JPWO2019054091A1

JPWO2019054091A1 - モータ駆動装置、モータ、電動パワーステアリング装置、モータ駆動方法、および記録媒体

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Publication number: JPWO2019054091A1
Application number: JP2019541950A
Authority: JP
Inventors: 知幸 ▲高▼田
Original assignee: Nidec America Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2020-10-15
Also published as: WO2019054091A1

Abstract

【課題】モータの回転角度の検出値の信頼性の点で有利なモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータを駆動するモータ駆動装置であって、モータのロータの回転角度に対応する電気角に対して出力値が周期的に変化するアナログ信号を出力する３つのホール素子と、３つのホール素子から出力されたアナログ信号を監視して、出力値が制限値を超えるアナログ信号を出力するホール素子を特定する監視部と、３つのホール素子から出力されたアナログ信号を用いて回転角度を算出する演算部と、を有し、演算部は、３つのホール素子のいずれもが監視部により特定されていない場合、３つのホール素子のうち２つのホール素子から出力された２つのアナログ信号を処理して回転角度を算出し、３つのホール素子のうちいずれか１つが監視部により特定された場合、残りの２つのホール素子から出力された２つのアナログ信号を処理して回転角度を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ駆動装置、モータ、電動パワーステアリング装置、モータ駆動方法、および記録媒体に関する。

電動パワーステアリング装置等に使用されるモータを駆動するモータ駆動装置は、複数のホール素子を用いてモータの回転角度を検出する。特許文献１に記載の回転角度検出装置は、複数のホール素子から出力されるアナログホール信号をもとに回転体の回転角度を検出する。

日本特開２０１４−２２８４１３号公報

特許文献１に記載の回転角度検出装置は、複数のホール素子のいずれかが正常に動いているか否かを監視していない。したがって、故障したホール素子を用いて回転角度を求めてしまう可能性があり、検出値の信頼性の点で不利となりうる。

本発明は、例えば、モータの回転角度の検出値の信頼性の点で有利なモータ駆動装置を提供することを目的とする。

本願の例示的な一実施形態に係るモータ駆動装置は、モータを駆動するモータ駆動装置であって、モータのロータの回転角度に対応する電気角に対して出力値が周期的に変化するアナログ信号を出力する３つのホール素子と、３つのホール素子から出力されたアナログ信号を監視して、出力値が制限値を超えるアナログ信号を出力するホール素子を特定する監視部と、３つの検出部から出力されたアナログ信号を用いて回転角度を算出する演算部と、を有し、演算部は、３つのホール素子のいずれもが監視部により特定されていない場合、３つのホール素子のうち２つのホール素子から出力された２つのアナログ信号を処理して回転角度を算出し、３つのホール素子のうちいずれか１つが監視部により特定された場合、残りの２つのホール素子から出力された２つのアナログ信号を処理して回転角度を算出する、ことを特徴とする。本願の例示的な一実施形態に係るモータは、上述のモータ駆動装置と、３相のコイルを有するステータと、マグネットを有するロータと、を備える。本願の例示的な一実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、上述のモータ駆動装置により駆動されるモータを備える。

本願の例示的な一実施形態に係るモータ駆動方法は、モータを駆動するモータ駆動方法であって、モータのロータの回転角度を検出する３つのホール素子から出力され、回転角度に対応する電気角に対して出力値が周期的に変化する３つのアナログ信号を取得する工程と、取得した３つのアナログ信号のいずれかの出力値が制限値を超えていないか否かを監視して制限値を超えるアナログ信号を出力するホール素子を特定する第１監視工程と、３つのアナログ信号の出力値のそれぞれの合計値を電気角ごとに算出し、求めた合計値が固定値と一致しているか否かを監視して、合計値が固定値と一致しない場合において、出力値のそれぞれに対応した電気角の候補を求め、３つのホール素子のうちいずれか２つから出力されたアナログ信号の出力値に対応した第１の候補とは異なる第２の候補に対応した出力値の前記アナログ信号を出力するホール素子を特定する第２監視工程と、を含む、ことを特徴とする。本願の例示的な一実施形態に係る記録媒体は、モータを駆動する上述のモータ駆動方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本願の例示的な一実施形態によれば、モータの回転角度の検出値の信頼性の点で有利なモータ駆動装置、モータ駆動方法およびモータ駆動方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶された記録媒体を提供することができる。また、モータ駆動装置のモータの回転角度の検出値の信頼性が向上するため、モータおよび電動パワーステアリング装置の信頼性を向上することができる。

