(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
モータのロータの実際の回転数に関する実回転数情報とモータの回転数に関する速度指令情報とに基づいて、前記モータを駆動させるための駆動制御信号を出力する制御回路部と、
前記制御回路部から出力された駆動制御信号に基づいて、前記モータに駆動信号を出力して前記モータを駆動させるモータ駆動部とを備え、
前記制御回路部は、
前記モータの駆動電流を検出する電流検出部と、
前記速度指令情報と前記実回転数情報とに基づいて、前記駆動制御信号を出力するための設定デューティを生成する設定デューティ生成部と、
前記設定デューティと、前記速度指令情報に対応する指示デューティとに基づいて、電流制限値を決定する制限値決定部と、
前記電流検出部により検出された前記モータの駆動電流と前記制限値決定部により決定された電流制限値とに基づいて、前記モータの駆動電流を制限する制限部とを有する、モータ駆動制御装置。
前記制限値決定部は、前記設定デューティが前記第1閾値を超えている状態が第1所定時間継続したとき、前記電流制限値を前記第2電流制限値に決定する、請求項2又は3に記載のモータ駆動制御装置。
前記制限値決定部は、前記設定デューティが前記第2閾値よりも小さい状態が第2所定時間継続したとき、前記電流制限値を前記第1電流制限値に決定する、請求項5又は6に記載のモータ駆動制御装置。
前記制限値決定部は、前記指示デューティが所定値以下である場合において、前記第1閾値及び前記第2閾値をそれぞれ一定の値に決定する、請求項5から7のいずれか1項に記載のモータ駆動制御装置。
前記制限部は、前記駆動制御信号を前記設定デューティに基づいて出力するか否かを切り替えることにより、前記モータの駆動電流を制限する、請求項1から8のいずれか1項に記載のモータ駆動制御装置。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施の形態におけるモータ駆動制御装置について説明する。
【0023】
図1は、本発明の実施の形態の1つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【0024】
図1に示すように、モータ駆動制御装置1は、モータ20を駆動させる。本実施の形態において、モータ20は、例えば3相のブラシレスモータである。モータ駆動制御装置1は、モータ20の電機子コイルLu,Lv,Lwに周期的に駆動電流を流すことで、モータ20を回転させる。
【0025】
モータ駆動制御装置1は、モータ駆動部2と、制御回路部4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1の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動制御装置1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。
【0026】
本実施の形態において、モータ駆動制御装置1は、その全部がパッケージ化された集積回路装置(IC)である。なお、モータ駆動制御装置1の一部が1つの集積回路装置としてパッケージ化されていてもよいし、他の装置と一緒にモータ駆動制御装置1の全部又は一部がパッケージ化されて1つの集積回路装置が構成されていてもよい。
【0027】
モータ駆動部2は、インバータ回路2a及びプリドライブ回路2bを有する。モータ駆動部2は、制御回路部4から出力された駆動制御信号Sdに基づいて、モータ20に駆動信号を出力し、モータ20を駆動させる。
【0028】
プリドライブ回路2bは、制御回路部4による制御に基づいて、インバータ回路2aを駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路2aに出力する。インバータ回路2aは、プリドライブ回路2bから出力された出力信号に基づいてモータ20に駆動信号を出力し、モータ20が備える電機子コイルLu,Lv,Lwに通電する。インバータ回路2aは、例えば、直流電源Vccの両端に設けられた2つのスイッチ素子の直列回路の対が、電機子コイルLu,Lv,Lwの各相(U相、V相、W相)に対してそれぞれ配置されて構成されている。2つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ20の各相の端子が接続されている(不図示)。プリドライブ回路2bは、出力信号として、例えば、インバータ回路2aの各スイッチ素子に対応する6種類の信号Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlを出力する。これらの出力信号が出力されることで、それぞれの出力信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、モータ20に駆動信号が出力されてモータ20の各相に電力が供給される(不図示)。
【0029】
本実施の形態において、制御回路部4には、速度指令信号(速度指令情報の一例)Scと、スタート信号Ssとが入力される。制御回路部4は、それらに基づいてモータ20の駆動制御を行う。
【0030】
速度指令信号Scは、例えば、制御回路部4の外部から入力される。速度指令信号Scは、モータ20の回転速度に関する信号である。例えば、速度指令信号Scは、モータ20の目標回転速度に対応するPWM(パルス幅変調)信号である。換言すると、速度指令信号Scは、モータ20の回転速度の目標値に対応する情報である。なお、速度指令信号Scとして、クロック信号が入力されてもよい。
【0031】
スタート信号Ssは、例えば、制御回路部4の外部から入力される。スタート信号Ssは、モータ20の駆動制御を行うか、駆動制御を行わないスタンバイ状態とするかを設定するための信号である。
【0032】
また、本実施の形態において、制御回路部4には、モータ20から、3つのホール信号(位置検出信号の一例)Hu,Hv,Hwが入力される。ホール信号Hu,Hv,Hwは、例えば、モータ20に配置された3つのホール(HALL)素子25u,25v,25wの出力である。ホール信号Hu,Hv,Hwは、モータ20のロータの回転に対応する信号である。制御回路部4は、ホール信号Hu,Hv,Hwを用いてモータ20の回転状態を検出し、モータ20の駆動を制御する。すなわち、制御回路部4は、ホール信号Hu,Hv,Hwを用いてモータ20のロータの実際の回転数に関する実回転数情報を得て、モータ20の駆動を制御する。また、制御回路部4は、ホール信号Hu,Hv,Hwを用いてモータ20のロータの回転位置を検出し、モータ20の駆動を制御する。
【0033】
3つのホール素子25u,25v,25w(以下、これらをまとめてホール素子25ということがある)は、例えば、互いに略等間隔(隣り合うものと120度の間隔で)でモータ20の回転子の回りに配置されている。ホール素子25u,25v,25wは、それぞれ、ロータの磁極を検出し、ホール信号Hu,Hv,Hwを出力する。
【0034】
なお、制御回路部4には、このようなホール信号Hu,Hv,Hwに加えて、モータ20の回転状態に関する他の情報が入力されるように構成されていてもよい。例えば、モータ20の回転子の回転に対応するFG信号として、回転子の側にある基板に設けたコイルパターンを用いて生成される信号(パターンFG)が入力されるようにしてもよい。また、モータ20の各相(U、V、W相)に誘起する逆起電圧を検出する回転位置検出回路の検出結果に基づいてモータ20の回転状態が検知されるように構成されていてもよい。エンコーダやレゾルバなどを設け、それによりモータ20の回転速度等の情報が検出されるようにしてもよい。
【0035】
制御回路部4は、例えば、マイクロコンピュータやデジタル回路等で構成されている。制御回路部4は、実回転数情報と、速度指令信号Scとに基づいて、モータ20を駆動させるための駆動制御信号Sdを出力する。具体的には、制御回路部4は、ホール信号Hu,Hv,Hwと、速度指令信号Scと、スタート信号Ssとに基づいて、駆動制御信号Sdをプリドライブ回路2bに出力する。制御回路部4は、駆動制御信号Sdを出力することで、モータ20が速度指令信号Scに対応する回転数で回転するようにモータ20の回転制御を行う。すなわち、制御回路部4は、モータ20を駆動させるための駆動制御信号Sdをモータ駆動部2に出力し、モータ20の回転制御を行う。モータ駆動部2は、駆動制御信号Sdに基づいて、モータ20に駆動信号を出力してモータ20を駆動させる。
【0037】
