JP5521866B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータをＰＷＭ制御するモータ制御装置に関するものである。

従来のモータ制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１のモータ制御装置では、位置センサレスでありながら、高性能ではないマイコンでもモータをＰＷＭ制御できるようにすることを目的としている。そのため、マイコンとは別に、モータの各相の誘起電圧をアナログ演算処理するとともに、それらの誘起電圧の位相関係に基づいて、１電気周期をほぼ６０度ずつに６分割するロータの回転位置信号を生成して出力する位置検出回路を設けている。

このような構成を採用したことにより、位置検出回路が回転位置信号の生成処理をハードウエアにより高速に実行するので、マイコンは、その回転位置信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するだけで良い。すなわち、マイコンは、回転位置信号を生成するための演算処理を実行する必要がないので、比較的性能が低いマイコンを用いた場合であっても、ＰＷＭ制御周期内にＰＷＭ信号を生成することが可能になる。

特開２００９−１１１３４号公報

上述した従来のモータ制御装置では、ロータの回転位置信号の間隔をカウンタで測定し、そのカウンタ値を４等分することで、電気角１５度の間隔を得て、ＰＷＭ信号を生成するための指令値を１５度毎に変化させている。このため、ＰＷＭ信号を生成するための指令値の算出処理は、少なくとも電気角が１５度変化するまでに終了させる必要がある。

ここで、モータ（ロータ）の回転速度が変化する場合には、モータが最高回転速度で回転している場合であっても、マイコンは、電気角が１５度変化するまでに上記指令値の算出処理を終わらせることが必要である。従って、マイコンは、モータの最高回転速度を基準として、電気角が１５度変化するまでに指令値の算出処理を終了できるように、クロック信号による動作周波数等が設定される。

しかしながら、モータの回転速度が最高回転速度よりも低い場合には、上述のように動作周波数が設定されたマイコンの能力は過剰であり、無駄に電力を消費してしまうという問題があった。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、モータをPWM制御するモータ制御装置において、モータの回転速度が変化する場合であっても、無駄に電力が消費されることを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のモータ制御装置は、
複数のスイッチング素子を備え、それらにＰＷＭ信号が与えられることにより、複数相の擬似交流電流を生成するインバータと、
ロータと複数のステータコイルとを備え、複数相の擬似交流電流を複数のステータコイルに順次供給することにより、当該複数のステータコイルにより、ロータを回転駆動するための回転磁界を発生するモータと、
モータが所定角度回転するごとに、その角度位置を検出する角度位置検出手段と、
モータが所定角度回転したタイミングを基準として、インバータに与えるＰＷＭ信号を生成する際の指令値を変更する処理を実行しつつ、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、を備えたモータ制御装置であって、
ＰＷＭ信号生成手段は、クロック信号に基づいて動作するデジタル回路によって構成されており、
角度位置検出手段によって検出された角度位置に基づき算出されるモータ回転速度に応じて、ＰＷＭ信号生成手段における消費電力を低減すべく、クロック信号を変更するクロック信号変更手段を備え、
クロック信号変更手段は、モータ回転速度が低くなるほど、ＰＷＭ信号生成手段に与えるクロック信号の周波数が低くなるように、クロック信号の周波数を変更することを特徴とする。

上述したように、ＰＷＭ信号生成手段は、クロック信号に基づいて動作するデジタル回路によって構成されている。従って、ＰＷＭ信号生成手段では、一定のクロック信号が与えられている限り、そのクロック信号に応じて動作する回路部分において、電力が消費される。ここで、クロック信号は、その周波数が、モータが最高回転速度で回転している状態でも、モータが所定角度回転する間に、ＰＷＭ信号生成手段において指令値の変更処理が終了するように設定されている。従って、モータの回転速度が最高回転速度よりも低下したときに、最高回転速度時のクロック信号と同じクロック信号がＰＷＭ信号生成手段に与えられたとすると、ＰＷＭ信号生成手段において無駄に電力が消費されることになる。

そこで、請求項１に記載のモータ制御装置では、モータの回転速度に応じてクロック信号を変更することとした。これにより、ＰＷＭ信号生成手段において、モータの回転速度に応じた適切な電力だけが消費されるようにすることができる。

