JP6312034B2

JP6312034B2 - モータ駆動装置および制御方法

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Publication number: JP6312034B2
Application number: JP2015547603A
Authority: JP
Inventors: 哲永野; 智祥森田; 伸一黒島; 岩永　太志; 太志岩永
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2018-04-18
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Description

本開示は、モータ駆動装置および制御方法に関し、特に、直流ブラシレスモータの駆動制御に関する。

直流ブラシレスモータの駆動において、モータを高速に駆動させる際、モータに発生する誘起電圧などにより、モータ位相とモータ電流の位相変化が起こり、駆動は出来てもその効率が低下する。この問題に対して、使用するモータの特性を事前に記録し、駆動周波数に応じて位相を補正し、効率を改善する駆動装置が知られている。

図３３は、従来の実施形態の構成を示すブロック図である。図３３のモータ駆動装置または制御方法は、補正値選択信号２５０１を入力として、あらかじめ使用するモータ特性に合わせた補正値を記録している補正値テーブルから補正値を出力する補正値テーブル２５０２と、モータ位相信号２５０３を入力としモータ駆動周期を出力するモータ位相を検出する機能（モータ位相検出部２５０４）と、前記補正値と前記モータ駆動周期を入力として、モータ印加電圧信号２５０６を演算する機能（モータ印加電圧演算部２５０５）とを有する。

図３４は、従来の実施形態のモータ駆動装置または制御方法のタイミングチャートである。このタイミングチャートでは、３相ブラシレスモータを例示している。なお、モータを駆動する出力端子をＵ，Ｖ，Ｗとし、それぞれに対応したホール信号をＨＵ，ＨＶ，ＨＷとしている。位相補正をしない場合、図３４（Ａ）のように、モータ電流位相は、ホール信号に比較して遅延する。位相補正を行う場合、図３４（Ｂ）のように、モータ電流位相は、ホール信号と適切な位相差を保つ。

特開２００８−１２５２４６号公報

しかし、このような位相の補正は、事前に記録するモータの特性を、特定のモータ定数に合わせている為、異なるモータ定数を持つモータに同一のモータ駆動装置または制御方法を適用すると、駆動の効率が低下し、汎用性に欠ける。

かかる点に鑑みて、本開示は、駆動の効率を高く維持することができるとともに、モータ特性に依存しない汎用性のあるモータ駆動装置および制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため本開示によって次のような解決手段を講じた。すなわち、モータの駆動装置は、モータ電流位相信号を入力としてモータ電流位相を検出し、当該検出結果をモータ電流位相情報として出力するモータ電流位相検出部と、モータ位相信号を入力としてモータ位相を検出し、当該検出結果をモータ位相情報として出力するモータ位相検出部と、前記モータ電流位相情報と前記モータ位相情報との差分に基づいて補正値を演算し、当該演算結果を補正情報として出力する位相補正値演算部と、前記補正情報と前記モータ位相情報とを入力として、前記モータに印加される電圧を示すモータ印加電圧を演算し、当該演算結果を、位相補正されたモータ印加電圧信号として出力するモータ印加電圧演算部とを備えている。

本開示によれば、モータ特性によらずモータ位相とモータ電流位相を一定に保つことが出来る。したがって、駆動が高効率でモータ特性に依存しない汎用性のあるモータ駆動装置および制御方法を実現することが可能になる。

図１は、実施形態１によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図２は、実施形態２によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図３は、実施形態３によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図４は、実施形態３によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図５は、実施形態４によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図６は、実施形態４によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図７は、実施形態５によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図８は、実施形態６によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図９は、実施形態７によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１０は、実施形態８によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１１は、実施形態９によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１２は、実施形態１０によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図１３は、実施形態１０によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１４は、実施形態１１によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１５は、実施形態１２によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図１６は、実施形態１２によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１７は、実施形態１３によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図１８は、実施形態１４によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１９は、実施形態１５によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図２０は、実施形態１５によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２１は、実施形態１６によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図２２は、実施形態１６によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２３は、実施形態１７によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２４は、実施形態１８によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２５は、実施形態１９によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２６は、実施形態２０によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２７は、実施形態２１によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２８は、実施形態２２によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図２９は、実施形態２２によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図３０は、実施形態２３によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図３１は、実施形態２４によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図３２は、実施形態２４によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図３３は、従来の実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図３４は、従来の実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。モータ駆動装置および制御方法の説明において、本開示と関係ない部分については、一部省略する場合がある。

