JP5674699B2 - モータ駆動装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転位置を正確に検出してモータ駆動を制御するモータ駆動装置及び方法に関する。

一般的に、ブラシレスＤＣモータ（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ）は、ＤＣモータにおけるブラシ及び整流子などの機械的な接触部を用いず、非接触の位置検出器と半導体素子で電流を通すか又は電流方向を調整する機能を変える直流（ＤＣ）モータを意味する。

このようなブラシレスＤＣモータを駆動するために、駆動装置を採用することができる。

図１は通常のモータ駆動装置の構成図である。

図１を参照すると、通常のモータ駆動装置１０は、制御部１１と駆動部１２とを含むことができる。

制御部１１はモータの駆動を制御し、駆動部１２は制御部１１の駆動信号に応じて四つのＦＥＴがターンオンまたはターンオフしてモータを駆動させることができる。

図２はモータ駆動装置の駆動信号を示したグラフである。

図２を参照すると、制御部１１から駆動部１２に伝達される駆動信号は総４種類に区分され、識別符号(1)、(2)、(3)、(4)の順に駆動信号が伝達されることができる。

即ち、識別符号(1)の駆動信号に応じて第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ２）がターンオンし、識別符号(2)の駆動信号に応じて第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ２）はターンオフし、第２ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ２）と第１ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ１）がターンオンすることができる。

さらに、識別符号(3)の駆動信号に応じて第２ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ２）と第１ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ１）はターンオフし、第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ２）がターンオンし、識別符号(4)の駆動信号に応じて第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ２）はターンオフし、第２ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ２）と第１ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ１）がターンオンすることができる。

上述のように、第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）と第２ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ２）がターンオンされる場合及び第２ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ２）と第１ＮＭＯＳ ＦＥＴ（Ｎ１）がターンオンされる場合が繰り返されて、モータに流れる電流の方向が切り替ってモータが回転することができる。

このような駆動方式において、第１ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ１）または第２ＰＭＯＳ ＦＥＴ（Ｐ２）がターンオンされる時にＰＷＭ信号（図２の斜線を施した部分）を発生させて、モータの速度を調節することができる。

一方、従来のモータ駆動装置は、先行技術文献に記載されているように、モータが回転する位置を正確に検出することができないため、モータの精密制御が困難であるという問題点があり、モータの回転位置を正確に検出するためには多数のホールセンサが必要であるため、製造コストが増加するという問題点がある。

韓国公開特許公報１０−２００５−００８２６０７

本発明は上記の問題点を解決するためのものであり、本発明の課題は、予め設定された基準カウント値に応じて現在のモータの速度に応じたカウント値に加重値を付与し、モータの現在位置を正確に検出してモータを駆動させることができるモータ駆動装置を提案することにある。

上述の本発明の課題を解決するために、本発明の一つの技術的側面によると、ホール信号のエッジに応じてモータの回転速度を検出し、検出された速度に基づいて予め設定されたクロック信号のカウント時に予め設定された基準カウント値に応じて加重値を付与してカウントする速度検出部と、上記速度検出部のカウント値に応じて上記モータの回転位置を演算する位置演算部と、上記位置演算部により演算されたモータの位置情報に応じてモータを駆動させる駆動部と、を含むモータ駆動装置が提案される。

本発明の一つの技術的側面によると、上記速度検出部は、上記ホールセンサのエッジを検出するエッジ検出部と、上記エッジ検出部からの検出値に応じてモータの回転速度を検出するＲＰＭ検出部と、上記基準カウント値に基づいて、上記ＲＰＭ検出部により検出された回転速度に応じてクロック信号をカウントした値に加重値を付与するカウンタと、上記クロック信号を提供するクロック信号提供部と、を含むことができる。

本発明の一つの技術的側面によると、上記カウンタは、予め設定されたモータ速度でのクロック信号をカウントして上記基準カウント値を設定することができる。

上述の本発明の課題を解決するために、本発明の他の技術的側面によると、ホール信号のエッジに応じてモータの回転速度を検出する段階と、検出された速度に基づいて予め設定されたクロック信号に加重値を設定してクロック信号をカウントする段階と、カウント値に応じて上記モータの回転位置を演算する段階と、演算されたモータの位置情報に応じてモータを駆動させる段階と、を含むモータ駆動方法が提案される。