具体的には、クロック信号変更手段が、モータ回転速度が低くなるほど、ＰＷＭ信号生成手段に与えるクロック信号の周波数が低くなるようにクロック信号を変更する。モータの回転速度が、最高回転速度よりも低い場合には、モータが所定角度回転する間の時間が長くなる。そのため、ＰＷＭ信号生成手段が指令値の変更処理を終了させなければならない時間にも余裕が生じる。従って、モータの回転速度が低くなるほど、クロック信号の周波数を低下させても、モータが所定角度回転する間に、ＰＷＭ信号生成手段は指令値の変更処理を終了させることができる。そして、ＰＷＭ信号生成手段に与えるクロック信号の周波数を低下させることにより、そのクロック信号に応じて動作する回路部分での電力消費を低減することが可能になる。

請求項２に記載したように、ＰＷＭ信号生成手段は、三角波を生成する三角波生成手段を有し、当該三角波生成手段によって生成された三角波と指令値との比較結果に基づいてＰＷＭ信号を生成するものであり、三角波生成手段に対しては、クロック信号変更手段によるクロック信号の周波数の変更に係らず、一定周波数のクロック信号が与えられるようにしても良い。

三角波生成手段に、周波数を変更したクロック信号を与えた場合、生成される三角波の周期がクロック信号の周波数に応じて変化し、ひいては、ＰＷＭ信号の周期も、三角波の周期に応じて変化する。ただし、この場合であっても、ＰＷＭ信号におけるオン時間の比率は変化しないため、制御目的・制御目標によっては従来と同等の制御が成り立つ。しかしながら、例えばＰＷＭ信号の周期が長くなると、その分インバータのオン時間も長くなり、それに伴って擬似交流電流波形が荒くなってしまうので、トルクのムラが発生することもありえる。そこで、上述したように、三角波生成手段に対しては一定周波数のクロック信号を与えるようにして、ＰＷＭ信号の周期を一定に保つようにしても良い。

三角波生成手段に対して一定周波数のクロック信号を与えるには、請求項３に記載したように、三角波生成手段に対して、クロック信号変更手段を介することなく、クロック発振回路からのクロック信号を直接供給するようにすれば良い。

請求項４に記載したように、クロック信号変更手段は、モータの回転速度の変化範囲を複数に分割し、その分割した各変化範囲に対して予め定めたクロック調整値を記憶するとともに、モータ回転速度に応じて、対応するクロック調整値を出力する出力手段と、出力手段から出力されたクロック調整値に従って、クロック信号を分周することにより、クロック信号の周波数を変更する周波数変更手段と、を備えるように構成することができる。このように、モータの回転速度の各変化範囲に対応するクロック調整値を予め定めておき、そのクロック調整値によりクロック信号を分周することにより、簡単な構成で、モータの回転速度に応じてクロック信号の周波数を変更することができる。

請求項５に記載したように、ＰＷＭ信号生成手段は、三角波を生成する三角波生成手段を有し、当該三角波生成手段によって生成された三角波と指令値との比較結果に基づいてＰＷＭ信号を生成するものであり、三角波生成手段は、周波数が変更された後のクロック信号と、クロック調整値とを入力し、周波数が変更された後のクロック信号に従ってカウントアップ又はカウントダウンを行うことにより三角波を生成するものであって、カウントアップ又はカウントダウン時のカウント値の変化を、クロック調整値に応じた値にするように構成しても良い。

クロック調整値によって分周されたクロック信号によってカウントアップ又はカウントダウンを行って三角波を生成する場合、カウントアップ又はカウントダウンが行われる頻度は、分周されたクロック信号の周波数に応じて変化する。しかし、その際のカウント値の変化をカウント調整値に応じた値にすることにより、結果的に、カウントアップ又はカウントダウンによる増減勾配を一定に保つことができる。すなわち、クロック信号の周波数の変化によらず、三角波の上昇勾配及び下降勾配を一定とし、ひいては、ＰＷＭ信号の周期を一定に維持することができる。