また、以後の実施形態に係るタイミングチャートにおいて、３相ブラシレスモータのタイミングチャートを例示している。なお、モータを駆動する出力端子をＵ，Ｖ，Ｗとし、それぞれに対応したホール信号をＨＵ，ＨＶ，ＨＷとしている。

ただし、本開示は３相ブラシレスモータに限定されるものではない。アクチュエーターなどにも適用できる。また、モータ位相信号として、ホール信号を使用した場合を例示しているが、もちろんモータ位相信号をホール信号に限定するものではない。モータの逆起電圧などモータ位相を検出可能なものであればよい。以上のことは以後の実施形態において同様である。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図１のモータ駆動装置は、入力されたモータ電流位相信号１０１を受け、モータ電流位相を検出し、この検出結果をモータ電流位相情報として出力するモータ電流位相検出部１０２と、入力されたモータ位相信号１０３を受け、モータ位相を検出し、検出結果としてのモータ位相情報を出力するモータ位相検出部１０４と、モータ電流位相情報およびモータ位相情報の差分に基づいて位相を補正するための補正値を演算し、演算結果としての補正情報を出力する位相補正値演算部１０５と、補正情報とモータ位相情報とを受け、これらに基づいてモータに印加すべき電圧を示すモータ印加電圧を演算し、演算結果としての、位相補正されたモータ印加電圧信号１０７を出力するモータ印加電圧演算部１０６とを有する。

図１のモータ駆動装置では、例えば、以下のような制御動作により、モータの位相補正が行われる。

モータ電流位相信号１０１がモータ電流位相検出部１０２に入力されると、モータ電流位相検出部１０２はモータ電流位相情報を出力する。また、モータ位相信号１０３がモータ位相検出部１０４に入力されると、モータ位相検出部１０４はモータ位相情報を出力する。位相補正値演算部１０５は、モータ電流位相情報とモータ位相情報とを比較し、モータ位相情報に対してモータ電流が適切な位相差を保つような補正値を算出して、補正情報として出力する。補正値としての補正情報およびモータ位相情報がモータ印加電圧演算部１０６に入力されると、モータ印加電圧演算部１０６は、モータに印加されるべき、補正されたモータ印加電圧信号１０７を生成する。そして、モータ印加電圧信号１０７は、例えば、直流ブラシレスモータとしての３相ブラシレスモータに供給される。

このようにモータ駆動装置を制御することで、モータ電流位相とモータ位相は、モータの駆動が高効率となる適切な位相差に保たれる。また、モータ電流位相およびモータ位相を都度検出して補正することが可能であるため、モータ特性に依存せず汎用性が高い。

＜実施形態２＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１に示すモータ印加電圧演算部１０６は、任意の離散的なモータの位相毎に補正されたモータ位相情報を更新し、モータに印加するモータ印加電圧信号１０７を生成してもよい。

図２は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２では、ホール信号ＨＶの立下りエッジのタイミング、つまり電気角３６０度毎に、補正値を出力印加電圧に反映している。

なお、図２では、電気角３６０度をモータの一定位相としている例を示しているが、もちろん、電気角３６０度に限定するものではなく、任意の位相で補正値を反映してよい。

このように構成することで、本実施形態では、モータの一定位相毎にモータ電流位相とモータ位相とを適切な位相差に保つことができる。

＜実施形態３＞
図３は、実施形態３によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。本実施形態において、位相補正値演算部１０５は、位相差演算部３０１と位相差分割部３０２とを有する。

位相差演算部３０１は、モータ電流位相情報とモータ位相情報との差分から補正値を演算し、その結果を補正情報である位相差情報として出力する。つまり、位相差演算部３０１は、モータ電流位相情報とモータ位相情報との位相差を演算して出力する。

位相差分割部３０２は、位相差演算部３０１から出力された位相差情報を分割することによって、モータ電流位相情報とモータ位相情報との位相差を分割する。そして、位相を補正する場合、分割された位相差情報、つまり分割された補正値を複数回に分けて出力する。

図４は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態では、例えば、検出された位相差を、ホール信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立下りエッジのタイミングで３分割して補正する場合を示している。

なお、図４では、分割する補正値に重み付けなどを行っていない例を示しているが、もちろん、補正値を等分割してもよいし、分割した補正値がそれぞれ異なっていてもよい。つまり、分割した補正値を任意に設定してもよい。また、補正値は３分割されているが、もちろん、３分割に限定するものではなく、任意の数に分割してもよい。そして、位相差を補正するタイミングもホール信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立下りエッジに限るものではなく、任意のタイミングに設定してもよい。

