WO2024157697A1 - モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法 - Google Patents

モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法 Download PDF

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WO2024157697A1
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circuit
current
inverter circuit
idling
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英俊 土方
宏樹 小久保
進士 戸塚
重巳 増田
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MinebeaMitsumi Inc
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MinebeaMitsumi Inc
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a motor drive control device and a motor drive control method.
  • fan motors used in fans for cooling the inside of electronic devices such as servers
  • the motor is rotating due to inertia or the action of an external force, even though it is not being driven by a drive circuit for driving the motor, and is therefore in a so-called idling state.
  • Patent Document 1 describes a method for detecting the free-spinning state of a motor rotor. With this method, when a specific switching element among the multiple switching elements that make up the motor's inverter circuit is energized, the motor's rotation speed is extracted based on the current flowing through a current detection resistor, making it possible to detect the rotation speed of the outdoor unit fan that is in a free-spinning state due to an external force even when the air conditioner is stopped.
  • Patent Document 1 detects the rotation speed of a motor in an idling state
  • the motor rotor when the motor rotor is idling, an induced voltage is generated in the motor coil (winding), and further, when the motor coil and the inverter circuit form a closed circuit, an induced current is generated in the motor coil. Therefore, winding resistance measurement and rotor initial position detection, which utilize the current flowing through a shunt resistor by passing current through the motor coil, must be performed when the motor is not idling. For this reason, whether or not the motor is idling can be used as a judgment index for executing various processes.
  • the motor can be easily detected as being idling by using a position sensor, it would be preferable to be able to detect the motor's idling state without using a position sensor, as this would simplify the device configuration.
  • whether or not the motor is spinning can be easily detected by measuring the induced voltage generated in the coils of each phase of the motor using a comparator or A/D converter, but it would be preferable to be able to detect whether or not the motor is spinning without using a measurement circuit for each phase voltage, as this would simplify the device configuration.
  • the present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a motor drive control device that can accurately detect whether the motor is in an idling state in a short time without using a position sensor or a measurement circuit for each phase voltage.
  • a motor drive control device includes a control circuit that generates a drive control signal for driving a motor having at least one coil phase, an inverter circuit including high-side and low-side switches connected in series to each other and provided corresponding to the coil phases of the motor, and a drive circuit that alternately turns on and off the high-side and low-side switches in response to the drive control signal to switch the direction of current flow to the coil phases corresponding to the motor, thereby rotating the rotor of the motor, and a shunt resistor provided between the inverter circuit and ground.
  • the control circuit generates an idling control signal in place of the drive control signal and switches the switch state of the inverter circuit, thereby generating an induced current circulating between the coil phases of the motor and the inverter circuit, and then determining that the motor is idling based on the current flowing through the shunt resistor due to inductive kickback that occurs in the inverter circuit when the path of the induced current is interrupted.
  • the motor drive control device 10 can accurately detect whether the motor is in an idling state in a short time without using a position sensor or a measurement circuit for each phase voltage.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor unit 100 including a motor drive control device 10 according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a switch state corresponding to a free mode, which is switched by a spin control signal Id.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a switch state corresponding to a charging mode, which is switched by a spin control signal Id.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a switch state corresponding to a discharge mode, which is switched by an idling control signal Id.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining another switch state corresponding to a charging mode, which is switched by the idling control signal Id.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a switch state corresponding to a free mode, which is switched by a spin control signal Id.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a switch state corresponding to a charging mode, which is switched by a spin control signal Id.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a switch state in which the charging mode is not entered even when the switch is switched by the idling control signal Id.
  • 2 is a diagram showing an example of the configuration of a current detection circuit 2c of the motor drive control device 10.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a current measuring unit 16 included in a control circuit 1 of a motor drive control device 10.
  • FIG. 1 is a diagram showing a functional block configuration of a control circuit 1 in a motor drive control device 10 according to an embodiment.
  • This figure shows the relationship between the current measurement value measured by the current measuring unit 16 of the current flowing through the shunt resistor Rs due to inductive kickback when the charging time (period corresponding to the charging mode) is 10 msec and 50 msec when the rotor of the motor 3 is rotating freely in the low speed range, and the rotation speed of the motor 3.
  • This figure shows the relationship between the current measurement value measured by the current measuring unit 16 of the current flowing through the shunt resistor Rs due to inductive kickback when the charging time (period corresponding to the charging mode) is 10 msec and 50 msec when the rotor of the motor 3 is rotating freely in the high speed range, and the rotation speed of the motor 3.
  • FIG. 11 is a timing chart showing an example of a signal waveform from when a speed command signal Sc is input until a determination of idling is completed when the rotor of the motor 3 is not moving at all.
  • 10 is a timing chart showing an example of a signal waveform from when a speed command signal Sc is input until a determination of idling is completed while the rotor of the motor 3 is moving.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a flow of processing when power is turned on in a control circuit 1 of a motor drive control device 10 according to an embodiment.
  • 4 is a flowchart showing an example of the flow of an offset measurement process performed by a control circuit 1 of a motor drive control device 10.
  • 4 is a flowchart showing an example of a flow of a motor idling detection process performed by a control circuit 1 of a motor drive control device 10.
  • a motor drive control device (10) has a control circuit (1) that generates a drive control signal (Sd) for driving a motor having a coil of at least one phase, and an inverter circuit (2a) including high-side switches (Q1, Q3, Q5) and low-side switches (Q2, Q4, Q6) connected in series to each other and provided corresponding to the coil of each phase of the motor (3), and rotates the rotor of the motor by alternately turning on and off the high-side switch and the low-side switch in response to the drive control signal to switch the direction of current flow to the coil of the corresponding phase.
  • Sd drive control signal
  • inverter circuit (2a) including high-side switches (Q1, Q3, Q5) and low-side switches (Q2, Q4, Q6) connected in series to each other and provided corresponding to the coil of each phase of the motor (3), and rotates the rotor of the motor by alternately turning on and off the high-side switch and the low-side switch in response to the drive control signal to switch the direction of current flow to the coil of the
  • the motor comprises a drive circuit (2) that rotates the motor, and a shunt resistor (Rs) that is provided between the inverter circuit and ground.
  • the control circuit generates an idling control signal (Id) instead of the drive control signal, and switches the switch state of the inverter circuit to generate an induced current that circulates between the motor coil and the inverter circuit when the rotor of the motor is idling.
  • Id idling control signal
  • the control circuit may have a first switching unit (21a) that switches from a first switching state in which all of the high-side switches and the low-side switches included in the inverter circuit are turned off to a second switching state in which at least two of the high-side switches or the low-side switches included in the inverter circuit are turned on, a second switching unit (21b) that switches from the second switching state to the first switching state, and an idling determination unit (22) that determines whether the motor is idling based on the current flowing through the shunt resistor when switching from the second switching state to the first switching state.
  • the second switching unit may switch the second switch state to the first switch state when a time period ten times a time constant determined by the winding resistance and inductance of the motor has elapsed.
  • the second switching unit may maintain the first switch state after switching from the second switch state to the first switch state for a time until the current flowing through the shunt resistor becomes a maximum current in the inverter circuit direction from ground to the inverter circuit due to inductive kickback, or for a time of 0.5 or more times a time constant determined by the winding resistance and inductance of the motor.
  • control circuit may determine that the motor is spinning when the maximum current flowing through the shunt resistor in the direction of the inverter circuit due to inductive kickback exceeds a predetermined threshold.
  • the motor drive control device described in [4] above may further include a current detection circuit (2c) including the shunt resistor and a bidirectional current detection circuit capable of detecting the current flowing through the shunt resistor in both directions, that is, in the ground direction from the inverter circuit to the ground and in the inverter circuit direction, and the control circuit may further include a current measurement unit (16) that detects the signal output from the current detection circuit in advance as an offset when no current flows through the shunt resistor, and adjusts the signal output from the current detection circuit with the offset when determining whether the wheel is spinning, and outputs the signal to the wheel spin determination unit.
  • a current detection circuit (2c) including the shunt resistor and a bidirectional current detection circuit capable of detecting the current flowing through the shunt resistor in both directions, that is, in the ground direction from the inverter circuit to the ground and in the inverter circuit direction
  • the control circuit may further include a current measurement unit (16) that detects the signal output from the current detection circuit in advance as an
  • a method for detecting idling of a motor is a method for detecting idling of a motor, which is executed in a motor drive control device having a control circuit for generating a drive control signal for driving a motor having at least one coil phase, an inverter circuit including high-side switches and low-side switches connected in series to each other and provided corresponding to the coil phases of the motor, and a drive circuit for rotating a rotor of the motor by alternately turning on and off the high-side switches and the low-side switches in response to the drive control signal to switch the direction of current flow through the coil of the corresponding phase, and a shunt resistor provided between the inverter circuit and ground, and is characterized in that it includes a first step of switching from a first switch state in which all of the high-side switches and the low-side switches included in the inverter circuit are turned off to a second switch state in which at least two of the high-side switches or the low-side switches included in the
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor unit 100 including a motor drive control device 10 according to an embodiment.
  • the motor unit 100 includes a motor 3 and a motor drive control device 10 that controls the rotation of the motor 3.
  • the motor unit 100 can be applied to various devices that use a motor as a drive source, such as a fan.
  • Motor 3 is, for example, a permanent magnet synchronous motor (PMSM).
  • motor 3 is, for example, a surface permanent magnet synchronous motor (SPMSM) having three-phase coils (windings) Lu, Lv, and Lw.
  • Coils Lu, Lv, and Lw are, for example, connected in a Y (star) configuration. In this case, the coils may also be connected in a ⁇ (delta) configuration.
  • the motor drive control device 10 applies a sine wave drive signal to the motor 3, causing a periodic sine wave drive current to flow through the three-phase coils Lu, Lv, and Lw of the motor 3, thereby rotating the rotor of the motor 3.
  • the motor drive control device 10 has a control circuit 1 and a drive circuit 2.
  • the components of the motor drive control device 10 shown in FIG. 1 are only a part of the whole, and the motor drive control device 10 may have other components in addition to those shown in FIG. 1.
  • the drive circuit 2 drives the motor 3 based on a drive control signal Sd output from the control circuit 1, which will be described later.
  • the drive circuit 2 includes, for example, an inverter circuit 2a, a pre-drive circuit 2b, and a current detection circuit 2c.
  • the inverter circuit 2a is disposed between the DC power supply Vin and ground potential, and drives the coils Lu, Lv, and Lw of the motor 3 as a load based on the input drive control signal Sd.
  • the inverter circuit 2a has three switching legs, each including two drive transistors connected in series, and drives the motor 3 as a load by alternately turning the two drive transistors on and off (switching operation) based on the input drive control signal Sd.
  • the inverter circuit 2a has switching legs corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor 3. As shown in FIG. 1, the switching legs corresponding to each phase have two drive transistors (hereinafter also referred to as "switching elements") Q1 and Q2, Q3 and Q4, and Q5 and Q6 connected in series between the DC power supply Vin and ground potential via a current detection circuit 2c.
  • switching elements two drive transistors (hereinafter also referred to as "switching elements") Q1 and Q2, Q3 and Q4, and Q5 and Q6 connected in series between the DC power supply Vin and ground potential via a current detection circuit 2c.
  • the driving transistors Q1, Q3, and Q5 (corresponding to high-side switches) on the upper arm of the coil of the motor 3 are, for example, N-channel MOSFETs
  • the driving transistors Q2, Q4, and Q6 (corresponding to low-side switches) on the lower arm of the coil of the motor 3 are, for example, N-channel MOSFETs.
  • the driving transistors Q1 to Q6 may be other types of FETs, for example, IGBTs (Insulated Gate MOSFETs). However, other types of transistors such as a bipolar transistor may also be used.
  • the switching leg corresponding to the U phase has switching elements Q1 and Q2 connected in series.
  • the common connection point of switching elements Q1 and Q2 is connected to one end of coil Lu as a load.
  • the switching leg corresponding to the V phase has switching elements Q3 and Q4 connected in series.
  • the common connection point of switching elements Q3 and Q4 is connected to one end of coil Lv as a load.
  • the switching leg corresponding to the W phase has switching elements Q5 and Q6 connected in series.
  • the common connection point of switching elements Q5 and Q6 is connected to one end of coil Lw as a load.
  • switching elements Q1 and Q2, Q3 and Q4, and Q5 and Q6 each have parasitic diode characteristics from the ground side to the power supply side (not shown in FIG. 1).
  • the pre-drive circuit 2b generates a drive signal for driving the inverter circuit 2a based on the drive control signal Sd output from the control circuit 1.
  • the drive control signal Sd is a signal for controlling the drive of the motor 3, and is, for example, a PWM (Pulse Width Modulation) signal.
  • the drive control signal Sd is a signal for switching the current pattern of the coils Lu, Lv, and Lw of the motor 3, which is determined by the on/off state of each switching element that constitutes the inverter circuit 2a.
  • the drive control signal Sd includes six types of PWM signals corresponding to each switching element Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a.
  • the pre-drive circuit 2b generates six types of drive signals Vuh, Vul, Vvh, Vvl, Vwh, and Vwl that can supply sufficient power to drive the control electrodes (gate electrodes) of each of the switching elements Q1 to Q6 in the inverter circuit 2a, based on six types of PWM signals as the drive control signals Sd supplied from the control circuit 1.
  • These drive signals Vuh, Vul, Vvh, Vvl, Vwh, and Vwl are input to the control electrodes (gate electrodes) of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a, causing each of the switching elements Q1 to Q6 to perform an on/off operation (switching operation).
  • switching operation switching operation
  • the switching elements Q1, Q3, and Q5 of the upper arm and the switching elements Q2, Q4, and Q6 of the lower arm of the switching leg corresponding to each phase alternately perform an on/off operation.
  • power is supplied from the DC power source Vin to each phase of the motor 3, causing the motor 3 to rotate.
  • the current detection circuit 2c is connected to the DC line of the inverter circuit 2a and detects the current flowing through the DC line. Specifically, it includes one resistor (hereinafter also referred to as a "shunt resistor") Rs as a current detection element.
  • the shunt resistor Rs is connected in series with the inverter circuit 2a, for example, between the DC power supply Vin and the ground potential. That is, the shunt resistor Rs of the current detection circuit 2c is connected to the negative side (ground side) of the inverter circuit 2a, for example, as shown in FIG. 1.
  • the inverter circuit 2a In motor driving, the inverter circuit 2a is controlled, and the currents Iu, Iv, and Iw flowing through the three-phase coils Lu, Lv, and Lw of the motor 3 flow through the shunt resistor Rs of the current detection circuit 2c.