請求項６に記載したモータ制御装置は、
複数のスイッチング素子を備え、それらにＰＷＭ信号が与えられることにより、複数相の擬似交流電流を生成するインバータと、
ロータと複数のステータコイルとを備え、複数相の擬似交流電流を複数のステータコイルに順次供給することにより、当該複数のステータコイルにより、ロータを回転駆動するための回転磁界を発生するモータと、
モータが所定角度回転するごとに、その角度位置を検出する角度位置検出手段と、
モータが所定角度回転したタイミングを基準として、インバータに与えるＰＷＭ信号を生成する際の指令値を変更する処理を実行しつつ、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、を備えたモータ制御装置であって、
ＰＷＭ信号生成手段は、クロック信号に基づいて動作するデジタル回路によって構成されており、
角度位置検出手段によって検出される角度位置に基づき算出されるモータ回転速度に応じて、ＰＷＭ信号生成手段における消費電力を低減すべく、クロック信号を変更するクロック信号変更手段を備え、
ＰＷＭ信号生成手段は、三角波を生成する三角波生成手段を有し、当該三角波生成手段によって生成された三角波と指令値との比較結果に基づいてＰＷＭ信号を生成するものであり、
クロック信号変更手段は、ＰＷＭ信号生成手段から指令値を変更する処理が完了した旨の通知を受けると、ＰＷＭ信号生成手段における指令値を変更する処理を行う部分へのクロック信号の供給を停止するようにして、クロック信号を変更することを特徴とする。

上述したように、ＰＷＭ信号生成手段は、モータが最高回転速度で回転しているときにも、モータが所定角度回転する間に、指令値の変更処理を終了させることが可能な周波数のクロック信号の供給を受けている。そのため、モータの回転速度が最高回転速度よりも低下したときには、ＰＷＭ信号生成手段における指令値の変更処理が終了した後に、余剰時間が発生することとなる。そこで、請求項６のモータ制御装置では、ＰＷＭ信号生成手段から指令値を変更する処理が完了した旨の通知を受けると、クロック信号変更手段は、ＰＷＭ信号生成手段における指令値を変更する処理を行う部分へのクロック信号の供給を停止することとした。これにより、ＰＷＭ信号生成手段において無駄に電力を消費することを防ぐことができる。

請求項７に記載したように、クロック信号変更手段は、角度検出器から出力される検出信号の時間間隔から、次回、角度検出気から検出信号が出力されるまでの時間を予測し、この予測した時間が経過すると、クロック信号の供給を再開することが好ましい。これにより、クロック信号変更手段は、クロック信号を停止した後に、適切なタイミングでクロック信号の供給を再開することができる。

第１実施形態に係るモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。 クロック調整値によって周波数が変更されたクロック信号を示す図である。 クロック調整値出力回路３０及びクロック調整回路２０において実行される処理を示すフローチャートである。 モータの回転速度が低下しても、クロック信号の周波数を変更しなかった場合の、コントローラにおけるモータ制御処理時間を示す図である。 モータの回転速度の低下に応じて、クロック信号の周波数を低下させた場合の、コントローラにおけるモータ制御処理時間を示す図である。 第１実施形態の変形例による、モータ制御装置の構成を示す構成図である。 図６に示す変形例によるモータ制御装置の動作を説明するための説明図である。 第１実施形態の他の変形例による、モータ制御装置の構成を示す構成図である。 各クロック調整値によるクロック信号を用いた場合の、アップダウンカウンタ４８におけるカウント周期を説明するための説明図である。 アップダウンカウンタ４８が、クロック調整値４に応じて、カウント値を変化させることを説明するための説明図である。 第２実施形態に係るモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。 クロック停止・起動回路３５において実行される処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の第１実施形態によるモータ制御装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係るモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。

図１において、モータ６０は、例えばロータに永久磁石を有し、ステータに３相分のステータコイルを有する、３相ブラシレスモータを用いることができる。ただし、本実施形態に係るモータ制御装置によって制御されるモータは、３相ブラシレスモータのみに限られるものではなく、その他の３相同期型モータや３相誘導モータでもよいし、２相もしくは３相以上の多相モータであってもよい。

モータ６０には、モータ６０の回転角度に関連する位置情報を検出して出力する位置検出装置７０が設けられている。位置検出回路７０は、例えば、３相の各々の相に与えられる擬似交流電流（擬似正弦波電流）であるＵ相，Ｖ相，Ｗ相電流の電流位相を検出する３個のホール素子を有する。これらのホール素子は、それぞれ特定のステータコイルの電流変化を、磁束の変化として検出し、位置情報としてコントローラ４０に出力する。

