JP6398865B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、モータの回転を制御するモータ制御装置に関するものである。   The present invention relates to a motor control device that controls rotation of a motor.

特許文献1に示されるように、位相可変機構を介してクランク軸およびカム軸と出力軸の連結されたモータと、モータの回転角信号を出力するモータ回転角センサと、を備える内燃機関の可変バルブタイミング制御装置が知られている。この内燃機関の可変バルブタイミング制御装置は、クランク軸に対するカム軸の実際の位相差(実位相差)と目標とする位相差(目標位相差)とを演算し、両者の偏差とエンジン回転速度に基づいて目標モータ回転速度を演算するECU(電子制御ユニット)を有する。また内燃機関の可変バルブタイミング制御装置は、上記の偏差を小さくするようにモータの通電デューティ比をフィードバック制御するEDU(モータ駆動回路)も有する。   As disclosed in Patent Document 1, a variable internal combustion engine that includes a motor in which a crankshaft, a camshaft, and an output shaft are connected via a phase variable mechanism, and a motor rotation angle sensor that outputs a rotation angle signal of the motor. A valve timing control device is known. This variable valve timing control device for an internal combustion engine calculates the actual phase difference (actual phase difference) of the camshaft relative to the crankshaft and the target phase difference (target phase difference), and calculates the deviation between them and the engine speed. It has ECU (electronic control unit) which calculates a target motor rotational speed based on it. The variable valve timing control device for an internal combustion engine also includes an EDU (motor drive circuit) that feedback-controls the motor duty ratio so as to reduce the deviation.

特開2013−24065号公報JP2013-24065A

上記したように特許文献1に示される内燃機関の可変バルブタイミング制御装置はモータ回転角センサを有するが、このようなセンサとしては、ホール素子を採用することができる。例えば3つのホール素子が電気角で120°異なるようにモータのロータの近くに設けられ、位相が120°異なるセンサ信号を出力する。この3つのセンサ信号が上記のECUに入力され、ECUは3つのセンサ信号に基づいてモータの実際の回転角度を算出する。ところでこのような構成の場合、ホール素子(センサ素子)の数が多い、という問題がある。   As described above, the variable valve timing control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 includes a motor rotation angle sensor. As such a sensor, a Hall element can be employed. For example, three Hall elements are provided in the vicinity of the rotor of the motor so that the electrical angle differs by 120 °, and sensor signals having phases different by 120 ° are output. These three sensor signals are input to the ECU, and the ECU calculates the actual rotation angle of the motor based on the three sensor signals. In the case of such a configuration, there is a problem that the number of Hall elements (sensor elements) is large.

そこで本発明は上記問題点に鑑み、センサ素子の数を低減しつつ、回転角度を検出可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a motor control device capable of detecting a rotation angle while reducing the number of sensor elements.

上記した目的を達成するための開示された発明の1つは、モータ(200)の回転によって発生される周期的な磁気信号をデジタル信号に変換する第1センサ素子(51)および第2センサ素子(52)と、
第1センサ素子から出力される第1センサ信号および第2センサ素子から出力される第2センサ信号それぞれに基づいてモータを制御するドライバユニット(20)と、を有し、
第1センサ素子と第2センサ素子とは、モータの回転方向に磁気信号の電気角で120°離れて配置され、
ドライバユニットは、第1センサ信号と第2センサ信号それぞれの信号レベルが同一の場合の時間を計測し、その計測時間および第1センサ信号と第2センサ信号それぞれの信号レベルに基づいてモータの回転角度を推定する。
One of the disclosed inventions for achieving the above object is a first sensor element (51) and a second sensor element for converting a periodic magnetic signal generated by the rotation of the motor (200) into a digital signal. (52)
A driver unit (20) for controlling the motor based on each of the first sensor signal output from the first sensor element and the second sensor signal output from the second sensor element;
The first sensor element and the second sensor element are arranged 120 ° apart from each other in the electrical angle of the magnetic signal in the rotation direction of the motor,
The driver unit measures the time when the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal are the same, and rotates the motor based on the measurement time and the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal. Estimate the angle.

Hiレベルを1、Loレベルを0とし、2つのセンサ信号を例えば00,01と表記すると、磁気信号が周期的に変化するとセンサ信号は、00、10、11、01と順に変化する。ただし、センサ信号が00,11となるのはモータ(200)が60°回転する間であり、センサ信号が10,01となるのはモータ(200)が120°回転する間である。   When the Hi level is 1 and the Lo level is 0, and the two sensor signals are expressed as 00, 01, for example, the sensor signal changes in order of 00, 10, 11, 01 when the magnetic signal changes periodically. However, the sensor signal becomes 00, 11 while the motor (200) rotates by 60 °, and the sensor signal becomes 10, 01 when the motor (200) rotates by 120 °.

例えばセンサ信号が00となる回転角度を0°−60°とすると、センサ信号が10となる回転角度は60°−180°である。同様にしてセンサ信号が11となる回転角度は180°−240°であり、センサ信号が01となる回転角度は240°−360°である。したがってセンサ信号が00となる時間はモータ(200)が0°から60°まで回転する時間であり、センサ信号が11となる時間はモータ(200)が180°から240°まで回転する時間である。   For example, if the rotation angle at which the sensor signal is 00 is 0 ° -60 °, the rotation angle at which the sensor signal is 10 is 60 ° -180 °. Similarly, the rotation angle at which the sensor signal is 11 is 180 ° -240 °, and the rotation angle at which the sensor signal is 01 is 240 ° -360 °. Therefore, the time when the sensor signal becomes 00 is the time when the motor (200) rotates from 0 ° to 60 °, and the time when the sensor signal becomes 11 is the time when the motor (200) rotates from 180 ° to 240 °. .

モータ(200)の回転数が過渡的に変化しない限り、モータ(200)は等速で回転する。したがってモータ(200)が60°刻みで回転する時間それぞれはほぼ等しいとみなせる。これにより、例えばセンサ信号が00となる時間を計測し、その計測時間とセンサ信号の信号レベルとに基づいてモータ(200)の回転角度を推定することができる。   Unless the rotational speed of the motor (200) changes transiently, the motor (200) rotates at a constant speed. Therefore, it can be considered that the time for which the motor (200) rotates in 60 ° increments is substantially equal. Thereby, for example, the time when the sensor signal becomes 00 can be measured, and the rotation angle of the motor (200) can be estimated based on the measurement time and the signal level of the sensor signal.

例えば、センサ信号が00の時間を計測すると、以下の様に回転角度を推定することができる。すなわち、センサ信号が00から10に切り換ったタイミングから計測時間が経過するまでの間、モータ(200)の回転角度は60°−120°であると推定することができる。そしてさらに計測時間が経過するまでの間、モータ(200)の回転角度は120°−180°であると推定することができる。ただし、回転角度が180°に達するとセンサ信号は10から11に切り換わる。センサ信号が11の場合、上記のようにモータ(200)の回転角度は180°−240°であると算定することができる。また同様にして、センサ信号が11から01に切り換わったタイミングから計測時間が経過するまでの間、モータ(200)の回転角度は240°−300°であると推定することができる。そしてさらに計測時間経過するまでの間、モータ(200)の回転角度は300°−360°であると推定することができる。   For example, when the time when the sensor signal is 00 is measured, the rotation angle can be estimated as follows. That is, it can be estimated that the rotation angle of the motor (200) is 60 ° -120 ° from the timing when the sensor signal switches from 00 to 10 until the measurement time elapses. Until the measurement time elapses, the rotation angle of the motor (200) can be estimated to be 120 ° -180 °. However, when the rotation angle reaches 180 °, the sensor signal is switched from 10 to 11. When the sensor signal is 11, the rotation angle of the motor (200) can be calculated as 180 ° -240 ° as described above. Similarly, it can be estimated that the rotation angle of the motor (200) is 240 ° -300 ° from the timing when the sensor signal switches from 11 to 01 until the measurement time elapses. Until the measurement time further elapses, the rotation angle of the motor (200) can be estimated to be 300 ° -360 °.

以上に示したように、センサ素子(51,52)の数が2つであったとしても、モータ(200)の回転角度を検出することができる。   As described above, even if the number of sensor elements (51, 52) is two, the rotation angle of the motor (200) can be detected.

上記の発明を含有する開示された発明の1つは、ドライバユニットは、車両の電子制御装置(10)から入力される目標回転数にモータの実際の回転数が到達するようにモータを制御しており、計測時間を計測した後に目標回転数が変化すると、その変化量に基づいて補正係数を算出し、補正係数を計測時間に乗算することで計測時間を補正する。 In one of the disclosed inventions including the above invention, the driver unit controls the motor so that the actual rotational speed of the motor reaches the target rotational speed input from the electronic control device (10) of the vehicle. When the target rotational speed changes after measuring the measurement time, a correction coefficient is calculated based on the change amount, and the measurement time is corrected by multiplying the measurement time by the correction coefficient.

目標回転数が過渡的に変化すると、それに伴ってモータ(200)の実際の回転数が変化するため、モータ(200)は等速で回転しなくなる。したがってモータ(200)が60°刻みで回転する時間が等しくなくなる。そこで上記の発明のように、目標回転数の変化量に基づく補正係数を算出し、その補正係数でもって計測時間を補正する。これにより、例えば目標回転数が減少したために、モータ(200)が0°から60°まで回転する時間(計測時間)よりも、60°から120°まで回転するまでの時間が長くなったとしても、60°−120°の回転角度の推定がずれることが抑制される。   When the target rotational speed changes transiently, the actual rotational speed of the motor (200) changes accordingly, and the motor (200) does not rotate at a constant speed. Therefore, the time for which the motor (200) rotates in 60 ° increments is not equal. Therefore, as in the above-described invention, a correction coefficient based on the amount of change in the target rotational speed is calculated, and the measurement time is corrected using the correction coefficient. As a result, for example, because the target rotational speed has decreased, the time until the motor (200) rotates from 60 ° to 120 ° is longer than the time during which the motor (200) rotates from 0 ° to 60 ° (measurement time). , It is possible to suppress the estimation of the rotation angle of 60 ° -120 °.

上記の発明を含有する開示された発明の1つは、モータは、出力軸が固定される埋込磁石形回転子(210)と、電流が流れることで埋込磁石形回転子にマグネットトルクとリラクタンストルクの合わさった回転トルクを発生させる複数のステータコイル(224〜226)を有する固定子(220)と、を有する永久磁石形同期モータであり、
ドライバユニットは、ステータコイルに電流を流すインバータ(40)と、モータの回転角度を推定するとともに、推定した回転角度に基づいてインバータを制御するための制御信号を生成し、制御信号をインバータに出力するドライバ(30)と、を有し、
複数のステータコイルとしては、埋込磁石形回転子の回転方向に磁気信号の電気角で120°ずつ順に離れて配置された第1ステータコイル(224)、第2ステータコイル(225)、第3ステータコイル(226)があり、
第1センサ素子は、第1ステータコイルから回転方向に対して後進側に電気角で30°ずれて配置され、
第2センサ素子は、第2ステータコイルから回転方向に対して後進側に電気角で30°ずれて配置され、
ドライバは、
回転角度が電気角で60°変化する毎に、埋込磁石形回転子が回転するように制御信号を変化させており、
停止状態のモータを始動させる際に、
第1センサ信号および第2センサ信号それぞれの信号レベルが同一である場合、その第1センサ信号と第2センサ信号の信号レベルに対応する60°の角度範囲の制御信号を生成し、
第1センサ信号および第2センサ信号それぞれの信号レベルが異なる場合、その第1センサ信号と第2センサ信号の信号レベルに対応する120°の角度範囲を60°と60°の2つに等分した際のモータを回転方向に対して後進側の60°の角度範囲に対応する制御信号を生成し、
その後に回転方向へとモータを回転させるべく、第1センサ信号および第2センサ信号それぞれの信号レベルの変動に応じて回転角度が電気角で60°変化する毎に、埋込磁石形回転子が回転するように制御信号を変化させる。
One of the disclosed inventions including the above-described invention is that a motor includes an embedded magnet-type rotor (210) to which an output shaft is fixed, and a magnet torque that is applied to the embedded magnet-type rotor when current flows. A permanent magnet synchronous motor having a stator (220) having a plurality of stator coils (224 to 226) for generating rotational torque combined with reluctance torque,
The driver unit estimates the rotation angle of the inverter (40) for supplying current to the stator coil and the motor, generates a control signal for controlling the inverter based on the estimated rotation angle, and outputs the control signal to the inverter A driver (30),
The plurality of stator coils include a first stator coil (224), a second stator coil (225), and a third stator coil that are sequentially spaced 120 ° in electrical angle of the magnetic signal in the rotational direction of the embedded magnet rotor. There is a stator coil (226),
The first sensor element is arranged with an electrical angle of 30 ° shifted backward from the first stator coil with respect to the rotational direction,
The second sensor element is arranged with an electrical angle of 30 ° shifted backward from the second stator coil with respect to the rotational direction,
The driver
Every time the rotation angle changes by 60 ° in electrical angle, the control signal is changed so that the embedded magnet type rotor rotates.
When starting a stopped motor,
When the signal level of each of the first sensor signal and the second sensor signal is the same, a control signal having an angle range of 60 ° corresponding to the signal level of the first sensor signal and the second sensor signal is generated.
When the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal are different, the angle range of 120 ° corresponding to the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal is equally divided into two of 60 ° and 60 °. A control signal corresponding to an angle range of 60 ° on the reverse side with respect to the rotation direction of the motor when
After that, every time the rotation angle changes by 60 degrees in electrical angle according to the fluctuation of the signal level of each of the first sensor signal and the second sensor signal to rotate the motor in the rotation direction, the embedded magnet rotor The control signal is changed so as to rotate.

発明を実施するための形態で詳説するように、後進側の角度範囲に対応する制御信号を生成した方が、進行側の角度範囲に対応する制御信号を生成するよりも、埋込磁石形回転子(210)に生成される回転トルクが大きい。そのためにモータ(200)を効率よく始動することができる。   As described in detail in the detailed description of the present invention, the generation of a control signal corresponding to the reverse-side angle range generates the embedded magnet type rotation rather than the generation of a control signal corresponding to the forward-side angle range. The rotational torque generated in the child (210) is large. Therefore, the motor (200) can be started efficiently.

