JP7461848B2 - モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御装置の制御方法に関する。

従来から、例えば、３相を有する多相モータの回転方向を判別する方法としては、モータの回転時に巻線に発生する誘起電圧から判別する方法、あるいは、磁気センサと誘起電圧から判別する方法など、誘起電圧を用いて回転方向を判別するいくつかの手法が知られている。

また、特許文献１には、誘起電圧をモニターしてロータの位置を推定し、推定したロータの位置の推定結果に基づいて通電相を切り替えるようにしたセンサレスブラシレスモータの制御装置が開示されている。特許文献１のような位置センサレス方式の場合、無通電時、または、正確な通電パターンで通電している場合には、誘起電圧で回転方向を判別可能であるが、通電時において、通電パターンと回転方向があっていない場合、ゼロクロスの検出が困難であり、誘起電圧から回転方向を推定することは困難である。

特開２０１９－１３１２１号公報

上記のような誘起電圧を用いて回転方向を判別する手法とは異なり、位置センサを用いれば、通電パターンが乱れている場合でも回転方向を判別することができる。例えば、モータの回転方向に沿って配置された２つの位置センサにおいて、回転により生じる磁束の変化を電気信号として検出することによって、回転方向を判定することができる。

このような位置センサとしては、例えばホール素子などを用いることができる。それぞれのホール素子で発生した電気信号を、各ホール素子から２本の引き出し線を介して正負の出力信号として制御回路に出力し、制御回路で２つのホール素子のそれぞれについて極性信号を生成する必要がある。

このように、２つの位置センサを用いて回転方向を検出するためには、少なくとも４本の引き出し線を介して制御回路に入力する必要があり、装置の構成が複雑化するおそれがあった。

本発明は上記従来の問題に鑑みなされたものであって、本発明の課題は、位置センサからの引き出し線を削減した簡易な構成でありながらモータの回転方向を判別可能なモータ駆動制御装置、及びモータ駆動制御装置の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、一実施形態に記載されたモータ駆動制御装置は、モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータ駆動部に対して駆動制御信号を出力する制御回路部と、を備え、前記制御回路部は、前記モータの回転により生じる磁束の変化を検出可能な第１の位置に設けられた第１のホール素子から出力された、正の出力信号の大きさと負の出力信号の大きさとを比較することにより、第１の極性信号を生成する第１の比較素子と、前記モータの回転により生じる磁束の変化を検出可能な第２の位置に設けられた第２のホール素子から出力された正または負の出力信号の大きさと比較対象の比較用信号の大きさとを比較することにより、第２の極性信号を生成する第２の比較素子と、前記第１の極性信号の変遷と前記第２の極性信号の変遷とを比較することにより前記モータの回転方向を判別する回転方向判別部とを有する。

本発明のモータ駆動制御装置およびモータ駆動制御装置の制御方法によれば、位置センサからの引き出し線を削減した簡易な構成でありながらモータの回転方向を判別可能とすることができる。

第１の実施形態のモータ駆動制御装置１の回路構成を大まかに示す図である。 モータ駆動制御装置における２つのホール素子の配置を示す図である。 第１の実施形態の制御回路部３の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における正回転／逆回転の判別方法を説明するための信号波形図である。 第１の実施形態における回転方向判別手順の一例を示すフローチャートである。 正回転／逆回転の判別方法の第１パターンを説明するための図である。 正回転／逆回転の判別方法の第２パターンを説明するための図である。 第２の実施形態の制御回路部３の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における回転位置検出部において入力される信号波形の関係を示す図である。 第２の実施形態における回転方向判別手順の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態の制御回路部３の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における正回転／逆回転の判別方法を説明するための信号波形図である。 第３の実施形態における回転方向判別手順の一例を示すフローチャートである。

１．実施形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

〔１〕本発明の代表的な実施形態に係るモータ駆動制御装置（１）は、モータ（２０）を駆動するモータ駆動部（２）と、前記モータ駆動部（２）に対して駆動制御信号（Ｓｄ）を出力する制御回路部（３）と、を備え、前記制御回路部（３）は、前記モータ（２０）の回転により生じる磁束の変化を検出可能な第１の位置に設けられた第１のホール素子（Ｈ１）から出力された、正の出力信号（Ｈ１^＋）の大きさと負の出力信号（Ｈ１^－）の大きさとを比較することにより、第１の極性信号（Ｓ５）を生成する第１の比較素子（Ｃ１）と、前記モータ（２０）の回転により生じる磁束の変化を検出可能な第２の位置に設けられた第２のホール素子（Ｈ２）から出力された正または負の出力信号（Ｈ２^－）の大きさと比較対象の比較用信号の大きさとを比較することにより、第２の極性信号（Ｓ６）を生成する第２の比較素子（Ｃ２）と、前記第１の極性信号（Ｓ５）の変遷と前記第２の極性信号（Ｓ６）の変遷とを比較することにより前記モータの回転方向を判別する回転方向判別部（３７）とを有する。

〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置であって、前記回転方向判別部は、前記第１の極性信号および前記第２の極性信号のうちの一方の極性が変化したときに、当該変化した極性信号の変化方向と、当該変化の際における他方の極性信号の極性との比較結果に基づいて前記モータの回転方向を判別してもよい。

〔３〕上記〔２〕に記載のモータ駆動制御装置であって、前記第２の比較素子は、前記第１のホール素子から出力された、前記正の出力信号または前記負の出力信号を前記比較用信号として用いてもよい。