３相ブラシレスモータにおいては、３相の擬似交流電流であるＵ相電流，Ｖ相電流，Ｗ相電流の位相が１２０度づつずれている。従って、コントローラ４０において、３個のホール素子の検出信号を組み合わせることにより、モータ６０（ロータ）が６０度回転するごとに、その回転位置を検出することができる。具体的には、コントローラ４０は、モータ６０が６０度回転するごとに、後述するクロック調整値出力回路３０に対して位置変化信号を出力する。また、コントローラ４０は、モータ６０が６０度回転するために要した時間から、モータ６０の単位時間当りの回転数（例えば、Ｎ[ｒｐｓ]）を算出し、クロック調整値出力回路３０に出力する。

なお、位置検出装置７０としては、上述したようにホール素子を設けることなく、従来公報（特開平２００９−１１１３４）に記載されているように、モータ６０の各相の誘起電圧を演算する回路を用いても良い。これにより、コントローラ４０において、位置センサレスにて、モータ６０が所定角度回転するごとにその回転位置を検出することができる。

また、ホール素子の数を増やしたり、従来公報に記載されているように、各相の誘起電圧の大小関係が切り替わるモード変化点の間隔を測定するカウンタを設けたりすることにより、コントローラ４０にて、６０度よりも小さい回転角度ごとに、モータ６０の回転角度を検出して位置変化信号を出力するようにしても良い。

コントローラ４０は、主にＰＷＭ信号を生成する機能を有するモータ制御回路４６と、このモータ制御回路４６の動作を制御するＣＰＵ４２と、ＣＰＵ４２とモータ制御回路４６との間を接続するアドレスバス４４とを有し、後述するクロック発振回路１０によって発生されたクロック信号に基づいて動作するデジタル回路である。

コントローラ４０は、位置検出回路７０からの位置情報によってモータ６０が所定角度回転したことを検出すると、その検出タイミングを基準として、外部から与えられるモータの目標回転速度に基づいて各相に対応した指令値を算出する。算出した指令値は、所定のレジスタ等の記憶部に保存され、それまでの指令値から変更される。そして、変更された指令値は、モータ制御回路４６における、図示しない三角波発生回路によって発生された三角波と比較される。そして、コントローラ４０は、指令値と三角波との比較結果から、各相のステータコイルへ与える擬似交流電流を発生させるためのＰＷＭ信号を生成する。

各相に対応して生成されたＰＷＭ信号は、インバータ回路５０に与えられる。インバータ回路５０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の擬似交流電流を生成するため、ブリッジ接続された１対のスイッチング素子を３組有している。ＰＷＭ信号は、それらのスイッチング素子のゲートに供給され、各スイッチング素子が、対応するＰＷＭ信号に従ってそれぞれオンオフされる。

クロック発振回路１０は、例えば水晶振動子を有し、一定周波数のクロック信号を発生する。クロック発振回路１０により発生される一定周波数のクロック信号は、そのクロック信号に従ってコントローラ４０が動作した場合、モータ６０が最高回転速度で回転していても、モータ６０が所定角度回転する間の時間以内に、指令値の算出を含むＰＷＭ信号の生成に必要な処理を完了できるように設定されている。クロック発振回路１０により発生されたクロック信号は、クロック調整回路２０に与えられる。

一方、クロック調整値出力回路３０は、予め、モータの単位時間当たりの回転数Ｎ、すなわち回転速度と、クロック調整値との対応関係を示すテーブルを記憶している。そして、コントローラ４０から、位置変化信号と単位時間当りの回転数Ｎとが与えられると、位置変化信号が与えられたタイミングで、回転数Ｎに対応するクロック調整値を読み出し、クロック調整回路２０に出力する。

クロック調整回路２０は、クロック発振回路１０から得た一定周波数のクロック信号を、クロック調整値によって分周することにより、クロック信号の周波数を変更し、その周波数を変更したクロック信号をコントローラ４０に出力する。

図２は、クロック調整値によって周波数が変更されたクロック信号を示している。図２に示すように、クロック調整値が１の場合には、クロック調整回路２０は、クロック発振回路１０によって発生された一定周波数のクロック信号をそのままコントローラ４０に出力する。しかし、クロック調整値が２以上となった場合には、一定周波数のクロック信号を、クロック調整値に応じて２分周、３分周、あるいは４分周し、分周により周波数が変更されたクロック信号をコントローラ４０に出力する。なお、図２には、クロック発振回路１０によって発生された一定周波数信号を、最大、４分周する例が示されているが、分数の数は、これに限られるものではない。

図３のフローチャートに基づいて、クロック調整値出力回路３０及びクロック調整回路２０において実行される処理についてさらに詳しく説明する。なお、図３のフローチャートに示す処理は、コントローラ４０から位置変化信号が出力されたときに実行されるものである。

