JP6389425B2 - モータ駆動制御装置および回転状態検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動制御装置および回転状態検出方法に関する。

従来、位置センサの代わりにモータの誘起電圧によりロータの回転位置を検出する位置センサレス型のモータ駆動制御装置がある。この位置センサレスのモータ駆動制御装置は、開放区間（非通電相）にモータ端子に現れる誘起電圧と基準電圧（等価中性点電位）とをコンパレータで比較して位相信号（パルス信号）を生成し、この位相信号をもとにロータの回転位置を検出している。

特許文献１には、吹き付ける風等の外乱によりファンモータが回転している時、その回転状態により起動の仕方を変える空気調和機が記載されている。特許文献１に記載の空気調和機は、１８０°幅の電気角のロータ磁極位置検出信号（コイルの誘起電圧（以下、「逆起電圧」と中性電圧を比較することによって生成）を１相分として、他の相についても同様に作成した３相分のロータ磁極位置検出信号と、予め回転数設定回路に設定してあるファンモータ運転時の回転方向のロータ磁極位置信号パターンとの照合を行うことによって、モータの回転方向が正回転であるか否かを判定している。
しかし、コイルの逆起電圧と中性電圧を比較する制御においては、逆起電圧が十分に発生しないことにより電圧レベルが低くなる起動時及び低回転時に検知が困難になる。

特許文献２には、モータ起動時、前記各相コイルの全てをオープンにする全相オープンと設定デューティ駆動とを繰り返すクローズドループ制御を行い、全相オープン中における逆起電力と比較基準電位の電圧ゼロクロス検出に基づき、センサレスブラシレスモータが正回転・停止・逆回転のうち何れの状態であるかの回転状態検知を実行し、回転状態検知による判定結果に応じ、前記センサレスブラシレスモータが正回転となる位相による転流制御へ移行するモータ起動制御手段を有するモータ制御装置が記載されている。特許文献２に記載のモータ制御装置は、モータ起動時、各相コイルの全てをオープンにする全相オープンと設定デューティ駆動とを繰り返すクローズドループ制御を行い、全相オープン時における逆起電圧と比較基準電圧の電圧ゼロクロス検出に基づき、モータの回転方向を検知している。すなわち、起動時に強制的に作りがした極低回転中に電圧ゼロクロス検出を行い、その信号に基づいて回転方向を検出している。

特開平７−３３７０８０号公報 特開２０１１−１２０４２１号公報

しかしながら、特許文献２に記載のモータ制御装置は、以下の問題がある。
回転方向の判定は、所定期間の逆起電圧の変化の経過監視から回転方向を判定していることから、吹き付ける風等の外乱の大きさや時間の条件によって検出が困難な場合がある。また、起動時にクローズドループ制御を行う必要があるので、制御が複雑になるという問題がある。

そこで、本発明は、短時間に回転状態の判定することができるモータ駆動制御装置および回転状態検出方法を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明のモータ駆動制御装置は、所定の定電圧である比較基準電圧を生成する比較基準電圧生成部と、前記比較基準電圧とモータの各相の逆起電圧とを比較する逆起電圧比較部と、いずれか１つの相の前記逆起電圧が前記比較基準電圧と交差したときの前記比較基準電圧に対する他の相の前記逆起電圧の正負に基づいてモータの回転状態を判定する回転状態判定部と、を備え、前記比較基準電圧生成部が生成する前記比較基準電圧は、前記モータが所定速度で回転しているときに各相に発生する逆起電圧の振幅に基づいて設定される、
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、短時間に回転状態を判定することができるモータ駆動制御装置および回転状態検出方法を提供することが可能となる。

本実施形態におけるモータ駆動制御装置を示す概略の構成図である。 本実施形態におけるモータ駆動制御装置のモータが正回転している場合の比較基準電圧に対する各相の逆起電圧を分圧した相電圧の波形を示すタイミングチャートである。 本実施形態におけるモータ駆動制御装置のモータが逆回転している場合の比較基準電圧に対する各相の逆起電圧を分圧した相電圧の波形を示すタイミングチャートである。 本実施形態におけるモータ駆動制御装置のモータの回転方向の判定条件の一例を示す図である。 上位システム、駆動制御装置、およびモータの回転状態検出手順の具体例を示す制御シーケンス図である。 上位システム、駆動制御装置、およびモータの回転状態検出手順の変形例を示す制御シーケンス図である。

