JP6591465B2 - モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法に関し、特に、いわゆる１センサ駆動を行うことができるモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法に関する。

モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置には、いわゆる１センサ駆動によりモータを駆動させるものがある。例えば、モータの磁極位置を検出するためのホールセンサを１つだけ用いてモータを駆動するものがある。

１センサ駆動によりモータを駆動する場合、複数のセンサを用いる場合とは異なり、磁極位置を特定することができない。そのため、起動制御を開始する前に、ロータロックを行い、その後、起動を開始する方法が採られる。ロータロックは、ロータを所定の位置に位置決めする制御動作である。

下記特許文献１には、ロータの磁極位置検出センサを１個しか使用しないファンモータ駆動制御装置の構成が記載されている。このファンモータ駆動制御装置においては、ブラシレスモータの起動前、磁極位置検出センサの出力信号に基づいてインバータ回路の正電圧側及び負電圧側のいずれか一方の１個のスイッチング素子及びいずれか他方の２個のスイッチング素子をＰＷＭ通電してロータを所定位置に位置決めする制動制御が実行される。

特開２００４−１４０９６２号公報

ところで、上記のようにロータを所定の位置に位置決めする制御動作を行うのには時間がかかる。すなわち、モータを起動させてから定常駆動させるまでに時間がかかる。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、速やかにモータを起動させることができるモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータ駆動制御装置は、モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、モータ駆動部に駆動制御信号を出力することにより、モータ駆動部により通電される複数相のコイルの通電相を所定の順序で切り替える制御回路部と、モータのロータの位置に対応する位置信号を出力する１つの位置検出器とを備え、制御回路部は、モータの起動時に、位置信号に基づいて通電相を調整することにより位置信号の位相の変化タイミングと通電相とを適合させ、モータの起動後に、位置信号の周期に応じて駆動制御信号を出力する。

好ましくは、制御回路部は、モータの起動時に、通電相を速やかに所定の順序で切り替えることにより、通電相の調整を行う。

好ましくは、制御回路部は、モータの起動時に、位置信号の周期よりも長い周期で通電相の切替動作を開始し、その後、所定の条件が満たされるたびに通電相の切替動作を行う周期を短くする。

好ましくは、制御回路部は、モータの起動時に、位置信号の位相の変化タイミングと通電相とが適合したとき、通電相の切替動作を行う周期を短くする動作を停止させる。

好ましくは、制御回路部は、モータの起動後に、位置信号の位相の変化タイミングと通電相とが適合しなくなったとき、位置信号に基づいて通電相を調整することにより位置信号の位相の変化タイミングと通電相とを適合させる。

この発明の他の局面に従うと、モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、モータ駆動部に駆動制御信号を出力することにより、モータ駆動部により通電される複数相のコイルの通電相を所定の順序で切り替える制御回路部と、モータのロータの位置に対応する位置信号を出力する１つの位置検出器とを備えるモータの駆動制御方法は、モータの起動時に、位置信号に基づいて通電相を調整することにより位置信号の位相の変化タイミングと通電相とを適合させる第１のステップと、第１のステップによるモータの起動後に、位置信号の周期に応じて駆動制御信号を出力する第２のステップとを有する。

これらの発明に従うと、速やかにモータを起動させることができるモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置１の構成を示す図である。 モータ駆動制御装置の基本動作を示すフローチャートである。 本実施の形態における通電相と位置信号との関係を説明する図である。 ロータの回転位置に対して通電相の位相が遅れている状態について説明する第１の図である。 ロータの回転位置に対して通電相の位相が遅れている状態について説明する第２の図である。 通電タイミング調整時のモータ駆動制御装置の動作を説明する図である。 第１処理を示すフローチャートである。 第２処理を示すフローチャートである。 第３処理を示すフローチャートである。 各通電相の周期の変化の一例を示す図である。 同期モータの起動時における制御回路部の動作を説明するタイミングチャートである。 本実施の形態の一変形例について説明するタイミングチャートである。 本実施の形態の別の変形例について説明するタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態におけるモータ駆動制御装置について説明する。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置１の構成を示す図である。

図１に示されるように、モータ駆動制御装置１は、制御回路部３と、位置検出器５と、モータ駆動部９とを備える。モータ駆動制御装置１は、同期モータ１０に駆動電力を供給し、同期モータ１０を駆動させる。なお、本実施の形態における同期モータ１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有する３相モータである。