以上に示したように、センサ素子の数が2つであったとしても、センサ信号に基づいてモータ(200)を始動することができる。したがって例えばモータ(200)を始動するために埋込磁石形回転子(210)を初期位置に強制的に移動させたり、埋込磁石形回転子(210)の初期位置を予め記憶させたりしなくともよくなる。   As described above, even if the number of sensor elements is two, the motor (200) can be started based on the sensor signal. Therefore, for example, the embedded magnet type rotor (210) is not forcibly moved to the initial position in order to start the motor (200), or the initial position of the embedded magnet type rotor (210) is not stored in advance. Get better.

なお、上記発明に記載の回転方向としては正転方向とその逆の逆転方向とがあり、この2つの方向の内のいずれか一方を示している。   In addition, as a rotation direction as described in the said invention, there exist a normal rotation direction and the reverse rotation direction of the reverse, and has shown either one of these two directions.

また、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。   In addition, the elements described in the claims described in the claims and the means for solving the problems are indicated with parentheses. The reference numerals in parentheses are for simply indicating the correspondence with each component described in the embodiment, and do not necessarily indicate the element itself described in the embodiment. The description of the reference numerals with parentheses does not unnecessarily narrow the scope of the claims.

第1実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the motor control apparatus which concerns on 1st Embodiment. モータの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a motor. インバータとステータコイルの概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of an inverter and a stator coil. 回転角度に対するセンサ信号と制御信号の関係を示す図表である。It is a graph which shows the relationship between the sensor signal with respect to a rotation angle, and a control signal. 回転角度に対する制御信号の関係を示す図表である。It is a graph which shows the relationship of the control signal with respect to a rotation angle. 指令信号、センサ信号、参考制御信号、および、制御信号を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows a command signal, a sensor signal, a reference control signal, and a control signal. 回転トルクを示すモデル図である。It is a model figure which shows a rotational torque. 制御信号によって生じる回転トルクの相違を説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating the difference in the rotational torque which arises with a control signal. 回転角度の推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the estimation process of a rotation angle. 計測時間の補正処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction process of measurement time. モータの始動処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the starting process of a motor.

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図11に基づいて、本実施形態に係るモータ制御装置を説明する。図1ではモータ制御装置100の他に、モータ200、内燃機関300、バルブタイミング変換部310、カム角センサ340、および、クランク角センサ350を図示している。そして図2では後述する電気角を括弧つきで図示し、回転角センサ50にハッチングを施している。さらに図2では、参考としてW相ホール素子を破線で示すとともに、図4ではそのW相ホール素子から出力されるW相センサ信号を参考として図示している。図6では3つのセンサ信号によって出力される参考制御信号を参考として示しており、参考制御信号と制御信号とを模式的に階段状の信号として図示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
The motor control device according to the present embodiment will be described based on FIGS. In addition to the motor control device 100, FIG. 1 illustrates a motor 200, an internal combustion engine 300, a valve timing conversion unit 310, a cam angle sensor 340, and a crank angle sensor 350. In FIG. 2, an electrical angle, which will be described later, is shown in parentheses, and the rotation angle sensor 50 is hatched. Further, in FIG. 2, the W-phase Hall element is indicated by a broken line for reference, and in FIG. 4, the W-phase sensor signal output from the W-phase Hall element is illustrated for reference. In FIG. 6, the reference control signal output by three sensor signals is shown for reference, and the reference control signal and the control signal are schematically shown as stepped signals.

モータ制御装置100はモータ200の回転を制御することで、内燃機関300のカムシャフト320とクランクシャフト330の位相差を制御するものである。図1に示すように、モータ制御装置100は3つのステータ線95〜97を介してモータ200と電気的に接続され、モータ200はバルブタイミング変換部310を介して内燃機関300と機械的に連結されている。以下においては先ずモータ200、バルブタイミング変換部310、および、内燃機関300を説明した後、モータ制御装置100について詳説する。   The motor control device 100 controls the phase difference between the camshaft 320 and the crankshaft 330 of the internal combustion engine 300 by controlling the rotation of the motor 200. As shown in FIG. 1, the motor control device 100 is electrically connected to the motor 200 via three stator wires 95 to 97, and the motor 200 is mechanically connected to the internal combustion engine 300 via a valve timing conversion unit 310. Has been. In the following, the motor 200, the valve timing conversion unit 310, and the internal combustion engine 300 will be described first, and then the motor control device 100 will be described in detail.

モータ200は永久磁石形同期モータであり、図2に示すように出力軸を持つロータ210、および、ロータ210の周りに設けられたステータ220を有する。ロータ210は、円柱形状の鉄芯211と、この鉄芯211に埋め込まれた永久磁石212と、を有する埋込磁石形回転子である。本実施形態では永久磁石212のN極とS極とが交互に隣接するように鉄芯211の軸周りに等間隔で埋め込まれており、隣り合うN極とS極の隣接間隔が45°になっている。これにより複数の永久磁石212にて発生される磁束は、ロータ210が90°回転する毎に周期的に変化し、機械角90°に対して電気角が360°になっている。この永久磁石212から発せられる磁束が後述の回転角センサ50にて検出される。   The motor 200 is a permanent magnet type synchronous motor, and has a rotor 210 having an output shaft and a stator 220 provided around the rotor 210 as shown in FIG. The rotor 210 is an embedded magnet type rotor having a cylindrical iron core 211 and a permanent magnet 212 embedded in the iron core 211. In the present embodiment, the N poles and S poles of the permanent magnet 212 are embedded at equal intervals around the axis of the iron core 211 so that the N poles and S poles are alternately adjacent to each other, and the adjacent interval between the adjacent N poles and S poles is 45 °. It has become. Thereby, the magnetic flux generated by the plurality of permanent magnets 212 periodically changes every time the rotor 210 rotates 90 °, and the electrical angle is 360 ° with respect to the mechanical angle 90 °. A magnetic flux generated from the permanent magnet 212 is detected by a rotation angle sensor 50 described later.

これに対してステータ220(固定子)は、円筒形状のケース221と、このケース221の内周面に設けられた突極222と、突極222に巻き回されたステータコイル223と、を有する。ケース221の内周面に12個の突極222が等間隔で設けられ、2つの突極222の最短隣接間隔がロータ210の軸周りにて機械角で30°(電気角で120°)になっている。   On the other hand, the stator 220 (stator) has a cylindrical case 221, a salient pole 222 provided on the inner peripheral surface of the case 221, and a stator coil 223 wound around the salient pole 222. . Twelve salient poles 222 are provided at equal intervals on the inner peripheral surface of the case 221, and the shortest adjacent interval between the two salient poles 222 is 30 ° in mechanical angle (120 ° in electrical angle) around the axis of the rotor 210. It has become.

ステータコイル223としては、図3に示すようにU相ステータコイル224、V相ステータコイル225、および、W相ステータコイル226を有する。図2に記号U,V,Wで示すように、12個の突極222に3つのステータコイル224,225,226が順に隣接するように巻き回され、それぞれ隣接間隔が機械角で90°(電気角で360°)の関係にある4つの突極222に巻き回されている。U相ステータコイル224が特許請求の範囲に記載の第1ステータコイル、V相ステータコイル225が特許請求の範囲に記載の第2ステータコイルに相当する。またW相ステータコイル226が特許請求の範囲に記載の第3ステータコイルに相当する。   As shown in FIG. 3, the stator coil 223 includes a U-phase stator coil 224, a V-phase stator coil 225, and a W-phase stator coil 226. As indicated by symbols U, V, and W in FIG. 2, three stator coils 224, 225, and 226 are wound around twelve salient poles 222 so as to be adjacent to each other in order, and the adjacent interval is 90 ° in mechanical angle ( It is wound around four salient poles 222 having a relationship of 360 ° in electrical angle. The U-phase stator coil 224 corresponds to the first stator coil described in the claims, and the V-phase stator coil 225 corresponds to the second stator coil described in the claims. The W-phase stator coil 226 corresponds to the third stator coil recited in the claims.

図3に示すように3つのステータコイル224〜226はY結線され、それぞれ対応するインバータ40の2つのスイッチの中点に結線されている。例えば図3に示すスイッチ41,44がオン状態になるとステータコイル224,225が電源のプラス端子とマイナス端子とに接続され、ステータコイル224,225に電流が流れる。この電流の流動によってステータコイル224,225から磁束が発生され、この磁束がロータ210の永久磁石212と鉄芯211それぞれに作用することで、ロータ210に回転トルクが発生する。これによりモータ200の出力軸が自律回転する。   As shown in FIG. 3, the three stator coils 224 to 226 are Y-connected, and are respectively connected to the midpoints of the two switches of the corresponding inverter 40. For example, when the switches 41 and 44 shown in FIG. 3 are turned on, the stator coils 224 and 225 are connected to the positive terminal and the negative terminal of the power source, and current flows through the stator coils 224 and 225. Due to this current flow, magnetic flux is generated from the stator coils 224 and 225, and this magnetic flux acts on the permanent magnet 212 and the iron core 211 of the rotor 210, thereby generating rotational torque in the rotor 210. Thereby, the output shaft of the motor 200 rotates autonomously.

上記したモータ200の出力軸はバルブタイミング変換部310を介してカムシャフト320に連結されている。そしてバルブタイミング変換部310はチェーンを介してクランクシャフト330に連結されている。内燃機関300の駆動によってクランクシャフト330が回転し始めると、それに伴ってバルブタイミング変換部310とともにカムシャフト320とモータ200の出力軸も回転し始める。この回転によってカムシャフト320のカムジャーナルに設けられたカムロブが回転する。カムロブの回転により吸気弁と排気弁が燃焼室に対して上下動する。吸気弁にて燃焼室への吸気が行われ、排気弁にて燃焼室からの排気が行われる。   The output shaft of the motor 200 described above is connected to the camshaft 320 via the valve timing conversion unit 310. The valve timing converter 310 is connected to the crankshaft 330 via a chain. When the crankshaft 330 starts to rotate by driving the internal combustion engine 300, the camshaft 320 and the output shaft of the motor 200 together with the valve timing conversion unit 310 also start to rotate. This rotation causes the cam lobe provided on the cam journal of the camshaft 320 to rotate. The intake valve and the exhaust valve move up and down with respect to the combustion chamber by the rotation of the cam lobe. Intake into the combustion chamber is performed by the intake valve, and exhaust from the combustion chamber is performed by the exhaust valve.

内燃機関300が例えば4サイクルエンジンの場合、吸気弁若しくは排気弁に対応するカムシャフト320のカムロブは、クランクシャフト330が2回転すると1回転する。通常、吸気弁と排気弁の位相はカムシャフト320の回転角度で換算するとおよそ180°ずれている。この吸気弁に対する排気弁の位相差は、カムシャフト320のクランクシャフト330に対する位相差をモータ制御装置100、モータ200、および、バルブタイミング変換部310によって制御することで調整可能となっている。   When the internal combustion engine 300 is, for example, a four-cycle engine, the cam lobe of the camshaft 320 corresponding to the intake valve or the exhaust valve rotates once when the crankshaft 330 rotates twice. Normally, the phases of the intake valve and the exhaust valve are shifted by approximately 180 ° when converted by the rotation angle of the camshaft 320. The phase difference of the exhaust valve with respect to the intake valve can be adjusted by controlling the phase difference of the camshaft 320 with respect to the crankshaft 330 by the motor control device 100, the motor 200, and the valve timing conversion unit 310.

図示しないがバルブタイミング変換部310は、上記したチェーンを介して伝達されるクランクシャフト330の回転トルクをカムシャフト320に伝達しつつ、カムシャフト320をクランクシャフト330に対して相対的に回転させる遊星歯車機構を有する。バルブタイミング変換部310は上記したチェーンが連結される環状のリングギヤ、および、リングギヤの中に設けられた円盤状のピニオンギヤとバルブギヤを有する。リングギヤはチェーンを介してクランクシャフト330に連結され、バルブギヤはカムシャフト320に連結されている。そしてピニオンギヤはモータ200の出力軸に連結されている。リングギヤの内側面に歯が形成され、ピニオンギヤおよびバルブギヤそれぞれの外側面に歯が形成されている。このリングギヤの内側面の歯とピニオンギヤの歯とが噛み合わさり、ピニオンギヤの歯とバルブギヤの歯とが噛み合わさっている。したがってクランクシャフト330が回転するとその回転トルクがチェーンを介してリングギヤに伝達され、これによってリングギヤが回転する。するとピニオンギヤがバルブギヤの周りを公転し、これによってバルブギヤが回転する。この結果、クランクシャフト330とともにカムシャフト320が回転する。   Although not shown, the valve timing conversion unit 310 transmits the rotational torque of the crankshaft 330 transmitted through the above-described chain to the camshaft 320, and rotates the camshaft 320 relative to the crankshaft 330. It has a gear mechanism. The valve timing conversion unit 310 includes an annular ring gear to which the above-described chain is connected, and a disk-shaped pinion gear and a valve gear provided in the ring gear. The ring gear is connected to the crankshaft 330 via a chain, and the valve gear is connected to the camshaft 320. The pinion gear is connected to the output shaft of the motor 200. Teeth are formed on the inner surface of the ring gear, and teeth are formed on the outer surfaces of the pinion gear and the valve gear. The teeth of the inner surface of the ring gear and the teeth of the pinion gear mesh with each other, and the teeth of the pinion gear and the teeth of the valve gear mesh with each other. Therefore, when the crankshaft 330 rotates, the rotational torque is transmitted to the ring gear through the chain, and thereby the ring gear rotates. Then, the pinion gear revolves around the valve gear, thereby rotating the valve gear. As a result, the camshaft 320 rotates together with the crankshaft 330.

カムシャフト320のクランクシャフト330に対する位相差(以下、単に位相差と示す)を維持する場合、モータ制御装置100はモータ200によってピニオンギヤを自転させずにバルブギヤの周りを公転させることで、バルブギヤとリングギヤとを同一の速さで回転させる。しかしながら位相差を進角若しくは遅角する場合、モータ制御装置100はモータ200によってピニオンギヤを自転させつつバルブギヤの周りを公転させることで、バルブギヤをリングギヤに対して相対的に回転させる。モータ200の出力軸がクランクシャフト330よりも速く公転すると位相差が進角され、出力軸がクランクシャフト330よりも遅く公転すると位相差が遅角される。進角若しくは遅角によって位相差が目標とする位相差(以下、目標位相差と示す)に到達すると、モータ200の出力軸をリングギヤと同一の速さで公転させる。これによって調整後の位相差が維持される。このモータ200による位相差の制御によって、吸気タイミングと排気タイミングが調整される。   When maintaining the phase difference between the camshaft 320 and the crankshaft 330 (hereinafter simply referred to as a phase difference), the motor control device 100 causes the motor 200 to revolve around the valve gear without rotating the pinion gear, so that the valve gear and the ring gear are rotated. And rotate at the same speed. However, when the phase difference is advanced or retarded, the motor control device 100 revolves around the valve gear while rotating the pinion gear by the motor 200, thereby rotating the valve gear relative to the ring gear. When the output shaft of the motor 200 revolves faster than the crankshaft 330, the phase difference is advanced, and when the output shaft revolves later than the crankshaft 330, the phase difference is retarded. When the phase difference reaches a target phase difference (hereinafter referred to as a target phase difference) by the advance angle or the retard angle, the output shaft of the motor 200 is revolved at the same speed as the ring gear. As a result, the adjusted phase difference is maintained. By controlling the phase difference by the motor 200, the intake timing and the exhaust timing are adjusted.