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態におけるモータ２０の駆動制御装置１の回路構成を示すブロック図である。本実施形態は、モータ２０の各回転速度に対応した回転状態判定に用いるものである。
図１において、本実施形態に係るモータ２０は、３相のブラシレスＤＣモータであり、各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗとロータ（不図示）とを備えている。これらコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端は、Ｙ結線されている。コイルＬｕの他端はＵ相に、コイルＬｖの他端はＶ相に、コイルＬｗの他端はＷ相に、それぞれ接続されている。モータ２０は、インバータ回路２からＵ相、Ｖ相、Ｗ相に３相交流が入力されることにより回転駆動する。

モータ２０の駆動制御装置１（モータ駆動制御装置の一例）は、モータ２０を駆動するインバータ回路２およびプリドライブ回路３（モータ駆動部の一例）を備えている。駆動制御装置１は更に、逆起電圧比較部５（逆起電圧比較部の一例）と、位置検出回路６と、制御部４と、回転状態検出回路７（回転状態判定部の一例）とを備えている。
駆動制御装置１は、直流電源Ｖｄに接続され、Ｕ相配線、Ｖ相配線、Ｗ相配線の３相によってモータ２０に接続される。駆動制御装置１は、モータ２０に駆動電圧を印加して、モータ２０の回転を制御する。Ｕ相には、端子間電圧Ｖｕが印加される。Ｖ相には、端子間電圧Ｖｖが印加される。Ｗ相には、端子間電圧Ｖｗが印加される。

モータ駆動部は、インバータ回路２およびプリドライブ回路３で構成される。直流電源Ｖｄは、モータ駆動部に電源電圧Ｖｃｃを印加して、電力を供給する。モータ駆動部は、直流電源Ｖｄからの電力供給を受け、制御部４からの駆動制御信号Ｓ５に基づき、モータ２０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電流を供給してロータを回転させる。モータ駆動部は、正弦波駆動方式でモータ２０を駆動する。
インバータ回路２（モータ駆動部の一部）は、直流電源Ｖｄに接続されて電力の供給を受ける。インバータ回路２は、プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）とモータ２０が備える各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗとに接続される。インバータ回路２は、プリドライブ回路３の駆動信号Ｖｕｕ〜Ｖｗｌに基づき、モータ２０の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電する。
インバータ回路２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が直列接続されるＵ相のスイッチングレッグと、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が直列接続されるＶ相のスイッチングレッグと、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６が直列接続されるＷ相のスイッチングレッグとを有している。これらスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）である。インバータ回路２は、直流電源Ｖｄに接続され、更に抵抗Ｒ０に接続されている。

Ｕ相のスイッチングレッグは、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ２とを備えている。スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子は、直流電源Ｖｄの正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、Ｕ相の交流信号が出力されると共に、スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース端子は、抵抗Ｒ０を介してグランド（直流電源Ｖｄの負極）に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のゲート端子、およびスイッチング素子Ｑ２のゲート端子は、それぞれプリドライブ回路３に接続される。

Ｖ相のスイッチングレッグは、上アーム側のスイッチング素子Ｑ３と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４とを備えている。スイッチング素子Ｑ３のドレイン端子は、直流電源Ｖｄの正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のソース端子は、Ｖ相の交流信号が出力されると共に、スイッチング素子Ｑ４のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ４のソース端子は、抵抗Ｒ０を介してグランド（直流電源Ｖｄの負極）に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のゲート端子、およびスイッチング素子Ｑ４のゲート端子は、それぞれプリドライブ回路３に接続される。

Ｗ相のスイッチングレッグは、上アーム側のスイッチング素子Ｑ５と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ６とを備えている。スイッチング素子Ｑ５のドレイン端子は、直流電源Ｖｄの正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ５のソース端子は、Ｗ相の交流信号が出力されると共に、スイッチング素子Ｑ６のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ６のソース端子は、抵抗Ｒ０を介してグランド（直流電源Ｖｄの負極）に接続されている。スイッチング素子Ｑ５のゲート端子、およびスイッチング素子Ｑ６のゲート端子は、それぞれプリドライブ回路３に接続される。

