特許 6498501 モータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6498501

(24)【登録日】2019年3月22日

(45)【発行日】2019年4月10日

(54)【発明の名称】モータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/08 20160101AFI20190401BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/08

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-80770(P2015-80770)

(22)【出願日】2015年4月10日

(65)【公開番号】特開2016-201912(P2016-201912A)

(43)【公開日】2016年12月1日

【審査請求日】2017年10月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(72)【発明者】

【氏名】星野 隆

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 保

【審査官】 ▲桑▼原 恭雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３２８６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１６８７９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ６／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｕ相ステータコイル、Ｖ相ステータコイル及びＷ相ステータコイルが巻かれたステータと、複数の磁極を有する永久磁石ロータと、前記永久磁石ロータの近傍に配置されたＵ相ホールセンサ、Ｖ相ホールセンサおよびＷ相ホールセンサと、を有するブラシレスモータと、制御部と、ゲートドライバと、インバータと、通電切り替えタイマと、
を備えるモータ駆動装置であって、
前記制御部は、
前記Ｕ相ホールセンサ信号、前記Ｖ相ホールセンサ信号及び前記Ｗ相ホールセンサ信号のレベルを判定し、
各相の前記ホールセンサ信号のレベルから、前記ロータの磁極位置を確定し、
各相の前記ホールセンサ信号からセンサエッジ間隔時間を取得し、
前記センサエッジ間隔時間を所定の数で除算して、所定の電気角の回転時間を算出し、
前記所定の電気角の回転時間を、直前に検出された所定の電気角の回転時間から推定して補正し、
前記通電切り替えタイマの動作を開始させ、前記所定の電気角の回転時間経過毎に割り込み処理を行い、
前記磁極位置を用いてＰＷＭ Ｄｕｔｙを算出し、
前記算出されたＰＷＭ Ｄｕｔｙをゲートドライバに出力し、前記ゲートドライバにＰＷＭ信号を出力させ、
前記インバータは、前記ＰＷＭ信号に基づいて、前記ステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。

【請求項2】

前記複数の所定の電気角が、第１の所定の電気角と第２の所定の電気角との２つあり、
前記ホールセンサのエッジ間隔時間である電気角６０度回転時間を除算する所定の数が、第１の所定の数と第２の所定の数との２つあり、
前記第２の所定の数は、前記第１の所定の数より小さい値であって、
前記制御部は、
前記ロータ回転数が予め設定されたロータ回転数未満である場合、前記第１の所定の電気角を、前記電気角６０度回転時間を前記第１の所定の数で除算することにより算出し、前記電気角６０度回転時間から前記第１の所定の電気角が経過する毎に前記ＰＷＭ信号を変化させ、
前記ロータ回転数が予め設定されたロータ回転数以上である場合、前記第２の所定の電気角を、前記電気角６０度回転時間を前記第２の所定の数で除算することにより算出し、前記電気角６０度回転時間から前記第２の所定の電気角が経過する毎に前記ＰＷＭ信号を変化させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記ＰＷＭ信号の生成に用いる三角関数の値を記憶するテーブルを有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。

