is for controlling a brushless motor that drives a blower fan in a vehicle air conditioner. When power is supplied from a vehicle power supply circuit (not shown), the first filter circuit 21 is provided. The power supply voltage is input to. The first filter circuit 21 performs a filtering process on the input power supply voltage and supplies the filtered power to the ACC voltage calculation circuit 22. The ACC voltage calculation circuit 22 divides the supplied power supply voltage and outputs the divided voltage value to the voltage correction value calculation circuit 23 as 8-bit data Dacc.
[0037]
In the motor control device 10, when an analog rotation instruction signal is input from an air conditioning control circuit (not shown), the second filter circuit 24 performs filter processing on the rotation instruction signal. The rotation instruction signal subjected to the filter processing by the second filter circuit 24 is supplied to the ACC voltage calculation circuit 22, converted into a digital rotation instruction signal by the ACC voltage calculation circuit 22, and the fan speed target value calculation circuit 25. To be supplied.
[0038]
On the other hand, when a digital rotation instruction signal is input from an air conditioning control circuit (not shown), the digital filter circuit 26 performs filtering on the rotation instruction signal. The rotation instruction signal that has been filtered by the digital filter circuit 26 is supplied to the duty ratio detection circuit 27. As shown in FIG. 3, the duty ratio detection circuit 27 detects the pulse period Tin of the rotation instruction signal and the time from the fall of the previous pulse to the rise of the next pulse, that is, the ON voltage level section Tinon. A duty ratio Dduty which is a ratio (Tin / Tinon) between the cycle Tin and the ON voltage level section Tinon is calculated. The duty ratio Dduty calculated by the duty ratio detection circuit 27 is 8-bit data and is supplied to the fan speed target value calculation circuit 25.
[0039]
As shown in FIG. 4, the fan speed target value calculation circuit 25 has a table for converting the duty ratio Dduty into the rotation speed of the blower fan (rotation speed of the rotor), and the duty ratio Dduty is supplied. And the fan speed target value Dfan which shows the rotation speed (rotation speed of a rotor) of a ventilation fan with reference to this conversion table is calculated. The fan speed target value Dfan calculated by the fan speed target value calculation circuit 25 is 8-bit data, and is supplied to the soft start target value calculation circuit 28, the sudden start switching circuit 29, and an output OFF → ON timer circuit 39 to be described later. Supplied respectively.
[0040]
The soft start target value calculation circuit 28 has a table showing the relationship between the number of bits and time when reaching the fan speed target value Dfan. The soft start target value calculation circuit 28 calculates a soft start target value Dsfan with respect to time with reference to the table, and supplies the soft start target value Dsfan to the sudden start switching circuit 29. The soft start target value calculation circuit 28 is for performing soft start control by setting a gradient delay so as to increase the fan speed to the fan speed target value Dfan when it rises from OFF (0%). .
[0041]
The sudden start switching circuit 29 receives the fan speed target value Dfan and the soft start target value Dsfan, and receives a Hi signal or a Lo signal from an external sudden start input port. The sudden start switching circuit 29 supplies the fan speed target value Dfan from the fan speed target value calculation circuit 25 as it is to the voltage correction value calculation circuit 23 as the target value Dfan ′ when a Hi signal is input from the sudden start input port. . On the other hand, when the Lo signal is input from the sudden start input port, the sudden start switching circuit 29 supplies the soft start target value Dsfan from the soft start target value calculation circuit 28 as the target value Dfan ′ to the voltage correction value calculation circuit 23. To do.
[0042]
A reference data creation circuit 30 is connected to the voltage correction value calculation circuit 23. The reference data creation circuit 30 generates reference data Dref in which the magnitude of the center voltage of the power supply voltage of the brushless motor itself is expressed by 8-bit data, and supplies the reference data Dref to the voltage correction value calculation circuit 23. .
[0043]
The voltage correction value calculation circuit 23 detects the ratio between the reference data Dref supplied from the reference data creation circuit 31 and the voltage input data Dacc supplied from the ACC voltage calculation circuit 22, and based on the detected ratio, The target value Dfan ′ supplied from the start switching circuit 29 is corrected to generate a correction value Dfan ″ expressed by 8-bit data. That is, the voltage correction value calculation circuit 23
(Dref / Dacc) ・ Dfan '= Dfan' '
The correction value Dfan ″ is calculated by the operation expressed by The correction value Dfan ″ calculated by the voltage correction value calculation circuit 23 is supplied to the PWM output circuit 31 and an output determination circuit 38 described later.