図1に示すように内燃機関300にはカム角センサ340とクランク角センサ350が設けられている。カム角センサ340とクランク角センサ350によってカムシャフト320の回転角度とクランクシャフト330の回転角度が検出される。モータ制御装置100はカムシャフト320の回転角度とクランクシャフト330の回転角度とに基づいて実際の位相差(以下、実位相差と示す)を算出するとともに、内燃機関300の回転数を算出する。また後述するようにモータ制御装置100はモータ200の回転角度を算出し、算出したモータ200の回転角度と内燃機関300の回転数とに基づいてモータ200を制御する。こうすることでモータ制御装置100は実位相差を制御する。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 300 is provided with a cam angle sensor 340 and a crank angle sensor 350. The cam angle sensor 340 and the crank angle sensor 350 detect the rotation angle of the cam shaft 320 and the rotation angle of the crank shaft 330. The motor control device 100 calculates an actual phase difference (hereinafter referred to as an actual phase difference) based on the rotation angle of the camshaft 320 and the rotation angle of the crankshaft 330, and calculates the rotation speed of the internal combustion engine 300. As will be described later, the motor control device 100 calculates the rotation angle of the motor 200 and controls the motor 200 based on the calculated rotation angle of the motor 200 and the rotation speed of the internal combustion engine 300. By doing so, the motor control device 100 controls the actual phase difference.

なお実位相差を制御するためには、上記の目標位相差を算出しなくてはならない。この目標位相差は、ユーザのアクセル踏込量を示すアクセル開度センサや内燃機関300の吸入空気量を計測するエアフロメータなどの車両の走行状態を示す各種センサ信号に基づいて、モータ制御装置100にて算出される。以下、モータ制御装置100について詳説する。   In order to control the actual phase difference, the above target phase difference must be calculated. This target phase difference is determined by the motor control device 100 based on various sensor signals indicating the running state of the vehicle, such as an accelerator opening sensor indicating the accelerator depression amount of the user and an air flow meter that measures the intake air amount of the internal combustion engine 300. Is calculated. Hereinafter, the motor control device 100 will be described in detail.

図1に示すようにモータ制御装置100は、エンジンECU10、ドライバユニット20、および、回転角センサ50を有する。エンジンECU10は信号線91〜94を介してドライバユニット20と電気的に接続され、ドライバユニット20はステータ線95〜97を介してモータ200と電気的に接続されている。またドライバユニット20はセンサ線98,99を介して回転角センサ50と電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, the motor control device 100 includes an engine ECU 10, a driver unit 20, and a rotation angle sensor 50. The engine ECU 10 is electrically connected to the driver unit 20 via signal lines 91 to 94, and the driver unit 20 is electrically connected to the motor 200 via stator wires 95 to 97. The driver unit 20 is electrically connected to the rotation angle sensor 50 through sensor wires 98 and 99.

エンジンECU10からドライバユニット20へと、指令信号線91を介してモータ200の目標とする回転数(目標回転数)を含む指令信号が出力される。これとは逆に、ドライバユニット20からエンジンECU10へと、回転数信号線92を介してモータ200の実際の回転数(実回転数)を含む回転数信号が出力される。またドライバユニット20からエンジンECU10へと、回転方向信号線93を介してモータ200の回転方向を含む回転方向信号が出力され、検査信号線94を介してドライバユニット20の検査結果を含む検査信号が出力される。そしてドライバユニット20からモータ200へと、ステータ線95〜97を介してモータ200の回転を制御するための回転電流が出力される。最後に、回転角センサ50からドライバユニット20へと、センサ線98,99を介してモータ200の回転角度に対応するセンサ信号が出力される。   A command signal including a target rotation speed (target rotation speed) of the motor 200 is output from the engine ECU 10 to the driver unit 20 via the command signal line 91. On the contrary, a rotational speed signal including the actual rotational speed (actual rotational speed) of the motor 200 is output from the driver unit 20 to the engine ECU 10 via the rotational speed signal line 92. A rotation direction signal including the rotation direction of the motor 200 is output from the driver unit 20 to the engine ECU 10 via the rotation direction signal line 93, and an inspection signal including the inspection result of the driver unit 20 is transmitted via the inspection signal line 94. Is output. Then, a rotation current for controlling the rotation of the motor 200 is output from the driver unit 20 to the motor 200 via the stator wires 95 to 97. Finally, a sensor signal corresponding to the rotation angle of the motor 200 is output from the rotation angle sensor 50 to the driver unit 20 via the sensor lines 98 and 99.

エンジンECU10は上記した車両の走行状態を示す各種センサ信号や内燃機関300の回転数、および、ドライバユニット20から出力される実回転数に基づいてモータ200の目標回転数を決定するものである。先ずエンジンECU10は、上記の各種センサ信号に基づいて、車両の走行状態に適合する目標位相差を算出する。次いでエンジンECU10は、実位相差を目標位相差とするための目標回転数を上記の各種情報に基づいて算出し、この目標回転数を含めた指令信号をドライバユニット20に出力する。   The engine ECU 10 determines the target rotational speed of the motor 200 based on the various sensor signals indicating the traveling state of the vehicle described above, the rotational speed of the internal combustion engine 300, and the actual rotational speed output from the driver unit 20. First, the engine ECU 10 calculates a target phase difference suitable for the running state of the vehicle based on the various sensor signals. Next, the engine ECU 10 calculates a target rotational speed for setting the actual phase difference as the target phase difference based on the various information described above, and outputs a command signal including the target rotational speed to the driver unit 20.

ドライバユニット20は、ドライバ30とインバータ40を有する。ドライバ30はエンジンECU10から入力される指令信号、および、回転角センサ50から入力されるセンサ信号に基づいてインバータ40を制御する。ドライバ30は先ずセンサ信号に基づいてモータ200の回転角度を検出するとともに、モータ200の実回転数と回転方向を算出する。   The driver unit 20 includes a driver 30 and an inverter 40. The driver 30 controls the inverter 40 based on a command signal input from the engine ECU 10 and a sensor signal input from the rotation angle sensor 50. First, the driver 30 detects the rotation angle of the motor 200 based on the sensor signal, and calculates the actual rotation speed and rotation direction of the motor 200.

ドライバ30による回転角度の検出については長くなるので後で説明することにし、先ず、モータ200の実回転数と回転方向の算出を説明する。モータ200の実回転数は、図6に示す2つのセンサ信号のパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとをカウントすることで算出することができる。後述するように回転角センサ50は2つのホール素子51,52しか有さないため、3つのホール素子を有する構成とは異なり、モータ200の回転が一定だとしても、2つのセンサ信号のパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの頻出度は不定となる。しかしながら例えば図6に示すようにV相センサ信号のパルスが立ち上がってからU相センサ信号のパルスが立ち下がるまでの時間、および、V相センサ信号のパルスが立ち下がってからU相センサ信号のパルスが立ち上がるまでの時間は他の場合と比べて最短となる。そしてこの時間間隔はモータ200が電気角で60°回転する時間に相当する。したがって上記の時間間隔と電気角60°とに基づいて、モータ200の実回転数を算出することができる。ドライバ30はこの実回転数に応じたパルス周期の回転数信号をエンジンECU10に出力する。   Since detection of the rotation angle by the driver 30 is long, it will be described later. First, calculation of the actual rotation speed and rotation direction of the motor 200 will be described. The actual rotational speed of the motor 200 can be calculated by counting the rising and falling edges of the two sensor signal pulses shown in FIG. As will be described later, since the rotation angle sensor 50 has only two Hall elements 51 and 52, unlike the configuration having three Hall elements, even if the rotation of the motor 200 is constant, the pulse of the two sensor signals The frequency of rising and falling edges is indefinite. However, for example, as shown in FIG. 6, the time from when the pulse of the V-phase sensor signal rises until the pulse of the U-phase sensor signal falls, and the pulse of the U-phase sensor signal after the pulse of the V-phase sensor signal falls. The time to start up is the shortest compared to other cases. This time interval corresponds to the time for which the motor 200 rotates 60 degrees in electrical angle. Therefore, the actual rotational speed of the motor 200 can be calculated based on the time interval and the electrical angle of 60 °. The driver 30 outputs to the engine ECU 10 a rotational speed signal having a pulse period corresponding to the actual rotational speed.

またドライバ30は、図4に示す回転角度とセンサ信号との関係を記憶しており、この関係とセンサ信号とに基づいてモータ200の回転方向を算出する。ドライバ30は、時間経過にともなって2つのセンサ信号の信号レベルがどのように変化したかを判定する。例えば図4に示すようにU相センサ信号とV相センサ信号の信号レベルがLo,LoからHi,Loへと変化した場合、ドライバ30はモータ200が正転していると判定する。これとは異なり、U相センサ信号とV相センサ信号の信号レベルがLo,LoからLo,Hiへと変化した場合、ドライバ30はモータ200が逆転していると判定する。このようにドライバ30は、図4に示す2つのセンサ信号の信号レベルの組み合わせが時間経過に伴って実線矢印で示すように左から右へと変化する場合にモータ200は正転していると判定する。それとは逆に、図4に示す2つのセンサ信号の信号レベルの組み合わせが時間経過に伴って破線矢印で示すように右から左へと変化する場合、ドライバ30はモータ200が逆転していると判定する。ドライバ30はこの回転方向に応じて回転方向信号の信号レベルを切り換えて、エンジンECU10に出力する。   Further, the driver 30 stores the relationship between the rotation angle and the sensor signal shown in FIG. 4, and calculates the rotation direction of the motor 200 based on this relationship and the sensor signal. The driver 30 determines how the signal levels of the two sensor signals have changed over time. For example, as shown in FIG. 4, when the signal levels of the U-phase sensor signal and the V-phase sensor signal change from Lo, Lo to Hi, Lo, the driver 30 determines that the motor 200 is rotating forward. In contrast to this, when the signal levels of the U-phase sensor signal and the V-phase sensor signal change from Lo, Lo to Lo, Hi, the driver 30 determines that the motor 200 is rotating in reverse. As described above, the driver 30 indicates that the motor 200 is rotating forward when the combination of the signal levels of the two sensor signals shown in FIG. 4 changes from the left to the right as indicated by the solid line arrows as time elapses. judge. On the other hand, when the combination of the signal levels of the two sensor signals shown in FIG. 4 changes from right to left as indicated by the dashed arrows with the passage of time, the driver 30 indicates that the motor 200 is reversed. judge. The driver 30 switches the signal level of the rotation direction signal according to the rotation direction and outputs the signal to the engine ECU 10.

なお、上記したように図4に示すW相センサ信号は参考であり、W相センサ信号についてドライバ30は記憶していない。このW相センサ信号を補う情報としてドライバ30は、U相センサ信号とV相センサ信号それぞれがLoレベル、若しくは、Hiレベルの場合の時間を計測する。これについては後で詳説する。   As described above, the W-phase sensor signal shown in FIG. 4 is a reference, and the driver 30 does not store the W-phase sensor signal. As information to supplement the W-phase sensor signal, the driver 30 measures the time when each of the U-phase sensor signal and the V-phase sensor signal is at the Lo level or the Hi level. This will be described in detail later.

ドライバ30は、上記のように算出した実回転数と回転方向、および、指令信号に含まれる目標回転数に基づいて回転トルクの増減方向とその発生量を決定する。ドライバ30は目標回転数が実回転数よりも高い場合、回転トルクの増減方向をモータ200の回転が促進される方向にすることを決定する。その反対に目標回転数が実回転数よりも低い場合、ドライバ30は回転トルクの発生方向をモータ200の回転が妨げられる方向にすることを決定する。またドライバ30は目標回転数と実回転数との乖離幅に基づいて回転トルクの発生量を算出する。この発生量は、モータ200が電気角で60°回転する間に後述の下段スイッチ42,44,46をオン状態とする時間(パルス幅)によって定められる。   The driver 30 determines the increase / decrease direction and the generation amount of the rotational torque based on the actual rotational speed and rotational direction calculated as described above and the target rotational speed included in the command signal. When the target rotational speed is higher than the actual rotational speed, the driver 30 determines that the increase / decrease direction of the rotational torque is a direction in which the rotation of the motor 200 is promoted. On the other hand, if the target rotational speed is lower than the actual rotational speed, the driver 30 determines that the rotational torque is generated in a direction in which the rotation of the motor 200 is prevented. Further, the driver 30 calculates the generation amount of the rotational torque based on the deviation width between the target rotational speed and the actual rotational speed. The amount of generation is determined by the time (pulse width) during which the lower switches 42, 44, and 46, which will be described later, are turned on while the motor 200 rotates 60 degrees in electrical angle.