【請求項4】

Ｕ相ステータコイル、Ｖ相ステータコイル及びＷ相ステータコイルが巻かれたステータと、複数の磁極を有する永久磁石ロータと、前記永久磁石ロータの近傍に配置されたＵ相ホールセンサ、Ｖ相ホールセンサおよびＷ相ホールセンサと、を有するブラシレスモータと、制御部と、ゲートドライバと、インバータと、通電切り替えタイマと、
を備えるモータ駆動装置の制御方法であって、
前記Ｕ相ホールセンサ信号、前記Ｖ相ホールセンサ信号及び前記Ｗ相ホールセンサ信号のレベルを判定する工程と、
各相の前記ホールセンサ信号のレベルから、前記ロータの磁極位置を確定する工程と、
各相の前記ホールセンサ信号からセンサエッジ間隔時間を取得する工程と、
前記センサエッジ間隔時間を所定の数で除算して、所定の電気角の回転時間を算出する工程と、
前記所定の電気角の回転時間を、直前に検出された所定の電気角の回転時間から推定して補正する工程と、
前記通電切り替えタイマの動作を開始させ、前記所定の電気角の回転時間経過毎に割り込み処理を行う工程と、
前記磁極位置を用いてＰＷＭ Ｄｕｔｙを算出する工程と、
前記算出されたＰＷＭ Ｄｕｔｙをゲートドライバに出力し、前記ゲートドライバにＰＷＭ信号を出力させる工程と、
前記インバータは、前記ＰＷＭ信号に基づいて、前記ステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する工程と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モータのステータコイル電圧を正弦波状に変化させる正弦波駆動は、矩形波状に変化させる矩形波駆動よりも低騒音、低振動である。正弦波駆動を行うためには高価な絶対角度センサ（レゾルバ等）が必要となる。絶対角度センサを使用しない場合、例えばホールセンサを使用する場合は、ホールセンサの出力間隔を一定時間経過（レゾルバの出力値を読み込むサンプリングタイミングに相当する時間）毎に、ロータ位置を推定して通電タイミングを切り替えることにより、精度は低下するが正弦波駆動を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−１２１５８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、この場合、設定した時間からロータ位置を推定する計算が複雑になり、処理負荷が増加してしまうという問題がある。また、ロータ位置推定の計算誤差が大きくなってしまうという問題がある。また、誤差を小さくするために、高分解能のマップデータ（ＳＩＮ、ＣＯＳ等）を保持しようとすると、使用するメモリ容量が増加してしまうという問題がある。
また、ロータ位置を推定して通電タイミングを切り替える場合、ロータの回転数が上がるほど（高回転になるほど）通電タイミングの切り替え時間間隔が短くなり、高回転時の処理負荷が増加するという問題があった。

【0005】

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、ロータ位置を推定する計算における処理負荷の増加、高回転時の処理負荷の増加を抑制できるモータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、実施形態のモータ駆動装置は、Ｕ相ステータコイル、Ｖ相ステータコイル及びＷ相ステータコイルが巻かれたステータと、複数の磁極を有する永久磁石ロータと、前記永久磁石ロータの近傍に配置されたＵ相ホールセンサ、Ｖ相ホールセンサおよびＷ相ホールセンサと、を有するブラシレスモータと、制御部と、ゲートドライバと、インバータと、通電切り替えタイマと、を備えるモータ駆動装置であって、前記制御部は、前記Ｕ相ホールセンサ信号、前記Ｖ相ホールセンサ信号及び前記Ｗ相ホールセンサ信号のレベルを判定し、各相の前記ホールセンサ信号のレベルから、前記ロータの磁極位置を確定し、各相の前記ホールセンサ信号からセンサエッジ間隔時間を取得し、前記センサエッジ間隔時間を所定の数で除算して、所定の電気角の回転時間を算出し、前記所定の電気角の回転時間を、直前に検出された所定の電気角の回転時間から推定して補正し、前記通電切り替えタイマの動作を開始させ、前記所定の電気角の回転時間経過毎に割り込み処理を行い、前記磁極位置を用いてＰＷＭ Ｄｕｔｙを算出し、前記算出されたＰＷＭ Ｄｕｔｙをゲートドライバに出力し、前記ゲートドライバにＰＷＭ信号を出力させ、前記インバータは、前記ＰＷＭ信号に基づいて、前記ステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する、ことを特徴とする。

【0007】

また、実施形態のモータ駆動装置は、前記複数の所定の電気角が、第１の所定の電気角と第２の所定の電気角との２つあり、前記ホールセンサのエッジ間隔時間である電気角６０度回転時間を除算する所定の数が、第１の所定の数と第２の所定の数との２つあり、前記第２の所定の数は、前記第１の所定の数より小さい値であって、前記制御部は、前記ロータ回転数が予め設定されたロータ回転数未満である場合、前記第１の所定の電気角を、前記電気角６０度回転時間を前記第１の所定の数で除算することにより算出し、前記電気角６０度回転時間から前記第１の所定の電気角が経過する毎に前記ＰＷＭ信号を変化させ、前記ロータ回転数が予め設定されたロータ回転数以上である場合、前記第２の所定の電気角を、前記電気角６０度回転時間を前記第２の所定の数で除算することにより算出し、前記電気角６０度回転時間から前記第２の所定の電気角が経過する毎に前記ＰＷＭ信号を変化させる、ことを特徴とする。