[0044]
As shown in FIG. 5, the PMW output circuit 31 is expressed by 8-bit data based on the PWM cycle Tpwm corresponding to the PWM reference clock and the correction value Dfan ″ supplied from the voltage correction value calculation circuit 23. A target rotational speed signal PWM is generated. The target rotation speed signal PWM generated by the PWM output circuit 31 is supplied to the Lo side output circuit 52 that constitutes the control signal calculation unit 13. Further, the target rotational speed signal PWM generated by the PWM output circuit 31 is output to the outside of the motor control circuit 10 as a preliminary output for inspection.
[0045]
In the motor control device 10, the target value calculation unit 11 includes the first filter circuit 21, the second filter circuit 24, and the circuits from the digital filter circuit 26 to the PWM output circuit 31 described above.
[0046]
Further, in the motor control device 10, when six sensor signals are supplied from the sensor signal detection circuit 4, these sensor signals are input to the waveform conversion circuit 32.
[0047]
The waveform conversion circuit 32 converts the waveform of the sensor signal from the sensor signal detection circuit 4 to generate sensor signals SAH, SAL, SBH, SBL, SCH, and SCL. The sensor signals SAH, SBH, and SCH on the high side among the sensor signals converted in waveform by the waveform conversion circuit 32 are supplied to the high-side output circuit 51 that constitutes the control signal calculation unit 13, and the low-side sensor signals SAL, SBL and SCL are supplied to the Lo side output circuit 52. The Hi-side sensor signal SAH is also supplied to the rotation speed detection circuit 33.
[0048]
The rotation speed detection circuit 33 detects the rotation period Tr of the rotor rotation speed based on the sensor signal SAH supplied from the waveform conversion circuit 32. Here, the number of poles of the sensor magnet 2 described above is four, and when viewed from the output from one Hall IC 3a, two cycles are one cycle of the rotor. Therefore, the rotation speed detection circuit 33 is the waveform conversion circuit 32. The sensor signal SAH supplied from is counted every two cycles, and the rotation cycle Tr of the rotor rotation speed is detected. The rotation period Tr of the rotor detected by the rotation speed detection circuit 33 is supplied to the overlap calculation circuit 34 and the advance amount calculation circuit 35, respectively.
[0049]
The overlap calculation circuit 34 calculates an overlap amount To based on the rotation period Tr supplied from the rotation speed detection circuit 33. The overlap calculation circuit 34 has a table in which the rotation period Tr and the overlap amount To are associated with each other. By referring to this table, the overlap calculation circuit 34 corresponds to the rotation period Tr supplied from the rotation speed detection circuit 33. The overlap amount To is calculated. The overlap amount To calculated by the overlap calculation circuit 36 is supplied to the Hi side output circuit 51 and the Lo side output circuit 52, respectively.
[0050]
Further, the advance amount calculation circuit 35 calculates an advance time Tf for performing advance control based on the rotation period Tr supplied from the rotation speed detection circuit 33. The advance amount calculation circuit 35 has a table in which the rotation period Tr and the advance time Tf are associated with each other. By referring to this table, the advance amount calculation circuit 35 corresponds to the rotation period Tr supplied from the rotation speed detection circuit 33. The calculated advance time Tf is calculated. The advance time Tf calculated by the advance amount calculation circuit 35 is supplied to the Hi side output circuit 51 and the Lo side output circuit 52, and also supplied to the advance amount switching input terminal outside the motor control device 10. Is done.
[0051]
In the motor control device 10, the rotation speed calculation unit 12 is configured by the circuits of the waveform conversion circuit 32, the rotation speed detection circuit 33, the overlap calculation circuit 34, and the advance amount calculation circuit 35 described above.