〔４〕上記〔２〕に記載のモータ駆動制御装置であって、前記第２の比較素子は、所定の基準電圧の信号を前記比較用信号として用いてもよい。

〔５〕上記〔３〕に記載のモータ駆動制御装置であって、前記回転方向判別部は、前記第１の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第２の極性であり、かつ前記第１の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性である場合、前記モータは正回転していると判別し、前記第１の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性であり、かつ前記第１の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第２の極性である場合、前記モータは逆回転していると判別してもよい。

〔６〕上記〔３〕に記載のモータ駆動制御装置であって、前記回転方向判別部は、前記第１の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性であり、かつ前記第１の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第２の極性である場合、前記モータは正回転していると判別し、前記第１の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第２の極性であり、かつ前記第１の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性である場合、前記モータは逆回転していると判別してもよい。

〔７〕上記〔４〕に記載のモータ駆動制御装置であって、前記回転方向判別部は、前記第２の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第１の極性信号が第２の極性であり、かつ前記第２の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第１の極性信号が第１の極性である場合、前記モータは正回転していると判別し、前記第２の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性であり、かつ前記第２の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第１の極性信号が第２の極性である場合、前記モータは逆回転していると判別してもよい。

〔８〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置であって、前記回転方向判別部は、前記第１の極性信号の変化の半周期内において、前記第２の極性信号の極性の変化が生じるタイミングより前記モータの回転方向を判別してもよい。

〔９〕本発明の代表的な実施形態に係るモータ駆動制御装置の制御方法は、モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータ駆動部に対して駆動制御信号を出力する制御回路部と、を備えたモータ駆動制御装置の制御方法であって、前記モータの回転により生じる磁束の変化を検出可能な第１の位置に設けられた第１のホール素子から出力された、正の出力信号の大きさと負の出力信号の大きさとを比較することにより、第１の極性信号を生成する第１の比較ステップと、前記モータの回転により生じる磁束の変化を検出可能な第２の位置に設けられた第２のホール素子から出力された正または負の出力信号の大きさと比較対象の比較用信号の大きさとを比較することにより、第２の極性信号を生成する第２の比較ステップと、前記第１の極性信号の変遷と前記第２の極性信号の変遷とを比較することにより前記モータの回転方向を判別する回転方向判別ステップとを含む。

２．実施形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態のモータ駆動制御装置およびモータ駆動制御装置の制御方法について説明する。

図１は、第１の実施形態のモータ駆動制御装置１の回路構成を大まかに示す図である。

モータ駆動制御装置１は、モータ２０を駆動させる。本実施の形態において、モータ２０は、例えば３相のブラシレスモータである。モータ駆動制御装置１は、モータ２０の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに周期的に駆動電流を流すことで、モータ２０を回転させる。

モータ駆動制御装置１は、モータ駆動部２と、制御回路部３と、第１のホール素子Ｈ１と、第２のホール素子Ｈ２とを有している（Ｈ１，Ｈ２は、以下、単にホール素子ということがある）。なお、図１に示されているモータ駆動制御装置１の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。

本実施の形態において、モータ駆動制御装置１は、一部（例えば、制御回路部３及び後述のプリドライブ回路２ｂ）がパッケージ化された集積回路装置（ＩＣ）である。なお、モータ駆動制御装置１の全部が１つの集積回路装置としてパッケージ化されていてもよいし、他の装置と一緒にモータ駆動制御装置１の全部又は一部がパッケージ化されて１つの集積回路装置が構成されていてもよい。

モータ駆動部２は、インバータ回路２ａ及びプリドライブ回路２ｂを有する。モータ駆動部２は、制御回路部３から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０に駆動信号を出力し、モータ２０を駆動させる。

プリドライブ回路２ｂは、制御回路部３による制御に基づいて、インバータ回路２ａを駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路２ａに出力する。インバータ回路２ａは、プリドライブ回路２ｂから出力された出力信号に基づいてモータ２０に駆動信号を出力し、モータ２０が備える電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電する。インバータ回路２ａは、例えば、直流電源Ｖｃｃの両端に設けられた２つのスイッチ素子の直列回路の対が、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対してそれぞれ配置されて構成されている。２つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ２０の各相の端子が接続されている（図示せず）。プリドライブ回路２ｂは、制御回路部３から後述のようにして出力される駆動制御信号Ｓｄに基づいて、出力信号として、例えば、インバータ回路２ａの各スイッチ素子に対応する６種類の信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌを出力する。これらの出力信号が出力されることで、それぞれの出力信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、モータ２０に駆動信号が出力されてモータ２０の各相に電力が供給される（図示せず）。

速度指令信号Ｓｃは、例えば、外部から制御回路部３に入力される。速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の回転速度に関する信号である。例えば、速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の目標回転速度に対応するＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。換言すると、速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の回転速度の目標値に対応する情報である。なお、速度指令信号Ｓｃとして、クロック信号が入力されてもよい。

第１のホール素子Ｈ１は、モータ２０の回転により生じる磁束の変化を検出可能な第１の位置に設けられており、第２のホール素子Ｈ２は、モータ２０の回転により生じる磁束の変化を検出可能な第２の位置に設けられている。すなわち、第１のホール素子Ｈ１と第２のホール素子Ｈ２とはモータの回転により生じる磁束の変化を検出可能な別々の位置に設けられている。

