WO2018096762A1 - モータ制御装置およびモータ駆動システム - Google Patents

モータ制御装置およびモータ駆動システム Download PDF

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WO2018096762A1
WO2018096762A1 PCT/JP2017/032289 JP2017032289W WO2018096762A1 WO 2018096762 A1 WO2018096762 A1 WO 2018096762A1 JP 2017032289 W JP2017032289 W JP 2017032289W WO 2018096762 A1 WO2018096762 A1 WO 2018096762A1
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motor
detection signal
physical quantity
conversion
unit
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PCT/JP2017/032289
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友博 桜井
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株式会社デンソー
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
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    • G—PHYSICS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor control device and a motor drive system that drive a three-phase motor with a sine wave.
  • a / D conversion timing is generated based on the change timing of the gate drive signal for driving the power MOS transistor for energizing the motor. Therefore, the A / D conversion timing is not constant and changes according to the control waveform.
  • An object of the present disclosure is to provide a motor control device and a motor drive system capable of performing current detection and other physical quantity detection using a single shunt current detection technique using a single A / D converter.
  • the motor control device drives a three-phase motor in a sine wave, and includes a first physical quantity detection unit, a second physical quantity detection unit, an A / D converter, and a conversion operation control unit.
  • the first physical quantity detection unit outputs a current detection signal corresponding to a terminal voltage of a single shunt resistor provided so that a three-phase current of the motor flows.
  • the second physical quantity detection unit outputs a physical quantity detection signal corresponding to a physical quantity related to driving of the motor.
  • the A / D converter A / D converts the current detection signal and the physical quantity detection signal.
  • the conversion operation control unit controls the operation of the A / D converter and executes A / D conversion of the current detection signal and the physical quantity detection signal.
  • the motor control device having the above-described configuration performs one shunt current detection.
  • the current detection timing for detecting the three-phase current is not constant and changes according to the control waveform. Therefore, in the prior art, an A / D converter for A / D converting a current detection signal and an A / D converter for A / D converting a physical quantity detection signal are prepared separately.
  • both the current detection signal and the physical quantity detection signal are A / D converted using a single A / D converter.
  • the conversion operation control unit includes an empty area detection unit, a determination unit, and a conversion operation execution unit.
  • the vacant area detection unit predicts a current detection period for detecting a three-phase current based on signal generation information used when generating a drive signal for driving the motor, and obtains an vacant area of the A / D converter.
  • the determination unit determines whether or not the free space detected by the free space detection unit is an available time having a length that allows A / D conversion of the physical quantity detection signal.
  • the conversion operation execution unit performs A / D conversion of the physical quantity detection signal using the free area determined as the available time by the determination unit.
  • the current detection period for detecting the three-phase current is predicted, the free area (free time) of the A / D converter is obtained from the predicted current detection period, and the physical quantity is detected in the free area.
  • a / D conversion of the physical quantity detection signal is performed using a free area having a length longer than the time required for A / D conversion of the signal. Therefore, according to the above configuration, it is possible to obtain an excellent effect that the detection of current and the detection of other physical quantities by the one shunt current detection technique can be performed using one A / D converter.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the motor drive system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a duty command signal for each phase according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a timing chart schematically showing a duty command signal, a triangular wave signal, a PWM signal, a voltage detection signal, and an A / D convertible region flag according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the flow of each process by the free space detection unit and the determination unit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a processing flow by the selection unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a flow of processing by the selection unit according to the second embodiment.
  • a motor drive system 1 shown in FIG. 1 includes a motor 2 mounted on a vehicle, a motor drive circuit 3 that drives the motor 2, a shunt resistor Rs, and a motor control device 4 that controls driving of the motor 2 by the motor drive circuit 3. ing.
  • the motor 2 is a three-phase brushless DC motor, and is used as, for example, a blower motor or a radiator fan motor.
  • the shunt resistor Rs is provided so that the three-phase current of the motor 2 flows. That is, in this embodiment, so-called one-shunt current detection is performed in which the three-phase current of the motor 2 is detected by a single shunt resistor Rs.
  • the motor drive circuit 3 includes six N-channel MOS transistors Q1 to Q6.
  • the transistors Q1 to Q6 are connected to form a three-phase full bridge between the power supply line Ld to which the power supply voltage VDD is applied and the node Ng.
  • the node Ng is connected via a shunt resistor Rs to a ground line Lg to which a ground potential GND serving as a circuit reference potential is applied.
  • a gate drive signal output from the motor control device 4 is given to each gate of the transistors Q1 to Q6.
  • the gate drive signal corresponds to a drive signal for driving the motor 2.
  • the interconnection node Nu of the transistors Q1 and Q2 is connected to the motor 2 as a U-phase output terminal.
  • An interconnection node Nv of the transistors Q3 and Q4 is connected to the motor 2 as a V-phase output terminal.
  • the interconnection node Nw of the transistors Q5 and Q6 is connected to the motor 2 as a W-phase output terminal.
  • the motor control device 4 drives the motor 2 in a sine wave and performs sensorless control, and is configured as a semiconductor integrated circuit (IC).
  • the motor control device 4 includes a CPU 5, a PWM generator 6, pre-drivers 7 to 12, a current detector 13, a voltage detector 14, a multiplexer 15, an A / D converter 16, and a conversion operation controller 17.
  • the CPU 5 controls the overall operation of the motor control device 4 in accordance with a program stored in a memory (not shown).
  • the PWM generator 6 generates PWM signals UH, UL, VH, VL, WH and WL for driving the motor 2 in a sine wave.
  • the PWM signals UH to WL generated by the PWM generator 6 are given to the pre-drivers 7 to 12, respectively.
  • the pre-drivers 7 to 12 output gate drive signals obtained by level-shifting the input PWM signals UH to WL to the gates of the corresponding transistors Q1 to Q6, respectively.
  • the current detector 13 outputs a current detection signal Si corresponding to the terminal voltage of the shunt resistor Rs, and includes resistors R1 to R3 and an OP amplifier OP1.
  • the resistor R1 is connected between one terminal of the shunt resistor Rs, that is, the node Ng and the inverting input terminal of the OP amplifier OP1.
  • the resistor R2 is connected between the other terminal of the shunt resistor Rs, that is, the ground line Lg and the non-inverting input terminal of the OP amplifier OP1.
  • the resistor R3 is connected between the non-inverting input terminal and the output terminal of the OP amplifier OP1.
  • the voltage detector 14 outputs a voltage detection signal Sv representing the voltage value of the power supply voltage VDD obtained by dividing the power supply voltage VDD.
  • the power supply voltage VDD is necessary for controlling the motor 2 and corresponds to a physical quantity related to driving of the motor 2.
  • the voltage detection signal Sv corresponds to a physical quantity detection signal corresponding to the physical quantity.
  • the current detection unit 13 corresponds to a first physical quantity detection unit
  • the voltage detection unit 14 corresponds to a second physical quantity detection unit.