位置検出器５は、同期モータ１０のロータの位置に対応する位置信号を出力する。位置検出器５は、例えば、ホール素子やホールＩＣなどの磁気センサであり、位置信号としてホール信号が出力される。位置検出器５から出力される位置信号は、制御回路部３に入力される。位置検出器５は、同期モータ１０の１箇所においてロータの位置を検出し、位置信号を出力する。例えば、位置検出器５は、Ｕ相のコイルＬｕに対して１つが設けられている。位置信号は、ロータが１回転する間に、所定の位置をロータが通過したとき（ロータが第１の回転位置になったとき）にローからハイになり（立上り；立上りエッジ）、それとは別の所定の位置をロータが通過したとき（ロータが第２の回転位置になったとき）にハイからローに戻る（立下り；立下りエッジ）。位置信号は、ロータの回転に応じて周期的にハイ、ローとなる信号である。なお、位置信号として、周期的にハイ、ローを繰り返す信号が直接位置検出器５から出力されてもよいし、位置検出器５から出力されたアナログの位置信号が制御回路部３に入力された後に、周期的にハイ、ローとなる信号に変換されるようにしてもよい（以下の説明において、このようにアナログの位置信号が変換された後の信号も位置信号と呼ぶ）。

本実施の形態において、１つの位置検出器５のみが設けられている。すなわち、同期モータ１０のうち１箇所のみで検出された位置信号が制御回路部３に入力される。なお、複数の位置検出器５が設けられており、そのうち１箇所の位置検出器５のみから出力された位置信号が制御回路部３に入力されて用いられるようにしてもよい。すなわち、本実施の形態においては、１つの位置検出器５から出力された位置信号が制御回路部３に入力される。モータ駆動制御装置１は、ロータの位置を検出するための位置検出器５を１つのみ使用する１センサ方式で、同期モータ１０を駆動する。

モータ駆動部９は、同期モータ１０の複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを選択的に通電する。モータ駆動部９は、インバータ回路２と、プリドライブ回路４とを有している。モータ駆動部９には、制御回路部３から出力される駆動制御信号Ｃ１が入力される。

インバータ回路２は、プリドライブ回路４から出力される駆動信号Ｒ１から駆動信号Ｒ６に基づいて同期モータ１０の３相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを選択的に通電し、同期モータ１０の回転を制御する。

本実施の形態において、インバータ回路２は、同期モータ１０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれに駆動電流を供給するための６個のスイッチング素子Ｑ１−Ｑ６を備えている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５は、直流電源Ｖｃｃの正極側に配置されたＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるハイサイドスイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６は、直流電源Ｖｃｃの負極側に配置されたＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴからなるローサイドスイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の組み合わせ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の組み合わせ、及びスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の組み合わせのそれぞれにおいて、２つのスイッチング素子が直列に接続されている。そして、これらの３組の直列回路が並列に接続されて、ブリッジ回路が構成されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点がＵ相のコイルＬｕに接続され、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点がＶ相のコイルＬｖに接続され、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点がＷ相のコイルＬｗに接続されている。

プリドライブ回路４は、インバータ回路２の６個のスイッチング素子Ｑ１−Ｑ６のそれぞれのゲート端子に接続される複数の出力端子を備えている。各出力端子から駆動信号Ｒ１−Ｒ６を出力して、スイッチング素子Ｑ１−Ｑ６のオン／オフ動作を制御する。制御回路部３から出力される駆動制御信号Ｃ１は、プリドライブ回路４に入力される。プリドライブ回路４は、駆動制御信号Ｃ１に基づいて、駆動信号Ｒ１−Ｒ６を出力することにより、インバータ回路２を動作させる。すなわち、インバータ回路２は、駆動制御信号Ｃ１に基づいて、同期モータ１０の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに選択的に通電する。

制御回路部３は、モータ駆動部９に駆動制御信号Ｃ１を出力することにより、モータ駆動部９により通電される複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相（通電パターン）を所定の順序で切り替える。制御回路部３は、回転状態監視部３１と、通電タイミング調整部３２と、モータ制御部３３とを有している。制御回路部３は、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、マイクロコンピュータなどのプログラマブルデバイスを用いて構成することができる。

回転状態監視部３１には、位置信号が入力される。回転状態監視部３１は、位置信号に基づいて、同期モータ１０の回転状態を監視する。

通電タイミング調整部３２は、回転状態監視部３１の監視結果に基づいて、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電タイミングを調整する。

モータ制御部３３は、通電タイミング調整部３２の調整結果に基づいて、駆動制御信号Ｃ１を生成する。生成された駆動制御信号Ｃ１は、モータ駆動部９に出力される。

ここで、モータ駆動制御装置１の基本動作について簡単に説明する。

図２は、モータ駆動制御装置１の基本動作を示すフローチャートである。

図２に示されるように、モータ駆動制御装置１は、大まかに、通電タイミング調整（ステップＳ１）と、１センサ駆動（ステップＳ２）とを行う。

モータ駆動制御装置１は、同期モータ１０の起動時に、同期モータ１０の強制転流を行う。この同期モータ１０の起動時に、モータ駆動制御装置１は、通電タイミング調整を行う（ステップＳ１；第１のステップ）。すなわち、制御回路部３は、同期モータ１０の起動時に、位置信号に基づいて通電相を調整することにより、位置信号の位相の変化タイミングと通電相とを適合させる。すなわち、制御回路部３は、同期モータ１０のロータの回転と各通電相の通電タイミングとの同期をとり、同期モータ１０を起動させる。

