JP7482614B2 - 過電流検出装置、及びモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、過電流検出装置、及びモータ制御装置に関する。

近年、モータ制御などにおいて、過電流を検出する過電流検出装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような過電流検出装置では、検出した電流値が、所定の閾値を超えた場合に、過電流であると検出し、例えば、過電流が検出された場合に、モータ制御において、電流を制限する制御が行われる。

特開２０１７－５１０７０号公報

しかしながら、上述したような従来の過電流検出装置では、過電流を検出する閾値が固定であるため、閾値の設定によっては、例えば、モータの回転始動時などに過電流を検出して、モータの動作が制限されることがあり、モータの能力を充分に活用できない場合があった。また、モータの回転始動時などに過電流が検出されないように、閾値を設定すると、従来の過電流検出装置では、過電流を正確に検出できずに、モータ制御が脱調してしまう場合があった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、モータ制御の脱調を抑制しつつ、モータの能力を充分に活用することができる過電流検出装置、及びモータ制御装置を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、モータに入力される入力電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記入力電流が閾値以上になった場合に、前記モータを駆動する駆動部の動作を制限する過電流検出部と、制御部からの制御に基づいて、前記閾値を変更する閾値変更部とを備え、前記閾値変更部は、前記制御部によって、前記モータの加速状態と前記モータの回転数とに応じて前記閾値が変更され、前記モータが加速中であり、且つ、前記モータの回転数が所定の回転数未満である場合に、前記閾値が通常動作状態よりも大きい第１の閾値に設定され、前記モータが減速中又は定速回転中、あるいは、前記モータの回転数が前記所定の回転数以上である場合に、前記閾値が前記第１の閾値より小さい前記通常動作状態における第２の閾値に変更されることを特徴とする過電流検出装置である。

また、本発明の一態様は、上記の過電流検出装置において、前記閾値変更部は、前記制御部から出力されたパルス幅変調信号に基づいて、前記閾値を変更することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の過電流検出装置において、前記閾値変更部は、前記モータの駆動開始から前記回転数が所定の回転数に達するまでの期間に、前記閾値が通常動作状態よりも大きい第１の閾値に設定され、前記回転数が所定の回転数に達した場合に、前記閾値が前記第１の閾値より小さい前記通常動作状態における第２の閾値に変更されることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の過電流検出装置において、前記過電流検出部は、前記入力電流が閾値以上になった場合に、前記駆動部の動作を停止させることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の過電流検出装置と、前記駆動部と、前記駆動部を駆動させて前記モータの駆動を制御する前記制御部とを備えることを特徴とするモータ制御装置である。

本発明によれば、過電流検出部が、電流検出部が検出した入力電流が閾値以上になった場合に、モータを駆動する駆動部の動作を制限させ、閾値変更部が、制御部からの制御に基づいて、閾値を変更する。これにより、過電流検出装置は、過電流を検出する閾値を変更できるため、モータ制御の脱調を抑制しつつ、モータの能力を充分に活用することができる。

第１の実施形態によるモータ制御装置の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるＵ相ドライバの一例を示す回路図である。 第１の実施形態における閾値変更部の動作の一例を示す図である。 第１の実施形態によるモータ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態によるモータ制御装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態によるモータ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態による過電流検出装置、及びモータ制御装置について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態によるモータ制御装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、モータ制御装置１は、過電流検出装置１０と、駆動部２０と、制御部３０と、コンデンサ（１１、１４）と、回転位置検出部１２と、抵抗１３とを備えている。
また、モータ制御装置１は、直流電源２と、モータ３とに接続されている。

直流電源２は、例えば、バッテリなどであり、モータ制御装置１に直流電力を供給する。
モータ３は、例えば、３相ブラシレスＤＣモータであり、モータ制御装置１の駆動部２０から供給される駆動信号（Ｕ相信号、Ｖ相信号、Ｗ相信号）によって駆動される。

回転位置検出部１２は、例えば、コンパレータなどであり、モータ３の励起電圧の波形から、各相の回転位置検出信号を生成する。
コンデンサ１１は、直流電源２の正極端子に接続された電源線Ｌ１と、直流電源２の負極端子に接続されたグランド線Ｌ２との間に接続され、直流電源２から供給された直流電圧を平滑する平滑コンデンサである。

駆動部２０は、制御部３０の制御に基づいて、モータ３を駆動する駆動信号（Ｕ相信号、Ｖ相信号、Ｗ相信号）を生成する。ここで、駆動信号は、例えば、１２０度位相のずれた３相の矩形波信号である。駆動部２０は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）２１～２６と、Ｕ相ドライバＤＲ１と、Ｖ相ドライバＤＲ２と、Ｗ相ドライバＤＲ３とを備えている。

ＭＯＳＦＥＴ２１～２６は、例えば、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴ２１とＭＯＳＦＥＴ２２とは、電源線Ｌ１とグランド線Ｌ２との間に直列に接続され、Ｕ相の駆動信号であるＵ相信号を生成するフルブリッジ回路を構成する。ＭＯＳＦＥＴ２１及びＭＯＳＦＥＴ２２は、Ｕ相ドライバＤＲ１から出力された制御信号に基づいてスイッチングされ、直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ２１とＭＯＳＦＥＴ２２との間のノードＮ３からＵ相信号を出力する。