  • the current detection signal Si and the voltage detection signal Sv are input to the multiplexer 15.
  • the multiplexer 15 outputs either the current detection signal Si or the voltage detection signal Sv to the A / D converter 16 based on the selection signal Ss given from the conversion operation control unit 17.
  • the A / D converter 16 A / D converts the current detection signal Si and the voltage detection signal Sv.
  • the digital data output from the A / D converter 16 is given to the CPU 5.
  • the CPU 5 acquires the current value of the three-phase current of the motor 2 based on the digital data corresponding to the current detection signal Si, and acquires the voltage value of the power supply voltage VDD based on the digital data corresponding to the voltage detection signal Sv. .
  • the CPU 5 controls the operation of the PWM generator 6 and thus the driving of the motor 2 based on the current value and voltage value.
  • the CPU 5 generates a duty command signal (duty command value) for commanding the duty of the gate drive signal for driving the motor 2 in a sine wave based on the current value and the voltage value.
  • the duty command signal for each phase is generated from the modulation rate mod and the phase ⁇ as shown in the following equations (1) to (3). Therefore, the modulation factor mod and the phase ⁇ correspond to signal generation information used when generating a drive signal for driving the motor 2.
  • U-phase Duty command signal mod ⁇ sin ⁇ (1)
  • V-phase Duty command signal mod ⁇ sin ( ⁇ (2/3) ⁇ ⁇ ) (2)
  • W-phase Duty command signal mod ⁇ sin ( ⁇ + (2/3) ⁇ ⁇ ) (3)
  • the duty command signals of the respective phases obtained based on the above equations (1) to (3) are sinusoidal waveforms having phases different from each other by 120 degrees as shown in FIG.
  • the CPU 5 gives such a duty command signal to the PWM generator 6.
  • the PWM generator 6 generates the PWM signals UH to WL based on the duty command signal and a triangular wave signal obtained from the value of a PWM counter (not shown).
  • the PWM generator 6 generates the PWM signals UH to WL so as to invert at the timing when the duty command signal and the triangular wave signal coincide.
  • both the PWM signals UH and UL are at a low level
  • both the PWM signals VH and VL are at a low level
  • both the PWM signals WH and WL are at a low level.
  • a period, or dead time is required. For this reason, the timing at which the PWM signals UH to WL change from the low level to the high level is slightly delayed from the timing at which the duty command signal and the triangular wave signal match.
  • the conversion operation control unit 17 includes a free space detection unit 18, a determination unit 19, a selection unit 20, and a conversion operation execution unit 21.
  • the conversion operation execution unit 21 controls the operations of the multiplexer 15 and the A / D converter 16 so that the A / D conversion of the current detection signal Si is performed at the current detection timing for detecting the three-phase current.
  • the current detection timing is, for example, as follows.
  • the timing at which the PWM signal WH changes from the high level to the low level is a change point t1
  • the timing at which the PWM signal VH changes from the high level to the low level is the change point t2.
  • the change points t1 to t4 become current detection timings. Note that these current detection timings are not constant and change according to the control waveform.
  • the required time Ta required from the current detection timing to the completion of A / D conversion of the current detection signal Si is expressed by the following equation (4).
  • the dead time is Tdead
  • the time required for the ringing caused by the change of the gate drive signal to converge is Tring
  • the time required for the A / D conversion operation is Tad.
  • Ta Tdead + Tring + Tad (4)
  • the A / D converter 16 is occupied to perform A / D conversion of the current detection signal Si during the period from the change points t1 to t4 until the required time Ta expressed by the above equation (4) elapses. Will be. Note that the period from the change points t1 to t4, which are current detection timings, until the required time Ta elapses corresponds to a current detection period for detecting a three-phase current.
  • the empty area detection unit 18 obtains a period during which the A / D converter 16 is not occupied for performing A / D conversion of the current detection signal Si, that is, an empty area (empty time) of the A / D converter 16.
  • the vacant areas of the A / D converter 16 in one PWM period Tpwm are the five areas [1] to [5] shown in FIG. These regions [1] to [5] are expressed by the following equations (5) to (9), respectively.
  • the time from the starting point of one PWM period Tpwm to the change points t1 to t4 is defined as times T1 to T4, respectively.
  • Region [1] T1 (5)
  • Region [2] T2- (T1 + Ta) (6)
  • Region [3] T3- (T2 + Ta) (7)
  • Region [4] T4- (T3 + Ta) (8)
  • Region [5] Tpwm ⁇ (T4 + Ta) (9)
  • the regions [1] to [5] can be calculated from the change points t1 to t4, which are current detection timings, and the value Tpwm of one PWM period. it can. Therefore, the vacant area detection unit 18 predicts the change points t1 to t4, which are current detection timings, and eventually the current detection period using the duty command signal and the period Tpwm of each phase, and determines the vacant area of the A / D converter 16 and Regions [1] to [5] are obtained.
  • the vacant area detection unit 18 may obtain the areas [1] to [5] using the modulation rate mod and the phase ⁇ instead of the duty command signal of each phase. As described above, the vacant area detection unit 18 predicts a current detection period for detecting three currents based on signal generation information used when generating a gate drive signal for driving the motor 2, and performs A / D conversion. The free space of the device 16 is obtained.
  • the determination unit 19 determines whether or not the free area detected by the free area detection unit 18 is an available time having a length capable of A / D converting the voltage detection signal Sv. Is indicated by an A / D convertible area flag.
  • the length that the voltage detection signal Sv can be A / D converted corresponds to the A / D conversion time Tad described above.
  • the A / D convertible area flag is set during a period in which a free area longer than the A / D conversion time Tad exists, that is, is set to a high level, and is reset, that is, is set to a low level during other periods.
  • a free area longer than the A / D conversion time Tad exists, that is, is set to a high level
  • is reset that is, is set to a low level during other periods.
  • the A / D convertible area flag is the area [1].
  • [3], [4], and [5] are at a high level, and are at a low level in other periods.
  • the fact that the A / D convertible area flag is at a high level is also referred to as “the A / D convertible area flag is set”.
  • step S101 the change points t1 to t4 are calculated using the duty command signal of each phase.
  • step S102 an empty area of the A / D converter 16 is obtained using the change points t1 to t4.
  • step S103 the value of variable N for designating the number of free areas is set to “1”.
  • step S104 it is determined whether or not the area [N] is longer than the A / D conversion time Tad. When the area [N] is longer than the A / D conversion time Tad, “YES” is determined in the step S104, and the process proceeds to the step S105.
  • step S105 the area [N] has an available time, that is, the A / D convertible area flag is set to the high level because it can be used for A / D conversion of the voltage detection signal Sv. If the area [N] is equal to or shorter than the A / D conversion time Tad, “NO” is determined in the step S104, and the process proceeds to the step S106.
  • step S106 the A / D convertible region flag is set to the low level because the region [N] has only a time less than the usable time, that is, it cannot be used for A / D conversion of the voltage detection signal Sv.