[0052]
In the motor control device 10, the rotor rotation cycle Tr detected by the rotation speed detection circuit 33 is also supplied to the lock determination circuit 36. The lock determination circuit 36 determines whether or not the rotation cycle Tr supplied from the rotation speed detection circuit 33 is equal to or longer than a predetermined time set in advance. The lock determination circuit 36 supplies the Hi signal as a lock determination signal to the lock protection control circuit 37 when the rotation cycle Tr supplied from the rotation speed detection circuit 33 is equal to or longer than a predetermined time set in advance. If the time is less than the predetermined time, the Lo signal is supplied.
[0053]
The lock protection control circuit 37 is for stopping the operation of the motor control device 10 when the rotation speed of the rotor shows an abnormal value and maintaining the stop state. In addition to the lock determination circuit 36, The output determination circuit 38 and the output OFF → ON timer circuit 39 described above are connected.
[0054]
The output determination circuit 38 is supplied with the target value Dfan ″ from the voltage correction value calculation circuit 23 described above, and the target value Dfan ″ supplied from the voltage correction value calculation circuit 23 is other than “0”. When the target value Dfan ″ is “0”, the Lo signal is supplied to the lock protection control circuit 37 as the output determination signal.
[0055]
Further, the output OFF → ON timer circuit 39 is supplied with the fan speed target value Dfan from the fan speed target value calculation circuit 25 described above, and the fan speed target supplied from the fan speed target value calculation circuit 25. When the value Dfan rises from “0”, counting is started and when a predetermined time or more has elapsed, the Hi signal is supplied to the lock protection control circuit 37 as an output OFF → ON timer signal, and the fan speed target value Dfan is “0”. Then, the Lo signal is supplied.
[0056]
The lock protection control circuit 37 is composed of an AND circuit, and is supplied from the lock determination signal supplied from the lock determination circuit 36, the output determination signal supplied from the output determination circuit 38, and the output OFF → ON timer circuit 39. When all the output OFF → ON timer signal circuits 39 are Hi signals, a Hi signal lock protection control signal indicating that output is to be stopped is generated. On the other hand, when one of the signals is a Lo signal, the lock protection control circuit 37 generates a lock protection control signal for the Lo signal indicating the output operation. The lock protection control signal generated by the lock protection control circuit 37 is supplied to the Hi side output circuit 51 and the Lo side output circuit 52, respectively, and also output as a lock detection signal output to the outside of the motor control device 10. .
[0057]
Further, the motor control device 10 includes a start circuit 40 to which power is supplied from a vehicle power supply circuit (not shown), and predetermined conditions such as immediately after the power is turned on or when a state where the power supply voltage does not reach a predetermined value has passed for a certain period of time. A reset circuit 41 that resets the operation of the motor control device 10 is provided.
[0058]
The reset circuit 41 resets the operation of the motor control device 10 until a reset terminal has a predetermined voltage value when a constant current is supplied to the external capacitor when the power is turned on, and the motor in an unstable oscillation state immediately after the power is turned on. Abnormal operation of the control device 10 is prevented. The reset time when the power is turned on is set according to the external capacitor. The reset circuit 41 also performs low voltage monitoring, and resets the operation of the motor control device 10 when a state where the power supply voltage supplied to the starting circuit 40 does not reach a predetermined voltage value for a certain period of time or longer. When the voltage exceeds a predetermined voltage value, the operation of the motor control device 10 is restored.
[0059]
The Hi side output circuit 51 and the Lo side output circuit 52 constituting the control signal calculation unit 13 include a target rotation speed signal PWM supplied from the PWM output circuit 31 and sensor signals SAH, SAL, Based on SBH, SBL, SCH, SCL, overlap amount To supplied from the overlap calculation circuit 34, and advance time Tf supplied from the advance amount calculation circuit 35, the three-layer stator windings 1a, 1b , 1c, control signals for controlling on / off switching timings of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 respectively connected to the winding terminals are calculated.
[0060]
Specifically, the Hi-side output circuit 51 and the Lo-side output circuit 52 perform non-advance control when the rotational speed of the rotor is equal to or less than a predetermined value set in advance, for example, in the timing of FIG. A control signal is calculated as shown in the chart. That is, the Hi-side output circuit 51 and the Lo-side output circuit 52 switch the output at the fall of the sensor signals SAH, SAL, SBH, SBL, SCH, and SCL, and the output fall delays OFF by the overlap amount To. I am doing so. Further, the Lo-side output is determined by a logical product with the target rotational speed signal PWM, and a control signal as shown in FIG. 6 is calculated.
