JP4209605B2 - Brushless motor control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転子の回転数を指示する回転指示信号に従って、ブラシレスモータの回転を制御するブラシレスモータの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、例えば自動車などの空調装置における送風ファンの回転駆動用のモータとしては、ブラシレスモータが広く用いられている。ブラシレスモータは、永久磁石を回転子とし、電機子巻き線を固定子として、ブラシを用いた整流機構の代わりに、磁極センサとスイッチング素子によって整流機構が構成されている。このブラシレスモータは、電源回路から駆動電源が供給されるとともに、IC(Integrated Circuit)化されたモータ制御回路によって、その回転が制御されて送風ファンを回転させる。
【0003】
このようなブラシレスモータを制御するモータ制御回路には、回転子の回転数を指示する回転指示信号が外部から入力される。そして、モータ制御回路は、この回転指示信号に基づいて、回転子が所定の回転数で回転するように、ブラシレスモータを制御する。
【0004】
そして、このモータ制御回路は、入力された回転指示信号に基づいて、ブラシレスモータに供給する電力量を示す信号のデューティ比を決定し、スイッチング素子(MOSFET)をオンオフ制御することで、決定したデューティ比の信号をブラシレスモータに供給していた。このとき、信号のデューティ比を高くすることにより多くの電力をブラシレスモータに供給してブラシレスモータを高速回転させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のモータ制御回路では、デューティ比が決定された信号をオンオフ制御してブラシレスモータに電源電圧を供給して定常駆動するに際して、3個のハイサイドMOSFETと、3個のローサイドMOSFETとを、約30°の角度ごとにオンに切り換える3相スイッチング動作をしていた。また、従来のモータ制御回路では、3相スイッチング動作時において、通常、要求されるトルクに応じて一定のデューティ比の信号をブラシレスモータに供給していた。
【0006】
しかし、360°回転させるうちの30°ごとの3相スイッチング動作時において、MOSFETをオフからオンに切り換えてデューティ制御された電源電圧の供給を開始すると、オンの切換タイミングでブラシレスモータに供給する電源電圧にリップル変動が発生し、ブラシレスモータに供給する電圧変動が発生してトルク変動を招いていた。このようにブラシレスモータにトルク変動が発生すると、振動が発生すると共に、騒音が発生することが多かった。
【0007】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、スイッチング素子の切換時にブラシレスモータに供給する電圧変動を抑制して、ブラシレスモータのトルク変動及び騒音を抑制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する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するために、永久磁石を回転子とし、電機子巻き線を固定子として、整流機構を磁極センサとスイッチング素子としたブラシレスモータの制御をするブラシレスモータの制御装置において、電源電圧を上記電機子巻き線に供給する複数のスイッチング素子と、上記スイッチング素子に駆動信号を出力してオンオフ駆動し、上記スイッチング素子をオンとした期間において電源電圧を上記回転子に供給して、上記回転子を回転駆動させる回転駆動手段と、上記回転子の回転数を指示する回転指示信号が入力され、上記回転駆動手段が上記回転子を回転させるときの指示回転数を、回転指示信号から検出する指示回転数検出手段と、上記指示回転数検出手段で検出された指示回転数に応じたデューティ比から、上記スイッチング素子がオンとなる度に、上記スイッチング素子がオンとなるタイミングで全ての相についてのデューティ比を低下させた後に、全ての相についてのデューティ比を目標デューティ比まで上昇させる制御をして、上記スイッチング素子がオンとなっている期間において上記電機子巻き線に供給する電源電圧のデューティ比を制御するデューティ比制御手段とを備え、上記デューティ比制御手段は、デューティ比を低下させる時刻から目標デューティ比とする時刻を一定とし、上記ブラシレスモータの回転数が大きい時ほど、上記デューティ比を低下させる量を小さくすることを特徴とする。
【0010】
請求項2に係る発明は、永久磁石を回転子とし、電機子巻き線を固定子として、整流機構を磁極センサとスイッチング素子としたブラシレスモータの制御をするブラシレスモータの制御装置において、 電源電圧を上記電機子巻き線に供給する複数のスイッチング素子と、上記スイッチング素子に駆動信号を出力してオンオフ駆動し、上記スイッチング素子をオンとした期間において電源電圧を上記回転子に供給して、上記回転子を回転駆動させる回転駆動手段と、上記回転子の回転数を指示する回転指示信号が入力され、上記回転駆動手段が上記回転子を回転させるときの指示回転数を、回転指示信号から検出する指示回転数検出手段と、上記指示回転数検出手段で検出された指示回転数に応じたデューティ比から、上記スイッチング素子がオンとなる度に、上記スイッチング素子がオンとなるタイミングで全ての相についてのデューティ比を低下させた後に、全ての相についてのデューティ比を目標デューティ比まで上昇させる制御をして、上記スイッチング素子がオンとなっている期間において上記電機子巻き線に供給する電源電圧のデューティ比を制御するデューティ比制御手段とを備え、上記デューティ比制御手段は、上記スイッチング素子がオンとなるタイミングでデューティ比を零となるまで低下させることを特徴とする。
【0011】
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2記載の発明であって、上記デューティ比制御手段は、上記ブラシレスモータの回転数に応じてデューティ比を目標デューティ比まで上昇させる期間を変化させることを特徴とする。