  • step S105 the process proceeds to step S107, and the variable N is incremented.
  • step S108 it is determined whether or not the value of the variable N exceeds “5”. When the value of the variable N exceeds “5”, “YES” is determined in the step S108, and the process is ended. If the value of the variable N is “5” or less, the process returns to step S104, and the processes of steps S104 to S107 are executed again.
  • Each process by the free space detection unit 18 and the determination unit 19 is executed every driving cycle of the motor 2, that is, every PWM cycle.
  • the conversion operation executing unit 21 uses the vacant area determined to be usable in the previous PWM cycle so that the A / D conversion of the voltage detection signal Sv is performed in the multiplexer 15 and the A / D converter 16. Control the behavior. In other words, the conversion operation execution unit 21 performs the A / D conversion of the voltage detection signal Sv using the empty area where the A / D conversion available area flag is set in the next PWM cycle. And controls the operation of the A / D converter 16.
  • the selection unit 20 selects any one of the plurality of free areas when there are a plurality of free areas determined by the determination unit 19 as being available time. In this case, the selection unit 20 selects a free area so that A / D conversion of the voltage detection signal Sv is periodically executed. Specific contents of the processing of the selection unit 20 are as shown in FIG.
  • step S201 it is determined whether or not there are a plurality of free areas determined to be available times (hereinafter also simply referred to as free areas). If a plurality of empty areas do not exist, “NO” is determined in the step S201, and the process is ended. On the other hand, if there are a plurality of free areas, the determination is “YES” in step S201, and the process proceeds to step S202. In step S202, the number of each free area is acquired.
  • step S203 it is determined whether or not there is a number that matches the number of the free area used to perform A / D conversion of the voltage detection signal Sv in the previous PWM cycle among the acquired number of free areas. To be judged. If there is a number that matches the number of the free area used last time, “YES” is determined in the step S203, and the process proceeds to the step S204. In step S204, an empty area with the matching number is selected.
  • step S205 the free space number closest to the previously used free space number is selected. For example, if the area [1] was used last time and the areas [2], [3], and [5] exist as the current empty area, the area [2] is selected. In addition, when the area [2] is used last time and the areas [1], [3], and [4] exist as the current empty area, the area [1] or [3] is selected. After execution of step S204 or S205, the process ends.
  • the selection unit 20 selects a free area in which the time from the free area used for the A / D conversion of the previous voltage detection signal Sv is closest to one PWM period Tpwm among the plurality of free areas. It has become. That is, the selection unit 20 selects a free area so that A / D conversion of the voltage detection signal Sv is periodically executed.
  • the conversion operation execution unit 21 uses the free areas selected by the selection unit 20 to perform A / A of the voltage detection signal Sv.
  • the operations of the multiplexer 15 and the A / D converter 16 are controlled so that D conversion is performed.
  • the conversion operation control unit 17 performs A / D conversion of the current detection signal Si at a predetermined current detection timing, and also applies a voltage during a predetermined period when the A / D conversion of the current detection signal Si is not performed.
  • the operations of the multiplexer 15 and the A / D converter 16 are controlled so that the A / D conversion of the detection signal Sv is performed.
  • the motor control device 4 of the present embodiment performs one shunt current detection.
  • the current detection timing for detecting the three-phase current is not constant but changes according to the control waveform. Therefore, in the prior art, an A / D converter for A / D converting a current detection signal and an A / D converter for A / D converting a detection signal of another physical quantity such as a power supply voltage, for example. Prepared separately.
  • the single A / D converter 16 is used to A / D convert both the current detection signal Si and the voltage detection signal Sv. I have to. That is, the conversion operation control unit 17 includes an empty area detection unit 18, a determination unit 19, and a conversion operation execution unit 21.
  • the vacant area detection unit 18 uses the duty command signal used when generating the PWM signal for driving the motor 2, the change point t1 to be the current detection timing for detecting the three-phase current based on the PWM period Tpwm, and the like. t4, and by extension, the current detection period is predicted, and the free area of the A / D converter 16 is obtained.
  • the determination unit 19 determines whether or not the free space detected by the free space detection unit 18 is an available time having a length capable of A / D converting the voltage detection signal Sv.
  • the conversion operation execution unit 21 uses the vacant area determined by the determination unit 19 to be usable time so that A / D conversion of the voltage detection signal Sv is performed, and the multiplexer 15 and the A / D converter 16. To control the operation.
  • the current detection period for detecting the three-phase current is predicted, the free area (free time) of the A / D converter 16 is obtained from the predicted current detection period, and the voltage in the free area is determined.
  • a / D conversion of the voltage detection signal Sv is performed using an empty area having a length longer than the time required for A / D conversion of the detection signal Sv. Therefore, according to the above configuration, it is possible to detect the current by the one shunt current detection technique and detect the power supply voltage VDD, which is another physical quantity, by using one A / D converter 16. Therefore, according to the present embodiment, an increase in the area of the semiconductor integrated circuit for configuring the motor control device 4 can be suppressed, and the manufacturing cost can be suppressed low.
  • the conversion operation control unit includes a selection unit 20 that selects any one of a plurality of free areas when there are a plurality of free areas determined by the determination unit 19 as being available time. .
  • the selection unit 20 selects a free area so that A / D conversion of the voltage detection signal Sv is periodically executed.
  • the conversion operation execution unit 21 performs A / D conversion of the voltage detection signal Sv using the empty area selected by the selection unit 20. In this way, the CPU 5 can acquire the voltage value of the power supply voltage VDD at the same timing every cycle, that is, at regular intervals for each cycle. Therefore, according to the present embodiment, there is an effect that various variations in various controls executed based on the power supply voltage VDD are reduced.
  • Step S301 executed first in the processing by the selection unit 20 of the present embodiment shown in FIG. 6 has the same contents as Step S201 of the first embodiment shown in FIG. That is, in step S301, it is determined whether or not there are a plurality of free areas determined by the determination unit 19 as being available time (hereinafter also simply referred to as free areas). If a plurality of empty areas do not exist, “NO” is determined in the step S301, and the process is ended. On the other hand, if there are a plurality of free areas, the determination is “YES” in step S301, and the process proceeds to step S302.
  • step S302 a time interval from the start time of the free area used for A / D conversion of the voltage detection signal Sv in the previous PWM cycle to the start time of each free area is detected.
  • step S303 a free area whose time interval is closest to one PWM period Tpwm is selected from the current free areas. After execution of step S303, the process ends.
  • the selection unit 20 determines that the time from the empty area used for the A / D conversion of the previous voltage detection signal Sv among the plurality of empty areas is one PWM period Tpwm. It is possible to select a free area that is closest to, that is, so that A / D conversion of the voltage detection signal Sv is performed periodically. Therefore, the present embodiment can provide the same effects as those of the first embodiment.
  • the time interval from the start time of the free space used last time to the start time of the current free space is measured, and the free space is selected based on the measured time interval. .