モータ駆動制御装置１は、第１のステップにより同期モータ１０が起動すると、１センサ駆動（１センサ方式による同期モータ１０の通常駆動）を行う（ステップＳ２；第２のステップ）。すなわち、制御回路部３は、同期モータ１０の起動後に、位置信号の周期に応じて駆動制御信号Ｃ１を出力する（通常駆動を開始する）。これにより、制御回路部３は、モータ駆動部９により通電されるコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相を、所定の順序で切り替える。

次に、本実施の形態における通電相と位置信号との関係を説明する。

図３は、本実施の形態における通電相と位置信号との関係を説明する図である。

図３においては、同期モータ１０の電気角が３６０度となる間の通電相の推移と位置信号の波形とが示されている。上段に実線で示される位置信号は、ロータの回転位置から期待される通電相との関係を表している。

本実施の形態において、通電相は、次の（１）から（６）の６種類（６つの通電パターン）である。すなわち、ハイサイドとローサイドとの組み合わせが、Ｕ相とＶ相となる第１の通電相（１）、Ｕ相とＷ相となる第２の通電相（２）、Ｖ相とＷ相となる第３の通電相（３）、Ｖ相とＵ相となる第４の通電相（４）、Ｗ相とＵ相となる第５の通電相（５）、Ｗ相とＶ相となる第６の通電相（６）の６種類がある。制御回路部３は、駆動制御信号Ｃ１を出力することにより、モータ駆動部９により通電されるコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相を、通電相（１）から通電相（６）まで、上記の順序で切り替える。通電相の切替えは、電気角６０度毎に行われる。

本実施の形態においては、図３に示されるように、ロータの回転位置から期待される通電相で駆動されている場合には、位置信号が、第１の通電相（１）であるときにハイからローに立ち下がり、第４の通電相（４）であるときにローからハイに立ち上がる。換言すると、位置信号の立上りエッジは第４の通電相（４）に対応し、位置信号の立下りエッジは第１の通電相（１）に対応する。

ここで、通電相がロータの回転位置に対して早まったり、遅かったりする場合が考えられる。このようなケースを、図３において（ａ）から（ｅ）に示している。各ケース（ａ）から（ｅ）において、目標となるロータの位置信号が破線で示されている。

ケース（ａ）は、ロータの回転位置に対して通電相が１つ遅れている（ロータの回転位置に対して通電相が５つ早くなっている）場合である。すなわち、位置信号の立下りエッジが第６の通電相（６）にあり、立上りエッジが第３の通電相（３）にある。

ケース（ｂ）は、ロータの回転位置に対して通電相が２つ遅れている（ロータの回転位置に対して通電相が４つ早くなっている）場合である。すなわち、位置信号の立下りエッジが第５の通電相（５）にあり、立上りエッジが第２の通電相（２）にある。

ケース（ｃ）は、ロータの回転位置に対して通電相が３つ遅れている（ロータの回転位置に対して通電相が３つ早くなっている）場合である。すなわち、位置信号の立下りエッジが第４の通電相（４）にあり、立上りエッジが第１の通電相（１）にある。

ケース（ｄ）は、ロータの回転位置に対して通電相が４つ遅れている（ロータの回転位置に対して通電相が２つ早くなっている）場合である。すなわち、位置信号の立下りエッジが第３の通電相（３）にあり、立上りエッジが第６の通電相（６）にある。

ケース（ｅ）は、ロータの回転位置に対して通電相が５つ遅れている（ロータの回転位置に対して通電相が１つ早くなっている）場合である。すなわち、位置信号の立下りエッジが第２の通電相（２）にあり、立上りエッジが第５の通電相（５）にある。

図４は、ロータの回転位置に対して通電相の位相が遅れている状態について説明する第１の図である。

図４においては、位置信号の立上りエッジは、ロータの回転位置から期待される第４の通電相（４）で発生すべきであるが、第２の通電相（２）で発生している。すなわち、この場合は、図３で示されるケース（ｂ）に対応する。

図５は、ロータの回転位置に対して通電相の位相が遅れている状態について説明する第２の図である。

図５においては、位置信号の立下りエッジは、ロータの回転位置から期待される第１の通電相（１）で発生すべきであるが、第５の通電相（５）で発生している。すなわち、この場合も、図３で示されるケース（ｂ）に対応する。