このように構成することで、本実施形態では、複数回に分けて補正を行うように駆動制御しながら、モータ電流位相とモータ位相とを適切な位相差に保つことができる。

＜実施形態４＞
図５は、実施形態４によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。本実施形態において、位相補正値演算部１０５は、位相差情報検出部４０１と位相差情報累積部４０２とを有する。

位相差情報検出部４０１は、モータ電流位相情報とモータ位相情報との差分から進相、または遅相の位相差を検出し、検出結果として位相差情報を出力する。

位相差情報累積部４０２は、位相差情報検出部４０１から出力された位相差情報を累積して補正値を演算して保持し、補正情報として当該補正値を出力する。

図６は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態では、ホール信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷのそれぞれの立下りエッジのタイミングで、ホール信号とモータ電流が適切な位相差に収束するように漸近的に補正している。ただし、位相差情報は進相または遅相についての位相差であるため、一定の振幅をもって収束している。

なお、図６では、漸近する補正値に重み付けを行っている例を示しているが、もちろん、漸近する補正値は、それぞれ等しくても異なっていてもよく、任意に設定すればよい。また、位相差を補正するタイミングはホール信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立下りエッジに限るものではなく、任意のタイミングに設定してもよい。

このように構成することで、本実施形態では、漸近的に補正を行うように駆動制御しながら、モータ電流位相とモータ位相とを適切な位相差に保つことができる。

＜実施形態５＞
本実施形態では、図５における位相補正値演算部１０５の位相差情報検出部４０１は、モータ電流位相情報とモータ位相情報との差分から進相、遅相、または維持の位相差を検出し、検出結果として位相差情報を出力するものであってもよい。

図７は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態では、ホール信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷのそれぞれの立下りエッジのタイミングで、ホール信号とモータ電流とが適切な位相差に収束するように漸近的に補正している。適切な位相差に収束した後は、位相差情報検出部４０１から維持信号が出力されることによって、適切な位相差が維持される。

なお、図７では、漸近する補正値に重み付けを行っている例を示しているが、もちろん、漸近する補正値は、それぞれ等しくても異なっていてもよく、任意に設定すればよい。また、位相差を補正するタイミングはホール信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立下りエッジに限るものではなく、任意のタイミングに設定してもよい。

＜実施形態６＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１に示す位相補正値演算部１０５は、任意の離散的なタイミングで、モータ電流位相情報を取り込んでもよい。

図８は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図８では、モータ電流ＩＵの立下りエッジ毎に、モータ電流位相情報を取り込む場合を示している。

なお、図８では、モータ電流ＩＵの立下りエッジのタイミングで、モータ電流位相情報を取り込む例を示しているが、もちろん、モータ電流ＩＵの立下りエッジに限定するものではなく、任意の離散的なタイミングでモータ電流位相情報を取り込むようにしてもよい。

このように構成することで、本実施形態では、離散的にモータ電流位相情報を更新することが可能となり、モータ電流位相とモータ位相とを適切な位相差に保つことができる。

＜実施形態７＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１に示す位相補正値演算部１０５は、モータ電流位相情報を取り込むタイミングを、モータ位相情報に基づいて決定してもよい。

図９は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図９では、ホール信号ＨＵの立上りタイミングに対して、電気角１５０度後のタイミングで、モータ電流ＩＵのモータ電流位相情報を取り込む例を示している。

なお、図９では、ホール信号ＨＵとモータ電流ＩＵとの組み合わせを例示したが、もちろん、この組み合わせに限定するものではなく、任意のモータ電流相およびホール信号の組み合わせ、あるいは複数のモータ電流相およびホール信号の組み合わせで、タイミングを設定してもよい。

このように構成することで、本実施形態では、モータ位相情報に基づいて決定されるタイミングによって、モータ電流位相情報の更新が可能であり、モータ電流位相とモータ位相とを適切な位相差に保つことができる。

＜実施形態８＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１に示すモータ位相検出部１０４は、過去のモータの位相に基づいて、現在のモータ位相情報を出力してもよい。

図１０は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１０では、１回目のホール信号ＨＵの立下りエッジ間の周期と、２回目のホール信号ＨＵの立下りエッジ間の周期とが同様になるように、ホール信号ＨＵの立下りエッジのタイミングでモータ位相情報を更新する例を示している。