[0061]
Further, when the rotational speed of the rotor exceeds a predetermined value set in advance, the advance angle control is performed based on the advance time Tf from the advance angle calculation circuit 35, and the control is performed with the same algorithm. A signal will be calculated.
[0062]
In the motor control device 10, as described above, the control signals calculated by the Hi side output circuit 51 and the Lo side output circuit 52, that is, switching connected to the winding terminals of the three-layer stator windings 1a, 1b, and 1c, respectively. A control signal for controlling the on / off switching timing of the elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 is monitored by a protection circuit 60 constituting the circuit protection unit 14.
[0063]
In the motor control device 10, three-phase bridge-shaped stator windings 1 a, 1 b, and 1 c are combined with a combination of switching elements that are turned on in response to control signals calculated by the Hi-side output circuit 51 and the Lo-side output circuit 52. The direction of the flowing drive current is switched. For example, when a special situation such as disturbance noise is mixed in the motor control device 1, the motor control device 10 malfunctions, and the Hi side An abnormal control signal that turns on all the switching elements Q1, Q2, and Q3 at the same time, or an abnormal control signal that turns on all the Lo-side switching elements Q4, Q5, and Q6 at the same time as illustrated in FIG. There is a case. As described above, such an abnormal control signal causes damage to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6. Therefore, in the motor control device 10, the Hi side output circuit 51 and the Lo side The control signal calculated by the output circuit 52 is monitored by the protection circuit 60, and an abnormal control signal for simultaneously turning on the Hi-side switching elements Q1, Q2, and Q3, or the Lo-side switching elements Q4, Q5, and Q6. When abnormal control signals that are turned on simultaneously are calculated, the supply of control signals to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is stopped.
[0064]
The protection circuit 60 is configured using a NAND circuit, for example, as shown in FIG. In the protection circuit 60 shown in FIG. 8, when the control signal output from the Hi-side output circuit 51 turns on all the Hi-side switching elements Q1, Q2, and Q3 simultaneously, that is, the control signals AH, BH, When all the CHs are Hi signals, the output terminal of the NAND circuit becomes Lo, and the output from the Hi side output circuit 51 is cut off. As a result, the supply of control signals to the high-side switching elements Q1, Q2, and Q3 is stopped.
[0065]
In the protection circuit 60 shown in FIG. 8, when the control signal output from the Lo-side output circuit 52 turns on all the Lo-side switching elements Q4, Q5, and Q6 simultaneously, that is, the control signals AL, When BL and CL are all Hi signals, the output terminal of the NAND circuit becomes Lo, and the output from the Lo side output circuit 52 is cut off. As a result, the supply of control signals to the Lo-side switching elements Q4, Q5, Q6 is stopped.
[0066]
Further, the protection circuit 60 may be configured using a NAND circuit and an AND circuit, for example, as shown in FIG. In the protection circuit 60 shown in FIG. 9, when the control signal output from the Hi-side output circuit 51 turns on all the Hi-side switching elements Q1, Q2, and Q3 simultaneously, that is, the control signals AH, BH, When all the CHs are Hi signals, the Lo signal is output from the output terminal of the NAND circuit. The Lo signal output from the NAND circuit is input to AND circuits corresponding to the switching elements Q1, Q2, and Q3, and the output from these AND circuits becomes Lo. The output will be cut off. As a result, the supply of control signals to the high-side switching elements Q1, Q2, and Q3 is stopped.
[0067]
In the protection circuit 60 shown in FIG. 9, when the control signal output from the Lo-side output circuit 52 turns on all of the Lo-side switching elements Q4, Q5, Q6 simultaneously, that is, the control signals AL, When BL and CL are all Hi signals, the Lo signal is output from the output terminal of the NAND circuit. The Lo signal output from the NAND circuit is input to AND circuits corresponding to the switching elements Q4, Q5, and Q6, and the output from these AND circuits becomes Lo. The output will be cut off. As a result, the supply of control signals to the Lo-side switching elements Q4, Q5, Q6 is stopped.