本発明の他の技術的側面によると、上記カウントする段階は、予め設定された基準カウント値に基づいて検出された回転速度に応じてカウントされたクロック信号に加重値を付与する段階であることができる。

本発明の他の技術的な側面によると、上記カウントする段階は、予め設定されたモータ速度でのクロック信号をカウントして上記基準カウント値を設定することができる。

本発明の他の技術的側面によると、上記カウントする段階は、以前のモータ位置を確認し、その時のモータ速度でのクロック信号をカウントして上記基準カウント値を設定することができる。

本発明によると、予め設定された基準カウント値に応じて現在のモータ速度に応じたカウント値に加重値を付与し、モータの現在位置を正確に検出してモータを駆動させることができる効果がある。

通常のモータ駆動装置の構成図である。 図１のモータ駆動信号のグラフである。 モータ速度とクロック信号との関係を示すグラフである。 本発明のモータ駆動装置の概略的な構成図である。 オン区間でのクロック信号を示すグラフである。 本発明の第１実施例によるモータ駆動方法のフローチャートである。 本発明の第２実施例によるモータ駆動方法のフローチャートである。 本発明の第３実施例によるモータ駆動方法のフローチャートである。 本発明の第４実施例によるモータ駆動方法のフローチャートである。

以下、添付された図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように、好ましい実施例を詳細に説明する。

但し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するにあたり、係わる公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

また、類似の機能及び作用をする部分に対しては図面全体にわたって同一または類似の符号を用いる。

なお、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとする場合、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、その間に他の構成を介して「間接的に連結」されている場合も含む。

また、ある構成要素を「含む」とは、特別に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図３はモータ速度とクロック信号との関係を示すグラフである。

図３を参照すると、モータ速度とクロック信号との間に反比例関係が成立することが分かる。

即ち、図２に図示されたように、モータを駆動させるための駆動信号のターンオン区間の長さは、モータの回転速度によって変わることができる。即ち、モータの速度であるＲＰＭが増加すると、オン区間の長さは短くなることができる。この際、オン区間の長さはその区間内にクロック信号がどれほど存在するかが基準になるため、図３に図示されたように、モータの速度（ＲＰＭ）が増加するほど、オン区間内のクロック信号（ｃｌｏｃｋ ｃｙｃｌｅ）は減少することができる。

例えば、モータの１回の回転を１００％とすると、１０％の位置で駆動ＦＥＴをオンしようとする場合にはモータの１０％の位置が分からなければならないが、単にクロック信号をカウントするだけでは、モータの正確な回転位置が分からない。

そのため、本発明は次のようなモータ駆動装置を提案する。

図４は本発明のモータ駆動装置の概略的な構成図である。

図４を参照すると、本発明のモータ駆動装置１００は、速度検出部１２０と、位置演算部１３０と、駆動部１４０と、を含むことができる。

速度検出部１２０は、ホールセンサ１１０からのホール信号を受信した後、ホール信号のエッジを検出してモータの速度を検出し、この際のクロック信号をカウントした値に、予め設定された基準カウント値に基づいた加重値を付与することができる。

このために、速度検出部１２０は、エッジ検出部１２１と、ＲＰＭ検出部１２２と、カウンタ１２３と、クロック信号提供部１２４と、を含むことができる。

エッジ検出部１２１は、ホールセンサ１１０からのホール信号のエッジ（ｅｄｇｅ）を検出することができる。

ＲＰＭ検出部１２２は、エッジ検出部１２１により検出されたホール信号のエッジに応じてモータの速度を検出することができる。

カウンタ１２３は、ＲＰＭ検出部１２２により検出されたモータの速度であるモータのＲＰＭに応じた、モータを駆動するための駆動信号のオン区間でのクロック信号のパルス数をカウントすることができる。図５はオン区間でのクロック信号を示すグラフであり、速度によって、駆動信号のオン区間でのクロック信号のパルス数は異なることができる。

この際、カウンタ１２３は、予め設定された基準カウント値に基づいて現在のカウント値に加重値を付与することができる。つまり、クロック信号の周期毎に、カウンタ１２３が、現在のカウントに加算する値は「１」ではなく、予め設定された基準カウント値と検出したモータの速度とに基づいて「１」を増減した加重値である。ここで、カウンタ１２３により現在のカウント値に加重値が付与されるクロック信号を、予め定められたクロック信号とよんでもよい。上記基準カウント値は、以前に検出されたモータのＲＰＭでのクロック信号のパルス数をカウントした値であることもでき、モータのＲＰＭを「１」に設定した時のクロック信号のパルス数をカウントした値であることもできる。