なお、図１０では、ホール信号ＨＵを用いて、直前の周期から次回のモータ位相情報を更新するようにしたが、もちろん、直前の周期である必要はない。例えば、過去数回の周期を平均するなどしてもよい。また、使用するホール信号は、任意の信号あるいは任意の複数の信号を用いてもよい。例えば、ホール信号ＨＵ，ＨＶの立下りエッジ間でモータ位相情報を更新するなどしてもよい。さらに、モータ位相情報の更新タイミングも同様に任意のタイミングであってもよい。

＜実施形態９＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１に示す位相補正値演算部１０５は、１回の位相補正に対して、モータ電流位相情報とモータ位相情報の差分を複数回検出し、補正値の演算を行ってもよい。

図１１は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１１では、モータ電流ＩＶの立上りエッジおよび立下りエッジにおけるモータ電流位相情報とホール信号ＨＵの立上りエッジにおけるモータ位相情報とを比較し、ホール信号ＨＵの立下りエッジのタイミングで補正値を反映する例を示している。

なお、図１１では、ホール信号ＨＵおよびモータ電流ＩＶを用いて、ホール信号ＨＵの１周期内で補正値を演算したが、もちろん、使用するホール信号およびモータ電流は任意の信号あるいは任意の複数の信号を用いてもよい。また、補正値の演算も１周期内に限定するものではなく、複数周期または１周期未満ごとに補正値を演算してもよい。さらに、モータ位相情報およびモータ電流位相情報も、同様に任意のタイミングで更新するようにしてよい。

＜実施形態１０＞
図１２は、実施形態１０によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。本実施形態のモータ駆動装置において、位相補正値演算部１００１は、モータ電流位相とモータ位相との位相差が所定値になったとき、以後はその位相差を維持するように構成されている。ここで、所定値とは、モータ電流位相情報およびモータ位相情報が、例えば、モータの駆動における適切な位相差である。

図１３は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１３では、実施形態３のように、複数回に分けて位相の補正を行っている場合を例示している。補正反映３のタイミングで位相差が最適となるため、位相補正値演算部１００１は、以後の補正値を演算せず、補正反映３のタイミングで演算した補正値を維持し、この補正値を出力し続ける。

なお、図１３では、実施形態３で説明した場合と同様の場合を例示したが、もちろん、これに限定されるものではない。

＜実施形態１１＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、位相補正値演算部１００１は、モータの駆動周期が変化した場合、補正を再度行うようにしてもよい。

図１４は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１４では、実施形態３のように、複数回に分けて位相の補正を行っている場合を例示している。補正反映３のタイミングで位相差が最適となるため、位相補正値演算部１００１は、以後の補正値を演算せず、補正反映３のタイミングで演算した補正値を維持し、この補正値を出力する。このとき、モータの駆動周期が変化した場合、補正値を再度演算する。そして、位相差が最適となると、位相補正値演算部１００１は、そのときの補正値を維持しながら出力する。

なお、図１４では、実施形態３で説明した場合と同様の場合を例示したが、もちろん、これに限定されるものではない。

＜実施形態１２＞
図１５は、実施形態１２によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。本実施形態のモータ駆動装置において、位相補正値演算部１２０２は、モータへ印加するトルクを制御するためのトルク信号１２０１を受け、トルク信号１２０１が変化した場合、補正を再度行うように構成されている。

図１６は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１６では、実施形態３のように、複数回に分けて位相の補正を行っている場合を例示している。補正反映３のタイミングで、位相差が最適となるため、位相補正値演算部１２０２は、以後の補正値を演算せず、補正反映３のタイミングで演算した補正値を維持し、この補正値を出力する。このとき、トルク指令の変化が発生したとき、つまりトルク信号１２０１が変化したとき、補正値を再度演算する。

なお、図１６では、実施形態３で説明した場合と同様の場合を例示したが、もちろん、これに限定されるものではない。

＜実施形態１３＞
図１７は、実施形態１３によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。図１７のモータ駆動装置は、入力されたモータ電流位相信号１３０１を受け、モータ電流位相を検出し、この検出結果をモータ電流位相情報として出力するモータ電流位相検出部１３０２と、入力されたモータ位相信号１３０３を受け、モータ位相を検出し、検出結果としてのモータ位相情報を出力するモータ位相検出部１３０４と、モータ電流位相情報および補正されたモータ位相情報の差分に基づいてモータの位相を補正するための補正値を演算し、演算結果としての補正情報を出力する位相補正値演算部１３０５と、補正情報とモータ位相情報とを受け、これらに基づいてモータに印加すべき電圧を示すモータ印加電圧を演算し、演算結果としての、位相補正されたモータ印加電圧信号１３０７、および補正されたモータ位相情報１３０８を出力するモータ印加電圧演算部１３０６とを有する。