【0008】

また、実施形態のモータ駆動装置は、前記制御部は、前記ＰＷＭ信号の生成に用いる三角関数の値を記憶するテーブルを有する、ことを特徴とする。

【0009】

また、実施形態のモータ駆動装置の制御方法は、Ｕ相ステータコイル、Ｖ相ステータコイル及びＷ相ステータコイルが巻かれたステータと、複数の磁極を有する永久磁石ロータと、前記永久磁石ロータの近傍に配置されたＵ相ホールセンサ、Ｖ相ホールセンサおよびＷ相ホールセンサと、を有するブラシレスモータと、制御部と、ゲートドライバと、インバータと、通電切り替えタイマと、を備えるモータ駆動装置の制御方法であって、前記Ｕ相ホールセンサ信号、前記Ｖ相ホールセンサ信号及び前記Ｗ相ホールセンサ信号のレベルを判定する工程と、各相の前記ホールセンサ信号のレベルから、前記ロータの磁極位置を確定する工程と、各相の前記ホールセンサ信号からセンサエッジ間隔時間を取得する工程と、前記センサエッジ間隔時間を所定の数で除算して、所定の電気角の回転時間を算出する工程と、前記所定の電気角の回転時間を、直前に検出された所定の電気角の回転時間から推定して補正する工程と、前記通電切り替えタイマの動作を開始させ、前記所定の電気角の回転時間経過毎に割り込み処理を行う工程と、前記磁極位置を用いてＰＷＭ Ｄｕｔｙを算出する工程と、前記算出されたＰＷＭ Ｄｕｔｙをゲートドライバに出力し、前記ゲートドライバにＰＷＭ信号を出力させる工程と、前記インバータは、前記ＰＷＭ信号に基づいて、前記ステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する工程と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、制御部は、磁束変化の信号に基づいて、ロータ回転数を算出し、ロータ回転数の変化に応じて、複数の所定の電気角を算出し、複数の所定の電気角から一つの所定の電気角を選択し、選択された所定の電気角でブラシレスモータの各相への通電タイミングを切り替えるＰＷＭ信号をゲートドライバに出力させる。インバータは、ＰＷＭ信号に基づいて、ブラシレスモータのステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する。これにより、ロータ位置を推定する計算における処理負荷の増加、高回転時の処理負荷の増加を抑制できるモータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】モータ駆動装置１の構成を示す図である。

【図2】モータ駆動装置１の動作におけるフローチャートである。

【図3】モータ駆動装置１の動作を示すタイミングチャートである。

【図4】モータ駆動装置１の動作を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、モータ駆動装置１の構成を示す図である。図１に示したモータ駆動装置１は、ブラシレスモータ１１と、ホールセンサ１２と、制御部１３と、ゲートドライバ１４と、インバータ１５と、直流電源１６とを備える。

【0013】

ブラシレスモータ１１は、３相のモータ構造を有するモータである。ブラシレスモータ１１は、３相の電機子巻線であるＵ相ステータコイル、Ｖ相ステータコイル及びＷ相ステータコイルが巻かれたステータと、複数の磁極を有する永久磁石ロータとを備えている。
また、ブラシレスモータ１１には、永久磁石ロータ近傍に、ホールセンサ１２が取り付けられている。ホールセンサ１２は、ブラシレスモータの動作時における磁束変化の信号を検出する３個のＵ相ホールセンサ、Ｖ相ホールセンサ、Ｗ相ホールセンサから構成される。Ｕ相ホールセンサは、永久磁石ロータの磁極の切り替わりを検出し、検出した結果をハイ（Ｈ）又はロー（Ｌ）の２値信号であるＵ相ホールセンサ信号を制御部１３に出力する。また、Ｖ相ホールセンサは、永久磁石ロータの磁極の切り替わりを検出し、検出した結果をＨ又はＬの２値信号であるＶ相ホールセンサ信号を制御部１３に出力する。また、Ｗ相ホールセンサは、永久磁石ロータの磁極の切り替わりを検出し、検出した結果をＨ又はＬの２値信号であるＷ相ホールセンサ信号を制御部１３に出力する。

【0014】

制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号に基づいて、ブラシレスモータ１１のロータ回転数を求め、ロータ回転数の変化に応じて、複数の所定の電気角を算出し、前記複数の所定の電気角から一つの所定の電気角を選択し、選択された所定の電気角でブラシレスモータ１１の各相への通電タイミングを切り替えるＰＷＭ信号をゲートドライバ１４に出力させる。
インバータ１５は、ＰＷＭ信号に基づいて、ブラシレスモータ１１のステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する。
直流電源１６は、インバータ１５がブラシレスモータ１１のステータコイルへの電圧供給をするための、直流電圧を供給する。