図２は、本実施形態のモータ駆動制御装置１における２つのホール素子Ｈ１，Ｈ２の配置を示す図である。

本実施形態のモータ駆動制御装置１では、６つのスロットを有するモータ２０の回転子の回りに円周方向において離れた位置に２つのホール素子Ｈ１とＨ２とを配置している。第１のホール素子Ｈ１は、モータ２０の回転により生じる磁束の変化を検出可能な任意の位置（第１の位置）に配置されており、第２のホール素子Ｈ２は、第１の位置からモータ２０の正回転（ＣＷ）方向に６０度の機械角を有する位置（第２の位置）に配置されている。モータ２０は６スロットを有しているので、第１のホール素子Ｈ１と第２のホール素子Ｈ２とは、互いに１２０度の電気角を有していることとなる。第１のホール素子Ｈ１は、ロータ（図示せず）の磁極を検出し、第１の正のホール信号（正の出力信号の一例）Ｈ１^＋，第１の負のホール信号（負の出力信号の一例）Ｈ１^－を出力する。第２のホール素子Ｈ２は、ロータ（図示せず）の磁極を検出し、第２の負のホール信号（負の出力信号の一例）Ｈ２^－を出力する（以下、Ｈ１^＋，Ｈ１^－，Ｈ２^－は、単にホール信号ということがある）。

図１に戻って、本実施の形態において、制御回路部３には、モータ２０に設けられたホール素子Ｈ１、Ｈ２から、３つのホール信号Ｈ１^＋，Ｈ１^－，Ｈ２^－が入力される。制御回路部３は、ホール信号Ｈ１^＋，Ｈ１^－，Ｈ２^－を用いてモータ２０のロータの実際の回転数に関する実回転数情報及び回転位置情報を得る。

制御回路部３は、例えば、マイクロコンピュータやデジタル回路等で構成されている。制御回路部３は、第１のホール素子Ｈ１から入力する第１の正のホール信号Ｈ１^＋，第１の負のホール信号Ｈ１^－と第２のホール素子Ｈ２から入力する第２の負のホール信号Ｈ２^－と、外部から入力する速度指令信号Ｓｃととに基づいて、駆動制御信号Ｓｄをモータ駆動部２（プリドライブ回路２ｂ）に出力する。

制御回路部３は、駆動制御信号Ｓｄを出力することで、モータ２０が速度指令信号Ｓｃに対応する回転数で回転するようにモータ２０の回転制御を行う。すなわち、制御回路部３は、モータ２０を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄをモータ駆動部２に出力し、モータ２０の回転制御を行う。

図３は、制御回路部３の構成を示すブロック図である。

制御回路部３は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等の各種メモリ、タイマ（カウンタ）、Ａ／Ｄ変換回路、入出力Ｉ／Ｆ回路、およびクロック生成回路等のハードウェア要素を有し、各構成要素がバスや専用線を介して互いに接続されたプログラム処理装置（例えば、マイクロコントローラ：ＭＣＵ）によって構成されている。

制御回路部３は、プロセッサがメモリ等の記憶装置（図示せず）に記憶されたプログラムに従って各種演算を行うとともにＡ／Ｄ変換回路および入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路を制御することによって図３に示す各機能部の構成を実現している。すなわち、図３に示すように、制御回路部３は、機能部として、回転数算出部３１と、速度指令解析部３２と、ＰＷＭ指令部３３と、ＰＷＭ信号生成部３５と、回転位置検出部３６と、回転方向判別部３７と、回転異常検出部３８とを備える。

回転数算出部３１には、第１のホール素子Ｈ１からホール信号Ｈ１^＋，Ｈ１^－が入力される。回転数算出部３１は、入力されたホール信号Ｈ１^＋，Ｈ１^－に基づいて、第１のホール素子Ｈ１が設けられた相とロータとの位置関係を示す位置信号を出力する。また、回転数算出部３１は、ホール信号Ｈ１^＋，Ｈ１^－に基づいて、位置信号の周期に対応する実回転数情報を生成して出力する。すなわち、回転数算出部３１は、モータ２０のロータの実際の回転数に関する実回転数情報を出力する。図３においては、位置信号と実回転数情報とを合わせて、実回転信号Ｓ２が示されている。実回転信号Ｓ２は、ＰＷＭ指令部３３に出力される。

速度指令解析部３２には、速度指令信号Ｓｃが入力される。速度指令解析部３２は、速度指令信号Ｓｃに基づいて、モータ２０の目標回転数を示す目標回転数信号Ｓ１（以下、単に目標回転数Ｓ１ということがある）を出力する。目標回転数Ｓ１は、速度指令信号Ｓｃに対応するデューティ比を示すＰＷＭ信号である。目標回転数Ｓ１は、ＰＷＭ指令部３３に出力される。

ＰＷＭ指令部３３には、回転数算出部３１から出力された実回転信号Ｓ２と、速度指令解析部３２から出力された速度指令信号Ｓｃに対応する目標回転数Ｓ１とが入力される。ＰＷＭ指令部３３は、実回転信号Ｓ２すなわち位置信号及び実回転数情報と、目標回転数Ｓ１とに基づいて、ＰＷＭ設定指示信号Ｓ３を出力する。ＰＷＭ設定指示信号Ｓ３は、駆動制御信号Ｓｄを出力するためのデューティ比を示す情報である。ＰＷＭ設定指示信号Ｓ３は、ＰＷＭ信号生成部３５に出力される。

ＰＷＭ指令部３３は、目標回転数Ｓ１と、モータ２０の回転数に対応する実回転数情報とを比較し、モータ２０の回転速度が目標回転数Ｓ１に対応するものとなるように、ＰＷＭ設定指示信号Ｓ３を生成する。