図１７のモータ駆動装置では、例えば、以下のような制御動作により、モータの位相補正が行われる。

モータ電流位相信号１３０１がモータ電流位相検出部１３０２に入力されると、モータ電流位相検出部１３０２はモータ電流位相情報を出力する。また、モータ位相信号１３０３がモータ位相検出部１３０４に入力されると、モータ位相検出部１３０４はモータ位相情報を出力する。位相補正値演算部１３０５は、モータ電流位相情報と補正されたモータ位相情報１３０８とを比較し、補正されたモータ位相情報１３０８に対してモータ電流が適切な位相差を保つような補正値を算出して出力する。補正値としての補正情報およびモータ位相情報がモータ印加電圧演算部１３０６に入力されると、モータ印加電圧演算部１３０６は、補正されたモータ位相情報１３０８、およびモータに印加すべき電圧を示すモータ印加電圧を演算し、位相補正されたモータ印加電圧信号１３０７を生成する。そして、モータ印加電圧信号１３０７が例えば３相ブラシレスモータに供給される。

このようにモータ駆動装置を制御することで、モータ電流位相と補正されたモータ位相との位相差が適切となるように保たれるため、モータ位相信号の精度によらず、モータを高効率で駆動することができる。また、モータ電流位相と補正されたモータ位相との位相差が適切に保たれるため、モータ特性に依存せず汎用性が高い。

＜実施形態１４＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１７に示すモータ印加電圧演算部１３０６は、任意の離散的なモータの位相毎に補正されたモータ位相情報を更新し、モータに印加するモータ印加電圧信号１３０７を生成してもよい。

図１８は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１８では、補正されたモータ位相信号ＨＶの立下りエッジのタイミング、つまり電気角３６０度毎に、補正値を出力印加電圧に反映している。

なお、図１８では、電気角３６０度をモータの一定位相としている例を示しているが、もちろん電気角３６０度に限定するものではなく、任意の位相で補正値を反映してよい。

＜実施形態１５＞
図１９は、実施形態１５によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。本実施形態において、位相補正値演算部１３０５は、位相差演算部１５０１と位相差分割部１５０２とを有する。

位相差演算部１５０１は、モータ電流位相情報と補正されたモータ位相情報１３０８との差分から補正値を演算し、演算結果を補正情報である位相差情報として出力する。

位相差分割部１５０２は、位相差演算部１５０１から出力された位相差情報を分割することによって、モータ電流位相情報と補正されたモータ位相情報１３０８との位相差を分割する。そして、位相を補正する場合、分割された位相差情報、つまり分割された補正値を複数回に分けて出力する。

図２０は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態では、例えば、検出された位相差を、補正されたモータ位相信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立下りエッジのタイミングで３分割して補正する場合を例示している。

なお、図２０では、分割する補正値に重み付けなどを行っていない例を示しているが、もちろん、補正値を等分割してもよいし、分割した補正値がそれぞれ異なっていてもよい。つまり、分割した補正値を任意に設定してもよい。また、補正値は３分割されているが、もちろん、３分割に限定するものではなく、任意の数に分割してもよい。そして、位相差を補正するタイミングも、補正されたモータ位相信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立下りエッジに限るものではなく、任意のタイミングに設定してもよい。

＜実施形態１６＞
図２１は、実施形態１６によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。本実施形態において、位相補正値演算部１３０５は、位相差情報検出部１６０１と位相差情報累積部１６０２とを有する。

位相差情報検出部１６０１は、モータ電流位相情報と補正されたモータ位相情報１３０８との差分から進相、または遅相の位相差を検出し、検出結果として位相差情報を出力する。

位相差情報累積部１６０２は、位相差情報検出部１６０１から出力された位相差情報を累積して補正値を演算して保持し、補正情報として当該補正値を出力する。

図２２は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態では、補正されたモータ位相信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷのそれぞれの立下りエッジのタイミングで、補正されたモータ位相信号とモータ電流が適切な位相差に収束するように漸近的に補正している。ただし、位相差情報が進相または遅相についての位相差であるため、一定の振幅をもって収束している。