すなわち、インバータ回路２は、モータ２０の各コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相と直流電源Ｖｄの一方の端子（正極端子）間に接続された上アーム側スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５、および、各コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相と直流電源Ｖｄの他方の端子（負極端子）間に抵抗Ｒ０を介して接続された下アーム側スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６とを有している。
インバータ回路２は、直流電源Ｖｄから電力の供給を受け、プリドライブ回路３から駆動信号Ｖｕｕ〜Ｖｗｌが入力されると、３相交流をモータ２０のＵ相配線、Ｖ相配線、Ｗ相配線に流す。
プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）は、接続されるインバータ回路２との組合せでモータ駆動部を構成し、制御部４に接続される。プリドライブ回路３は、例えば、６個のゲートドライブ回路を備え、インバータ回路２を駆動するための駆動信号Ｖｕｕ〜Ｖｗｌを生成する。

逆起電圧比較部５は、各相のコンパレータ５１，５２，５３を備える。Ｕ相のノードは、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧されて、コンパレータ５１の一方の入力端子に接続される。Ｖ相のノードは、抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧されて、コンパレータ５２の一方の入力端子に接続される。Ｗ相のノードは、抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧されて、コンパレータ５３の一方の入力端子に接続される。なお、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５は、同一の抵抗値を有している。抵抗Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６は、同一の抵抗値を有している。これにより、各相の分圧比は同一となる。コンパレータ５１，５２，５３の他方の入力端子は、回転状態検出回路７に接続される。

ここで、モータ２０が、ファンモータとして用いられている場合など、モータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電されていなくても吹き付ける風等の外乱があったならば、モータ２０が回転することがある。このようなときにコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに発生する誘起電圧は、「逆起電圧」と呼ばれる。

逆起電圧比較部５のコンパレータ５１は、非反転入力端子および反転入力端子と、出力端子とを備える。コンパレータ５１は、非反転入力端子の印加電圧が反転入力端子の印加電圧よりも低いならば、出力端子にＬレベルの電圧を出力する。コンパレータ５１は、非反転入力端子の印加電圧が反転入力端子の印加電圧を超えたならば、出力端子にＨレベルの電圧を出力する。
コンパレータ５１の非反転入力端子には、コイルＬｕの誘起電圧に相当する端子間電圧Ｖｕが分圧された相電圧Ｖ１が入力される。コンパレータ５１の非反転入力端子には、比較基準電圧Ｖｚが入力される。コンパレータ５１は、相電圧Ｖ１と比較基準電圧Ｖｚとを比較して、位相信号Ｓ１を生成する。相電圧Ｖ１が比較基準電圧Ｖｚと比較して負ならば、位相信号Ｓ１はＬレベルである。相電圧Ｖ１が比較基準電圧Ｖｚと比較して正ならば、位相信号Ｓ１はＨレベルである。

コンパレータ５２の非反転入力端子には、コイルＬｖの誘起電圧に相当する端子間電圧Ｖｖが分圧された相電圧Ｖ２が入力される。コンパレータ５２の非反転入力端子には、比較基準電圧Ｖｚが入力される。コンパレータ５２は、相電圧Ｖ２と比較基準電圧Ｖｚとを比較して、位相信号Ｓ２を生成する。相電圧Ｖ２が比較基準電圧Ｖｚと比較して負ならば、位相信号Ｓ２はＬレベルである。相電圧Ｖ２が比較基準電圧Ｖｚと比較して正ならば、位相信号Ｓ２はＨレベルである。

コンパレータ５３の非反転入力端子には、コイルＬｗの誘起電圧に相当する端子間電圧Ｖｗが分圧された相電圧Ｖ３が入力される。コンパレータ５３の非反転入力端子には、比較基準電圧Ｖｚが入力される。コンパレータ５３は、相電圧Ｖ３と比較基準電圧Ｖｚとを比較して、位相信号Ｓ３を生成する。相電圧Ｖ３が比較基準電圧Ｖｚと比較して負ならば、位相信号Ｓ３はＬレベルである。相電圧Ｖ３が比較基準電圧Ｖｚと比較して正ならば、位相信号Ｓ３はＨレベルである。
このようにすることで、逆起電圧比較部５のコンパレータ５１〜５３は、相電圧Ｖ１〜Ｖ３に対応する端子間電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、比較基準電圧Ｖｚと比較することができる。逆起電圧比較部５は、生成した位相信号Ｓ１〜Ｓ３を、位置検出回路６と回転状態検出回路７の回転状態判定部７２とに出力する。