図2は、制御回路部4の構成を示すブロック図である。
【0038】
後述するように、制御回路部4は、モータ20の駆動電流を検出する電流検出部41と、速度指令信号(速度指令情報の一例)Scと実回転数情報とに基づいて、駆動制御信号Sdを出力するための設定デューティを生成する設定デューティ生成部と、設定デューティと、速度指令信号Scに対応する指示デューティとに基づいて、電流制限値を決定する基準電圧決定部(制限値決定部の一例)37と、電流検出部41により検出されたモータ20の駆動電流と基準電圧決定部37により決定された電流制限値とに基づいて、モータ20の駆動電流を制限するコンパレータ(制限部の一例)38とを有する。すなわち、
図2に示されるように、制御回路部4は、回転数算出部(設定デューティ生成部の一部)31と、速度指令解析部(設定デューティ生成部の一部)32と、PWM指令部(設定デューティ生成部の一部)33と、PWM信号生成部35と、基準電圧決定部37と、コンパレータ38と、電流検出部41とを有している。
【0039】
電流検出部41は、モータ20の駆動電流を検出する。電流検出部41は、モータ駆動部2からモータ20に流れる電流を検出する。電流検出部41は、例えば、インバータ回路2aとグランド(GND)との間に配置された電流検出抵抗を有する。例えば、モータ20に流れた電流はインバータ回路2aを通り、電流検出抵抗を通って、グランド(GND)へ流れる。電流検出部41は、電流検出抵抗の両端の電圧からモータ20に流れる電流を検出することができる。これにより、電流検出部41は、モータ20に流れる駆動電流を電圧として検出する。電流検出部41の検出結果である電圧は、コンパレータ38に入力される。
【0040】
回転数算出部31には、ホール信号Hu,Hv,Hwが入力される。回転数算出部31は、入力されたホール信号Hu,Hv,Hwに基づいて、各相とロータとの位置関係を示す位置信号と、位置信号の周期に対応する実回転数情報とを生成して出力する。すなわち、回転数算出部31は、モータ20のロータの実際の回転数に関する実回転数情報を出力する。
【0041】
速度指令解析部32には、速度指令信号Scが入力される。速度指令解析部32は、速度指令信号Scに基づいて、モータ20の目標回転数に対応する、PWM信号のデューティの値を示す指示デューティを出力する。指示デューティは、速度指令信号Scに対応するデューティ比を示す情報である。指示デューティは、PWM指令部33と、基準電圧決定部37に出力される。
【0042】
PWM指令部33には、回転数算出部31から出力された位置信号及び実回転数情報と、速度指令解析部32から出力された速度指令信号Scに対応する指示デューティとが入力される。PWM指令部33は、位置信号及び実回転数情報と、指示デューティとに基づいて、設定デューティを出力する。設定デューティは、駆動制御信号Sdを出力するためのデューティ比を示す情報である。設定デューティは、PWM信号生成部35と、基準電圧決定部37に出力される。
【0043】
PWM指令部33は、速度指令情報と実回転数情報とに基づいて、駆動制御信号Sdを出力するための設定デューティを生成する。例えば、PWM指令部33は、速度指令信号Scに対応する指示デューティと、モータ20の回転数に対応する実回転数情報とを比較し、モータ20の回転速度が指示デューティに対応するものとなるように、設定デューティを生成する(設定デューティ生成ステップ)。
【0044】
PWM信号生成部35には、設定デューティが入力される。PWM信号生成部35は、設定デューティに基づいて、モータ駆動部2を駆動させるためのPWM信号を生成する。PWM信号は、例えば、デューティ比が設定デューティと同一となる信号である。換言すると、PWM信号は、設定デューティに対応するデューティ比を有する信号である。
【0045】
モータ駆動制御装置1及びモータ20が通常の動作状態で駆動されているとき、PWM信号生成部35から出力されたPWM信号が駆動制御信号Sdとして制御回路部4からモータ駆動部2に出力される。これにより、モータ駆動部2からモータ20に駆動信号が出力され、モータ20が駆動される。
【0046】