[0068]
In the above example, when the control signal output from the Hi-side output circuit 51 turns on all of the Hi-side switching elements Q1, Q2, and Q3 at the same time, all the control signals AH and BH on the Hi-side. , CH is stopped, and when the control signal output from the Lo-side output circuit 52 is to simultaneously turn on the Lo-side switching elements Q4, Q5, Q6, all the Lo-side control signals AL, Although the supply of BL and CL is cut off, the protection circuit 60 is configured such that the control signal output from the Hi-side output circuit 51 turns on all of the Hi-side switching elements Q1, Q2, and Q3 simultaneously. In addition, the supply of any of the control signals AH, BH, CH on the Hi side is cut off, and the control signal output from the Lo side output circuit 52 Even when the Lo side switching elements Q4, Q5, Q6 are all turned on simultaneously, the same effect can be obtained even if the supply of any of the Lo side control signals AL, BL, CL is cut off. Is obtained.
[0069]
Specifically, the protection circuit 60 may be configured as shown in FIGS. 10 and 11, for example. In the protection circuit 60 shown in FIGS. 10 and 11, when the control signal output from the Hi-side output circuit 51 turns on the Hi-side switching elements Q1, Q2, and Q3 simultaneously, that is, the control signal AH. , BH, and CH are all Hi signals, the output of the control signal AH is cut off, and the supply of the control signal AH to the Hi-side switching element Q1 is stopped. Further, in the protection circuit 60 shown in FIGS. 10 and 11, when the control signal output from the Lo-side output circuit 52 turns on all of the Lo-side switching elements Q4, Q5, and Q6 at the same time, that is, control is performed. When the signals AL, BL, CL are all Hi signals, the output of the control signal AL is cut off and the supply of the control signal AL to the Lo-side switching element Q4 is stopped.
[0070]
By the way, when the protection circuit 60 stops the supply of the control signal to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 as described above, the rotational speed of the rotor is reduced and the lock protection control described above is performed. The circuit 37 generates a lock protection control signal indicating that the output is stopped. When a lock protection control signal indicating that the output is to be stopped is supplied to the Hi side output circuit 51 and the Lo side output circuit 52, the lock protection control is activated, and an abnormal control signal such as disturbance noise is generated. Even after the cause is eliminated, the control signal for the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is not returned unless a return operation such as pressing down the fan switch or turning on the power again is performed. The state where the supply is stopped is maintained.
[0071]
As described above, when the protection circuit 60 stops the supply of the control signal to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6, the lock protection control is activated each time and the return operation is required. The operation becomes very complicated. Therefore, in the motor control device 1, when the protection circuit 60 stops the supply of the control signal to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6, It is desirable to prevent the lock protection control from functioning by blocking the output of the lock protection control signal from the lock protection control circuit 37. Thus, when the protection circuit 60 stops the supply of the control signal to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6, the lock protection control is prevented from functioning while the supply of the control signal is stopped. By doing so, the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 can be appropriately protected while performing a complicated operation without performing unnecessary lock protection control.
[0072]
In the above description, the example in which the motor control device 10 is configured as an integrated IC and the protection circuit 60 configuring the circuit protection unit 14 is provided inside the IC has been described. However, the circuit protection unit 14 is configured. The protection circuit 60 may be provided outside the IC in which the target value calculation unit 11, the rotation speed calculation unit 12, and the control signal calculation unit 13 are provided as a separate circuit. Even when the protection circuit 60 is provided outside the IC, if the protection circuit 60 stops the supply of control signals to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, the control signal It is desirable not to allow the lock protection control to function while the supply is stopped.
[0073]
When the protection circuit 60 is provided outside the IC, the protection circuit 60 is configured, for example, as shown in FIG.
[0074]
The protection circuit 60 shown in FIG. 12 is configured using an AND circuit, and an output terminal of the protection circuit 60 is a digital system in an IC 70 provided with a target value calculation unit 11, a rotation speed calculation unit 12, and a control signal calculation unit 13. Is connected to the input terminal of the rotation instruction signal. An air conditioning control circuit is connected to the input terminal of the digital rotation instruction signal in the IC 70 through a noise reduction filter circuit 80.
