JP6343235B2 - ブラシレスモータの駆動装置、及び駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータの駆動装置、及び駆動方法に関する。

ロータが永久磁石を有するタイプのブラシレスモータは、ロータの回転位置を検出する位置センサを設けずに位置センサレスで駆動制御を行うことがある。この場合には、ロータが回転することで発生する誘起電圧を所定の閾値で検出することでパルス信号を生成し、このパルス信号に基づいてロータの回転位置を検出している。ただし、ブラシレスモータの始動時など、ロータの回転数がゼロである場合や回転数が極めて小さい場合には、誘起電圧が発生しないか所定の閾値以下になるため、ロータの回転位置の検出に必要なパルス信号が得られなかった。

そのため、従来のブラシレスモータの制御装置は、ブラシレスモータを始動させる場合、ロータ位置を検出せずに、強制的に転流タイミングを設定して所定の電圧をモータの各相に通電してロータを回転させる、いわゆる強制通電（強制転流）を実施する。したがって、ブラシレスモータの制御装置は、強制通電によりロータを回転させることで所定の閾値以上の誘起電圧を発生させ、その誘起電圧により生成したパルス信号に基づいてロータ位置を検出する（特許文献１参照）。

特開平７−５９３８６号公報

しかしながら、周囲温度等によりブラシレスモータのコイルの温度が変化すると、コイルの抵抗値が変化し、ブラシレスモータに流れるモータ電流値も変化する。例えば、コイルの温度が上昇することで抵抗値も上昇し、モータ電流値が小さくなると、所定時間の通電ではロータの回転数が所望の回転数に至らないことがある。この場合、ロータが回転しても誘起電圧が所定の閾値以上にならないため、パルス信号を生成できず、周囲温度が変化した場合、ロータ位置の検出が難しいという課題あった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ブラシレスモータのコイルの温度が変化した場合でもロータ位置が検知可能なブラシレスモータの制御装置、及び制御方法を提供することである。

本発明の一態様は、ロータと複数相のコイルが巻装されたステータを有するブラシレスモータを駆動させるブラシレスモータの駆動装置であって、前記コイルに流す電流の複数の通電パターンから所定の通電パターンを決定する通電位置算出部と、前記所定の通電パターンを用いて通電することで前記コイルに印加される電圧と前記コイルに流れる電流値とに基づいて前記コイルの抵抗値を算出する抵抗算出部と、前記抵抗値と予め設定された電流値とにより、前記ブラシレスモータを強制転流する際に前記コイルに印加する電圧値を算出する通電電圧算出部と、を備えるブラシレスモータの駆動装置である。

また、本発明の一態様は、上述のブラシレスモータの駆動装置であって、前記所定の通電パターンは、前記ブラシレスモータの回転トルクを発生させない、又は発生する回転トルクが最も低い通電パターンである。

また、本発明の一態様は、上述のブラシレスモータの駆動装置であって、前記コイルに流れる電流値と目標電流値との偏差が小さくなるように前記コイルに通電する電圧を調整する電圧調整部をさらに備える。

また、本発明の一態様は、上述のブラシレスモータの駆動装置であって、前記目標電流値は、前記ブラシレスモータを強制転流する際に前記コイルに流す前記電流値よりも低く設定されている。

また、本発明の一態様は、上述のブラシレスモータの駆動装置であって、前記ブラシレスモータを強制転流する際には、前記ブラシレスモータの回転トルクを発生させる、又は発生する回転トルクが最も高い通電パターンを用いて通電する。

また、本発明の一態様は、上述のブラシレスモータの駆動装置であって、前記所定の通電パターンを決定する際に、前記複数の通電パターンから１つずつ選択し、選択した通電パターンを用いて通電を行い、前記所定の電流値に達するまでの通電時間に基づいて、前記ロータが停止している位置を検出する位置検出通電部をさらに備える。

また、本発明の一態様は、ロータと複数相のコイルが巻装されたステータを有するブラシレスモータを駆動させるブラシレスモータの駆動方法であって、前記コイルに流す電流の複数の通電パターンから所定の通電パターンを決定する通電位置算出過程と、前記所定の通電パターンを用いて通電することで前記コイルに印加される電圧と前記コイルに流れる電流値とに基づいて前記コイルの抵抗値を算出する抵抗値算出過程と、前記抵抗値と予め設定された電流値とにより、前記ブラシレスモータを強制転流する際に前記コイルに印加する電圧値を算出する通電電圧算出過程と、を備えるブラシレスモータの駆動方法である。

本発明によれば、ブラシレスモータのコイルの温度が変化した場合でも精度良くロータ位置が検知可能なブラシレスモータの制御装置、及び制御方法を提供することができる。

本発明の実施形態における駆動装置７の概略ブロック図である。 本発明の実施形態におけるパルス信号生成部１４の構成例を示す回路図である。 本発明の実施形態における通電パターン＃１〜＃６を示す概略図である。 本発明の実施形態における制御装置１６の構成例を示す図である。 本発明の実施形態におけるブラシレスモータ６の駆動装置７の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における駆動装置７の始動時の処理を具体的に説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施形態におけるコイルの温度が変化した場合での従来の駆動装置の始動時の処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施形態におけるコイルの温度が変化した場合での駆動装置７の始動時の処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施形態におけるモータ電流閾値Ｉ_ｔｈと強制電流値Ｉ_ｃとが略同一に設定できる場合の駆動装置の始動時の処理を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態におけるブラシレスモータの駆動装置を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態におけるブラシレスモータ６の駆動装置７の構成例を示す図である。