ＰＷＭ信号生成部３５には、ＰＷＭ設定指示信号Ｓ３が入力される。ＰＷＭ信号生成部３５は、ＰＷＭ設定指示信号Ｓ３に基づいて、モータ駆動部２を駆動させるためのＰＷＭ信号Ｓ４を生成する。ＰＷＭ信号Ｓ４は、例えば、デューティ比がＰＷＭ設定指示信号Ｓ３と同一となる信号である。換言すると、ＰＷＭ信号Ｓ４は、ＰＷＭ設定指示信号Ｓ３に対応するデューティ比を有する信号である。

ＰＷＭ信号生成部３５から出力されたＰＷＭ信号Ｓ４は、駆動制御信号Ｓｄとして制御回路部３からモータ駆動部２に出力される。これにより、モータ駆動部２からモータ２０に駆動信号が出力され、モータ２０が駆動される。

回転位置検出部３６は、モータ２０に配置された２つのホール素子（第１，第２のホール素子）Ｈ１、Ｈ２から出力されるホール信号Ｈ１^＋，Ｈ１^－，Ｈ２^－を入力として、回転位置を検出できる信号を生成する。具体的には、第１のホール素子Ｈ１から入力される第１の正のホール信号Ｈ１^＋，第１の負のホール信号Ｈ１^－および第２のホール素子Ｈ２から入力される第２の負のホール信号Ｈ２^－は、モータ２０の回転により生じる磁束の変化を示しているので、これらの信号を処理することによりモータ２０の回転位置を検出することができる。本実施形態では、第１の正のホール信号Ｈ１^＋の値と第１の負のホール信号Ｈ１^－の値とを比較した結果得られる信号である第１の位置検出用信号Ｓ５（第１の極性信号の一例）と第１の負のホール信号Ｈ１^－を反転した値（比較対象の比較用信号の一例）と第２の負のホール信号Ｈ２^－の値とを比較した結果得られる第２の位置検出用信号Ｓ６（第２の極性信号の一例）とを回転位置を検出できる信号として出力する。

回転位置検出部３６は、例えば、図３に示すように、２つの比較器Ｃ１，Ｃ２（第１の比較素子、第２の比較素子の一例）を有している。回転位置検出部３６は、第１の比較器Ｃ１に入力されるホール信号Ｈ１^＋，Ｈ１^－の値を比較して、その比較出力を第１の位置検出用信号Ｓ５として出力する。回転位置検出部３６は、第２の比較器Ｃ２に入力されるホール信号Ｈ１^－，Ｈ２^－の値を比較して、その比較出力を第２の位置検出用信号Ｓ６として出力する。

回転方向判別部３７は、第１の位置検出用信号Ｓ５の変遷と第２の位置検出用信号Ｓ６の変遷とを比較することによりモータ２０の回転方向を判別する。具体的には、回転位置検出部３６から出力された回転位置を示す第１の位置検出用信号Ｓ５および第２の位置検出用信号Ｓ６に基づいてモータ２０の回転方向が正回転（ＣＷ）であるか逆回転（ＣＣＷ）であるかを判別し、回転方向判別信号Ｓ７を回転異常検出部３８に出力する。

図４は、第１の実施形態における正回転／逆回転の判別方法を説明するための信号波形図である。図４において、（ａ）は回転位置検出部３６において入力される信号波形と出力される信号波形との関係を示し、（ｂ）は第１の位置検出用信号Ｓ５および第２の位置検出用信号Ｓ６の信号波形に基づいて正転（正回転）と逆転（逆回転）とを判定する判定条件を示し、（ｃ）は判定条件をさらに詳細に示している。

図４（ａ）に示すように、回転位置検出部３６の第１の比較器Ｃ１において、第１の正のホール信号Ｈ１^＋の値と第１の負のホール信号Ｈ１^－の値とを比較してその結果を第１の位置検出用信号Ｓ５の値として出力し、第２の比較器Ｃ２において、第１の負のホール信号Ｈ１^－を反転した値と第２の負のホール信号Ｈ２^－の値とを比較してその結果を第２の位置検出用信号Ｓ６の値として出力する。回転方向判別部３７は、図４（ｂ）、（ｃ）に示す判定条件に基づいて、第１の位置検出用信号Ｓ５が変化したタイミングで、第２の位置検出用信号Ｓ６の値がいずれであるのかを判定し、モータ２０が正回転であるのか逆回転であるのかを判別する。図４（ａ）に示す信号波形は、モータ２０が正回転の時は紙面の左から右に進みように変化し、モータ２０が逆回転の時は紙面の右から左に進むように変化する。

図５は、第１の実施形態における回転方向判別手順の一例を示すフローチャートである。

回転方向判別部３７は、まず第１の位置検出用信号Ｓ５の値を監視し、第１の位置検出用信号Ｓ５の値に変化があるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。第１の位置検出用信号Ｓ５の値に変化があったと判定した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）に、その変化が信号の立ち上がり、すなわち値が「０」（第１の極性の一例）から「１」（第２の極性の一例）への変化であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。第１の位置検出用信号Ｓ５の変化が立ち上がりであると判定した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）は、第２の位置検出用信号Ｓ６の値がＨ（ハイ）レベル「１」であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

回転方向判別部３７は、ステップＳ１０３において第２の位置検出用信号Ｓ６の値がＨレベル「１」であったと判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）は、モータ２０は正回転（ＣＷ）であると判別する（ステップＳ１０４）。一方で、回転方向判別部３７は、ステップＳ１０３において第２の位置検出用信号Ｓ６の値がＨレベル「１」でなかったと判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）は、モータ２０は逆回転（ＣＣＷ）であると判別する（ステップＳ１０５）。