  • the current detection circuit 2c detects the voltage drop due to the current flowing through the shunt resistor Rs from the differential voltage across the shunt resistor Rs, and outputs a current detection signal Vm corresponding to the current flowing through the shunt resistor Rs to the control circuit 1 as a detection result.
  • the motor in addition to driving the motor 3 by the drive control signal Sd described above, the motor has a configuration for detecting idling of the motor to determine that the motor 3 is idling when the motor 3 is not being driven by the drive control signal Sd.
  • the motor drive control device 10 of this embodiment by switching the switch state of each of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a, when the rotor of the motor 3 is rotating, a current is generated that circulates between the coil of the motor 3 and the inverter circuit 2a, and then the inductive kickback that occurs when the current path is interrupted is generated, and it is determined that the motor 3 is idling based on the current that flows through the shunt resistor.
  • the drive circuit 2 receives an idling control signal Id, which is different from the drive control signal Sd for driving the motor, from the control circuit 1, which will be described later, and switches each switching element constituting the inverter circuit 2a to a switch state for detecting idling of the motor 3 based on the received idling control signal Id. Specifically, each switching element constituting the inverter circuit 2a is switched to a switch state corresponding to one of three modes (free mode, charge mode, discharge mode) based on the idling control signal Id. The three modes for detecting idling of the motor 3 will be described later.
  • the idling control signal Id is a signal for switching each of the switching elements that make up the inverter circuit 2a to a switch state corresponding to three modes for detecting idling of the motor 3. Unlike the drive control signal Sd for driving the motor, the idling control signal Id is not a signal for generating a drive voltage in the coil of the motor 3, and is therefore not a signal that alternately switches each switching element on and off, but is, for example, a high or low signal with a predetermined length.
  • the idling control signal Id includes six types of signals corresponding to each of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a.
  • the pre-drive circuit 2b generates a drive signal as a switching signal for switching the switch state of each switching element that constitutes the inverter circuit 2a based on the idling control signal Id output from the control circuit 1.
  • the pre-drive circuit 2b generates signals capable of supplying sufficient power to switch the switch state of the control electrodes (gate electrodes) of each of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a, based on six types of signals as the idling control signal Id supplied from the control circuit 1.
  • the switch state of each of the switching elements Q1 to Q6 is switched by inputting drive signals as these switching signals to the control electrodes (gate electrodes) of each of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a.
  • FIGS. 2 to 6 are diagrams for explaining the switch states that are switched by the idling control signal Id.
  • the arrows indicate the state of the current that flows through the coil of the motor 3 and the inverter circuit 2a when the motor 3 is idling.
  • the inverter circuit 2a is connected to the DC power source Vin and is also connected to ground via a shunt resistor Rs, which is part of the current detection circuit 2c.
  • the idling control signal Id is a signal that switches between the corresponding switch states in the order of free mode (Fig. 2), charge mode (Figs. 3 and 5), and discharge mode (Fig. 4). Specifically, the idling control signal Id switches the switch state of the control electrodes (gate electrodes) of each switching element Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a from the first switch state (corresponding to free mode) shown in Fig. 2 to the second switch state (corresponding to charge mode) shown in Fig. 3, and then back to the first switch state (corresponding to discharge mode) as shown in Fig. 4, thereby making it possible to detect idling of the motor 3.
  • the second switch state is a switch state in which, when the rotor of the motor 3 is idling, an induced voltage is generated in the coils of each phase, and the generated current circulates in a closed circuit formed by the coils and the switching elements among the switching elements Q1 to Q6 that are turned on.
  • the first switch state in which all the switching elements Q1 to Q6 are turned off is switched to a second switch state in which only the switching elements Q2, Q4, and Q6 of the lower arms of the switching elements Q1 to Q6 are turned on, as shown in FIG. 3.
  • the rotation of the rotor relative to the coil generates in each phase coil an induced voltage (eu, ev, ew) proportional to the rotation speed, with a polarity in the direction that generates a current that impedes changes in the magnetic flux, with the rotor rotating relative to the coil, with the rotor rotating at an electrical angle period of the motor rotation with each phase shifted by 120 degrees.
  • the current waveform is 90 degrees out of phase with the voltage waveform.
  • the control electrodes (gate electrodes) of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a are switched from the second switch state back to the first switch state by the idling control signal Id output from the control circuit 1.
  • the switch states of the switching elements Q2, Q4, and Q6 of the lower arms of the switching elements Q1 to Q6 are switched on, and then switched back to the first switch state in which all of the switching elements Q1 to Q6 are switched off, as shown in FIG.
  • the current detection circuit 2c detects the current flowing through the shunt resistor Rs due to the inductive kickback that occurs in the discharge mode, and if it is determined that a predetermined current is flowing, it can determine that the motor 3 is idling.
  • the second switch state corresponding to the charging mode is described by taking as an example a case where the switch states of the lower arm switching elements Q2, Q4, and Q6 of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a are turned on as shown in FIG. 3, but this is not limiting.
  • the second switch state includes, as shown in FIG. 5, a switch state in which any two of the switching elements Q1, Q3, and Q5 of the upper arm of each switching element Q1 to Q6 or the switching elements Q2, Q4, and Q6 of the lower arm (Q2 and Q4 in FIG. 5) are turned on.
  • a switch state in which any two of the switching elements Q1, Q3, and Q5 of the upper arm of each switching element Q1 to Q6 or the switching elements Q2, Q4, and Q6 of the lower arm (Q2 and Q4 in FIG. 5) are turned on.
  • the second switch state can be said to be a switch state in which, when the rotor of the motor 3 is rotating freely, an induced voltage is generated in the coil of each phase, and an induced current generated in a closed circuit formed by the coil and a transistor among the switching elements Q1 to Q6 that is turned on always circulates.
  • the current detection circuit 2c is a circuit for detecting the current flowing through the three-phase coils Lu, Lv, and Lw of the motor 3 when the inverter circuit 2a is controlled during motor drive, and for detecting idling of the motor when an induced current is generated that circulates between the coils Lu, Lv, and Lw of the motor 3 and the inverter circuit 2a, and then detecting the current flowing through the shunt resistor Rs due to inductive kickback that occurs when the path of the induced current is interrupted.
  • the current detection circuit 2c outputs a current detection signal Vm corresponding to the current flowing through the shunt resistor Rs to the control circuit 1.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the current detection circuit 2c of the motor drive control device 10.
  • the current detection circuit 2c includes a bidirectional current detection circuit 60 and a delay circuit 61.
  • the current detection circuit 2c in FIG. 7 outputs a current detection signal Vm that corresponds to the current flowing through the shunt resistor Rs.
  • the bidirectional current detection circuit 60 in FIG. 7 acquires the differential voltage across the shunt resistor Rs, amplifies it with a predetermined gain using an amplifier section that uses a differential amplifier circuit, and outputs it as a voltage drop signal Vout across the shunt resistor Rs.
  • the delay circuit 61 smoothes the voltage drop signal Vout using a circuit consisting of resistor R3 and capacitor C3, and outputs it to the control circuit 1 as a current detection signal Vm corresponding to the current flowing through the shunt resistor Rs.
  • the bidirectional current detection circuit 60 is configured to apply a voltage that offsets the amplifier output to the positive terminal of the OPAMP, making it possible to detect both positive and negative voltage drops that occur across the shunt resistor Rs, that is, to measure bidirectional currents.
  • the voltage that offsets the amplifier output is not limited to Vdc/2, and a voltage that offsets the amplifier output may be applied to the negative terminal of the OPAMP.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the current measurement unit 16 included in the control circuit 1 of the motor drive control device 10.
  • the current measurement unit 16 has a sampling circuit 70, a D/A converter 71, a comparator 72, and an offset calculator 73.
  • the current measurement unit 16 in FIG. 8 performs A/D conversion at a predetermined timing on the current detection signal Vm, which corresponds to the current flowing through the shunt resistor Rs input from the current detection circuit 2c, and further performs offset adjustment, which will be described later, to generate a current measurement value Ival used by the control circuit 1.
  • the current measurement value Ival is a value that corresponds to the current flowing through the shunt resistor Rs of the current detection circuit 2c.
  • the sampling circuit 70 in FIG. 8 is composed of, for example, a switch and a capacitor, and the switch is switched on and off in response to drive trigger signals Tr and Ir output from the timing adjustment unit 15 or state control unit 12 of the control circuit 1 described later, thereby performing A/D conversion on the current detection signal Vm, which is the output voltage of the current detection circuit 2c, at a predetermined timing.
  • the A/D conversion is performed by sampling by the sampling circuit 70 and quantization by a D/A converter 71 and a comparator 72.
  • the value generated by the A/D conversion is further subjected to offset adjustment by an offset calculator 73 described later, and a current measurement value Ival corresponding to the current flowing through the shunt resistor Rs is generated.
  • the current measurement value Ival is used by the vector control unit 13 as the current measurement values Iu, Iv, and Iw in motor drive.
  • the current measurement value Ival is also used by the idling determination unit 22 of the state control unit 12 described later in the control circuit 1 to detect idling of the motor.
  • the control circuit 1 In driving the motor, the control circuit 1 generates a drive control signal Sd for driving the motor 3 based on a speed command signal Sc that is input from outside and indicates a target state for the operation of the motor 3, and controls the driving of the motor 3. Specifically, the control circuit 1 generates a drive control signal Sd so that the motor 3 is in the operating state specified by the speed command signal Sc, and provides it to the drive circuit 2.
  • the control circuit 1 also generates an idling control signal Id instead of the drive control signal Sd when detecting idling of the motor 3, and detects idling of the motor 3. Specifically, the control circuit 1 generates an idling control signal Id so that each of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a is in the switch state specified by the idling control signal Id, and provides it to the drive circuit 2.
  • the state control unit 12 which will be described later, further generates an idling trigger signal Ir when detecting idling of the motor, and generates a current measurement value Ival from the current detection signal Vm detected in the current detection circuit 2c. Specifically, the state control unit 12 generates an idling trigger signal Ir that switches on the sampling circuit 70 at a predetermined timing, and provides it to the current measurement unit 16. Although not specifically shown in FIG. 9, the state control unit 12 may further have a functional unit that executes such processing.
  • control circuit 1 is a program processing device (e.g., a microcontroller) having a configuration in which a processor such as a CPU, various storage devices such as RAM and ROM, and peripheral circuits such as a counter (timer), an A/D conversion circuit, a D/A conversion circuit, a clock generation circuit, and an input/output I/F circuit are connected to each other via a bus or dedicated lines.
  • a processor such as a CPU
  • various storage devices such as RAM and ROM
  • peripheral circuits such as a counter (timer), an A/D conversion circuit, a D/A conversion circuit, a clock generation circuit, and an input/output I/F circuit are connected to each other via a bus or dedicated lines.
  • the motor drive control device 10 may be configured such that at least a portion of the control circuit 1 and at least a portion of the drive circuit 2 are packaged as a single integrated circuit device (IC), or the control circuit 1 and the drive circuit 2 are each packaged as separate integrated circuit devices.
  • IC integrated circuit device
  • FIG. 9 is a diagram showing the functional block configuration of the control circuit 1 in the motor drive control device 10 according to the embodiment.
  • the control circuit 1 has, for example, a drive command acquisition unit 11, a state control unit 12, a vector control unit 13, a PWM signal generation unit 14, a timing adjustment unit 15, and a current measurement unit 16 as functional blocks for generating a drive control signal Sd when driving a motor by vector control.
  • the control circuit 1 also has a state control unit 12 and a current measurement unit 16 as functional blocks for generating a spin control signal Id when detecting spinning of the motor.
  • the state control unit 12 has a first switching unit 21a, a second switching unit 21b, and a spin determination unit 22.
  • These functional blocks are realized, for example, by a processor in a program processing device serving as the control circuit 1, which executes various arithmetic operations according to programs stored in memory and controls peripheral circuits such as counters and A/D conversion circuits.
  • the drive command acquisition unit 11 receives a speed command signal Sc from the outside and analyzes the received speed command signal Sc to acquire a value that specifies the target operating state of the motor 3 specified by the speed command signal Sc.
  • the speed command signal Sc includes a value indicating the target state of operation of the motor 3.
  • the speed command signal Sc is, for example, a signal output from a higher-level device for controlling the motor unit 100, which is provided outside the motor drive control device 10.
  • the speed command signal Sc specifies, for example, the rotation speed of the rotor of the motor 3.
  • the speed command signal Sc includes a value ⁇ ref of the target rotation speed (target rotation speed) of the rotor of the motor 3.
  • the speed command signal Sc is, for example, a PWM signal having a duty ratio corresponding to the specified target rotation speed ⁇ ref.
  • the drive command acquisition unit 11 measures, for example, the duty ratio of the PWM signal of the speed command signal Sc, and outputs the rotation speed corresponding to the measured duty ratio as the target rotation speed ⁇ ref.
  • the state control unit 12 When driving the motor, the state control unit 12 outputs the target rotation speed ⁇ ref as is to the vector control unit 13. When a slip determination signal, which will be described later, is generated from the slip determination unit 22, the state control unit 12 can determine the motor starting method. Although not specifically shown in FIG. 9, the state control unit 12 may further have a functional unit that executes such processing.
  • the vector control unit 13 generates voltage values V ⁇ and V ⁇ from the target rotation speed ⁇ ref and the current measurement value Ival according to well-known vector control, and outputs them to the PWM signal generation unit 14 (space vector modulation circuit: SVM (Space Vector Modulation) circuit).
  • SVM Space Vector Modulation
  • the PWM signal generating unit 14 outputs a drive control signal Sd to the drive circuit 2 to PWM control the drive circuit 2, and outputs a PWM count signal Tc, which is a signal indicating the start of PWM counting in the PWM control, to the timing adjustment unit 15.
  • the timing adjustment unit 15 starts the counter for generating timing in synchronization with the start of the PWM count, and triggers the current measurement unit 16. Specifically, the timing adjustment unit 15 outputs a drive trigger signal Tr to the current measurement unit 16 at the current capture timing based on the PWM count signal Tc output from the PWM signal generation unit 14.
  • the current measurement unit 16 performs A/D conversion on the current detection signal Vm corresponding to the currents Iu, Iv, and Iw based on the drive trigger signal Tr, and then performs offset adjustment (described later) to generate the current measurement value Ival.
  • the current measurement value Ival is output to the vector control unit 13, which performs vector control from the three-phase current values based on the timing signal St from the timing adjustment unit 15, and calculates the magnitude of current flow in the PWM signal generation unit 14.