ブラシレスモータ６は、ロータの磁極位置を検出するためのセンサを有しないセンサレスタイプのモータである。ブラシレスモータ６は、永久磁石を有するロータと、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれに対応するコイルＵ、Ｖ、Ｗがロータの回転方向に順に巻装されているステータとを備えている。各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗそれぞれは、一端がモータ端子を介して駆動装置７に接続され、他端が互いに接続されている。ブラシレスモータ６は、例えば電動オイルポンプ（ＥＯＰ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｏｉｌ Ｐｕｍｐ）やラジエータファンに使用される。

駆動装置７は、インバータ回路１２、電流測定部１３、パルス信号生成部１４、ゲートドライバ回路１５及び制御装置１６を備えている。

インバータ回路１２は、電源９から供給される直流電力を交流電力に変換してブラシレスモータ６に印加する。インバータ回路１２は、図１に示すように、６つのスイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬ、１２１ＶＨ、１２１ＶＬ、１２１ＷＨ、１２１ＷＬを有している。インバータ回路１２は、スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとを切り替えて直流電力を交流電力に変換する。
直列に接続されたスイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬと、直列に接続されたスイッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬと、直列に接続されたスイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬとは、電源９の高電位側と接地電位との間に並列に接続されている。また、スイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬの接続点は、コイルＵの一端に接続されている。スイッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬの接続点、及びスイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬの接続点は、それぞれがコイルＶの一端、コイルＷの一端に接続されている。
各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬは、例えば、ＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔｉｖｅＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）、あるいはＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬは、還流ダイオードと並列に接続された構成を有している。また、各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬは、ゲートドライバ回路１５を介して、制御装置１６から入力されるパルス幅変調信号（駆動信号）に基づいて、オンとオフとが切り替えられる。

電流測定部１３は、ブラシレスモータ６に流れる電流の値（以下、「モータ電流値」という。）Ｉ_ｍを測定する。電流測定部１３は、測定したモータ電流値Ｉ_ｍを制御装置１６に出力する。例えば、電流測定部１３は、シャント抵抗や電流プローブである。

パルス信号生成部１４は、ブラシレスモータ６を回転させることでブラシレスモータ６のコイルに発生する誘起電圧を取得する。そして、パルス信号生成部１４は、取得した誘起電圧が所定の閾値以上となった場合にパルス信号を生成する。パルス信号生成部１４は、生成したパルス信号を制御装置１６に出力する。以下、パルス信号生成部１４の具体的な構成例を説明する。

図２は、本実施形態におけるパルス信号生成部１４の構成例を示す回路図である。同図に示すように、パルス信号生成部１４は、各相に対応するモータ端子の電圧を示す誘起電圧信号が入力される。パルス信号生成部１４は、入力された誘起電圧信号を分圧する分圧回路(抵抗Ｒ１１及び抵抗Ｒ１２)、及びパルス幅変調信号のノイズを除去する１次のＣＲフィルタ(抵抗Ｒ１１及びキャパシタＣ１１)からなるローパスフィルタ回路１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと、等価中性点電位を検出する回路１４２と、等価中性点電位と無通電相（開放区間）に現れる各相の誘起電圧とからパルス信号を生成するコンパレータ１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃと、各コンパレータ１４３Ａ〜１４３Ｃの出力からチャタリング成分をカットするローパスフィルタ回路（１次のＣＲフィルタ）１４４Ａ、１４４Ｂ及び１４４Ｃを有している。

ここで、等価中性点電位を検出する回路１４２は、例えば、Ｕ相については、Ｖ相とＷ相とのモータ端子電圧から等価中性点電位を検出する２相比較方式を用いている。このようにすると、等価中性点電位として略フラットな電位が得られる。なお、各相Ｕ、Ｖ、Ｗすべての信号を用いて、等価中性点電位を求める３相比較方式を用いるようにしてもよい。この場合は、等価中性点電位は、電源電圧の１／２を中心にした略三角波になる。
コンパレータ１４３Ａ〜１４３Ｃは、誘起電圧のアナログ信号が等価中性点電位より高いときにローレベルの信号を出力し、誘起電圧のアナログ信号が等価中性点電位以下のときにハイレベルの信号を出力する。これにより、各コンパレータ１４３Ａ〜１４３Ｃは、電気角１２０度の分解能のパルス信号を生成することになる。コンパレータ１４３Ａ〜１４３Ｃが出力する信号それぞれは、ローパスフィルタ回路１４４Ａ〜１４４Ｃを経て制御装置１６に入力される。

制御装置１６には、パルス信号生成部１４から各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗそれぞれの誘起電圧に対応するパルス信号が入力される。また、制御装置１６は、電流測定部１３からモータ電流値Ｉ_ｍを取得する。制御装置１６は、パルス信号及びモータ電流値Ｉ_ｍに基づいて、ブラシレスモータ６を制御する。

制御装置１６は、電流取得部１１１、回転磁極位置検出部１１２、通電指令制御部１１３及び通電制御部１１４を備えている。なお、制御装置１６は、ＣＰＵや、メモリ等を用いて構成し、メモリに記憶されているプログラムをＣＰＵに実行させて各機能部として動作させるようにしてもよい。

電流取得部１１１は、電流測定部１３が測定したモータ電流値Ｉ_ｍを取得する。電流取得部１１１は、電流測定部１３から取得したモータ電流値Ｉ_ｍを位置検出通電部１１５及び２相通電制御部１１６に出力する。