同様に、回転方向判別部３７は、ステップＳ１０２において、第１の位置検出用信号Ｓ５の値の変化が立ち上がりでない（すなわち立ち下がりである）と判定した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）は、第２の位置検出用信号Ｓ６の値がＬ（ロー）レベル「０」であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。回転方向判別部３７は、第２の位置検出用信号Ｓ６の値がＬレベル「０」であったと判定した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）は、モータ２０は正回転（ＣＷ）であると判別する（ステップＳ１０７）。一方で、回転方向判別部３７は、第２の位置検出用信号Ｓ６の値がＬレベル「０」でなかったと判定した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）は、モータ２０は逆回転（ＣＣＷ）であると判別する（ステップＳ１０８）。なお、ステップＳ１０１において第１の位置検出用信号Ｓ５の値に変化がなかった場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）は、回転方向判別は行わず、処理を終了する。

回転方向判別部３７は、正回転または逆回転の判別結果を、回転方向判別信号Ｓ７として、回転異常検出部３８に出力する。

回転方向判別部３７における判別方法は、回転位置検出部３６における２つの比較器Ｃ１、Ｃ２の設定によって異なる判定条件に基づいて判別することができる。

図６は、正回転／逆回転の判別方法の第１パターンを説明するための図であり、図７は、正回転／逆回転の判別方法の第２パターンを説明するための図である。図６、７において（ａ）はそれぞれのパターンにおいて回転位置検出部３６において入力される信号波形と出力される信号波形との関係を示し、（ｂ）、（ｃ）は第１の位置検出用信号Ｓ５および第２の位置検出用信号Ｓ６の信号波形に基づいて正転（正回転）と逆転（逆回転）とを判別する判別条件を示している。

第１パターンは、第１の比較器Ｃ１において、Ｈ１^－＞Ｈ１^＋のときの第１の位置検出用信号Ｓ５がＬ（０）レベル（ローレベル）となり、Ｈ１^－＜Ｈ１^＋のときの第１の位置検出用信号Ｓ５がＨ（１）レベル（ハイレベル）となるように設定がされている場合の判別条件を示す図である。この場合、さらに、第２の比較器Ｃ２の設定によってパターン１とパターン２とがある。第２の比較器Ｃ２の第２の位置検出用信号Ｓ６がＨ１^－＞Ｈ２^－のときにＬ（０）レベル、Ｈ１^－＜Ｈ２^－のときにＨ（１）レベルとなる場合がパターン１であり、この逆の第２の比較器Ｃ２の第２の位置検出用信号Ｓ６がＨ１^－＞Ｈ２^－のときにＨ（１）レベル、Ｈ１^－＜Ｈ２^－のときにＬ（０）レベルとなる場合が、パターン２である。

第２パターンは、第１の比較器Ｃ１において、Ｈ１^－＞Ｈ１^＋のときの第１の位置検出用信号Ｓ５がＨ（１）レベルとなり、Ｈ１^－＜Ｈ１^＋のときの第１の位置検出用信号Ｓ５がＬ（０）レベルとなるように設定がされている場合の判別条件を示す図である。この場合、さらに、第２の比較器Ｃ２の設定によってパターン３とパターン４とがある。第２の比較器Ｃ２の第２の位置検出用信号Ｓ６がＨ１^－＞Ｈ２^－のときにＨ（１）レベル、Ｈ１^－＜Ｈ２^－のときにＬ（０）レベルとなる場合がパターン３であり、この逆の第２の比較器Ｃ２の第２の位置検出用信号Ｓ６がＨ１^－＞Ｈ２^－のときにＬ（０）レベル、Ｈ１^－＜Ｈ２^－のときにＨ（１）レベルとなる場合が、パターン４である。

このように、２つの比較器Ｃ１，Ｃ２の設定によって、判別のパターンが異なるが、回転方向判別部３７は、これらのパターンに基づいて、第１，第２の位置検出用信号Ｓ５、Ｓ６の値を判定することによって回転方向を判別することができる。

図３に示す回転異常検出部３８は、回転方向判別部３７から正回転または逆回転の判別結果を示す回転方向判別信号Ｓ７を受け取ると、その判別結果が回転異常に該当するかを判定し、回転異常であると判定した場合は、回転異常検出信号Ｓ８をＰＷＭ指令部３３に出力する。ＰＷＭ指令部３３は、回転異常検出信号Ｓ８を受け取ると、例えば、必要に応じてＰＷＭ信号生成部３５に対して、ＰＷＭ信号の生成をストップする指令をすることができる。

このように本実施形態のモータ駆動制御装置およびモータ駆動制御装置の制御方法によれば、位置センサからの引き出し線を削減して簡易な構成でありながらモータの回転方向を判別可能となる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態のモータ駆動制御装置およびモータ駆動制御装置の制御方法について説明する。