  • the state control unit 12 When detecting idling of the motor, the state control unit 12 outputs an idling trigger signal Ir to the current measurement unit 16 at a predetermined timing to switch on the sampling circuit 70, instructing the current measurement unit 16 to measure the current detection signal Vm, and also performs A/D conversion on the input current detection signal Vm, and further performs offset adjustment (described later) to generate the current measurement value Ival.
  • the current detection circuit 2c is capable of measuring the current flowing in both directions through the shunt resistor Rs when driving the motor and detecting idling of the motor. Therefore, in the bidirectional current detection circuit 60 of the current detection circuit 2c, the voltage drop signal Vout in the shunt resistor Rs and the current detection signal Vm are offset by Vdc/2. For this reason, the current measurement unit 16 has a current measurement value Ival other than zero when no current flows through the shunt resistor Rs.
  • the state control unit 12 performs A/D conversion on the current detection signal Vm input to the current measurement unit 16 when in free mode or charging mode, which is a state in which no current flows through the shunt resistor Rs, and obtains an offset value in advance. This obtained offset value is used by the offset calculator 73 of the current measurement unit 16.
  • the state control unit 12 outputs an idling trigger signal Ir that switches on the sampling circuit 70 of the current measurement unit 16, performs A/D conversion on the current detection signal Vm input from the current detection circuit 2c, and specifies the current measurement value generated by disabling the offset calculator 73 as the offset value.
  • the offset calculator 73 may be disabled and the current measurement value generated multiple times may be repeated, and the average value of the current measurement values generated multiple times may be set as the offset value.
  • the current detection signal Vm detected at this time can be used as a reference for zero current and can be used as an offset to be used when generating the current measurement value Ival.
  • This offset adjustment may be performed in the free mode immediately after power is turned on or immediately after the speed command signal Sc is input, or may be performed in the charge mode after the speed command signal Sc is input.
  • the state control unit 12 When the state control unit 12 is in discharge mode during motor idling detection, i.e. when the switch state is switched from the second switch state to the first switch state, it outputs an idling trigger signal Ir to the current measurement unit 16 at a predetermined timing to switch on the sampling circuit 70, instructing the current measurement unit 16 to measure the input current detection signal Vm, and also performs A/D conversion on the input current detection signal Vm and performs offset adjustment to generate the current measurement value Ival.
  • the current measurement unit 16 outputs the generated current measurement value Ival to the idling determination unit 22 of the state control unit 12.
  • the idling determination unit 22 determines whether the motor 3 is idling based on the measured current value Ival generated by the current measurement unit 16, and generates an idling determination signal indicating the idling determination result. Specifically, the idling determination unit 22 compares a preset idling threshold value with the measured current value Ival generated by the current measurement unit 16, and determines that the motor 3 is idling when the maximum measured current value Ival on the negative side, which is the inverter circuit direction, exceeds the threshold value and is smaller than the idling threshold value (the negative value is large).
  • inductive kickback occurs when the motor switches to discharge mode, and a current flows from the ground side to the inverter circuit 2a side.
  • the motor 3 is idling at high speed, the induced voltage and induced current increase, so the period of inductive kickback becomes longer and the current flowing through the shunt resistor Rs in the direction of the inverter circuit becomes larger, and this is used for the judgment.
  • the idling judgment unit 22 can adopt, for example, as the idling threshold value, a value in the range from the current measurement value (small negative value) due to the current flowing through the shunt resistor Rs due to inductive kickback when the motor 3 is stopped to the current measurement value (large negative value) corresponding to the current flowing through the shunt resistor Rs due to inductive kickback when the motor 3 is idling at the lowest rotation speed.
  • the idling threshold value a value in the range from the current measurement value (small negative value) due to the current flowing through the shunt resistor Rs due to inductive kickback when the motor 3 is stopped to the current measurement value (large negative value) corresponding to the current flowing through the shunt resistor Rs due to inductive kickback when the motor 3 is idling at the lowest rotation speed.
  • the first switching unit 21a In the state control unit 12, the first switching unit 21a generates a first idling control signal Id1 that switches the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a to a first switch state.
  • the second switching unit 21b In the state control unit 12, the second switching unit 21b generates a second idling control signal Id2 that switches the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a to a second switch state.
  • the first and second idling control signals Id generated by the first switching unit 21a and the second switching unit 21b of the state control unit 12 are output to the drive circuit 2.
  • the first switching unit 21a In the state control unit 12, in order to set the switch state to enable spin detection, after power is turned on, the first switching unit 21a generates the first spin control signal Id1 corresponding to the free mode until the drive command acquisition unit 11 receives the speed command signal Sc. In the state control unit 12, the second switching unit 21b generates the second spin control signal Id2 during the charging time (period corresponding to the charging mode). In the state control unit 12, the first switching unit 21a again generates the first spin control signal Id1 during the discharging time (period corresponding to the discharging mode). Note that after the discharging time, the first switching unit 21a may generate the first spin control signal Id1 corresponding to the free mode.
  • the timing for transitioning from the free mode to the charging mode may be, for example, after the drive command acquisition unit 11 receives the speed command signal Sc.
  • the charging time can be set to 10 times the time constant determined by the winding resistance and inductance of the coil of motor 3.
  • the coil of motor 3 can be considered as an RL series circuit because it has winding resistance and inductance, and the time until the winding current stabilizes is 10 times the time constant.
  • the time constant is 1 msec.
  • the charging time can be set to 10 msec. A longer charging time makes it clearer to distinguish between motor stoppage and idling at low rotation speeds, but a shorter charging time is preferable because it shortens the inspection period for idling detection.
  • the discharge time is sufficient if it is equal to or greater than the time constant of the delay circuit 61 in the current detection circuit 2c, because the current flowing through the shunt resistor Rs in the inverter circuit direction converges to zero due to attenuation caused by inductive kickback. If the maximum current can be measured in the inverter circuit direction, it can be determined whether the motor is in an idling state, and it can be determined that the discharge time has been reached.
  • the discharge time can also be set to 0.5 times the time constant determined by the winding resistance and inductance of the coil of the motor 3.
  • the time constant of 0.5 times is the timing at which the current flowing through the shunt resistor Rs in the inverter circuit direction converges to about 60% of the peak value due to attenuation, but in the discharge mode, it is sufficient if the maximum current in the inverter direction at the shunt resistor Rs can be detected.
  • the time constant is 1 msec. In this case, the discharge time can be set to 0.5 msec.
  • Figures 10 and 11 are diagrams showing the relationship between the current measurement value generated by the current measurement unit 16 for the current flowing through the shunt resistor due to inductive kickback and the rotation speed of the motor 3.
  • the charging time (period corresponding to the charging mode) is 50 msec
  • the charging time (period corresponding to the charging mode) is 10 msec.
  • FIG. 10 shows a case where the rotor of motor 3 is rotating freely in the low-speed range during the charging time (the period corresponding to the charging mode)
  • FIG. 11 shows a case where the rotor of motor 3 is rotating freely in the high-speed range.
  • the vertical axis shows the current measurement value generated by current measuring unit 16 for the current flowing through the shunt resistor due to inductive kickback
  • the horizontal axis shows the rotation speed (rpm) of motor 3. At this time, the current measurement value has been offset adjusted.
  • FIG. 10 and 11 show the current measurement values generated by the current measuring unit 16 for the current flowing through the shunt resistor due to inductive kickback observed at each rotation speed of the motor 3.
  • the current measurement value is a negative (-) value because the current flows from the ground side to the inverter circuit 2a side in the shunt resistor Rs.
  • the current measurement value and the motor rotation speed are in a roughly proportional relationship over a wide range of rotation speeds of the motor 3. It can be said that the rotation is essentially stopped at 250 rpm or less.
  • the current measurement value is less than -400 whether the charging time is 10 msec or 50 msec. Therefore, it can be seen that the current flowing through the shunt resistor due to inductive kickback does not depend on the charging time, and if the charging time is 10 msec, it is sufficiently possible to detect the rotation.
  • Figures 12 and 13 are timing charts showing an example of a signal waveform from when the speed command signal Sc is input after power is applied to the motor unit 100 until the determination of freewheeling is completed.
  • Figure 12 is a timing chart when the rotor of the motor 3 is not moving at all
  • Figure 13 is a timing chart when the rotor of the motor 3 is moving (freewheeling).
  • the shunt current Is is the current that flows through the shunt resistor Rs of the current detection circuit 2c, and is a current that corresponds to the current detection signal Vm.
  • the motor drive control device 10 is shown passing through free mode, charge mode, and discharge mode, and then returning to free mode again. At this time, the motor drive control device 10 starts in free mode after power is turned on. Note that the timing charts shown in Figures 12 and 13 give an example of a case where the free mode is entered again after discharge mode, but this is not limited to this.
  • the idling control signal Id1 sets the inverter circuit 2a to a first switch state. Specifically, the idling control signal Id1 sets all of the drive signals input to the gates of the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a low, turning off all of the switches in the inverter circuit. In this state, regardless of whether the motor is idling or not, no closed circuit is formed between the coil of the motor 3 and the inverter circuit 2a, so the current in the coil of the motor 3 becomes zero. In addition, no current flows through the shunt resistor Rs.
  • the idling trigger signal Ir for measuring the shunt current Is is low.
  • the idling trigger signal Ir may be set to high at a predetermined timing.
  • the current measuring unit 16 acquires the current detection signal Vm output from the current detection circuit 2c, and can use it as an offset since no current flows through the shunt resistor Rs.
  • the idling control signal Id2 sets the inverter circuit 2a to the second switch state. Specifically, the idling control signal Id2 sets all of the drive signals input to the gates of the lower arm switching elements Q2, Q4, and Q6 of the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a to high, turning off all of the low-side switches of the inverter circuit.
  • the idling trigger signal Ir for measuring the shunt current Is is low. However, during this period, it may be made high at a specified timing. In this case, the current measuring unit 16 acquires the current detection signal Vm output from the current detection circuit 2c, and since no current flows through the shunt resistor Rs, it can be used as an offset. Note that if an offset is acquired in the free mode, it is not necessary to acquire the offset again at this timing.
  • the idling control signal Id1 causes the inverter circuit 2a to be again in the first switch state. Specifically, the idling control signal Id1 causes all of the drive signals input to the gates of the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a to be again low, turning off all of the switches in the inverter circuit.
  • the idling trigger signal Ir for measuring the shunt current Is goes high at a predetermined timing.
  • the predetermined mask time is set as a period for removing switching noise of the inverter circuit 2a caused by the drive signal being turned off.
  • the current measurement unit 16 acquires the current detection signal Vm output from the current detection circuit 2c and measures the current flowing through the shunt resistor Rs.
  • Figure 13 shows the shunt current Is and the U-phase winding current in two states.
  • the amplitude of the U-phase winding current (dotted line) is small in charge mode, and a small shunt current (dotted line) is generated on the negative side, which is the direction of the inverter circuit, due to inductive kickback in discharge mode, and the current flowing in the inverter circuit direction of shunt resistor Rs is small.
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of the flow of processing when power is turned on in the control circuit 1 of the motor drive control device 10 according to the embodiment.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an example of the flow of offset measurement processing by the control circuit 1 of the motor drive control device 10.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of the flow of idling detection processing by the control circuit 1 of the motor drive control device 10.
  • the first switching unit 21a When the motor drive control device 10 is powered on, as shown in FIG. 14, in the state control unit 12, the first switching unit 21a generates a first idling control signal Id1 that switches the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a to a first switch state corresponding to the free mode (step S101).
  • the state control unit 12 generates an idling control signal Id1 that switches the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a to the first switch state in accordance with the first idling control signal Id1 generated in step S101.
  • the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a are set to the first switch state as shown in FIG. 2.
  • step S200 the state control unit 12 executes the offset measurement process.
  • step S201 When the state control unit 12 starts the offset measurement process, as shown in FIG. 15, it first clears the counter for the number of offset measurements and disables the offset calculator 73 (step S201).
  • the state control unit 12 outputs an idling trigger signal Ir, switches the sampling circuit 70 of the current measurement unit 16, performs A/D conversion on the current detection signal Vm output from the current detection circuit 2c, and generates a current measurement value Ival corresponding to the current flowing through the shunt resistor Rs (step S202). Note that although the shunt current Is at this time is zero, the voltage that offsets the amplifier of the bidirectional current detection circuit 60 causes the current measurement value Ival to become a value other than zero.
  • step S203 the state control unit 12 increments the counter for the number of offset measurements by "+1" (step S203).
  • the state control unit 12 checks the counter for the number of offset measurements and determines whether the current number of offset measurements exceeds a predetermined number of offset measurements (step S204).
  • step S204 If the current number of offset measurements does not exceed the predetermined number of offset measurements (step S204: No), the process returns to step S202. On the other hand, if the current number of offset measurements exceeds the predetermined number of offset measurements (step S204: Yes), the average value of the values obtained in the measurements in step S202 is obtained as the offset value, and the offset calculator 73 is enabled (step S205).
  • the state control unit 12 determines whether the drive command acquisition unit 11 has received a speed command signal Sc from a higher-level device (step S102).
  • step S102 If it is determined that the speed command signal Sc has not been received (step S102: No), step S102 is repeated after a predetermined time.
  • step S300 If it is determined that the speed command signal Sc has been received (step S102: Yes), the slip detection process is executed (step S300).
  • the second switching unit 21b in the state control unit 12 first generates a second spin control signal Id2 that switches to the second switch state corresponding to the charge mode, as shown in FIG. 16 (step S301). At this time, the charge time is reset in the state control unit 12.
  • the state control unit 12 generates an idling control signal Id2 that switches the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a to the second switch state in accordance with the second idling control signal Id2 generated in step S301.
  • the switching elements Q1 to Q6 that make up the inverter circuit 2a are switched to the second switch state, for example as shown in FIG. 3.
  • the second switching unit 21b determines whether a predetermined charging time has elapsed since the second idling control signal Id2 was generated in step S301 (step S302).
  • step S302 When a predetermined charging time has elapsed since the second switching unit 21b in the state control unit 12 generated the second idling control signal Id2 (step S302: Yes), the first switching unit 21a in the state control unit 12 generates a first idling control signal Id1 that switches to the first switch state corresponding to the discharge mode (step S303). At this time, the discharge time and mask time are reset in the state control unit 12.
  • the state control unit 12 switches the switching elements Q1 to Q6 that constitute the inverter circuit 2a to the first switch state by generating the first idling control signal Id1 generated in step S303. That is, in response to this idling control signal Id1, the switching elements Q1 to Q6 that constitute the inverter circuit 2a are again in the first switch state, for example as shown in FIG. 4.