ＭＯＳＦＥＴ２３とＭＯＳＦＥＴ２４とは、電源線Ｌ１とグランド線Ｌ２との間に直列に接続され、Ｖ相の駆動信号であるＶ相信号を生成するフルブリッジ回路を構成する。ＭＯＳＦＥＴ２３及びＭＯＳＦＥＴ２４は、Ｖ相ドライバＤＲ２から出力された制御信号に基づいてスイッチングされ、直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ２３とＭＯＳＦＥＴ２４との間のノードＮ４からＶ相信号を出力する。

ＭＯＳＦＥＴ２５とＭＯＳＦＥＴ２６とは、電源線Ｌ１とグランド線Ｌ２との間に直列に接続され、Ｗ相の駆動信号であるＷ相信号を生成するフルブリッジ回路を構成する。ＭＯＳＦＥＴ２５及びＭＯＳＦＥＴ２６は、Ｗ相ドライバＤＲ３から出力された制御信号に基づいてスイッチングされ、直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ２５とＭＯＳＦＥＴ２６との間のノードＮ５からＷ相信号を出力する。

Ｕ相ドライバＤＲ１は、制御部３０からの制御信号（Ｓ１、Ｓ２）に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２１及びＭＯＳＦＥＴ２２のゲート端子に、制御信号（Ｄ１、Ｄ２）を出力する。Ｕ相ドライバＤＲ１は、制御信号Ｓ１に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２１をオン状態（導通状態）にする場合に、制御信号Ｄ１にＨ状態（Ｈｉｇｈ（ハイ）状態）を出力し、ＭＯＳＦＥＴ２１をオフ状態（非導通状態）にする場合に、制御信号Ｄ１にＬ状態（Ｌｏｗ（ロウ）状態）を出力する。また、Ｕ相ドライバＤＲ１は、制御信号Ｓ２に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２２をオン状態にする場合に、制御信号Ｄ２にＨ状態を出力し、ＭＯＳＦＥＴ２２をオフ状態にする場合に、制御信号Ｄ２にＬ状態を出力する。

また、Ｕ相ドライバＤＲ１は、後述する過電流検出部５０が、過電流を検出した場合に、制御信号Ｄ１及び制御信号Ｄ２にＬ状態を出力し、Ｕ相信号の出力を停止させる。
なお、Ｕ相ドライバＤＲ１の詳細な構成については、後述する。

Ｖ相ドライバＤＲ２は、制御部３０からの制御信号（Ｓ３、Ｓ４）に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２３及びＭＯＳＦＥＴ２４のゲート端子に、制御信号（Ｄ３、Ｄ４）を出力する。Ｖ相ドライバＤＲ２は、制御信号Ｓ３に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２３をオン状態にする場合に、制御信号Ｄ３にＨ状態を出力し、ＭＯＳＦＥＴ２３をオフ状態にする場合に、制御信号Ｄ３にＬ状態を出力する。また、Ｖ相ドライバＤＲ２は、制御信号Ｓ４に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２４をオン状態にする場合に、制御信号Ｄ４にＨ状態を出力し、ＭＯＳＦＥＴ２４をオフ状態にする場合に、制御信号Ｄ４にＬ状態を出力する。

また、Ｖ相ドライバＤＲ２は、後述する過電流検出部５０が、過電流を検出した場合に、制御信号Ｄ３及び制御信号Ｄ４にＬ状態を出力し、Ｖ相信号の出力を停止させる。なお、Ｖ相ドライバＤＲ２の構成は、Ｕ相ドライバＤＲ１と同様である。

Ｗ相ドライバＤＲ３は、制御部３０からの制御信号（Ｓ５、Ｓ６）に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２５及びＭＯＳＦＥＴ２６のゲート端子に、制御信号（Ｄ５、Ｄ６）を出力する。Ｗ相ドライバＤＲ３は、制御信号Ｓ５に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２５をオン状態にする場合に、制御信号Ｄ５にＨ状態を出力し、ＭＯＳＦＥＴ２５をオフ状態にする場合に、制御信号Ｄ５にＬ状態を出力する。また、Ｗ相ドライバＤＲ３は、制御信号Ｓ６に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２６をオン状態にする場合に、制御信号Ｄ６にＨ状態を出力し、ＭＯＳＦＥＴ２６をオフ状態にする場合に、制御信号Ｄ６にＬ状態を出力する。

また、Ｗ相ドライバＤＲ３は、後述する過電流検出部５０が、過電流を検出した場合に、制御信号Ｄ５及び制御信号Ｄ６にＬ状態を出力し、Ｗ相信号の出力を停止させる。なお、Ｗ相ドライバＤＲ３の構成は、Ｕ相ドライバＤＲ１及びＶ相ドライバＤＲ２と同様である。

制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、モータ制御装置１を統括的に制御する。制御部３０は、例えば、駆動部２０を駆動させてモータ３の駆動を制御する。また、制御部３０は、後述する閾値変更部６０による閾値の変更を制御する。制御部３０は、駆動制御部３１と、閾値変更制御部３２とを備える。