このように、位置信号の位相が通電相の位相に対してずれている場合、すなわち、ロータの回転位置に対して通電相がずれており、期待される通電相で通電されない場合が生じうる。特に、本実施の形態のような１センサ方式では、起動時において、ロータの状態を正確に把握することができない。そのため、本実施の形態では、制御回路部３は、同期モータ１０の起動時に、位置信号に基づいて通電相を調整する通電タイミング調整を行うことにより、位置信号の位相の変化タイミングと、通電相とを適合させて、駆動制御信号Ｃ１を出力する。

以下に、通電タイミング調整時のモータ駆動制御装置１の動作を説明する。

本実施の形態において、回転状態監視部３１は、位置信号の位相の変化タイミングとして、位置信号の立上りのタイミングや、立下りのタイミングを検出する（単に、立上りを検出する、立下りを検出するなどということがある）。通電タイミング調整部３２は、回転状態監視部３１により位置信号の立上り、立下りが検出されたタイミングで、通電相を確認する。そして、確認した通電相が、期待通りの通電相であるか否かを判断する。

すなわち、通電タイミング調整部３２は、位置信号の立上りが検出されたとき、通電相が、立上りに対応する第４の通電相（４）であるか否かを判断する。また、通電タイミング調整部３２は、位置信号の立下りが検出されたとき、通電相が、立下りに対応する第１の通電相（１）であるか否かを判断する。通電相が、位置信号の立上りや立下りに対応するものでなければ、位置信号の立上りや立下りに対応する通電相すなわち期待される通電が行われる通電相になるまで、通電相を調整する。モータ制御部３３は、通電タイミング調整部３２の通電相の調整結果に基づいて、駆動制御信号Ｃ１を出力する。このようにして駆動制御信号Ｃ１が出力されることにより、同期モータ１０は、通電タイミング調整部３２により調整された、位置信号の立上り又は立下りに適合した第１の通電相（１）又は第４の通電相（４）で駆動される。

なお、本実施の形態において、通電相の調整は、同期モータ１０の起動時に、通電相を速やかに所定の順序で切り替えることにより行われる。具体的には、現在の通電相が、期待される通電が行われる通電相すなわち位置信号に適合した通電相になるまで、図３に示されるような通電相の切替え順で通電相の切替えが進められる。

また、制御回路部３は、同期モータ１０の起動時に、位置信号の周期よりも長い周期で通電相の切替動作を開始する。そして、制御回路部３は、その後、所定の条件が満たされるたびに、通電相の切替動作を行う周期を短くする。ここで、所定の条件とは、位置信号の位相が変化し、かつ、通電相が位置信号の位相の変化に対応するものではないこと、などとすることができる。より具体的には、位置信号の立上り又は立下りが発生し、かつ、そのときの通電相が、発生した位置信号の立上り又は立下りに対応するものでないこと、などとすることができる。このようにして通電相の切替動作を行う周期を短くしながら、位置信号の立上り又は立下りが発生する毎にそれに対応する通電相に適合させることを順次行うと、そのうち、位置信号の立上り又は立下りと通電相とが適合する。このように、同期モータ２０の起動時に、通電相が位置信号の立上り又は立下りに適合したとき（位置信号の位相の変化タイミングと通電相とが適合したとき）、制御回路部３は、通電相の切替動作を行う周期を短くする動作を停止させる。そして、通電タイミング調整を終了し、起動後の１センサ方式による同期モータ１０の通常駆動（位置信号の周期に応じた駆動制御信号Ｃ１の出力）を開始する。

このような通電タイミング調整時のモータ駆動制御装置１の動作を、フローチャート等を用いて説明すると、次のようになる。

図６は、通電タイミング調整時のモータ駆動制御装置１の動作を説明する図である。

図６に示されるように、通電タイミング調整時は、制御回路部３により、最初に行われる第１処理、第１処理の次に行われる第２処理、及び第２処理が行われているときに挿入される第３処理が行われる。第３処理は、位置信号の位相の変化があったタイミングで挿入される。

図７は、第１処理を示すフローチャートである。

図７に示されるように、第１処理では、ステップＳ１１において、初期通電が行われる。初期通電が行われると、同期モータ１０のコイルが通電されて、ロータが回転を開始する。初期通電が行われると、第１処理が完了し、第２処理に移る。

図８は、第２処理を示すフローチャートである。

図８に示されるように、第２処理では、ステップＳ２１において、周期Ｔ１のカウントが行われる。起動が開始されたとき、周期Ｔ１は、後述のように、所定の時間（初期時間）に設定される。最初に第２処理が行われるときには、周期Ｔ１が経過するまで、ゼロからカウントが行われる。