  • the state control unit 12 determines whether the mask time has elapsed (step S304). If the mask time has elapsed (step S304: Yes), the state control unit 12 executes the shunt current measurement process (step S305).
  • the state control unit 12 outputs an idling trigger signal Ir to the current measurement unit 16, switches the sampling circuit 70 of the current measurement unit 16, performs A/D conversion on the current detection signal Vm output from the current detection circuit 2c, and further performs offset adjustment to generate the current measurement value Ival.
  • the current measurement unit 16 outputs the current measurement value Ival to the idling determination unit 22 of the state control unit 12.
  • the current measurement value Ival corresponds to the current flowing through the shunt resistor Rs of the current detection circuit 2c.
  • the state control unit 12 determines whether the discharge time has elapsed (step S306). When the discharge time has elapsed (step S306: Yes), the state control unit 12 ends the shunt current measurement process and enters free mode (step S307). On the other hand, when the discharge time has not elapsed (step S306: No), the state control unit 12 executes the shunt current measurement process again (step S305).
  • the idling determination unit 22 determines whether the motor 3 is idling based on the maximum current measurement value in the inverter circuit direction generated by the current measurement unit 16 (step S308). In step S308, the idling determination unit 22 compares the maximum current measurement value in the inverter circuit direction with the idling threshold value to determine whether the motor 3 is idling.
  • the idling determination unit 22 may convert the current measurement value Ival generated for the current detection signal Vm received from the current measurement unit 16 to an actual current value and then compare it with the threshold current value, or may compare the current measurement value Ival generated without offset adjustment for the current detection signal Vm received from the current measurement unit 16 with the threshold value without offset adjustment.
  • the idling determination unit 22 determines that the motor 3 is idling when the maximum current measurement value on the negative side, which is the inverter circuit direction, exceeds the threshold value and is smaller than the idling threshold value (the negative value is large) (Step S308: Yes).
  • step S308: No the idling determination unit 22 determines that the motor 3 is stopped (not idling).
  • the idling determination unit 22 generates a idling determination signal that indicates the idling determination result.
  • the idling determination signal is used by the state control unit 12.
  • the state control unit 12 determines whether the motor 3 is in a free-spin state from the generated spin determination signal (step S103), and if it is determined that the motor 3 is in a free-spin state (step S103: Yes), it outputs the target rotation speed ⁇ ref to the vector control unit 13 and drives the motor by vector control. On the other hand, if the state control unit 12 determines that the motor 3 is not in a free-spin state (step S103: No), it drives the motor by braking, excitation, forced commutation start, etc.
  • the control circuit 1 of the motor drive control device 10 switches the switch state of each of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 2a to generate an induced current circulating between the coil of the motor 3 and the inverter circuit 2a when the rotor of the motor 3 is spinning freely.
  • the control circuit 1 determines that the motor 3 is spinning freely based on the current flowing through the shunt resistor Rs due to the inductive kickback that occurs in the inverter circuit.
  • the motor drive control device 10 can accurately detect whether the motor 3 is in an idling state in a short time without using a position sensor or a measurement circuit for each phase voltage.
  • the control circuit 1 has a first switching unit 21a that switches from a first switching state in which all of the high-side switches and the low-side switches included in the inverter circuit are turned off to a second switching state in which at least two of the high-side switches or the low-side switches included in the inverter circuit are turned on, a second switching unit 21b that switches from the second switching state to the first switching state, and an idling determination unit 22 that determines whether the motor is idling based on the current flowing through the shunt resistor when switching from the second switching state to the first switching state.
  • the second switching unit switches the second switch state to the first switch state when a time period that is 10 times the time constant determined by the winding resistance and inductance of the motor has elapsed.
  • the first switching unit after switching from the second switch state to the first switch state, the first switching unit maintains the first switch state until the current flowing through the shunt resistor becomes a maximum current in the inverter circuit direction from ground to the inverter circuit due to inductive kickback, or for a time that is 0.5 times or more of the time constant determined by the winding resistance and inductance of the motor.
  • control circuit determines that the motor is spinning when the maximum current flowing through the shunt resistor in the inverter circuit direction due to inductive kickback exceeds a predetermined threshold value.
  • the motor drive control device 10 further includes a current detection circuit 2c including the shunt resistor and a bidirectional current detection circuit capable of detecting the current flowing through the shunt resistor in both directions, that is, in the ground direction from the inverter circuit to the ground and in the inverter circuit direction, and the control circuit further includes a current measurement unit 16 that detects the signal output from the current detection circuit as an offset in advance when no current flows through the shunt resistor, and adjusts the signal output from the current detection circuit with the offset when determining whether the wheel is spinning, and outputs the signal to the wheel spin determination unit.
  • a current detection circuit 2c including the shunt resistor and a bidirectional current detection circuit capable of detecting the current flowing through the shunt resistor in both directions, that is, in the ground direction from the inverter circuit to the ground and in the inverter circuit direction
  • the control circuit further includes a current measurement unit 16 that detects the signal output from the current detection circuit as an offset in advance when no current flows through the shunt resistor
  • the speed command signal Sc includes a target value (target rotation speed) of the rotation speed of the motor 3, but this is not limited to the above.
  • the speed command signal Sc may be a torque command signal that specifies the torque of the motor 3.
  • the motor drive control device 10 is described based on an example in which a position sensor or a measurement circuit for each phase voltage is not used, but a position sensor or a measurement circuit for each phase voltage may be provided. Even in this case, it is not necessary to use a position sensor or a measurement circuit for each phase voltage when detecting idling.
  • a Hall element that outputs a Hall signal may be used as the position sensor, or instead of such a Hall signal, another signal corresponding to the rotational position of the rotor of the motor 3 may be configured to be input as the rotational position detection signal.
  • an encoder or resolver may be provided, and the detection signal may be input to the control circuit 1.
  • the measurement circuit for each phase voltage may be configured to input the signal of an A/D converter or a comparator that compares each phase voltage with the neutral point voltage as the rotational position detection signal.
  • control circuit 1 is not limited to the above-mentioned circuit configuration, and various circuit configurations that are configured to meet the object of the present invention can be applied to the control circuit 1.
  • a spin determination circuit instead of the sampling circuit 70, a spin determination circuit may be configured using a comparator, and a signal serving as a spin threshold may be output from the D/A converter. When the maximum current detection signal Vm in the inverter circuit direction exceeds this spin threshold, it may be determined that the motor is spinning, and a spin determination signal may be output to the state control unit 12.
  • the motor may be put into a short brake state in the charging mode, while the motor is judged to be running idly in the discharging mode and the motor may be kept waiting to be stopped.
  • the motor drive is not limited to sine wave drive.
  • the number of phases of the motor 3 driven by the motor drive control device 10 is not limited to three phases.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

モータの空転状態の有無を短時間で精度よく検出することができるモータ駆動制御装置を提供する。　駆動制御信号を生成する制御回路と、前記モータの各相のコイルに対応して設けられたスイッチを含むインバータ回路を有し、前記駆動制御信号に応じて前記スイッチを交互にオン・オフさせて、前記モータのロータを回転させる駆動回路と、前記インバータ回路とグランドの間に設けられたシャント抵抗と、を備え、前記制御回路は、空転制御信号を生成して、前記インバータ回路のスイッチ状態を切り替えることによって、前記モータのロータが空転している場合に、前記モータのコイルと前記インバータ回路との間を循環する電流を発生させた後に、前記電流の経路を遮断したときに生じる誘導性キックバックにより、前記シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータが空転していることを判定する。