図１は、モータ駆動装置を備えた電動パワーステアリング装置の概略図である。図２は、モータ駆動装置の構成を示すブロック図である。図３は、監視部によるホール素子の監視工程を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。以下に、本願の例示的な第１実施形態に係るモータ駆動装置、モータ、および電動パワーステアリング装置、モータ駆動方法、記録媒体を説明する。
＜電動パワーステアリング装置＞図１は、本実施形態に係るモータ駆動装置３０を備えた電動パワーステアリング装置１の概略図である。電動パワーステアリング装置１は、自動車等の輸送機器において、運転者のハンドル操作を補助する装置である。本実施形態のモータ駆動装置３０を備えることで、電動パワーステアリング装置１の制御の安定性が向上する。

図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、操舵角検出部１０、モータ２０、およびモータ駆動装置３０を有する。本実施形態では、モータ２０およびモータ駆動装置３０は、共通の筐体に内蔵される。モータ２０をいわゆる機電一体型とすることで、例えば、装置を小型化することができる。

＜舵角検出部＞操舵角検出部１０は、ステアリングシャフト９２に取り付けられている。操舵角検出部１０は、ステアリングホイール９１の操舵角を検出する。検出結果は、操舵角検出部１０からモータ駆動装置３０へ出力される。

＜モータ＞本実施形態では、モータ２０として三相同期ブラシレスモータを用いる。モータ２０は三相のコイルで構成され、モータ２０の駆動時には、モータ駆動装置３０からモータ２０内の各相に電流が供給される。電流が供給されると、三相のコイルを有するステータと、マグネットを有するロータとの間に、回転磁界が発生する。その結果、モータ２０の固定子に対して回転子が回転する。

＜モータ駆動装置＞モータ駆動装置３０は、外部電源４０から得られる電力を利用して、モータ２０に駆動電流を供給してモータ２０を駆動する。モータ２０から生じる駆動力は、ギアボックス５０を介して車輪９３に伝達される。これにより、車輪９３の舵角が変化する。このように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングシャフト９２のトルクを、モータ２０により増幅させて、車輪９３の舵角を変化させる。したがって、運転者は、軽い力でステアリングホイール９１を操作することができる。

図２は、モータ駆動装置３０の構成を示したブロック図である。図２に示すように、モータ駆動装置３０は、回転位置検出部３１と、監視部３２と、演算部３３と、制御部３４と、インバータ駆動部３５と、インバータ回路３６と、を有する。監視部３２、演算部３３および制御部３４は、例えば、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＡＭ等のメモリ、およびハードディスクドライブ等の記憶部を有するコンピュータを含む。コンピュータに代えて、マイクロコントローラ等の演算装置を有する電気回路を用いてもよい。

＜回転位置検出部＞回転位置検出部３１は、モータ２０の回転軸と同軸に設けられたロータのマグネットまたはセンサマグネットの磁界を検出するホール素子である。特に、本実施形態では、モータ２０のロータの回転角度（機械角ともいう）に対応する電気角に対して出力値が周期的に変化するアナログ信号を出力する３つのホール素子３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃを用いる。また、ホール素子３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃは、ロータの回転方向に沿って１２０度間隔で配置される。また、２極のセンサマグネットの磁界を検出するものとする。したがって、ロータの機械角とホール素子の電気角とは一致する。なお、用いるホール素子の数、配置およびマグネットの極数は変更しうる。また、アナログ信号を出力するホール素子として、リニアホールＩＣを用いてもよい。

＜監視部＞監視部３２は、回転位置検出部３１から出力されたアナログ信号を監視して、出力値が制限値を超えるアナログ信号を出力する回転位置検出部３１を特定する。本実施形態では、監視部３２は、ホール素子３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃから出力されたアナログ信号を監視して、出力値が制限値を超えるアナログ信号を出力するホール素子を特定する。

＜演算部＞演算部３３は、回転位置検出部３１から出力されたアナログ信号を用いてロータの回転角度を算出する。本実施形態では、ホール素子３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃから出力されたアナログ信号を用いてロータの回転角度を算出する。