【0012】
請求項4に係る発明は、請求項1又は請求項2記載の発明であって、上記デューティ比制御手段は、上記ブラシレスモータの回転数が高いほどデューティ比を目標デューティ比まで上昇させるまでの期間を短くすることを特徴とする。
【0013】
請求項5に係る発明は、請求項1又は請求項2記載の発明であって、上記デューティ比制御手段は、デューティ比を低下させた後にデューティ比を上昇させるに際して、現在のデューティ比と目標デューティ比との平均デューティ比を演算して、当該平均デューティ比を次のデューティ比として、指数関数的に目標デューティ比まで上昇させることを特徴とする。
【0014】
請求項6に係る発明は、請求項1又は請求項2記載の発明であって、上記デューティ比制御手段は、直線的な傾きでデューティ比を目標デューティ比まで上昇させることを特徴とする。
【0015】
請求項7に係る発明は、請求項1又は請求項2記載の発明であって、上記デューティ比制御手段は、デューティ比を低下させた後に目標デューティ比を上昇させる制御をブラシレスモータの低回転数域のみで行うことを特徴とする。
【0016】
請求項8に係る発明は、請求項1又は請求項2記載の発明であって、上記デューティ比制御手段は、低下させたデューティ比をブラシレスモータの低回転数域で目標デューティ比とすることを特徴とする。
【0017】
請求項9に係る発明は、請求項1又は請求項2記載の発明であって、上記デューティ比制御手段は、少なくとも2つのスイッチング素子がオンとなっている期間内で、デューティ比を低下させて目標デューティ比まで上昇させる制御をすることを特徴とする。
【0018】
請求項10に係る発明は、請求項1又は請求項2記載の発明であって、上記スイッチング素子は、ハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子とからなり、上記デューティ比制御手段は、ハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子についてデューティ比を低下させて目標デューティ比まで上昇させて電源電圧をハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子に供給する制御をすることを特徴とする。
【0020】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、スイッチング素子がオンとなるタイミングでデューティ比を低下させた後に、デューティ比を目標デューティ比まで上昇させる制御をするので、スイッチング素子がオンとなったタイミングでブラシレスモータに供給する電源電圧の変動を抑制して、ブラシレスモータのトルク変動及び騒音を抑制することができる。また、請求項1に係る発明によれば、デューティ比を低下させる時刻から目標デューティ比とする時刻を一定とし、ブラシレスモータの回転数に応じてデューティ比を低下させる量を変化させるので、必要以上にデューティ比を低下させることを抑制して効率を向上させることができる。
【0021】
請求項2に係る発明によれば、スイッチング素子がオンとなるタイミングでデューティ比を低下させた後に、デューティ比を目標デューティ比まで上昇させる制御をするので、スイッチング素子がオンとなったタイミングでブラシレスモータに供給する電源電圧の変動を抑制して、ブラシレスモータのトルク変動及び騒音を抑制することができる。また、請求項2に係る発明によれば、スイッチング素子がオンとなるタイミングでデューティ比を零となるまで低下させるので、スイッチング素子がオンとなるタイミングに発生する電圧変動を確実に抑制して、確実にトルク変動及び騒音を抑制することができる。
【0022】
請求項3に係る発明によれば、ブラシレスモータの回転数に応じてデューティ比を目標デューティ比まで上昇させる期間を変化させるので、請求項1,2に係る発明で発揮する効果と同様に、ブラシレスモータのトルク変動及び騒音を抑制することができると共に、ブラシレスモータの電源供給効率を向上させることができる。
【0023】
請求項4に係る発明によれば、ブラシレスモータの回転数が高いほどデューティ比を目標デューティ比まで上昇させるまでの期間を短くするので、請求項1,2に係る発明で発揮する効果と同様に、ブラシレスモータのトルク変動及び騒音を抑制することができると共に、ブラシレスモータの電源供給効率を向上させることができる。
【0024】
請求項5に係る発明によれば、デューティ比を低下させた後に、現在のデューティ比と目標デューティ比との平均デューティ比を演算して目標デューティ比まで上昇させるので、請求項1,2に係る発明で発揮する効果に加えて、処理を簡単化することができる。
【0025】
請求項6に係る発明によれば、直線的な傾きでデューティ比を目標デューティ比まで上昇させるので、請求項1,2に係る発明で発揮する効果に加えて、処理を簡単化することができる。
【0026】
請求項7に係る発明によれば、デューティ比を低下させた後に目標デューティ比を上昇させる制御をブラシレスモータの低回転数域のみで行うので、低回転数域で顕著な騒音を効果的に抑制することができる。
【0027】
請求項8に係る発明は、低下させたデューティ比をブラシレスモータの低回転数域で目標デューティ比とするので、低回転数域で顕著な騒音を効果的に抑制することができる。
【0028】
請求項9に係る発明によれば、少なくとも2つのスイッチング素子がオンとなっている期間内で、デューティ比を低下させて目標デューティ比まで上昇させる制御をするので、オーバラップを実現する回路を利用して制御をすることができる。
【0029】
請求項10に係る発明によれば、ハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子についてデューティ比を低下させて目標デューティ比まで上昇させて電源電圧をハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子に供給する制御をするので、ハイサイド及びローサイドの双方で発生する電圧変動を抑制することができる。
【0030】
【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。