ステップＳ２２において、カウントを行った結果に基づいて、周期Ｔ１が経過したか否かが判断される。周期Ｔ１が経過したら、ステップＳ２３の処理に進む。

ステップＳ２３において、制御回路部３は、現在の通電相から次の通電相に通電相を切り替える。すなわち、周期Ｔ１は、１つの通電相で通電する時間に相当する。

また、制御回路部３は、このとき、カウントをリセットする。そうすると、切り替えた通電相で通電が開始され、再びステップＳ２１からの処理が行われる。

このように第２処理が行われている場合において、位置信号の位相の変化があったとき、すなわち位置信号において、ハイからローへの立下りが発生したとき、又はローからハイへの立上りが発生したとき、回転状態監視部３１によりそれが検知される。そして、位置信号の位相の変化が検知されると、第３処理が行われる。

図９は、第３処理を示すフローチャートである。

図９に示されるように、第３処理では、ステップＳ３１において、制御回路部３は、そのときの通電相すなわち位置信号の位相の変化があったときの通電相が、期待通りの通電相であるか否かが判断される。具体的には、通電タイミング調整部３２は、通電相が、そのとき発生した位置信号の立上り又は立下りに対応する所定の通電相であるか否かが判断される。本実施の形態においては、位置信号の立上りが発生したことが検出されると、そのときの通電相が第４の通電相（４）であるか否かが判断される。また、位置信号の立下りが発生したことが検出されると、そのときの通電相が、第１の通電相（１）であるか否かが判断される。期待通りの通電相である場合には、ステップＳ３２に進む。そうでなければ、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３２において、制御回路部３は、位置信号の立上り又は立下りのタイミングが、通電相の切替えタイミングと同期しているか否かを判断する。

制御回路部３は、例えば、位置信号の立上り又は立下りが発生したことが検出された場合において期待通りの通電相であると判断してから、次に位置信号の立上り又は立下りが発生したことが検出され、かつ、そのときの通電相も期待通りの通電相であることを確認できたときには、位置信号の立上り又は立下りのタイミングが通電相の切替えタイミングと同期していると判断する。すなわち、後述のように、位置信号の立上り又は立下りが発生した場合に通電相を切り替えてから、位置信号の１周期後に、再び同一の通電相になっていることが確認できたときには、同期していると判断する。判断は、回転状態監視部３１が位置信号の位相の変化を検出したときに通電タイミング調整部３２により行われればよい。なお、同期しているか否かの確認方法はこれに限られない。例えば、所定の期間にわたって、位置信号の位相の変化があったときに期待通りの通電相であることが連続している場合に、同期していると判断を行うようにしてもよい。

ステップＳ３２において同期していると判断されると、ステップＳ３３に進む。他方、同期していないと判断されると、第３処理が終了し、再び第２処理が行われる。

ステップＳ３３において、制御回路部３は、通電タイミング調整を終了する。これにより、同期モータ１０の起動後の１センサ方式による同期モータ１０の通常駆動が開始される（位置信号の周期に応じた駆動制御信号Ｃ１の出力を開始する）。

他方、ステップＳ３１で期待通りの通電相ではないと判断されたときには、ステップＳ３４において、制御回路部３は、周期Ｔ１を変更する。具体的には、通電タイミング調整部３２は、周期Ｔ１を、それまでよりも短い時間になるように（それまでより高い周波数になるように）変更する。本実施の形態においては、周期Ｔ１を短縮する量は予め設定されている。

そして、ステップＳ３５において、制御回路部３は、通電相を、そのとき検出された位置信号の位相の変化に対応する、期待される通電相に切り替える。具体的には、通電タイミング調整部３２は、現在の通電相を、期待される通電相まで、所定の順に従って切り替える。

ステップＳ３５において、通電相は、通常よりも早いタイミングで、所定の順番における次の通電相に切り替えていくことにより、期待される通電相まで切り替えられる。すなわち、図３に示されるように、ケース（ａ）のような場合において、立下りが検出されたときの通電相が第６の通電相（６）であった場合には、通電相が１つ進められ、第１の通電相（１）に切り替えられる（破線矢印）。また、立上りが検出されたときの通電相が第３の通電相（３）であった場合には、通電相が１つ進められ、第４の通電相（４）に切り替えられる（点線矢印）。同様に、ケース（ｂ）においては通電相が２つ、ケース（ｃ）においては通電相が３つ、ケース（ｄ）においては通電相が４つ、ケース（ｅ）においては通電相が５つ、それぞれ進められる。これにより、各ケースにおいて、立下りが検出されたとき、通電相はそれに対応する第１の通電相（１）に調整される（破線矢印）。また、立上りが検出されたとき、通電相はそれに対応する第４の通電相（４）に調整される（点線矢印）。