図８は、第２の実施形態の制御回路部３Ａの構成を示すブロック図である。

第１の実施形態のモータ駆動制御装置１では、回転位置検出部３６に、ホール信号Ｈ１^＋，Ｈ１^－，Ｈ２^－を入力する構成であったが、この実施形態のモータ駆動制御装置１Ａでは、図８に示すように、回転位置検出部３６には、ホール信号Ｈ１^＋，Ｈ１^－，Ｈ２^－に加えて、所定の電位を有する基準電圧（比較対象の比較用信号の一例）を入力する構成である点が異なる。また、回転方向判別部３７Ａが、これらの入力に応じた第１の位置検出用信号Ｓ５の変遷と第２の位置検出用信号Ｓ６の変遷とを第１の実施形態とは異なる判定基準に従って比較することによりモータの回転方向を判別する点も異なる。その他の構成については、第１の実施形態のモータ駆動制御装置１およびモータ駆動制御装置１の制御方法と同様であるので、その説明を省略する。

図９は、第２の実施形態における回転位置検出部３６Ａにおいて入力される信号波形の関係を示す図である。図９において、（ａ）は正回転の場合の入力信号波形であり、（ｂ）は逆回転の場合の入力信号波形である。

図１０は、第２の実施形態における回転方向判別手順の一例を示すフローチャートである。

なお、本実施形態では、第１の比較器Ｃ１では、Ｈ１^－＞Ｈ１^＋のときの第１の位置検出用信号Ｓ５がＨ（１）レベルとなり、Ｈ１^－＜Ｈ１^＋のときの第１の位置検出用信号Ｓ５がＬ（０）レベルとなるように設定されている。同様に、第２の比較器Ｃ２では、Ｈ２^－＞（基準電圧）のときの第２の位置検出用信号Ｓ６がＨ（１）レベルとなり、Ｈ２^－＜（基準電圧）のときの第２の位置検出用信号Ｓ６がＬ（０）レベルとなるように設定されている。

まず、図９（ａ）の時点Ｔ１における、回転方向判別部３７Ａによる回転方向判別動作について説明する。回転方向判別部３７Ａは、まず、第２の位置検出用信号Ｓ６に割り込みが発生したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、割り込みが発生するとは、第２の位置検出用信号Ｓ６の値が変化することである。回転方向判別部３７Ａは、時点Ｔ１において、割り込みが発生したと判定し（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、さらに、割り込みにより立ち上がりが発生したのか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、回転方向判別部３７Ａは、時点Ｔ１においては、第２の位置検出用信号Ｓ６は「０」から「１」に変化したので、立ち上がりが発生したと判定し（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、第１の位置検出用信号Ｓ５の値がＨ１^＋＞Ｈ１^－であることを示しているか否かを判定する（ステップＳ２０３）。回転方向判別部３７Ａは、時点Ｔ１において、第１の位置検出用信号Ｓ５の値がＨ１^＋＞Ｈ１^－であることを示していない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、正回転（ＣＷ）であると判別する（ステップＳ２０５）。

なお、図９（ｂ）の時点Ｔ４でも、回転方向判別部３７Ａは、ステップＳ２０３までは時点Ｔ１と同様な判定に至るが、ステップＳ２０３において、時点Ｔ４における第１の位置検出用信号Ｓ５の値がＨ１^＋＞Ｈ１^－であることを示している場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、逆回転（ＣＣＷ）であると判別する（ステップＳ２０４）。

図９（ｂ）の時点Ｔ３における、回転方向判別部３７Ａによる回転方向判別動作について説明する。回転方向判別部３７Ａは、まず、時点Ｔ３において、第２の位置検出用信号Ｓ６に割り込みが発生したと判定し（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、さらに、割り込みにより立ち上がりが発生したのか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、回転方向判別部３７Ａは、時点Ｔ３においては、第２の位置検出用信号Ｓ６は「１」から「０」に変化したので、立ち上がりが発生していないと判定し（ステップＳ２０２：ＮＯ）、第１の位置検出用信号Ｓ５の値がＨ１^＋＜Ｈ１^－であることを示しているかを判定する（ステップＳ２０６）。回転方向判別部３７Ａは、時点Ｔ３において、第１の位置検出用信号Ｓ５の値がＨ１^＋＜Ｈ１^－であることを示している場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、逆回転（ＣＣＷ）であると判別する（ステップＳ２０８）。

なお、図９（ａ）の時点Ｔ２でも、回転方向判別部３７Ａは、ステップＳ２０６までは時点Ｔ３と同様な判定に至るが、ステップＳ２０６において、時点Ｔ２における第１の位置検出用信号Ｓ５の値が１^＋＜Ｈ１^－であることを示していない場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、正回転（ＣＷ）であると判別する（ステップＳ２０７）。

第２の実施形態のモータ駆動制御装置１Ａおよびモータ駆動制御装置１Ａの制御方法でも第１の実施形態と同様に、位置センサからの引き出し線を削減して簡易な構成でありながらモータの回転方向を判別可能となる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態のモータ駆動制御装置およびモータ駆動制御装置の制御方法について説明する。

図１１は、第３の実施形態の制御回路部３Ｂの構成を示すブロック図である。

上記実施形態のモータ駆動制御装置１，１Ａでは、回転方向判別部３７、３７Ａが回転位置検出部３６から受け取った第１の位置検出用信号Ｓ５、第２の位置検出用信号Ｓ６のうちの一方の出力が変化したときに、当該変化の方向（「０」から「１」に変化したのか、「１」から「０」に変化したのか）と、当該変化の際における他方の位置検出用信号Ｓ５またはＳ６の出力（「０」か「１」か）との比較結果に基づいて前記モータの回転方向を判別していた。本実施形態のモータ駆動制御装置１Ｂでは、回転方向判別部３７Ｂは、第１の位置検出用信号Ｓ５の変遷と第２の位置検出用信号Ｓ６の変遷とを第１、２の実施形態とは異なる判定基準に従って比較する。回転方向判別部３７Ｂは、第１の位置検出用信号Ｓ５の変化の半周期内において、第２の位置検出用信号Ｓ６の出力の変化が生じるタイミングよりモータの回転方向を判別する構成を有する。その他の構成については、第１の実施形態のモータ駆動制御装置１およびモータ駆動制御装置１の制御方法と同様であるので、その説明を省略する。