【0031】
本発明は、例えば図1に示すように構成されたモータ制御回路1に適用される。
【0032】
[モータ制御回路の構成]
このモータ制御回路1は、スイッチング素子であるMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)Q1〜MOSFETQ6をオンオフ制御する3相スイッチング動作をさせて電源電圧ACCを、永久磁石を回転子とし、電機子巻き線を固定子として、整流機構を磁極センサとスイッチング素子としたブラシレスモータ2に供給するものである。
【0033】
このモータ制御回路1には、ブラシレスモータ2に接続された図示しないホール素子からの回転検出信号が入力される回転数検出回路11、外部から回転指示信号が入力されるPWM(Pulse Width Modulation)変換回路12、進角量変換回路13、オーバラップ変換回路14、PWM出力回路15、Hiサイド出力回路16、Loサイド出力回路17を有して構成されている。
【0034】
回転数検出回路11は、ブラシレスモータ2の近傍に配設されたセンサマグネットの動作を検出したホール素子からの信号に基づいて、ブラシレスモータ2のロータ部分の回転周期を検出し、回転数検出信号を生成して進角量変換回路13及びオーバラップ変換回路14に出力する。
【0035】
進角量変換回路13は、回転数検出回路11からの回転数検出信号に基づいて、回転周期を内部ROM(Read Only Memory)で設定された特性で変換することにより進角時間を取得して、Hiサイド出力回路16及びLoサイド出力回路17、並びにPWM出力回路15に出力する。
【0036】
オーバラップ変換回路14は、回転数検出回路11からの回転数検出信号に基づいて、回転周期を内部ROMで設定された特性で変換することによりオーバーラップ時間を取得して、Hiサイド出力回路16及びLoサイド出力回路17、並びにPWM出力回路15に出力する。
【0037】
Hiサイド出力回路16は、モータ制御回路1と接続されたハイサイドのMOSFETQ1〜Q3をオンオフ駆動する駆動信号をMOSFETQ1〜Q3のゲート端子に出力する。また、Loサイド出力回路17は、モータ制御回路1と接続されたローサイドのMOSFETQ4〜Q6をオンオフ駆動する駆動信号をMOSFETQ4〜Q6のゲート端子に出力する。
【0038】
Hiサイド出力回路16は、ブラシレスモータ2の回転数が所定回転数(例えば1800rpm)以下のときには、図2に示す非進角制御を行い、ホール素子によるセンサ信号の立ち下がりに応じて駆動信号の出力を切り換える。このとき、Hiサイド出力回路16は、駆動信号出力の立ち下がりを、オーバラップ変換回路14からのオーバラップ時間だけ遅らせる。また、Loサイド出力回路17は、PWM出力回路15からのPWM信号の論理積を駆動信号として出力する。
【0039】
これにより、Hiサイド出力回路16は、MOSFETQ1〜Q3のMOSFETを360°のうち、60°ごとに6回スイッチングして立ち上げ動作をすると共に、Loサイド出力回路17は、MOSFETQ4〜Q6のMOSFETを360°のうち6回スイッチングして立ち上げ動作をする。
【0040】
また、ブラシレスモータ2の回転数が所定回転数(例えば1800rpm)以下のときには、Hiサイド出力回路16は、図2に示す進角制御を行ってハイサイドのMOSFETQ1〜Q3を駆動する。このとき、Hiサイド出力回路16は、駆動信号出力の立ち下がりを、オーバラップ変換回路14からのオーバラップ時間だけおくらせる。また、Loサイド出力回路17は、PWM出力回路15からのPWM信号の論理積を駆動信号として出力する。
【0041】
これにより、Hiサイド出力回路16は、MOSFETQ1〜Q3のMOSFETを360°のうち、60°ごとに6回スイッチングして立ち上げ動作をすると共に、Loサイド出力回路17は、MOSFETQ4〜Q6のMOSFETを360°のうち6回スイッチングして立ち上げ動作をする。
【0042】
このように動作するLoサイド出力回路17は、各MOSFETQを駆動しているときに、PWM出力回路15からのPWM信号に従った駆動信号を出力することにより、MOSFETQ4〜Q6をPWM制御する。
【0043】
PWM変換回路12は、外部からの回転指示信号で示される回転数でブラシレスモータ2を駆動するのに必要な電力をブラシレスモータ2に供給するためのデューティ比[%]を決定するデューティ比決定処理をする。これにより、PWM変換回路12は、指定されたデューティ比のPWM信号をモータ制御回路15からLoサイド出力回路17に出力する制御をする。
【0044】
このとき、PWM変換回路12は、図3に示すようにパルス幅を小さくすることで、図4に示すようにMOSFETQの立ち上がりタイミングにおいてデューティ比を低くして、徐々にデューティ比を高くするように、PWM信号のデューティ比を決定する。
【0045】
すなわち、PWM変換回路12は、MOSFETQの切換タイミングにおいてデューティ比を下げて、その後、徐々にデューティ比を上昇させ、MOSFETQの切換タイミングから所定時間後に回転指示信号で示される目標のデューティ比とする。
【0046】
このようなPWM変換回路12を備えたモータ制御回路1によれば、MOSFETQをオンオフ制御して、電源電圧ACCをブラシレスモータ2に供給するに際して、MOSFETQの立ち上がりタイミングにおけるリップル変動を防止することができる。したがって、このモータ制御回路1によれば、ブラシレスモータ2に供給する電源電圧ACCのリップル電圧を抑制して、MOSFETQがオンとなる切換タイミングにおいてブラシレスモータ2のトルク変動を抑制することができ、更にはトルク変動による騒音を抑制することができる。
【0047】
[PWM変換回路12の詳細な処理例]
上述した一例では、図4に示すように、MOSFETQをオンとする切換タイミングにおいてデューティ比を低下させて、徐々に目標とするデューティ比まで上昇させる場合について説明したが、PWM変換回路12は、上述の一例とは異なる処理をして、上述の効果を発揮することもできる。以下に、PWM変換回路12の他の処理例について説明する。
【0048】