回転磁極位置検出部１１２は、強制転流通電部１１７から第２の経過信号（後述する）を取得した場合、パルス信号生成部１４から入力される各相に対応するパルス信号を取得したか否かを判定する。回転磁極位置検出部１１２は、パルス信号生成部１４から入力される各相に対応するパルス信号に基づいて、ブラシレスモータ６のロータの位置（電気角）を算出し、算出したロータ位置を通常駆動通電制御部１１８に出力する。また、回転磁極位置検出部１１２は、算出したロータ位置の変化量からロータの回転速度を算出し、算出した回転速度を通電制御部１１４に出力する。

通電指令制御部１１３には、インバータ回路１２における通電パターン及びブラシレスモータ６に印加する電圧が通電制御部１１４から入力される。通電指令制御部１１３は、通電制御部１１４から入力された通電パターン及びブラシレスモータ６に印加する電圧に基づいて、インバータ回路１２が有する各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとの切替えを指示する信号を、ゲートドライバ回路１５を介してインバータ回路１２に出力する。

通電制御部１１４には、外部から作動指令が入力される。通電制御部１１４は、作動指令に基づいて、停止磁極位置検出制御、２相通電制御、強制転流制御及び通常駆動通電制御の順にブラシレスモータ６を制御する。停止磁極位置検出制御は、ブラシレスモータ６のロータが停止している位置を検出する制御である。２相通電制御は、強制転流制御時にブラシレスモータ６に印加する電圧をブラシレスモータ６のコイルの抵抗値に基づいて算出する制御である。強制通電制御は、誘起電圧に基づいたフィードバックを行わず、モータを回転させる制御である。通常駆動通電制御は、誘起電圧に基づいてロータの位置の検出し、検出したロータの位置に基づいてモータを回転させるフィードバック制御である。

通電制御部１１４は、位置検出通電部１１５、２相通電制御部１１６、強制転流通電部１１７及び通常駆動通電制御部１１８を備えている。

位置検出通電部１１５は、電流取得部１１１から供給されるモータ電流値Ｉ_ｍに基づいてロータが停止している位置を検出する。具体的には、位置検出通電部１１５は、ブラシレスモータ６に通電する複数の通電パターンそれぞれを順に選択する。位置検出通電部１１５は、選択した通電パターンと、ロータが停止している位置を検出するために必要なブラシレスモータ６に印加する電圧（以下、「位置検出電圧」という。）を通電指令制御部１１３に出力する。なお、位置検出電圧は、予め設定されている。そして、位置検出通電部１１５は、通電パターンごとに、モータ電流値Ｉ_ｍが目標電流値に達するまでの時間である通電時間を測定する。位置検出通電部１１５は、測定した通電時間に基づいて、磁極が停止している位置を検出する。このとき、位置検出通電部１１５は、各通電パターンに対応する通電時間のうち、最小の通電時間に対応する通電パターンの磁極位置を磁極（ロータ）が停止している位置とする。以下、上記の磁極（ロータ）が停止している位置（以下、「磁極停止位置」という。）を検出する制御を停止磁極位置検出制御という。位置検出通電部１１５は、２相通電制御部１１６及び強制転流通電部１１７に決定した磁極停止位置を出力する。

図３は、本実施形態における通電パターン＃１〜＃６を示す概略図である。同図に示すように、通電パターン＃１〜＃６は、ブラシレスモータ６のロータを駆動できるパターンになっている。
通電パターン＃１は、Ｕ相のコイルＵからＶ相のコイルＶに電流を流すＵＶ通電を行う。Ｕ相がＮ極磁化され、Ｖ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃２は、Ｕ相のコイルＵからＷ相のコイルＷに電流を流すＵＷ通電を行う。Ｕ相がＮ極磁化され、Ｗ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃３は、Ｖ相のコイルＶからＷ相のコイルＷに電流を流すＶＷ通電を行う。Ｖ相がＮ極磁化され、Ｗ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃４は、Ｖ相のコイルＶからＵ相のコイルＵに電流を流すＶＵ通電を行う。Ｖ相がＮ極磁化され、Ｕ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃５は、Ｗ相のコイルＷからＵ相のコイルＵに電流を流すＷＵ通電を行う。Ｗ相がＮ極磁化され、Ｕ相がＳ極磁化される。
通電パターン＃６は、Ｗ相のコイルＷからＶ相のコイルＶに電流を流すＷＶ通電を行う。Ｗ相がＮ極磁化され、Ｖ相がＳ極磁化される。

図４は、本実施形態における２相通電制御部１１６の概略ブロック図の一例を示す図である。２相通電制御部１１６は、後述する強制転流通電時にブラシレスモータ６に印加する電圧をブラシレスモータ６のコイルの抵抗値に基づいて算出する２相通電制御を実施する。

２相通電制御部１１６は、ロータ位置検出部１１５０、通電位置算出部１１５１、取得電圧調整部１１５２、取得部１１５３、電流制御部１１５４、記憶部１１５５、カウント部１１５６、電圧測定部１１５７、抵抗算出部１１５８、通電電圧算出部１１５９及び記憶部１１６０を備えている。

ロータ位置検出部１１５０は、位置検出通電部１１５から供給される磁極停止位置を取得する。ロータ位置検出部１１５０は、取得した磁極停止位置を通電位置算出部１１５１に出力する。

