JP5919730B2 - モータ駆動制御装置及び方法 - Google Patents
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Description
前記センサ信号を所定の複数のしきい値レベルと比較して位相を検出し、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力する第1の位相検出手段と、
前記第1の位相検出手段で検出された位相を所定の複数の位相区間に分ける位相分割手段と、
前記所定の複数の位相区間において前記複数のセンサ信号又はそれに対応する複数の信号の中から一つを選択する信号選択手段と、
前記分割された複数の位相区間において前記センサ信号選択手段により選択された前記センサ信号又はそれに対応する信号の信号レベルが前記回転子の所定の位相に応じた所定のしきい値レベルに到達したことを検出することにより、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力する第2の位相検出手段とを備えたことを特徴とする。
前記センサ信号を所定の複数のしきい値レベルと比較して位相を検出し、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力するステップと、
前記検出された位相を所定の複数の位相区間に分けるステップと、
前記所定の複数の位相区間において前記複数のセンサ信号又はそれに対応する複数の信号の中から一つを選択するステップと、
前記分割された複数の位相区間において前記選択された前記センサ信号又はそれに対応する信号の信号レベルが前記回転子の所定の位相に応じた所定のしきい値レベルに到達したことを検出することにより、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力するステップとを含むことを特徴とする。
図1は本発明の実施形態1に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。図1において、本実施形態に係るモータ駆動制御装置は、モータM1の回転子の周囲にその回転角の検出のために設けられた磁気センサ(以下、センサという。)S1〜S3(U相,V相,W相)からの各差動センサ信号(U1,U1−;V1,V1−;W1,W1−)に基づいて、モータM1の位相情報を検出して出力する装置であり、第1の位相検出回路10と、位相分割回路20と、信号選択回路21と、第2の位相検出回路30と、合成回路40とを備えて構成される。
図5は本発明の実施形態2に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。実施形態2に係るモータ駆動制御装置は、図5に示すように、実施形態1に係るモータ駆動制御装置と比較して、センサS1,S2,S3(U相、V相、W相)からの差動センサ信号の振幅を調整しかつ増幅する信号増幅回路50を備えたことを特徴としている。それ以外の構成は実施形態1と同様であり、その説明を省略する。ここで、信号増幅回路50は、3個の差動増幅器51,52,53を備えて構成される。
図6は本発明の実施形態3に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。実施形態3に係るモータ駆動制御装置は、図6に示すように、実施形態2に係るモータ駆動制御装置に比較して、(1)モータM1の回転子を回転駆動させるために駆動電流を複数のモータコイルに選択的に流すためのモータ駆動部70と、(2)第2の位相情報信号phBに基づいてPWM信号を発生してモータ駆動部70に出力するモータコントローラ60を備えたことを特徴としている。それ以外の構成は実施形態2と同様であり、その説明を省略する。
図9は本発明の実施形態4に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。実施形態4に係るモータ駆動制御装置は、図9に示すように、実施形態2に係るモータ駆動制御装置と比較して、振幅検出回路100を備えたことを特徴とする。それ以外の構成は実施形態2と同様であり、その説明を省略する。振幅検出回路100は、例えば各センサS1,S2,S3毎に設けたサンプルホールド回路101,102,103と、増幅率演算回路104とを備えて構成され、検出された振幅により所定の振幅となるようにセンサ信号の増幅率を演算し信号増幅回路50にフォードバックする。
図10は本発明の実施形態5に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。実施形態5に係るモータ駆動制御装置は、図10に示すように、実施形態2に係るモータ駆動制御装置に比較して、振幅検出回路110を備え、それにより検出された信号レベルを第2の位相検出回路30の電圧源32−1〜32−(N−1)の基準しきい値レベルを変更することを特徴としている。それ以外の構成は実施形態2と同様であり、その説明を省略する。振幅検出回路110は、サンプルホールド回路111,112,113と、基準電圧調整回路114とを備えて構成される。ここで、各々のセンサS1,S2,S3の振幅レベルが異なることを第2の位相検出回路30への選択信号X毎に当該基準しきい値レベルを変更することは該当センサ振幅レベルを調整することと等価であり、本実施形態においてもより回転子の実際の回転角に近い位相情報を得ることが可能となる。
本発明の実施形態6に係るモータ駆動制御装置は、その構成を図示しないが、第2の位相検出回路30が図3a又は図3bで示したような比較器群(41−1〜41−N、42−1〜42−N)であることを利用して振幅レベルを調整する方法も有効となる。例えば、比較器群の比較器個数が16個であった場合、第2の位相検出回路30が4ビットの簡易的な並列比較(フラッシュ)型ADコンバータとみなされ各相のピーク振幅レベルを検出又は予想することが可能となる。例えば、ある期間においてある選択信号が位相情報信号ph(n)を超えなかった場合、該選択信号Xのピーク振幅は位相情報信号ph(n−1)以上で位相情報信号ph(n)以下と結論付けることが可能である。その結果を持って前述の基準電圧調整又は増幅率調整又はその両方を調整するようにすることで、装置全体の規模を小さくすることが可能である。