PWM変換回路12は、上述したように、MOSFETQをオンとする切換タイミングから徐々に目標デューティ比にするに際して、デューティ比を低下させたタイミングから、デューティ比を上昇させて目標デューティ比とするタイミングまでの期間を一定にし、回転数検出回路11で検出したブラシレスモータ2の回転数に応じて、MOSFETQをオンとする切換タイミングにおいてデューティ比を低下させる量を変化させても良い。これにより、MOSFETQがオンとなるタイミングに発生する電圧変動を確実に抑制して、確実にブラシレスモータ2のトルク変動及び騒音を抑制することができる。
【0049】
また、PWM変換回路12は、MOSFETQをオンとする切換タイミングにおいて、目標デューティ比から零までデューティ比を低下させても良い。これにより、MOSFETQがオンとなるタイミングに発生する電圧変動を確実に抑制して、確実にトルク変動及び騒音を抑制することができる。
【0050】
更に、PWM変換回路12は、MOSFETQをオンとする切換タイミングから目標デューティ比とするタイミングまでの期間を、ブラシレスモータ2の回転数に応じて変化させても良い。このとき、PWM変換回路12は、ブラシレスモータ2の回転数が高いほど、MOSFETQをオンとする切換タイミングから目標デューティ比とするタイミングまでの期間を短くする。すなわち、PWM変換回路12は、ブラシレスモータ2の回転数が高いほど、デューティ比を上昇させる傾きを急峻にするようにデューティ比を決定する。これにより、ブラシレスモータ2のトルク変動及び騒音を抑制することができると共に、ブラシレスモータ2の電源供給効率を向上させることができる。
【0051】
更にまた、PWM変換回路12は、MOSFETQをオンとする切換タイミングからデューティ比を上昇させるに際して、現在のデューティ比と、目標デューティ比との平均値を次のデューティ比とする処理をすることで、指数関数的にデューティ比を上昇させても良い。これにより、デューティ比を変化させる処理を簡単化することができる。
【0052】
更にまた、PWM変換回路12は、MOSFETQをオンとする切換タイミングでデューティ比を低下させて上昇させるに際して、上昇させる傾きを直線的にしても良い。このとき、PWM変換回路12は、例えば所定時間毎に1%づつデューティ比を上昇させる制御をする。これにより、曲線的にデューティ比を上昇させる場合と比較して、処理を簡単にすることができる。
【0053】
更にまた、PWM変換回路12は、MOSFETQをオンとする切換タイミングでデューティ比を低下させて目標デューティ比とする制御を、ブラシレスモータ2の回転数が低回転域(例えば1800rpm以下)のみで行うようにしても良い。これにより、PWM変換回路12は、ブラシレスモータ2の高速回転時にデューティ比を低下させる制御を行わないので、高速回転時における効率を低下ることを抑制する。更に、PWM変換回路12によれば、ブラシレスモータ2のトルク変動に起因する騒音の発生が顕著な、ブラシレスモータ2の低回転域における騒音を抑制することができる。
【0054】
更にまた、PWM変換回路12は、MOSFETQをオンとする切換タイミングにおいてデューティ比を低下させる処理を低回転域のみにおいてする場合において、ブラシレスモータ2のファン速度の変化が発生しないように、ブラシレスモータ2の回転数に応じてデューティ比を上昇させる傾きを変化させ、高回転数域になるまで、すなわち低回転域でデューティ比を目標デューティ比にするようにしても良い。
【0055】
更にまた、PWM変換回路12は、MOSFETQをオンとするタイミングでデューティ比を低下させて目標デューティ比までにする期間を図2におけるオーバラップ期間とするように、デューティ比を上昇させる傾きを調整しても良い。これにより、オーバラップを実現する回路を利用して制御をすることができる。
【0056】
更にまた、PWM変換回路12は、図1に示すように、PWM出力回路15からLoサイド出力回路17にPWM信号を出力する場合について説明したが、これに限らず、Hiサイド出力回路16にもPWM信号を出力して、ローサイドのMOSFETQのみならず、ハイサイドのMOSFETQについても、上述した制御をしても良い。これにより、360°中に12回発生するローサイド及びハイサイドの立ち上がりタイミングの全てにおいてリップル電圧変動を抑制することができる。
【0057】
このようなモータ制御回路1では、上述の一又は複数の処理を組み合わせてデューティ比を低下させた後に上昇させる処理を行っても良いことは勿論である。ここで、モータ制御回路1は、現在デューティ比と目標デューティ比との平均を取ってデューティ比を上昇させる処理又は直線的にデューティ比を上昇させる処理の何れかを行う。
【0058】
また、このモータ制御回路1では、例えば低回転数域(1800rpm)においてMOSFETQをオンとするタイミングでデューティ比を低下させるときにブラシレスモータの回転数に応じて低下させるデューティ比の量を変化させ、回転数が大きい時ほど低下させるデューティ比の量を小さくする。更に、MOSFETQ1〜Q6でデューティ比を制御する処理をし、低回転数域で目標デューティ比まで上昇させる処理を完了するようにする。このように、上述した処理を組み合わせて行うことにより、更にリップル変動を抑制すると共に、ブラシレスモータ2のトルク変動及び騒音を効果的に抑制することができる。
【0059】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したモータ制御回路1の機能的な構成を示すブロック図である。
【図2】Hiサイド出力回路及びLoサイド出力回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図3】デューティ比を変化させるときのPWM信号を示す図である。
【図4】PWM変換回路により決定されるPWM信号のデューティ比について説明するための図である。
【符号の説明】
1 モータ制御回路
2 ブラシレスモータ
11 回転数検出回路
12 PWM変換回路
13 進角量変換回路
14 オーバラップ変換回路
15 PWM出力回路
16 Hiサイド出力回路