通電位置算出部１１５１は、ロータ位置検出部１１５０から供給される磁極停止位置に基づいて、ブラシレスモータ６の回転トルクを発生させない、又は発生する回転トルクが最も低い通電パターンを選択する。すなわち、通電位置算出部１１５１は、２相通電を行う場合に磁極停止位置から回転トルクを発生させない（又は、回転トルクが低い）通電パターン（以下、「低トルク通電パターン」という。）を選択する。通電位置算出部１１５１は、選択した低トルク通電パターンを電圧調整部１１５２に出力する。なお、低トルク通電パターンは、ロータが回転しない通電パターンであれば、特に限定されない。
このような低トルク通電パターンを用いることにより、強制転流制御を行う前に必要以上の電力を消費することがない。

取得部１１５３は、電流取得部１１１から供給されるモータ電流値Ｉ_ｍを取得する。取得部１１５３は、取得したモータ電流値Ｉ_ｍを電流制御部１１５４に出力する。

電流制御部１１５４は、取得部１１５３から供給されたモータ電流値Ｉ_ｍを取得する。電流制御部１１５４は、記憶部１１５５からモータ電流閾値Ｉ_ｔｈを読み出す。モータ電流閾値Ｉ_ｔｈは、２相通電制御時にブラシレスモータ６のコイルに流すモータ電流値Ｉ_ｍの目標値である。例えば、モータ電流閾値Ｉ_ｔｈは、モータ電流値Ｉ_ｍを流すことによるインバータ回路１２の発熱や２相通電制御の実施時間に基づいて予め決定される。したがって、モータ電流閾値Ｉ_ｔｈは、記憶部１１５５に予め記憶されている。

電流制御部１１５４は、モータ電流値Ｉ_ｍとモータ電流閾値Ｉ_ｔｈとを比較し、モータ電流値Ｉ_ｍがモータ電流閾値Ｉ_ｔｈになるようにブラシレスモータ６に印加する電圧を上げる、又は下げる指令（以下、「電圧調整指令」）を電圧調整部１１５２に出力する。例えば、電流制御部１１５４は、モータ電流値Ｉ_ｍとモータ電流閾値Ｉ_ｔｈとの差（又は偏差）を算出する。そして、電流制御部１１５４は、モータ電流値Ｉ_ｍとモータ電流閾値Ｉ_ｔｈとの差（又は偏差）を電圧調整指令として電圧調整部１１５２に出力する。
また、電流制御部１１５４は、カウント部１１５６から供給される第１の経過信号（後述する）を取得すると、電圧測定部１１５７が測定したコイルに印加されている電圧（以下、「通電電圧」という。）Ｖ_ｍを取得する。そして、電流制御部１１５４は、通電電圧Ｖｍ及びモータ電流値Ｉ_ｍを抵抗算出部１１５８に出力する。

電圧調整部１１５２は、通電位置算出部１１５１から供給された低トルク通電パターンを取得する。電圧調整部１１５２は、電流制御部１１５４から供給される電圧調整指令を取得する。電圧調整部１１５２は、電圧調整指令に基づいて通電電圧を算出する。例えば、ここで、電圧調整部１１５２は、入力される電圧調整指令、例えばモータ電流値Ｉ_ｍとモータ電流閾値Ｉ_ｔｈとの差が小さくなるように、一般的に公知のＰＩ（Proportional Integral）制御、又は、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御を用いてブラシレスモータ６に印加する電圧（以下、「２相通電電圧」という。）を算出する。電圧調整部１１５２は、通電位置算出部１１５１から供給された低トルク通電パターン及び算出した２相通電電圧を通電指令制御部１１３に出力する。

カウント部１１５６は、２相通電制御部１１６が２相通電制御を実施すると、計時を開始する。例えば、カウント部１１５６は、電圧調整部１１５２から低トルク通電パターン又は２相通電電圧が出力されると計時を開始する。そして、カウント部１１５６は、計時した時間が所定の時間ΔＴ_１に達した場合、計時した時間が所定の時間ΔＴ_１に達したことを示す第１の経過信号を電流制御部１１５４に出力する。

電圧測定部１１５７は、ブラシレスモータ６に通電することでコイルに印加される通電電圧Ｖ_ｍを測定する。電圧測定部１１５７は、測定した通電電圧Ｖ_ｍを電流制御部１１５４に出力する。

抵抗算出部１１５８は、電流制御部１１５４から供給される通電電圧Ｖｍ及びモータ電流値Ｉ_ｍを取得する。抵抗算出部１１５８は、通電電圧Ｖ_ｍからモータ電流値Ｉ_ｍを除算することで、ブラシレスモータ６のコイルの抵抗値Ｒ_ｍ（＝Ｖ_ｍ／Ｉ_ｍ）を算出する。抵抗算出部１１５８は、算出した抵抗値Ｒ_ｍを通電電圧算出部１１５９に出力する。

通電電圧算出部１１５９は、抵抗算出部１１５８から供給された抵抗値Ｒ_ｍを取得する。また、通電電圧算出部１１５９は、記憶部１１６０から強制通電制御時にブラシレスモータ６に流す電流値（以下、「強制電流値」という。）Ｉ_ｃ（＞モータ電流閾値Ｉ_ｔｈ）を記憶部１１６０から読み出す。強制電流値Ｉ_ｃは、記憶部１１６０に予め記憶されている。強制電流値Ｉ_ｃは、強制転流通電部１１７がブラシレスモータ６に対して強制転流制御を実施する際に、ブラシレスモータ６に流す電流値である。なお、強制電流値Ｉ_ｃは、ブラシレスモータ６が回転可能な転流回転数以上に回転させる電流値であり、且つパルス信号生成部１４が各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗそれぞれに対応するパルス信号を生成可能な電圧値を有する誘起電圧を発生させることができる電流値である。強制電流値Ｉ_ｃは、予めブラシレスモータ６の定数から決定されてもよい。

