JP5326867B2 - モータ制御装置及びモータ制御方法 - Google Patents
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Description
また、出願人は、位置センサレス方式によりブラシレスDCモータを駆動制御する構成において、過電圧保護を行うためにモータを強制転流させる技術を、特願2007−135450において提案している。これらの技術によれば、過電圧をクランプするためのツェナーダイオード等の保護用素子を不要とすることができる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブラシレスDCモータを駆動制御する場合に、過電圧保護動作を適切に行い得るモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することにある。
以下、本発明を、例えば車両に搭載される車両用のファンモータを駆動制御する装置に適用した場合の第1実施例について図1ないし図5を参照して説明する。図1は、モータ制御装置の概略構成を示す。ブラシレスDCモータ1は、インバータ回路2を介して駆動される。インバータ回路2は、例えば6個のパワーMOSFET3a〜3fを三相ブリッジ接続して構成されており、インバータ回路2の各相出力端子は、夫々モータ1の各相ステータコイル4U,4V,4Wに接続されている。
また、所定の基準電圧とグランドとの間には、抵抗素子16及び17,NPNトランジスタ18(Tr1),抵抗素子19の直列回路が接続されており、抵抗素子16及び17の共通接続点は、コンパレータ15の反転入力端子に接続されている。そして、コンパレータ15の出力端子は、制御回路5の入力端子に接続されていると共に、トランジスタ18のベースに接続されている。
一方、ステップS3においてR<Rthであれば(NO)、モータ1は停止しているか、若しくは低速で回転している状態にあるので、初期励磁によりロータの位置決めを行った後、強制転流でモータ1を起動させてから(ステップS4)ステップS5に移行する。また、ステップS1においてT≧Tthであれば(YES)、ステップS2,S3を実行することなくステップS4に移行して、初期励磁及び強制転流を行う。
図6及び図7は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第2実施例では、具体的には図示しないが、制御回路(比較手段)5がタイマ8とは別個にカウンタN(ソフトウエアカウンタ)を設け、そのカウンタNにより過電圧保護動作の実行回数をカウントした結果に基づいてモータ1の起動制御を行う。
このようにカウンタNを用いる場合、制御回路5は、図2のステップS1に替えて、ステップS28においてカウンタNを閾値Nthと比較して、N≧Nthであれば「YES」:ハンチング状態にあると判断してステップS4に移行する。
図8乃至図10は本発明の第3実施例を示すものであり、第2実施例と異なる部分について説明する。図8に示すように、第3実施例のモータ制御装置21は、抵抗素子19に対して並列に接続されるNPNトランジスタ22(閾値変更手段,Tr2)を備えている。トランジスタ22のベースは、制御回路5に替わる制御回路23(閾値変更手段)の出力ポートに接続されており、トランジスタ22のオンオフは制御回路23によって制御される。
以降も、(t5)電圧レベルVがVth_Hを越える→過電圧保護動作を開始、カウンタNをカウントアップ→(t6)電圧レベルVがVth_L以下になる→過電圧保護動作を終了→(t7)電圧レベルVがVth_Hを越える→…といったハンチング状態を繰り返し、カウンタNの値が閾値Nth以上となった時刻t11で、ハンチング状態にあると判定する。
図11乃至図13は本発明の第4実施例を示すものであり、第3実施例と異なる部分について説明する。図11に示すように、第4実施例のモータ制御装置24では、抵抗素子16,17,19やトランジスタ18,22が削除されており、コンパレータ15の反転入力端子には、D/A変換器(閾値電圧変更手段)25より出力される電圧が閾値電圧として与えられている。そして、上記閾値電圧は、制御回路(制御手段,閾値電圧変更手段)26より与えられるデータに応じて決定される。