駆動制御部３１は、例えば、外部からのモータ３の駆動指令と、回転位置検出部１２が検出した各相の回転位置検出信号と、後述する電流検出部４０の出力、等に基づいて、制御信号Ｓ１～Ｓ６を生成する。駆動制御部３１は、生成した制御信号Ｓ１～Ｓ６を、駆動部２０に出力して、モータ３の駆動を制御する。また、駆動制御部３１は、回転位置検出部１２が検出した各相の回転位置検出信号に基づいて、モータ３の回転数を検出する。

閾値変更制御部３２は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御を用いて、閾値変更部６０による過電流検出の閾値の変更を制御する。閾値変更制御部３２は、所定のＤｕｔｙ値のＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）を閾値変更部６０に出力することで、Ｄｕｔｙ値に応じたの閾値を変更する。なお、閾値変更制御部３２の詳細については、後述する。

過電流検出装置１０は、モータ３に入力される入力電流を検出し、当該入力電流に過剰な電流（過電流）が流れた場合に、モータ３を駆動する駆動部２０の動作を制限する。過電流検出装置１０は、入力電流に過電流を検出した場合に、過電流検出信号ＳＴにＨ状態を出力する。
過電流検出装置１０は、電流検出部４０と、過電流検出部５０と、上述した制御部３０の一部である閾値変更制御部３２とを備えている。

電流検出部４０は、モータ３に入力される入力電流を検出する。電流検出部４０は、入力電流に対応した電圧をノードＮ２に出力する。電流検出部４０は、例えば、抵抗４０１と、オペアンプ４０２と、抵抗（４０３、４０４）及びコンデンサ４０５と、抵抗（４０６、４０７）及びコンデンサ４０８と、抵抗４０９及びコンデンサ４１０とを備えている。

抵抗４０１は、グランド線Ｌ２に配置され、グランド線Ｌ２に流れる入力電流を電圧に変換するシャント抵抗である。抵抗４０１は、例えば、第１端子がグランド線Ｌ２のノードＮ１に、第２端子が直流電源２の負極端子に、それぞれ接続されている。

抵抗４０３は、第１端子がノードＮ１に、第２端子がオペアンプ４０２の＋入力端子（非反転入力端子）に、それぞれ接続されている。また、抵抗４０４は、第１端子がオペアンプ４０２の＋入力端子に、第２端子がグランドに、それぞれ接続されている。また、コンデンサ４０５は、オペアンプ４０２の＋入力端子とグランドとの間に、抵抗４０４と並列に接続されている。

また、抵抗４０６は、第１端子が直流電源２の負極端子に、第２端子がオペアンプ４０２の－入力端子（反転入力端子）に、それぞれ接続されている。また、抵抗４０７は、第１端子がオペアンプ４０２の－入力端子に、第２端子がオペアンプ４０２の出力端子に、それぞれ接続されている。また、コンデンサ４０８は、オペアンプ４０２の－入力端子と出力端子との間に、抵抗４０７と並列に接続されている。

オペアンプ４０２と、抵抗４０３と、抵抗４０４と、コンデンサ４０５と、抵抗４０６と、抵抗４０７と、コンデンサ４０８とは、ローパスフィルタ機能付きの差動増幅回路として機能し、抵抗４０１の両端の電圧差をノイズ低減し、且つ所定の増幅率で増幅してオペアンプ４０２の出力端子に出力する。

また、抵抗４０９は、第１端子がオペアンプ４０２の出力端子に、第２端子がノードＮ２に、それぞれ接続されている。また、コンデンサ４１０は、ノードＮ２と、グランドとの間に接続されている。抵抗４０９及びコンデンサ４１０は、ローパスフィルタとして機能する。ここで、抵抗４０９及びコンデンサ４１０の時定数は、モータ３を駆動する際ノキャリア周波数の周期よりも高く設定されている。

なお、入力電流に対応するノードＮ２の電圧は、過電流検出回路に出力されるとともに、抵抗１３及びコンデンサ１４による積分回路（ローパスフィルタ）を介して、制御部３０に出力される。制御部３０は、例えば、ノードＮ２の電圧により、入力電流に異常の検出やモータ３の制御に利用する。

過電流検出部５０は、電流検出部４０が検出した入力電流が閾値以上になった場合に、モータ３を駆動する駆動部２０の動作を制限する。すなわち、過電流検出部５０は、電流検出部４０が出力する入力電流に対応するノードＮ２の電圧と、所定の閾値電圧とを比較し、ノードＮ２の電圧が、所定の閾値電圧以上になった場合に、駆動部２０の動作を制限する信号として、過電流検出信号ＳＴにＨ状態を出力する。すなわち、過電流検出部５０は、入力電流が閾値以上になった場合に、駆動部２０の動作を停止させる。
また、過電流検出部５０は、抵抗（５１、５２）と、コンデンサ５３と、コンパレータ５４と、ＯＲ回路５５とを備えている。

抵抗５１は、第１端子が制御部３０からのＰＷＭ信号の信号線に、第２端子がグランドに、それぞれ接続される。また、抵抗５２は、第１端子がＰＷＭ信号の信号線に、第２端子がコンパレータ５４の－入力端子に、それぞれ接続される。また、コンデンサ５３は、コンパレータ５４の－入力端子と、グランドとの間に接続されている。
抵抗５１、抵抗５２、及びコンデンサ５３は、制御部３０（閾値変更制御部３２）からのＰＷＭ信号を平滑化して、Ｄｕｔｙ値に応じた所定の閾値電圧に変換する変換回路として機能し、本実施形態では、この変換回路を閾値変更部６０とする。