ドライバ30は図4に示す関係の他に、図5に示す回転角度と制御信号との関係を記憶している。ドライバ30はロータ210の現在の回転方向(実回転方向)を検出すると、その実回転方向と算出した回転トルクの増減方向(トルク方向)とを比較する。ドライバ30は実回転方向とトルク方向の両者が一致する場合(回転を促進する方向の場合)に回転トルクの発生量が増加するようにインバータ40の駆動を制御する。具体的に言えば、例えばモータ200が正転している場合、図5に示すように制御信号をIからVIへと順次変化させるとともに、上記のパルス幅を増大する。こうすることで出力軸の回転が促進されて回転速度が速くなる。またドライバ30は実回転方向とトルク方向の両者が相違する場合(回転を妨げる方向の場合)に回転トルクの発生量が減少するようにインバータ40の駆動を制御する。具体的に言えば、例えばモータ200が正転している場合、図5に示すように制御信号をIからVIへと順次変化させるとともに、上記のパルス幅を減少する。こうすることで出力軸の回転が妨げられて回転速度が遅くなる。また急激に回転速度を遅くする場合、例えば制御信号Iを出力していた場合にそこから回転角度で180°進んだ(遅れた)制御信号VIを出力する。そして制御信号をIVからI、VIからIへと逆向きに出力する。   In addition to the relationship shown in FIG. 4, the driver 30 stores the relationship between the rotation angle and the control signal shown in FIG. When the driver 30 detects the current rotation direction (actual rotation direction) of the rotor 210, the driver 30 compares the actual rotation direction with the calculated increase / decrease direction (torque direction) of the rotation torque. The driver 30 controls the drive of the inverter 40 so that the amount of generated rotational torque increases when both the actual rotation direction and the torque direction match (in the direction that promotes rotation). Specifically, for example, when the motor 200 is rotating forward, the control signal is sequentially changed from I to VI as shown in FIG. 5 and the above-described pulse width is increased. By doing so, the rotation of the output shaft is promoted and the rotation speed is increased. Further, the driver 30 controls the drive of the inverter 40 so that the generation amount of the rotational torque is reduced when both the actual rotational direction and the torque direction are different (in the direction of preventing the rotation). More specifically, for example, when the motor 200 is rotating forward, the control signal is sequentially changed from I to VI as shown in FIG. 5 and the pulse width is reduced. By doing so, the rotation of the output shaft is hindered and the rotation speed is reduced. Further, when the rotational speed is suddenly decreased, for example, when the control signal I is output, the control signal VI advanced (delayed) by 180 ° from the rotational angle is output. The control signal is output in the reverse direction from IV to I and from VI to I.

以上示したようにドライバ30は、実回転数、回転方向、目標回転数、および、回転角度に基づいてインバータ40を制御する。これによりモータ200の実回転数が目標回転数に一致するように回転電流がステータコイル224〜226に流れ、回転トルクがロータ210に生成される。この結果、実位相差が目標位相差に一致するように変動し、位相差が進角、遅角、若しくは、維持される。   As described above, the driver 30 controls the inverter 40 based on the actual rotation speed, the rotation direction, the target rotation speed, and the rotation angle. As a result, a rotational current flows through the stator coils 224 to 226 so that the actual rotational speed of the motor 200 matches the target rotational speed, and rotational torque is generated in the rotor 210. As a result, the actual phase difference varies so as to match the target phase difference, and the phase difference is advanced, retarded, or maintained.

なお、上記したようにドライバ30は検査信号をエンジンECU10へと出力するが、検査信号はデューティによってその検査結果を示すデジタル信号である。例えば正常状態の場合にデューティ80%、異常状態の場合にデューティ50%に設定される。異常状態としては断線、天絡、地絡などがあり、これら異常状態を区別するために、それぞれに異なるデューティを割り当ててもよい。   As described above, the driver 30 outputs an inspection signal to the engine ECU 10. The inspection signal is a digital signal indicating the inspection result by duty. For example, the duty is set to 80% in the normal state and 50% in the abnormal state. The abnormal state includes a disconnection, a power fault, a ground fault, and the like, and a different duty may be assigned to each of these abnormal states.

インバータ40は図3に示すようにスイッチ41〜46を有し、これらがドライバ30から出力される制御信号I〜VIによって開閉制御されることで、モータ200のステータコイル224〜226に回転電流を流すものである。本実施形態においてスイッチ41〜46はそれぞれNチャネル型MOSFETである。電源のプラス端子からマイナス端子に向かってU相スイッチ41,42、V相スイッチ43,44、および、W相スイッチ45,46それぞれが直列接続され、これら対を成す2つのスイッチが並列接続されている。そしてU相スイッチ41,42の中点にU相ステータコイル224の一端が接続され、V相スイッチ43,44の中点にV相ステータコイル225の一端が接続され、W相スイッチ45,46の中点にW相ステータコイル226の一端が接続されている。これらステータコイル224〜226それぞれの他端が互いに結線され、ステータコイル224〜226がY結線されている。   As shown in FIG. 3, the inverter 40 includes switches 41 to 46, which are controlled to open and close by control signals I to VI output from the driver 30, so that a rotational current is supplied to the stator coils 224 to 226 of the motor 200. It is a flow. In this embodiment, the switches 41 to 46 are N-channel MOSFETs. The U-phase switches 41 and 42, the V-phase switches 43 and 44, and the W-phase switches 45 and 46 are connected in series from the positive terminal to the negative terminal of the power source, and the two switches that form these pairs are connected in parallel. Yes. One end of the U-phase stator coil 224 is connected to the midpoint of the U-phase switches 41 and 42, and one end of the V-phase stator coil 225 is connected to the midpoint of the V-phase switches 43 and 44. One end of a W-phase stator coil 226 is connected to the midpoint. The other ends of the stator coils 224 to 226 are connected to each other, and the stator coils 224 to 226 are Y-connected.

ドライバ30から制御信号I〜VIの内の1つが出力されると、図5に記号Hiで示すように3つの上段スイッチ41,43,45の内の1つがオン状態とされ、図5に記号Pで示すように3つの下段スイッチ42,44,46の内の1つが断続的にオン状態とされる。これにより電源のプラス端子側に接続された上段スイッチ41,43,45が順次オン状態とされ、電源のマイナス端子側に接続された下段スイッチ42,44,46が順次断続的にオン状態とされる。こうすることで3つのステータコイル224〜226の内の2つが電源のプラス端子とマイナス端子とに断続的に直列接続され、ステータコイルに回転電流が断続的に流れる。この結果回転トルクがロータ210に断続的に発生し、モータ200の出力軸が回転する。ロータ210に発生する回転トルクの大きさは、下段スイッチ42,44,46に入力される制御信号のパルス幅によって定められる。   When one of the control signals I to VI is output from the driver 30, one of the three upper switches 41, 43, 45 is turned on as shown by symbol Hi in FIG. As indicated by P, one of the three lower switches 42, 44, 46 is intermittently turned on. As a result, the upper switches 41, 43, 45 connected to the positive terminal side of the power source are sequentially turned on, and the lower switches 42, 44, 46 connected to the negative terminal side of the power source are sequentially turned on. The By doing so, two of the three stator coils 224 to 226 are intermittently connected in series to the positive terminal and the negative terminal of the power source, and a rotating current intermittently flows through the stator coil. As a result, rotational torque is intermittently generated in the rotor 210, and the output shaft of the motor 200 rotates. The magnitude of the rotational torque generated in the rotor 210 is determined by the pulse width of the control signal input to the lower switches 42, 44, 46.

回転角センサ50は、センサ素子としてU相ホール素子51とV相ホール素子52を有する。ホール素子51,52それぞれはモータ200の回転角度および回転方向に応じたアナログの検知信号を生成する。図示しないが回転角センサ50はホール素子51,52から出力されるアナログの検知信号をデジタルのセンサ信号に変換するためのAD変換器を有する。したがって回転角センサ50にて生成されたデジタルの2つのセンサ信号がドライバ30に入力される。ホール素子51,52と上記のAD変換器とによって、特許請求の範囲に記載の第1センサ素子と第2センサ素子とが構成されている。   The rotation angle sensor 50 includes a U-phase hall element 51 and a V-phase hall element 52 as sensor elements. Each of the hall elements 51 and 52 generates an analog detection signal corresponding to the rotation angle and the rotation direction of the motor 200. Although not shown, the rotation angle sensor 50 has an AD converter for converting analog detection signals output from the Hall elements 51 and 52 into digital sensor signals. Therefore, two digital sensor signals generated by the rotation angle sensor 50 are input to the driver 30. The Hall elements 51 and 52 and the AD converter constitute the first sensor element and the second sensor element described in the claims.

図2に示すようにホール素子51,52は、ロータ210の永久磁石212の上方に位置している。そして上記したように永久磁石212にて発生される磁束(磁気信号)は、ロータ210が機械角で90°(電気角で360°)回転する毎に周期的に変化する。そのためロータ210が電気角で360°回転する毎に2つのホール素子51,52それぞれを透過する磁束も周期的に変化する。そしてロータ210が電気角で180°回転すると2つのホール素子51,52を透過する磁束の向きが反転する。   As shown in FIG. 2, the Hall elements 51 and 52 are located above the permanent magnet 212 of the rotor 210. As described above, the magnetic flux (magnetic signal) generated by the permanent magnet 212 changes periodically every time the rotor 210 rotates 90 ° in mechanical angle (360 ° in electrical angle). Therefore, every time the rotor 210 rotates 360 ° in electrical angle, the magnetic flux passing through the two Hall elements 51 and 52 also periodically changes. When the rotor 210 is rotated by 180 ° in terms of electrical angle, the direction of the magnetic flux passing through the two Hall elements 51 and 52 is reversed.

図2に示すように2つのホール素子51,52はロータ210の軸周りにおいて機械角で隣接角度30°(電気角で120°)で設けられている。これにより2つのホール素子51,52を透過する永久磁石212の磁束は電気角で120°ずれており、2つのホール素子51,52から出力される検知信号の位相も120°ずれている。そして図2に示すようにU相ホール素子51は、自身に最も近いU相ステータコイル224に対して機械角で7.5°(電気角で30°)ロータ210が正転する方向(正転方向)において後進側に配置されている。同様にしてV相ホール素子52は、自身に最も近いV相ステータコイル225に対して機械角で7.5°(電気角で30°)ロータ210の正転方向において後進側に配置されている。以下においては特に断わらない限り、回転角度を電気角で表す。   As shown in FIG. 2, the two Hall elements 51 and 52 are provided around the axis of the rotor 210 at a mechanical angle of 30 ° (an electrical angle of 120 °). As a result, the magnetic flux of the permanent magnet 212 that passes through the two Hall elements 51 and 52 is shifted by 120 ° in electrical angle, and the phases of the detection signals output from the two Hall elements 51 and 52 are also shifted by 120 °. As shown in FIG. 2, the U-phase Hall element 51 has a mechanical angle of 7.5 ° (electrical angle of 30 °) with respect to the U-phase stator coil 224 closest to itself. In the reverse direction). Similarly, the V-phase Hall element 52 is arranged on the reverse side in the forward rotation direction of the rotor 210 with respect to the V-phase stator coil 225 closest to itself in a mechanical angle of 7.5 ° (electrical angle of 30 °). . In the following, the rotation angle is expressed in electrical angle unless otherwise specified.

次に、ドライバ30による回転角度の検出を説明する。ドライバ30にはセンサ信号として、U相ホール素子51のU相センサ信号とV相ホール素子52のV相センサ信号とが入力される。図6に示すようにU相センサ信号とV相センサ信号とは180°周期でHiレベルとLoレベルとに信号レベルが変動する。そしてお互いに120°位相がずれている。Hiレベルを1、Loレベルを0とし、上記の2つのセンサ信号を例えば00,01と表記すると、ロータ210が正転している場合、センサ信号は00、10、11、01と順に変化する。図4に示すようにセンサ信号が00,11となるのはロータ210が60°回転する間であり、センサ信号が10,01となるのはロータ210が120°回転する間である。   Next, detection of the rotation angle by the driver 30 will be described. The driver 30 receives the U-phase sensor signal of the U-phase hall element 51 and the V-phase sensor signal of the V-phase hall element 52 as sensor signals. As shown in FIG. 6, the signal levels of the U-phase sensor signal and the V-phase sensor signal fluctuate between a Hi level and a Lo level at a cycle of 180 °. And 120 degrees out of phase with each other. When the Hi level is 1, the Lo level is 0, and the above two sensor signals are expressed as 00, 01, for example, when the rotor 210 is rotating forward, the sensor signal changes in order of 00, 10, 11, 01. . As shown in FIG. 4, the sensor signal becomes 00, 11 while the rotor 210 rotates 60 °, and the sensor signal becomes 10, 01 when the rotor 210 rotates 120 °.

より詳しく言えば、回転角度が0°−60°の場合にセンサ信号は00となり、回転角度が60°−180°の場合にセンサ信号は10となる。同様にして、回転角度が180°−240°の場合にセンサ信号は11となり、回転角度が240°−360°の場合にセンサ信号は01となる。したがってセンサ信号が00となる時間はモータ200が0°から60°まで回転する時間であり、センサ信号が11となる時間はモータ200が180°から240°まで回転する時間である。   More specifically, the sensor signal is 00 when the rotation angle is 0 ° -60 °, and the sensor signal is 10 when the rotation angle is 60 ° -180 °. Similarly, the sensor signal is 11 when the rotation angle is 180 ° -240 °, and the sensor signal is 01 when the rotation angle is 240 ° -360 °. Therefore, the time when the sensor signal becomes 00 is the time when the motor 200 rotates from 0 ° to 60 °, and the time when the sensor signal becomes 11 is the time when the motor 200 rotates from 180 ° to 240 °.

モータ200の回転数が過渡的に変化しない限り、モータ200は等速で回転する。したがってモータ200が60°刻みで回転する時間それぞれはほぼ等しいとみなせる。   Unless the rotation speed of the motor 200 changes transiently, the motor 200 rotates at a constant speed. Accordingly, it can be considered that the time for which the motor 200 rotates in increments of 60 ° is substantially equal.

そこでドライバ30は、センサ信号が00,11となる時間を計測し、その計測時間とセンサ信号の信号レベルとに基づいてモータ200の回転角度を推定する。この回転角度を推定するためにドライバ30は、センサ信号の信号レベルの変動タイミング(パルスの立ち下がりエッジと立ち上がりエッジ)を検出する。   Therefore, the driver 30 measures the time when the sensor signal becomes 00, 11, and estimates the rotation angle of the motor 200 based on the measurement time and the signal level of the sensor signal. In order to estimate this rotation angle, the driver 30 detects the fluctuation timing (the falling edge and the rising edge of the pulse) of the signal level of the sensor signal.

ドライバ30は、V相センサ信号の信号レベルがHiレベルからLoレベルへと切り換わってセンサ信号が01から00になると、回転角度が0°−60°であると判定するとともに、時間を計測し始める。このタイミングは図6で示すと時間t1に相当する。ドライバ30はこの時間t1から、U相センサ信号の信号レベルがLoレベルからHiレベルへと切り換わってセンサ信号が00から10となる時間t2までの時間(T1)を計測する。   When the signal level of the V-phase sensor signal switches from the Hi level to the Lo level and the sensor signal changes from 01 to 00, the driver 30 determines that the rotation angle is 0 ° -60 ° and measures the time. start. This timing corresponds to time t1 as shown in FIG. The driver 30 measures a time (T1) from the time t1 to a time t2 when the signal level of the U-phase sensor signal is switched from the Lo level to the Hi level and the sensor signal becomes 00 to 10.