位置検出回路６（位置検出部の一例）は、逆起電圧比較部５からの位相信号Ｓ１〜Ｓ３（位置調整信号の一例）に基づいて、ロータの回転位置を示す位置検出信号Ｓ４を生成し、制御部４に出力する。

制御部４は、不図示の外部装置と位置検出回路６と回転状態検出回路７とに接続される。制御部４は、外部から入力される回転速度指令信号Ｓｉｎと、位置検出回路６からの位置検出信号Ｓ４と回転状態検出回路７からの回転状態判定結果に基づいて駆動制御信号Ｓ５を生成する。

回転状態検出回路７は、比較基準電圧生成部７１と、回転状態判定部７２とを備える。
比較基準電圧生成部７１は、所定の定電圧である比較基準電圧Ｖｚを生成する。
回転状態判定部７２は、いずれか１つの相の相電圧Ｖ１〜Ｖ３が比較基準電圧Ｖｚと交差したとき、この比較基準電圧Ｖｚに対する他の相の相電圧Ｖ１〜Ｖ３の正負に基づいてモータ２０の回転状態を判定する。
具体的には、回転状態判定部７２は、Ｕ相の相電圧Ｖ１の立ち上がりが比較基準電圧Ｖｚと交差したとき、この相よりも位相が進んだＶ相の相電圧Ｖ２、および当該相よりも位相が遅れたＷ相の相電圧Ｖ３の両方が比較基準電圧Ｖｚに対して同符号であったならば、モータ２０の回転速度が所定速度未満であると判定する。回転状態判定部７２は、回転状態判定結果を、制御部４に出力する。

なお、制御部４、逆起電圧比較部５、位置検出回路６、比較基準電圧生成部７１、回転状態判定部７２は、マイクロコンピュータに含まれている。

以下に、起動時にクローズドループ制御を行うことなく、瞬間的に回転方向の判定を行うことができる理由を説明する。
本発明者らは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の逆起電圧のうち、いずれか１相の逆起電圧が比較基準電圧に交差したとき、他の２つの相に着目し、他の２つの相が比較基準電圧に対して特定の正負の状態をとることを見出した。
すなわち、本発明のモータ２０の駆動制御装置１は、比較基準電圧に対して所定の相の逆起電圧が交差した時に、比較基準電圧に対する他の相の逆起電圧の正負の状態に基づいて回転方向を判定することを特徴としている。比較基準電圧に対して所定の相の逆起電圧が交差したときに、比較基準電圧に対する他の相の逆起電圧の正負の状態に基づいて回転状態を判定することができる。

回転状態検出回路７の比較基準電圧生成部７１は、モータ２０が所定速度で回転しているときに各相に発生する逆起電圧の振幅に基づいて比較基準電圧Ｖｚを設定する。
回転状態判定部７２は、相電圧Ｖ１〜Ｖ３のいずれかが比較基準電圧Ｖｚと交差（ゼロクロス）したときの比較基準電圧Ｖｚに対する他の相の相電圧の正負に基づいてモータ２０の回転状態を判定する。

図２および図３は、モータ２０の回転状態判定方法を説明する図である。
図２は、モータ２０の正回転時における比較基準電圧Ｖｚと各相の逆起電圧を分圧した相電圧の波形を示すタイミングチャートである。
図２の縦軸は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電圧と、比較基準電圧Ｖｚとを示している。図２の横軸は、時刻を示している。実線は、Ｕ相の相電圧の波形を示している。一点鎖線は、Ｖ相の相電圧の波形を示している。太破線は、Ｗ相の相電圧の波形を示している。細破線は、比較基準電圧Ｖｚを示している。

ここでは一例として、判定ポイントａにおいて、Ｗ相を基準の相としている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相において、比較基準電圧Ｖｚの電圧レベルは同一である。ここでは、比較基準電圧Ｖｚに対する各相の相電圧の立ち上がりを比較する場合を説明する。比較基準電圧Ｖｚに対する各相の相電圧の立ち下がりを比較してもよいが、後記する正負の条件は逆転する。

各相の相電圧が、比較基準電圧Ｖｚと交差（ゼロクロス）するタイミングは１回転あたり６回発生している。判定ポイントａでは、Ｗ相の相電圧の立ち上がりが比較基準電圧Ｖｚと交差している。