＜制御部＞制御部３４は、演算部３３が算出したロータの回転角度、操舵角検出部１０による検出結果などに基づいて、ロータの回転量を示す駆動信号をインバータ駆動部３５に出力する。駆動信号は、例えば、パルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）のＰＷＭ駆動信号である。

＜インバータ駆動部＞インバータ駆動部３５は、インバータ回路３６を動作させるための電気回路である。インバータ駆動部３５は、制御部３４が出力した駆動信号を、インバータ回路３６に供給する。

＜インバータ回路＞インバータ回路３６は、外部電源４０から供給された電流をモータ２０の各相に供給する電気回路である。インバータ回路３６は、電界効果トランジスタなどのスイッチング素子を有する。インバータ回路３６は、インバータ駆動部３５から供給された駆動信号に基づいて、各相へ流れる電流経路の導通および遮断をスイッチング素子により切り替える。

＜モータ駆動方法＞まず、出力値が制限値を超えるアナログ信号を出力するホール素子として、ホール素子３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃのいずれもが監視部３２により特定されていない場合のモータ駆動方法について説明する。この場合、演算部３３は、３つのうち任意の２つのホール素子から出力された２つのアナログ信号を処理して回転角度を算出し、制御部３４は、演算部３３が算出したロータの回転角度を用いて、ロータの回転量を示す駆動信号を生成する。

次に、出力値が制限値を超えるアナログ信号を出力するホール素子として、ホール素子３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃのうちいずれか１つが監視部３２により特定された場合のモータ駆動方法について説明する。この場合、演算部３３は、残りの２つのホール素子から出力された２つのアナログ信号を処理して回転角度を算出し、制御部３４は、演算部３３が算出したロータの回転角度を用いて、ロータの回転量を示す駆動信号を生成する。

以上の通り、本実施形態のモータ駆動装置３０によれば、３つのホール素子のうち故障したホール素子を特定することができるため、故障したホール素子以外のホール素子からの信号を処理することでモータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、回転角度の検出値の信頼性の点で有利となりうる。

（制限値）監視部３２が用いる制限値は、ホール素子とホール素子が検知する磁束密度に対応する磁場を発生させる磁石との距離、磁束密度の大きさ、および磁束密度とホール素子の出力値との関係のうち少なくともいずれかに基づいて決定される。使用するホール素子の特性によって制限値を決定することができるため、回転角度の検出値の信頼性の点で有利となりうる。

（回転角度の算出）演算部３３によるロータの回転角度の算出方法について説明する。本実施形態では、演算部３３は、ホール素子３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃのそれぞれが出力するアナログ信号のうち、いずれか２つを処理して回転角度を算出する。

本実施形態では、演算部３３は、２つのアナログ信号の位相差を９０度とする処理および出力値のピークを揃える処理をする。本実施形態では、１２０度間隔で各ホール素子が配置されているため、アナログ信号の位相差も１２０度となる。演算部３３の処理によって、互いの位相差が９０度のアナログ信号の組み合わせが得られる。

演算部３３の処理によって、２つのアナログ信号の位相差が９０度とならない場合であっても、モータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、ホール素子の故障による回転角度の検出精度への影響を抑えるために、モータ駆動装置に用いるホール素子の数を増やす必要がなくなり、例えば、コストの点で有利となりうる。また、素子の実装面積を低減できるため、装置サイズの点でも有利となりうる。

演算部３３は、２つのアナログ信号のうち一方のアナログ信号に他方のアナログ信号を加えた第１補正アナログ信号を得て、互いの位相差が６０度の第１補正アナログ信号および一方のアナログ信号からなる組み合わせを得る。

演算部３３は、第１補正アナログ信号にさらに他方のアナログ信号を加えた第２補正アナログ信号を得て、互いの位相差が９０度の第２補正アナログ信号および一方のアナログ信号からなる組み合わせを得る。

互いの位相差が９０度のアナログ信号の組み合わせを得る演算部３３による処理を具体的に説明する。まず、ホール素子３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃのそれぞれが出力するアナログ信号をそれぞれ第１信号Ｈ_Ａ、第２信号Ｈ_Ｂおよび第３信号Ｈ_Ｃとする。本実施形態では、第１信号Ｈ_Ａと第２信号Ｈ_Ｂとの位相差は１２０度である。その他、第１信号Ｈ_Ａと第３信号Ｈ_Ｃ、第２信号Ｈ_Ｂと第３信号Ｈ_Ｃの位相差の関係も同様である。