まず、ステップＳ１００では、コントローラ４０から出力された単位時間当りの回転数Ｎ［ｒｐｓ］を読み込む。そして、ステップＳ１１０において、前回の処理において読み込んだ回転数Ｎから変化しているか否かを判定する。このステップＳ１１０の判定処理において、回転数Ｎが変化していると判定された場合には、ステップＳ１２０に進むが、変化していないと判定された場合には、そのまま処理を終了する。

ステップＳ１２０では、今回の処理で読み込んだ回転数Ｎが、モータ６０が採り得る回転数範囲を分割して設定したいずれの分割範囲に属するかを判定する。図３のフローチャートに示す例では、モータ６０が採り得る回転数範囲を、４つの分割範囲に分けている。そして、最も低い分割範囲（０＜|Ｎ|≦８００）に属すると判定された場合には、ステップＳ１３０にてクロック調整値を４に設定する。また、次に低い分割範囲（８００＜|Ｎ|≦１６００）に属すると判定された場合には、ステップＳ１４０にてクロック調整値を３に設定する。また、下から３番目の分割範囲（１６００＜|Ｎ|≦２４００）に属すると判定された場合には、ステップＳ１５０にてクロック調整値を２に設定する。最も高い分割範囲（２４００＜|Ｎ|≦３２００）に属すると判定された場合には、ステップＳ１６０にてクロック調整値を１に設定する。

そして、ステップＳ１７０において、上述したステップＳ１３０〜Ｓ１６０のいずれかにおいて設定されたクロック調整値が、以前の処理において設定され、現在有効となっているクロック調整値と同じであるか否かを判定する。異なると判定された場合には、ステップＳ１８０の処理に進むが、同じであると判定された場合には、そのまま処理を終了する。

ステップＳ１８０では、クロック調整回路２０において、今回の処理で設定されたクロック調整値を登録し、この登録したクロック調整値によりクロック信号の周波数を変更する。

なお、上述したステップＳ１００〜Ｓ１６０までの処理が、クロック調整値出力回路３０にて実施される処理に相当し、ステップＳ１７０，Ｓ１８０の処理が、クロック調整回路２０において実施される処理に相当する。

上述したように、クロック発振回路１０が発生するクロック信号の周波数は、そのクロック信号に従ってコントローラ４０が動作した場合、モータ６０が最高回転速度で回転していても、モータ６０が所定角度回転する間の時間以内に、指令値の算出、保存、変更などのモータ制御処理を完了できるように設定されている。このため、モータ６０の回転速度が最高回転速度よりも低下すると、モータ６０が６０度回転する間の時間が長くなるので、図４に示すように、コントローラ４０における、指令値の算出を含むモータ制御処理時間後に余剰時間が生じる。この余剰時間においては、コントローラ４０において、指令値の算出を含むモータ制御処理は実行されないので、コントローラ４０においてクロック信号に応じて動作する回路において、無駄に電力を消費することになる。

そのため、本実施形態によるモータ制御装置では、上述したように、クロック調整値を用いて、モータ６０の回転速度が低くなるほど、クロック信号の周波数が低くなるように、クロック信号の周波数を変更した。この結果、図５に示すように、コントローラ４０におけるモータ制御処理時間と、モータ６０が６０度回転する時間とのずれを小さくすることができる。換言すれば、図４に示す余剰時間を減少することができるので、コントローラ４０における電力消費量を低減することができる。

ここで、コントローラ４０のモータ制御回路４６では、図４、図５に示すように、三角波と指令値とを比較して、その比較結果に応じて、ＰＷＭ信号を生成する。三角波は、カウントアップとカウントダウンとを所定周期で繰り返すアップダウンカウンタによって生成される。

上述したように、モータ６０の回転速度が最高回転速度よりも低下したときに、コントローラ４０に対して、周波数が低下したクロック信号を供給するようにすると、アップダウンカウンタのカウント動作が遅くなり、カウント周期が長くなる。例えば、クロック信号の周波数が２分周されて、元の周波数の１／２の周波数になったとすると、アップダウンカウンタのカウント周期は元の周期の２倍となる。図５は、クロック信号の周波数が、図４のクロック周波数に対して１／２となった例を示している。