[0075]
In the protection circuit 60 shown in FIG. 12, the control signal output from the Hi side output circuit 51 of the control signal calculation unit 13 provided in the IC 70 turns on all the Hi side switching elements Q1, Q2, and Q3 simultaneously. When the control signals AH, BH, and CH are all Hi signals, a Hi signal is output from the AND circuit. As a result, the digital rotation instruction signal supplied from the air conditioning control circuit to the rotation speed calculation unit 12 in the IC 70 via the noise reduction filter circuit 80 is cut off, and the Hi-side switching elements Q1, Q2, Q3 are cut off. The supply of control signals AH, BH, and CH to is stopped.
[0076]
In the protection circuit 60 shown in FIG. 12, the control signal output from the Lo side output circuit 52 of the control signal calculation unit 13 provided inside the IC 70 turns on all the Lo side switching elements Q4, Q5, and Q6 simultaneously. When the control signals AL, BL, and CL are all Hi signals, the Hi signal is output from the AND circuit. As a result, the digital rotation instruction signal supplied from the air conditioning control circuit to the rotation speed calculation unit 12 in the IC 70 via the noise reduction filter circuit 80 is cut off, and the Lo-side switching elements Q4, Q5, Q6 are cut off. The supply of the control signals AL, BL, CL to is stopped.
[0077]
Further, as shown in FIG. 13, the protection circuit 60 is configured using a NAND circuit, and an output end of the protection circuit 60 in the IC 70 provided with the target value calculation unit 11, the rotation speed calculation unit 12, and the control signal calculation unit 13. It may be connected to an input terminal for an analog rotation instruction signal.
[0078]
In the protection circuit 60 shown in FIG. 13, the control signal output from the Hi side output circuit 51 of the control signal calculation unit 13 provided in the IC 70 turns on all of the Hi side switching elements Q1, Q2, and Q3 simultaneously. When the control signals AH, BH, and CH are all Hi signals, the Lo signal is output from the NAND circuit. As a result, the analog rotation instruction signal supplied to the rotation speed calculation unit 12 in the IC 70 is cut off, and the supply of the control signals AH, BH, and CH to the high-side switching elements Q1, Q2, and Q3 is stopped. become.
[0079]
In the protection circuit 60 shown in FIG. 13, the control signal output from the Lo side output circuit 52 of the control signal calculation unit 13 provided in the IC 70 turns on all of the Lo side switching elements Q4, Q5, and Q6 simultaneously. When the control signals AL, BL, and CL are all Hi signals, the Lo signal is output from the NAND circuit. As a result, the analog rotation instruction signal supplied to the rotation speed calculation unit 12 in the IC 70 is cut off, and the supply of the control signals AL, BL, CL to the Lo-side switching elements Q4, Q5, Q6 is stopped. become.
[0080]
Further, as shown in FIG. 14, the protection circuit 60 may be configured using a NAND circuit, and an output terminal thereof may be connected to a reset terminal in the IC 70 provided with the reset circuit 41.
[0081]
In the protection circuit 60 shown in FIG. 14, the control signal output from the Hi side output circuit 51 of the control signal calculation unit 13 provided in the IC 70 turns on all the Hi side switching elements Q1, Q2, and Q3 simultaneously. When the control signals AH, BH, and CH are all Hi signals, the Lo signal is output from the NAND circuit. Thereby, a reset signal is supplied from the reset terminal of the IC 70 to the reset circuit 41, the operation of the motor control device 10 is reset, and the supply of the control signals AH, BH, and CH to the high-side switching elements Q1, Q2, and Q3 is performed. Will stop.
[0082]
In the protection circuit 60 shown in FIG. 14, the control signal output from the Lo-side output circuit 52 of the control signal calculation unit 13 provided in the IC 70 turns on all the Lo-side switching elements Q4, Q5, and Q6 at the same time. When the control signals AL, BL, and CL are all Hi signals, the Lo signal is output from the NAND circuit. As a result, a reset signal is supplied from the reset terminal of the IC 70 to the reset circuit 41, the operation of the motor control device 10 is reset, and control signals AL, BL, CL are supplied to the Lo-side switching elements Q4, Q5, Q6. Will stop.