通電電圧算出部１１５９は、抵抗算出部１１５８から供給された抵抗値Ｒ_ｍに強制電流値Ｉ_ｃを乗算することで、強制通電制御時にブラシレスモータ６に印加する電圧値（以下、「強制転流電圧」という。）Ｖ_ｃ（＝Ｉ_ｃ×Ｒ_ｍ）を算出する。通電電圧算出部１１５９は、算出した強制転流電圧Ｖ_ｃを強制転流通電部１１７に出力する。

強制転流通電部１１７は、ブラシレスモータ６に対して、ブラシレスモータ６が回転可能な転流回転数による強制転流制御を実施する。すなわち、強制転流通電部１１７は、位置検出通電部１１５から供給される磁極停止位置を取得する。強制転流通電部１１７は、取得した磁極停止位置に基づいて、ブラシレスモータ６の回転トルクを発生させる、又は発生する回転トルクが最も高い通電パターンを選択する。すなわち、通電位置算出部１１５１は、磁極停止位置からトルクを発生させる（又は回転トルクが高い）通電パターン（以下、「高トルク通電パターン」という。）を選択する。
強制転流通電部１１７は、通電電圧算出部１１５９が算出した強制転流電圧Ｖ_ｃを取得する。強制転流通電部１１７は、高トルク通電パターンと強制転流電圧Ｖ_ｃとを通電指令制御部１１３に出力する。

強制転流通電部１１７は、強制転流制御を実施すると、計時を開始する。例えば、強制転流通電部１１７は、計時するカウント部（不図示）を備えている。強制転流通電部１１７は、カウント部にて計時した時間が所定の時間ΔＴ_２に達した場合、計時した時間が所定の時間ΔＴ_２に達したことを示す第２の経過信号を出力する。

通常駆動通電制御部１１８は、回転磁極位置検出部１１２から供給されるロータの位置及びロータの回転速度に基づいて、ブラシレスモータ６に通電する通電パターンの切り換えを制御する。例えば、通常駆動通電制御部１１８は、回転磁極位置検出部１１２から出力されるロータ位置及びロータの回転速度に基づいてブラシレスモータ６のコイルＵ、Ｖ、Ｗに通電する際に用いる通電パターンの選択を行う。そして、通常駆動通電制御部１１８は、選択した通電パターンと予め設定されたブラシレスモータ６に印加する電圧（以下、「通電制御電圧」という。）を通電指令制御部１１３に出力する。

以下、図５及び図６を用いて、ブラシレスモータ６の駆動装置７の動作を説明する。図５は、本実施形態におけるブラシレスモータ６の駆動装置７の動作を示すフローチャートである。図６は、本実施形態における駆動装置７の始動時の処理を具体的に説明するためのタイミングチャートである。図６（ａ）は、駆動装置７の始動時における誘起電圧のタイミングチャートである。図６（ａ）に示すように、縦軸が誘起電圧を示し、横軸が時間を示す。図６（ｂ）は、駆動装置７の始動時における通電電圧のタイミングチャートである。図６（ｂ）に示すように、縦軸が通電電圧を示し、横軸が時間を示す。図６（ｃ）は、駆動装置７の始動時における誘起電圧のタイミングチャートである。図６（ｃ）に示すように、縦軸がモータ電流を示し、横軸が時間を示す。

ステップＳ１０１において、位置検出通電部１１５は、ブラシレスモータ６に通電する複数の通電パターンそれぞれを順に選択する。位置検出通電部１１５は、選択した通電パターンと、予め設定された位置検出電圧を通電指令制御部１１３に出力する。通電指令制御部１１３は、位置検出通電部１１５から取得した通電パターン及び位置検出電圧に基づいて、各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとの切替えを指示する信号を、ゲートドライバ回路１５を介してインバータ回路１２に出力する。これにより、通電指令制御部１１３は、ブラシレスモータ６に通電する。位置検出通電部１１５は、通電パターンごとに、モータ電流値Ｉ_ｍを取得し、そのモータ電流値Ｉ_ｍが目標電流値に達するまでの時間（通電時間）を測定する。位置検出通電部１１５は各通電パターンに対応する通電時間のうち、最小の通電時間に対応する通電パターンの磁極位置を磁極が停止している位置である磁極停止位置とする。したがって、図６に示すように、駆動装置７は、時間Ｔ_０から時間Ｔ_１かけて、停止磁極位置検出制御を実施し各通電パターンに通電する。位置検出通電部１１５は、決定した磁極停止位置を２相通電制御部１１６に出力する。

ステップＳ１０２において、ロータ位置検出部１１５０は、位置検出通電部１１５から供給される磁極停止位置を取得する。ロータ位置検出部１１５０は、取得した磁極停止位置を通電位置算出部１１５１に出力する。通電位置算出部１１５１は、ロータ位置検出部１１５０から供給される磁極停止位置を取得する。通電位置算出部１１５１は、取得した磁極停止位置に基づいて、低トルク通電パターンを選択する。通電位置算出部１１５１は、低トルク通電パターンを電圧調整部１１５２に出力する。