閾値変更部６０は、制御部３０からの制御に基づいて、入力電流の閾値（例えば、所定の閾値電圧）を変更する。閾値変更部６０は、例えば、制御部３０から出力されたＰＷＭ信号に基づいて、所定の閾値電圧を変更する。閾値変更部６０は、例えば、制御部３０によって、モータ３の回転数に応じて閾値が変更される。

コンパレータ５４は、＋入力端子がノードＮ２に、－入力端子が、閾値変更部６０の出力である所定の閾値電圧の信号線に、それぞれ接続されている。コンパレータ５４は、入力電流に対応するノードＮ２の電圧と、所定の閾値電圧とを比較し、比較結果を出力端子から出力する。コンパレータ５４は、例えば、ノードＮ２の電圧が、所定の閾値電圧以上である場合（過電流の場合）に、出力端子にＨ状態を出力する。また、コンパレータ５４は、例えば、ノードＮ２の電圧が、所定の閾値電圧未満である場合に、出力端子にＬ状態を出力する。

ＯＲ回路５５は、例えば、２入力論理和回路であり、第１入力端子がコンパレータ５４の出力端子に、第２入力端子が、制御部３０からの制御信号Ｓ０の信号線に、それぞれ接続されている。ＯＲ回路５５は、コンパレータ５４の出力と、制御信号Ｓ０とのいずれかがＨ状態になった場合に、出力端子の過電流検出信号ＳＴにＨ状態を出力する。また、ＯＲ回路５５は、コンパレータ５４の出力と、制御信号Ｓ０との両方がＬ状態になった場合に、出力端子の過電流検出信号ＳＴにＬ状態を出力する。

なお、制御部３０が出力する制御信号Ｓ０は、Ｈ状態の場合に、強制的に駆動部２０の動作を停止させ、Ｌ状態の場合に、過電流検出部５０による過電流検出を許可する。制御部３０は、例えば、ノードＮ２の電圧により、入力電流に異常を検出した場合に、制御信号Ｓ０をＨ状態にする。

また、制御部３０の閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数に応じて、閾値変更部６０に所定の閾値電圧を変更させる。例えば、閾値変更制御部３２は、モータ３の駆動開始から回転数が所定の回転数に達するまでの期間に、所定の閾値電圧を通常動作状態よりも大きい閾値電圧Ｖｔｈ１（第１の閾値）に設定する。また、閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数が所定の回転数に達した場合に、所定の閾値電圧を閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さい通常動作状態における閾値電圧Ｖｔｈ２に変更する。

次に、図２を参照して、本実施形態におけるＵ相ドライバＤＲ１の構成について説明する。
図２は、本実施形態におけるＵ相ドライバＤＲ１の一例を示す回路図である。
図２に示すように、Ｕ相ドライバＤＲ１は、反転回路７１と、ＡＮＤ回路（７２、７３）と、バッファ回路（７４、７５）とを備えている。

反転回路７１は、過電流検出部５０から出力された過電流検出信号ＳＴを論理反転した信号を出力する。
ＡＮＤ回路７２は、例えば、２入力論理積回路であり、第１端子が反転回路７１の出力端子に、第２端子が制御信号Ｓ１の信号線に、それぞれ接続されている。ＡＮＤ回路７２は、反転回路７１の出力がＨ状態（過電流検出信号ＳＴがＬ状態）である場合に、制御信号Ｓ１と同様の信号を出力する。また、ＡＮＤ回路７２は、反転回路７１の出力がＬ状態（過電流検出信号ＳＴがＨ状態）である場合に、常にＬ状態を出力する。

ＡＮＤ回路７３は、例えば、２入力論理積回路であり、第１端子が反転回路７１の出力端子に、第２端子が制御信号Ｓ２の信号線に、それぞれ接続されている。ＡＮＤ回路７３は、反転回路７１の出力がＨ状態（過電流検出信号ＳＴがＬ状態）である場合に、制御信号Ｓ２と同様の信号を出力する。また、ＡＮＤ回路７３は、反転回路７１の出力がＬ状態（過電流検出信号ＳＴがＨ状態）である場合に、常にＬ状態を出力する。

バッファ回路７４は、ＡＮＤ回路７２の出力信号を、ＭＯＳＦＥＴ２１の駆動用に、ドライブ能力を増やした出力信号Ｄ１に変換して出力する。
バッファ回路７５は、ＡＮＤ回路７３の出力信号を、ＭＯＳＦＥＴ２２の駆動用に、ドライブ能力を増やした出力信号Ｄ２に変換して出力する。
なお、図１に示すＶ相ドライバＤＲ２、及びＷ相ドライバＤＲ３の構成も、Ｕ相ドライバＤＲ１と同様の構成である。

次に、図面を参照して、本実施形態による過電流検出装置１０及びモータ制御装置１の動作について説明する。
まず、図３を参照して、本実施形態における閾値変更部６０の動作について説明する。

図３は、本実施形態における閾値変更部６０の動作の一例を示す図である。
図３（ａ）は、閾値変更部６０に制御部３０から出力されるＰＷＭ信号の一例を示している。この図において、グラフの縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示している。また、波形Ｗ１は、ＰＷＭ信号の波形を示している。