17 Loサイド出力回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brushless motor control device that controls the rotation of a brushless motor in accordance with a rotation instruction signal that indicates the number of rotations of a rotor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a brushless motor has been widely used as a motor for rotationally driving a blower fan in an air conditioner such as an automobile. In a brushless motor, a permanent magnet is used as a rotor, an armature winding is used as a stator, and a rectifying mechanism is configured by a magnetic pole sensor and a switching element instead of a rectifying mechanism using a brush. The brushless motor is supplied with driving power from a power supply circuit, and its rotation is controlled by an IC (Integrated Circuit) motor control circuit to rotate the blower fan.
[0003]
The motor control circuit for controlling such a brushless motor receives a rotation instruction signal for instructing the rotation speed of the rotor from the outside. The motor control circuit controls the brushless motor based on the rotation instruction signal so that the rotor rotates at a predetermined rotation speed.
[0004]
And this motor control circuit determines the duty ratio of the signal which shows the electric energy supplied to a brushless motor based on the input rotation instruction | indication signal, and controls the switching element (MOSFET) on-off control, and determines the determined duty The ratio signal was supplied to the brushless motor. At this time, by increasing the duty ratio of the signal, a large amount of electric power is supplied to the brushless motor to rotate the brushless motor at high speed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional motor control circuit, when the signal with the determined duty ratio is turned on / off to supply the power voltage to the brushless motor for steady driving, the three high-side MOSFETs, the three low-side MOSFETs, Was switched on at intervals of about 30 °. In the conventional motor control circuit, a signal with a constant duty ratio is usually supplied to the brushless motor in accordance with the required torque during the three-phase switching operation.
[0006]
However, when the supply of the duty-controlled power supply voltage is started by switching the MOSFET from OFF to ON during the three-phase switching operation every 30 ° of rotating 360 °, the power supplied to the brushless motor at the ON switching timing A ripple fluctuation occurred in the voltage, and a voltage fluctuation supplied to the brushless motor occurred, resulting in a torque fluctuation. When torque fluctuations occur in the brushless motor in this way, vibrations are generated and noise is often generated.