この判定ポイントａにおいて、比較基準電圧Ｖｚに対するＵ相の相電圧とＶ相の相電圧との正負を判断する。これらの比較結果により、モータ２０の回転方向を判定することができる。すなわち、比較基準電圧Ｖｚに対するＵ相の相電圧が負であり、比較基準電圧Ｖｚに対するＶ相の相電圧が正であったならば、モータ２０の回転方向は、正回転であると判断できる。

モータ２０の回転速度が大きいほど、各相の相電圧の振幅は大きくなる。よって、比較基準電圧Ｖｚを各相の相電圧の振幅の中央からずらすことにより、モータ２０の回転速度が所定値を超えたことも併せて検知可能となる。各相の相電圧が、比較基準電圧Ｖｚと交差しないならは、モータ２０の回転速度が所定値以下であることを検知可能である。

図３は、モータ２０の逆回転時における比較基準電圧Ｖｚと各相の逆起電圧を分圧した相電圧の波形を示すタイミングチャートである。
図３の縦軸は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電圧と比較基準電圧Ｖｚとを示している。図３の横軸は、時刻を示している。以下、実線、一点鎖線、太破線、細破線の意味は、図２と同様である。
ここでは一例として、判定ポイントａにおいて、Ｗ相を基準の相としている。
比較基準電圧Ｖｚに対して各相の相電圧が交差（ゼロクロス）するタイミングは１回転あたり６回発生している。判定ポイントａでは、Ｗ相の相電圧の立ち上がりが比較基準電圧Ｖｚと交差している。

この判定ポイントａにおいて、比較基準電圧Ｖｚに対するＵ相の相電圧とＶ相の相電圧との正負を判断する。これらの比較結果により、モータ２０の回転方向を判定することができる。すなわち、比較基準電圧Ｖｚに対するＵ相の相電圧が正であり、比較基準電圧Ｖｚに対するＶ相の相電圧が負であったならば、モータ２０の回転方向は、逆回転であると判断できる。

正回転と同様に、モータ２０の回転速度が大きいほど、各相の相電圧の振幅は大きくなる。よって、比較基準電圧Ｖｚを各相の相電圧の振幅の中央からずらすことにより、モータ２０の回転速度が所定値を超えたことも併せて検知可能となる。各相の相電圧が、比較基準電圧Ｖｚと交差しないならは、モータ２０の回転速度が所定値以下であると検知可能である。

このように、基準の相の相電圧が比較基準電圧Ｖｚと交差したときの比較基準電圧Ｖｚに対する他の相の相電圧の正負に基づいて、モータ２０の回転方向と回転速度とを判定することができる。

比較基準電圧Ｖｚは、任意に設定可能である。例えば、比較基準電圧Ｖｚを小さく設定したならば、低い回転速度のときの回転方向まで検知可能となる。また、比較基準電圧Ｖｚを大きく設定したならば、高い回転速度ときの回転方向に限り検知可能となる。
本実施形態では、比較基準電圧生成部７１が、所定の定電圧である比較基準電圧Ｖｚを生成する。また、比較基準電圧生成部７１は、モータ２０が所定速度で回転しているときに各相に発生する相電圧の振幅に基づいて、比較基準電圧Ｖｚの絶対値を調整する。

図４は、本実施形態におけるモータ２０の回転方向の判定条件の一例を示す図である。この判定条件は、相電圧の立ち上がりが比較基準電圧Ｖｚに交差した場合である。
本実施形態では、比較基準電圧Ｖｚに対する基準の相の相電圧の立ち上がりの交差（ゼロクロス）を基点として、他の相の相電圧の正負に基づいてモータ２０の回転状態を判定する。更に相電圧の立ち下がりの交差を基点として、回転状態を判断する。この判定条件は、例えば制御部４に記憶される。

Ｗ相の相電圧の立ち上がりが比較基準電圧Ｖｚに交差し、Ｗ相が基準のとき、比較基準電圧Ｖｚに対するＵ相の相電圧が負、かつＶ相の相電圧が正ならば、モータは正回転している。比較基準電圧Ｖｚに対するＵ相の相電圧が正、かつＶ相の相電圧が負ならば、モータは逆回転している。