制御部３０は、例えば、電圧Ｖ１の矩形波のパルス信号をＰＷＭ信号として出力する。また、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ値は、ＰＷＭ信号の周期Ｔに対するＨ状態（電圧Ｖ１）のパルス幅ＰＷの割合（％）を示している。
制御部３０は、閾値電圧を変更する場合に、Ｄｕｔｙ値を変更したＰＷＭ信号を閾値変更部６０に供給して、閾値電圧を変更する。

また、図３（ｂ）は、閾値変更部６０におけるＤｕｔｙ値と閾値電圧との関係を示している。この図において、グラフの縦軸は、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ値（％）を示し、横軸は、閾値電圧を示している。また、波形Ｗ２は、Ｄｕｔｙ値の閾値電圧への変換特性を示している。

閾値変更部６０は、制御部３０から供給されたＰＷＭ信号の電圧を平均化（平滑化）して、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ値に応じた閾値電圧に変換して出力する。波形Ｗ２に示すように、閾値変更部６０は、例えば、Ｄｕｔｙ値が０％～１００％に変化すると、Ｄｕｔｙ値に応じて、０Ｖ～電圧Ｖ１に変化した閾値電圧を出力する。そのため、閾値変更部６０は、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙを変更することで、任意の閾値電圧に変更することが可能である。

次に、図４を参照して、本実施形態による過電流検出の閾値変更の動作について説明する。
図４は、本実施形態によるモータ制御装置１の動作の一例を示すフローチャートである。なお、本実施形態において、モータ制御装置１が、モータ３の固定回転数制御を行うものとして説明する。

図４のに示すように、モータ制御装置１の閾値変更制御部３２は、まず、モータ３の回転数が、所定の回転数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。閾値変更制御部３２は、例えば、回転位置検出部１２が検出した各相の回転位置検出信号に基づいて、駆動制御部３１によって検出されたモータ３の回転数を取得する。閾値変更制御部３２は、駆動制御部３１から取得したモータ３の回転数が、所定の回転数以上であるか否かを判定する。閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数が、所定の回転数以上である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０３に進める。また、閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数が、所定の回転数未満である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０２に進める。

ステップＳ１０２において、閾値変更制御部３２は、過電流検出の閾値電圧を、通常状態の値より高い値にする。すなわち、閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数が、所定の回転数未満である場合に、通常動作状態の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも高い閾値電圧Ｖｔｈ１に変更する。閾値変更制御部３２は、閾値電圧Ｖｔｈ１に対応する所定のＤｕｔｙ値のＰＷＭ信号を閾値変更部６０に出力し、閾値変更部６０が、過電流検出部５０の閾値電圧を、閾値電圧Ｖｔｈ１に変更する。ステップＳ１０２の処理後に、閾値変更制御部３２は、処理をステップＳ１０１に戻す。

また、ステップＳ１０３において、閾値変更制御部３２は、過電流検出の閾値電圧を、通常状態の値にする。なお、ここでの通常状態とは、例えば、固定回転数制御において、目的の固定回転数に達した状態を示す。閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数が、所定の回転数以上である場合に、通常動作状態の閾値電圧Ｖｔｈ２に変更する。閾値変更制御部３２は、閾値電圧Ｖｔｈ２に対応する所定のＤｕｔｙ値のＰＷＭ信号を閾値変更部６０に出力し、閾値変更部６０が、過電流検出部５０の閾値電圧を、閾値電圧Ｖｔｈ１に変更する。ステップＳ１０３の処理後に、閾値変更制御部３２は、処理をステップＳ１０１に戻す。

また、図５は、本実施形態によるモータ制御装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図５において、上から順に、（ａ）モータ３の回転数のグラフ、（ｂ）ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ値、及び、（ｃ）閾値電圧のグラフを示している。

図５（ａ）に示すグラフは、縦軸が回転数（ｒｐｍ：revolutions per minute）を示し、横軸が時間を示している。また、波形Ｗ３は、モータ制御装置１のモータ３の回転数の変化を示している。
また、図５（ｃ）に示すグラフは、縦軸が電圧を示し、横軸が時間を示している。また、波形Ｗ４は、閾値電圧の変化を示している。

図５において、モータ制御装置１は、モータ３の駆動を開始すると、まず、Ｄｕｔｙ値を、Ｄｕｔｙ値ＤＴ１に設定する。すなわち、制御部３０の閾値変更制御部３２は、Ｄｕｔｙ値ＤＴ１のＰＷＭ信号を閾値変更部６０に出力し、閾値変更部６０が、過電流検出部５０の閾値電圧を閾値電圧Ｖｔｈ１に変更する。

また、制御部３０の駆動制御部３１は、駆動部２０を駆動する３相矩形波制御の制御信号Ｓ１～Ｓ６を駆動部２０に出力して、モータ３を駆動させる。駆動制御部３１は、目標の固定回転数になるように、制御信号Ｓ１～Ｓ６を制御する。これにより、モータ３の回転数は、徐々に増加する（波形Ｗ３を参照）。