本実施形態では、例えば、第１信号Ｈ_Ａに第２信号Ｈ_Ｂを加えた第１補正アナログ信号と第１信号Ｈ_Ａとの位相差は、６０度となる。第１補正アナログ信号にさらに第２信号Ｈ_Ｂを加えた第２補正アナログ信号と、第１信号Ｈ_Ａとの位相差は、３０度となる。この結果、第２補正アナログ信号と第２信号Ｈ_Ｂとの位相差は、９０度となる。

ホール素子の配置によっては、第２補正アナログ信号を得る必要がない場合もありうる。また、第１信号Ｈ_Ａに第２信号Ｈ_Ｂを加えるのではなく、第２信号Ｈ_Ｂに第１信号Ｈ_Ａを加えて、第１補正アナログ信号を得て、第１補正アナログ信号に第２信号Ｈ_Ｂを加えて第２補正アナログ信号を得てもよい。この場合は、第２補正アナログ信号と第１信号Ｈ_Ａとの位相差が９０度となる。加える信号と加えられる信号との関係は、ロータの回転方向によらない。

以上の通り、演算部３３の処理によって、２つのアナログ信号の位相差が９０度とならない場合であっても、モータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、ホール素子の故障による回転角度の検出精度への影響を抑えるために、モータ駆動装置に用いるホール素子の数を増やす必要がなくなり、例えば、コストの点で有利となりうる。また、素子の実装面積を低減できるため、装置サイズの点でも有利となりうる。

また、演算部３３は、第１補正アナログ信号および一方のアナログ信号に対し、それぞれのピーク値を揃える処理を行ってもよい。なお、本実施形態では、ピークを揃える処理は不要である。ピークを揃える処理によって、２つのアナログ信号の振幅が揃わない場合であっても、モータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、ホール素子の故障による回転角度の検出精度への影響を抑えるために、モータ駆動装置に用いるホール素子の数を増やす必要がなくなり、例えば、コストの点で有利となりうる。また、素子の実装面積を低減できるため、装置サイズの点でも有利となりうる。

演算部３３は、第１補正アナログ信号および一方のアナログ信号のうちいずれか一方のピーク値を他方のピーク値に揃えてもよい。この処理によっても、２つのアナログ信号の振幅が揃わない場合であっても、モータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、ホール素子の故障による回転角度の検出精度への影響を抑えるために、モータ駆動装置に用いるホール素子の数を増やす必要がなくなり、例えば、コストの点で有利となりうる。また、素子の実装面積を低減できるため、装置サイズの点でも有利となりうる。

なお、本実施形態では、演算部３３は、第２補正アナログ信号および一方のアナログ信号に対し、それぞれのピーク値を揃える処理を行う。この処理によって、２つのアナログ信号の振幅が揃わない場合であっても、モータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、ホール素子の故障による回転角度の検出精度への影響を抑えるために、モータ駆動装置に用いるホール素子の数を増やす必要がなくなり、例えば、コストの点で有利となりうる。また、素子の実装面積を低減できるため、装置サイズの点でも有利となりうる。

また、演算部３３は、第２補正アナログ信号および一方のアナログ信号のうちいずれか一方のピーク値を他方のピーク値に揃えてもよい。この処理によっても、２つのアナログ信号の振幅が揃わない場合であっても、モータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、ホール素子の故障による回転角度の検出精度への影響を抑えるために、モータ駆動装置に用いるホール素子の数を増やす必要がなくなり、例えば、コストの点で有利となりうる。また、素子の実装面積を低減できるため、装置サイズの点でも有利となりうる。

なお、３つのホール素子のいずれもが故障していない場合には、演算部３３は、３つのホール素子のうち任意の２つのホール素子から出力された２つのアナログ信号を用いて上記と同様の処理によって回転角度を算出する。

したがって、３つのホール素子のうち２つのホール素子からの信号を処理することでモータの回転角度を検出することができる。よって、ホール素子の故障による回転角度の検出精度への影響を抑えるために、モータ駆動装置に用いるホール素子の数を増やす必要がなくなり、例えば、コストの点で有利となりうる。また、素子の実装面積を低減できるため、装置サイズの点でも有利となりうる。