図11は本発明の実施形態7に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。実施形態7に係るモータ駆動制御装置は、図6の実施形態3に係るモータ駆動制御装置において、モータM1、センサS1〜S3、モータコントローラ60を除いた回路を半導体集積回路(以下、半導体LSIという。)120として集積したことを特徴としている。モータ駆動部70は一般に元々半導体集積回路にて集積されており、そこに複数の位相検出回路10,30をオンチップすることで、従来装置からの規模増大はほぼなく、且つ、光学エンコーダがなくなる分装置の小型化が可能となる。
11,12,13…位相検出器、
20…位相分割回路、
21…信号選択回路、
30…第2の位相検出回路、
31−1〜31−N…位相検出器、
32−1〜32−(N−1)…電圧源、
40…信号合成回路、
41−1〜41−N,42〜42−N…比較器、
43,44,45…電圧源、
47−1〜47−N,48−1〜48−N…抵抗、
50…信号増幅回路、
51,52,53…差動増幅器、
60…モータコントローラ、
70…モータ駆動部、
80…プリドライバ、
81…駆動相コントローラ、
82,83,84…駆動増幅器、
90…メインドライバ、
91〜96…スイッチ素子、
100…振幅検出回路、
101〜103…サンプルホールド回路、
104…増幅率演算回路、
110…振幅検出回路、
111〜113…サンプルホールド回路、
114…基準電圧調整回路、
120…半導体LSI、
M1…モータ、
S1,S2,S3…磁気センサ。
Claims (11)
- 複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数対の差動センサ信号に基づいて位相情報信号を発生してモータを駆動制御するモータ駆動制御装置において、
前記複数対の差動センサ信号のうちの各対の差動センサ信号をそれぞれ互いに比較して位相を検出し、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力する第1の位相検出手段と、
複数のしきい値レベルに到達したことを検出することにより、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力する第2の位相検出手段と、
前記各位相情報信号を合成することにより、1周期の1/4の位相差を有する2相デジタルエンコーダ信号を生成する合成手段とを備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。 - 前記複数対の差動センサ信号は、モータ電流駆動装置の複数相のコイルの転流電流切り換え用センサからの差動センサ信号と兼用することを特徴とする請求項1記載のモータ駆動制御装置。
- 前記2相デジタルエンコーダ信号をモータ駆動制御信号として用いることを特徴とする請求項2記載のモータ駆動制御装置。
- 前記第1の位相検出手段で検出された位相を所定の複数の位相区間に分ける位相分割手段と、
前記所定の複数の位相区間において前記複数対の差動センサ信号又はそれに対応する複数の信号の中から一つを選択する信号選択手段とをさらに備え、
前記第2の位相検出手段は、前記分割された複数の位相区間において前記信号選択手段により選択された前記複数対の差動センサ信号又はそれに対応する信号の信号レベルが前記回転子の所定の位相に応じた所定のしきい値レベルに到達したことを検出することにより、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力することを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載のモータ駆動制御装置。 - 前記第2の位相検出手段は、前記位相分割手段において分割された各々の位相区間で共通で使用されることを特徴とする請求項4記載のモータ駆動制御装置。
- 前記複数対の差動センサ信号のピークレベルを検出し又は推定してその結果信号を出力する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段からの結果信号に応じて前記複数対の差動センサ信号の信号レベルを調節する第1の調節手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載のモータ駆動制御装置。 - 前記複数対の差動センサ信号のピークレベルを検出し又は推定してその結果信号を出力する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段からの結果信号に応じて前記第2の位相検出手段のしきい値レベルを調節する第2の調節手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載のモータ駆動制御装置。 - 分割された前記位相区間はモータの電気角で120度間隔であることを特徴とする請求項4記載のモータ駆動制御装置。
- 分割された前記位相区間はモータの電気角で60度間隔であることを特徴とする請求項4記載のモータ駆動制御装置。
- 前記複数対の差動センサ信号は、正弦波又はそれに準じた波形であることを特徴とする請求項1〜9のうちのいずれか1つに記載のモータ駆動制御装置。
- 複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数対の差動センサ信号に基づいて位相情報信号を発生してモータを駆動制御するモータ駆動制御方法において、
前記複数対の差動センサ信号のうちの各対の差動センサ信号をそれぞれ互いに比較して位相を検出し、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力するステップと、
複数のしきい値レベルに到達したことを検出することにより、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力するステップと、
前記各位相情報信号を合成することにより、1周期の1/4の位相差を有する2相デジタルエンコーダ信号を生成するステップとを含むことを特徴とするモータ駆動制御方法。
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