Description

モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法
　本発明は、モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法に関する。
　一般に、サーバ等の電子機器の内部を冷却するためのファンに用いられるモータ（以下、「ファンモータ」とも称する。）において、モータを駆動するための駆動回路によってモータを駆動していないにもかかわらず、惰性または外力の作用などによってモータが回転している状態、いわゆる空転状態となることがある。
　特許文献１には、モータのロータの空転状況を検出する手法が記載されている。この手法では、モータのインバータ回路を構成する複数のスイッチング素子のうちの所定のスイッチング素子に通電した状態において、電流検出抵抗に流れる電流に基づいてモータの回転数を抽出することにより、空気調和機の停止時であっても、外力により空転状態にある室外機のファンの回転数を検出することができる。
特開２０１８－１７０９２８号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された手法は、空転状態にあるモータの回転数を検出するものであるが、空転しているモータの回転数を検出せずに、短時間にモータの空転状態の有無が検出できればよい場合がある。例えば、モータのロータが空転している場合は、モータのコイル（巻線）に誘起電圧が発生し、さらにモータのコイルとインバータ回路とが閉回路を形成する場合は、モータのコイルに誘導電流が発生するため、モータのコイルに通電を行ってシャント抵抗に流れる電流を利用する巻線抵抗測定やロータ初期位置検出等は、モータが空転していない場合に実施する必要がある。このため、モータの空転状態の有無は、様々な処理を実行するための判断指標とすることができる。
　また、モータの空転状態の有無は、位置センサを用いることにより、容易に検出できるが、位置センサを用いることなくモータの空転状態の有無を検出できれば、装置構成を簡略化できるという点で好ましい。
　同様に、モータの空転状態の有無は、モータの各相のコイルに発生する誘起電圧をコンパレータやＡ／Ｄ変換器等を利用して測定することにより、容易に検出できるが、各相電圧の測定回路を用いることなくモータの空転状態の有無を検出できれば、装置構成を簡略化できるという点で好ましい。
　こうしたことから、位置センサや各相電圧の測定回路を用いることなく、簡易な構成でモータの空転状態の有無を検出することができるモータ駆動制御装置が望まれている。
　本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、位置センサや各相電圧の測定回路を用いることなく、モータの空転状態の有無を短時間で精度よく検出することができるモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。
　本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、少なくとも１相のコイルを有するモータを駆動するための駆動制御信号を生成する制御回路と、前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含むインバータ回路を有し、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替えることにより、前記モータのロータを回転させる駆動回路と、前記インバータ回路とグランドの間に設けられたシャント抵抗と、を備え、前記制御回路は、前記駆動制御信号に代えて空転制御信号を生成して、前記インバータ回路のスイッチ状態を切り替えることによって、前記モータのロータが空転している場合に、前記モータのコイルと前記インバータ回路との間を循環する誘導電流を発生させた後に、前記誘導電流の経路を遮断したときに前記インバータ回路に生じる誘導性キックバックにより、前記シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータが空転していることを判定することを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、モータ駆動制御装置１０は、位置センサや各相電圧の測定回路を用いることなく、モータの空転状態の有無を短時間で精度よく検出することが可能となる。
実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０を備えたモータユニット１００の構成を示す図である。 空転制御信号Ｉｄによって切り替えられる、フリーモードに対応するスイッチ状態を説明するための図である。 空転制御信号Ｉｄによって切り替えられる、充電モードに対応するスイッチ状態を説明するための図である。 空転制御信号Ｉｄによって切り替えられる、放電モードに対応するスイッチ状態を説明するための図である。 空転制御信号Ｉｄによって切り替えられる、充電モードに対応する他のスイッチ状態を説明するための図である。 空転制御信号Ｉｄによって切り替えられても、充電モードとはならないスイッチ状態を説明するための図である。 モータ駆動制御装置１０の電流検出回路２ｃの構成例を示す図である。 モータ駆動制御装置１０の制御回路１に含まれる電流測定部１６の構成例を示す図である。 実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０における制御回路１の機能ブロック構成を示す図である。 モータ３のロータが低速の範囲で空転している場合において、充電時間（充電モードに対応する期間）が１０ｍｓｅｃと５０ｍｓｅｃでの誘導性キックバックにより、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流を電流測定部１６で測定した電流測定値とモータ３の回転数との関係を示す図である。 モータ３のロータが高速の範囲で空転している場合において、充電時間（充電モードに対応する期間）が１０ｍｓｅｃと５０ｍｓｅｃでの誘導性キックバックにより、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流を電流測定部１６で測定した電流測定値とモータ３の回転数との関係を示す図である。 モータ３のロータが全く動いていないときにおいて、速度指令信号Ｓｃが入力され、空転の判定が終了するまでの信号波形の一例を示すタイミングチャートを示す図である。 モータ３のロータが動いているときにおいて、速度指令信号Ｓｃが入力され、空転の判定が終了するまでの信号波形の一例を示すタイミングチャートを示す図である。 実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０の制御回路１における電源投入時の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 モータ駆動制御装置１０の制御回路１によるオフセット測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 モータ駆動制御装置１０の制御回路１によるモータの空転検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。
１．実施の形態の概要
　先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の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の形態に係るモータ駆動制御装置（１０）は、少なくとも１相のコイルを有するモータを駆動するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する制御回路（１）と、前記モータ（３）の各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチ（Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５）およびローサイドスイッチ（Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６）を含むインバータ回路（２ａ）を有し、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替えることにより、前記モータのロータを回転させる駆動回路（２）と、前記インバータ回路とグランドの間に設けられたシャント抵抗（Ｒｓ）と、を備え、前記制御回路は、前記駆動制御信号に代えて空転制御信号（Ｉｄ）を生成して、前記インバータ回路のスイッチ状態を切り替えることによって、前記モータのロータが空転している場合に、前記モータのコイルと前記インバータ回路との間を循環する誘導電流を発生させた後に、前記誘導電流の経路を遮断したときに前記インバータ回路に生じる誘導性キックバックにより、前記シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータが空転していることを判定することを特徴とする。
　〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチの全てをオフとする第１のスイッチ状態から、前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチ又は前記ローサイドスイッチのうちの少なくとも２つをオンとする第２のスイッチ状態に切り替える第１切替部（２１ａ）と、前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替える第２切替部（２１ｂ）と、前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替えたときに、前記シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータが空転していることを判定する空転判定部（２２）とを有することとしてもよい。
　〔３〕上記〔２〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記第２切替部は、前記第２のスイッチ状態が、前記モータの巻線抵抗とインダクタンスから規定される時定数の１０倍の時間が経過したときに前記第１のスイッチ状態に切り替えることとしてもよい。
　〔４〕上記〔２〕または〔３〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記第２切替部は、前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替えた後、誘導性キックバックにより、前記シャント抵抗に流れる電流が、グランドから前記インバータ回路に向かうインバータ回路方向で最大の電流となるまでの時間、または、前記モータの巻線抵抗とインダクタンスから規定される時定数の０．５倍以上の時間、前記第１のスイッチ状態を維持することとしてもよい。
　〔５〕上記〔４〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、誘導性キックバックにより、前記シャント抵抗に流れる電流が、前記インバータ回路方向で最大の電流が所定の閾値を超えた場合に、空転していると判定してもよい。
　〔６〕上記〔４〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記シャント抵抗と、前記シャント抵抗に流れる電流を、前記インバータ回路からグランドに向かうグランド方向および前記インバータ回路方向の双方向で検出可能な双方向電流検出回路とを含む電流検出回路（２ｃ）をさらに有し、前記制御回路は、前記シャント抵抗に電流が流れない状態において、予め前記電流検出回路から出力される信号をオフセットとして検出しておき、前記空転の判定の際に、前記電流検出回路から出力される信号を、前記オフセットで調整して、前記空転判定部へ出力する電流測定部（１６）をさらに有することとしてもよい。
　〔７〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータの空転検出方法は、少なくとも１相のコイルを有するモータを駆動するための駆動制御信号を生成する制御回路と、前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含むインバータ回路を有し、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替えることにより、前記モータのロータを回転させる駆動回路と、前記インバータ回路とグランドの間に設けられたシャント抵抗と、を備えたモータ駆動制御装置において実行されるモータの空転検出方法であって、前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチの全てをオフとする第１のスイッチ状態から、前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチ又は前記ローサイドスイッチのうちの少なくとも２つをオンとする第２のスイッチ状態に切り替える第１ステップと、前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替える第２ステップと、前記第１のスイッチ状態に切り替えたときに、前記シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータが空転していることを判定する第３ステップとを含むことを特徴とする。
２．実施の形態の具体例
　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。
　≪実施の形態≫
　図１は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０を備えたモータユニット１００の構成を示す図である。
　図１に示すように、モータユニット１００は、モータ３と、モータ３の回転を制御するモータ駆動制御装置１０と、を備えている。モータユニット１００は、例えばファン等の、モータを駆動源として用いる種々の機器に適用することができる。
　モータ３は、例えば、永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）である。本実施の形態において、モータ３は、例えば、３相のコイル（巻線）Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有する表面磁石型同期モータ（ＳＰＭＳＭ）である。コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗは、例えば、互いにＹ（スター）結線されている。このとき、コイルは互いにΔ（デルタ）結線されていてもよい。
　モータ駆動制御装置１０は、例えば、モータ３に正弦波駆動信号を与えることにより、モータ３の３相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに周期的に正弦波状の駆動電流を流してモータ３のロータを回転させる。
　モータ駆動制御装置１０は、制御回路１と駆動回路２とを有している。
　なお、図１に示されているモータ駆動制御装置１０の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動制御装置１０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。
　駆動回路２は、後述する制御回路１から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいてモータ３を駆動する。駆動回路２は、例えば、インバータ回路２ａ、プリドライブ回路２ｂ、および電流検出回路２ｃを有する。
　インバータ回路２ａは、直流電源Ｖｉｎとグランド電位との間に配置され、入力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、負荷としてのモータ３のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを駆動する回路である。具体的には、実施の形態において、インバータ回路２ａは、直列に接続された２つの駆動用トランジスタを含むスイッチングレグを３つ有し、入力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、２つの駆動用トランジスタが交互にオン・オフ動作（スイッチング動作）を行うことにより、負荷としてのモータ３を駆動する。
　より具体的には、インバータ回路２ａは、モータ３のＵ相、Ｖ相、およびＷ相にそれぞれ対応するスイッチングレグを有する。図１に示すように、各相に対応するスイッチングレグは、直流電源Ｖｉｎとグランド電位との間に電流検出回路２ｃを介して直列に接続された２つの駆動用トランジスタ（以下、「スイッチング素子」ともいう。)Ｑ１とＱ２，Ｑ３とＱ４，Ｑ５とＱ６を有している。
　ここで、モータ３のコイルの上側アームの駆動用トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５（ハイサイドスイッチに相当）は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、モータ３のコイルの下側アームの駆動用トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６（ローサイドスイッチに相当）は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。なお、駆動用トランジスタＱ１～Ｑ６は、他の種類のＦＥＴであってもよく、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ
　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の他の種類のトランジスタであってもよい。
　例えば、Ｕ相に対応するスイッチングレグは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を有する。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とが共通に接続される点は、負荷としてのコイルＬｕの一端に接続されている。Ｖ相に対応するスイッチングレグは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を有する。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とが共通に接続される点は、負荷としてのコイルＬｖの一端に接続されている。Ｗ相に対応するスイッチングレグは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を有する。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６とが共通に接続される点は、負荷としてのコイルＬｗの一端に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１とＱ２，Ｑ３とＱ４，Ｑ５とＱ６は、それぞれグランド側から電源側方向の寄生ダイオード特性を有する（図１には図示せず）。
　プリドライブ回路２ｂは、制御回路１から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、インバータ回路２ａを駆動するための駆動信号を生成する。
　駆動制御信号Ｓｄは、モータ３の駆動を制御するための信号であり、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。具体的には、駆動制御信号Ｓｄは、インバータ回路２ａを構成する各スイッチング素子のオン／オフの状態によって定まるモータ３のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電パターンを切り替えるための信号である。より具体的には、駆動制御信号Ｓｄは、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に対応する６種類のＰＷＭ信号を含む。
　プリドライブ回路２ｂは、制御回路１から供給された駆動制御信号Ｓｄとしての６種類のＰＷＭ信号に基づいて、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の制御電極（ゲート電極）を駆動するのに十分な電力を供給可能な６種類の駆動信号Ｖｕｈ，Ｖｕｌ，Ｖｖｈ，Ｖｖｌ，Ｖｗｈ，Ｖｗｌを生成する。
　これらの駆動信号Ｖｕｈ，Ｖｕｌ，Ｖｖｈ，Ｖｖｌ，Ｖｗｈ，Ｖｗｌがインバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の制御電極（ゲート電極）に入力されることにより、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６がオン・オフ動作（スイッチング動作）を行う。例えば、各相に対応するスイッチングレグの上側アームのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５と下側アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６は、交互にオン・オフ動作を行う。これにより、モータ３の各相に直流電源Ｖｉｎから電力が供給され、モータ３が回転する。