Ｕ相の相電圧の立ち上がりが比較基準電圧Ｖｚに交差し、Ｕ相が基準のとき、比較基準電圧Ｖｚに対するＶ相の相電圧が負、かつＷ相の相電圧が正ならば、モータは正回転している。比較基準電圧Ｖｚに対するＶ相の相電圧が正、かつＷ相の相電圧が負ならば、モータは逆回転している。

Ｖ相の相電圧の立ち上がりが比較基準電圧Ｖｚに交差し、Ｖ相が基準のとき、比較基準電圧Ｖｚに対するＷ相の相電圧が負、かつＵ相の相電圧が正ならば、モータは正回転している。比較基準電圧Ｖｚに対するＷ相の相電圧が正、かつＵ相の相電圧が負ならば、モータは逆回転している。
なお、相電圧の立ち下がりが比較基準電圧Ｖｚに交差した場合には、この正負の条件はそのまま逆として適用可能である。

例えば、比較基準電圧Ｖｚに対してＷ相の相電圧が立ち下がりで交差し、比較基準電圧Ｖｚに対してＵ相の相電圧は正、Ｖ相の相電圧は負であったならば、モータ２０の回転方向は正回転と判定される。

＜モータ２０の回転速度判定＞
回転状態判定部７２は、いずれか１つの相の相電圧の立ち上がりが比較基準電圧Ｖｚと交差したとき、当該相よりも位相が進んだ他の相の相電圧、および当該相よりも位相が遅れた他の相の相電圧の両方が比較基準電圧Ｖｚに対して負であったならば、モータ２０の回転速度が所定速度未満であると判定する。このように、比較基準電圧Ｖｚに対応する比較基準電圧Ｖｚの電圧を上げることにより、検知可能な回転速度を上げることができる。換言すれば、比較基準電圧Ｖｚを上げることにより、高い回転速度であるか否かを判定することができる。また、比較基準電圧Ｖｚを下げることにより、より低い回転速度が検知可能となる。

図５は、上位システム、駆動制御装置１、およびモータ２０の回転状態検出手順の具体例を示す制御シーケンス図である。
ステップＳ１１において、駆動制御装置１（図１参照）を管理する上位システムは、駆動制御装置１を電源ＯＮして起動する。
これに伴い、ステップＳ１２において、駆動制御装置１は、モータ２０（図１参照）から各相の誘起電圧（逆起電圧）の入力を受け付ける。モータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電されていなくても、吹き付ける風等の外乱などによりモータ２０が回転することがある。駆動制御装置１には、このときのコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに発生する誘起電圧（逆起電圧）が入力される。

ステップＳ１３において、制御部４（図１参照）は、回転状態判定のために回転状態検出回路７の比較基準電圧生成部７１および回転状態判定部７２を初期化する。比較基準電圧生成部７１は、初期化により予め設定された所定の定電圧である比較基準電圧Ｖｚを生成する。回転状態判定部７２は、初期化により内部状態をリセットし、回転状態判定動作を開始する。

ステップＳ１４において、制御部４は、上位システムから回転速度指示を受け付ける。この回転速度指示により比較基準電圧Ｖｚの電圧を変化させることで、回転方向のみならず回転状態を判定することができる。特に、高速度の逆回転などの回転状態を適切に検出することができる。例えば、比較基準電圧Ｖｚを上げることにより、より高速度の逆回転であるか否かを判定することができる。比較基準電圧Ｖｚを下げることにより、より低速度における逆回転までを検知可能となる。なお、上位システムからの回転速度指示は、比較基準電圧Ｖｚを変えない場合は発行されなくてもよく、また比較基準電圧Ｖｚの変更の有無にかかわらず当該回転速度指示を受け付ける態様でもよい。

ステップＳ１５において、回転状態検出回路７は、逆起電圧比較部５の出力に基づいて、モータ２０の回転状態を判定する。具体的には、比較基準電圧生成部７１が、所定の定電圧である比較基準電圧Ｖｚを生成し、逆起電圧比較部５が当該比較基準電圧Ｖｚとモータ２０の各相の逆起電圧を分圧した相電圧とを比較する。回転状態判定部７２は、基準の相の相電圧が比較基準電圧Ｖｚと交差したときの比較基準電圧Ｖｚに対する他の相の相電圧の正負（図４の回転方向の判定表参照）に基づいてモータ２０の回転状態を判定する。