図１２は、回転位置検出部３６において入力される信号波形の関係を示す図である。図１２において、（ａ）は逆回転の場合の入力信号波形であり、（ｂ）は正回転の場合の入力信号波形である。

図１３は、第３の実施形態における回転方向判別手順の一例を示すフローチャートである。

なお、本実施形態では、第１の比較器Ｃ１では、Ｈ１^－＞Ｈ１^＋のときの第１の位置検出用信号Ｓ５がＨ（１）レベルとなり、Ｈ１^－＜Ｈ１^＋のときの第１の位置検出用信号Ｓ５がＬ（０）レベルとなるように設定されている。同様に、第２の比較器Ｃ２では、Ｈ２^－＞Ｈ１^－のときの比較出力Ｓ６がＨ（１）レベルとなり、Ｈ２^－＜Ｈ１^－のときの比較出力Ｓ６がＬ（０）レベルとなるように設定されている。

まず、図１２（ａ）の逆回転の時点Ｔ５における、回転方向判別部３７Ｂによる回転方向判別動作について説明する。回転方向判別部３７Ｂは、タイマ３９を用いて、まず、第１の位置検出用信号Ｓ５の半周期の時間すなわち第１の位置検出用信号Ｓ５の値が変化する時間（電気角で１８０度移動する時間）を測定する（ステップＳ３０１）。回転方向判別部３７Ｂは、ステップＳ３０１において測定した半周期の時間を保存する。

回転方向判別部３７Ｂは、第１の位置検出用信号Ｓ５が変化した時点（通電切り替えタイミング）から、第２の位置検出用信号Ｓ６が変化した時点Ｔ５（Ｈ２－，Ｈ１^－切り替えタイミング）までの経過時間を、タイマ３９を用いて測定し（ステップＳ３０２）、測定した時点Ｔ５までの経過時間がステップＳ３０１において保存した半周期の時間（電気角１８０度の時間）の３分の１以下（判別条件の一例）であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。図１２（ａ）に示す例では、第１の位置検出用信号Ｓ５が変化した時点から時点Ｔ５までは、半周期の時間の３分の１以下である（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）ので、モータは逆回転（ＣＣＷ）であると判別する（ステップＳ３０４）。

次に、図１２（ｂ）の正回転の時点Ｔ６における、回転方向判別部３７Ｂによる回転方向判別動作について説明する。ステップＳ３０１とステップＳ３０２とは上記と同じように処理を実行する。

回転方向判別部３７Ｂは、第１の位置検出用信号Ｓ５が変化した時点（通電切り替えタイミング）から、第２の位置検出用信号Ｓ６が変化した時点Ｔ６（Ｈ２－，Ｈ１^－切り替えタイミング）までの経過時間を、タイマ３９を用いて測定し（ステップＳ３０２）、測定した時点Ｔ６までの経過時間がステップＳ３０１において保存した半周期の時間（電気角１８０度の時間）の３分の１以下（判別条件の一例）であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。図１２（ａ）に示す例では、第１の位置検出用信号Ｓ５が変化したタイミングから時点Ｔ６は、半周期の時間の３分の１以下ではない（ステップＳ３０３：Ｎｏ）ので、さらに、第１の位置検出用信号Ｓ５が変化した時点から時点Ｔ６は、半周期の時間の３分の２以上であるかを判定する（ステップＳ３０５）。回転方向判別部３７Ｂは、第１の位置検出用信号Ｓ５が変化した時点から時点Ｔまで６は、半周期の時間の３分の２以上である（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）ので、正回転（ＣＷ）であると判別できる（ステップＳ３０６）。

第３の実施形態のモータ駆動制御装置およびモータ駆動制御装置の制御方法でも他の実施形態と同様に、位置センサからの引き出し線を削減して簡易な構成でありながらモータの回転方向を判別可能となる。

（実施形態の変形例）
以上の実施形態において、モータ駆動制御装置の構成は図１の構成に限定されず、モータ駆動制御装置における２つのホール素子の配置の構成は図２の構成に限定されない。例えば、以上の実施形態では、３相のブラシレスモータを例に挙げて説明したが、モータの種類や相数は特に限定されない。また、例えば、２つのホール素子を配置する位置は特に限定されないが、ホール素子の配置条件によって第１の位置検出用信号Ｓ５と第２の位置検出用信号Ｓ６の波形が決まる。

さらに、制御回路部の構成も図３、８、１１の構成に限定されない。

以上の実施形態において、図５、１０、１３に示した処理フローは具体例であって、処理フローはこれらに限定されない。例えば、判別条件に応じて異なる判定処理を行うこととしてもよい。この際、第２の実施形態および第３の実施形態の判別条件は、第１の実施形態の判別条件と同様に、第１の比較器Ｃ１および第２の比較器Ｃ２の設定を変えることによって、異なる判別条件を用いることができる。また、第３の実施形態の判別条件として、半周期の時間の３分の１以下であることの判定や半周期の時間の３分の２以上であることの判定に代えて、２つのホール素子の配置条件に応じた比率を判定条件とすることができる。