  • the interval between the empty areas selected by the selection unit 20 for each PWM cycle becomes closer to one PWM cycle Tpwm. Therefore, according to the present embodiment, there is an effect that various variations in various controls executed based on the power supply voltage VDD are further reduced.
  • the second physical quantity detection unit is not limited to the voltage detection unit 14 that detects the power supply voltage VDD, and may be any unit that detects a physical quantity related to driving of the motor 2, such as the motor 2 using a temperature sensor. It may be a temperature detecting unit that detects the temperature. A plurality of second physical quantity detection units may exist.
  • the selection unit 20 selects a free area so that the A / D conversion of the voltage detection signal Sv is periodically performed. Processing such as selecting an empty area having the longest time may be employed.
  • the present disclosure is not limited to the configuration for driving the motor 2 mounted on the vehicle, and can be applied to all configurations for driving a three-phase motor with a sine wave.

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Abstract

モータ（２）を正弦波駆動するモータ制御装置（４）は、前記モータの３相電流が流れるように設けられた単一のシャント抵抗（Ｒｓ）の端子電圧に応じた電流検出信号を出力する第１物理量検出部（１３）と、前記モータの駆動に関連する物理量に対応した物理量検出信号を出力する第２物理量検出部（１４）と、前記各検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（１６）と、前記Ａ／Ｄ変換器の動作を制御する変換動作制御部（１７）とを備える。前記変換動作制御部は、前記モータの駆動信号を生成する際に用いられる信号生成情報に基づいて前記３相電流を検出する電流検出期間を予測し、前記Ａ／Ｄ変換器の空き領域を求める空き領域検出部（１８）と、前記空き領域が利用可能時間であるか否かを判定する判定部（１９）と、前記利用可能時間であると判定された前記空き領域を利用して前記物理量検出信号のＡ／Ｄ変換を行う変換動作実行部（２１）とを備える。

Description

モータ制御装置およびモータ駆動システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年１１月２５日に出願された日本出願番号２０１６－２２８９６０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、３相のモータを正弦波駆動するモータ制御装置およびモータ駆動システムに関する。
　近年、ブラシレスＤＣモータなどのモータを、正弦波駆動し且つセンサレス制御する要望がある。このような要望を満たすためには、モータの３相に流れる電流を検出する必要がある。このような電流の検出技術として、１つのシャント抵抗により３相の電流を検出する、いわゆる１シャント電流検出技術を挙げることができる。１シャント電流検出技術によれば、低コスト化を実現することが可能である。
　このようなモータの駆動を制御するモータ制御装置では、上述した３相の電流の電流値だけでなく、電源電圧の電圧値や温度センサの検出値など、他の物理量についても、Ａ／Ｄ変換器で取り込んで制御する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５－３５６４９号公報
　１シャント電流検出を行う場合、モータへの通電を行うためのパワーＭＯＳトランジスタを駆動するゲート駆動信号の変化タイミングに基づいてＡ／Ｄ変換タイミングが生成される。そのため、Ａ／Ｄ変換タイミングは、一定ではなく、制御波形に応じて変化することになる。
　このようなことから、１シャント電流検出を行う場合には、電源電圧などを検出するためのＡ／Ｄ変換器とは別に、専用のＡ／Ｄ変換器を用意する必要があった。その結果、２つのＡ／Ｄ変換器が必要となり、モータ制御装置を構成するための半導体集積回路の回路面積が増加するとともに、その製造コストが増加する、といった問題が生じていた。
　本開示の目的は、１シャント電流検出技術による電流の検出および他の物理量の検出を１つのＡ／Ｄ変換器を用いて行うことができるモータ制御装置およびモータ駆動システムを提供することにある。
　本開示の第一の態様において、モータ制御装置は、３相のモータを正弦波駆動するものであり、第１物理量検出部、第２物理量検出部、Ａ／Ｄ変換器および変換動作制御部を備えている。第１物理量検出部は、モータの３相電流が流れるように設けられた単一のシャント抵抗の端子電圧に応じた電流検出信号を出力する。第２物理量検出部は、モータの駆動に関連する物理量に対応した物理量検出信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器は、電流検出信号および物理量検出信号をＡ／Ｄ変換する。変換動作制御部は、Ａ／Ｄ変換器の動作を制御して電流検出信号および物理量検出信号のＡ／Ｄ変換を実行する。
　このように、上記構成のモータ制御装置は、１シャント電流検出を行うようになっている。従来技術を説明する際にも述べたが、１シャント電流検出を行う場合、３相電流を検出する電流検出タイミングは、一定ではなく、制御波形に応じて変化することになる。そのため、従来技術では、電流検出信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換器と、物理量検出信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換器とを別々に用意していた。
　これに対し、上記構成のモータ制御装置では、次のような工夫を加えることにより、１つのＡ／Ｄ変換器を用いて、電流検出信号および物理量検出信号の双方をＡ／Ｄ変換するようにしている。すなわち、変換動作制御部は、空き領域検出部、判定部および変換動作実行部を備えている。空き領域検出部は、モータを駆動するための駆動信号を生成する際に用いられる信号生成情報に基づいて３相電流を検出する電流検出期間を予測し、Ａ／Ｄ変換器の空き領域を求める。判定部は、空き領域検出部により検出された空き領域が、物理量検出信号をＡ／Ｄ変換することができる長さを有する利用可能時間であるか否かを判定する。変換動作実行部は、判定部により利用可能時間であると判定された空き領域を利用して物理量検出信号のＡ／Ｄ変換を行う。