[0007]
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described situation, and a brushless capable of suppressing torque fluctuation and noise of the brushless motor by suppressing voltage fluctuation supplied to the brushless motor when switching the switching element. An object of the present invention is to provide a motor control device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a brushless motor control apparatus that controls a brushless motor using a permanent magnet as a rotor, an armature winding as a stator, and a rectifying mechanism as a magnetic pole sensor and a switching element. , A plurality of switching elements that supply power supply voltage to the armature winding, and a drive signal is output to the switching elements to be turned on / off, and the power supply voltage is supplied to the rotor during a period in which the switching elements are turned on. Then, a rotation driving means for rotating the rotor and a rotation instruction signal for instructing the rotation speed of the rotor are input, and the rotation speed indicated when the rotation driving means rotates the rotor is rotated. an instruction rotational speed detecting means for detecting the indication signal, the duty ratio corresponding to the instruction rotational speed detected by the instruction rotational speed detecting means, said scan Each time the switching element is turned on, after reducing the duty ratio for all of the phases at a timing when the switching element is turned on, and the control for increasing the duty ratio for all of the phases to the target duty ratio, Duty ratio control means for controlling a duty ratio of a power supply voltage supplied to the armature winding during a period in which the switching element is on, and the duty ratio control means is a target from a time when the duty ratio is reduced. and constant time of the duty ratio, as when the rotation speed of the brushless motor is large, characterized in that to reduce the amount of lowering the duty ratio.
[0010]
The invention according to claim 2 is a brushless motor control apparatus for controlling a brushless motor using a permanent magnet as a rotor, an armature winding as a stator, and a rectifying mechanism as a magnetic pole sensor and a switching element. A plurality of switching elements to be supplied to the armature winding, and a drive signal is output to the switching elements for on-off driving, and a power supply voltage is supplied to the rotor during a period in which the switching elements are turned on to A rotation driving means for rotating the rotor and a rotation instruction signal for instructing the rotation speed of the rotor are input, and the instruction rotation speed when the rotation driving means rotates the rotor is detected from the rotation instruction signal. From the duty ratio according to the command rotation speed detected by the command rotation speed detection means and the command rotation speed detection means, the switching element is Each time the switching element is turned on, the duty ratio for all phases is decreased at the timing when the switching element is turned on, and then the duty ratio for all phases is controlled to increase to the target duty ratio, and the switching element is controlled. Duty ratio control means for controlling the duty ratio of the power supply voltage supplied to the armature winding in a period during which the switching element is turned on, and the duty ratio control means is configured so that the duty ratio is at a timing when the switching element is turned on. Is reduced until it becomes zero.
[0011]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2 , wherein the duty ratio control means changes a period during which the duty ratio is increased to a target duty ratio in accordance with the rotation speed of the brushless motor. It is characterized by making it.
[0012]
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or claim 2 , wherein the duty ratio control means is a period until the duty ratio is increased to the target duty ratio as the rotational speed of the brushless motor is higher. It is characterized by shortening.
[0013]
The invention according to claim 5 is the invention according to claim 1 or claim 2, wherein the duty ratio control means is configured to increase the duty ratio after lowering the duty ratio, and to increase the duty ratio. An average duty ratio with the ratio is calculated, and the average duty ratio is increased to the target duty ratio exponentially as the next duty ratio .
[0014]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 1 or 2 , wherein the duty ratio control means increases the duty ratio to a target duty ratio with a linear gradient.
[0015]
The invention according to a seventh aspect is the invention according to the first or second aspect, wherein the duty ratio control means performs control for increasing the target duty ratio after decreasing the duty ratio at a low rotational speed of the brushless motor. It is characterized by being performed only in the area.
[0016]
The invention according to claim 8 is the invention according to claim 1 or claim 2 , wherein the duty ratio control means sets the reduced duty ratio as a target duty ratio in a low rotation speed range of the brushless motor. Features.
[0017]
The invention according to claim 9 is the invention according to claim 1 or claim 2 , wherein the duty ratio control means reduces the duty ratio within a period in which at least two switching elements are on. Control is performed to increase the target duty ratio.
[0018]
The invention according to claim 10 is the invention according to claim 1 or 2 , wherein the switching element includes a high-side switching element and a low-side switching element, and the duty ratio control means includes the high-side switching element. The low-side switching element is controlled to reduce the duty ratio and increase the target duty ratio to supply the power supply voltage to the high-side switching element and the low-side switching element.
[0020]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the duty ratio is increased to the target duty ratio after the duty ratio is lowered at the timing when the switching element is turned on, the brushless is performed at the timing when the switching element is turned on. By suppressing fluctuations in the power supply voltage supplied to the motor, torque fluctuations and noise in the brushless motor can be suppressed. Further, the invention according to claim 1, a constant time to the time of lowering the duty ratio and the target duty ratio, so changing the amount of lowering the duty ratio according to the rotation speed of the brushless motor, unnecessarily Further, it is possible to improve the efficiency by suppressing the reduction of the duty ratio.
[0021]
According to the second aspect of the invention, since the duty ratio is increased to the target duty ratio after the duty ratio is lowered at the timing when the switching element is turned on, the brushless is performed at the timing when the switching element is turned on. By suppressing fluctuations in the power supply voltage supplied to the motor, torque fluctuations and noise in the brushless motor can be suppressed. Further , according to the invention of claim 2 , since the duty ratio is reduced to zero at the timing when the switching element is turned on, voltage fluctuations that occur at the timing when the switching element is turned on are reliably suppressed, Torque fluctuations and noise can be reliably suppressed.