なお、図２２では、漸近する補正値に重み付けを行っている例を示しているが、もちろん、漸近する補正値は、それぞれ等しくても異なっていてもよく、任意に設定すればよい。また、位相差を補正するタイミングは補正されたモータ位相信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立下りエッジに限るものではなく、任意のタイミングに設定してよい。

＜実施形態１７＞
本実施形態では、図２１における位相補正値演算部１３０５の位相差情報検出部１６０１は、モータ電流位相情報とモータ位相情報との差分から進相、遅相、または維持の位相差を検出し、検出結果として位相差情報を出力するものであってもよい。

図２３は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法のタイミングチャートである。本実施形態では、補正されたモータ位相信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷのそれぞれの立下りエッジのタイミングで、補正されたモータ位相信号とモータ電流とが適切な位相差に収束するように漸近的に補正している。適切な位相差に収束した後は、位相差情報検出部１６０１から維持信号が出力されることによって、適切な位相差が維持される。

なお、図２３では、漸近する補正値に重み付けを行っている例を示しているが、もちろん、漸近する補正値は、それぞれ等しくても異なっていてもよく、任意に設定すればよい。また、位相差を補正するタイミングは、補正されたモータ位相信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの立下りエッジに限るものではなく、任意のタイミングに設定してよい。

＜実施形態１８＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１７に示す位相補正値演算部１３０５は、任意の離散的なタイミングで、モータ電流位相情報を取り込んでもよい。

図２４は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法のタイミングチャートである。図２４では、モータ電流ＩＵの立下りエッジ毎に、モータ電流位相情報を取り込む場合を示している。

なお、図２４では、モータ電流ＩＵの立下りエッジのタイミングで、モータ電流位相情報を取り込む例を示しているが、もちろん、モータ電流ＩＵの立下りエッジに限定するものではなく、任意の離散的なタイミングでモータ電流位相情報の取り込むようにしてもよい。

＜実施形態１９＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１７に示す位相補正値演算部１３０５は、モータ電流位相情報を取り込むタイミングを、補正されたモータ位相情報に基づいて決定してもよい。

図２５は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法のタイミングチャートである。図２５では、補正されたモータ位相信号ＨＵの立上りタイミングに対して、電気角１５０度後のタイミングで、モータ電流ＩＵのモータ電流位相情報を取り込む例を示している。

なお、図２５では、補正されたモータ位相信号ＨＵとモータ電流ＩＵとの組み合わせを例示したが、もちろん、この組み合わせに限定するものではなく、任意のモータ電流相および補正されたモータ位相信号の組み合わせ、あるいは複数のモータ電流相および補正されたモータ位相信号の組み合わせで、タイミングを設定してもよい。

このように構成することで、本実施形態では、補正されたモータ位相情報に基づいて決定されるタイミングによって、モータ電流位相情報の更新が可能であり、モータ電流位相とモータ位相とを適切な位相差に保つことができる。

＜実施形態２０＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１７に示すモータ位相検出部１３０４は、過去のモータの位相に基づいて、現在のモータ位相情報を出力してもよい。

図２６は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２６では、１回目の補正されたモータ位相信号ＨＵの立下りエッジ間の周期と、２回目の補正されたモータ位相信号ＨＵの立下りエッジ間の周期は同様になるように、補正されたモータ位相信号ＨＵの立下りエッジのタイミングで、モータ位相情報を更新する。

なお、図２６では、補正されたモータ位相信号ＨＵを用いて、直前の周期から次回のモータ位相情報を更新したが、もちろん、直前の周期である必要はない。例えば、過去数回の周期を平均するなどしてもよい。また、使用する、補正されたモータ位相信号は、任意の信号あるいは任意の複数の信号を用いてもよい。例えば、補正されたモータ位相信号ＨＵ，ＨＶの立下りエッジ間でモータ位相情報を更新するなどしてもよい。さらに、モータ位相情報の更新タイミングも同様に任意のタイミングであってもよい。

＜実施形態２１＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図１７に示す位相補正値演算部１３０５は、１回の位相補正に対して、モータ電流位相情報と補正されたモータ位相情報の差分を複数回検出し、補正値の演算を行ってもよい。

図２７は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２７では、モータ電流ＩＶの立上りエッジおよび立下りエッジにおけるモータ電流位相情報と補正されたモータ位相信号ＨＵの立上りエッジにおけるモータ位相情報とを比較し、補正されたモータ位相信号ＨＵの立下りエッジのタイミングで補正値を反映する例を示している。