また、２つのアナログ信号の位相差が９０度でない、かつ、振幅が揃っていない場合であっても、モータの回転角度の検出をすることができるため、ホール素子の配置の作業性が向上しうる。

本願の例示的な第２実施形態によれば、ホール素子が出力するアナログ信号の出力値が制限値を超えない場合であっても、ホール素子が故障している場合もありうる。本実施形態では、監視部３２が３つのホール素子から出力されたアナログ信号の出力値のそれぞれの合計値をロータの回転角に対応する電気角ごとに算出し、求めた合計値と固定値とを比較して、比較結果に基づいて故障したホール素子を特定する。

固定値とは、３つのホール素子が正常に動いているときの各電気角における出力値の合計値である。ホール素子３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃのそれぞれが出力する第１信号Ｈ_Ａ、第２信号Ｈ_Ｂおよび第３信号Ｈ_Ｃは、出力値のピークが一定であるため、正常に動作している場合は、どの電気角においても出力値の合計値は不変である。

監視部３２は、つぎのようにして故障したホール素子を特定する。まず、監視部３２は、電気角ごとに算出した合計値が固定値と一致しない場合において、第１信号Ｈ_Ａ、第２信号Ｈ_Ｂおよび第３信号Ｈ_Ｃの出力値のそれぞれに対応した電気角の候補を求める。つぎに、３つのホール素子のうちいずれか２つから出力されたアナログ信号の出力値に対応した第１の候補とは異なる第２の候補に対応した出力値のアナログ信号を出力するホール素子を特定する。演算部３３は、第１の候補に対応した出力値のアナログ信号を処理して回転角度を算出する。

すなわち、監視部３２は、第１の候補に対応したアナログ信号を出力するホール素子を正常に動作しているホール素子と判断し、第２の候補に対応したアナログ信号を出力するホール素子を故障したホール素子と判断する。例えば、ホール素子３１Ｃが故障している場合は、第１信号Ｈ_Ａおよび第２信号Ｈ_Ｂの出力値に対応した電気角の候補の少なくとも一部（上記でいう第１の候補）が重複する。そして、第３信号Ｈ_Ｃの出力値に対応した電気角の候補は、第１の候補とは異なる第２の候補となる。演算部３３は、第１信号Ｈ_Ａおよび第２信号Ｈ_Ｂのアナログ信号を処理して回転角度を算出する。

以上の通り、出力値が制限値を超えない場合であっても、故障したホール素子を特定することができるため、故障したホール素子以外のホール素子からの信号を処理することでモータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、回転角度の検出値の信頼性の点で有利となりうる。

（電気角の候補の求め方）監視部３２は、出力値と電気角との対応関係を予め保持し、電気角の候補を対応関係に基づいて決定してもよい。この対応関係とは、例えば、第１信号Ｈ_Ａのｘボルトの出力値には、電気角はα度またはβ度が対応する対応関係のことをいう。１つの出力値には、１つか２つの電気角が対応する。対応関係を用いる場合、電気角の候補を演算により求める必要がなくなり、例えば、監視部３２の演算負荷を抑制することができる。

監視部３２は、アナログ信号の出力値から演算により電気角の候補を算出してもよい。第１信号Ｈ_Ａの出力値から電気角の候補を算出する場合を例に説明する。第１信号Ｈ_Ａの出力値を第１出力値Ｖ_Ａ、第１信号Ｈ_Ａの最大出力値をＶ_ＭＡとする。

Ａ＝Ｖ_Ａ／Ｖ_ＭＡとして、候補θ_Ａ１および候補θ_Ａ２は式（１）〜（３）で算出される。
θ_Ａ１＝１８０−（ｓｉｎ^−１Ａ×１８０／π））・・・（１）
θ_Ａ２＝ｓｉｎ^−１Ａ×１８０／π、（Ａ≧０）・・・（２）
θ_Ａ２＝ｓｉｎ^−１Ａ×１８０／π、（Ａ＜０）・・・（３）