図14は本発明の第5実施例を示す図2相当図である。第5実施例では、起動信号を受けた場合にハンチング状態が検出されていると、最初に1回だけは回転数Rを検出して起動を行う制御(通常起動)を実行する。そのため、図14では、ステップS1において「YES」と判断すると、「トライ済みフラグ」がセットされているか否かを判断する(ステップS31)。「トライ済みフラグ」は初期状態においてリセットされており、後述するステップS33でセットされるフラグである。そして、「トライ済みフラグ」がセットされていなければ(NO)ステップS2に移行する。
図15は本発明の第6実施例を示す図2相当図である。第6実施例では、ステップS2において回転数Rの検出を開始すると、それと同時に、その検出を行っている間の時間(計測時間)について計時を開始する。そして、計測時間が一定時間Tmesを超えたか否かを判断し(ステップS35)、一定時間Tmesを超えていなければ(NO)ステップS3に移行する。そして、ステップS3においてR≧Rthが判定されるまでに計測時間が一定時間Tmesを超えると(ステップS35:YES)、ステップS4に移行する。
図16及び図17は本発明の第7実施例を示すものである。図1相当図である図16において、モータ制御装置34は、A/D変換器(電圧レベル検出手段)32を備えており、A/D変換器32の入力端子は、コンパレータ5の非反転入力端子に接続されている。そして、A/D変換器32の出力端子は、制御回路33の入力ポートに接続されている。すなわち、制御回路33は、A/D変換器32を介して駆動電源の電圧レベルをモニタするようになっている。
すなわち、ハンチング状態が継続中であれば一旦低下した電源電圧は再度上昇するので、その上昇過程において再度過電圧検出が行われる直前までは回転数Rの判定を行うようにする。したがって、第6実施例と同様の効果が得られる。
図18は第8実施例である。第8実施例のモータ制御装置の概略構成は、第1実施例にて示した図1と同様であり、図18は、制御回路5の電源がオンされた時点で開始される処理を示すフローチャートである。ステップS1801では、制御回路5のタイマ8により計測されるタイマ値Tをゼロクリアすると共に、後述する過電圧の印加状態が解消された時のタイマ値Tを記憶する解消タイマ値TOffを、ゼロクリア後のタイマ値Tの値とする。なお、タイマ値Tとは、例えば制御回路5に含まれる図示しないCPUのクロックにより計算されるもので、ゼロクリアされた時点からクロックに応じてカウントアップされる。
ステップS1803において、電圧レベルVが閾値電圧Vth_H以上である、すなわち過電圧状態であると判定された場合はステップS1815へ進み、電圧レベルVが閾値電圧Vth_H以上でない、すなわち過電圧状態でないと判定された場合はステップS1804へ進む。ステップS1804では、制御回路5に印加されるSI回転数指令値を取り込む。
ステップS1810では、初期励磁によりロータの位置決めを行った後、強制転流でモータ1を起動させる処理を行う。このステップS1810の目的は、モータ1を起動させ、センサレス駆動が可能な回転数まで加速させることが目的である。
図19は、第9実施例であり、制御回路5の電源がオンされた時点で開始される処理を示すフローチャートである。第9実施例のモータ制御装置の概略構成は、第2実施例と同様である。ステップS1901では、カウンタNを初期化(N=1)すると共に、タイマ8により時間Tintの計時を開始する。ステップS1901に続くS1902〜S1914の処理は、図18におけるステップS1802〜S1814の処理と同様である。
ステップS1921では、SI回転数指令値が0(ゼロ)で無いか否かを判定し、0(ゼロ)で無い場合はステップS1923に進み、0(ゼロ)である場合はステップS1922に進む。すなわちステップS1921において「YES」と判定され場合は、過電圧状態が解消されたがモータ1を駆動する必要があることを意味するため、ステップS1923を実行した後、ステップS1910において初期励磁と強制転流とを行う。
第1実施例において、抵抗素子19を削除しても良い。
また、第1実施例において、閾値電圧Vth_H,Vth_Lとの比較を行うコンパレータを、2つに分けても良い。
また、第1実施例において、過電圧保護動作の停止期間Tsを計時する場合、時間Tの計時は、コンパレータ15が過電圧検出を行うことに伴い最初の過電圧保護動作が開始され、その保護動作が終了するまでの間に計時を開始すれば良い。また、時刻Toffに替えて、次の過電圧保護動作が開始された時刻Tonを計時し、その時刻Tonとの差を求めても良い。