なお、図２７では、補正されたモータ位相信号ＨＵおよびモータ電流ＩＶを用いて、補正されたモータ位相信号ＨＵの１周期内で補正値を演算したが、もちろん、使用する、補正されたモータ位相信号およびモータ電流は任意の信号あるいは任意の複数の信号を用いてもよい。また、補正値の演算も１周期内に限定するものではなく、複数周期または１周期未満ごとに補正値を演算してもよい。さらに、モータ位相情報およびモータ電流位相情報も、同様に任意のタイミングで更新するようにしてもよい。

＜実施形態２２＞
図２８は、実施形態２２によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。本実施形態のモータ駆動装置において、位相補正値演算部２２０１は、モータ電流位相と補正されたモータ位相との位相差が所定値になったとき、以後はその位相差を維持するように構成されている。ここで、所定値とは、モータ電流位相情報およびモータ位相情報が、例えば、モータの駆動における適切な位相差である。

図２９は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図２９では、実施形態１５のように、複数回に分けて位相の補正を行っている場合を例示している。補正反映３のタイミングで位相差が最適となるため、位相補正値演算部２２０１は、以後の補正値を演算せず、補正反映３のタイミングで演算した補正値を維持し、この補正値を出力し続ける。

なお、図２９では、実施形態１５で説明した場合と同様の場合を例示したが、もちろん、これに限定されるものではない。

＜実施形態２３＞
本実施形態に係るモータ駆動装置において、図２８に示す位相補正値演算部２２０１は、モータの駆動周期が変化した場合、補正を再度行うようにしてもよい。

図３０は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図３０では、実施形態１５のように、複数回に分けて位相の補正を行っている場合を示している。補正反映３のタイミングで位相差が最適となるため、位相補正値演算部２２０１は、以後の補正値を演算せず、補正反映３のタイミングで演算した補正値を維持し、この補正値を出力する。このとき、モータの駆動周期が変化した場合、位相補正値演算部２２０１は、補正値を再度演算する。

なお、図３０では、実施形態１５で説明した場合と同様の場合を例示したが、もちろん、これに限定されるものではない。

＜実施形態２４＞
図３１は、実施形態２４によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのブロック図である。本実施形態のモータ駆動装置において、位相補正値演算部２４０２は、モータへ印加するトルクを制御するためのトルク信号１２０１を受け、トルク信号１２０１が変化した場合、補正を再度行うように構成されている。

図３２は、本実施形態によるモータ駆動装置および制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図３２では、実施形態１５のように、複数回に分けて位相の補正を行っている場合を例示している。補正反映３のタイミングで、位相差が最適となるため、位相補正値演算部２４０２は、以後の補正値を演算せず、補正反映３のタイミングで演算した補正値を維持し、この補正値を出力する。しかし、トルク指令の変化が発生したとき、つまりトルク信号１２０１が変化したとき、補正値を再度演算する。

なお、図３２では、実施形態１５で説明した場合と同様の場合を例示したが、もちろん、これに限定されるものではない。

本開示は、モータ特性に依存せず、高効率にモータを駆動することができるので、モータ駆動装置および制御方法などについて有用である。

１０１，１３０１モータ電流位相信号
１０２，１３０２モータ電流位相検出部
１０３，１３０３モータ位相信号
１０４，１３０４モータ位相検出部
１０５，１００１，１２０２，１３０５，２２０１，２４０２位相補正値演算部
１０６，１３０６モータ印加電圧演算部
１０７，１３０７モータ印加電圧信号
３０１，１５０１位相差演算部
３０２，１５０２位相差分割部
４０１，１６０１位相差情報検出部
４０２，１６０２位相差情報累積部
１２０１トルク信号
１３０８補正されたモータ位相情報