次いでドライバ30は、センサ信号が10となった時間t2から計測時間T1だけ経過した時間t3までの間は、回転角度が60°−120°であると推定する。   Next, the driver 30 estimates that the rotation angle is 60 ° -120 ° from the time t2 when the sensor signal becomes 10 to the time t3 when the measurement time T1 has elapsed.

そしてドライバ30は、センサ信号は依然10のままであるが、時間t3から計測時間T1だけ経過した時間t4までの間は、回転角度が120°−180°であると推定する。   The driver 30 still estimates that the sensor signal remains 10, but the rotation angle is 120 ° to 180 ° from time t3 to time t4 when the measurement time T1 has elapsed.

ドライバ30は、図6に示すように時間t4においてV相センサ信号の信号レベルがLoレベルからHiレベルへと切り換わってセンサ信号が10から11になると、回転角度が180°−240°であると判定するとともに、時間を計測し始める。ドライバ30はこの時間t4から、U相センサ信号の信号レベルがHiレベルからLoレベルへと切り換わってセンサ信号が11から01となる時間t5までの時間を計測する。図6に示すように、時間t1〜時間t8までの間に指令信号は変動せず、目標回転数が変動しない。そのために実回転数は変化せず、モータ200は等速で回転しているとみなせる。したがってこの時に計測した時間は上記の計測時間T1と等しくなる。   As shown in FIG. 6, when the signal level of the V-phase sensor signal is switched from the Lo level to the Hi level at time t4 and the sensor signal is changed from 10 to 11, the driver 30 has a rotation angle of 180 ° to 240 °. And start measuring time. The driver 30 measures the time from time t4 to time t5 when the signal level of the U-phase sensor signal switches from the Hi level to the Lo level and the sensor signal becomes 11 to 01. As shown in FIG. 6, the command signal does not fluctuate between time t1 and time t8, and the target rotational speed does not fluctuate. For this reason, the actual rotational speed does not change, and the motor 200 can be regarded as rotating at a constant speed. Therefore, the time measured at this time is equal to the measurement time T1.

ドライバ30は、センサ信号が01となった時間t5から計測時間T1が経過する時間t6までの間は、回転角度が240°−300°であると推定する。   The driver 30 estimates that the rotation angle is 240 ° -300 ° from the time t5 when the sensor signal becomes 01 to the time t6 when the measurement time T1 elapses.

そしてドライバ30は、センサ信号は依然01のままであるが、時間t6から計測時間T1だけ経過した時間t7までの間は、回転角度が300°−360°であると推定する。   The driver 30 still estimates that the sensor signal remains 01, but the rotation angle is 300 ° to 360 ° from time t6 to time t7 when the measurement time T1 has elapsed.

以上に示したようにドライバ30は、回転角度0°−60°、180°−240°を算出するとともに、他の回転角度60°−120°、120°―180°、240°−300°、300°−360°を推定する。ドライバ30は、このように回転角度を算出して推定するとともに、図6に示すように回転角度に対応する制御信号I〜VIをインバータ40に出力する。こうすることでドライバ30はモータ200に回転トルクを発生し、位相差を制御する。   As described above, the driver 30 calculates the rotation angles 0 ° -60 °, 180 ° -240 °, and other rotation angles 60 ° -120 °, 120 ° -180 °, 240 ° -300 °, Estimate 300 ° -360 °. The driver 30 calculates and estimates the rotation angle as described above, and outputs control signals I to VI corresponding to the rotation angle to the inverter 40 as shown in FIG. By doing so, the driver 30 generates rotational torque in the motor 200 and controls the phase difference.

ただし、計測時間が経過し終わらず、回転角度が120°−180°と推定している際にセンサ信号が10から11へと切り換わることが想定される。この場合、ドライバ30は計測時間が経過し終わっていなくとも、回転角度が180°−240°であると判定する。これとは逆に、計測時間が経過し終わったにも関わらずに、センサ信号が10の場合も想定される。この場合、ドライバ30は計測時間が経過し終わったとしても、回転角度は120°−180°であると推定する。したがって制御信号IIIから制御信号IVへの切り換えは、センサ信号が10から11へと切り換わると行われる。   However, it is assumed that the sensor signal is switched from 10 to 11 when the rotation time is estimated to be 120 ° to 180 ° without the measurement time having elapsed. In this case, the driver 30 determines that the rotation angle is 180 ° to 240 ° even if the measurement time has not elapsed. On the contrary, it is assumed that the sensor signal is 10 although the measurement time has elapsed. In this case, the driver 30 estimates that the rotation angle is 120 ° -180 ° even if the measurement time has elapsed. Therefore, switching from the control signal III to the control signal IV is performed when the sensor signal is switched from 10 to 11.

同様にして、計測時間が経過し終わらず、回転角度が300°−360°と推定している際にセンサ信号が01から00へと切り換わることが想定される。この場合、ドライバ30は計測時間が経過し終わっていなくとも、回転角度が0°−60°であると判定する。これとは逆に、計測時間が経過し終わったにも関わらずに、センサ信号が01の場合も想定される。この場合、ドライバ30は計測時間が経過し終わったとしても、回転角度は300°−360°であると推定する。したがって制御信号VIから制御信号Iへの切り換えは、センサ信号が01から00へと切り換わると行われる。以上に示した回転角度の判定と推定は、ロータ210が逆転している場合においても同様である。   Similarly, it is assumed that the sensor signal is switched from 01 to 00 when the rotation time is estimated to be 300 ° to 360 ° without the measurement time having elapsed. In this case, the driver 30 determines that the rotation angle is 0 ° -60 ° even if the measurement time has not elapsed. On the contrary, it is assumed that the sensor signal is 01 even though the measurement time has elapsed. In this case, the driver 30 estimates that the rotation angle is 300 ° -360 ° even if the measurement time has elapsed. Therefore, switching from the control signal VI to the control signal I is performed when the sensor signal is switched from 01 to 00. The determination and estimation of the rotation angle described above are the same even when the rotor 210 is reversely rotated.

図6に参考としてW相センサ信号を示すとともに、3つのセンサ信号に基づいて出力される参考制御信号を示す。図示するように、指令信号に変動がない場合、参考制御信号とドライバ30が実際にインバータ40に出力する制御信号とに差異は生じない。しかしながら、図6に示すように目標回転数が変化すると、それによってモータ200の回転速度が変化する。この場合、図6に示すように参考制御信号と制御信号とでは差異δが生じることとなるが、この差異δは次に示すように小さくすることができる。   FIG. 6 shows a W-phase sensor signal as a reference, and also shows a reference control signal output based on three sensor signals. As shown in the figure, when there is no change in the command signal, there is no difference between the reference control signal and the control signal that the driver 30 actually outputs to the inverter 40. However, when the target rotational speed changes as shown in FIG. 6, the rotational speed of the motor 200 changes accordingly. In this case, as shown in FIG. 6, there is a difference δ between the reference control signal and the control signal, but this difference δ can be reduced as follows.

ドライバ30は、随時入力される指令信号に含まれる目標回転数を一時的に保存し、最新の目標回転数(現在の目標回転数)と保存していた目標回転数(過去の目標回転数)とを比較する。ドライバ30は、現在の目標回転数から過去の目標回転数を差分した差分値を変化量として算出する。差分値が正の場合、目標回転数は増大傾向にあるので、センサ信号のパルス幅が縮小することが期待される。これとは逆に差分値が負の場合、図6に示すように目標回転数は減少傾向にあるので、センサ信号のパルス幅が拡大することが期待される。   The driver 30 temporarily stores the target rotational speed included in the command signal input as needed, and stores the latest target rotational speed (current target rotational speed) and the stored target rotational speed (past target rotational speed). And compare. The driver 30 calculates a difference value obtained by subtracting the past target rotational speed from the current target rotational speed as a change amount. When the difference value is positive, the target rotation number tends to increase, so that the pulse width of the sensor signal is expected to be reduced. On the other hand, when the difference value is negative, the target rotational speed tends to decrease as shown in FIG. 6, so that the pulse width of the sensor signal is expected to increase.

そこでドライバ30は、上記の差分値に基づく補正係数αを算出する。補正係数αは、差分値が正の場合に1よりも小さい値となり、差分値が負の場合に1よりも大きい値となる。そして補正係数αの1からの乖離幅は、差分値の絶対値と比例関係にある。ドライバ30はこの補正係数αを計測時間に乗算する。こうすることで、図6に示すように時間t8において目標回転数が変化したとしても、計測時間T1がT1×αに補正され、それによって回転角度60°−120°であると推定される時間が長くなり、差異δが小さくなる。これにより制御信号IIの出力時間が短くなることが抑制され、モータ200の制御が不安定となることが抑制される。   Therefore, the driver 30 calculates the correction coefficient α based on the difference value. The correction coefficient α is a value smaller than 1 when the difference value is positive, and a value larger than 1 when the difference value is negative. The deviation width of the correction coefficient α from 1 is proportional to the absolute value of the difference value. The driver 30 multiplies the measurement time by the correction coefficient α. By doing so, even if the target rotation speed changes at time t8 as shown in FIG. 6, the measurement time T1 is corrected to T1 × α, and thereby the time estimated to be a rotation angle of 60 ° -120 °. Becomes longer and the difference δ becomes smaller. Thereby, the output time of the control signal II is suppressed from being shortened, and the control of the motor 200 is suppressed from becoming unstable.

このようにドライバ30は計測時間T1を補正するが、図6に示すように時間t10に至ってセンサ信号が10から11になると、その時間を計測する。そしてドライバ30はこの新たな計測時間T2に基づいて回転角度を推定する。このように計測時間を補正して制御信号の出力時間を補正するのは、センサ信号が10,01の時である。   In this way, the driver 30 corrects the measurement time T1, but when the sensor signal changes from 10 to 11 at time t10 as shown in FIG. 6, the time is measured. Then, the driver 30 estimates the rotation angle based on the new measurement time T2. Thus, the measurement time is corrected and the output time of the control signal is corrected when the sensor signal is 10,01.

なお図6とは異なり、目標回転数が過渡的に連続的に変化した場合においても、ドライバ30はその都度補正係数αを算出し、それによって計測時間を補正する。ただし目標回転数の変化がモータ200の制御に影響を与えないほどに微小の場合、ドライバ30は補正係数αを1に固定して、計測時間の補正を行わない。   Note that, unlike FIG. 6, even when the target rotational speed changes transiently and continuously, the driver 30 calculates the correction coefficient α each time, thereby correcting the measurement time. However, if the change in the target rotational speed is so small that the control of the motor 200 is not affected, the driver 30 fixes the correction coefficient α to 1 and does not correct the measurement time.

次に、停止状態のモータ200の始動について説明する。ドライバ30はモータ200を始動する際、先ずセンサ信号の信号レベルを検出する。モータ200が停止している際のセンサ信号が00の場合、ドライバ30は制御信号Iを出力するとともに、センサ信号が00から10へと切り換わるまでの時間を計測する。そしてセンサ信号が00から10へと切り換わった後、計測時間に基づいて制御信号II,IIIを順次出力する。こうすることでモータ200を始動する。モータ200が回転し始めると、ドライバ30は上記のように回転角度を検出し、それに応じた制御信号I〜VIをインバータ40に出力する。   Next, starting of the stopped motor 200 will be described. When starting the motor 200, the driver 30 first detects the signal level of the sensor signal. When the sensor signal when the motor 200 is stopped is 00, the driver 30 outputs the control signal I and measures the time until the sensor signal switches from 00 to 10. Then, after the sensor signal is switched from 00 to 10, the control signals II and III are sequentially output based on the measurement time. By doing so, the motor 200 is started. When the motor 200 starts to rotate, the driver 30 detects the rotation angle as described above, and outputs the control signals I to VI corresponding thereto to the inverter 40.

同様にして、モータ200が停止している際のセンサ信号が11の場合、ドライバ30は制御信号IVを出力するとともに、センサ信号が11から01へと切り換わるまでの時間を計測する。そしてセンサ信号が11から01へと切り換わった後、計測時間に基づいて制御信号V,VIを順次出力する。こうすることでモータ200を始動する。モータ200が回転し始めると、ドライバ30は上記のように回転角度を検出し、それに応じた制御信号I〜VIをインバータ40に出力する。   Similarly, when the sensor signal when the motor 200 is stopped is 11, the driver 30 outputs the control signal IV and measures the time until the sensor signal switches from 11 to 01. Then, after the sensor signal is switched from 11 to 01, the control signals V and VI are sequentially output based on the measurement time. By doing so, the motor 200 is started. When the motor 200 starts to rotate, the driver 30 detects the rotation angle as described above, and outputs the control signals I to VI corresponding thereto to the inverter 40.

これに対してモータ200が停止している際のセンサ信号が10、若しくは、01の場合、ドライバ30はロータ210の正転方向に対して後進側の制御信号を出力する。すなわち、制御信号が10の場合の回転角度は60°−180°を示すが、この場合にドライバ30は後進側の回転角度60°−120°に対応する制御信号IIを出力する。また制御信号が01の場合の回転角度は240°−360°を示すが、この場合にドライバ30は後進側の回転角度240°−300°に対応する制御信号Vを出力する。これは以下に示すように正転方向に対して後進側の回転角度に対応する制御信号を出力した方が、ロータ210に生成される回転トルクの総量が大きいためである。   On the other hand, when the sensor signal when the motor 200 is stopped is 10 or 01, the driver 30 outputs a control signal on the reverse side with respect to the forward rotation direction of the rotor 210. That is, when the control signal is 10, the rotation angle indicates 60 ° -180 °. In this case, the driver 30 outputs the control signal II corresponding to the reverse rotation angle 60 ° -120 °. The rotation angle when the control signal is 01 indicates 240 ° -360 °. In this case, the driver 30 outputs the control signal V corresponding to the reverse rotation angle 240 ° -300 °. This is because the total amount of rotational torque generated in the rotor 210 is larger when a control signal corresponding to the reverse rotation angle with respect to the forward rotation direction is output as shown below.