　このように、上記構成では、３相電流を検出する電流検出期間を予測し、その予測した電流検出期間からＡ／Ｄ変換器の空き領域（空き時間）を求め、その空き領域のうち物理量検出信号をＡ／Ｄ変換するために要する時間以上の長さを持つ空き領域を利用して物理量検出信号のＡ／Ｄ変換を行うようになっている。したがって、上記構成によれば、１シャント電流検出技術による電流の検出と他の物理量の検出を１つのＡ／Ｄ変換器を用いて行うことができるという優れた効果が得られる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態に係るモータ駆動システムの構成を模式的に示す図であり、 図２は、第１実施形態に係る各相のDuty指令信号を模式的に示す図であり、 図３は、第１実施形態に係るDuty指令信号、三角波信号、ＰＷＭ信号、電圧検出信号およびＡ／Ｄ変換可能領域フラグを模式的に示すタイミングチャートであり、 図４は、第１実施形態に係る空き領域検出部および判定部による各処理の流れを模式的に示す図であり、 図５は、第１実施形態に係る選択部による処理の流れを模式的に示す図であり、 図６は、第２実施形態に係る選択部による処理の流れを模式的に示す図である。
　以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　　　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態について図１～図５を参照して説明する。
　図１に示すモータ駆動システム１は、車両に搭載されるモータ２、モータ２を駆動するモータ駆動回路３、シャント抵抗Ｒｓおよびモータ駆動回路３によるモータ２の駆動を制御するモータ制御装置４を備えている。
　モータ２は、３相のブラシレスＤＣモータであり、例えば、ブロアモータ、ラジエターファンモータなどとして用いられる。シャント抵抗Ｒｓは、モータ２の３相電流が流れるように設けられている。つまり、本実施形態では、モータ２の３相の電流を単一のシャント抵抗Ｒｓで検出する、いわゆる１シャント電流検出を行うようになっている。
　モータ駆動回路３は、６つのＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１～Ｑ６を備えている。トランジスタＱ１～Ｑ６は、電源電圧ＶＤＤが与えられる電源線ＬｄとノードＮｇとの間に、３相フルブリッジの形態となるように接続されている。ノードＮｇは、シャント抵抗Ｒｓを介して回路の基準電位となるグランド電位ＧＮＤが与えられるグランド線Ｌｇに接続されている。
　トランジスタＱ１～Ｑ６の各ゲートには、モータ制御装置４から出力されるゲート駆動信号が与えられている。ゲート駆動信号は、モータ２を駆動するための駆動信号に相当する。トランジスタＱ１、Ｑ２の相互接続ノードＮｕは、Ｕ相の出力端子としてモータ２に接続されている。トランジスタＱ３、Ｑ４の相互接続ノードＮｖは、Ｖ相の出力端子としてモータ２に接続されている。トランジスタＱ５、Ｑ６の相互接続ノードＮｗは、Ｗ相の出力端子としてモータ２に接続されている。
　モータ制御装置４は、モータ２を正弦波駆動し且つセンサレス制御するもので、半導体集積回路（ＩＣ）として構成されている。モータ制御装置４は、ＣＰＵ５、ＰＷＭ生成部６、プリドライバ７～１２、電流検出部１３、電圧検出部１４、マルチプレクサ１５、Ａ／Ｄ変換器１６および変換動作制御部１７を備えている。
　ＣＰＵ５は、図示しないメモリなどに記憶されたプログラムに従い、モータ制御装置４の動作全般を制御する。ＰＷＭ生成部６は、モータ２を正弦波駆動するためのＰＷＭ信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬを生成する。ＰＷＭ生成部６により生成されるＰＷＭ信号ＵＨ～ＷＬは、プリドライバ７～１２にそれぞれ与えられている。プリドライバ７～１２は、入力されたＰＷＭ信号ＵＨ～ＷＬをレベルシフトするなどして得られるゲート駆動信号をそれぞれ対応するトランジスタＱ１～Ｑ６のゲートへと出力する。
　電流検出部１３は、シャント抵抗Ｒｓの端子電圧に応じた電流検出信号Ｓｉを出力するものであり、抵抗Ｒ１～Ｒ３およびＯＰアンプＯＰ１を備えている。抵抗Ｒ１は、シャント抵抗Ｒｓの一方の端子、つまりノードＮｇとＯＰアンプＯＰ１の反転入力端子との間に接続されている。抵抗Ｒ２は、シャント抵抗Ｒｓの他方の端子、つまりグランド線ＬｇとＯＰアンプＯＰ１の非反転入力端子との間に接続されている。抵抗Ｒ３は、ＯＰアンプＯＰ１の非反転入力端子と出力端子との間に接続されている。このような構成により、電流検出部１３は、シャント抵抗Ｒｓの端子電圧を増幅して得られる電流検出信号Ｓｉを出力する。
　電圧検出部１４は、電源電圧ＶＤＤを分圧するなどして得られる電源電圧ＶＤＤの電圧値を表す電圧検出信号Ｓｖを出力する。電源電圧ＶＤＤは、モータ２の制御に必要となるものであり、モータ２の駆動に関連する物理量に相当する。電圧検出信号Ｓｖは、上記物理量に対応した物理量検出信号に相当する。本実施形態では、電流検出部１３が第１物理量検出部に相当し、電圧検出部１４が第２物理量検出部に相当する。
　電流検出信号Ｓｉおよび電圧検出信号Ｓｖは、マルチプレクサ１５に入力されている。マルチプレクサ１５は、変換動作制御部１７から与えられる選択信号Ｓｓに基づいて、電流検出信号Ｓｉおよび電圧検出信号ＳｖのいずれかをＡ／Ｄ変換器１６に出力する。Ａ／Ｄ変換器１６は、電流検出信号Ｓｉおよび電圧検出信号ＳｖをＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換器１６から出力されるデジタルデータは、ＣＰＵ５に与えられる。
　ＣＰＵ５は、電流検出信号Ｓｉに対応したデジタルデータに基づいてモータ２の３相電流の電流値を取得するとともに、電圧検出信号Ｓｖに対応したデジタルデータに基づいて電源電圧ＶＤＤの電圧値を取得する。ＣＰＵ５は、それら電流値および電圧値などに基づいてＰＷＭ生成部６の動作、ひいてはモータ２の駆動を制御する。
　具体的には、ＣＰＵ５は、上記電流値および電圧値などに基づいて、モータ２を正弦波駆動するためのゲート駆動信号のデューティを指令するDuty指令信号（Duty指令値）を生成する。各相のDuty指令信号は、下記（１）～（３）式に示すように変調率modおよび位相θから生成される。したがって、変調率modおよび位相θは、モータ２を駆動するための駆動信号を生成する際に用いられる信号生成情報に相当する。
　　　　Ｕ相Duty指令信号＝mod×sinθ　　　…（１）
　　　　Ｖ相Duty指令信号＝mod×sin（θ－（２／３）×π）　　　…（２）
　　　　Ｗ相Duty指令信号＝mod×sin（θ＋（２／３）×π）　　　…（３）
　上記（１）～（３）式に基づいて得られる各相のDuty指令信号は、例えば図２に示すように、互いに１２０度ずつ位相が異なる正弦波状の波形となる。ＣＰＵ５は、このようなDuty指令信号をＰＷＭ生成部６に与える。ＰＷＭ生成部６は、Duty指令信号と、図示しないＰＷＭカウンタの値から得られる三角波信号とに基づいて、ＰＷＭ信号ＵＨ～ＷＬを生成する。
　図３に示すように、ＰＷＭ生成部６は、Duty指令信号と三角波信号とが一致するタイミングで反転するようにＰＷＭ信号ＵＨ～ＷＬを生成する。ただし、この場合、上下アームの短絡防止のため、ＰＷＭ信号ＵＨ、ＵＬの双方がロウレベルとなる期間、ＰＷＭ信号ＶＨ、ＶＬの双方がロウレベルとなる期間、ＰＷＭ信号ＷＨ、ＷＬの双方がロウレベルとなる期間、つまりデッドタイムが必要となる。そのため、ＰＷＭ信号ＵＨ～ＷＬがロウレベルからハイレベルに転じるタイミングは、Duty指令信号と三角波信号とが一致するタイミングよりも若干遅れたタイミングになっている。
　変換動作制御部１７は、空き領域検出部１８、判定部１９、選択部２０および変換動作実行部２１を備えている。変換動作実行部２１は、３相電流を検出する電流検出タイミングで電流検出信号ＳｉのＡ／Ｄ変換が行われるように、マルチプレクサ１５およびＡ／Ｄ変換器１６の動作を制御する。上記電流検出タイミングは、例えば、次のようなタイミングとなる。
　すなわち、図３に示すように、ＰＷＭの１周期Ｔpwmにおいて、ＰＷＭ信号ＷＨがハイレベルからロウレベルに転じるタイミングを変化点ｔ１とし、ＰＷＭ信号ＶＨがハイレベルからロウレベルに転じるタイミングを変化点ｔ２とし、ＰＷＭ信号ＵＬがハイレベルからロウレベルに転じるタイミングを変化点ｔ３とし、ＰＷＭ信号ＶＬがハイレベルからロウレベルに転じるタイミングを変化点ｔ４とすると、それら変化点ｔ１～ｔ４が電流検出タイミングとなる。なお、これら電流検出タイミングは、一定ではなく、制御波形に応じて変化する。