ステップＳ１０３において、電流制御部１１５４は、取得部１１５３から供給されたモータ電流値Ｉ_ｍを取得する。電流制御部１１５４は、記憶部１１５５からモータ電流閾値Ｉ_ｔｈを読み出す。電流制御部１１５４は、モータ電流値Ｉ_ｍとモータ電流閾値Ｉ_ｔｈとを比較し、モータ電流値Ｉ_ｍがモータ電流閾値Ｉ_ｔｈになるように通電電圧を上げる、又は下げる指令である電圧調整指令を電圧調整部１１５２に出力する。例えば、電流制御部１１５４は、モータ電流値Ｉ_ｍとモータ電流閾値Ｉ_ｔｈとの差を算出する。そして、電流制御部１１５４は、モータ電流値Ｉ_ｍとモータ電流閾値Ｉ_ｔｈとの差を電圧調整指令として電圧調整部１１５２に出力する。電圧調整部１１５２は、通電位置算出部１１５１から供給された低トルク通電パターンを取得する。電圧調整部１１５２は、電流制御部１１５４から供給される電圧調整指令を取得する。電圧調整部１１５２は、電圧調整指令に基づいて２相通電電圧を算出する。電圧調整部１１５２は、通電位置算出部１１５１から供給された低トルク通電パターン及び算出した２相通電電圧を通電指令制御部１１３に出力する。通電指令制御部１１３は、電圧調整部１１５２から取得した低トルク通電パターン及び２相通電電圧に基づいて、各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとの切替えを指示する信号を、ゲートドライバ回路１５を介してインバータ回路１２に出力する。これにより、通電指令制御部１１３は、ブラシレスモータ６に通電する。

ステップＳ１０４において、カウント部１１５６は、２相通電制御部１１６が２相通電制御を実施すると（時刻Ｔ_１）、計時を開始する。カウント部１１５６は、計時した時間が所定の時間ΔＴ_１に達したか否かを判定する。カウント部１１５６は、計時した時間が所定の時間ΔＴ_１に達した場合、第１の経過信号を電流制御部１１５４に出力する（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）。カウント部１１５６は、計時した時間が所定の時間ΔＴ_１に達していない場合、ステップＳ１０２に戻って低トルク通電パターンの選択処理を実施する（ステップＳ１０４：ＮＯ）。

ステップＳ１０５において、抵抗算出部１１５８は、時間Ｔ_２（時間Ｔ_１＋ΔＴ_１）にて電流制御部１１５４から供給されるモータ電流値Ｉ_ｍを取得する。抵抗算出部１１５８は電圧測定部１１５７から供給される現在の通電電圧Ｖ_ｍを取得する。抵抗算出部１１５８は、通電電圧Ｖ_ｍからモータ電流値Ｉ_ｍを除算することで、ブラシレスモータ６のコイルの抵抗値Ｒ_ｍ（＝Ｖ_ｍ／Ｉ_ｍ）を算出する。抵抗算出部１１５８は、算出した抵抗値Ｒ_ｍを通電電圧算出部１１５９に出力する。

ステップＳ１０６において、通電電圧算出部１１５９は、抵抗算出部１１５８から供給された抵抗値Ｒ_ｍを取得する。また、通電電圧算出部１１５９は、記憶部１１６０から強制電流値Ｉ_ｃを記憶部１１６０から読み出す。通電電圧算出部１１５９は、抵抗算出部１１５８から供給された抵抗値Ｒ_ｍに強制電流値Ｉ_ｃを乗算することで、強制転流電圧Ｖ_ｃ（＝Ｉ_ｃ×Ｒ_ｍ）を算出する。通電電圧算出部１１５９は、算出した強制転流電圧Ｖ_ｃを強制転流通電部１１７に出力する。したがって、図６に示すように、駆動装置７は、時間Ｔ_１から時間Ｔ_２かけて、モータ電流値Ｉ_ｍがモータ電流閾値Ｉ_ｔｈになるようにフィードバック通電を実施するとともに、時間Ｔ_２のタイミングにてモータ電流値Ｉ_ｍ及び通電電圧Ｖ_ｍからブラシレスモータ６のコイルの抵抗値Ｒ_ｍを算出する。そして、通電電圧算出部１１５９は、そのコイルの抵抗値Ｒ_ｍに基づいて強制転流電圧Ｖ_ｃを算出する。

ステップＳ１０７において、強制転流通電部１１７は、ブラシレスモータ６に対して、ブラシレスモータ６が回転可能な転流回転数による強制転流制御を実施する。すなわち、強制転流通電部１１７は、位置検出通電部１１５から供給される磁極停止位置を取得する。強制転流通電部１１７は、取得した磁極停止位置に基づいて、高トルク通電パターンを選択する。強制転流通電部１１７は、通電電圧算出部１１５９が算出した強制転流電圧Ｖ_ｃを取得する。強制転流通電部１１７は、高トルク通電パターンと強制転流電圧Ｖ_ｃとを通電指令制御部１１３に出力する。通電指令制御部１１３は、強制転流通電部１１７から取得した高トルク通電パターン及び強制転流電圧Ｖ_ｃに基づいて、各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとの切替えを指示する信号を、ゲートドライバ回路１５を介してインバータ回路１２に出力することで、ブラシレスモータ６に通電する。これにより、図６に示すように、ブラシレスモータ６を回転しコイルに誘起電圧が発生する。