過電圧検出手段は、コンパレータ15に替えてA/D変換器を用い、制御回路5等がプログラムで閾値データと比較して過電圧検出を行っても良い。
タイマ8やカウンタNの機能をハードウエアで実現しても良い。
第3実施例の処理を、起動信号が与えられた場合に限ることなく、単にハンチング状態が一定時間を超えて継続している場合に適用しても良い。
第7実施例の電圧レベル検出手段を、A/D変換回路32に替えてコンパレータで構成しても良い
車両用のファンモータを駆動制御する装置に限ることなく、ブラシレスDCモータを駆動制御する装置であれば適用が可能である。例えばホールIC等の位置センサを使用して駆動制御する装置にも適用できる。
Claims (18)
- ブラシレスDCモータを駆動制御するモータ制御装置において、
前記モータに供給される駆動用電源電圧が、過電圧状態になったことを検出する過電圧検出手段と、
この過電圧検出手段により過電圧状態が検出されると、前記モータを強制転流させることで、前記過電圧状態の解消を図る過電圧保護手段と、
この過電圧保護手段により過電圧状態を解消しても、直後に再び前記過電圧検出手段が過電圧状態を検出して、前記過電圧保護手段が作動する状態が所定の時間内に繰り返し生じるハンチング状態を検出するハンチング状態検出手段と、
前記ハンチング状態の検出中に、前記モータの起動信号を受けたとしても、前記モータの回転状態を判定することなく、前記モータを初期励磁した後強制転流させるように起動制御する制御手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。 - 前記制御手段は、前記ハンチング状態の検出中に前記モータの起動信号を受けた場合は、最初に1回だけ前記モータの回転状態を判定して起動制御することを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。
- 前記制御手段は、前記モータの起動信号を受けて前記モータの回転状態の判定を開始すると、その時点から予め定めた一定時間内だけ判定を行うことを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。
- 前記モータに供給される駆動用電源の電圧レベルを検出する電圧レベル検出手段を備え、
前記制御手段は、前記モータの起動信号を受けて前記モータの回転状態の判定を開始すると、前記電圧レベル検出手段により検出される電圧レベルが予め定めた上限値に達するまでの間に判定を行うことを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。 - ブラシレスDCモータを駆動制御するモータ制御装置において、
前記モータに供給される駆動用電源電圧が、過電圧状態になったことを検出する過電圧検出手段と、
この過電圧検出手段により過電圧状態が検出されると、前記モータを強制転流させることで、前記過電圧状態の解消を図る過電圧保護手段と、
この過電圧保護手段により過電圧状態を解消しても、直後に再び前記過電圧検出手段が過電圧状態を検出して、前記過電圧保護手段が作動する状態が所定の時間内に繰り返し生じるハンチング状態を検出するハンチング状態検出手段と、
前記ハンチング状態の検出中に、前記過電圧保護手段が動作する期間をより長くするように、前記過電圧検出手段が過電圧状態を判定するための閾値電圧を変更する閾値変更手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。 - 前記閾値変更手段は、前記ハンチング状態が検出されている期間が長くなるほど、前記閾値電圧の変更度合を大きくすることを特徴とする請求項5記載のモータ制御装置。
- 前記閾値変更手段は、過電圧状態が解消されたことを判定する閾値電圧を低下させるように変更することを特徴とする請求項5又は6記載のモータ制御装置。
- 前記ハンチング状態検出手段は、
前記過電圧検出手段によって最初に過電圧状態が検出された時点から、その検出に対応した前記過電圧保護手段の動作が停止するまでの間に時間Tの計時を開始すると共に、前記過電圧保護手段の動作が停止している期間Tsを計時し、前記時間Tsと予め定めたリセット時間Tresetとを比較して、