例えば、以前に検出されたモータの速度が２０００ＲＰＭの場合、この時の駆動信号のオン区間の時間を７０００ｕｓとすると、現在検出されたモータの速度が２５００ＲＰＭの場合、この時のオン区間の時間は６０００ｕｓであることができる。この際、クロック信号の周波数が１ＭＨｚであると、７５００ｕｓではクロック信号のパルス数は７５００個、６０００ｕｓでは６０００個になることができる。モータの位置の１０％は、それぞれ７５０個、６００個であることができる。

モータのＲＰＭが２０００から２５００に２５％増加した場合、クロック信号のパルス数は７５０から６００に減少するため（モータの全体回転を１００％としたときに１０％の位置を検出しようとする場合）、モータのＲＰＭが２５００であるとクロック信号のパルス一つを１．２５として加重値を付与することができる。

これにより、位置演算部１３０は、クロック信号のパルス数が６０００個であると、設定された加重値に応じて７５００個である１００％位置とみなすことができるため、例えば１０％位置を演算しようとする場合、パルス数が６００個である時の位置を演算すると正確な１０％位置が分かり、駆動部１４０は位置演算部１３０により演算された位置に応じて該当駆動信号を提供することによりモータを駆動させることができる。

他の一例として、ＲＰＭが「１」の場合のカウンタ値を基準カウンタ値に設定する場合、クロック信号が１ＭＨｚである時のパルス数は１５００００００個になることができ、この時を１００％位置とみなすことができる。これにより、検出されたモータのＲＰＭが１０００ＲＰＭの場合、加重値を１０００倍に設定してカウントされたパルスの数が１５０００である時に１００％位置とみなすことができる。

上述した加重値の設定及びこれによるモータ位置の演算は、その方法が多様であることができ、これについて図面を参照して説明する。

図６は本発明の第１実施例によるモータ駆動方法のフローチャートである。

図６を参照すると、本発明の第１実施例によるモータ駆動方法は、まず、ホールエッジを検出し（Ｓ１０）、カウンタを初期化（Ｓ２０）した後、現在のモータ速度を検出する（Ｓ３０）。第１実施例におけるＳ２０のカウンタの初期化は、「Ｃｏｕｎｔｅｒ」に「０」をセットしてもよい。その後、加重値を計算し（Ｓ４０）、カウント値に加重値を付与して（Ｓ５０）、現在の位置を演算することができる（Ｓ６０）。本実施例におけるフローチャートは、クロック信号の周期毎にループしてもよい。

図７は本発明の第２実施例によるモータ駆動方法のフローチャートである。

図７を参照すると、本発明の第２実施例によるモータ駆動方法は、まず、ホールエッジを検出し（Ｓ１０−１）、ホールセンサの極性が切り替ったか現在のモータの位置を確認して、これに応じた加重値（Δ１）を設定した後、カウンタを初期化（Ｓ２０−１、Ｓ２０−２、Ｓ２０−３）した後、現在のモータ速度を検出する（Ｓ３０−１）。第２実施例におけるＳ２０−２のカウンタの初期化は、Ｓ２０−１において設定された加重値「Δ１」を「Ｃｏｕｎｔｅｒ」にセットしてもよい。その後、加重値（Δ２）を再び計算し（Ｓ４０−１）、カウント値に加重値（Δ２）を付与して（Ｓ５０−１）、現在の位置を演算することができる（Ｓ６０−１）。本実施例においても、フローチャートは、クロック信号の周期毎にループしてもよい。

図８は本発明の第３実施例によるモータ駆動方法のフローチャートである。

本発明の第３実施例によるモータ駆動方法は、まず、ホールエッジを検出し（Ｓ１０−２）、現在のモータ速度を検出してこれに応じた加重値を設定した後、カウンタを初期化（Ｓ２０−４、Ｓ２０−５、Ｓ２０−６）し、現在のモータの位置を演算することができる（Ｓ６０−２）。第３実施例におけるＳ２０−６のカウンタの初期化は、「Ｃｏｕｎｔｅｒ」に「０」をセットしてもよい。もし、ホールエッジが検出されない場合、以前に設定された加重値を現在のカウント値に付与して現在のモータの位置を演算することができる（Ｓ５０−２、Ｓ６０−２）。本実施例においても、フローチャートは、クロック信号の周期毎にループしてもよい。