ステップＳ１０８において、強制転流通電部１１７は、強制転流制御を実施すると（時刻Ｔ_２）、計時を開始する。強制転流通電部１１７は、カウント部にて計時した時間が所定の時間ΔＴ_２に達したか否かを判定する。強制転流通電部１１７は、計時した時間が所定の時間ΔＴ_２に達した場合（時間Ｔ_３）、第２の経過信号を通常駆動通電制御部１１８に出力する（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）。強制転流通電部１１７は、計時した時間が所定の時間ΔＴ_２に達していない場合、ステップＳ１０６に戻って強制転流電圧Ｖ_ｃの算出処理を実施する（ステップＳ１０８：ＮＯ）。

ステップＳ１０９において、回転磁極位置検出部１１２は、時間Ｔ_３（Ｔ_２＋ΔＴ_２）にて強制転流通電部１１７から第２の経過信号を取得すると、パルス信号生成部１４からパルス信号を取得しているか否かを判定する。制御装置１６は、パルス信号生成部１４からパルス信号を取得した場合、すなわち誘起電圧が所定の閾値を超えた場合、パルス信号生成部１４から入力される各相に対応するパルス信号に基づいて、ブラシレスモータ６のロータの位置（電気角）を算出する。そして、回転磁極位置検出部１１２は、算出したロータ位置を通常駆動通電制御部１１８に出力する。また、回転磁極位置検出部１１２は、算出したロータ位置の変化量からロータの回転速度を算出し、算出した回転速度を通電制御部１１４に出力する。一方、制御装置１６は、パルス信号生成部１４からパルス信号を取得しない場合、すなわち誘起電圧が所定の閾値未満である場合、ステップＳ１０１に処理を実施する。

ステップＳ１１０において、通常駆動通電制御部１１８は、回転磁極位置検出部１１２から出力されるロータ位置及びロータの回転速度に基づいてブラシレスモータ６のコイルＵ、Ｖ、Ｗに通電する際に用いる通電パターンの選択を行う。そして、通常駆動通電制御部１１８は、選択した通電パターンと予め設定された通電制御電圧を通電指令制御部１１３に出力する。通電指令制御部１１３は、通常駆動通電制御部１１８から取得した通電パターン及び通電制御電圧に基づいて、インバータ回路１２が有する各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとの切替えを指示する信号を、ゲートドライバ回路１５を介してインバータ回路１２に出力することで、ブラシレスモータ６に通電する。

以下に、本実施形態における駆動装置７の効果について説明する。まず、 従来の駆動装置について説明する。図７は、コイルの温度が変化した場合での従来の駆動装置の始動時の処理を説明するためのタイミングチャートである。図７（ａ）は、ブラシレスモータのコイルの温度が高い場合における従来の駆動装置の始動時の処理を説明するためのタイミングチャートである。

図７（ａ）に示すように、周囲温度等のよりブラシレスモータのコイルの温度が高くなると、コイルの抵抗値も高くなる。これにより、予め設定された強制転流電圧を所定の時間ΔＴ_２だけコイルに印加してもコイルに十分なモータ電流を流すことができない。したがって、ロータの所定の永久磁石と所定の磁極が釣り合う所定の磁極位置までロータを回転させてもロータの回転数が所望の回転数に至らず、誘起電圧が所定の閾値を超えることができないため、駆動装置は、強制通電制御から通常駆動通電制御に移行することができない。図７（ｂ）は、ブラシレスモータのコイルの温度が低い場合における従来の駆動装置の始動時の処理を説明するためのタイミングチャートである。図７（ｂ）に示すように、周囲温度等のよりブラシレスモータのコイルの温度が低くなると、コイルの抵抗値も低くなる。これにより、予め設定された強制転流電圧を所定の時間ΔＴ_２だけコイルに印加すると、コイルに過剰なモータ電流を流してしまうことになる。したがって、ブラシレスモータには、過剰な回転トルクが発生し、所定の磁極位置を越えるようなトルクでロータを引き込んでしまう。ロータが所定の磁極位置を越えてしまった場合、ロータは所定の磁極位置で釣り合おうとするため、ロータは僅かに逆回転する。これにより、ブラシレスモータの回転数が低下し、最終的な検出時点で誘起電圧が所定の閾値未満になってしまうため、駆動装置は、強制通電制御から通常駆動通電制御に移行することができない。

図８は、本実施形態におけるコイルの温度が変化した場合での駆動装置７の始動時の処理を説明するためのタイミングチャートである。図８（ａ）は、ブラシレスモータのコイルの温度が高い場合における駆動装置７の始動時の処理を説明するためのタイミングチャートである。図８（ａ）に示すように周囲温度等のよりブラシレスモータ６のコイルの温度が高くなると、コイルの抵抗値も高くなる。ただし、駆動装置７は、時間Ｔ_２において、モータ電流値Ｉ_ｍ及び通電電圧Ｖ_ｍからブラシレスモータ６のコイルの抵抗値Ｒ_ｍを算出する。そして、通電電圧算出部１１５９は、そのコイルの抵抗値Ｒ_ｍに基づいて強制転流電圧Ｖ_ｃを算出する。したがって、駆動装置７は、パルス信号を取得するために必要な回転トルクを発生させることができ、誘起電圧を所定の閾値以上に到達させることができる。これにより、駆動装置は、コイルの抵抗値は高くなった場合でも強制通電制御から通常駆動通電制御に移行することができる。