しかしながら、図４と図５のＰＷＭ信号の波形を比較すると、図５のＰＷＭ信号の周期は、図４のＰＷＭ信号の周期の２倍となっているが、両方のＰＷＭ信号のオン時間の比率は等しいままとなっている。そのため、図５の場合でも、モータ６０に印加される平均電圧は図４の場合と変わらないので、制御目的・制御目標によっては、クロック信号の周波数を変更しない場合と同等の制御を行うことができる。

ただし、例えばＰＷＭ信号の周期が長くなると、インバータ回路５０からモータ６０に印加される擬似交流電流波形が荒くなってしまうので、トルクのムラが発生することもありえる。そのため、図６の変形例に示すように、三角波を生成するためのアップダウンカウンタ４８に対しては、クロック調整回路２０を介することなく、クロック発振回路１０からのクロック信号を直接供給するようにしても良い。これにより、クロック調整回路２０によるクロック信号の周波数の変更に係らず、アップダウンカウンタ４８に対しては、常時、クロック発振回路１０が生成する一定周波数のクロック信号が与えられるようになる。

その結果、モータ６０の回転速度が低下したとき、アップダウンカウンタ４８を除き、コントローラ４０に対しては、周波数が低下されたクロック信号が供給されるので、モータ６０が６０度回転する時間と、モータ制御処理時間とのずれを小さくしつつ、ＰＷＭ信号の周期は一定に保つことが可能となる。

また、図６及び図７に示した変形例と同等の効果を得ることができる他の変形例について、図８〜図１０を用いて説明する。

図８に示す他の変形例では、クロック調整回路２０によって周波数が調整されたクロック信号がアップダウンカウンタ４８に与えられる。このため、モータ６０の回転速度に応じてクロック信号の周波数が変化すると、図９に示すように、アップダウンカウンタ４８におけるカウント周期も同様に変化する。

しかしながら、図８に示す他の変形例においては、クロック調整値出力回路３０が出力するクロック調整値をアップダウンカウンタ４８に与え、アップダウンカウンタ４８がカウント動作を行うとき、与えられたクロック調整値に応じた値だけカウント値を増減するように構成した。

より具体的に説明すると、まず、図９に示すように、アップダウンカウンタ４８は、クロック信号の立ち上がりエッジでカウント動作を行うものとする。ただし、このカウント動作は、立ち下がりエッジで行っても、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの両方で行っても良い。

図９のクロック調整値ごとのクロック信号から理解されるように、時間ｔの間に、クロック調整値１のクロック信号の立ち上がりエッジは１２回生じ、クロック調整値２のクロック信号の立ち上がりエッジは６回生じ、クロック調整値３のクロック信号の立ち上がりエッジは４回生じ、クロック調整値４のクロック信号のクロック信号の立ち上がりエッジは３回生じている。

そこで、例えば図１０に示すように、アップダウンカウンタ４８がカウントアップする際に、クロック調整値４に応じた値だけアップダウンカウンタ４８のカウントアップ値を変化させるようにする。具体的には、クロック調整値が４であれば１回のカウントアップでカウンタ値を４変化させ、クロック調整値が３であれば１回のカウントアップでカウンタ値を３変化させ、クロック調整値が２であれば１回のカウントアップでカウンタ値を２変化させ、クロック調整値が１であれば１回のカウントアップでカウンタ値を１変化させる。

このようにすると、図９の例において、時間ｔの間、各クロック調整値によるクロック信号に従ってカウント動作を行った場合、アップダウンカウンタ４８のカウント値の変化量を同じにすることができる。この結果、いずれのクロック調整値により周波数が調整されたクロック信号の場合であっても、アップダウンカウンタ４８によるカウントアップ又はカウントダウンによるカウント値の増減勾配を一定に保つことができる。すなわち、クロック信号の周波数の変化によらず、三角波の上昇勾配及び下降勾配を一定とすることができ、ひいては、ＰＷＭ信号の周期を一定に維持することができる。

なお、ミクロ的に見れば、図１０に示すように、クロック調整値が大きくなるほど、三角波の変化が大きくなり、荒い波形となるが、アップダウンカウンタ４８の分解能（カウンタビット幅）を十分に持たせる（例えば、カウンタビット幅を通常よりも２ｂｉｔ分増やす）ことにより、波形の荒さを緩和することができる。

次に、本発明の第２実施形態によるモータ制御装置について、図１１及び図１２に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成要素に対しては同一の参照番号を付与することにより、説明を省略する。