[0083]
As described in detail above, in the motor control device 10, the protection circuit 60 constituting the circuit protection unit 14 is controlled by the Hi side output circuit 51 and the Lo side output circuit 52 constituting the control signal calculation unit 13. When the signal is monitored and this control signal turns on the three switching elements Q1, Q2, Q3 on the Hi side at the same time, or turns on the three switching elements Q4, Q5, Q6 on the Lo side at the same time Since the supply of control signals to these switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 is stopped, the regenerative brake is applied to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6. The switching element Q1, Q2, Q3, Q4 and the starting current are repeatedly supplied. 5, Q6 excessive burden to effectively prevent a disadvantage such as according to the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 breakage of the can be avoided in advance.
[0084]
In the above, an example in which the present invention is applied to the motor control device 10 for controlling a so-called three-phase full-wave rectification type brushless motor has been specifically described, but the present invention is limited to the above example. It can be applied not only to motor control devices for controlling brushless motors with multi-phase stator windings, but also to control not only full-wave rectification methods but also so-called half-wave rectification brushless motors. Therefore, the present invention can be effectively applied to a control device for the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a brushless motor to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a motor control device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining processing of a duty ratio detection circuit provided in the motor control device.
FIG. 4 is a diagram for explaining processing of a fan speed target value calculation circuit provided in the motor control device.
FIG. 5 is a diagram for explaining processing of a PWM output circuit included in the motor control device.
FIG. 6 is a diagram for explaining processing of a Hi side output circuit and a Lo side output circuit included in the motor control device, and a timing chart showing control signals calculated by the Hi side output circuit and the Lo side output circuit; It is.
FIG. 7 is a diagram showing an abnormal control signal for simultaneously turning on three switching elements on the Lo side.
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a protection circuit provided in the motor control device.
FIG. 9 is a circuit diagram showing another example of the protection circuit.
FIG. 10 is a circuit diagram showing still another example of the protection circuit.
FIG. 11 is a circuit diagram showing still another example of the protection circuit.
FIG. 12 is a circuit diagram showing still another example of the protection circuit.
FIG. 13 is a circuit diagram showing still another example of the protection circuit.
FIG. 14 is a circuit diagram showing still another example of the protection circuit.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 1c Stator winding
10 Motor controller
11 Target value calculator
12 Rotation speed calculator
13 Control signal calculator
14 Circuit protector
37 Lock protection control circuit
41 Reset circuit
51 Hi-side output circuit
52 Lo side output circuit
60 Protection circuit
Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 switching element

Claims

Control of the brushless motor that controls the rotation of the rotor by switching the direction of the driving current flowing through the stator windings of the plurality of phases connected in a bridge form using a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases. In the device
Target value calculation means for calculating a target rotation speed signal indicating a target value of the rotation speed of the rotor, based on a rotation instruction signal that indicates the rotation speed of the rotor;
A rotation speed calculation means for calculating a rotation speed signal indicating the current rotation speed of the rotor based on a sensor signal from the magnetic pole sensor;
Based on the target rotational speed signal calculated by the target value calculating means and the rotational speed signal calculated by the rotational speed calculating means, the rotational speed of the rotor becomes the rotational speed indicated by the rotational instruction signal. Control signal calculation means for calculating a control signal for controlling the on / off switching timing of the plurality of switching elements,
When the control signal calculated by the control signal calculation means is monitored and the control signal turns on a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases at the same time, the plurality of switching elements Circuit protection means for stopping the supply of control signals to ,
Lock protection control means for stopping the operation of the control device of the brushless motor and maintaining the stopped state when the rotational speed of the rotor shows an abnormal value,
The circuit protection means, when the control signal calculated by the control signal calculation means turns on a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases at the same time, A control device for a brushless motor , wherein supply to the switching element is stopped and control is performed so that the lock protection control means does not function while supply of the control signal is stopped .

The circuit protection means, when the control signal calculated by the control signal calculation means turns on a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases at the same time, the control signal of the control signal 2. The brushless motor control device according to claim 1, wherein an output from the calculation means is cut off.

The circuit protection means rotates the target value calculation means when the control signal calculated by the control signal calculation means turns on a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases at the same time. 2. The brushless motor control device according to claim 1, wherein supply of the instruction signal is cut off.

A reset means for resetting the operation of the brushless motor control device under a predetermined condition;
The circuit protection means causes the reset means to function when the control signal calculated by the control signal calculation means turns on a plurality of switching elements corresponding to the stator windings of the plurality of phases at the same time. The brushless motor control device according to claim 1.