図９は本発明の第４実施例によるモータ駆動方法のフローチャートである。

本発明の第４実施例によるモータ駆動方法は、まず、ホールエッジを検出し（Ｓ１０−３）、ホールセンサの極性が切り替ったか現在のモータの位置を確認してこれに応じた加重値（Δ１）を設定した後（Ｓ２０−７、Ｓ２０−８）、現在のモータ速度を検出する（Ｓ２０−９）。その後、加重値（Δ２）を再び計算し（Ｓ２０−１０）、カウント値を初期化して（Ｓ２０−１１）、現在の位置を演算することができる（Ｓ６０−３）。第４実施例におけるＳ２０−１１のカウンタの初期化は、Ｓ２０−１０において設定された加重値「Δ１」を「Ｃｏｕｎｔｅｒ」にセットしてもよい。もし、ホールエッジが検出されない場合、以前に設定された加重値（Δ２）を現在のカウント値に付与して、現在のモータの位置を演算することができる（Ｓ５０−３、Ｓ６０−３）。本実施例においても、フローチャートは、クロック信号の周期毎にループしてもよい。

上述したように、本発明によると、予め設定された基準カウント値に応じて現在のモータ速度に応じたカウント値に加重値を付与し、モータの現在位置を正確に検出してモータを駆動させることができる。

以上で説明した本発明は、上述の実施例及び添付の図面により限定されず、添付の請求範囲により限定され、本発明の構成は、本発明の技術的思想を外れない範囲内でその構成を多様に変更及び改造することができるということは、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば容易に分かるであろう。

１００ モータ駆動装置
１１０ ホールセンサ
１２０ 速度検出部
１２１ エッジ検出部
１２２ ＲＰＭ検出部
１２３ カウンタ
１２４ クロック信号提供部
１３０ 位置演算部
１４０ 駆動部

Claims (7)

1. ホール信号のエッジに応じてモータの回転速度を検出し、クロック信号をカウントするときに、予め設定された基準カウント値と検出された前記回転速度とに応じた加重値を付与して、予め定められたクロック信号をカウントする速度検出部と
   前記速度検出部のカウント値に応じて前記モータの回転位置を演算する位置演算部と、
   前記位置演算部により演算されたモータの位置情報に応じてモータを駆動させる駆動部と
   を含むモータ駆動装置。
2. 前記速度検出部は、
   前記ホール信号のエッジを検出するエッジ検出部と、
   前記エッジ検出部からの検出値に応じてモータの回転速度を検出するＲＰＭ検出部と、
   前記基準カウント値に基づいて、前記ＲＰＭ検出部により検出された回転速度に応じてクロック信号をカウントした値に加重値を付与するカウンタと、
   前記クロック信号を提供するクロック信号提供部と
   を含む請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記カウンタは、予め設定されたモータ速度でのクロック信号をカウントして前記基準カウント値を設定する請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. ホール信号のエッジに応じてモータの回転速度を検出する段階と、
   クロック信号をカウントするときに、予め設定された基準カウント値と検出された前記回転速度とに応じた加重値を付与して、予め定められたクロック信号をカウントする段階と、
   カウント値に応じて前記モータの回転位置を演算する段階と、
   演算されたモータの位置情報に応じてモータを駆動させる段階と
   を含むモータ駆動方法。
5. 前記カウントする段階は、
   前記基準カウント値に基づいて検出された回転速度に応じてカウントされたクロック信号に加重値を付与する段階である請求項４に記載のモータ駆動方法。
6. 前記カウントする段階は、予め設定されたモータ速度でのクロック信号をカウントして前記基準カウント値を設定する請求項５に記載のモータ駆動方法。
7. 前記カウントする段階は、以前のモータ位置を確認し、その時のモータ速度でのクロック信号をカウントして前記基準カウント値を設定する請求項６に記載のモータ駆動方法。

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