通電相が切り替えられると、第３処理が終了し、第２処理が行われる。すなわち、ステップＳ３４において短縮された周期Ｔ１のカウントが開始される（ステップＳ２１）。

図１０は、各通電相の周期の変化の一例を示す図である。

本実施の形態において、周期Ｔ１は、予め設定された時間に設定される。本実施の形態において、周期Ｔ１は、１つの通電相の通電時間（電気角６０度分の通電時間）に相当する。すなわち、図１０に示されるように、起動が開始されてから最初に周期Ｔ１が設定されるとき（第２処理のステップＳ２１）、「初期」の時間である、３２．８ミリ秒が周期Ｔ１に設定される。その後、上述のステップＳ３４の処理が行われるたびに周期Ｔ１が変更され、そのときの周期Ｔ１よりも短い時間が、周期Ｔ１として設定される。具体的には、「初期」の周期Ｔ１であるとき、上述のステップＳ３４の処理が行われると、図１０に示される「１」の時間である２４．６ミリ秒が、周期Ｔ１に設定される。同様に、ステップＳ３４の処理が行われることで、「１」の周期Ｔ１であるときには「２」の時間が、「２」の周期Ｔ１であるときには「３」の時間が、というように、周期Ｔ１が徐々に短い時間に変更されていく。本実施の形態において、新しく設定される周期Ｔ１は、それまでの周期Ｔ１の０．７５倍に設定される。周期Ｔ１が「８」の時間である３．３ミリ秒になると、それ以上は短縮されないようになっている。なお、これに限られず、さらに短い時間に設定されるようにしてもよい。また、周期Ｔ１を変更する量はこれに限られない。

図１１は、同期モータ１０の起動時における制御回路部３の動作を説明するタイミングチャートである。

図１１において、上段から、位置信号の波形例と、通電切替、通電周期、及び通電タイミングの各動作を示す波形例とが示されている。通電切替の波形は、電気角６０度が経過する毎にハイとローとが切り替わる波形である。通電周期の波形は、周期Ｔ１を短くする処理（第３処理のステップＳ３４の処理）が行われるたびにハイとローとが切り替わる波形である。通電周期の波形に沿えて示されている「初期」から「８」までの値は、周期Ｔ１として設定される時間を図１０の例により示している。通電タイミングの波形は、同期モータ１０の起動が完了し、起動後の通常駆動が開始されるときにローからハイに切り替わる波形である。

起動が開始されると、時刻ｔ１に、第２処理が開始され、通電が開始される。このときの周期Ｔ１は、図１０に示される「初期」の時間である。図１１に示される例では、位置信号は、例えばローである。

時刻ｔ１に通電が開始されると、周期Ｔ１が経過するたびに、通電相が切り替えられる。すなわち、時刻ｔ１から周期Ｔ１が経過した時刻ｔ１ａに、通電相が切り替えられる。そうすると、再び周期Ｔ１だけ、切り替えられた後の通電相で通電が行われる。

ロータが回転して時刻ｔ１ｂに位置信号がローからハイに立ち上がると、通電相が、立上りに対応する第４の通電相（４）に切り替えられる。そして、切替後の通電相で、引き続き通電が行われる。そして、その後、時刻ｔ１ａから周期Ｔ１が経過すると、次の第５の通電相（５）に切り替えられる。なお、図１１に示される例では、このように最初に位置信号の位相が変化したタイミングにおいては、周期Ｔ１の変更は行われないが、このタイミングで周期Ｔ１が「初期」の時間から短縮された「１」の時間に変更されてもよい。

その後、時刻ｔ２に、位置信号がハイからローに立下がる。このとき、通電相は第５の通電相（５）であって、位置信号が立下りに対応する第１の通電相（１）とは異なる。そのため、通電相が第１の通電相（１）に切り代えられる。また、周期Ｔ１が、それまでの「初期」の時間から「１」の時間に変更される。これにより、通電される周期が短くなる。

以後、位置信号の立上り又は立下りが発生する毎に、通電相が適合しなければ、検出されたのが立上りか立下りかに応じて、通電相が第１の通電相（１）又は第４の通電相（４）に切り替えられる。また、周期Ｔ１が順次短い時間に変更される。

その後、時刻ｔ３に、位置信号がローからハイに立上り、通電相が第４の通電相（４）に切り替えられると共に、周期Ｔ１が「７」から「８」の時間に変更される。その後、位置信号の立下りが検出されたときの通電相は、立下りに対応する第１の通電相（１）であるため、通電相の切り替えは行われない。そして、その次に位置信号の立上りが検出されたとき（時刻ｔ４）の通電相が、立上りに対応する第４の通電相（４）であるので、その時点で、通電相が同期したと判断される。そうすると、通電タイミング調整が終了され、起動後の１センサ方式による同期モータ１０の通常駆動が開始される。