図7に、制御信号Iを出力することでロータ210に生成される回転トルクを実線で示す。この回転トルクは、図7にて破線と一点鎖線で示すマグネットトルクとリラクタンストルクの総和によって表される。マグネットトルクはロータ210の永久磁石212に生じ、リラクタンストルクはロータ210の鉄芯211に生じる。マグネットトルクはリラクタンストルクに対して90°ずれ、位相が1/2倍となっている。そしてマグネットトルクはリラクタンストルクよりも振幅が大きくなっている。   In FIG. 7, the rotational torque generated in the rotor 210 by outputting the control signal I is indicated by a solid line. This rotational torque is represented by the sum of the magnet torque and the reluctance torque indicated by the broken line and the alternate long and short dash line in FIG. Magnet torque is generated in the permanent magnet 212 of the rotor 210, and reluctance torque is generated in the iron core 211 of the rotor 210. The magnet torque is shifted by 90 ° with respect to the reluctance torque, and the phase is ½ times. The magnet torque has a larger amplitude than the reluctance torque.

上記したようにU相ホール素子51は、自身に最も近いU相ステータコイル224に対して正転方向に対して30°後進側に配置されている。そしてV相ホール素子52は、自身に最も近いV相ステータコイル225に対して正転方向に対して30°後進側に配置されている。そのため図7に示すようにセンサ信号によって検出される回転角度は、ロータ210に生成される回転トルクに対して30°進角している。これにより回転トルクは、回転角度が−60°から60°へと進むにしたがってゼロから穏やかに上昇してピーク値となり、回転角度が60°から120°へと向かうにしたがってピーク値から急激に減少してゼロとなる。この回転トルクの内、回転角度が0°から60°までのものが、実際にロータ210に生成される。図7では制御信号Iによって、回転角度が0°から60°へと変化するまでの間に生成される回転トルクの総量をハッチングで示している。   As described above, the U-phase Hall element 51 is disposed on the reverse side by 30 ° with respect to the normal rotation direction with respect to the U-phase stator coil 224 closest to itself. The V-phase hall element 52 is disposed on the reverse side of 30 ° with respect to the normal rotation direction with respect to the V-phase stator coil 225 closest to itself. Therefore, as shown in FIG. 7, the rotation angle detected by the sensor signal is advanced by 30 ° with respect to the rotation torque generated in the rotor 210. As a result, the rotational torque gradually increases from zero to a peak value as the rotational angle advances from -60 ° to 60 °, and decreases rapidly from the peak value as the rotational angle goes from 60 ° to 120 °. And become zero. Of this rotational torque, the rotational angle from 0 ° to 60 ° is actually generated in the rotor 210. In FIG. 7, the total amount of rotational torque generated by the control signal I until the rotational angle changes from 0 ° to 60 ° is indicated by hatching.

図8に、制御信号IIによってロータ210に生成される回転トルクを実線で示し、制御信号IIIによってロータ210に生成される回転トルクを破線で示す。そして制御信号IIによって、回転角度が60°から180°へと変化するまでの間に生成される回転トルクの総量と、制御信号IIIによって、回転角度が60°から180°へと変化するまでの間に生成される回転トルクの総量とをハッチングで示す。図8から明らかなように、回転角度が60°から180°へと変化する場合(センサ信号が10の場合)、制御信号IIによって生成される回転トルクの方が、制御信号IIIによって生成される回転トルクよりも総量が大きくなる。そこで上記したようにドライバ30は、制御信号が10の場合に制御信号IIを出力する。これは回転角度が240°から360°へと変化する場合(制御信号が01の場合)においても同様である。ドライバ30は、上記したように制御信号が01の場合に制御信号Vを出力する。これによりドライバ30はモータ200に回転トルクを発生させて回転させ始める。   In FIG. 8, the rotational torque generated in the rotor 210 by the control signal II is indicated by a solid line, and the rotational torque generated in the rotor 210 by the control signal III is indicated by a broken line. The total rotation torque generated until the rotation angle changes from 60 ° to 180 ° by the control signal II and the rotation angle from 60 ° to 180 ° by the control signal III. The total amount of rotational torque generated between them is indicated by hatching. As is apparent from FIG. 8, when the rotation angle changes from 60 ° to 180 ° (when the sensor signal is 10), the rotational torque generated by the control signal II is generated by the control signal III. The total amount becomes larger than the rotational torque. Therefore, as described above, when the control signal is 10, the driver 30 outputs the control signal II. This is the same when the rotation angle changes from 240 ° to 360 ° (when the control signal is 01). The driver 30 outputs the control signal V when the control signal is 01 as described above. As a result, the driver 30 starts rotating the motor 200 by generating a rotational torque.

上記のようにセンサ信号が10の場合に制御信号IIを出力した結果、センサ信号が10から11に変化した場合、ドライバ30は制御信号IVを出力する。これとは異なり、所定時間経過してもセンサ信号が10から変化しない場合、ドライバ30はモータ200が60°だけ回転したとみなして、制御信号IIIを出力する。こうすることでモータ200を始動する。モータ200が回転し始めると、ドライバ30は上記のように回転角度を検出し、それに応じた制御信号I〜VIをインバータ40に出力する。   When the sensor signal is changed from 10 to 11 as a result of outputting the control signal II when the sensor signal is 10, as described above, the driver 30 outputs the control signal IV. On the other hand, if the sensor signal does not change from 10 even after a predetermined time has elapsed, the driver 30 regards the motor 200 as rotated by 60 ° and outputs the control signal III. By doing so, the motor 200 is started. When the motor 200 starts to rotate, the driver 30 detects the rotation angle as described above, and outputs the control signals I to VI corresponding thereto to the inverter 40.

同様にしてセンサ信号が01の場合に制御信号Vを出力した結果、センサ信号が01から00に変化した場合、ドライバ30は制御信号Iを出力する。これとは異なり、所定時間経過してもセンサ信号が01から変化しない場合、ドライバ30はモータ200が60°だけ回転したとみなして、制御信号VIを出力する。こうすることでモータ200を始動する。モータ200が回転し始めると、ドライバ30は上記のように回転角度を検出し、それに応じた制御信号I〜VIをインバータ40に出力する。   Similarly, when the sensor signal changes from 01 to 00 as a result of outputting the control signal V when the sensor signal is 01, the driver 30 outputs the control signal I. In contrast, if the sensor signal does not change from 01 even after a predetermined time has elapsed, the driver 30 regards the motor 200 as rotated by 60 ° and outputs the control signal VI. By doing so, the motor 200 is started. When the motor 200 starts to rotate, the driver 30 detects the rotation angle as described above, and outputs the control signals I to VI corresponding thereto to the inverter 40.

次に、図9および図10に基づいてドライバ30による回転角度の推定処理を説明する。先ずステップS10においてドライバ30は、センサ信号が00、若しくは、11であるか否かを判定する。センサ信号が00、若しくは、11である場合、ドライバ30はステップS20へと進む。これとは異なり、センサ信号が00、若しくは、11ではない(センサ信号が10、若しくは、01である)場合、ドライバ30はステップS10を繰り返し、センサ信号が00、若しくは、11になるまで待機する。   Next, rotation angle estimation processing by the driver 30 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. First, in step S10, the driver 30 determines whether the sensor signal is 00 or 11. If the sensor signal is 00 or 11, the driver 30 proceeds to step S20. On the other hand, if the sensor signal is not 00 or 11 (the sensor signal is 10 or 01), the driver 30 repeats step S10 and waits until the sensor signal becomes 00 or 11. .

ステップS20へ進むとドライバ30は、センサ信号が00であるか否かを判定する。センサ信号が00である場合、ドライバ30はステップS30へと進む。これとは異なりセンサ信号が00ではない(センサ信号が11である)場合、ドライバ30はステップS40へと進む。   In step S20, the driver 30 determines whether or not the sensor signal is 00. If the sensor signal is 00, the driver 30 proceeds to step S30. On the other hand, if the sensor signal is not 00 (the sensor signal is 11), the driver 30 proceeds to step S40.

ステップS30へ進むとドライバ30は、センサ信号が00を出力している時間を計測する。これとは異なり、ステップS40へ進むとドライバ30は、センサ信号が11を出力している時間を計測する。そして時間を計測し終えると、ドライバ30はステップS50へと進む。   In step S30, the driver 30 measures the time during which the sensor signal outputs 00. On the other hand, when proceeding to step S40, the driver 30 measures the time during which the sensor signal is 11 output. When the time is measured, the driver 30 proceeds to step S50.

ステップS50へ進むとドライバ30は、ステップS30、若しくは、ステップS40にて計測した時間(計測時間)を補正する。そしてドライバ30は、ステップS60へと進む。ステップS50は、後で図10に基づいて詳説する。   In step S50, the driver 30 corrects the time (measurement time) measured in step S30 or step S40. Then, the driver 30 proceeds to step S60. Step S50 will be described in detail later with reference to FIG.

ステップS60へ進むとドライバ30は、センサ信号とステップS50にて補正した計測時間とに基づいて、回転角度を推定する。そして推定処理を終了する。   In step S60, the driver 30 estimates the rotation angle based on the sensor signal and the measurement time corrected in step S50. Then, the estimation process ends.

例えばロータ210が正転している場合においてセンサ信号が00の場合、ドライバ30はステップS30において時間を計測する。そしてその後にセンサ信号が00から10へと変化すると、ドライバ30はそこから計測時間経過するまでの間、回転角度は60°−120°と推定する。またドライバ30はそこからさらに計測時間が経過するまでの間、回転角度は120°−180°と推定する。   For example, when the rotor 210 is rotating forward and the sensor signal is 00, the driver 30 measures time in step S30. When the sensor signal subsequently changes from 00 to 10, the driver 30 estimates that the rotation angle is 60 ° -120 ° until the measurement time elapses therefrom. Further, the driver 30 estimates that the rotation angle is 120 ° -180 ° until the measurement time further elapses.

なお上記したように、計測時間が経過し終わらず、回転角度が120°−180°と推定している際にセンサ信号が10から11へと切り換わることが想定される。この場合、ドライバ30は計測時間が経過し終わっていなくとも、回転角度が180°−240°であると判定する。これとは逆に、計測時間が経過し終わったにも関わらずに、センサ信号が10の場合も想定される。この場合、ドライバ30は計測時間が経過し終わったとしても、回転角度は120°−180°であると推定する。   As described above, it is assumed that the sensor signal is switched from 10 to 11 when the rotation time is estimated to be 120 ° to 180 ° without the measurement time elapses. In this case, the driver 30 determines that the rotation angle is 180 ° to 240 ° even if the measurement time has not elapsed. On the contrary, it is assumed that the sensor signal is 10 although the measurement time has elapsed. In this case, the driver 30 estimates that the rotation angle is 120 ° -180 ° even if the measurement time has elapsed.

さらに例示すれば、ロータ210が正転している場合においてセンサ信号が11の場合、ドライバ30はステップS40において時間を計測する。そしてその後にセンサ信号が11から01へと変化すると、ドライバ30はそこから計測時間経過するまでの間、回転角度は240°−300°と推定する。そしてドライバ30はそこからさらに計測時間が経過するまでの間、回転角度は300°−360°と推定する。   To further illustrate, when the rotor 210 is rotating forward and the sensor signal is 11, the driver 30 measures time in step S40. When the sensor signal subsequently changes from 11 to 01, the driver 30 estimates that the rotation angle is 240 ° -300 ° until the measurement time elapses. Then, the driver 30 estimates that the rotation angle is 300 ° -360 ° until the measurement time elapses thereafter.

これも上記したが、計測時間が経過し終わらず、回転角度が300°−360°と推定している際にセンサ信号が01から00へと切り換わることが想定される。この場合、ドライバ30は計測時間が経過し終わっていなくとも、回転角度が0°−60°であると判定する。これとは逆に、計測時間が経過し終わったにも関わらずに、センサ信号が01の場合も想定される。この場合、ドライバ30は計測時間が経過し終わったとしても、回転角度は300°−360°であると推定する。   Although this is also described above, it is assumed that the sensor signal is switched from 01 to 00 when the rotation time is estimated to be 300 ° to 360 ° without ending the measurement time. In this case, the driver 30 determines that the rotation angle is 0 ° -60 ° even if the measurement time has not elapsed. On the contrary, it is assumed that the sensor signal is 01 even though the measurement time has elapsed. In this case, the driver 30 estimates that the rotation angle is 300 ° -360 ° even if the measurement time has elapsed.

次に、図10に基づいてドライバ30による回転角度の補正処理を説明する。先ずステップS110においてドライバ30は、現在の目標回転数から過去の目標回転数を差分した差分値を算出する。そしてドライバ30はその差分値の絶対値が所定値よりも大きいか否かを判定する。差分値の絶対値が所定値よりも大きい場合、ドライバ30は目標回転数が変化したと見なしてステップS120へと進む。これとは異なり差分値が所定値よりも小さい場合、ドライバ30は目標回転数が変化していないと見なしてステップS130へと進む。   Next, the rotation angle correction processing by the driver 30 will be described with reference to FIG. First, in step S110, the driver 30 calculates a difference value obtained by subtracting the past target rotational speed from the current target rotational speed. Then, the driver 30 determines whether or not the absolute value of the difference value is larger than a predetermined value. If the absolute value of the difference value is larger than the predetermined value, the driver 30 considers that the target rotational speed has changed and proceeds to step S120. On the other hand, if the difference value is smaller than the predetermined value, the driver 30 regards that the target rotational speed has not changed and proceeds to step S130.

ステップS120へ進むとドライバ30は、差分値に基づく補正係数αを算出する。補正係数αは、差分値が正の場合に1よりも小さい値となり、差分値が負の場合に1よりも大きい値となる。これとは異なり、ステップS130へ進むとドライバ30は、補正係数α=1と固定する。そしてドライバ30は、ステップS140へと進む。   In step S120, the driver 30 calculates a correction coefficient α based on the difference value. The correction coefficient α is a value smaller than 1 when the difference value is positive, and a value larger than 1 when the difference value is negative. On the other hand, when the process proceeds to step S130, the driver 30 fixes the correction coefficient α = 1. Then, the driver 30 proceeds to step S140.

ステップS140へ進むとドライバ30は、計測時間に補正係数αを乗算する。こうすることでドライバ30は、計測時間を補正する。なおもちろんではあるが、補正係数αが1の場合、この補正係数αを計測時間に乗算したとしても、計測時間は実質的に補正されたことにはならない。   In step S140, the driver 30 multiplies the measurement time by the correction coefficient α. By doing so, the driver 30 corrects the measurement time. Of course, when the correction coefficient α is 1, even if this correction coefficient α is multiplied by the measurement time, the measurement time is not substantially corrected.