なお、第２信号Ｈ_Ｂの出力値から電気角の候補を算出する場合は、第２信号Ｈ_Ｂの出力値を第２出力値Ｖ_Ｂとして、第２信号Ｈ_Ｂの最大出力値をＶ_ＭＢ、Ｂ＝Ｖ_Ｂ／Ｖ_ＭＢとして、候補θ_Ｂ１および候補θ_Ｂ２は式（４）〜（６）で算出される。
θ_Ｂ１＝１２０＋（ｓｉｎ^−１Ｂ×１８０／π））・・・（４）
θ_Ｂ２＝−６０−ｓｉｎ^−１Ｂ×１８０／π、（−１≦Ｂ≦−０．８６６）・・・（５）
θ_Ｂ２＝３００−ｓｉｎ^−１Ｂ×１８０／π、（−０．８６６≦Ｂ≦１）・・・（６）

第３信号Ｈ_Ｃの出力値から電気角の候補を算出する場合は、第３信号Ｈ_Ｃの出力値を第３出力値Ｖ_Ｃとして、第３信号Ｈ_Ｃの最大出力値をＶ_ＭＣ、Ｃ＝Ｖ_Ｃ／Ｖ_ＭＣとして、候補θ_Ｃ１および候補θ_Ｃ２は式（７）〜（９）で算出される。
θ_Ｃ１＝２４０＋（ｓｉｎ^−１Ｃ×１８０／π））・・・（７）
θ_Ｃ２＝６０−ｓｉｎ^−１Ｃ×１８０／π、（−１≦Ｂ≦−０．８６６）・・・（８）
θ_Ｃ２＝２７０＋ｓｉｎ^−１Ｃ×１８０／π、（−０．８６６≦Ｂ≦１）・・・（９）

以上の通り、電気角の候補を計算で求めることで、例えば、出力値と電気角との対応関係を示すテーブルを作成する必要がなくなる利点がある。

なお、固定値と合計値とが一致する場合は、演算部３３は、３つのホール素子のうち任意の２つのホール素子から出力された２つのアナログ信号を用いて回転角度を算出する。

また、監視部３２は、操舵角検出部１０の検出結果を用いて故障したホール素子を特定してもよい。すなわち、まず、監視部３２は、３つのホール素子から２つのホール素子を選んで得られる３種類の組み合わせのそれぞれについて、演算部３３により回転角度を算出する。監視部３２は、算出結果と、操舵角検出部１０の検出結果とを比較し、３種類の組み合わせのうち、最も検出結果に近い回転角度に対応する組み合わせを特定する。監視部３２は、残りの組み合わせの両方に含まれるホール素子を故障したホール素子として特定する。

この方法によれば、ホール素子の出力値と電気角との対応関係を示すテーブルや、電気角の候補を算出することなく、舵角検出部の検出結果に基づいて故障したホール素子を特定することができる。

第１実施形態の方法によるホール素子の監視と第２実施形態の方法によるホール素子の監視とは、それぞれ単独としてもよいし、併用してもよい。併用する場合は、順不同である。

いずれの場合も、３つのホール素子のうち故障したホール素子を特定することができるため、故障したホール素子以外のホール素子からの信号を処理することでモータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、回転角度の検出値の信頼性の点で有利となりうる。

第２実施形態による監視で、合計値が固定値と一致する場合であっても、出力値のいずれかが第１実施形態の監視で用いる制限値を超える場合がありうる。この場合でも、第２実施形態による監視と第１実施形態による監視を併用することで故障したホール素子を特定することができる。したがって、故障したホール素子以外のホール素子からの信号を処理することでモータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、回転角度の検出値の信頼性の点で有利となりうる。

＜フローチャート＞図３は、第１実施形態および第２実施形態に係る監視部３２によるホール素子の監視工程のフローチャートである。第１実施形態の方法による監視（第１監視工程という）のつぎに第２実施形態の方法による監視（第２監視工程という）を行う場合について説明する。

まず、工程Ｓ３０にて、監視部３２が３つのアナログ信号を取得する。次に、工程Ｓ３１にて、監視部３２は、３つのアナログ信号のいずれかの出力値が制限値を超えていないか否かを監視する。制限値を超えた場合には、工程Ｓ３２にて、制限値を超えるアナログ信号を出力するホール素子を特定する。工程Ｓ３１および工程Ｓ３２が第１監視工程である。