【0015】

ここで、通電タイミングについて説明する。従来において、例えば６極９スロット３相ブラシレスモータの場合、１８０度正弦波駆動を行う際、通電タイミングＴが固定なので、ここから電気角θを算出しなければならなかった。通電タイミングＴは、Ｔ＝電気角６０度回転時間÷６０×電気角θという式で求まる。ここで、電気角６０度回転時間とは、例えばＵ相ホールセンサ信号がＬからＨに変わった時刻とＷ相ホールセンサがＨからＬに変わった時刻との間の時間である。例えば、電気角６０度回転時間が１．１１ｍｓの場合、ロータの回転数が３０００ｒｐｍと求まる。従って、上記式に電気角６０度回転時間＝１．１１ｍｓ、Ｔ＝０．１ｍｓを代入すると、ロータの回転数が３０００ｒｐｍのときの電気角θは、５．４度となる。また、電気角６０度回転時間が３．３３ｍｓの場合、ロータの回転数が１０００ｒｐｍと求まる。従って、上記式に電気角６０度回転時間＝３．３３ｍｓ、Ｔ＝０．１ｍｓを代入すると、ロータの回転数が１０００ｒｐｍのときの電気角θは、１．８度となる。このように、通電タイミングＴを固定すると、この通電タイミングＴからロータの回転数に応じて電気角θを計算しなければなかった。このため、従来においては、通電タイミングＴからロータ位置（電気角θ）を推定する計算が複雑になり、ロータ位置を推定する計算における処理負荷が増加してしまうという問題があった。
また、仮に分解能１度でｓｉｎ、ｃｏｓのマップデータを保持する場合、最低でも０〜３５９度の３６０個のデータが必要となるうえ、０．４度、０．２度の計算誤差が生じる。また、例えば分解能０．１度にしようとすると、１０倍の３６００個のデータが必要となってしまう。

【0016】

そこで、本実施形態では、通電タイミングＴを、従来のような固定のタイミングではなく、電気角６０度回転時間を所定の数で除算して求まる複数の所定の電気角を算出し、複数の所定の電気角から一つの所定の電気角を選択し、選択された所定の電気角として変化させることを特徴とする。すなわち、電気角θを所定の電気角（第１の所定の電気角及び第２の所定の電気角）に固定すれば、通電タイミングＴをロータの回転数に応じて決めることができる。
例えば、電気角６０度回転時間が３．３３ｍｓの場合、ホールセンサ信号からロータの回転数が１０００ｒｐｍと求まる。このとき、通電タイミングを０．５５５ｍｓとするには、電気角６０度回転時間を第１の所定の数として６で割って第１の所定の電気角（θ＝１０度）とすればよい。また、電気角６０度回転時間が１．１１ｍｓの場合、ホールセンサ信号からロータの回転数が３０００ｒｐｍと求まる。このとき、通電タイミングを０．２２２ｍｓとするには、電気角６０度回転時間を第２の所定の数５で割って第２の所定の電気角（θ＝１２度）とすればよい。
このように、本実施形態では、通電タイミングＴを、電気角６０度回転時間を所定の数で除算して求まる複数の所定の電気角を算出し、複数の所定の電気角から一つの所定の電気角を選択し、選択された所定の電気角として変化させることを特徴とする。

【0017】

ここで、所定の電気角が複数あるのは、ロータの高回転時の所定の電気角（第２の所定の電気角）を低回転時の所定の電気角（第１の所定の電気角）に比べて大きくし、高回転時の処理負荷の増加を抑制するためである。
このため、制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号に基づいて、ブラシレスモータ１１のロータ回転数を求め、ロータ回転数の変化に応じて、複数の所定の電気角を算出し、複数の所定の電気角から一つの所定の電気角を選択し、選択された所定の電気角でブラシレスモータ１１の各相への通電タイミングを切り替えるＰＷＭ信号をゲートドライバ１４に出力させる。制御部１３は、複数の所定の電気角のうちのいずれの所定の電気角を選択するかは、算出したロータ回転数が、予め設定されたロータ回転数（例えば３０００ｒｐｍ）未満であるか否かを判定することによって決定する。すなわち、制御部１３は、ロータ回転数が予め設定されたロータ回転数未満である場合、所定の電気角のうち第１の所定の電気角を、電気角６０度回転時間を第１の所定の数で除算することにより算出し、電気角６０度回転時間から第１の所定の電気角が経過する毎にＰＷＭ信号を変化させる。一方、制御部１３は、ロータ回転数が予め設定されたロータ回転数以上である場合、所定の電気角のうち第２の所定の電気角を、電気角６０度回転時間を第２の所定の数で除算することにより算出し、電気角６０度回転時間から第２の所定の電気角が経過する毎にＰＷＭ信号を変化させる。
そのため、複数の所定の電気角が、第１の所定の電気角と第２の所定の電気角との２つあるものとしている。また、ホールセンサのエッジ間隔時間である電気角６０度回転時間を除算する所定の数が、第１の所定の数と第２の所定の数との２つあり、第２の所定の数は、第１の所定の数より小さい値であるものとしている。なお、本実施形態においては、複数の所定の電気角として、２つの所定の電気角を例に挙げて説明するが、所定の電気角は３つ以上あっても良い。