基準電圧決定部37には、指示デューティと設定デューティとが入力される。基準電圧決定部37は、設定デューティと速度指令信号Scに対応する指示デューティとに基づいて、電流制限値を決定する(制限値決定ステップ)。電流制限値は、例えば、電圧値である。電流制限値は、基準電圧決定部37から出力されて、コンパレータ38に入力される。
【0047】
コンパレータ38は、電流検出部41により検出されたモータ20の駆動電流と基準電圧決定部37により決定された電流制限値とに基づいて、モータ20の駆動電流を制限する。すなわち、コンパレータ38には、電流制限値である電圧値(以下、制限値ということがある)と、電流検出部41の検出結果である電圧値(以下、検出電圧値ということがある)とが入力される。コンパレータ38は、検出電圧値と制限値とを比較する。そして、コンパレータ38は、比較結果に基づいて、PWM信号生成部35により生成されたPWM信号を駆動制御信号Sdとして出力するか否かを切り替える。コンパレータ38は、駆動制御信号Sdを設定デューティに基づいて出力するか否かを切り替える。コンパレータ38は、PWM信号の自動シャットダウンをトリガする信号を出力することにより、切り替えを行う。
【0048】
検出電圧値が制限値よりも小さいとき、すなわち電流制限値よりもモータ20に流れる電流の大きさが小さいとき、PWM信号生成部35により生成されたPWM信号が駆動制御信号Sdとして出力される。
【0049】
他方、検出電圧値が制限値よりも大きいとき、すなわち電流制限値よりもモータ20に流れる電流の大きさが大きくなったとき、コンパレータ38によってPWM信号生成部35からのPWM信号の出力経路がカットされ、駆動制御信号SdにPWM信号が含まれなくなる。換言すると、電流制限値よりもモータ20に流れる電流の大きさが大きくなったとき、通常の駆動制御信号Sdの出力がカットされる。これにより、モータ20の駆動電流が制限される。
【0050】
このように、コンパレータ38は、モータ20の駆動電流と基準電圧決定部37により決定された電流制限値とに基づいてモータ20の駆動電流を制限する(制限ステップ)、制限部として機能する。コンパレータ38は、駆動制御信号Sdを設定デューティに基づいて出力するか否か(PWM信号生成部35により生成されたPWM信号を駆動制御信号Sdとして出力するか否か)を切り替えることにより、モータ20の駆動電流を制限する。これにより、モータ20の駆動電流が過大になる過電流状態が続くことが防止される。
【0052】
以下に記載するように、基準電圧決定部37は、指示デューティに基づいて第1閾値を決定するとともに、設定デューティと第1閾値との比較結果に基づいて、電流制限値を第1電流制限値に決定するか、電流制限値を第1電流制限値よりも低い第2電流制限値に決定するかを切り替える。また、基準電圧決定部37は、指示デューティに基づいて第1閾値よりも小さい第2閾値を決定するとともに、設定デューティと第1閾値との比較結果と、設定デューティと第2閾値との比較結果とに基づいて、電流制限値を第1電流制限値に決定するか、第2電流制限値に決定するかを切り替える。すなわち、基準電圧決定部37は、指示デューティと設定デューティとに基づいて、次のように電流制限値を決定する。電流制限値は、第1電流制限値Iaと、第1電流制限値Iaよりも低い第2電流制限値Ibとのいずれかに設定される。基準電圧決定部37は、以下のように、コンパレータ38に出力する電流制限値を、第1電流制限値Iaに決定するか、第2電流制限値Ibに決定するかを切り替える。
【0053】
本実施の形態において、第1電流制限値Iaと第2電流制限値Ibとの切り替えは、設定デューティと、設定デューティに関する2つの閾値(第1閾値(閾値1)、第2閾値(閾値2))とに基づいて行われる。すなわち、基準電圧決定部37は、設定デューティと第1閾値との比較結果と、設定デューティと第2閾値との比較結果とに基づいて、電流制限値を第1電流制限値laに決定するか、第2電流制限値lbに決定するかを切り替える。
【0054】
なお、例えば、第2電流制限値Ibは、第1電流制限値Iaの半分の電圧値に設定されている。第1電流制限値Iaの大きさと第2電流制限値Ibの大きさとの関係はこれに限られるものではなく、適宜設定されればよい。第1電流制限値Iaは、モータ20の駆動電流が第1電流制限値Iaになっても、少なくとも所定時間はモータ駆動制御装置1やモータ20の各部が損傷を受けることがないような大きさに設定される。