次に、図11に基づいてドライバ30によるモータ200の始動処理を説明する。先ずステップS210においてドライバ30は、モータ200が停止している際のセンサ信号が00、若しくは、11であるか否かを判定する。センサ信号が00、若しくは、11である場合、ドライバ30はステップS220へと進む。これとは異なり、センサ信号が00、若しくは、11ではない(センサ信号が10、若しくは、01である)場合、ドライバ30はステップS230へと進む。   Next, the starting process of the motor 200 by the driver 30 will be described based on FIG. First, in step S210, the driver 30 determines whether or not the sensor signal when the motor 200 is stopped is 00 or 11. If the sensor signal is 00 or 11, the driver 30 proceeds to step S220. On the other hand, if the sensor signal is not 00 or 11, (the sensor signal is 10 or 01), the driver 30 proceeds to step S230.

ステップS220へ進むとドライバ30は、センサ信号が00であるか否かを判定する。センサ信号が00である場合、ドライバ30はステップS240へと進む。これとは異なりセンサ信号が00ではない(センサ信号が11である)場合、ドライバ30はステップS250へと進む。   In step S220, the driver 30 determines whether or not the sensor signal is 00. If the sensor signal is 00, the driver 30 proceeds to step S240. On the other hand, if the sensor signal is not 00 (the sensor signal is 11), the driver 30 proceeds to step S250.

ステップS240へ進むとドライバ30は、制御信号Iを出力して始動処理を終了する。この際にドライバ30はセンサ信号が00の時間を計測して図9および図10に示す処理を行い、モータ200を安定して回転させる。   In step S240, the driver 30 outputs the control signal I and ends the starting process. At this time, the driver 30 measures the time when the sensor signal is 00, performs the processing shown in FIGS. 9 and 10, and rotates the motor 200 stably.

ステップS250へ進むとドライバ30は、制御信号IVを出力して始動処理を終了する。この際にドライバ30はセンサ信号が11の時間を計測して図9および図10に示す処理を行い、モータ200を安定して回転させる。   In step S250, the driver 30 outputs the control signal IV and ends the starting process. At this time, the driver 30 measures the time when the sensor signal is 11, performs the processing shown in FIGS. 9 and 10, and stably rotates the motor 200.

フローを遡り、ステップS210においてセンサ信号が10、若しくは、01であると判定してステップS230へ進むとドライバ30は、モータ200が停止している際のセンサ信号が01であるか否かを判定する。センサ信号が01である場合、ドライバ30はステップS260へと進む。これとは異なりセンサ信号が01ではない(センサ信号が10である)場合、ドライバ30はステップS270へと進む。   Back in the flow, when it is determined in step S210 that the sensor signal is 10 or 01 and the process proceeds to step S230, the driver 30 determines whether or not the sensor signal when the motor 200 is stopped is 01. To do. If the sensor signal is 01, the driver 30 proceeds to step S260. On the other hand, if the sensor signal is not 01 (the sensor signal is 10), the driver 30 proceeds to step S270.

ステップS260へ進むとドライバ30は、制御信号Vを出力する。こうすることでドライバ30はロータ210に回転トルクを生成し、ロータ210を回転させ始める。この後にドライバ30はステップS280へと進む。   In step S260, the driver 30 outputs a control signal V. By doing so, the driver 30 generates rotational torque in the rotor 210 and starts rotating the rotor 210. After this, the driver 30 proceeds to step S280.

ステップS280へ進むとドライバ30は、ロータ210が回転した結果、センサ信号が00になったか否かを判定する。センサ信号が00である場合、ドライバ30はステップS290へと進む。これとは異なり、センサ信号が00ではなく依然として01の場合、ドライバ30はステップS300へと進む。   In step S280, the driver 30 determines whether the sensor signal has become 00 as a result of the rotation of the rotor 210. If the sensor signal is 00, the driver 30 proceeds to step S290. On the other hand, if the sensor signal is not 00 but is still 01, the driver 30 proceeds to step S300.

ステップS290へ進むとドライバ30は、制御信号Iを出力して始動処理を終了する。この際にドライバ30はセンサ信号が00の時間を計測して図9および図10に示す処理を行い、モータ200を安定して回転させる。   In step S290, the driver 30 outputs the control signal I and ends the starting process. At this time, the driver 30 measures the time when the sensor signal is 00, performs the processing shown in FIGS. 9 and 10, and rotates the motor 200 stably.

ステップS300へ進むとドライバ30は、モータ200が60°だけ回転したとみなして、制御信号VIを出力して始動処理を終了する。この後にセンサ信号が00を示すと、ドライバ30は制御信号Iを出力するとともに図9および図10に示す処理を行い、モータ200を安定して回転させる。なお、図示しないが、センサ信号が00へと変化しない場合、ドライバ30はもう一度図11に示す始動処理を実行する。   In step S300, the driver 30 considers that the motor 200 has rotated by 60 °, outputs the control signal VI, and ends the starting process. Thereafter, when the sensor signal indicates 00, the driver 30 outputs the control signal I and performs the processes shown in FIGS. 9 and 10 to rotate the motor 200 stably. Although not shown, when the sensor signal does not change to 00, the driver 30 executes the start process shown in FIG. 11 once again.

フローを少し遡り、ステップS230においてセンサ信号が10であると判定してステップS270へ進むとドライバ30は、制御信号IIを出力する。こうすることでドライバ30はロータ210に回転トルクを生成し、ロータ210を回転させ始める。この後にドライバ30はステップS310へと進む。   Going back a little, the driver 30 outputs a control signal II when determining that the sensor signal is 10 in step S230 and proceeding to step S270. By doing so, the driver 30 generates rotational torque in the rotor 210 and starts rotating the rotor 210. Thereafter, the driver 30 proceeds to step S310.

ステップS310へ進むとドライバ30は、ロータ210が回転した結果、センサ信号が11になったか否かを判定する。センサ信号が11である場合、ドライバ30はステップS320へと進む。これとは異なり、センサ信号が11ではなく依然として10の場合、ドライバ30はステップS330へと進む。   In step S310, the driver 30 determines whether the sensor signal becomes 11 as a result of the rotation of the rotor 210. If the sensor signal is 11, the driver 30 proceeds to step S320. On the other hand, if the sensor signal is still 10 instead of 11, the driver 30 proceeds to step S330.

ステップS320へ進むとドライバ30は、制御信号IVを出力して始動処理を終了する。この際にドライバ30はセンサ信号が11の時間を計測して図9および図10に示す処理を行い、モータ200を安定して回転させる。   In step S320, the driver 30 outputs the control signal IV and ends the starting process. At this time, the driver 30 measures the time when the sensor signal is 11, performs the processing shown in FIGS. 9 and 10, and stably rotates the motor 200.

ステップS330へ進むとドライバ30は、モータ200が60°だけ回転したとみなして、制御信号IIIを出力して始動処理を終了する。この後にセンサ信号が11を示すと、ドライバ30は制御信号IVを出力するとともに図9および図10に示す処理を行い、モータ200を安定して回転させる。なお、図示しないが、センサ信号が11へと変化しない場合、ドライバ30はもう一度図11に示す始動処理を実行する。   In step S330, the driver 30 regards the motor 200 as being rotated by 60 °, outputs the control signal III, and ends the starting process. Thereafter, when the sensor signal indicates 11, the driver 30 outputs the control signal IV and performs the processing shown in FIGS. 9 and 10 to rotate the motor 200 stably. Although not shown, when the sensor signal does not change to 11, the driver 30 executes the starting process shown in FIG. 11 once again.

次に、本実施形態に係るモータ制御装置100の作用効果を説明する。上記したようにホール素子51,52の数が2つであったとしても、モータ200の回転角度を検出することができる。   Next, functions and effects of the motor control device 100 according to the present embodiment will be described. As described above, even if the number of Hall elements 51 and 52 is two, the rotation angle of the motor 200 can be detected.

またドライバ30は現在の目標回転数と過去の目標回転数との差分値の絶対値が所定値よりも高い場合、その差分値に基づいて計測時間を補正する。これにより、例えば目標回転数が減少したために、モータ200が0°から60°まで回転する時間よりも、60°から120°まで回転するまでの時間が長くなったとしても、60°−120°の回転角度の推定がずれることが抑制される。同様にして、120°−180°、240°−300°、300°−360°の回転角度の推定がずれることが抑制される。   If the absolute value of the difference value between the current target rotational speed and the past target rotational speed is higher than a predetermined value, the driver 30 corrects the measurement time based on the difference value. Thereby, even if the time until the motor 200 rotates from 60 ° to 120 ° becomes longer than the time when the motor 200 rotates from 0 ° to 60 ° because the target rotational speed has decreased, for example, 60 ° -120 ° It is possible to suppress the estimation of the rotation angle. Similarly, it is suppressed that the estimation of the rotation angle of 120 ° -180 °, 240 ° -300 °, 300 ° -360 ° is shifted.

上記したように、センサ信号が10の場合、制御信号IIによって生成される回転トルクの方が、制御信号IIIによって生成される回転トルクよりも総量が大きくなる。そこでドライバ30は、モータ200が停止している際の制御信号が10の場合に制御信号IIを出力する。またセンサ信号が01の場合、制御信号Vによって生成される回転トルクの方が、制御信号VIによって生成される回転トルクよりも総量が大きくなる。そこでドライバ30は、モータ200が停止している際の制御信号が01の場合に制御信号Vを出力する。これによりモータ200が停止している際の制御信号が10の場合に制御信号IIIを出力したり、制御信号が01の場合に制御信号Vを出力したりする構成と比べて、モータ200を効率よく始動することができる。   As described above, when the sensor signal is 10, the total amount of the rotational torque generated by the control signal II is larger than the rotational torque generated by the control signal III. Therefore, the driver 30 outputs the control signal II when the control signal is 10 when the motor 200 is stopped. When the sensor signal is 01, the total amount of the rotational torque generated by the control signal V is larger than the rotational torque generated by the control signal VI. Therefore, the driver 30 outputs the control signal V when the control signal is 01 when the motor 200 is stopped. Thus, the motor 200 is more efficient than the configuration in which the control signal III is output when the control signal is 10 when the motor 200 is stopped or the control signal V is output when the control signal is 01. It can start well.

このようにホール素子51,52の数が2つであったとしても、2つのセンサ信号に基づいてモータ200を始動することができる。したがって例えばモータ200を始動するためにロータ210を初期位置に強制的に移動させたり、ロータ210の初期位置を予め記憶させたりしなくともよくなる。   Thus, even if the number of Hall elements 51 and 52 is two, the motor 200 can be started based on two sensor signals. Therefore, for example, it is not necessary to forcibly move the rotor 210 to the initial position in order to start the motor 200 or to store the initial position of the rotor 210 in advance.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本実施形態ではバルブタイミング変換部310に設けられるモータ200をモータ制御装置100が制御する例を示した。しかしながらモータ制御装置100が制御対象とするモータ200としては上記例に限定されない。   In the present embodiment, an example in which the motor control device 100 controls the motor 200 provided in the valve timing conversion unit 310 is shown. However, the motor 200 to be controlled by the motor control device 100 is not limited to the above example.

本実施形態ではエンジンECU10からドライバユニット20へと目標回転数が入力される例を示した。しかしながら目標回転数をドライバユニット20へと出力する電子制御装置としては上記例に限定されず、例えばハイブリッドECUからドライバユニット20へと目標回転数を入力する構成を採用することもできる。   In the present embodiment, an example in which the target rotational speed is input from the engine ECU 10 to the driver unit 20 has been shown. However, the electronic control device that outputs the target rotational speed to the driver unit 20 is not limited to the above example, and for example, a configuration in which the target rotational speed is input from the hybrid ECU to the driver unit 20 may be employed.

本実施形態では回転角センサ50がセンサ素子としてホール素子51,52を有する例を示した。しかしながらセンサ素子としては磁気信号を電気信号に変換する磁電変換素子であれば適宜採用することができる。   In this embodiment, the rotation angle sensor 50 has shown the example which has Hall elements 51 and 52 as a sensor element. However, any sensor element can be used as long as it is a magnetoelectric conversion element that converts a magnetic signal into an electric signal.

本実施形態では回転角センサ50が、U相ステータコイル224に対応するU相ホール素子51と、V相ステータコイル225に対応するV相ホール素子52と、を有する例を示した。しかしながら回転角センサ50が有する2つのセンサ素子としては上記例に限定されず、3つのステータコイル224〜226の内の任意の2つに対応する2つのセンサ素子であればよい。   In this embodiment, the rotation angle sensor 50 has shown the example which has the U-phase Hall element 51 corresponding to the U-phase stator coil 224, and the V-phase Hall element 52 corresponding to the V-phase stator coil 225. However, the two sensor elements included in the rotation angle sensor 50 are not limited to the above example, and may be two sensor elements corresponding to any two of the three stator coils 224 to 226.

本実施形態ではセンサ信号が00,11の両方の場合に時間を計測し、その計測時間に基づいて回転角度を推定する例を示した。しかしながらセンサ信号が00、若しくは、11のいずれか一方の時間のみを計測し、その計測時間に基づいて回転角度を推定してもよい。   In the present embodiment, an example is shown in which time is measured when the sensor signal is both 00 and 11, and the rotation angle is estimated based on the measurement time. However, only the time when the sensor signal is 00 or 11 may be measured, and the rotation angle may be estimated based on the measurement time.

本実施形態では計測時間を目標回転数の変化量に基づいて補正する例を示した。しかしながら計測時間を補正しなくともよい。   In this embodiment, the example which correct | amends measurement time based on the variation | change_quantity of target rotation speed was shown. However, the measurement time need not be corrected.

本実施形態ではモータ200を正転させる際に制御信号をI〜VIへと変化させる説明をしたが、モータ200を逆転させる際の制御信号の変化について特に言及していなかった。モータ200を逆転させる場合、正転時とは逆に、制御信号をVI〜Iへと順次変化させる。   In the present embodiment, the control signal is changed from I to VI when the motor 200 is rotated forward, but no particular mention is made of the change of the control signal when the motor 200 is rotated backward. When the motor 200 is reversely rotated, the control signal is sequentially changed from VI to I, contrary to the normal rotation.