【0018】

以下、まず制御部１３が所定の電気角（第１の所定の電気角及び第２の所定の電気角）をどのように決定し、電気角６０度回転時間から所定の電気角が経過する毎にＰＷＭ信号を変化させるかについて、図２を用いて説明する。図２は、モータ駆動装置１の動作におけるフローチャートである。
制御部１３は、ホールセンサ信号（Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号）のレベルを判定する（ステップＳＴ１）。
制御部１３は、ホールセンサ信号のレベルから、磁極位置＝０、磁極位置＝６０、磁極位置＝１２０、磁極位置＝１８０、磁極位置＝２４０、磁極位置＝３００を確定する。
磁極位置＝０とは、電気角θが０度〜６０度の範囲である。
制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号がそれぞれＨ、Ｌ、Ｈのとき、磁極位置＝０と判定する。
磁極位置＝６０とは、電気角θが６０度〜１２０度の範囲である。
制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号がそれぞれＨ、Ｌ、Ｌのとき磁極位置＝６０と判定する。
磁極位置＝１２０とは、電気角θが１２０度〜１８０度の範囲である。
制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号がそれぞれＨ、Ｈ、Ｌのとき磁極位置＝１２０と判定する。
磁極位置＝１８０とは、電気角θが１８０度〜２４０度の範囲である。
制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号がそれぞれＬ、Ｈ、Ｌのとき磁極位置＝１８０と判定する。
磁極位置＝２４０とは、電気角θが２４０度〜３００度の範囲である。
制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号がそれぞれＬ、Ｈ、Ｈのとき磁極位置＝２４０と判定する。
磁極位置＝３００とは、電気角θが３００度〜３６０度の範囲である。
制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号がそれぞれＬ、Ｌ、Ｈのとき磁極位置＝３００と判定する。

【0019】

制御部１３は、センサエッジ間隔時間を取得する（ステップＳＴ２）。
制御部１３は、磁極位置＝０の場合、センサエッジ間隔時間（電気角６０度回転時間）を、ホールセンサ信号（Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号）から取得する。
制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号がＬからＨに変わった時刻とＷ相ホールセンサがＨからＬに変わった時刻との間の時間から、磁極位置＝０におけるセンサエッジ間隔時間を取得する。
制御部１３は、Ｗ相ホールセンサ信号がＨからＬに変わった時刻とＶ相ホールセンサがＬからＨに変わった時刻との間の時間から、磁極位置＝６０におけるセンサエッジ間隔時間を取得する。
制御部１３は、Ｖ相ホールセンサ信号がＬからＨに変わった時刻とＵ相ホールセンサがＨからＬに変わった時刻との間の時間から、磁極位置＝１２０におけるセンサエッジ間隔時間を取得する。
制御部１３は、Ｕ相ホールセンサ信号がＨからＬに変わった時刻とＷ相ホールセンサがＬからＨに変わった時刻との間の時間から、磁極位置＝１８０におけるセンサエッジ間隔時間を取得する。
制御部１３は、Ｗ相ホールセンサ信号がＬからＨに変わった時刻とＶ相ホールセンサがＨからＬに変わった時刻との間の時間から、磁極位置＝２４０におけるセンサエッジ間隔時間を取得する。
制御部１３は、Ｖ相ホールセンサ信号がＨからＬに変わった時刻とＵ相ホールセンサがＬからＨに変わった時刻との間の時間から、磁極位置＝３００におけるセンサエッジ間隔時間を取得する。