ステップＳ１６において、駆動制御装置１は、回転状態判定後、通常の駆動制御を行う。具体的には、制御部４は、プリドライブ回路３に駆動制御信号Ｓ５を出力する。プリドライブ回路３は、駆動制御信号Ｓ５に基づき、インバータ回路２を駆動するための駆動信号Ｖｕｕ〜Ｖｗｌを生成し、インバータ回路２は、直流電源Ｖｄからの電力供給を受け、モータ２０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電流を供給してロータを回転させる。モータ２０は、定常回転で駆動する。

図６は、上位システム、駆動制御装置１、およびモータ２０の回転状態検出手順の変形例を示す制御シーケンス図である。図５と同じ要素には同一の符号を付与している。
ステップＳ１１において、駆動制御装置１（図１参照）を管理する上位システムは、駆動制御装置１を電源ＯＮして起動する。
これに伴い、ステップＳ１２において、駆動制御装置１は、モータ２０（図１参照）から各相の誘起電圧（逆起電圧）の入力を受け付ける。駆動制御装置１には、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに発生する誘起電圧（逆起電圧）が入力される。

ステップＳ１３において、制御部４（図１参照）は、回転状態判定のために回転状態検出回路７の比較基準電圧生成部７１および回転状態判定部７２を初期化する。比較基準電圧生成部７１は、初期化により予め設定された所定の定電圧である比較基準電圧Ｖｚを生成する。回転状態判定部７２は、初期化により内部状態をリセットし、回転状態判定動作を開始する。
ステップＳ２１において、駆動制御装置１は、一時的駆動を行う。具体的には、制御部４は、プリドライブ回路３に駆動制御信号Ｓ５を出力する。プリドライブ回路３は、駆動制御信号Ｓ５に基づき、インバータ回路２を駆動するための駆動信号Ｖｕｕ〜Ｖｗｌを生成する。インバータ回路２は、モータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電流を供給してロータを回転させる。モータ２０は、この一時的駆動により所定のトルクを発生する。
ステップＳ２２において、制御部４は、モータ２０の一時的駆動を停止する。これにより、各相の逆起電力を検知可能となる。

ステップＳ２３において、回転状態検出回路７は、逆起電圧比較部５の出力に基づいて、モータ２０の回転状態を判定する。具体的には、比較基準電圧生成部７１が、所定の定電圧である比較基準電圧Ｖｚを生成し、逆起電圧比較部５が比較基準電圧Ｖｚとモータ２０の各相の相電圧とを比較する。これにより、比較基準電圧Ｖｚに対するモータ２０の各相の相電圧の正負を判定することができる。回転状態判定部７２は、基準の相の相電圧が比較基準電圧Ｖｚと交差したときの、この比較基準電圧Ｖｚに対する他の相の相電圧の正負に基づいてモータ２０の回転状態を判定する。この判定は、モータ２０の１２０度回転に相当する比較的短時間で終了する。このような一時的駆動と駆動停止と回転状態判定とは、モータ２０が正回転と判定されるまで継続される。

ステップＳ２４において、制御部４は、再び一時的駆動を行い、ステップＳ２５において、このモータ２０の一時的駆動を停止する。

ステップＳ２６において、回転状態検出回路７は、逆起電圧比較部５の出力に基づいて、モータ２０の回転状態を判定する。回転状態検出回路７は、この回転状態判定で、モータ２０の回転状態が正回転と判定する。
以降のステップＳ１６において、駆動制御装置１は、通常の駆動制御を行う。

このように、図６の制御シーケンスは、モータ２０を一時的駆動によりトルクを加えたのちに回転状態を検出し、モータ２０が所定回転速度かつ正回転になると、定常的な回転駆動に遷移するものである。

以上説明したように、本実施形態のモータ２０の駆動制御装置１は、所定の定電圧である比較基準電圧Ｖｚを生成する比較基準電圧生成部７１と、比較基準電圧Ｖｚとモータ２０の各相の相電圧とを比較する逆起電圧比較部５と、いずれか１つの相の相電圧が比較基準電圧Ｖｚと交差したときの比較基準電圧Ｖｚに対する他の相の相電圧の正負に基づいてモータ２０の回転状態を判定する回転状態判定部７２と、を備える。これにより、短時間に回転状態を判定することができる。

例えば、モータ２０が１２０度回転するだけの時間で判定ができることから、ゼロクロス（交差）した時に回転方向を短時間に判定することができ、モータ２０の起動時間を短くすることができる。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｈ）のようなものがある。