　電流検出回路２ｃは、インバータ回路２ａの直流ラインに接続され、直流ラインに流れる電流を検出する。具体的には、電流検出素子としての１つの抵抗（以下、「シャント抵抗」ともいう。）Ｒｓを含む。シャント抵抗Ｒｓは、例えば、直流電源Ｖｉｎとグランド電位との間にインバータ回路２ａと直列に接続されている。すなわち、電流検出回路２ｃのシャント抵抗Ｒｓは、例えば、図１に示すように、インバータ回路２ａの負側（グランド側）に接続されている。モータ駆動において、インバータ回路２ａが制御され、モータ３の３相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れた電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、電流検出回路２ｃのシャント抵抗Ｒｓを流れる。電流検出回路２ｃは、シャント抵抗Ｒｓの両端の差動電圧から、シャント抵抗Ｒｓに流れた電流による電圧降下を検出し、検出結果として、シャント抵抗Ｒｓに流れた電流に対応する電流検出信号Ｖｍを制御回路１に出力する。
　本実施の形態のモータ駆動制御装置１０では、上述する駆動制御信号Ｓｄによるモータ３の駆動に加えて、モータの空転検出において、駆動制御信号Ｓｄによりモータ３の駆動をしていないときに、モータ３が空転していることを判定する構成を有している。
　本実施の形態のモータ駆動制御装置１０では、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチ状態を切り替えることによって、モータ３のロータが回転している場合に、モータ３のコイルとインバータ回路２ａとの間を循環する電流を発生させた後に、電流の経路を遮断したときに生じる誘導性キックバックにより、シャント抵抗に流れる電流に基づいてモータ３が空転していると判定する。
　モータ３の空転を判定するために、本実施の形態のモータ駆動制御装置１０では、駆動回路２は、後述する制御回路１からモータ駆動用の駆動制御信号Ｓｄとは異なる空転制御信号Ｉｄを受け取って、受け取った空転制御信号Ｉｄに基づいてインバータ回路２ａを構成する各スイッチング素子をモータ３の空転を検出するためのスイッチ状態に切り替える。具体的には、空転制御信号Ｉｄに基づいてインバータ回路２ａを構成する各スイッチング素子を、３つのモード（フリーモード、充電モード、放電モード）に対応したスイッチ状態に切り替える。モータ３の空転を検出するための３つのモードについては、後述する。
　空転制御信号Ｉｄは、インバータ回路２ａを構成する各スイッチング素子を、モータ３の空転を検出するための３つのモードに対応したスイッチ状態に切り替えるための信号である。空転制御信号Ｉｄは、モータ駆動用の駆動制御信号Ｓｄとは異なり、モータ３のコイルに駆動電圧を発生させるための信号ではないので、各スイッチング素子のオン・オフを交互に切り替える信号ではなく、例えば所定の長さを有するハイまたはローの信号である。空転制御信号Ｉｄは、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に対応する６種類の信号を含む。
　プリドライブ回路２ｂは、制御回路１から出力された空転制御信号Ｉｄに基づいて、インバータ回路２ａを構成する各スイッチング素子のスイッチ状態を切り替えるための切り替え信号として駆動信号を生成する。
　プリドライブ回路２ｂは、制御回路１から供給された空転制御信号Ｉｄとしての６種類の信号に基づいて、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の制御電極（ゲート電極）のスイッチ状態を切り替えるのに十分な電力を供給可能な信号を生成する。これらの切り替え信号として駆動信号がインバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の制御電極（ゲート電極）に入力されることにより、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチ状態の切り替えが行なわれる。
　ここで、空転制御信号Ｉｄによって切り替えられる、モータ３の空転を検出するための３つのモード（フリーモード、充電モード、放電モード）に対応したスイッチ状態について説明する。
　図２から図６は、空転制御信号Ｉｄによって切り替えられる各スイッチ状態を説明するための図である。図２から図６には、モータ３のコイルとインバータ回路２ａとにおいて、モータ３が空転している場合に流れる電流の状態が矢印で示されている。インバータ回路２ａは、直流電源Ｖｉｎと接続されるとともに、電流検出回路２ｃの一部であるシャント抵抗Ｒｓを介してグランドに接続されている。
　空転制御信号Ｉｄは、フリーモード（図２）、充電モード（図３、図５）、放電モード（図４）の順番で対応するスイッチ状態に切り替える信号である。具体的には、空転制御信号Ｉｄは、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の制御電極（ゲート電極）のスイッチ状態を、図２に示す第１のスイッチ状態（フリーモードに対応）から図３に示す第２のスイッチ状態（充電モードに対応）とし、図４に示すように再び第１のスイッチ状態（放電モードに対応）に切り替えることにより、モータ３の空転を検出することを可能としている。
（フリーモード）
　電源投入後、速度指令信号Ｓｃにより、制御回路１から、空転制御信号Ｉｄが出力されると、制御回路１から出力される空転制御信号Ｉｄによって、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の制御電極（ゲート電極）が第１のスイッチ状態に切り替えられる。具体的には、図２に示すように、インバータ回路２ａにおいて、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の全てのスイッチ状態がオフに切り替えられる。
　図２に示すように、この第１のスイッチ状態において、モータ３のロータが空転していると、各相のコイルに誘起電圧が発生するが、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のオフと寄生ダイオードのクランプにより、モータ３のコイルとインバータ回路２ａとの間を循環する電流は発生しない。また、このとき、シャント抵抗Ｒｓに電流は流れない。
（充電モード）
　次に、制御回路１から出力される空転制御信号Ｉｄによって、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の制御電極（ゲート電極）が第１のスイッチ状態から第２のスイッチ状態に切り替えられる。第２のスイッチ状態は、モータ３のロータが空転していると、各相のコイルに誘起電圧が発生し、コイルと、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のうちのオンにされたスイッチング素子とにより形成される閉回路において、発生した電流が循環するようなスイッチ状態である。具体的には、インバータ回路２ａにおいて、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の全てのスイッチ状態をオフとする第１のスイッチ状態から、例えば、図３に示すように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の下側アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のみのスイッチ状態をオンとする第２のスイッチ状態に切り替えられる。
　図３に示すように、インバータ回路２ａにおいて、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の下側アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のスイッチ状態をオンとする第２のスイッチ状態となった場合、モータ３のロータが空転していると、各相のコイルに誘起電圧により前記モータのコイルと前記インバータ回路との間を循環する誘導電流が発生し、コイルとオンにされた下側アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６とにより形成される閉回路において、発生した電流が循環する。また、このとき、シャント抵抗は閉回路に含まれないため、シャント抵抗Ｒｓに電流は流れない。
　具体的には、モータが空転している場合、コイルに対するロータの回転により、各相のコイルに、各位相が１２０度ズレたモータ回転の電気角周期で、回転数に比例した誘起電圧（ｅｕ、ｅｖ、ｅｗ）が、磁束の変化を妨げる電流を発生させる方向に極性を持って発生する。このとき、電流波形は、電圧波形に対して９０度遅れた位相となる。
（放電モード）
　次に、制御回路１から出力される空転制御信号Ｉｄによって、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の制御電極（ゲート電極）が第２のスイッチ状態から再び第１のスイッチ状態に切り替えられる。具体的には、例えば、インバータ回路２ａにおいて、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の下側アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のスイッチ状態をオンとする第２のスイッチ状態から、図４に示すように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の全てのスイッチ状態をオフとする第１のスイッチ状態に再び切り替えられる。
　図４に示すように、モータ３のロータが空転している場合、インバータ回路２ａにおいて、第２のスイッチ状態から、第１のスイッチ状態となるときに、循環していた誘導電流の経路が遮断される。このとき、モータ３の巻線のコイルは、コイルを循環していた誘導電流（図４のＡ）を流し続けようとするため、コイルに誘導性キックバックが発生する。この誘導性キックバックによる電圧変動が各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の寄生ダイオードでクランプされた電圧範囲内に収束するまでの短時間において、誘導電流の下流側となるレグの上側アームと下側アームの接続点で電圧上昇が発生し、上側アームのスイッチング素子Ｑ１の寄生ダイオード経由で、コイルから電源側に電流が流れ、誘導電流の上流側となるレグの上側アームと下側アームの接続点で電圧降下が発生し、下側アームのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ６の寄生ダイオード経由で、グランド側からコイルに電流が流れ、シャント抵抗Ｒｓのグランド側からコイル側に、電流（図４のＢ）が流れる。
　本実施の形態のモータ駆動制御装置１０では、電流検出回路２ｃにおいて、放電モードのときに生じる誘導性キックバックにより、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流を検出して、所定の電流が流れたと判定した場合に、モータ３が空転していることを判定することができる。
　なお、上記の例では、充電モードに対応した第２のスイッチ状態として、図３に示すように、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のうちの下側アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のスイッチ状態をオンとする場合を例に挙げて説明していたが、これに限定されない。
　第２のスイッチ状態として、図５に示すように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の上側アームのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５または下側アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のいずれか２つ（図５ではＱ２とＱ４）のスイッチ状態をオンとしたものも含む。図５に示すスイッチ状態では、モータ３のロータが空転していると、各相のコイルに誘起電圧が発生し、コイルとスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のうちのオンにされたトランジスタとにより形成される閉回路において発生した誘導電流が循環する。すなわち、第２のスイッチ状態は、モータ３のロータが空転していると、各相のコイルに誘起電圧が発生し、コイルとスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のうちのオンにされたトランジスタとにより形成される閉回路において発生した誘導電流が常に循環するようなスイッチ状態といえる。
　一方で、図６に示すように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の上側アームのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５または下側アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のいずれか１つ（図６ではＱ２）のスイッチ状態をオンとする場合は、形成される閉回路が常に存在しないため、誘導電流が常に循環しないので、第２のスイッチ状態に含まれない。
　図１に戻って、電流検出回路２ｃは、モータ駆動において、インバータ回路２ａが制御され、モータ３の３相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを流れた電流を検出するとともに、モータの空転検出において、モータ３のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗとインバータ回路２ａとの間を循環する誘導電流を発生させた後、誘導電流の経路を遮断したときに生じる誘導性キックバックにより、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流を検出するための回路である。電流検出回路２ｃは、シャント抵抗Ｒｓに流れた電流に対応する電流検出信号Ｖｍを制御回路１に出力する。
　図７は、モータ駆動制御装置１０の電流検出回路２ｃの構成例を示す図である。電流検出回路２ｃは、シャント抵抗Ｒｓに加えて、双方向電流検出回路６０と遅延回路６１を含んでいる。
　図７の電流検出回路２ｃは、シャント抵抗Ｒｓに流れた電流に対応する電流検出信号Ｖｍを出力する。
　具体的には、図７の双方向電流検出回路６０は、シャント抵抗Ｒｓの両端における差動電圧を取得し、差動増幅回路を利用したアンプ部により所定のゲインで増幅して、シャント抵抗Ｒｓにおける電圧降下信号Ｖｏｕｔとして出力する。遅延回路６１は、電圧降下信号Ｖｏｕｔを抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３による回路で平滑化し、シャント抵抗Ｒｓに流れた電流に対応する電流検出信号Ｖｍとして制御回路１に出力する。双方向電流検出回路６０は、アンプの出力をオフセットする電圧をＯＰＡＭＰの正端子に印加して、シャント抵抗Ｒｓに生じた電圧降下の正と負との両方を検出可能な構成、すなわち双方向の電流を測定可能な構成となっている。なお、アンプの出力をオフセットする電圧はＶｄｃ／２に限らず、アンプの出力をオフセットする電圧をＯＰＡＭＰの負端子に印加してもよい。
　図８は、モータ駆動制御装置１０の制御回路１に含まれる電流測定部１６の構成例を示す図である。電流測定部１６は、サンプリング回路７０、Ｄ／Ａ変換器７１、比較器７２、およびオフセット計算器７３を有する。
　図８の電流測定部１６は、電流検出回路２ｃから入力されたシャント抵抗Ｒｓに流れた電流に対応する電流検出信号Ｖｍに対して、所定のタイミングでＡ／Ｄ変換を行い、さらに後述するオフセット調整を行って、制御回路１で利用する電流測定値Ｉｖａｌを生成する。電流測定値Ｉｖａｌは、電流検出回路２ｃのシャント抵抗Ｒｓに流れる電流に対応する値となる。
　具体的には、図８のサンプリング回路７０は、例えばスイッチとコンデンサとにより構成され、制御回路１の後述するタイミング調整部１５または状態制御部１２から出力される駆動トリガ信号Ｔｒ，Ｉｒに応じてスイッチのオン・オフが切り替えられることによって、電流検出回路２ｃの出力電圧である電流検出信号Ｖｍに対して所定のタイミングでＡ／Ｄ変換を行う。Ａ／Ｄ変換は、サンプリング回路７０による標本化と、Ｄ／Ａ変換器７１と比較器７２による量子化により行われる。Ａ／Ｄ変換により生成された値は、さらにオフセット計算器７３により後述するオフセット調整が行われ、シャント抵抗Ｒｓに流れた電流に対応する電流測定値Ｉｖａｌが生成される。電流測定値Ｉｖａｌは、モータ駆動において、電流測定値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとして、ベクトル制御部１３で利用される。また、電流測定値Ｉｖａｌは、モータの空転検出において、制御回路１の後述する状態制御部１２の空転判定部２２で利用される。
　制御回路１は、モータの駆動において、例えば、外部から入力される、モータ３の動作の目標状態を指示する速度指令信号Ｓｃに基づいて、モータ３を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄを生成し、モータ３の駆動を制御する。具体的には、制御回路１は、モータ３が速度指令信号Ｓｃによって指定された動作状態となるように駆動制御信号Ｓｄを生成して、駆動回路２に与える。
　制御回路１は、また、モータの空転検出において、駆動制御信号Ｓｄの代わりに空転制御信号Ｉｄを生成し、モータ３の空転を検出する。具体的には、制御回路１は、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が空転制御信号Ｉｄによって指定されたスイッチ状態となるように空転制御信号Ｉｄを生成して、駆動回路２に与える。
　後述する状態制御部１２は、さらに、モータの空転検出において、空転トリガ信号Ｉｒを生成し、電流検出回路２ｃにおいて検出した電流検出信号Ｖｍから電流測定値Ｉｖａｌを生成させる。具体的には、状態制御部１２は、所定のタイミングでサンプリング回路７０のスイッチをオンする空転トリガ信号Ｉｒを生成し、電流測定部１６に与える。なお、図９には特に示していないが、状態制御部１２は、かかる処理を実行する機能部をさらに有していてもよい。
　実施の形態において、制御回路１は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の各種記憶装置と、カウンタ（タイマ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、クロック発生回路、および入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路とが、バスや専用線を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置（例えばマイクロコントローラ）である。
　なお、モータ駆動制御装置１０は、制御回路１の少なくとも一部と駆動回路２の少なくとも一部とが１つの集積回路装置（ＩＣ）としてパッケージ化された構成であってもよいし、制御回路１と駆動回路２がそれぞれ個別の集積回路装置として夫々パッケージ化された構成であってもよい。
　図９は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０における制御回路１の機能ブロック構成を示す図である。
　図９に示すように、制御回路１は、例えば、ベクトル制御によるモータの駆動において、駆動制御信号Ｓｄを生成するための機能ブロックとして、駆動指令取得部１１、状態制御部１２、ベクトル制御部１３、ＰＷＭ信号生成部１４、タイミング調整部１５および電流測定部１６を有する。また、制御回路１は、モータの空転検出において、空転制御信号Ｉｄを生成するための機能ブロックとして、状態制御部１２および電流測定部１６を有する。状態制御部１２は、第１切替部２１ａ、第２切替部２１ｂ、および空転判定部２２を有している。
　これらの機能ブロックは、例えば、制御回路１としてのプログラム処理装置において、プロセッサが、メモリに記憶されたプログラムに従って各種演算処理を実行するとともに、カウンタやＡ／Ｄ変換回路等の周辺回路を制御することによって実現される。
　駆動指令取得部１１は、外部から速度指令信号Ｓｃを受信し、受信した速度指令信号Ｓｃを解析することにより、速度指令信号Ｓｃで指定されたモータ３の目標となる動作状態を指定する値を取得する。
　速度指令信号Ｓｃは、モータ３の動作の目標状態を指示する値を含む。速度指令信号Ｓｃは、例えば、モータ駆動制御装置１０の外部に設けられた、モータユニット１００を制御するための上位装置から出力される信号である。
　実施の形態において、速度指令信号Ｓｃは、例えば、モータ３のロータの回転速度を指定する。速度指令信号Ｓｃは、モータ３のロータの目標となる回転速度（目標回転速度）の値ωｒｅｆを含んでいる。