Claims

モータの駆動装置であって、
モータ電流位相信号を入力としてモータ電流位相を検出し、当該検出結果をモータ電流位相情報として出力するモータ電流位相検出部と、
モータ位相信号を入力としてモータ位相を検出し、当該検出結果をモータ位相情報として出力するモータ位相検出部と、
前記モータ電流位相情報と前記モータ位相情報との差分に基づいて補正値を演算し、当該演算結果を補正情報として出力する位相補正値演算部と、
前記補正情報と前記モータ位相情報とを入力として、前記モータに印加される電圧を示すモータ印加電圧を演算し、当該演算結果を、位相補正されたモータ印加電圧信号として出力するモータ印加電圧演算部とを備え、
前記位相補正値演算部は、前記モータ電流位相情報と補正されたモータ位相情報との差分に基づいて前記補正値を演算し、当該演算結果を補正情報として出力し、
前記モータ印加電圧演算部は、前記補正情報と前記モータ位相情報とを入力として、前記補正されたモータ位相情報を出力する一方、前記モータに印加される電圧を示す前記モータ印加電圧を演算し、当該演算結果を、位相補正された前記モータ印加電圧信号として出力する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記モータ印加電圧演算部は、任意の離散的な前記モータの位相毎に位相を補正する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記位相補正値演算部は、
前記モータ電流位相情報と前記モータ位相情報との差分に基づいて前記補正値を演算し、当該演算結果を前記補正情報として出力する位相差演算部と、
前記補正情報を分割し、位相を補正する際に、当該分割された補正情報を複数回に分けて出力する位相差分割部とを有する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記位相補正値演算部は、
前記モータ電流位相情報と前記モータ位相情報との差分に基づいて、進相または遅相の位相差を検出し、当該検出結果を位相差情報として出力する位相差情報検出部と、
前記位相差情報を入力として、当該位相差情報を累積して前記補正値を演算し、当該演算結果を前記補正情報として出力する位相差情報累積部とを有する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
モータの駆動装置であって、
モータ電流位相信号を入力としてモータ電流位相を検出し、当該検出結果をモータ電流位相情報として出力するモータ電流位相検出部と、
モータ位相信号を入力としてモータ位相を検出し、当該検出結果をモータ位相情報として出力するモータ位相検出部と、
前記モータ電流位相情報と前記モータ位相情報との差分に基づいて補正値を演算し、当該演算結果を補正情報として出力する位相補正値演算部と、
前記補正情報と前記モータ位相情報とを入力として、前記モータに印加される電圧を示すモータ印加電圧を演算し、当該演算結果を、位相補正されたモータ印加電圧信号として出力するモータ印加電圧演算部とを備え、
前記位相補正値演算部は、
前記モータ電流位相情報と前記モータ位相情報との差分に基づいて、進相、遅相または維持の位相差を検出し、当該検出結果を位相差情報として出力する位相差情報検出部と、
前記位相差情報を入力として、当該位相差情報を累積して前記補正値を演算し、当該演算結果を前記補正情報として出力する位相差情報累積部とを有する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記位相補正値演算部は、任意の離散的なタイミングで、前記モータ電流位相情報を取り込む
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記位相補正値演算部は、前記モータ位相情報に基づいて、前記モータ電流位相情報を取り込むタイミングを決定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記モータ位相検出部は、前記モータの過去の位相に基づく前記モータ位相情報を出力する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記位相補正値演算部は、１回の位相補正に対して、前記モータ電流位相情報および前記モータ位相情報の差分検出を複数回行う
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記位相補正値演算部は、前記モータ電流位相情報および前記モータ位相情報の位相差が所定値になったとき、当該位相差を維持する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記位相補正値演算部は、前記モータの駆動周期が変化した場合、前記補正値を再度演算する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
請求項１のモータ駆動装置において、
前記位相補正値演算部は、前記モータへ印加するトルクを制御するトルク信号を入力として、当該入力されるトルク信号が変化した場合、前記補正値を再度演算する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
モータの制御方法であって、
モータ電流位相信号を入力としてモータ電流位相を検出し、当該検出結果をモータ電流位相情報として出力する第１のステップと、
モータ位相信号を入力としてモータ位相を検出し、当該検出結果をモータ位相情報として出力する第２のステップと、
前記モータ電流位相情報と前記モータ位相情報との差分に基づいて補正値を演算し、当該演算結果を補正情報として出力する第３のステップと、
前記補正情報と前記モータ位相情報とを入力として、前記モータに印加される電圧を示すモータ印加電圧を演算し、当該演算結果を、位相補正されたモータ印加電圧信号として出力する第４のステップとを備え、
前記第３のステップは、前記モータ電流位相情報と補正されたモータ位相情報との差分に基づいて補正値を演算し、当該演算結果を補正情報として出力し、
前記第４のステップは、前記補正情報と前記モータ位相情報とを入力として、前記補正されたモータ位相情報を出力する一方、前記モータに印加される電圧を示すモータ印加電圧を演算し、当該演算結果を、位相補正されたモータ印加電圧信号として出力する
ことを特徴とするモータ制御方法。