[0022]
According to the invention of claim 3 , since the period during which the duty ratio is increased to the target duty ratio is changed according to the rotational speed of the brushless motor, the brushless effect is similar to the effect exhibited by the inventions of claims 1 and 2. The torque fluctuation and noise of the motor can be suppressed, and the power supply efficiency of the brushless motor can be improved.
[0023]
According to the invention according to claim 4, since the short duration of the duty ratio higher rotational speed of the brushless motor to be raised to the target duty ratio, similar to the effect of exerting in the invention according to claim 1, 2 The torque fluctuation and noise of the brushless motor can be suppressed, and the power supply efficiency of the brushless motor can be improved.
[0024]
According to the invention of claim 5, after lowering the duty ratio, so by calculating the average duty ratio of the current duty ratio and the target duty ratio is increased to the target duty ratio, according to claim 1, 2 In addition to the effects exhibited by the invention, the processing can be simplified.
[0025]
According to the sixth aspect of the invention, since the duty ratio is increased to the target duty ratio with a linear inclination, the processing can be simplified in addition to the effect exhibited by the first and second aspects of the invention. .
[0026]
According to the seventh aspect of the invention, since the control to increase the target duty ratio after reducing the duty ratio is performed only in the low speed range of the brushless motor, significant noise is effectively suppressed in the low speed range. can do.
[0027]
In the invention according to claim 8 , since the reduced duty ratio is set to the target duty ratio in the low rotation speed range of the brushless motor, significant noise can be effectively suppressed in the low rotation speed range.
[0028]
According to the ninth aspect of the present invention, since the duty ratio is decreased and increased to the target duty ratio within a period in which at least two switching elements are on, a circuit that realizes overlap is used. Can be controlled.
[0029]
According to the tenth aspect of the present invention, since the duty ratio of the high-side switching element and the low-side switching element is decreased and increased to the target duty ratio, the power supply voltage is supplied to the high-side switching element and the low-side switching element. In addition, voltage fluctuations occurring on both the high side and the low side can be suppressed.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0031]
The present invention is applied to a motor control circuit 1 configured as shown in FIG. 1, for example.
[0032]
[Configuration of motor control circuit]
This motor control circuit 1 performs a three-phase switching operation for controlling on / off of MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors) Q1 to MOSFET Q6, and uses a permanent magnet as a rotor to make an armature. The winding is used as a stator, and the rectification mechanism is supplied to the brushless motor 2 using a magnetic pole sensor and a switching element.
[0033]
The motor control circuit 1 includes a rotation
[0034]
The rotation
[0035]
The advance
[0036]
The
[0037]
The Hi
[0038]
The Hi-
[0039]
As a result, the Hi
[0040]
When the rotation speed of the brushless motor 2 is equal to or lower than a predetermined rotation speed (for example, 1800 rpm), the Hi-
[0041]
As a result, the Hi
[0042]
The Lo-
[0043]
The
[0044]
At this time, the
[0045]
That is, the
[0046]
According to the motor control circuit 1 including the
[0047]
[Detailed processing example of PWM conversion circuit 12]
In the above example, as shown in FIG. 4, the case where the duty ratio is decreased at the switching timing when the MOSFET Q is turned on and gradually increased to the target duty ratio has been described. The above-described effects can also be exhibited by performing processing different from the above example. Hereinafter, another processing example of the
[0048]
As described above, when the
[0049]
The
[0050]
Further, the
[0051]
Furthermore, when the
[0052]
Furthermore, the
[0053]
Furthermore, the
[0054]
Furthermore, the
[0055]
Furthermore, the
[0056]
Furthermore, the
[0057]
In such a motor control circuit 1, it is needless to say that a process of increasing after decreasing the duty ratio by combining one or a plurality of processes described above may be performed. Here, the motor control circuit 1 performs either a process of increasing the duty ratio by taking an average of the current duty ratio and the target duty ratio or a process of increasing the duty ratio linearly.
[0058]
Further, in the motor control circuit 1, for example, when the duty ratio is reduced at the timing when the MOSFET Q is turned on in the low rotational speed range (1800 rpm), the amount of the duty ratio to be reduced is changed according to the rotational speed of the brushless motor, The amount of duty ratio to be decreased is decreased as the rotational speed is larger. Further, the processing for controlling the duty ratio is performed by the MOSFETs Q1 to Q6, and the processing for increasing the target duty ratio in the low rotational speed range is completed. In this way, by performing the above-described processing in combination, it is possible to further suppress ripple fluctuation and effectively suppress torque fluctuation and noise of the brushless motor 2.
[0059]
The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a motor control circuit 1 to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a timing chart for explaining operations of a Hi-side output circuit and a Lo-side output circuit.
FIG. 3 is a diagram showing a PWM signal when changing a duty ratio.