制限値を超えていない場合は、工程Ｓ３３にて、監視部３２は、３つのアナログ信号の出力値のそれぞれの合計値を電気角ごとに算出し、求めた合計値が固定値と一致しているか否かを監視する。

一致していない場合には、工程Ｓ３４にて、監視部３２は、出力値のそれぞれに対応した電気角の候補を求め、３つのホール素子のうちいずれか２つから出力されたアナログ信号の出力値に対応した第１の候補を求める。また、監視部３２は、第１の候補とは異なる第２の候補に対応した出力値のアナログ信号を出力するホール素子を特定する。工程Ｓ３３および工程Ｓ３４が第２監視工程である。

なお、固定値と合計値とが一致する場合は、工程Ｓ３５にて、演算部３３は、３つのアナログ信号のうち、任意の２つのアナログ信号を用いて回転角度を算出する。第１監視工程と第２監視工程との順番が入れ替えてもよい。また、並列して実行してもよい。

上記駆動方法をコンピュータに実行させるプログラムを半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶させ、コンピュータによってプログラムを実行して、上記監視方法を含む駆動方法を実現してもよい。

以上の監視方法により、３つのホール素子のうち故障したホール素子を特定することができるため、故障したホール素子以外のホール素子からの信号を処理することでモータの回転角度の検出を継続することができる。したがって、回転角度の検出値の信頼性の点で有利となりうる。

なお、モータ２０は、３相に限られない。また、上記のモータ駆動装置３０を、パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。例えば、上記のモータ駆動装置３０によって、自動車等の輸送機器の他の部位に用いられるモータを駆動させてもよい。また、上記のモータ駆動装置３０によって、産業用ロボットなどの自動車以外の機器に搭載されるモータを駆動させてもよい。

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、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims

モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記モータのロータの回転角度に対応する電気角に対して出力値が周期的に変化するアナログ信号を出力する３つのホール素子と、
前記３つのホール素子から出力された前記アナログ信号を監視して、前記出力値が制限値を超える前記アナログ信号を出力する前記ホール素子を特定する監視部と、
前記３つのホール素子から出力された前記アナログ信号を用いて前記回転角度を算出する演算部と、を有し、
前記演算部は、
前記３つのホール素子のいずれもが前記監視部により特定されていない場合、前記３つのホール素子のうち２つの前記ホール素子から出力された２つの前記アナログ信号を処理して前記回転角度を算出し、
前記３つのホール素子のうちいずれか１つが前記監視部により特定された場合、残りの２つの前記ホール素子から出力された２つの前記アナログ信号を処理して前記回転角度を算出する、ことを特徴とするモータ駆動装置。
前記制限値は、前記ホール素子と前記ホール素子が検知する磁束密度に対応する磁場を発生させる磁石との距離、前記磁束密度の大きさ、および前記磁束密度と前記出力値との関係のうち少なくともいずれかに基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
前記監視部は、前記３つのホール素子のいずれもが前記監視部により特定されていない場合、前記３つのホール素子から出力された前記アナログ信号の前記出力値のそれぞれの合計値を前記電気角ごとに算出し、求めた合計値と固定値とを比較して、前記合計値が前記固定値と一致しない場合において、前記出力値のそれぞれに対応した前記電気角の候補を求め、前記３つのホール素子のうちいずれか２つから出力された前記アナログ信号の前記出力値に対応した第１の候補とは異なる第２の候補に対応した前記出力値の前記アナログ信号を出力する前記ホール素子を特定し、
前記演算部は、前記第１の候補に対応した前記出力値の前記アナログ信号を処理して前記回転角度を算出する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
前記監視部は、前記出力値と前記電気角との対応関係を予め保持し、前記候補を前記対応関係に基づいて決定することを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
前記監視部は、前記出力値と、前記出力値を有する前記アナログ信号の最大出力値との比を用いて前記候補を算出することを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記モータのロータの回転角度に対応する電気角に対して出力値が周期的に変化するアナログ信号を出力する３つのホール素子と、
前記３つのホール素子から出力された前記アナログ信号を監視する監視部と、
前記３つのホール素子から出力された前記アナログ信号を用いて前記回転角度を算出する演算部と、を有し、
前記監視部は、前記３つのホール素子から出力された前記アナログ信号の前記出力値のそれぞれの合計値を前記電気角ごとに算出し、求めた合計値と固定値とを比較して、前記合計値が前記固定値と一致しない場合において、前記出力値のそれぞれに対応した前記電気角の候補を求め、前記３つのホール素子のうちいずれか２つから出力された前記アナログ信号の前記出力値に対応した第１の候補とは異なる第２の候補に対応した前記出力値の前記アナログ信号を出力する前記ホール素子を特定し、
前記演算部は、
前記合計値が前記固定値と一致する場合、前記３つのホール素子のうち２つの前記ホール素子から出力された２つの前記アナログ信号を処理して前記回転角度を算出し、
前記合計値が前記固定値と一致しない場合、前記第１の候補に対応した前記出力値の前記アナログ信号を処理して前記回転角度を算出する、ことを特徴とするモータ駆動装置。
前記監視部は、前記出力値と前記電気角との対応関係を予め有し、前記候補を前記対応関係に基づいて決定することを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
前記監視部は、前記出力値と、前記出力値を有する前記アナログ信号の最大出力値との比を用いて前記候補を算出することを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
前記監視部は、前記合計値が前記固定値と一致する場合、前記出力値が制限値を超える前記アナログ信号を出力する前記ホール素子を特定し、
前記演算部は、前記３つのホール素子のうちいずれか１つが前記監視部により特定された場合、残りの２つの前記ホール素子から出力された２つの前記アナログ信号を処理して前記回転角度を算出する、ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のモータ駆動装置と、３相のコイルを有するステータと、マグネットを有するロータと、を備えるモータ。
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のモータ駆動装置により駆動されるモータを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
ステアリングの舵角を検出する操舵角検出部を有し、
前記監視部は、
前記３つのホール素子から出力された前記アナログ信号の前記出力値のそれぞれの合計値を前記電気角ごとに算出し、求めた合計値と固定値とを比較して、前記合計値が前記固定値と一致しない場合において、
前記３つのホール素子から２つの前記ホール素子を選んで得られる３種類の組み合わせのそれぞれについて前記演算部により算出された前記回転角度と、前記操舵角検出部の検出結果とを比較し、前記３種類の組み合わせのうち、最も前記検出結果に近い前記回転角度に対応する組み合わせを特定し、残りの組み合わせの両方に含まれる前記ホール素子を特定する、ことを特徴とする請求項１１に記載の電動パワーステアリング装置。
モータを駆動するモータ駆動方法であって、
モータのロータの回転角度を検出する３つのホール素子から出力され、前記回転角度に対応する電気角に対して出力値が周期的に変化する３つのアナログ信号を取得する工程と、
前記取得した３つのアナログ信号のいずれかの前記出力値が制限値を超えていないか否かを監視して前記制限値を超える前記アナログ信号を出力する前記ホール素子を特定する第１監視工程と、
前記３つのアナログ信号の前記出力値のそれぞれの合計値を前記電気角ごとに算出し、求めた合計値が固定値と一致しているか否かを監視して、前記合計値が前記固定値と一致しない場合において、前記出力値のそれぞれに対応した前記電気角の候補を求め、前記３つのホール素子のうちいずれか２つから出力された前記アナログ信号の前記出力値に対応した第１の候補とは異なる第２の候補に対応した前記出力値の前記アナログ信号を出力する前記ホール素子を特定する第２監視工程と、を含む、ことを特徴とするモータ駆動方法。
モータを駆動するモータ駆動方法をコンピュータに実行させるプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記モータ駆動方法は、
３つのホール素子から出力され、前記回転角度に対応する電気角に対して出力値が周期的に変化する３つのアナログ信号を取得する工程と、
前記取得した３つのアナログ信号のいずれかの前記出力値が制限値を超えていないか否かを監視して前記制限値を超える前記アナログ信号を出力する前記ホール素子を特定する第１監視工程と、
前記３つのアナログ信号の前記出力値のそれぞれの合計値を前記電気角ごとに算出し、求めた合計値が固定値と一致しているか否かを監視して、前記合計値が前記固定値と一致しない場合において、前記出力値のそれぞれに対応した前記電気角の候補を求め、前記３つのホール素子のうちいずれか２つから出力された前記アナログ信号の前記出力値に対応した第１の候補とは異なる第２の候補に対応した前記出力値の前記アナログ信号を出力する前記ホール素子を特定する第２監視工程と、を含む、ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。