　各電流検出タイミングから電流検出信号ＳｉのＡ／Ｄ変換が完了するまでに要する所要時間Ｔａは、下記（４）式により表される。ただし、デッドタイムをＴdeadとし、ゲート駆動信号の変化に伴い生じるリンギングが収束するまでに要する時間（リンギング収束時間）をＴringとし、Ａ／Ｄ変換動作に要する時間（Ａ／Ｄ変換時間）をＴadとする。
　　　　Ｔａ＝Ｔdead＋Ｔring＋Ｔad　　　…（４）
　Ａ／Ｄ変換器１６は、変化点ｔ１～ｔ４のそれぞれから上記（４）式で表される所要時間Ｔａが経過するまでの期間、電流検出信号ＳｉのＡ／Ｄ変換を行うために占有されることになる。なお、電流検出タイミングである変化点ｔ１～ｔ４のそれぞれから所要時間Ｔａが経過するまでの期間が、３相電流を検出する電流検出期間に相当する。
　空き領域検出部１８は、Ａ／Ｄ変換器１６が電流検出信号ＳｉのＡ／Ｄ変換を行うために占有されていない期間、つまりＡ／Ｄ変換器１６の空き領域（空き時間）を求める。この場合、ＰＷＭの１周期ＴpwmにおけるＡ／Ｄ変換器１６の空き領域は、図３に示す５つの領域［１］～［５］となる。それら領域［１］～［５］は、それぞれ下記（５）～（９）式により表される。ただし、ＰＷＭの１周期Ｔpwmの起点から変化点ｔ１～ｔ４までの時間を、それぞれ時間Ｔ１～Ｔ４とする。
　　　　領域［１］＝Ｔ１　　　…（５）
　　　　領域［２］＝Ｔ２－（Ｔ１＋Ｔａ）　　　…（６）
　　　　領域［３］＝Ｔ３－（Ｔ２＋Ｔａ）　　　…（７）
　　　　領域［４］＝Ｔ４－（Ｔ３＋Ｔａ）　　　…（８）
　　　　領域［５］＝Ｔpwm－（Ｔ４＋Ｔａ）　　　…（９）
　上記（５）～（９）式から明らかなように、領域［１］～［５］は、電流検出タイミングである変化点ｔ１～ｔ４と、ＰＷＭの１周期の値Ｔpwmとから算出することができる。そこで、空き領域検出部１８は、各相のDuty指令信号および周期Ｔpwmを用いて電流検出タイミングである変化点ｔ１～ｔ４、ひいては電流検出期間を予測し、Ａ／Ｄ変換器１６の空き領域となる領域［１］～［５］を求める。
　なお、空き領域検出部１８は、各相のDuty指令信号に代えて変調率modおよび位相θを用いて領域［１］～［５］を求めてもよい。このように、空き領域検出部１８は、モータ２を駆動するためのゲート駆動信号を生成する際に用いられる信号生成情報に基づいて３電流を検出する電流検出期間を予測し、Ａ／Ｄ変換器１６の空き領域を求める。
　判定部１９は、空き領域検出部１８により検出された空き領域が、電圧検出信号ＳｖをＡ／Ｄ変換することができる長さを有する利用可能時間であるか否かを判定し、その判定結果をＡ／Ｄ変換可能領域フラグにより示す。なお、電圧検出信号ＳｖをＡ／Ｄ変換することができる長さは、前述したＡ／Ｄ変換時間Ｔadに相当する。
　Ａ／Ｄ変換可能領域フラグは、Ａ／Ｄ変換時間Ｔadよりも長い空き領域が存在する期間にセット、つまりハイレベルとされ、それ以外の期間にはリセット、つまりロウレベルとされる。例えば、図３に示すように、領域［１］～［５］のうち、領域［２］だけがＡ／Ｄ変換時間Ｔad未満である場合、Ａ／Ｄ変換可能領域フラグは、領域［１］、［３］、［４］および［５］ではハイレベルとなり、その他の期間ではロウレベルとなる。なお、以下の説明において、Ａ／Ｄ変換可能領域フラグがハイレベルとなることを「Ａ／Ｄ変換可能領域フラグが立つ」とも呼ぶ。
　このような空き領域検出部１８および判定部１９による各処理の流れをまとめると、図４に示すようなものとなる。すなわち、ステップＳ１０１では、各相のDuty指令信号などを用いて変化点ｔ１～ｔ４が算出される。ステップＳ１０２では、変化点ｔ１～ｔ４などを用いてＡ／Ｄ変換器１６の空き領域が求められる。
　ステップＳ１０３では、空き領域の番号を指定するための変数Ｎの値が「１」に設定される。ステップＳ１０４では、領域［Ｎ］がＡ／Ｄ変換時間Ｔadより長いか否かが判断される。領域［Ｎ］がＡ／Ｄ変換時間Ｔadより長い場合、ステップＳ１０４で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０５では、領域［Ｎ］が利用可能時間を有するものである、つまり電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換に利用可能であるとしてＡ／Ｄ変換可能領域フラグがハイレベルとされる。また、領域［Ｎ］がＡ／Ｄ変換時間Ｔad以下である場合、ステップＳ１０４で「ＮＯ」となり、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、領域［Ｎ］が利用可能時間未満の時間しか有さない、つまり電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換に利用不可能であるとしてＡ／Ｄ変換可能領域フラグがロウレベルとされる。
　ステップＳ１０５またはＳ１０６の後は、ステップＳ１０７に進み、変数Ｎがインクリメントされる。ステップＳ１０８では、変数Ｎの値が「５」を超えるか否かが判断される。変数Ｎの値が「５」を超える場合、ステップＳ１０８で「ＹＥＳ」となり、処理が終了となる。また、変数Ｎの値が「５」以下である場合、ステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０４～Ｓ１０７の処理が再び実行される。
　このような空き領域検出部１８および判定部１９による各処理はモータ２の駆動周期、つまりＰＷＭの周期（サイクル）毎に実行されている。変換動作実行部２１は、前回のＰＷＭサイクルにおいて利用可能であると判断された空き領域を利用して電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が行われるようにマルチプレクサ１５およびＡ／Ｄ変換器１６の動作を制御する。言い換えると、変換動作実行部２１は、次回のＰＷＭサイクルにおいて、Ａ／Ｄ変換可能領域フラグが立っている空き領域を利用して電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が行われるように、マルチプレクサ１５およびＡ／Ｄ変換器１６の動作を制御する。
　選択部２０は、判定部１９により利用可能時間であると判定された空き領域が複数存在する場合に、それら複数の空き領域のうちいずれか１つを選択する。この場合、選択部２０は、電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が周期的に実行されるように、空き領域の選択を行う。選択部２０の処理の具体的な内容は、図５に示すようなものとなる。
　図５に示すように、ステップＳ２０１では、利用可能時間であると判定された空き領域（以下、単に空き領域とも呼ぶ）が複数存在するか否かが判断される。空き領域が複数存在しない場合、ステップＳ２０１で「ＮＯ」となり、処理が終了となる。一方、空き領域が複数存在する場合、ステップＳ２０１「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２では、各空き領域の番号が取得される。
　ステップＳ２０３では、取得された空き領域の番号の中に、前回のＰＷＭサイクルにおいて電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換を行うために利用された空き領域の番号と一致する番号があるか否かが判断される。前回利用された空き領域の番号と一致する番号が存在する場合、ステップＳ２０３で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、その一致する番号の空き領域が選択される。