Ts>Tresetとなる以前に、前記過電圧検出手段により過電圧状態が再度検出されると、時間Tの計時を継続し、
前記過電圧検出手段により過電圧状態が再度検出される以前にTs>Tresetとなると、時間Tの計時をリセットして動作を停止するタイマで構成され、
前記時間Tが閾値Tth以上になるとハンチング状態の発生を検出することを特徴とする請求項1ないし7の何れかに記載のモータ制御装置。 - 前記ハンチング状態検出手段は、
前記過電圧検出手段によって過電圧状態が検出された回数Nをカウントするカウンタと、
前記過電圧検出手段によって過電圧状態が検出された間隔Tintを計時するタイマと、
前記タイマにより計時された間隔Tintと、予め定めたリセット時間Tresetとを比較する比較手段とを備え、
前記比較手段による比較結果がTint>Tresetになると、前記カウンタをゼロクリアし、
前記カウンタ値Nが閾値Nth以上になるとハンチング状態の発生を検出することを特徴とする請求項1ないし7の何れかに記載のモータ制御装置。 - ブラシレスDCモータを駆動制御するモータ制御方法において、
前記モータに供給される駆動用電源電圧が、過電圧状態になったことを検出すると、前記モータを強制転流させることで前記過電圧状態の解消を図り、
前記過電圧状態を解消しても、直後に再び過電圧状態を検出してその解消を図る動作が所定の時間内に繰り返し生じるハンチング状態を検出している間は、前記モータの起動信号を受けたとしても前記モータの回転状態を判定することなく、前記モータを初期励磁した後強制転流させるように起動制御することを特徴とするモータ制御方法。 - 前記ハンチング状態の検出中に前記モータの起動信号を受けた場合は、最初に1回だけ前記モータの回転状態を判定して起動制御することを特徴とする請求項10記載のモータ制御方法。
- 前記モータの起動信号を受けて前記モータの回転状態の判定を開始すると、その時点から予め定めた一定時間内だけ判定を行うことを特徴とする請求項10記載のモータ制御方法。
- 前記モータの起動信号を受けて前記モータの回転状態の判定を開始すると、前記モータに供給される駆動用電源の電圧レベルを検出し、その前記電圧レベルが予め定めた上限値に達するまでの間に判定を行うことを特徴とする請求項10記載のモータ制御方法。
- ブラシレスDCモータを駆動制御するモータ制御方法において、
前記モータに供給される駆動用電源電圧が、過電圧状態になったことを検出すると、前記モータを強制転流させることで前記過電圧状態の解消を図り、
前記過電圧状態を解消しても、直後に再び過電圧状態を検出してその解消を図る動作が所定の時間内に繰り返し生じるハンチング状態を検出している間は、前記過電圧保護の動作期間をより長くするように、前記過電圧状態を判定するための閾値電圧を変更することを特徴とするモータ制御方法。 - 前記ハンチング状態が検出されている期間が長くなるほど、前記閾値電圧の変更度合を大きくすることを特徴とする請求項14記載のモータ制御方法。
- 前記過電圧状態が解消されたことを判定する閾値電圧を低下させるように変更することを特徴とする請求項14又は15記載のモータ制御方法。
- 最初に過電圧状態が検出された時点から、その検出に対応した過電圧保護動作が停止するまでの間に時間Tの計時を開始すると共に、前記過電圧保護動作が停止している期間Tsを計時し、前記時間Tsと予め定めたリセット時間Tresetとを比較して、
Ts>Tresetとなる以前に、前記過電圧状態が再度検出されると、時間Tの計時を継続し、
前記過電圧状態が再度検出される以前にTs>Tresetとなると、時間Tの計時をリセットして動作を停止する間に、
前記時間Tが閾値Tth以上になるとハンチング状態の発生を検出することを特徴とする請求項10ないし16の何れかに記載のモータ制御方法。 - 前記過電圧状態が検出された回数Nをカウントすると共に、前記過電圧状態が検出された間隔Tintを計時し、
前記間隔Tintと、予め定めたリセット時間Tresetとを比較した結果がTint>Tresetであれば、前記カウントの結果をゼロクリアし、
前記カウンタ値Nが閾値Nth以上になるとハンチング状態の発生を検出することを特徴とする請求項10ないし16の何れかに記載のモータ制御方法。
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