【0020】

制御部１３は、センサエッジ間隔時間を元に電気角Ｘ度回転時間を算出する（ステップＳＴ３）。ここで、制御部１３は、電気角Ｘ度回転時間（所定の電気角）を算出する際、センサエッジ間隔時間（電気角６０度回転時間）を、例えば、６０の約数（所定の数）で除算することにより電気角Ｘ度回転時間を算出する。
制御部１３は、ホールセンサ信号間隔（電気角Ｘ度回転時間）を直前の電気角６０度回転時間から推定して補正する。なお、ホールセンサ１２の取付ばらつきを補正するには、電気角Ｘ度回転時間の移動平均結果から推定して補正するのが好ましい。

【0021】

制御部１３は、通電切り替えタイマの動作を開始させ、電気角Ｘ度回転時間経過毎に割り込み処理を行う（ステップＳＴ４）。この際、制御部１３は、最新のセンサエッジ間隔時間で算出した時間でタイマを更新する。
制御部１３は、ステップＳＴ１で確定した磁極位置ｉ×６０（ｉ＝０、１、２、３、４、５のいずれか）の次の磁極位置（ｉ＋１）×６０における一番目の電気角Ｘ度回転時間において、通電切り替えタイマの動作を開始させる。
制御部１３は、ｄｑ三相変換（ＰＷＭ Ｄｕｔｙ算出）を行う（ステップＳＴ５）。
この算出には、ホールセンサ１２の磁極位置で算出するため、電気角θ＝（ｉ＋１）×６０度が用いられる。
制御部１３は、ＰＷＭ Ｄｕｔｙを出力する（ステップＳＴ６）。制御部１３は、算出されたＰＷＭ Ｄｕｔｙ（ＰＷＭ指令信号）をゲートドライバ１４に出力し、ゲートドライバ１４にＰＷＭ信号を出力させる。
制御部１３は、磁極位置（ｉ＋１）におけるｊ（ｊ＝２〜６０／Ｘ）番目の電気角Ｘ度回転時間において、通電切り替えタイマの動作を開始させる（ステップＳＴ４）。
制御部１３は、磁極位置をＸ度加える処理を行う（ステップＳＴ７）。
これは、電気角Ｘ度回転時間毎に割り込みを発生させるため、電気角Ｘ度回転したと推定するためである。
制御部１３は、ｄｑ三相変換（ＰＷＭ Ｄｕｔｙ算出）を行う（ステップＳＴ８）。
この算出にはホールセンサ１２の磁極位置で算出するため、電気角θ＝（ｉ＋１）×６０＋（ｊ−１）×Ｘ度が用いられる。
制御部１３は、ＰＷＭ Ｄｕｔｙを出力する（ステップＳＴ９）。制御部１３は、算出されたＰＷＭ Ｄｕｔｙをゲートドライバ１４に出力し、ゲートドライバ１４にＰＷＭ信号を出力させる。
このようにして、磁極位置（ｉ＋１）における磁極位置検出が終了した後、制御部１３は、ステップ２に戻り磁極位置（ｉ＋２）における磁極位置検出へ移行する。すなわち、制御部１３は、ホールセンサ１２の切り替わりで磁極位置認識を更新する。この際、ロータが加速または減速した場合であっても絶対位置（電気角θ）が更新される。

【0022】

ここで、制御部１３が行う、ｄｑ三相変換（ＰＷＭ Ｄｕｔｙ算出）について説明する。
インバータ１５は、ＰＷＭ信号に基づいて、ブラシレスモータ１１のステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する。このため、制御部１３は、インバータ１５がステータコイルへ供給する電圧（Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧）が、下記各式で表されるように、ＰＷＭ Ｄｕｔｙ（ＰＷＭ指令信号）の算出を行う。
Ｖｕ＝（√２／３）×（Ｖｄ×ｃｏｓθ−Ｖｑ×ｓｉｎθ）
Ｖｖ＝（√２／３）×｛Ｖｄ×ｃｏｓ（θ−２π／３）−Ｖｑ×ｓｉｎ（θ−２π／３）｝
Ｖｗ＝−Ｖｕ−Ｖｖ
なお、Ｖｄ、Ｖｑは制御部１３の外部から入力される指令電圧であり、Ｖｄはｄ軸電圧を示し、Ｖｑはｑ軸電圧を示している。
ＰＷＭ Ｄｕｔｙ（デューティ）とは、直流電源１６の電圧レベル、例えば１２Ｖに対する上記各Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗのレベルの割合である。そこで、制御部１３は、上記式に基づき、デューティ（電気角Ｘ度回転時間に対するＰＷＭ指令信号がＨである時間の割合）を算出して、このデューティを持つ、デジタル信号であるＰＷＭ指令信号６本をゲートドライバ１４に対して出力する。
ゲートドライバ１４は、インバータ１５を構成する上側のＦＥＴを駆動する場合は、デジタル信号であるＰＷＭ指令信号３本のレベルを昇圧してＰＷＭ信号を生成し、ＦＥＴのゲートを駆動する。また、ゲートドライバ１４は、インバータ１５を構成する下側のＦＥＴを駆動する場合は、デジタル信号であるＰＷＭ指令信号３本のレベルのままＰＷＭ信号を生成し、ＦＥＴのゲートを駆動する。
これにより、制御部１３は、電気角Ｘ度回転時間でブラシレスモータ１１の各相への通電タイミングを切り替えるＰＷＭ信号をゲートドライバ１４に出力させる。インバータ１５は、ＰＷＭ信号に基づいて、ブラシレスモータ１１のステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する。