FIG. 4 is a diagram for explaining a duty ratio of a PWM signal determined by a PWM conversion circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control circuit 2
Claims (10)
電源電圧を上記電機子巻き線に供給する複数のスイッチング素子と、
上記スイッチング素子に駆動信号を出力してオンオフ駆動し、上記スイッチング素子をオンとした期間において電源電圧を上記回転子に供給して、上記回転子を回転駆動させる回転駆動手段と、
上記回転子の回転数を指示する回転指示信号が入力され、上記回転駆動手段が上記回転子を回転させるときの指示回転数を、回転指示信号から検出する指示回転数検出手段と、
上記指示回転数検出手段で検出された指示回転数に応じたデューティ比から、上記スイッチング素子がオンとなる度に、上記スイッチング素子がオンとなるタイミングで全ての相についてのデューティ比を低下させた後に、全ての相についてのデューティ比を目標デューティ比まで上昇させる制御をして、上記スイッチング素子がオンとなっている期間において上記電機子巻き線に供給する電源電圧のデューティ比を制御するデューティ比制御手段とを備え、
上記デューティ比制御手段は、デューティ比を低下させる時刻から目標デューティ比とする時刻を一定とし、上記ブラシレスモータの回転数が大きい時ほど、上記デューティ比を低下させる量を小さくすることを特徴とするブラシレスモータの制御装置。In a brushless motor control device for controlling a brushless motor using a permanent magnet as a rotor, an armature winding as a stator, and a rectifying mechanism as a magnetic pole sensor and a switching element,
A plurality of switching elements for supplying a power supply voltage to the armature winding;
A rotation driving means for outputting a driving signal to the switching element to perform on / off driving, supplying a power supply voltage to the rotor during a period in which the switching element is turned on, and rotating the rotor;
A rotation instruction signal for instructing the rotation speed of the rotor, and an instruction rotation speed detection means for detecting an instruction rotation speed when the rotation driving means rotates the rotor from the rotation instruction signal;
From the duty ratio according to the indicated rotational speed detected by the indicated rotational speed detection means, every time the switching element is turned on, the duty ratio for all phases is reduced at the timing when the switching element is turned on. Thereafter, the duty ratio for all phases is controlled to increase to the target duty ratio, and the duty ratio for controlling the duty ratio of the power supply voltage supplied to the armature winding during the period when the switching element is on. Control means,
It said duty ratio control means, a constant time to time from the target duty ratio to reduce the duty ratio, as when the rotation speed of the brushless motor is large, characterized in that to reduce the amount of lowering the duty ratio Brushless motor control device.
電源電圧を上記電機子巻き線に供給する複数のスイッチング素子と、
上記スイッチング素子に駆動信号を出力してオンオフ駆動し、上記スイッチング素子をオンとした期間において電源電圧を上記回転子に供給して、上記回転子を回転駆動させる回転駆動手段と、
上記回転子の回転数を指示する回転指示信号が入力され、上記回転駆動手段が上記回転子を回転させるときの指示回転数を、回転指示信号から検出する指示回転数検出手段と、
上記指示回転数検出手段で検出された指示回転数に応じたデューティ比から、上記スイッチング素子がオンとなる度に、上記スイッチング素子がオンとなるタイミングで全ての相についてのデューティ比を低下させた後に、全ての相についてのデューティ比を目標デューティ比まで上昇させる制御をして、上記スイッチング素子がオンとなっている期間において上記電機子巻き線に供給する電源電圧のデューティ比を制御するデューティ比制御手段とを備え、
上記デューティ比制御手段は、上記スイッチング素子がオンとなるタイミングでデューティ比を零となるまで低下させることを特徴とするブラシレスモータの制御装置。In a brushless motor control device for controlling a brushless motor using a permanent magnet as a rotor, an armature winding as a stator, and a rectifying mechanism as a magnetic pole sensor and a switching element,
A plurality of switching elements for supplying a power supply voltage to the armature winding;
A rotation driving means for outputting a driving signal to the switching element to perform on / off driving, supplying a power supply voltage to the rotor during a period in which the switching element is turned on, and rotating the rotor;
A rotation instruction signal for instructing the rotation speed of the rotor, and an instruction rotation speed detection means for detecting an instruction rotation speed when the rotation driving means rotates the rotor from the rotation instruction signal;
From the duty ratio according to the indicated rotational speed detected by the indicated rotational speed detection means, every time the switching element is turned on, the duty ratio for all phases is reduced at the timing when the switching element is turned on. Thereafter, the duty ratio for all phases is controlled to increase to the target duty ratio, and the duty ratio for controlling the duty ratio of the power supply voltage supplied to the armature winding during the period when the switching element is on. Control means,
The brushless motor control device, wherein the duty ratio control means reduces the duty ratio to zero at a timing when the switching element is turned on.
上記デューティ比制御手段は、ハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子についてデューティ比を低下させて目標デューティ比まで上昇させて電源電圧をハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子に供給する制御をすることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のブラシレスモータの制御装置。The switching element comprises a high side switching element and a low side switching element,
The duty ratio control means controls to supply the power supply voltage to the high-side switching element and the low-side switching element by lowering the duty ratio for the high-side switching element and the low-side switching element and increasing the duty ratio to a target duty ratio. The brushless motor control device according to claim 1 or 2 .
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