次に、時刻Ｔ１において、モータ３の回転数が所定の回転数Ｒ１に達すると、閾値変更制御部３２は、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ値を、Ｄｕｔｙ値ＤＴ１からＤｕｔｙ値ＤＴ２に変更する。これにより、過電流検出部５０は、閾値電圧を閾値電圧Ｖｔｈ１から閾値電圧Ｖｔｈ２に変更する。ここで、Ｄｕｔｙ値ＤＴ２は、Ｄｕｔｙ値ＤＴ１より小さい値であり（ＤＴ１＞ＤＴ２）、閾値電圧Ｖｔｈ２は、閾値電圧Ｖｔｈ１より低い電圧である（Ｖｔｈ２＞Ｖｔｈ１）。

次に、時刻Ｔ２において、モータ３の回転数が目的の固定回転数に達すると、駆動制御部３１は、目標の固定回転数を維持するように、制御信号Ｓ１～Ｓ６を制御する。

次に、再び図１及び図２を参照して、本実施形態による過電流検出装置１０の動作について説明する。

図１において、まず、過電流検出装置１０の電流検出部４０は、オペアンプ４０２と、抵抗（４０３、４０４）及びコンデンサ４０５と、抵抗（４０６、４０７）及びコンデンサ４０８とにより構成されるローパスフィルタ機能付き差動増幅回路により、シャント抵抗である抵抗４０１の両端の電圧差を増幅して、入力電流に対応する電圧をノードＮ２に出力する。

次に、過電流検出部５０は、入力電流に対応するノードＮ２の電圧と、上述した閾値変更部６０で設定又は変更した閾値電圧とをコンパレータ５４により比較し、比較結果をＯＲ回路５５を介して、過電流検出信号ＳＴに出力する。過電流検出部５０は、入力電流に対応するノードＮ２の電圧が、閾値電圧以上になった場合（過電流を検出した場合）に、過電流検出信号ＳＴにＨ状態を出力する。

次に、駆動部２０のＵ相ドライバＤＲ１、Ｖ相ドライバＤＲ２、及びＷ相ドライバＤＲ３のそれぞれは、過電流検出信号ＳＴがＨ状態になることで、内部のＡＮＤ回路７２及びＡＮＤ回路７３の出力がＬ状態に固定され、制御信号Ｄ１～Ｄ６にＬ状態を出力する。これにより、駆動部２０のＭＯＳＦＥＴ２１～２６が全てオフ状態になり、モータ３の駆動が停止する。すなわち、本実施形態による過電流検出装置１０では、過電流が検出された場合に、モータ３の駆動が停止される。

以上説明したように、本実施形態による過電流検出装置１０は、電流検出部４０と、過電流検出部５０と、閾値変更部６０とを備える。電流検出部４０は、モータ３に入力される入力電流を検出する。過電流検出部５０は、電流検出部４０が検出した入力電流が閾値以上になった場合（入力電流に対応する電圧が、閾値電圧以上になった場合）に、モータ３を駆動する駆動部２０の動作を制限する。閾値変更部６０は、制御部３０からの制御に基づいて、閾値（例えば、閾値電圧）を変更する。

これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、例えば、部品の特性のバラツキに応じて、過電流を検出する閾値（例えば、閾値電圧）を適切に変更することができる。また、本実施形態による過電流検出装置１０は、例えば、モータ３の回転始動時などの大電流が必要な場合などに、閾値（例えば、閾値電圧）を適切に変更することができる。このように、本実施形態による過電流検出装置１０は、過電流を検出する閾値（例えば、閾値電圧）を変更できるため、モータ制御の脱調を抑制しつつ、モータ３の能力を充分に活用することができる。

また、本実施形態では、閾値変更部６０は、制御部３０から出力されたＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）に基づいて、過電流を検出する閾値を変更する。すなわち、閾値変更部６０は、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ値に応じた閾値に変更する。
これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、ＰＷＭ制御という簡易な手法により、過電流を検出する閾値を適切に変更することができる。

また、本実施形態では、制御部３０（閾値変更制御部３２）は、モータ３の回転数に応じて閾値を変更する。すなわち、閾値変更部６０は、制御部３０（閾値変更制御部３２）によって、モータ３の回転数に応じて閾値が変更される。
これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、モータ３の回転数に応じて、閾値を適切に変更するため、モータ制御の脱調を抑制しつつ、モータ３の能力をさらに充分に活用することができる。

また、本実施形態では、制御部３０（閾値変更制御部３２）は、モータ３の駆動開始から回転数が所定の回転数Ｒ１に達するまでの期間に、閾値を通常動作状態よりも大きい閾値電圧Ｖｔｈ１（第１の閾値）に設定する。また、制御部３０（閾値変更制御部３２）は、回転数が所定の回転数Ｒ１に達した場合に、閾値を閾値電圧Ｖｔｈ１より小さい通常動作状態における閾値電圧Ｖｔｈ２（第２の閾値）に変更する。すなわち、閾値変更部６０は、モータ３の駆動開始から回転数が所定の回転数Ｒ１に達するまでの期間に、閾値が閾値電圧Ｖｔｈ１（第１の閾値）に設定され、回転数が所定の回転数Ｒ１に達した場合に、閾値が通常動作状態における閾値電圧Ｖｔｈ２（第２の閾値）に変更される。

これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、回転に大電流が必要なモータ３の回転始動時に、過電流を検出する閾値を通常状態よりも高い閾値電圧Ｖｔｈ２に設定するため、モータ３の能力を充分に活用して、例えば、目標回転数に達するまでの期間を短縮することができる。また、本実施形態による過電流検出装置１０は、回転数が所定の回転数Ｒ１に達した後に、閾値が通常動作状態における閾値電圧Ｖｔｈ２に変更されるため、正確に過電流の異常を検出して、モータ制御の脱調を抑制することができる。よって、本実施形態による過電流検出装置１０は、モータ制御の脱調を抑制しつつ、モータ３の能力を充分に活用することができる。

また、本実施形態では、過電流検出部５０は、入力電流が閾値以上になった場合に、駆動部２０の動作を停止させる。
これにより、過電流検出装置１０は、入力電流に過電流が流れている場合に、部品（例えば、ＭＯＳＦＥＴ２１～２６など）を保護することができる。

また、本実施形態によるモータ制御装置１は、上述した過電流検出装置１０と、駆動部２０と、制御部３０（駆動制御部３１）とを備える。
これにより、本実施形態によるモータ制御装置１は、過電流検出装置１０と同様の効果を奏し、モータ制御の脱調を抑制しつつ、モータ３の能力を充分に活用することができる。

［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態によるモータ制御装置１及び過電流検出装置１０について説明する。
本実施形態では、モータ制御装置１が、モータ３の固定回転数制御ではなく、モータ３の回転数を可変に制御する場合の変形例について説明する。

なお、本実施形態によるモータ制御装置１及び過電流検出装置１０の構成は、上述した図１及び図２に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
本実施形態では、制御部３０による閾値の変更処理が第１の実施形態と異なる。

本実施形態における制御部３０の閾値変更制御部３２は、モータ３の回転が加速中、且つ、所定の回転数未満である場合に、過電流を検出する閾値を、通常状態よりも高い閾値電圧Ｖｔｈ１（第１の閾値）に変更する。また、閾値変更制御部３２は、モータ３の回転が加速中、且つ、所定の回転数以上である場合、又はモータ３の回転が加速中でない場合（減速中、定速回転中の場合）に、過電流を検出する閾値を、通常動作状態における閾値電圧Ｖｔｈ２（第２の閾値）に変更する。

次に、図６を参照して、本実施形態によるモータ制御装置１の動作について説明する。
図６は、本実施形態によるモータ制御装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

図６に示すように、モータ制御装置１の閾値変更制御部３２は、まず、モータ３が加速中であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。閾値変更制御部３２は、モータ３が加速中である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０２に進める。また、閾値変更制御部３２は、モータ３が加速中でない（減速中、定速回転中）場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０４に進める。

ステップＳ２０２において、閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数が、所定の回転数以上であるか否かを判定する。閾値変更制御部３２は、例えば、回転位置検出部１２が検出した各相の回転位置検出信号に基づいて、駆動制御部３１によって検出されたモータ３の回転数を取得する。閾値変更制御部３２は、駆動制御部３１から取得したモータ３の回転数が、所定の回転数（例えば、図５の回転数Ｒ１）以上であるか否かを判定する。閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数が、所定の回転数以上である場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０４に進める。また、閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数が、所定の回転数未満である場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０３に進める。

ステップＳ２０３において、閾値変更制御部３２は、過電流検出の閾値電圧を、通常状態の値より高い値にする。すなわち、閾値変更制御部３２は、通常動作状態の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも高い閾値電圧Ｖｔｈ１に変更する。閾値変更制御部３２は、閾値電圧Ｖｔｈ１に対応する所定のＤｕｔｙ値のＰＷＭ信号を閾値変更部６０に出力し、閾値変更部６０が、過電流検出部５０の閾値電圧を、閾値電圧Ｖｔｈ１に変更する。ステップＳ２０３の処理後に、閾値変更制御部３２は、処理をステップＳ２０１に戻す。

また、ステップＳ２０４において、閾値変更制御部３２は、過電流検出の閾値電圧を、通常状態の値にする。なお、ここでの通常状態とは、例えば、モータ３の回転に負荷がかからずに、過大な電流を必要としない状態を示す。閾値変更制御部３２は、モータ３の回転数が、所定の回転数以上である場合、あるいは、減速中又は定速回転中である場合に、通常動作状態の閾値電圧Ｖｔｈ２に変更する。閾値変更制御部３２は、閾値電圧Ｖｔｈ２に対応する所定のＤｕｔｙ値のＰＷＭ信号を閾値変更部６０に出力し、閾値変更部６０が、過電流検出部５０の閾値電圧を、閾値電圧Ｖｔｈ１に変更する。ステップＳ２０４の処理後に、閾値変更制御部３２は、処理をステップＳ２０１に戻す。