【0023】

本実施形態において、制御部１３の外部から入力される指令電圧は、ｑ軸電圧Ｖｑであり、ｄ軸電圧Ｖｄは常に０としている。なお、進角制御を行う場合は、ホールセンサ信号を用いて実施すればよい。
すなわち、インバータ１５がステータコイルへ供給する電圧（Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧）が、下記各式で表される。
Ｖｕ＝（√２／３）×（−Ｖｑ×ｓｉｎθ）
Ｖｖ＝（√２／３）×｛−Ｖｑ×ｓｉｎ（θ−２π／３）｝
Ｖｗ＝−Ｖｕ−Ｖｖ
これにより、制御部１３がＰＷＭ信号の生成に用いる三角関数の値を記憶するテーブルは、（３６０度／電気角Ｘ度）＝（６０度／所定の数）×６個のｓｉｎθをマップデータとして予め記憶しておけばよい。このようにして、従来のような計算誤差が生じることがなくなり、使用するメモリ容量の増加を抑制することができる。
また、図２に示す処理を、電気角０度〜３６０度について行うことにより、すなわち通電タイミングを（３６０度／電気角Ｘ）回に分けた所定の電気角において行うことにより、ブラシレスモータ１１のステータコイル電圧を正弦波状に変化させることが可能となる。すなわち、モータ駆動装置１によれば、レゾルバに比べて安価なホールセンサ１２及び回路構成が簡易な制御部１３を用いてロータ位置の推定を正確に行うことができ、ブラシレスモータ１１のステータコイル電圧を正弦波状に変化させるという適切なモータ駆動を行うことができる。

【0024】

図３は、モータ駆動装置１の動作を示すタイミングチャートである。
図３において、電気角Ｘ度回転時間を電気角１０度回転時間（第１の所定の角度）とした場合の、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧各々のレベル変化、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号のレベル変化を、電気角θを横軸にして示している。
電気角θ＝０度〜３６０度において６０度毎に縦方向に一点鎖線を引いてある。このそれぞれの一点鎖線の間が、センサエッジ間隔（電気角６０度回転時間）を示している。
図３の場合、電気角６０度回転時間３．３３ｍｓを元に算出されるロータの回転数は１０００ｒｐｍであり、このうち、電気角θ＝０度〜６０度で示される電気角６０度回転時間を６（第１の所定の数）で割った値であるＴ１＝０．５５５ｍｓが、電気角θ＝６０度〜１２０度で示される電気角１０度回転時間となる。電気角θ＝６０度〜１２０度で示される電気角１０度回転時間毎に、ｄｑ三相変換が６回行われる。これにより、電気角θ＝６０度〜１２０度におけるＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧各々のレベル変化が得られる。このｄｑ三相変換が３６回行われることで、ブラシレスモータ１１のステータコイル電圧が正弦波状に変化させられる。

【0025】

図４は、モータ駆動装置１の動作を示すタイミングチャートである。
図４において、電気角Ｘ度回転時間を電気角１２度回転時間（第２の所定の角度）とした場合の、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧各々のレベル変化、Ｕ相ホールセンサ信号、Ｖ相ホールセンサ信号、Ｗ相ホールセンサ信号のレベル変化を、電気角θを横軸にして示している。
電気角θ＝０度〜３６０度において６０度毎に縦方向に一点鎖線を引いてある。このそれぞれの一点鎖線の間が、センサエッジ間隔（電気角６０度回転時間）を示している。
図４の場合、電気角６０度回転時間１．１１ｍｓを元に算出されるロータの回転数は３０００ｒｐｍであり、このうち、電気角θ＝０度〜６０度で示される電気角６０度回転時間を５（第２の所定の数）で割った値であるＴ２＝０．２２２ｍｓが、電気角θ＝６０度〜１２０度で示される電気角１２度回転時間となる。電気角θ＝６０度〜１２０度で示される電気角１２度回転時間毎に、ｄｑ三相変換が５回行われる。これにより、電気角θ＝６０度〜１２０度におけるＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧各々のレベル変化が得られる。このｄｑ三相変換が３０回行われることで、ブラシレスモータ１１のステータコイル電圧が正弦波状に変化させられる。