図８（ｂ）は、ブラシレスモータのコイルの温度が低い場合における駆動装置７の始動時の処理を説明するためのタイミングチャートである。図８（ｂ）に示すように周囲温度等のよりブラシレスモータ６のコイルの温度が低くなると、コイルの抵抗値も低くなる。ただし、駆動装置７は、時間Ｔ_２において、モータ電流値Ｉ_ｍ及び通電電圧Ｖ_ｍからブラシレスモータ６のコイルの抵抗値Ｒ_ｍを算出する。そして、通電電圧算出部１１５９は、そのコイルの抵抗値Ｒ_ｍに基づいて強制転流電圧Ｖ_ｃを算出する。したがって、駆動装置７は、コイルの抵抗値が低くなることによるモータ電流の増大により発生する過剰な回転トルクを抑制し、所定の磁極位置を越えてロータを引き込むことを防止する。これにより、駆動装置７は、パルス信号を取得するために必要な回転トルクを発生させることができ、誘起電圧を所定の閾値以上に到達させることができる。これにより、駆動装置は、コイルの抵抗値は低くなった場合でも強制通電制御から通常駆動通電制御に移行することができる。

上述したように、本実施形態の駆動装置７は、モータ電流値Ｉ_ｍ及び通電電圧Ｖ_ｍからブラシレスモータ６のコイルの抵抗値Ｒ_ｍを算出する。そして、駆動装置７は、そのコイルの抵抗値Ｒ_ｍに基づいて強制転流電圧Ｖ_ｃを算出する。したがって、駆動装置７は、強制転流制御時において、コイルの温度が変化した場合でも、パルス信号を取得するために必要十分な回転トルクを発生させることができるため、ロータ位置を精度良く検出することが可能である。

また、上述したように、本実施形態の駆動装置７は、２相通電制御時にブラシレスモータ６に流す電流（モータ電流閾値Ｉ_ｔｈ）は、強制電流値Ｉ_ｃよりも低く設定されている。したがって、強制転流電圧Ｖ_ｃの算出段階で消費する電力を従来よりも小さくすることができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

上述の実施形態において、モータ電流閾値Ｉ_ｔｈと強制電流値Ｉ_ｃとが異なる場合を説明したが、これに限定されない。例えば、図９に示すように、モータ電流閾値Ｉ_ｔｈと強制電流値Ｉ_ｃとが略同一に設定できる場合には、２相通電電圧を強制転流電圧Ｖ_ｃとすることができる。

上述した実施形態における制御装置１６の機能をコンピュータで実現しても良い。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

６ ブラシレスモータ
７ 駆動装置
９ 電源
１２ インバータ回路
１４ パルス信号生成部
１５ ゲートドライバ回路
１６ 制御装置
１１２ 回転磁極位置検出部
１１３ 通電指令制御部
１１４ 通電制御部
１１５ 位置検出通電部
１１６ ２相通電制御部
１１７ 強制転流通電部
１１８ 通常駆動通電制御部
１１５０ ロータ位置検出部
１１５１ 通電位置算出部
１１５２ 電圧調整部
１１５３ 取得部
１１５４ 電流制御部
１１５５、１１６０ 記憶部
１１５６ カウント部
１１５７ 電圧測定部
１１５８ 抵抗算出部
１１５９ 通電電圧算出部

Claims (7)

1. ロータと複数相のコイルが巻装されたステータを有するブラシレスモータを駆動させるブラシレスモータの駆動装置であって、
   前記コイルに流す電流の複数の通電パターンから所定の通電パターンを決定する通電位置算出部と、
   前記所定の通電パターンを用いて通電することで前記コイルに印加される電圧と前記コイルに流れる電流値とに基づいて前記コイルの抵抗値を算出する抵抗算出部と、
   前記抵抗値と予め設定された電流値とにより、前記ブラシレスモータを強制転流する際に前記コイルに印加する電圧値を算出する通電電圧算出部と、
   を備えるブラシレスモータの駆動装置。
2. 前記所定の通電パターンは、前記ブラシレスモータの回転トルクを発生させない、又は発生する回転トルクが最も低い通電パターンである請求項１に記載のブラシレスモータの駆動装置。
3. 前記コイルに流れる電流値と目標電流値との偏差が小さくなるように前記コイルに通電する電圧を調整する電圧調整部をさらに備える請求項１又は請求項２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
4. 前記目標電流値は、前記ブラシレスモータを強制転流する際に前記コイルに流す前記電流値よりも低く設定されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のブラシレスモータの駆動装置。
5. 前記ブラシレスモータを強制転流する際には、前記ブラシレスモータの回転トルクを発生させる、又は発生する回転トルクが最も高い通電パターンを用いて通電する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のブラシレスモータの駆動装置。
6. 前記所定の通電パターンを決定する際に、前記複数の通電パターンから１つずつ選択し、選択した通電パターンを用いて通電を行い、前記所定の電流値に達するまでの通電時間に基づいて、前記ロータが停止している位置を検出する位置検出通電部をさらに備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のブラシレスモータの駆動装置。
7. ロータと複数相のコイルが巻装されたステータを有するブラシレスモータを駆動させるブラシレスモータの駆動方法であって、
   前記コイルに流す電流の複数の通電パターンから所定の通電パターンを決定する通電位置算出過程と、
   前記所定の通電パターンを用いて通電することで前記コイルに印加される電圧と前記コイルに流れる電流値とに基づいて前記コイルの抵抗値を算出する抵抗値算出過程と、
   前記抵抗値と予め設定された電流値とにより、前記ブラシレスモータを強制転流する際に前記コイルに印加する電圧値を算出する通電電圧算出過程と、
   を備えるブラシレスモータの駆動方法。

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