　速度指令信号Ｓｃは、例えば、指定する目標回転速度ωｒｅｆに応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号である。駆動指令取得部１１は、例えば、速度指令信号ＳｃのＰＷＭ信号のデューティ比を計測し、計測したデューティ比に応じた回転速度を目標回転速度ωｒｅｆとして出力する。
　状態制御部１２は、モータの駆動において、目標回転速度ωｒｅｆをそのままベクトル制御部１３に出力する。状態制御部１２は、後述する空転判定信号が空転判定部２２から生成された場合に、モータの始動方法を判断することができる。なお、図９には特に示していないが、状態制御部１２は、かかる処理を実行する機能部をさらに有していてもよい。
　ベクトル制御部１３は、周知のベクトル制御に従って、目標回転速度ωｒｅｆと電流測定値Ｉｖａｌから、電圧値Ｖα，Ｖβを生成し、ＰＷＭ信号生成部１４（空間ベクトル変調回路：ＳＶＭ（Ｓｐａｃｅ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）回路）に出力する。このとき、電流測定値Ｉｖａｌは、後述するオフセット調整が行われ、駆動制御信号Ｓｄとの測定タイミングにより電流測定値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとして扱われる。
　ＰＷＭ信号生成部１４は、駆動制御信号Ｓｄを駆動回路２に出力し、駆動回路２をＰＷＭ制御するとともにＰＷＭ制御におけるＰＷＭのカウント開始を示す信号であるＰＷＭカウント信号Ｔｃをタイミング調整部１５に出力する。
　タイミング調整部１５は、ＰＷＭのカウント開始と同期してタイミング生成のカウンタを開始して、電流測定部１６にトリガをかける。具体的には、タイミング調整部１５は、ＰＷＭ信号生成部１４から出力されたＰＷＭカウント信号Ｔｃに基づいた電流取り込みタイミングにおいて、駆動トリガ信号Ｔｒを電流測定部１６に出力する。
　電流測定部１６は、駆動トリガ信号Ｔｒに基づいて、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対応する電流検出信号Ｖｍに対してＡ／Ｄ変換を行い、さらに後述するオフセット調整を行って、電流測定値Ｉｖａｌを生成する。電流測定値Ｉｖａｌは、ベクトル制御部１３に出力され、ベクトル制御部１３は、タイミング調整部１５からのタイミング信号Ｓｔに基づいて、３相の電流値からベクトル制御を行い、ＰＷＭ信号生成部１４における通電の大きさを計算する。
　状態制御部１２は、モータの空転検出において、電流測定部１６に対して、所定のタイミングでサンプリング回路７０のスイッチをオンする空転トリガ信号Ｉｒを出力して、電流検出信号Ｖｍの測定を指示するとともに、入力された電流検出信号Ｖｍに対してＡ／Ｄ変換を行い、さらに後述するオフセット調整を行って、電流測定値Ｉｖａｌを生成する。
　ここで、オフセット調整について説明する。電流検出回路２ｃは、モータの駆動とモータの空転検出において、シャント抵抗Ｒｓの双方向に流れる電流を測定可能としているため、電流検出回路２ｃの双方向電流検出回路６０において、シャント抵抗Ｒｓにおける電圧降下信号Ｖｏｕｔ、および電流検出信号Ｖｍが、Ｖｄｃ／２でオフセットされる。このため、電流測定部１６は、シャント抵抗Ｒｓに電流が流れない状態において、電流測定値Ｉｖａｌがゼロ以外の値になる。オフセット調整することで、シャント抵抗Ｒｓに電流が流れない状態の電流測定値Ｉｖａｌをゼロとすると、従来のグランド方向（インバータ回路２ａからグランドに向かう方向）の電流測定と同等になり、さらに正負の符号で電流方向が明確化される。
　オフセット調整のため、状態制御部１２は、シャント抵抗Ｒｓに電流が流れない状態として、フリーモードまたは充電モードのときに、電流測定部１６に入力された電流検出信号Ｖｍに対してＡ／Ｄ変換を行い、予めオフセット値を取得し、この取得したオフセット値を電流測定部１６のオフセット計算器７３で利用する。
　具体的には、状態制御部１２は、フリーモード（最初の第１スイッチ状態）または充電モード（第２のスイッチ状態）のときに、電流測定部１６のサンプリング回路７０のスイッチをオンする空転トリガ信号Ｉｒを出力して、電流検出回路２ｃから入力された電流検出信号Ｖｍに対してＡ／Ｄ変換を行い、オフセット計算器７３を無効化して生成した電流測定値を、オフセット値として特定しておく。オフセット計算器７３を無効化して電流測定値を生成することを複数回繰り返して、複数回生成した電流測定値の平均値をオフセット値としてもよい。フリーモードまたは充電モードのときは、モータの空転の有無にかかわらず、電流検出回路２ｃのシャント抵抗Ｒｓには電流が流れないので、このとき検出した電流検出信号Ｖｍは、電流ゼロの基準とすることができ、電流測定値Ｉｖａｌを生成する際に用いるオフセットとすることができる。
このオフセット調整は、電源投入直後、または速度指令信号Ｓｃが入力された直後のフリーモードに行われてもよいし、速度指令信号Ｓｃが入力された後の充電モードに行われてもよい。
　状態制御部１２は、モータの空転検出において、放電モードのとき、すなわち第２のスイッチ状態から第１のスイッチ状態に切り替えたときに、電流測定部１６に対して、所定のタイミングでサンプリング回路７０のスイッチをオンする空転トリガ信号Ｉｒを出力して、入力された電流検出信号Ｖｍの測定を指示するとともに、入力された電流検出信号Ｖｍに対してＡ／Ｄ変換を行い、さらにオフセット調整を行って、電流測定値Ｉｖａｌを生成する。電流測定部１６は、生成した電流測定値Ｉｖａｌを状態制御部１２の空転判定部２２に出力する。
　空転判定部２２は、電流測定部１６で生成された電流測定値Ｉｖａｌに基づいてモータ３が空転しているか否かを判定し、空転の判定結果を示す空転判定信号を生成する。具体的には、空転判定部２２は、予め設定された空転閾値と、電流測定部１６で生成された電流測定値Ｉｖａｌとを比較して、インバータ回路方向であるマイナス側で最大の電流測定値Ｉｖａｌが閾値を超えて、空転閾値よりも小さい（負の値が大きい）場合に、モータ３が空転していると判定する。
　モータ３が空転している場合、放電モードに切り替わったタイミングで誘導性キックバックが発生し、グランド側からインバータ回路２ａ側に電流が流れる。モータ３が高速で空転している場合は、誘起電圧と誘導電流が増加するため、誘導性キックバックの期間が長くなり、シャント抵抗Ｒｓをインバータ回路方向に流れる電流が大きくなるので、これを判定に用いている。空転判定部２２は、例えば、モータ３が停止しているときに、誘導性キックバックによりシャント抵抗Ｒｓに流れる電流による電流測定値（負の値が小さい）から、最低の回転数で空転しているときに、誘導性キックバックによりシャント抵抗Ｒｓに流れる電流に対応する電流測定値（負の値が大きい）までの範囲の値を空転閾値として採用することができる。
　状態制御部１２において、第１切替部２１ａは、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を第１のスイッチ状態に切り替える第１の空転制御信号Ｉｄ１を生成する。状態制御部１２において、第２切替部２１ｂは、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を第２のスイッチ状態に切り替える第２の空転制御信号Ｉｄ２を生成する。状態制御部１２の第１切替部２１ａ、第２切替部２１ｂで生成される第１および第２の空転制御信号Ｉｄは、駆動回路２に出力される。
　状態制御部１２においては、空転検出が可能なスイッチ状態とするために、電源投入後、駆動指令取得部１１において速度指令信号Ｓｃを受け取るまでは、フリーモードに対応する第１の空転制御信号Ｉｄ１を第１切替部２１ａにより生成する。状態制御部１２においては、その後、充電時間（充電モードに対応する期間）は、第２切替部２１ｂにより第２の空転制御信号Ｉｄ２を生成する。状態制御部１２においては、さらにその後、放電時間（放電モードに対応する期間）は、再び第１切替部２１ａにより第１の空転制御信号Ｉｄ１を生成する。なお、放電時間の後は、フリーモードに対応する第１の空転制御信号Ｉｄ１を第１切替部２１ａにより生成してもよい。
　フリーモードから充電モードに移行するタイミングは、例えば、駆動指令取得部１１が速度指令信号Ｓｃを受け取った後であってもよい。
　充電時間は、モータ３のコイルの巻線抵抗とインダクタンスから規定される時定数の１０倍の時間に設定することができる。モータ３のコイルは、巻線抵抗とインダクタンスとを有することからＲＬ直列回路と見なすことができ、巻線電流が安定するまでの時間は時定数の１０倍である。例えば、巻線抵抗０．４４Ω、インダクタンス０．４３３３ｍＨのとき、時定数１ｍｓｅｃとなる。この場合は、充電時間は、１０ｍｓｅｃとすることができる。充電時間が長い方が、低い回転数でのモータ停止と空転との区別が明確であるが、充電時間は短い方が空転検知の検査期間が短くなる点で好ましい。
　放電時間は、誘導性キックバックによりシャント抵抗Ｒｓをインバータ回路方向に流れる電流は減衰によりゼロに収束するため、電流検出回路２ｃにおける遅延回路６１の時定数以上の時間であればよく、インバータ回路方向で最大の電流が測定できれば、モータの空転状態の有無が判定できるため、放電時間に到達したとしてもよい。また、放電時間は、モータ３のコイルの巻線抵抗とインダクタンスから規定される時定数の０．５倍以上の時間に設定することができる。時定数の０．５倍は、シャント抵抗Ｒｓをインバータ回路方向に流れる電流が減衰によりピーク時の６割くらいに収束するタイミングであるが、放電モードでは、シャント抵抗Ｒｓにおけるインバータ方向で最大の電流が検出できればよいからである。例えば、巻線抵抗０．４４Ω、インダクタンス０．４３３３ｍＨのとき、時定数１ｍｓｅｃとなる。この場合は、放電時間は、０．５ｍｓｅｃとすることができる。
　図１０および図１１は、誘導性キックバックによりシャント抵抗に流れる電流に対して電流測定部１６で生成された電流測定値とモータ３の回転数との関係を示す図である。図１０および図１１の（ａ）は、充電時間（充電モードに対応する期間）が５０ｍｓｅｃであり、図１０および図１１の（ｂ）は、充電時間（充電モードに対応する期間）が１０ｍｓｅｃである。
　図１０は、充電時間（充電モードに対応する期間）において、モータ３のロータが低速の範囲で空転している場合であり、図１１は、モータ３のロータが高速の範囲で空転している場合である。図１０および図１１では、縦軸に誘導性キックバックによりシャント抵抗に流れる電流に対して電流測定部１６で生成された電流測定値が示されており、横軸にモータ３の回転数（ｒｐｍ）が示されている。このとき、電流測定値は、オフセット調整が行われている。
　図１０および図１１では、各モータ３の回転数において観測される誘導性キックバックによりシャント抵抗に流れる電流に対して電流測定部１６で生成された電流測定値が示されている。電流測定値は、シャント抵抗Ｒｓにおいてグランド側からインバータ回路２ａ側に電流が流れるので、負（－）の値となっている。図１０および図１１によれば、充電時間が１０ｍｓｅｃでも５０ｍｓｅｃでも、幅広い範囲のモータ３の回転数において同様に、電流測定値とモータ回転数が略比例関係になっている。なお、２５０ｒｐｍ以下は実質的に回転が止まっているといえる。また、３００ｒｐｍ程度で空転している場合、充電時間が１０ｍｓｅｃでも５０ｍｓｅｃでも、電流測定値が－４００未満である。したがって、誘導性キックバックによりシャント抵抗に流れる電流は充電時間に依存せず、充電時間が１０ｍｓｅｃであれば十分に空転検出可能であることが判る。
　次に、状態制御部１２の電源投入後のモードの移行について、詳細に説明する。
　図１２および図１３は、モータユニット１００に電源投入後、速度指令信号Ｓｃが入力され、空転の判定が終了するまでの信号波形の一例を示すタイミングチャートを示す図である。図１２は、モータ３のロータが全く動いていないときのタイミングチャートであり、図１３は、モータ３のロータが動いているとき（空転しているとき）のタイミングチャートである。
　図１２および図１３において、上から順に、速度指令信号Ｓｃ、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲートに入力される各駆動信号、電流測定部１６においてサンプリング回路７０のスイッチングを制御する空転トリガ信号Ｉｒ、電流検出回路２ｃのシャント抵抗Ｒｓにおいて検出されるシャント電流Ｉｓ、Ｕ相の巻線電流の各波形が示されている。なお、シャント電流Ｉｓは、電流検出回路２ｃのシャント抵抗Ｒｓに流れる電流であり、電流検出信号Ｖｍに相当する電流である。
　図１２および図１３に示すように、モータ駆動制御装置１０が、フリーモード、充電モード、放電モードを経て、再びフリーモードに戻ることが示されている。このとき、モータ駆動制御装置１０は、電源投入後において、フリーモードから開始する。なお、図１２および図１３に示すタイミングチャートでは、放電モードの後に、再びフリーモードとなる場合を例に挙げているが、これに限定されない。
　フリーモードでは、空転制御信号Ｉｄ１によって、インバータ回路２ａは第１のスイッチ状態とされる。具体的には、空転制御信号Ｉｄ１によって、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲートに入力される駆動信号が全てローとされ、インバータ回路の全てのスイッチをオフする。この状態では、モータの空転状態の有無にかかわらず、モータ３のコイルとインバータ回路２ａとの間に閉回路が形成されないことから、モータ３のコイルの電流は、ゼロになる。また、シャント抵抗Ｒｓに電流は流れない。
　また、図１２および図１３の例では、フリーモードでは、シャント電流Ｉｓを測定するための空転トリガ信号Ｉｒがローとなっている。しかしながら、この期間において、空転トリガ信号Ｉｒを所定のタイミングでハイとしてもよい。この場合、電流測定部１６は、電流検出回路２ｃから出力される電流検出信号Ｖｍを取得して、シャント抵抗Ｒｓに電流が流れないことからオフセットとすることができる。
　次に、充電モードでは、空転制御信号Ｉｄ２によって、インバータ回路２ａは第２のスイッチ状態とされる。具体的には、空転制御信号Ｉｄ２によって、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のうちの下側アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６におけるゲートに入力される駆動信号が全てハイとされ、インバータ回路の全てのローサイドスイッチをオフする。
　この状態において、モータ３のロータが全く動いていない場合は、図１２に示すように、フリーモードと同様に、モータ３のコイルおよびシャント抵抗Ｒｓに電流は流れない。一方で、モータ３のロータが動いている場合は、モータ３のコイルに誘起電圧が生じて、図１３に示すように、モータ３のコイルと、インバータ回路２ａでオンしているスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６とで閉回路が形成され、モータ３のコイルとインバータ回路２ａとの間を循環する電流が発生し、巻線にモータの回転に応じた電流が流れるが、このとき、シャント抵抗は閉回路に含まれないため、シャント抵抗Ｒｓに電流は流れない。
　また、図１２および図１３の例では、充電モードでは、シャント電流Ｉｓを測定するための空転トリガ信号Ｉｒがローとなっている。しかしながら、この期間において、所定のタイミングでハイとしてもよい。この場合、電流測定部１６は、電流検出回路２ｃから出力される電流検出信号Ｖｍを取得して、シャント抵抗Ｒｓに電流が流れないことから、オフセットとすることができる。なお、フリーモードでオフセットを取得した場合は、このタイミングで再度オフセットを取得しなくてもよい。
　次に、放電モードでは、空転制御信号Ｉｄ１によって、インバータ回路２ａは再び第１のスイッチ状態とされる。具体的には、空転制御信号Ｉｄ１によって、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲートに入力される駆動信号が再び全てローとされ、インバータ回路の全てのスイッチをオフする。
　この状態において、モータ３のロータが動いている場合は、この期間に、モータ３のコイルとインバータ回路２ａとの間を循環する電流が、コイルを流れ続けようとするため、全てのスイッチング素子のオフにより、誘導性キックバックが発生する。この誘導性キックバックにより、シャント抵抗Ｒｓにおいて、グランド側からインバータ回路２ａの方向（インバータ回路方向）に増大する電流が瞬間的に発生し、ゼロに収束する。このとき、シャント抵抗に流れる電流を電流検出回路２ｃで検出し、電流測定部１６で連続的に測定してインバータ回路方向における最大の電流を測定することにより、モータ３の回転方向は判断できないが、モータ３のロータが空転していることを判定することが可能になる。
　また、放電モードでは、所定のマスク時間の後、シャント電流Ｉｓを測定するための空転トリガ信号Ｉｒが所定のタイミングでハイになる。所定のマスク時間は、駆動信号のオフによるインバータ回路２ａのスイッチングノイズを除去するための期間として設定されている。電流測定部１６は、所定のマスク時間の後、電流検出回路２ｃから出力される電流検出信号Ｖｍを取得して、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流の測定を行う。
　図１３では、２つの状態におけるシャント電流ＩｓとＵ相の巻線電流とを示している。空転による回転数が小さい場合は、充電モードでＵ相巻線電流（点線）の振幅は小さく、放電モードの誘導性キックバックにより、インバータ回路方向であるマイナス側に小さいシャント電流（点線）が発生し、シャント抵抗Ｒｓのインバータ回路方向に流れる電流が小さい。一方で、空転による回転数が大きい場合は、充電モードでのＵ相巻線電流（一点鎖線）の振幅は大きく、放電モードの誘導性キックバックにより、マイナス側に大きいシャント電流（一点鎖線）が発生し、シャント抵抗Ｒｓのインバータ回路方向に流れる電流が大きい。どちらの場合も観測されるシャント電流Ｉｓのインバータ回路方向で最大の電流は空転を判定する空転閾値（二点鎖線）より大きいので、空転していると判定される。
　次に、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０の制御回路１による空転の判定処理の流れについて説明する。
　図１４は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０の制御回路１における電源投入時の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１５はモータ駆動制御装置１０の制御回路１によるオフセット測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１６は、モータ駆動制御装置１０の制御回路１による空転検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　まず、モータ駆動制御装置１０において電源投入されると、図１４に示すように、状態制御部１２において、第１切替部２１ａは、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をフリーモードに対応したスイッチ状態にするために、第１のスイッチ状態に切り替える第１の空転制御信号Ｉｄ１を生成する（ステップＳ１０１）。
　状態制御部１２は、ステップＳ１０１において生成された第１の空転制御信号Ｉｄ１にしたがって、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を第１のスイッチ状態に切り替える空転制御信号Ｉｄ１を生成する。この空転制御信号Ｉｄ１に応じて、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、図２に示すように、第１のスイッチ状態となる。
　次に、状態制御部１２は、オフセット測定処理を実行する（ステップＳ２００）。
　状態制御部１２は、オフセット測定処理を開始すると、図１５に示すように、まず、オフセット測定回数のカウンタをクリアして、オフセット計算器７３を無効化する（ステップＳ２０１）。
　次に、状態制御部１２は、空転トリガ信号Ｉｒを出力して、電流測定部１６のサンプリング回路７０をスイッチングして、電流検出回路２ｃから出力された電流検出信号Ｖｍに対してＡ／Ｄ変換を行い、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流に対応する電流測定値Ｉｖａｌを生成する（ステップＳ２０２）。なお、このときのシャント電流Ｉｓはゼロであるが、双方向電流検出回路６０のアンプをオフセットする電圧により、電流測定値Ｉｖａｌがゼロ以外の値になる。
　状態制御部１２は、ステップＳ２０２の測定が終了すると、オフセット測定回数のカウンタを「＋１」インクリメントする（ステップＳ２０３）。
　状態制御部１２は、オフセット測定回数のカウンタを確認して、現在のオフセット測定回数が所定のオフセット測定回数を超過しているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。