　これに対し、前回利用された空き領域の番号と一致する番号が存在しない場合、ステップＳ２０３で「ＮＯ」となり、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、前回利用された空き領域の番号に最も近い番号の空き領域が選択される。例えば、前回、領域［１］が利用されており、今回の空き領域として領域［２］、［３］および［５］が存在する場合、領域［２］が選択される。また、前回、領域［２］が利用されており、今回の空き領域として領域［１］、［３］および［４］が存在する場合、領域［１］または［３］が選択される。ステップＳ２０４またはＳ２０５の実行後、処理が終了となる。
　上述したような処理によれば、ＰＷＭの周期毎に選択部２０により選択される空き領域同士の間隔は、ＰＷＭの１周期Ｔpwmに近似したものとなる。したがって、選択部２０は、複数の空き領域のうち、前回の電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換に利用された空き領域からの時間が、ＰＷＭの１周期Ｔpwmに最も近い空き領域を選択するようになっている。つまり、選択部２０は、電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が周期的に実行されるように、空き領域を選択するようになっている。
　変換動作実行部２１は、判定部１９により利用可能時間であると判定された空き領域が複数存在する場合には、選択部２０により選択された空き領域を利用して電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が行われるように、マルチプレクサ１５およびＡ／Ｄ変換器１６の動作を制御する。
　このように、変換動作制御部１７は、所定の電流検出タイミングで電流検出信号ＳｉのＡ／Ｄ変換が行われるとともに、電流検出信号ＳｉのＡ／Ｄ変換が行われていない所定の期間に電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が行われるように、マルチプレクサ１５およびＡ／Ｄ変換器１６の動作を制御する。
　以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
　本実施形態のモータ制御装置４は、１シャント電流検出を行うようになっている。従来技術を説明する際にも述べたが、１シャント電流検出を行う場合、３相電流を検出する電流検出タイミングは、一定ではなく制御波形に応じて変化することになる。そのため、従来技術では、電流検出信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換器と、例えば電源電圧などの他の物理量の検出信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換器とを別々に用意していた。
　これに対し、モータ制御装置４では、次のような工夫を加えることにより、１つのＡ／Ｄ変換器１６を用いて、電流検出信号Ｓｉおよび電圧検出信号Ｓｖの双方をＡ／Ｄ変換するようにしている。すなわち、変換動作制御部１７は、空き領域検出部１８、判定部１９および変換動作実行部２１を備えている。空き領域検出部１８は、モータ２を駆動するためのＰＷＭ信号を生成する際に用いられるDuty指令信号、ＰＷＭの周期Ｔpwmなどに基づいて３相電流を検出する電流検出タイミングとなる変化点ｔ１～ｔ４、ひいては電流検出期間を予測し、Ａ／Ｄ変換器１６の空き領域を求める。
　判定部１９は、空き領域検出部１８により検出された空き領域が、電圧検出信号ＳｖをＡ／Ｄ変換することができる長さを有する利用可能時間であるか否かを判定する。変換動作実行部２１は、判定部１９により利用可能時間であると判定された空き領域を利用して電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が行われるように、マルチプレクサ１５およびＡ／Ｄ変換器１６の動作を制御する。
　このように、上記構成では、３相電流を検出する電流検出期間を予測し、その予測した電流検出期間からＡ／Ｄ変換器１６の空き領域（空き時間）を求め、その空き領域のうち電圧検出信号ＳｖをＡ／Ｄ変換するために要する時間以上の長さを持つ空き領域を利用して電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換を行うようになっている。したがって、上記構成によれば、１シャント電流検出技術による電流の検出と他の物理量である電源電圧ＶＤＤの検出を１つのＡ／Ｄ変換器１６を用いて行うことができる。そのため、本実施形態によれば、モータ制御装置４を構成するための半導体集積回路の面積の増加が抑えられるとともに、その製造コストを低く抑えることができる。
　また、変換動作制御部は、判定部１９により利用可能時間であると判定された空き領域が複数存在する場合に、複数の空き領域のうちいずれか１つを選択する選択部２０を備えている。選択部２０は、電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が周期的に実行されるように空き領域を選択する。変換動作実行部２１は、選択部２０により選択された空き領域を利用して電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換を行う。このようにすれば、ＣＰＵ５は、毎周期同じようなタイミングで、つまり周期毎に等間隔で、電源電圧ＶＤＤの電圧値の取得を行うことが可能となる。そのため、本実施形態によれば、電源電圧ＶＤＤに基づいて実行される各種制御における種々のばらつきが低減されるという効果が得られる。
　　　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態について図６を参照して説明する。
　第２実施形態では、選択部２０の処理内容が、第１実施形態と異なっている。なお、構成については第１実施形態と共通するので、図１も参照しながら説明する。
　図６に示す本実施形態の選択部２０による処理において最初に実行されるステップＳ３０１は、図５に示した第１実施形態のステップＳ２０１と同じ内容となっている。すなわち、ステップＳ３０１では、判定部１９により利用可能時間であると判定された空き領域（以下、単に空き領域とも呼ぶ）が複数存在するか否かが判断される。空き領域が複数存在しない場合、ステップＳ３０１で「ＮＯ」となり、処理が終了となる。一方、空き領域が複数存在する場合、ステップＳ３０１「ＹＥＳ」となり、ステップＳ３０２に進む。
　ステップＳ３０２では、前回のＰＷＭサイクルにおいて電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換を行うために利用された空き領域の開始時点から、今回の各空き領域の開始時点までの時間間隔が検出される。ステップＳ３０３では、今回の各空き領域のうち、上記時間間隔がＰＷＭの１周期Ｔpwmに最も近い空き領域が選択される。ステップＳ３０３の実行後、処理が終了となる。
　このような本実施形態の処理によっても、選択部２０は、複数の空き領域のうち、前回の電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換に利用された空き領域からの時間が、ＰＷＭの１周期Ｔpwmに最も近い空き領域を選択すること、つまり電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が周期的に実行されるように空き領域を選択することが可能となる。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
　さらに、本実施形態では、前回利用した空き領域の開始時点から今回の空き領域の開始時点までの時間間隔を測定し、その測定した時間間隔に基づいて空き領域の選択を行うようになっている。そのため、ＰＷＭの周期毎に選択部２０により選択される空き領域同士の間隔が、ＰＷＭの１周期Ｔpwmに一層近似したものとなる。そのため、本実施形態によれば、電源電圧ＶＤＤに基づいて実行される各種制御における種々のばらつきが一層低減されるという効果が得られる。
　　　（その他の実施形態）
　なお、本開示は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