【0026】

図３、図４に示すように電気角６０度回転時間は、ロータ回転数が３０００ｒｐｍの場合１．１１ｍｓ、ロータ回転数が１０００ｒｐｍの場合、３．３３ｍｓである。
ここで、電気角１０度で通電タイミングを切り替えた場合の電気角１０度回転時間（第１の所定の角度）をＴ１、電気角１２度で通電タイミングを切り替えた場合の電気角１２度回転時間をＴ２（第２の所定の角度）とすると、ロータ回転数が３０００ｒｐｍの場合、Ｔ１＝０．１８５ｍｓ、Ｔ２＝０．２２２ｍｓ（図４参照）、ロータ回転数が１０００ｒｐｍの場合、Ｔ１＝０．５５５ｍｓ（図３参照）、Ｔ２＝０．６６６ｍｓとなる。
３０００ｒｐｍ時に電気角１０度毎に通電タイミングを切り替えようとすると、Ｔ１＝０．１８５ｍｓとなり、１０００ｒｐｍ時に比較して処理負荷が大きくなる。
そこで、３０００ｒｐｍ時は電気角１２度毎に通電を切り替え、Ｔ２＝０．２２２ｍｓとすることで処理負荷を軽減することができる。
また、１０００ｒｐｍ時に電気角１２度で通電を切り替えようとすると、Ｔ２＝０．６６６ｍｓとなり、分解能が下がってしまい、制御性が低下する場合がある。
そこで、１０００ｒｐｍ時は電気角１０度毎に通電を切り替え、Ｔ１＝０．５５５ｍｓとすることで低回転域での制御性を落とさないようにすることができる。
このように、制御部１３は、ロータ回転数の変化に応じて、複数の所定の電気角を算出し、複数の所定の電気角から一つの所定の電気角を選択し、選択された所定の電気角でブラシレスモータの各相への通電タイミングを切り替えるＰＷＭ信号をゲートドライバに出力させる。複数の所定の電気角のうちいずれの所定の電気角を選択するかは、算出したロータ回転数が、予め設定されたロータ回転数（上記説明での３０００ｒｐｍ）未満であるか否かを判定することによって決定される。すなわち、制御部１３は、ロータ回転数が予め設定されたロータ回転数未満である場合、所定の電気角のうち１０度（第１の所定の電気角）を、電気角６０度回転時間を６（第１の所定の数）で除算することにより算出する。一方、制御部１３は、ロータ回転数が予め設定されたロータ回転数以上である場合、所定の電気角のうち１２度（第２の所定の電気角）を、電気角６０度回転時間を５（第２の所定の数）で除算することにより算出する。従って、第１の所定の電気角を低回転時に用い、第２の所定の電気角を高回転時に用いることにより、低回転域での制御性を落とさずに、高回転域での処理負荷を軽減させることができる。

【0027】

以上のように本発明の実施形態によれば、制御部１３は、磁束変化の信号に基づいて、ロータ回転数を求め、ロータ回転数の変化に応じて、電気角１０度回転時間及び電気角１２度回転時間（複数の所定の電気角）を算出し、複数の所定の電気角から一つの所定の電気角を選択し、電気角１２度回転時間（選択された所定の電気角）でブラシレスモータ１１の各相への通電タイミングを切り替えるＰＷＭ信号をゲートドライバ１４に出力させる。インバータ１５は、ＰＷＭ信号に基づいて、ブラシレスモータ１１のステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する。これにより、ロータ位置を推定する計算における処理負荷の増加、高回転時の処理負荷の増加を抑制できるモータ駆動装置１及びモータ駆動装置１の制御方法を提供することができる。

【0028】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のモータ駆動装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0029】

１ モータ駆動装置
１１ ブラシレスモータ
１２ ホールセンサ
１３ 制御部
１４ ゲートドライバ
１５ インバータ
１６ 直流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】