本実施形態では停止状態のモータ200を始動させる際に、モータ200を正転させる例を示した。しかしながら始動時においてモータ200を逆転させてもよい。この場合、図11に示すステップS260において制御信号VIを出力し、S280においてセンサ信号が11か否かを判定する。そしてS290において制御信号IVを出力し、ステップS300において制御信号Vを出力する。またステップS270において制御信号IIIを出力し、S310においてセンサ信号が00か否かを判定する。そしてS320において制御信号Iを出力し、ステップS300において制御信号IIを出力する。最後に、ステップS240,S250,S290,S300,S320,S330後は、センサ信号が00,11の時間を計測し、その計測時間とセンサ信号とに基づいて制御信号をVI〜Iへと順に出力してモータ200を逆回転させる。   In this embodiment, when starting the stopped motor 200, the example which rotates the motor 200 forward was shown. However, the motor 200 may be reversed when starting. In this case, the control signal VI is output in step S260 shown in FIG. 11, and it is determined whether or not the sensor signal is 11 in S280. In step S290, the control signal IV is output. In step S300, the control signal V is output. In step S270, the control signal III is output, and in step S310, it is determined whether or not the sensor signal is 00. In step S320, the control signal I is output. In step S300, the control signal II is output. Finally, after steps S240, S250, S290, S300, S320, and S330, the sensor signals are measured at 00 and 11, and the control signals are sequentially output to VI to I based on the measurement time and the sensor signals. Then, the motor 200 is reversely rotated.

なお上記したように始動時にモータ200を逆転させる場合、U相ホール素子51が自身に最も近いU相ステータコイル224に対して30°だけ正転方向において進行側に配置されてもよい。同様にしてV相ホール素子52が、身に最も近いV相ステータコイル225に対して30°だけ正転方向において進行側に配置されてもよい。   As described above, when the motor 200 is reversely rotated at the time of starting, the U-phase Hall element 51 may be disposed on the traveling side in the forward rotation direction by 30 ° with respect to the U-phase stator coil 224 closest to itself. Similarly, the V-phase hall element 52 may be arranged on the traveling side in the forward rotation direction by 30 ° with respect to the closest V-phase stator coil 225.

10…エンジンECU、20…ドライバユニット、ドライバ30、インバータ40、51…第1ホール素子、52…第2ホール素子、200…モータ、300…内燃機関、310…バルブタイミング変換部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine ECU, 20 ... Driver unit, driver 30, Inverter 40, 51 ... 1st Hall element, 52 ... 2nd Hall element, 200 ... Motor, 300 ... Internal combustion engine, 310 ... Valve timing conversion part

Claims (4)

モータ(200)の回転によって発生される周期的な磁気信号をデジタル信号に変換する第1センサ素子(51)および第2センサ素子(52)と、
前記第1センサ素子から出力される第1センサ信号および前記第2センサ素子から出力される第2センサ信号それぞれに基づいて前記モータを制御するドライバユニット(20)と、を有し、
前記第1センサ素子と前記第2センサ素子とは、前記モータの回転方向に前記磁気信号の電気角で120°離れて配置され、
前記ドライバユニットは、前記第1センサ信号と前記第2センサ信号それぞれの信号レベルが同一の場合の時間を計測し、その計測時間および前記第1センサ信号と前記第2センサ信号それぞれの前記信号レベルに基づいて前記モータの回転角度を推定し、
前記ドライバユニットは、車両の電子制御装置(10)から入力される目標回転数に前記モータの実際の回転数が到達するように前記モータを制御しており、前記計測時間を計測した後に前記目標回転数が変化すると、その変化量に基づいて補正係数を算出し、前記補正係数を前記計測時間に乗算することで前記計測時間を補正するモータ制御装置。
A first sensor element (51) and a second sensor element (52) for converting a periodic magnetic signal generated by the rotation of the motor (200) into a digital signal;
A driver unit (20) for controlling the motor based on each of the first sensor signal output from the first sensor element and the second sensor signal output from the second sensor element;
The first sensor element and the second sensor element are disposed 120 ° apart from each other in the electrical angle of the magnetic signal in the rotation direction of the motor,
The driver unit measures time when the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal are the same, and the measurement time and the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal, respectively. the rotation angle of the motor is estimated based on,
The driver unit controls the motor so that an actual rotational speed of the motor reaches a target rotational speed input from an electronic control device (10) of the vehicle, and measures the measurement time after measuring the target time. A motor control device that corrects the measurement time by calculating a correction coefficient based on an amount of change when the rotation speed changes, and multiplying the measurement time by the correction coefficient .
前記モータは、出力軸が固定される埋込磁石形回転子(210)と、電流が流れることで前記埋込磁石形回転子にマグネットトルクとリラクタンストルクの合わさった回転トルクを発生させる複数のステータコイル(224〜226)を有する固定子(220)と、を有する永久磁石形同期モータであり、
前記ドライバユニットは、前記ステータコイルに電流を流すインバータ(40)と、前記モータの前記回転角度を推定するとともに、推定した前記回転角度に基づいて前記インバータを制御するための制御信号を生成し、前記制御信号を前記インバータに出力するドライバ(30)と、を有し、
複数の前記ステータコイルとしては、前記埋込磁石形回転子の回転方向に前記磁気信号の前記電気角で120°ずつ順に離れて配置された第1ステータコイル(224)、第2ステータコイル(225)、第3ステータコイル(226)があり、
前記第1センサ素子は、前記第1ステータコイルから前記回転方向に対して後進側に前記電気角で30°ずれて配置され、
前記第2センサ素子は、前記第2ステータコイルから前記回転方向に対して後進側に前記電気角で30°ずれて配置され、
前記ドライバは、
前記回転角度が前記電気角で60°変化する毎に、前記埋込磁石形回転子が回転するように前記制御信号を変化させており、
停止状態の前記モータを始動させる際に、
前記第1センサ信号および前記第2センサ信号それぞれの前記信号レベルが同一である場合、その前記第1センサ信号と前記第2センサ信号の前記信号レベルに対応する60°の角度範囲の前記制御信号を生成し、
前記第1センサ信号および前記第2センサ信号それぞれの前記信号レベルが異なる場合、その前記第1センサ信号と前記第2センサ信号の前記信号レベルに対応する120°の角度範囲を60°と60°の2つに等分した際の前記モータを前記回転方向に対して後進側の60°の角度範囲に対応する前記制御信号を生成し、
その後に前記回転方向へと前記モータを回転させるべく、前記第1センサ信号および前記第2センサ信号それぞれの前記信号レベルの変動に応じて前記回転角度が前記電気角で60°変化する毎に、前記埋込磁石形回転子が回転するように前記制御信号を変化させる請求項1に記載のモータ制御装置。
The motor includes an embedded magnet type rotor (210) to which an output shaft is fixed, and a plurality of stators that generate a rotating torque in which a magnet torque and a reluctance torque are combined in the embedded magnet type rotor when an electric current flows. A permanent magnet synchronous motor having a stator (220) having coils (224 to 226);
The driver unit generates the control signal for controlling the inverter based on the estimated rotation angle, while estimating the rotation angle of the inverter (40) for passing current to the stator coil and the motor, A driver (30) for outputting the control signal to the inverter;
The plurality of stator coils include a first stator coil (224) and a second stator coil (225) that are sequentially spaced 120 degrees each in the electrical angle of the magnetic signal in the rotation direction of the embedded magnet type rotor. ), There is a third stator coil (226),
The first sensor element is arranged to be shifted from the first stator coil by 30 ° in the electrical angle on the reverse side with respect to the rotational direction,
The second sensor element is disposed at a position shifted by 30 ° from the second stator coil in the backward direction with respect to the rotation direction by the electrical angle.
The driver is
Each time the rotation angle changes by 60 ° in the electrical angle, the control signal is changed so that the embedded magnet rotor rotates.
When starting the stopped motor,
When the signal level of each of the first sensor signal and the second sensor signal is the same, the control signal in an angle range of 60 ° corresponding to the signal level of the first sensor signal and the second sensor signal Produces
When the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal are different, an angle range of 120 ° corresponding to the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal is set to 60 ° and 60 °. Generating the control signal corresponding to an angle range of 60 ° on the reverse side with respect to the rotation direction of the motor when equally divided into two
Thereafter, in order to rotate the motor in the rotation direction, each time the rotation angle changes by 60 degrees in the electrical angle according to the variation of the signal level of each of the first sensor signal and the second sensor signal, The motor control device according to claim 1 , wherein the control signal is changed so that the embedded magnet rotor rotates .
モータ(200)の回転によって発生される周期的な磁気信号をデジタル信号に変換する第1センサ素子(51)および第2センサ素子(52)と、
前記第1センサ素子から出力される第1センサ信号および前記第2センサ素子から出力される第2センサ信号それぞれに基づいて前記モータを制御するドライバユニット(20)と、を有し、
前記第1センサ素子と前記第2センサ素子とは、前記モータの回転方向に前記磁気信号の電気角で120°離れて配置され、
前記ドライバユニットは、前記第1センサ信号と前記第2センサ信号それぞれの信号レベルが同一の場合の時間を計測し、その計測時間および前記第1センサ信号と前記第2センサ信号それぞれの前記信号レベルに基づいて前記モータの回転角度を推定し、
前記モータは、出力軸が固定される埋込磁石形回転子(210)と、電流が流れることで前記埋込磁石形回転子にマグネットトルクとリラクタンストルクの合わさった回転トルクを発生させる複数のステータコイル(224〜226)を有する固定子(220)と、を有する永久磁石形同期モータであり、
前記ドライバユニットは、前記ステータコイルに電流を流すインバータ(40)と、前記モータの前記回転角度を推定するとともに、推定した前記回転角度に基づいて前記インバータを制御するための制御信号を生成し、前記制御信号を前記インバータに出力するドライバ(30)と、を有し、
複数の前記ステータコイルとしては、前記埋込磁石形回転子の回転方向に前記磁気信号の前記電気角で120°ずつ順に離れて配置された第1ステータコイル(224)、第2ステータコイル(225)、第3ステータコイル(226)があり、
前記第1センサ素子は、前記第1ステータコイルから前記回転方向に対して後進側に前記電気角で30°ずれて配置され、
前記第2センサ素子は、前記第2ステータコイルから前記回転方向に対して後進側に前記電気角で30°ずれて配置され、
前記ドライバは、
前記回転角度が前記電気角で60°変化する毎に、前記埋込磁石形回転子が回転するように前記制御信号を変化させており、
停止状態の前記モータを始動させる際に、
前記第1センサ信号および前記第2センサ信号それぞれの前記信号レベルが同一である場合、その前記第1センサ信号と前記第2センサ信号の前記信号レベルに対応する60°の角度範囲の前記制御信号を生成し、
前記第1センサ信号および前記第2センサ信号それぞれの前記信号レベルが異なる場合、その前記第1センサ信号と前記第2センサ信号の前記信号レベルに対応する120°の角度範囲を60°と60°の2つに等分した際の前記モータを前記回転方向に対して後進側の60°の角度範囲に対応する前記制御信号を生成し、
その後に前記回転方向へと前記モータを回転させるべく、前記第1センサ信号および前記第2センサ信号それぞれの前記信号レベルの変動に応じて前記回転角度が前記電気角で60°変化する毎に、前記埋込磁石形回転子が回転するように前記制御信号を変化させるモータ制御装置。
A first sensor element (51) and a second sensor element (52) for converting a periodic magnetic signal generated by the rotation of the motor (200) into a digital signal;
A driver unit (20) for controlling the motor based on each of the first sensor signal output from the first sensor element and the second sensor signal output from the second sensor element;
The first sensor element and the second sensor element are disposed 120 ° apart from each other in the electrical angle of the magnetic signal in the rotation direction of the motor,
The driver unit measures time when the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal are the same, and the measurement time and the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal, respectively. The rotation angle of the motor is estimated based on
The motor includes an embedded magnet type rotor (210) to which an output shaft is fixed, and a plurality of stators that generate a rotating torque in which a magnet torque and a reluctance torque are combined in the embedded magnet type rotor when an electric current flows. A permanent magnet synchronous motor having a stator (220) having coils (224 to 226);
The driver unit generates the control signal for controlling the inverter based on the estimated rotation angle, while estimating the rotation angle of the inverter (40) for passing current to the stator coil and the motor, A driver (30) for outputting the control signal to the inverter;
The plurality of stator coils include a first stator coil (224) and a second stator coil (225) that are sequentially spaced 120 degrees each in the electrical angle of the magnetic signal in the rotation direction of the embedded magnet type rotor. ), There is a third stator coil (226),
The first sensor element is arranged to be shifted from the first stator coil by 30 ° in the electrical angle on the reverse side with respect to the rotational direction,
The second sensor element is disposed at a position shifted by 30 ° from the second stator coil in the backward direction with respect to the rotation direction by the electrical angle.
The driver is
Each time the rotation angle changes by 60 ° in the electrical angle, the control signal is changed so that the embedded magnet rotor rotates.
When starting the stopped motor,
When the signal level of each of the first sensor signal and the second sensor signal is the same, the control signal in an angle range of 60 ° corresponding to the signal level of the first sensor signal and the second sensor signal Produces
When the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal are different, an angle range of 120 ° corresponding to the signal levels of the first sensor signal and the second sensor signal is set to 60 ° and 60 °. Generating the control signal corresponding to an angle range of 60 ° on the reverse side with respect to the rotation direction of the motor when equally divided into two
Thereafter, in order to rotate the motor in the rotation direction, each time the rotation angle changes by 60 degrees in the electrical angle according to the variation of the signal level of each of the first sensor signal and the second sensor signal, wherein the control signal is changed makes the chromophore at the distal end over motor controller such that the embedded magnet type rotor rotates.
前記モータの出力軸は、バルブタイミング変換部(310)を介してクランクシャフト(330)とカムシャフト(320)それぞれと連結されており、
前記ドライバユニットは、前記モータの回転を制御することで、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの位相を調整する請求項1〜3いずれか1項に記載のモータ制御装置。
The output shaft of the motor is connected to the crankshaft (330) and the camshaft (320) via a valve timing converter (310),
The motor control device according to claim 1, wherein the driver unit adjusts a phase of the camshaft with respect to the crankshaft by controlling rotation of the motor.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06217510A (en) * 1993-01-20 1994-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Brushless motor
JPH07303391A (en) * 1994-05-09 1995-11-14 Fujitsu General Ltd Method and apparatus for controlling brushless motor
JPH07322679A (en) * 1994-05-26 1995-12-08 Fujitsu General Ltd Method for detecting position of rotor of brushless motor
JP2002064990A (en) * 2000-08-17 2002-02-28 Japan Servo Co Ltd Brushless dc motor drive circuit
JP2002281780A (en) * 2001-03-21 2002-09-27 Mitsubishi Electric Corp Electric motor driving system and electric motor controlling method
JP4100442B2 (en) * 2006-09-29 2008-06-11 ダイキン工業株式会社 Motor drive control device and motor drive control system
JP5761572B2 (en) * 2012-01-27 2015-08-12 株式会社デンソー Control device for electric variable valve timing device

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