　第２物理量検出部としては、電源電圧ＶＤＤを検出する電圧検出部１４に限らずともよく、モータ２の駆動に関連する物理量を検出するものであればよく、例えば温度センサを用いてモータ２などの温度を検出する温度検出部などでもよい。また、第２物理量検出部は、複数存在してもよい。
　上記各実施形態では、選択部２０は、電圧検出信号ＳｖのＡ／Ｄ変換が周期的に実行されるように空き領域を選択していたが、これに限らずともよく、例えば空き領域のうち最も長い時間を有する空き領域を選択する、といった処理などを採用してもよい。
　本開示は、車両に搭載されるモータ２を駆動する構成に限らず、３相のモータを正弦波駆動する構成全般に適用することができる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (5)

  1. 　３相のモータ（２）を正弦波駆動するモータ制御装置（４）であって、
    　前記モータの３相電流が流れるように設けられた単一のシャント抵抗（Ｒｓ）の端子電圧に応じた電流検出信号を出力する第１物理量検出部（１３）と、
    　前記モータの駆動に関連する物理量に対応した物理量検出信号を出力する第２物理量検出部（１４）と、
    　前記電流検出信号および前記物理量検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（１６）と、
    　前記Ａ／Ｄ変換器の動作を制御して前記電流検出信号および前記物理量検出信号のＡ／Ｄ変換を実行する変換動作制御部（１７）と、
    　を備え、
    　前記変換動作制御部は、
    　前記モータを駆動するための駆動信号を生成する際に用いられる信号生成情報に基づいて前記３相電流を検出する電流検出期間を予測し、前記Ａ／Ｄ変換器の空き領域を求める空き領域検出部（１８）と、
    　前記空き領域検出部により検出された前記空き領域が、前記物理量検出信号をＡ／Ｄ変換することができる長さを有する利用可能時間であるか否かを判定する判定部（１９）と、
    　前記判定部により前記利用可能時間であると判定された前記空き領域を利用して前記物理量検出信号のＡ／Ｄ変換を行う変換動作実行部（２１）と、
    　を備えるモータ制御装置。
  2. 　前記モータの駆動に関連する物理量は、前記モータに印加される電源電圧であり、
    　前記物理量検出信号は、前記電源電圧に対応した電圧検出信号である請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　前記変換動作制御部は、
    　前記判定部により前記利用可能時間であると判定された前記空き領域が複数存在する場合に、それら複数の前記空き領域のうちいずれか１つを選択する選択部（２０）を備え、
    　前記選択部は、前記物理量検出信号のＡ／Ｄ変換が周期的に実行されるように、前記空き領域を選択し、
    　前記変換動作実行部は、前記選択部により選択された前記空き領域を利用して前記物理量検出信号のＡ／Ｄ変換を行う請求項１または２に記載のモータ制御装置。
  4. 　前記選択部は、前記複数の空き領域のうち、前回の前記物理量検出信号のＡ／Ｄ変換に利用された前記空き領域からの時間が、前記モータの駆動周期に最も近い前記空き領域を選択する請求項３に記載のモータ制御装置。
  5. 　モータ（２）と、
    　前記モータの３相電流が流れるように設けられた単一のシャント抵抗（Ｒｓ）と、
    　前記モータを駆動するモータ駆動回路（３）と、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
    　を備えるモータ駆動システム。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019219034A1 (de) * 2019-12-06 2021-06-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010213523A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Toshiba Corp モータ制御装置
JP2015027120A (ja) * 2013-07-24 2015-02-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 ブラシレスモータの制御装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3612699B2 (ja) * 1998-07-13 2005-01-19 株式会社デンソー 酸素濃度センサ素子インピーダンス検出装置
US6943714B2 (en) * 2002-08-19 2005-09-13 Tdk Semiconductor Corporation Method and apparatus of obtaining power computation parameters
JP4269770B2 (ja) * 2003-05-07 2009-05-27 株式会社デンソー 三相電圧形インバータ装置
JP2005057900A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Kokusan Denki Co Ltd エンジン駆動インバータ発電装置
CN100408248C (zh) * 2005-10-24 2008-08-06 中国电子科技集团公司第四十五研究所 自适应超声波换能器驱动电源
DE602006009359D1 (de) * 2005-11-25 2009-11-05 Hitachi Ltd Halbleiter-Vorrichtung, Motor und Motorsteuerung, die diese enthält
JP4637148B2 (ja) * 2007-08-27 2011-02-23 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP4884355B2 (ja) * 2007-11-26 2012-02-29 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 多相電動機の制御装置
JP4680280B2 (ja) * 2008-05-22 2011-05-11 株式会社デンソー ブラシレスモータのロータ位置推定装置、ブラシレスモータの起動制御システム、および、ブラシレスモータの起動制御方法
CN102023244A (zh) * 2010-10-26 2011-04-20 江苏多维科技有限公司 独立封装的电表传感器
JP5726012B2 (ja) * 2011-08-02 2015-05-27 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 モータ制御装置
US8664921B2 (en) * 2011-08-04 2014-03-04 Tektronix, Inc. Means of providing variable reactive load capability on an electronic load
JP5433658B2 (ja) * 2011-09-15 2014-03-05 株式会社東芝 モータ制御装置
CN104380594B (zh) * 2011-12-06 2017-07-11 三菱电机株式会社 功率转换装置
JP6104093B2 (ja) * 2013-08-07 2017-03-29 アスモ株式会社 信号補正装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010213523A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Toshiba Corp モータ制御装置
JP2015027120A (ja) * 2013-07-24 2015-02-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 ブラシレスモータの制御装置

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