１，１Ａ，１Ｂ…モータ駆動制御装置、２…モータ駆動部、２ａ…インバータ回路、２ｂ…プリドライブ回路、２０…モータ、３，３Ａ，３Ｂ…制御回路部、３１…回転数算出部、３２…速度指令解析部、３３…ＰＷＭ指令部、３５…ＰＷＭ信号生成部、３６…回転位置検出部、３７，３７Ａ，３７Ｂ…回転方向判別部、３８…回転異常検出部、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｓｃ…速度指令信号、Ｓ１…目標回転数（目標回転数信号）、Ｓ２…実回転数信号、Ｓ３…ＰＷＭ設定指示信号、Ｓ４…ＰＷＭ信号、Ｓ５…第１の位置検出用信号（第１の極性信号の一例）、Ｓ６…第２の位置検出用信号（第２の極性信号の一例）、Ｓ７…回転方向判別信号、Ｓ８…回転異常検出信号、Ｈ１…第１のホール素子、Ｈ２…第２のホール素子、Ｈ１^＋…第１の正のホール信号（正の出力信号の一例）、Ｈ１^－…第１の負のホール信号（負の出力信号の一例）、Ｈ２^－…第２の負のホール信号（負の出力信号の一例）、Ｃ１…第１の比較器（第１の比較素子の一例）、Ｃ２…第２の比較器（第２の比較素子の一例）、Ｌｕ,Ｌｖ，Ｌｗ…電機子コイル、Ｖｃｃ…直流電源

Claims (9)

1. モータを駆動するモータ駆動部と、
   前記モータ駆動部に対して駆動制御信号を出力する制御回路部と、
   を備え、
   前記制御回路部は、
   前記モータの回転により生じる磁束の変化を検出可能な第１の位置に設けられた第１のホール素子から出力された、正の出力信号の大きさと負の出力信号の大きさとを比較することにより、第１の極性信号を生成する第１の比較素子と、
   前記モータの回転により生じる磁束の変化を検出可能な第２の位置に設けられた第２のホール素子から出力された正または負の出力信号の大きさと比較対象の比較用信号の大きさとを比較することにより、第２の極性信号を生成する第２の比較素子と、
   前記第１の極性信号の変遷と前記第２の極性信号の変遷とを比較することにより前記モータの回転方向を判別する回転方向判別部とを有する、
   モータ駆動制御装置。
2. 請求項１記載のモータ駆動制御装置であって、
   前記回転方向判別部は、前記第１の極性信号および前記第２の極性信号のうちの一方の極性が変化したときに、当該変化した極性信号の変化方向と、当該変化の際における他方の極性信号の極性との比較結果に基づいて前記モータの回転方向を判別する、
   モータ駆動制御装置。
3. 請求項２記載のモータ駆動制御装置であって、
   前記第２の比較素子は、前記第１のホール素子から出力された、前記正の出力信号または前記負の出力信号を前記比較用信号として用いる、
   モータ駆動制御装置。
4. 請求項２記載のモータ駆動制御装置であって、
   前記第２の比較素子は、所定の基準電圧の信号を前記比較用信号として用いる、
   モータ駆動制御装置。
5. 請求項３記載のモータ駆動制御装置であって、
   前記回転方向判別部は、
   前記第１の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第２の極性であり、かつ前記第１の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性である場合、前記モータは正回転していると判別し、
   前記第１の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性であり、かつ前記第１の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第２の極性である場合、前記モータは逆回転していると判別する、
   モータ駆動制御装置。
6. 請求項３記載のモータ駆動制御装置であって、
   前記回転方向判別部は、
   前記第１の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性であり、かつ前記第１の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第２の極性である場合、前記モータは正回転していると判別し、
   前記第１の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第２の極性であり、かつ前記第１の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性である場合、前記モータは逆回転していると判別する、
   モータ駆動制御装置。
7. 請求項４記載のモータ駆動制御装置であって、
   前記回転方向判別部は、
   前記第２の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第１の極性信号が第２の極性であり、かつ前記第２の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第１の極性信号が第１の極性である場合、前記モータは正回転していると判別し、
   前記第２の極性信号が第２の極性から第１の極性に変化するタイミングで、前記第２の極性信号が第１の極性であり、かつ前記第２の極性信号が第１の極性から第２の極性に変化するタイミングで、前記第１の極性信号が第２の極性である場合、前記モータは逆回転していると判別する、
   モータ駆動制御装置。
8. 請求項１記載のモータ駆動制御装置であって、
   前記回転方向判別部は、前記第１の極性信号の変化の半周期内において、前記第２の極性信号の極性の変化が生じるタイミングより前記モータの回転方向を判別する、
   モータ駆動制御装置。
9. モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータ駆動部に対して駆動制御信号を出力する制御回路部と、を備えたモータ駆動制御装置の制御方法であって、
   前記モータの回転により生じる磁束の変化を検出可能な第１の位置に設けられた第１のホール素子から出力された、正の出力信号の大きさと負の出力信号の大きさとを比較することにより、第１の極性信号を生成する第１の比較ステップと、
   前記モータの回転により生じる磁束の変化を検出可能な第２の位置に設けられた第２のホール素子から出力された正または負の出力信号の大きさと比較対象の比較用信号の大きさとを比較することにより、第２の極性信号を生成する第２の比較ステップと、
   前記第１の極性信号の変遷と前記第２の極性信号の変遷とを比較することにより前記モータの回転方向を判別する回転方向判別ステップとを含む、
   モータ駆動制御装置の制御方法。

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