なお、本実施形態のモータ制御装置１は、モータ３の始動時には、図６に示す処理によって、上述した図５と同様の動作を実現する。

以上説明したように、本実施形態では、制御部３０（閾値変更制御部３２）は、モータ３が加速中、且つ、回転数が所定の回転数未満である場合に、閾値を通常動作状態よりも大きい閾値電圧Ｖｔｈ１（第１の閾値）に変更する。また、制御部３０（閾値変更制御部３２）は、モータ３が減速中又は定速回転中、あるいは、回転数が所定の回転数以上である場合に、閾値を閾値電圧Ｖｔｈ１より小さい通常動作状態における閾値電圧Ｖｔｈ２（第２の閾値）に変更する。すなわち、閾値変更部６０は、モータ３が加速中、且つ、回転数が所定の回転数未満である場合に、閾値が閾値電圧Ｖｔｈ１（第１の閾値）に変更される。また、制御部３０（閾値変更制御部３２）は、モータ３が減速中又は定速回転中、あるいは、回転数が所定の回転数以上である場合に、閾値が通常動作状態における閾値電圧Ｖｔｈ２（第２の閾値）に変更される。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１及び過電流検出装置１０は、通常状態よりも大きな電流を必要とするモータ３の加速中、且つ、回転数が所定の回転数未満である場合に、閾値を通常動作状態よりも大きい閾値電圧Ｖｔｈ１（第１の閾値）に変更するので、モータ３の能力を充分に活用することができる。また、本実施形態によるモータ制御装置１及び過電流検出装置１０は、モータ３が減速中又は定速回転中、あるいは、回転数が所定の回転数以上である場合に、閾値が通常動作状態における閾値電圧Ｖｔｈ２に変更されるため、正確に過電流の異常を検出して、モータ制御の脱調を抑制することができる。よって、本実施形態による過電流検出装置１０は、モータ３の回転数を可変に制御する場合であっても、モータ制御の脱調を抑制しつつ、モータ３の能力を充分に活用することができる。

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、過電流検出装置１０が、閾値変更制御部３２を含む例を説明したが、これに限定されるものではなく、閾値変更制御部３２を含まずに、外部に備えるようにしてもよい。

また、上記の各実施形態において、駆動制御部３１と閾値変更制御部３２とが、１つの制御部３０の内部に構成される例を説明したが、駆動制御部３１と閾値変更制御部３２とは、別の構成により実現されてもよい。

また、上記の各実施形態において、モータ制御装置１は、モータ３を矩形波鼓動で制御する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、正弦波駆動で制御してもよいし、他の駆動方式で制御してもよい。なお、モータ制御装置１は、モータ３を正弦波駆動で制御する場合には、回転位置検出部１２は、磁石と磁気センサを含むものであってもよい。

また、上記の各実施形態において、電流検出部４０及び過電流検出部５０の回路構成は、図１に示すものに限定されるものではなく、他の回路構成により実現されてもよい。
また、上記の各実施形態において、閾値変更部６０における閾値の変更を、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ値により変更する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）を備えるなど、他の方式で実現してもよい。

なお、上述したモータ制御装置１が備える各構成は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述したモータ制御装置１が備える各構成の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述したモータ制御装置１が備える各構成における処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。

また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部又は外部に設けられた記録媒体も含まれる。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後にモータ制御装置１が備える各構成で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

また、上述した機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

１ モータ制御装置
２ 直流電源
３ モータ
１０ 過電流検出装置
１１、１４、５３、４０５、４０８、４１０ コンデンサ
１２ 回転位置検出部
１３、５１、５２、４０１、４０３、４０４、４０６、４０７、４０９ 抵抗
２０ 駆動部
２１、２２、２３、２４、２５、２６ ＭＯＳＦＥＴ
３０ 制御部
３１ 駆動制御部
３２ 閾値変更制御部
４０ 電流検出部
５０ 過電流検出部
５４ コンパレータ
５５ ＯＲ回路
６０ 閾値変更部
７１ 反転回路
７２、７３ ＡＮＤ回路
７４、７５ バッファ回路
４０２ オペアンプ
ＤＲ１ Ｕ相ドライバ
ＤＲ２ Ｖ相ドライバ
ＤＲ３ Ｗ相ドライバ

Claims (5)

1. モータに入力される入力電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部が検出した前記入力電流が閾値以上になった場合に、前記モータを駆動する駆動部の動作を制限する過電流検出部と、
   制御部からの制御に基づいて、前記閾値を変更する閾値変更部と
   を備え、
   前記閾値変更部は、前記制御部によって、前記モータの加速状態と前記モータの回転数とに応じて前記閾値が変更され、
   前記モータが加速中であり、且つ、前記モータの回転数が所定の回転数未満である場合に、前記閾値が通常動作状態よりも大きい第１の閾値に設定され、
   前記モータが減速中又は定速回転中、あるいは、前記モータの回転数が前記所定の回転数以上である場合に、前記閾値が前記第１の閾値より小さい前記通常動作状態における第２の閾値に変更される
   ことを特徴とする過電流検出装置。
2. 前記閾値変更部は、前記制御部から出力されたパルス幅変調信号に基づいて、前記閾値を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の過電流検出装置。
3. 前記閾値変更部は、前記モータの駆動開始から前記回転数が所定の回転数に達するまでの期間に、前記第１の閾値に設定され、前記回転数が所定の回転数に達した場合に、前記第２の閾値に変更される
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の過電流検出装置。
4. 前記過電流検出部は、前記入力電流が閾値以上になった場合に、前記駆動部の動作を停止させる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の過電流検出装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の過電流検出装置と、
   前記駆動部と、
   前記駆動部を駆動させて前記モータの駆動を制御する前記制御部と
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。

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