　現在のオフセット測定回数が所定のオフセット測定回数を超過していない場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）は、ステップＳ２０２の処理に戻る。一方で、現在のオフセット測定回数が所定のオフセット測定回数を超過している場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０２の測定において取得した値の平均値をオフセット値として取得するとともに、オフセット計算器７３を有効化する（ステップＳ２０５）。
　図１４に戻って、ステップＳ２００のオフセット測定の後、状態制御部１２は、駆動指令取得部１１が上位装置から速度指令信号Ｓｃを受け取ったか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
　速度指令信号Ｓｃを受け取っていないと判定した場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）は、そのまま所定時間後にステップＳ１０２の再判定を行う。
　速度指令信号Ｓｃを受け取ったと判定した場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）は、空転検出処理を実行する（ステップＳ３００）。
　Ｓ３００の空転検出処理では、既にスイッチ状態がフリーモードに対応した第１のスイッチ状態なので、状態制御部１２において、第２切替部２１ｂは、図１６に示すように、まず、充電モードに対応した第２のスイッチ状態に切り替える第２の空転制御信号Ｉｄ２を生成する（ステップＳ３０１）。このとき、状態制御部１２において、充電時間がリセットされる。
　状態制御部１２は、ステップＳ３０１において生成された第２の空転制御信号Ｉｄ２にしたがって、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を第２のスイッチ状態に切り替える空転制御信号Ｉｄ２を生成する。この空転制御信号Ｉｄに応じて、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、例えば図３に示すように、第２のスイッチ状態となる。
　状態制御部１２において、第２切替部２１ｂは、ステップＳ３０１において第２の空転制御信号Ｉｄ２を生成してから所定の充電時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
　状態制御部１２において、第２切替部２１ｂは、第２の空転制御信号Ｉｄ２を生成してから所定の充電時間が経過すると（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、状態制御部１２において、第１切替部２１ａは、放電モードに対応した第１のスイッチ状態に切り替える第１の空転制御信号Ｉｄ１を生成する（ステップＳ３０３）。このとき、状態制御部１２において、放電時間とマスク時間がリセットされる。
　状態制御部１２は、ステップＳ３０３において生成された第１の空転制御信号Ｉｄ１を生成することにより、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を第１のスイッチ状態に切り替える。すなわち、この空転制御信号Ｉｄ１に応じて、インバータ回路２ａを構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、例えば図４に示すように、再び第１のスイッチ状態となる。
　状態制御部１２は、マスク時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３０４）。状態制御部１２は、マスク時間が経過すると（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、シャント電流測定処理を実行する（ステップＳ３０５）。
　ステップＳ３０５のシャント電流測定処理では、状態制御部１２は、電流測定部１６に対して、空転トリガ信号Ｉｒを出力して、電流測定部１６のサンプリング回路７０をスイッチングして、電流検出回路２ｃから出力された電流検出信号Ｖｍに対してＡ／Ｄ変換を行い、さらにオフセット調整を行って、電流測定値Ｉｖａｌを生成する。電流測定部１６は、電流測定値Ｉｖａｌを状態制御部１２の空転判定部２２に出力する。電流測定値Ｉｖａｌは、電流検出回路２ｃのシャント抵抗Ｒｓに流れる電流に対応する。
　状態制御部１２は、放電時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３０６）。状態制御部１２は、放電時間が経過すると（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、シャント電流測定処理を終了するので、フリーモードになる（ステップＳ３０７）。一方、状態制御部１２は、放電時間が経過していない場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、再びシャント電流測定処理を実行する（ステップＳ３０５）。
　空転判定部２２は、電流測定部１６で生成したインバータ回路方向で最大の電流測定値に基づいてモータ３が空転しているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。空転判定部２２は、ステップＳ３０８において、インバータ回路方向で最大の電流測定値と空転閾値とを比較して、モータ３が空転しているか否かを判定する。空転判定部２２は、電流測定部１６から受け取った電流検出信号Ｖｍに対して生成された電流測定値Ｉｖａｌを実際の電流値に変換してから閾値の電流値と比較してもよいし、電流測定部１６から受け取った電流検出信号Ｖｍをオフセット調整なしで生成した電流測定値Ｉｖａｌを、オフセット調整なしの閾値と比較してもよい。
　空転判定部２２は、インバータ回路方向であるマイナス側で最大の電流測定値が閾値を超えて、空転閾値よりも小さい（負の値が大きい）場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）に、モータ３が空転していると判定する。
　一方で、空転判定部２２は、インバータ回路方向であるマイナス側で最大の電流測定値が空転閾値よりも大きい（負の値が小さい）場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）に、モータ３が停止している（空転していない）と判定する。空転判定部２２は、空転の判定結果を示す空転判定信号を生成する。空転判定信号は、状態制御部１２で利用される。
　図１４に戻って、状態制御部１２は、生成された空転判定信号から、モータ３が空転判定であったか否かを判断し（ステップＳ１０３）、空転判定であったと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、目標回転速度ωｒｅｆをベクトル制御部１３に出力してベクトル制御によるモータの駆動を実行する。一方で、状態制御部１２は、空転判定でないと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ブレーキ、励磁、強制転流始動によるモータの駆動などを実行する。
　以上、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０の制御回路１は、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチ状態を切り替えることによって、モータ３のロータが空転している場合に、モータ３のコイルとインバータ回路２ａとの間を循環する誘導電流を発生させた後に、誘導電流の経路を遮断したときに前記インバータ回路に生じる誘導性キックバックにより、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流に基づいてモータ３が空転していると判定する。
　これによれば、モータ駆動制御装置１０は、位置センサや各相電圧の測定回路を用いることなく、モータ３の空転状態の有無を短時間で精度よく検出することが可能となる。
　また、上記実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０において、制御回路１は、前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチの全てをオフとする第１のスイッチ状態から、前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチ又は前記ローサイドスイッチのうちの少なくとも２つをオンとする第２のスイッチ状態に切り替える第１切替部２１ａと、前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替える第２切替部２１ｂと、前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替えたときに、前記シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータが空転していることを判定する空転判定部２２とを有する。
　これによれば、インバータ回路２ａの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をモータ３の空転を検出するための３つのモード（フリーモード、充電モード、放電モード）に対応したスイッチ状態に切り替えて、モータ３の空転状態の有無を検出することが可能となる。
　また、上記実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０において、前記第２切替部は、前記第２のスイッチ状態が、前記モータの巻線抵抗とインダクタンスから規定される時定数の１０倍の時間が経過したときに前記第１のスイッチ状態に切り替える。
　これによれば、充電時間（充電モードに対応したスイッチ状態の期間）として、十分に空転検出可能である時間が設定されることが可能である。
　また、上記実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０において、前記第１切替部は、前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替えた後、誘導性キックバックにより、前記シャント抵抗に流れる電流が、グランドから前記インバータ回路に向かうインバータ回路方向で最大の電流となるまでの時間、または、前記モータの巻線抵抗とインダクタンスから規定される時定数の０．５倍以上の時間、前記第１のスイッチ状態を維持する。
　これによれば、放電時間（放電モードに対応したスイッチ状態の期間）として、検出する値が減衰によりピーク時の６割くらいの大きさに収束するタイミングで検出を終了しても、シャント抵抗Ｒｓに流れるインバータ方向で最大の電流は測定できるため、十分に空転検出可能である時間が設定されることが可能である。
　また、上記実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０において、前記制御回路は、誘導性キックバックにより、前記シャント抵抗に流れる電流が、前記インバータ回路方向で最大の電流が所定の閾値を超えた場合に、空転していると判定する。
　これによれば、モータ３が停止しているときに、誘導性キックバックによりシャント抵抗Ｒｓに流れる電流から、最低の回転数で空転しているときに、誘導性キックバックによりシャント抵抗Ｒｓに流れる電流までの範囲の電流を空転の判定として採用することにより、確実にモータが空転していることを判定することが可能である。
　また、上記実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０において、前記シャント抵抗と、前記シャント抵抗に流れる電流を、前記インバータ回路からグランドに向かうグランド方向および前記インバータ回路方向の双方向で検出可能な双方向電流検出回路とを含む電流検出回路２ｃをさらに有し、前記制御回路は、前記シャント抵抗に電流が流れない状態において、予め前記電流検出回路から出力される信号をオフセットとして検出しておき、前記空転の判定の際に、前記電流検出回路から出力される信号を、前記オフセットで調整して、前記空転判定部へ出力する電流測定部１６をさらに有する。
　これによれば、シャント抵抗Ｒｓを流れる電流が負電流となるときにもその値を検出することが可能である。
　≪実施の形態の拡張≫
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
　また、実施の形態において、速度指令信号Ｓｃが、モータ３の回転速度の目標値（目標回転速度）を含む場合を例示したが、これに限られない。例えば、速度指令信号Ｓｃは、モータ３のトルクを指定するトルク指令信号であってもよい。
　また、実施の形態において、モータ駆動制御装置１０は位置センサや各相電圧の測定回路を用いない例に基づいて説明したが、位置センサや各相電圧の測定回路を設けてもよい。この場合でも、位置センサや各相電圧の測定回路は、空転検出する際には用いる必要はない。位置センサとしては、ホール信号を出力するホール素子を用いてもよいし、このようなホール信号に代えて、モータ３のロータの回転位置に対応する他の信号が回転位置検出信号として入力されるように構成されていてもよい。例えば、エンコーダやレゾルバ等を設け、その検出信号が制御回路１に入力されるようにしてもよい。また、各相電圧の測定回路としては、Ａ／Ｄ変換器や、各相電圧と中性点電圧とを比較するコンパレータの信号を回転位置検出信号として入力されるように構成されていてもよい。
　また、実施の形態において、制御回路１は、上述した回路構成に限定されない。制御回路１は、本発明の目的にあうように構成された、様々な回路構成を適用することができる。
　具体的には、電流測定部１６において、サンプリング回路７０の代わりに、コンパレータを使用した空転判定回路を構成して、Ｄ／Ａ変換器から空転閾値となる信号を出力し、この空転閾値をインバータ回路方向で最大の電流検出信号Ｖｍが超えた場合に、モータが空転していると判定して、空転判定信号を状態制御部１２に出力するようにしてもよい。
　また、実施の形態において、定期的に充電モードと放電モードを繰り返すことにより、充電モードによりモータをショートブレーキ状態にしながら、放電モードでモータの空転判定を行いモータの停止を待機させてもよい。
　また、実施の形態において、モータの駆動は、正弦波駆動に限らない。
　実施の形態においてモータ駆動制御装置１０により駆動されるモータ３の相数は、３相に限られない。
　上述のフローチャートは具体例であって、このフローチャートに限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されていてもよいし、処理が並列化されていてもよい。
　１…制御回路、２…駆動回路、２ａ…インバータ回路、２ｂ…プリドライブ回路、２ｃ…電流検出回路、３…モータ、１０…モータ駆動制御装置、１１…駆動指令取得部、１２…状態制御部、１３…ベクトル制御部、１４…ＰＷＭ信号生成部、１５…タイミング調整部、１６…電流測定部、２１ａ…第１切替部、２１ｂ…第２切替部、２２…空転判定部、６０…双方向電流検出回路、６１…遅延回路、７０…サンプリング回路、７１…Ｄ／Ａ変換器、７２…比較器、７３…オフセット計算器、１００…モータユニット、Ｑ１～Ｑ６…スイッチング素子、Ｒｓ…シャント抵抗、Ｓｃ…速度指令信号、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｉｄ…空転制御信号、Ｔｒ…駆動トリガ信号、Ｉｒ…空転トリガ信号、Ｖｍ…電流検出信号、Ｉｖａｌ…電流測定値、ωｒｅｆ…目標回転速度、Ｖα，Ｖβ…電圧値、Ｔｃ…ＰＷＭカウント信号、Ｓｔ…タイミング信号、Ｖｄｃ，Ｖｉｎ…直流電源、Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌ…駆動信号、Ｖｏｕｔ…電圧降下信号。

Claims (7)

  1. 　少なくとも１相のコイルを有するモータを駆動するための駆動制御信号を生成する制御回路と、
    　前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含むインバータ回路を有し、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替えることにより、前記モータのロータを回転させる駆動回路と、
    　前記インバータ回路とグランドの間に設けられたシャント抵抗と、を備え、
    　前記制御回路は、
    　前記駆動制御信号に代えて空転制御信号を生成して、前記インバータ回路のスイッチ状態を切り替えることによって、前記モータのロータが空転している場合に、前記モータのコイルと前記インバータ回路との間を循環する誘導電流を発生させた後に、前記誘導電流の経路を遮断したときに前記インバータ回路に生じる誘導性キックバックにより、シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータが空転していることを判定する、
    　モータ駆動制御装置。
  2. 　請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記制御回路は、
    　前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチの全てをオフとする第１のスイッチ状態から、前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチ又は前記ローサイドスイッチのうちの少なくとも２つをオンとする第２のスイッチ状態に切り替える第１切替部と、
    　前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替える第２切替部と、
    　前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替えたときに、前記シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータが空転していることを判定する空転判定部とを有する、
    　モータ駆動制御装置。
  3. 　請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記第２切替部は、前記第２のスイッチ状態が、前記モータの巻線抵抗とインダクタンスから規定される時定数の１０倍の時間が経過したときに前記第１のスイッチ状態に切り替える、
    　モータ駆動制御装置。
  4. 　請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記第１切替部は、前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替えた後、誘導性キックバックにより、前記シャント抵抗に流れる電流が、グランドから前記インバータ回路に向かうインバータ回路方向で最大の電流となるまでの時間、または、前記モータの巻線抵抗とインダクタンスから規定される時定数の０．５倍以上の時間、前記第１のスイッチ状態を維持する、
    　モータ駆動制御装置。
  5. 　請求項４に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記制御回路は、誘導性キックバックにより、前記シャント抵抗に流れる電流が、前記インバータ回路方向で最大の電流が所定の閾値を超えた場合に、空転していると判定する、
    　モータ駆動制御装置。
  6. 　請求項４に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記シャント抵抗と、前記シャント抵抗に流れる電流を、前記インバータ回路からグランドに向かうグランド方向および前記インバータ回路方向の双方向で検出可能な双方向電流検出回路とを含む電流検出回路をさらに有し、
    　前記制御回路は、前記シャント抵抗に電流が流れない状態において、予め前記電流検出回路からの出力信号をオフセットとして検出しておき、前記空転の判定の際に、前記電流検出回路から出力される信号を、前記オフセットで調整して、前記空転判定部へ出力する電流測定部をさらに有する、
    　モータ駆動制御装置。
  7. 　少なくとも１相のコイルを有するモータを駆動するための駆動制御信号を生成する制御回路と、前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含むインバータ回路を有し、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替えることにより、前記モータのロータを回転させる駆動回路と、前記インバータ回路とグランドの間に設けられたシャント抵抗と、を備えたモータ駆動制御装置において実行されるモータの空転検出方法であって、
    　前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチの全てをオフとする第１のスイッチ状態から、前記インバータ回路に含まれる前記ハイサイドスイッチ又は前記ローサイドスイッチのうちの少なくとも２つをオンとする第２のスイッチ状態に切り替える第１ステップと、
    　前記第２のスイッチ状態から前記第１のスイッチ状態に切り替える第２ステップと、
    　前記第１のスイッチ状態に切り替えたときに、前記シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータが空転していることを判定する第３ステップとを含む、
    　モータの空転検出方法。
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