図１１に示すように、第２実施形態によるモータ制御装置では、第１実施形態によるモータ制御装置のクロック調整回路２０及びクロック調整値出力回路３０に代えて、ゲート回路２５及びクロック停止・起動回路３５を有する点で異なっている。

ゲート回路２５は、クロック停止・起動回路３５から出力されるクロック停止信号及びクロック起動信号に従って、クロック発振回路１０により生成されたクロック信号のコントローラ４０への印加を停止したり、再開したりするものである。

クロック停止・起動回路３５は、コントローラ４０から、位置変化信号、６０度回転時間、及び演算完了信号を得て、コントローラ４０に対して余分なクロックの印加を防ぐべく、クロック停止信号を出力するとともに、コントローラ４０へのクロック信号の印加が必要な時期には、クロック起動信号を出力するものである。

このクロック停止・起動回路３５において実行される処理について、図１２のフローチャートに基づき説明する。

まず、ステップＳ２００では、コントローラ４０から位置変化信号が出力されたか否かを判定する。位置変化信号が出力されていないと判定された場合には、位置変化信号が出力されたと判定されるまで待機する。位置変化信号が出力されたと判定されると、ステップＳ２１０の処理に進む。

ステップＳ２１０では、コントローラ４０から得た６０度回転時間から、次回の位置変化信号が出力されるべき時点の前にコントローラ４０を起動しておくためのオフセット値を減算した値を図示しないウエイクアップタイマにセットして、ウエイクアップタイマによりカウントダウンを開始させる。

続くステップＳ２２０では、コントローラ４０から、指令値の算出を含むモータ制御処理のための演算が完了したことを示す演算完了信号を受け取ったか否かを判定する。演算完了信号を受け取っていないと判定された場合には、演算完了信号を受け取ったと判定されるまで待機する。演算完了信号を受け取ったと判定されると、ステップＳ２３０の処理に進む。

ステップＳ２３０では、ゲート回路２５に対して、クロック停止信号を出力して、コントローラ４０へのクロック信号の印加を停止させる。

上述したように、コントローラ４０は、モータ６０が最高回転速度で回転しているときにも、モータ６０が６０度回転する間に、指令値の算出を含むモータ制御処理を終了させることが可能な周波数のクロック信号の供給を受けている。そのため、モータの回転速度が最高回転速度よりも低下したときには、コントローラ４０において、指令値の算出を含むモータ制御処理が終了した後に、余剰時間が発生することになる。

そのため、上述したように、コントローラ４０から、指令値の算出を含むモータ制御処理が完了した旨の演算完了信号を受けると、クロック停止・起動回路３５は、コントローラ４０において、指令値の算出等を行う部分へのクロック信号の供給を停止する。これにより、コントローラ４０において無駄に電力を消費することを防ぐことができる。

なお、図１１に示すように、ゲート回路２５によってクロック信号の供給が停止されても、三角波を生成するアップダウンカウンタ４８には、クロック信号が継続して与えられる。このため、コントローラ４０において、ＰＷＭ信号は継続的に生成され、インバータ５０に対して出力される。

ステップＳ２４０では、ステップＳ２１０においてセットしたウエイクアップタイマの値がゼロまでカウントダウンされたか否かを判定する。ゼロまでカウントダウンされていないと判定された場合には、ゼロまでカウントダウンされたと判定されるまで待機する。ゼロまでカウントダウンされたと判定されると、ステップＳ２５０の処理に進む。

ステップＳ２５０では、ゲート回路２５に対して、クロック起動信号を出力する。これにより、クロック停止・起動回路３５は、コントローラ４０へのクロック信号の供給を停止した後に、適切なタイミングでクロック信号の供給を再開することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

例えば、上述した第１実施形態では、クロック調整値を用いてクロック信号を分周することにより、クロック信号の周波数を段階的に変化させたが、モータの回転速度の変化に対して、クロック信号の周波数を連続的に変化させるようにしても良い。

１０…クロック発振回路
２０…クロック調整回路
３０…クロック調整値出力回路
４０…コントローラ
５０…インバータ回路
６０…モータ
７０…位置検出回路

Claims (7)