なお、制御回路部３は、同期モータ１０の起動後に、位置信号の位相の変化タイミングと通電相とが適合しなくなったときには、位置信号に基づいて通電相を調整することにより、位置信号の位相の変化タイミングと通電相とを適合させる。すなわち、制御回路部３は、位置信号の立上り又は立下りが検出されたタイミングで、通電相をそれに対応する第１の通電相（１）又は第４の通電相（４）に切り替える。これにより、ロータの回転位相が通電相に対して乱れても、正常に駆動されるように復帰させることができる。

以上のように、本実施の形態では、同期モータ１０の起動時において、通電タイミング調整を行って、位置信号の位相の変化タイミングと通電相とを適合させてロータの回転位置と通電相との同期をとることができるので、適切に同期モータ１０を起動させることができる。ロータの位置決め（ロータロック）を行う工程を設けることなく、通電相と位置信号の位相の変化タイミングとを迅速に合わせることができ、速やかに同期モータ１０を起動させることができる。

同期モータ１０を起動させるとき、位置信号の位相が切り替わる周期よりも長い時間が初期の各通電相の通電時間とされ、その後、同期がとれるまで徐々に通電時間が短縮される。そのため、同期モータ１０の回転の加速（低速から高速の起動）に合わせて通電相の転流周期が短くなり、同期がとるまでに脱調が発生する可能性を低くすることができる。したがって、同期モータ１０を確実に起動させることができる。起動時の電磁ノイズを低減することができるので、静かに同期モータ１０を起動させることが可能となる。起動時において、位置信号の周期についての計測を行わずに所定の周期を設定して通電を行うので、例えば逆回転から正回転へとロータが回転する場合であっても、脱調が発生することなく、確実に通電相とロータの回転位置との同期をとることができる。

なお、通電タイミング調整の実行時に、位置信号の位相の変化タイミングにおける通電相がずれている場合において通電相を対応する通電相に切り替えて調整する方法は、上述のように通電相を順次進めていくものに限られない。

図１２は、本実施の形態の一変形例について説明するタイミングチャートである。

図１２は、上述の実施の形態の図３と同様の様式で示されている。本変形例は、通電タイミング調整部３２が通電相を調整するときに、現在の通電相を、期待される通電相まで、所定の順に従って、通電相を遅らせるようにして切り替えるものである。

本変形例において、通電相は、通常よりも早いタイミングで、所定の順番における前の通電相に切り替えていくことにより、期待される通電相まで切り替えられる。図１２に示されるように、ケース（ｅ）のような場合において、立下りが検出されたときの通電相が第２の通電相（２）であった場合には、通電相が１つ戻され、第１の通電相（１）に切り替えられる（破線矢印）。また、立上りが検出されたときの通電相が第５の通電相（５）であった場合には、通電相が１つ戻され、第４の通電相（４）に切り替えられる（点線矢印）。同様に、ケース（ｄ）においては通電相が２つ、ケース（ｃ）においては通電相が３つ、ケース（ｂ）においては通電相が４つ、ケース（ａ）においては通電相が５つ、それぞれ戻される。これにより、各ケースにおいて、立下りが検出されたとき、通電相はそれに対応する第１の通電相（１）に調整される（破線矢印）。また、立上りが検出されたとき、通電相はそれに対応する第４の通電相（４）に調整される（点線矢印）。

本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

図１３は、本実施の形態の別の変形例について説明するタイミングチャートである。

図１３も、上述の実施の形態の図３と同様の様式で示されている。本変形例は、通電タイミング調整部３２が通電相を調整するときに、現在の通電相と期待される通電相との差に応じて、所定の順に従って、通電相を進めるか遅らせるかが異なるものである。

すなわち、本変形例において、現在の通電相から見て、期待される通電相に到達するまで、通電相を進める数のほうが少ない場合には、通電相が進められる。すなわち、図１３に示されるように、ケース（ａ）とケース（ｂ）の場合には、通電相を戻すよりも進めるほうが通電相を切り替える回数が少ないため、通電相を進めることにより、期待される通電相に調整される。具体的には、１回（ケース（ａ））又は２回（ケース（ｂ））だけ通電相を進めることにより、期待される通電相にすることができる。

他方、現在の通電相から見て、期待される通電相に到達するまで、通電相を戻す数のほうが少ない場合には、通電相が戻される。すなわち、図１３に示されるように、ケース（ｄ）とケース（ｅ）の場合には、通電相を進めるよりも戻すほうが通電相を切り替える回数が少ないため、通電相を戻すことにより、期待される通電相に調整される。具体的には、１回（ケース（ｅ））又は２回（ケース（ｄ））だけ通電相を戻すことにより、期待される通電相にすることができる。

なお、本変形例において、ケース（ｃ）の場合は、期待される通電相に到達するまで通電相を進める数と、通電相を戻す数とは、いずれも３であって等しい。すなわち、ケース（ｃ）の場合は、通電相を進めるようにしてもよいし、戻すようにしてもよい。