（ａ） 上記実施形態での回転状態判定は、比較基準電圧Ｖｚに対する各相の相電圧の立ち上がりを比較しているが、更に比較基準電圧Ｖｚに対する各相の相電圧の立ち下がりを比較してもよい。立ち下がりの場合は、立ち上がりとは正負の判定は逆になる。また、これにより、モータ２０が６０度回転するだけの時間で回転状態を判定できる。
（ｂ） 駆動制御装置１の各構成要素は、少なくともその一部がハードウェアによる処理ではなく、ソフトウェアによる処理であってもよい。
（ｃ） モータ２０は、３相のブラシレスモータに限定されず、他の種類のモータであってもよい。また、モータ２０の相数は、３相に限られない。
（ｄ） モータ２０の駆動方式は、正弦波駆動方式に限定されず、例えば、矩形波駆動方式であってもよい。
（ｅ） 駆動制御装置１は、少なくともその一部を集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）としてもよい。

（ｆ） 図１に示した回転状態検出回路７の回路ブロック構成は具体例であって、これに限定されない。
（ｇ） 図５および図６に示した制御シーケンスは一例であって、これらのステップの処理に限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されてもよい。

（ｈ） モータ２０の各回転速度に対応した所定の比較基準電圧Ｖｚは、理論および実測結果などをもとに適切な値が設定され、記憶部（図示省略）に記憶されればよい。また、モータ２０の各回転速度に対応した比較基準電圧Ｖｚの値を記憶部に記憶してもよい。

１ 駆動制御装置 （モータ駆動制御装置の一例）
２ インバータ回路 （モータ駆動部の一部）
３ プリドライブ回路 （モータ駆動部の一部）
４ 制御部
５ 逆起電圧比較部
５１〜５３ コンパレータ
６ 位置検出回路
７ 回転状態検出回路
７１ 比較基準電圧生成部
７２ 回転状態判定部
２０ モータ （３相ブラシレスＤＣモータ）
Ｓｉｎ 回転速度指令信号
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 位相信号
Ｓ４ 位置検出信号
Ｓ５ 駆動制御信号
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ コイル
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 相電圧 （逆起電力に対応）
Ｖｃｃ 電源電圧
Ｖｄ 直流電源
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 端子間電圧
Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌ 駆動信号
Ｖｚ 比較基準電圧
Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子

Claims (4)

1. 所定の定電圧である比較基準電圧を生成する比較基準電圧生成部と、
   前記比較基準電圧とモータの各相の逆起電圧とを比較する逆起電圧比較部と、
   いずれか１つの相の前記逆起電圧が前記比較基準電圧と交差したときの前記比較基準電圧に対する他の相の前記逆起電圧の正負に基づいてモータの回転状態を判定する回転状態判定部と、
   を備え、
   前記比較基準電圧生成部が生成する前記比較基準電圧は、前記モータが所定速度で回転しているときに各相に発生する逆起電圧の振幅に基づいて設定される、
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
2. 前記モータは、３相モータであり、
   前記回転状態判定部は、いずれか１つの相の前記逆起電圧の立ち上がりが前記比較基準電圧と交差したとき、当該相よりも位相が進んだ他の相の前記逆起電圧が前記比較基準電圧に対して正であり、かつ、当該相よりも位相が遅れた他の相の前記逆起電圧が前記比較基準電圧に対して負ならば、前記３相モータが所定速度以上で正回転していると判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記モータは、３相モータであり、
   前記回転状態判定部は、いずれか１つの相の前記逆起電圧の立ち上がりが前記比較基準電圧と交差したとき、当該相よりも位相が進んだ他の相の前記逆起電圧、および当該相よりも位相が遅れた他の相の前記逆起電圧の両方が前記比較基準電圧に対して同符号であったならば、前記３相モータの回転速度が所定速度未満であると判定する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 所定の定電圧であって、モータが所定速度で回転しているときに各相に発生する逆起電圧の振幅に基づいて設定される比較基準電圧を生成するステップと、
   前記比較基準電圧と前記モータの各相の逆起電圧とを比較するステップと、
   いずれか１つの相の前記逆起電圧が前記比較基準電圧と交差したときの前記比較基準電圧に対する他の相の前記逆起電圧の正負に基づいて回転状態を判定するステップと、
   を実行することを特徴とする回転状態検出方法。

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