1. 複数のスイッチング素子を備え、それらにＰＷＭ信号が与えられることにより、複数相の擬似交流電流を生成するインバータと、
   ロータと複数のステータコイルとを備え、前記複数相の擬似交流電流を前記複数のステータコイルに順次供給することにより、当該複数のステータコイルにより、前記ロータを回転駆動するための回転磁界を発生するモータと、
   前記モータが所定角度回転するごとに、その角度位置を検出する角度位置検出手段と、
   前記モータが所定角度回転したタイミングを基準として、前記インバータに与えるＰＷＭ信号を生成する際の指令値を変更する処理を実行しつつ、前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、を備えたモータ制御装置であって、
   前記ＰＷＭ信号生成手段は、クロック信号に基づいて動作するデジタル回路によって構成されており、
   前記角度位置検出手段によって検出される角度位置に基づき算出されるモータ回転速度に応じて、前記ＰＷＭ信号生成手段における消費電力を低減すべく、前記クロック信号を変更するクロック信号変更手段を備え、
   前記クロック信号変更手段は、前記モータ回転速度が低くなるほど、前記ＰＷＭ信号生成手段に与える前記クロック信号の周波数が低くなるように、前記クロック信号の周波数を変更することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記ＰＷＭ信号生成手段は、三角波を生成する三角波生成手段を有し、当該三角波生成手段によって生成された三角波と前記指令値との比較結果に基づいて前記ＰＷＭ信号を生成するものであり、
   前記三角波生成手段に対しては、前記クロック信号変更手段による前記クロック信号の周波数の変更に係らず、一定周波数のクロック信号が与えられることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記三角波生成手段に対して、前記クロック信号変更手段を介することなく、クロック発振回路からのクロック信号を直接供給することにより、一定周波数のクロック信号が与えられることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記クロック信号変更手段は、
   前記モータの回転速度の変化範囲を複数に分割し、その分割した各変化範囲に対して予め定めたクロック調整値を記憶するとともに、前記モータ回転速度に応じて、対応するクロック調整値を出力する出力手段と、
   前記出力手段から出力されたクロック調整値に従って、前記クロック信号を分周することにより、前記クロック信号の周波数を変更する周波数変更手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
5. 前記ＰＷＭ信号生成手段は、三角波を生成する三角波生成手段を有し、当該三角波生成手段によって生成された三角波と前記指令値との比較結果に基づいて前記ＰＷＭ信号を生成するものであり、
   前記三角波生成手段は、周波数が変更された後のクロック信号と、前記クロック調整値とを入力し、周波数が変更された後のクロック信号に従ってカウントアップ又はカウントダウンを行うことにより三角波を生成するものであって、カウントアップ又はカウントダウン時のカウント値の変化を、前記クロック調整値に応じた値にすることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 複数のスイッチング素子を備え、それらにＰＷＭ信号が与えられることにより、複数相の擬似交流電流を生成するインバータと、
   ロータと複数のステータコイルとを備え、前記複数相の擬似交流電流を前記複数のステータコイルに順次供給することにより、当該複数のステータコイルにより、前記ロータを回転駆動するための回転磁界を発生するモータと、
   前記モータが所定角度回転するごとに、その角度位置を検出する角度位置検出手段と、
   前記モータが所定角度回転したタイミングを基準として、前記インバータに与えるＰＷＭ信号を生成する際の指令値を変更する処理を実行しつつ、前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、を備えたモータ制御装置であって、
   前記ＰＷＭ信号生成手段は、クロック信号に基づいて動作するデジタル回路によって構成されており、
   前記角度位置検出手段によって検出される角度位置に基づき算出されるモータ回転速度に応じて、前記ＰＷＭ信号生成手段における消費電力を低減すべく、前記クロック信号を変更するクロック信号変更手段を備え、
   前記ＰＷＭ信号生成手段は、三角波を生成する三角波生成手段を有し、当該三角波生成手段によって生成された三角波と前記指令値との比較結果に基づいて前記ＰＷＭ信号を生成するものであり、
   前記クロック信号変更手段は、前記ＰＷＭ信号生成手段から前記指令値を変更する処理が完了した旨の通知を受けると、前記ＰＷＭ信号生成手段における前記指令値を変更する処理を行う部分へのクロック信号の供給を停止するようにして、クロック信号を変更することを特徴とするモータ制御装置。
7. 前記クロック信号変更手段は、前記角度位置検出器によって検出される角度位置の時間間隔から、次回、前記角度位置検出手段によって角度位置が検出されるまでの時間を予測し、この予測した時間が経過すると、前記クロック信号の供給を再開することを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。

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