このように、本変形例においては、通電相を切り替える回数を少なくすることができる。

［その他］

モータ駆動制御装置は、上述の実施の形態やその変形例に示されるような回路構成に限定されない。本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。

例えば、位置検出器の配置位置は限定されない。すなわち、位置信号の位相の変化タイミングと、それに対応する通電相との関係は、上述の実施の形態に限られない。

上述の実施の形態のモータの起動時においては、位置信号の立上りの検出時と立下りの検出時との両方で適合する通電相に切り替えられることが行われるが、これに限られるものではない。位置信号の立上りの検出時と立下りの検出時とのいずれか一方において、適合する通電相に切り替えられることが行われるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、インバータ回路２を構成するスイッチング素子はＭＯＳＦＥＴとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、バイポーラトランジスタなどであってもよい。

本実施の形態のモータ駆動制御装置により駆動されるモータは、３相のブラシレスモータに限定されず、２相以上の複数相のコイルを備える種々のモータであってもよい。また、例えばＦＧセンサ等によりモータの回転数を検出するモータなども、本実施の形態のモータ駆動制御装置の駆動制御対象とすることができる。

上述のフローチャートなどは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではなく、例えば、各ステップの順番が変更されたり各ステップ間に他の処理が挿入されたりしてもよいし、処理を並列化してもよい。

上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウエアによって行われるようにしても、ハードウエア回路を用いて行われるようにしてもよい。例えば、制御部は、マイコンに限定されない。制御部の内部の構成は、少なくとも一部がソフトウエアで処理されるようにしてもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータ駆動制御装置
２ インバータ回路
３ 制御回路部
４ プリドライブ回路
５ 位置検出器
９ モータ駆動部
１０ 同期モータ
３１ 回転状態監視部
３２ 通電タイミング調整部
３３ モータ制御部
Ｌｕ Ｕ相のコイル
Ｌｖ Ｖ相のコイル
Ｌｗ Ｗ相のコイル
Ｃ１ 駆動制御信号
Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５ ハイサイドスイッチング素子
Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６ ローサイドスイッチング素子

Claims (6)

1. モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、
   前記モータ駆動部に駆動制御信号を出力することにより、前記モータ駆動部により通電される前記複数相のコイルの通電相を所定の順序で切り替える制御回路部と、
   前記モータのロータの位置に対応する位置信号を出力する１つの位置検出器と、
   を備え、
   前記制御回路部は、
   前記モータの起動時に、前記位置信号の位相の変化タイミングと前記通電相とが適合していない場合（Ｓ３１）、前記通電相の切替動作を行う周期を短くし（Ｓ３４）、前記位置信号に基づいて前記通電相を速やかに前記所定の順序で切り替える（Ｓ３５）ことにより前記位置信号の位相の変化タイミングと前記通電相とを適合させ、
   前記モータの起動後に、前記位置信号の周期に応じて前記駆動制御信号を出力する、
   モータ駆動制御装置。
2. 前記モータの起動時に、前記通電相を、前記モータの起動後よりも速いタイミングで前記所定の順序で切り替える、
   請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記制御回路部は、前記モータの起動時に、前記位置信号の周期よりも長い周期で前記通電相の切替動作を開始し、その後、所定の条件が満たされるたびに前記通電相の切替動作を行う周期を短くする、
   請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記制御回路部は、前記モータの起動時に、前記位置信号の位相の変化タイミングと前記通電相とが適合したとき、前記通電相の切替動作を行う周期を短くする動作を停止させる、
   請求項３に記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記制御回路部は、前記モータの起動後に、前記位置信号の位相の変化タイミングと前記通電相とが適合しなくなったとき、前記位置信号に基づいて前記通電相を調整することにより前記位置信号の位相の変化タイミングと前記通電相とを適合させる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
6. モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、
   前記モータ駆動部に駆動制御信号を出力することにより、前記モータ駆動部により通電される前記複数相のコイルの通電相を所定の順序で切り替える制御回路部と、
   前記モータのロータの位置に対応する位置信号を出力する１つの位置検出器と、
   を備えるモータの駆動制御方法であって、
   前記モータの起動時に、前記位置信号の位相の変化タイミングと前記通電相とが適合していない場合（Ｓ３１）、前記通電相の切替動作を行う周期を短くし（Ｓ３４）、前記位置信号に基づいて前記通電相を速やかに前記所定の順序で切り替える（Ｓ３５）ことにより前記位置信号の位相の変化タイミングと前記通電相とを適合させる第１のステップと、
   前記第１のステップによる前記モータの起動後に、前記位置信号の周期に応じて前記駆動制御信号を出力する第２のステップと、
   を有する、モータの駆動制御方法。