【0055】
基準電圧決定部37は、指示デューティに基づいて、第1閾値を決定する。また、基準電圧決定部37は、指示デューティに基づいて、第1閾値よりも小さい第2閾値を決定する。具体的には、例えば、基準電圧決定部37は、指示デューティに所定の第1係数を乗じた値に基づいて、第1閾値を決定する。また、基準電圧決定部37は、指示デューティに所定の第2係数を乗じた値に基づいて、第2閾値を決定する。
【0056】
図3は、指示デューティと閾値との関係の一例を示すグラフである。
【0057】
図3において、横軸は指示デューティであり、縦軸は設定デューティである。第1閾値は太い実線で示されており、第2閾値は太い破線で示されている。細い破線は、モータ20が理想的な状態(例えば、負荷が少なくスムーズに回転している状態)で駆動されている場合の、指示デューティと設定デューティとの関係(理想的な設定デューティ)を示したものである。
【0058】
上記のように、指示デューティが所定値(例えば、10パーセント)以上であるときには、第1閾値及び第2閾値は、それぞれ、指示デューティに比例する。第1係数のほうが第2係数よりも大きいので、第1閾値のほうが第2閾値よりも大きくなっている。
【0059】
なお、第2係数は、第2閾値が、理想的な設定デューティに対してある程度のマージンを含むように設定されている。
【0060】
図3に示されるように、同一の指示デューティについて、第1閾値と第2閾値とは、第1係数から第2係数を引いた値に指示デューティをかけて得られる値だけ離れている。すなわち、以下に詳述する第1電流制限値Iaと第2電流制限値Ibとの切り替えについて、第1閾値と第2閾値とにヒステリシスが設けられている。
【0061】
なお、基準電圧決定部37は、指示デューティが所定値以下である場合において、第1閾値及び第2閾値をそれぞれ一定の値に決定する。具体的には、例えば、
図3に示されるように、指示デューティが10パーセント以下である場合において、第1閾値は、10パーセント(指示デューティの値)に第1係数を乗じた値に一律に決定される。また、第2閾値は、10パーセント(指示デューティの値)に第2係数を乗じた値に一律に決定される。
【0062】
このように、指示デューティが例えば10パーセント以下である場合には、第1閾値と第2閾値とがそれぞれ一定値に決定されるので、第1閾値と第2閾値との一定の差が確保される。したがって、指示デューティが低い場合であっても、第1電流制限値Iaと第2電流制限値Ibとの切り替えについて、第1閾値と第2閾値とのヒステリシスを確実に確保することができる。
【0063】
第1電流制限値Iaと第2電流制限値Ibとの切り替えは、設定デューティと第1閾値、第2閾値との関係に基づいて行われる。すなわち、設定デューティが、
図3において第1閾値の線よりも上側の領域である場合(例えば、指示デューティが20パーセントである場合において、設定デューティが50パーセントであるときなど)には、設定デューティが異常であるといえる。このような状態では、電流制限値を、第1電流制限値Iaから第2電流制限値Ibに下げることにより、モータ20に流れる電流が抑制される。また、設定デューティが、
図3において第2閾値の線よりも下側の領域である場合には、設定デューティは許容範囲であるといえる。すなわち、モータ20やモータ駆動制御装置1に過電流による異常が発生するおそれのない状態であるといえる。このような場合には、電流制限値が本来よりも低い第2電流制限値Ibなのであれば、第1電流制限値Iaに上げることにより、通常通りモータ20の駆動が行われるようにする。
【0064】
なお、本実施の形態において、基準電圧決定部37は、電流制限値を第1電流制限値laに決定している場合において、設定デューティが第1閾値を超えている状態が第1所定時間継続したとき、電流制限値を第2電流制限値lbに決定する。また、基準電圧決定部37は、電流制限値を第2電流制限値lbに決定している場合において、設定デューティが第2閾値よりも小さい状態が第2所定時間継続したとき、電流制限値を第1電流制限値laに決定する。第1所定時間と第2所定時間とは、適宜設定することができる。第1所定時間と第2所定時間とは、同一の時間であってもよい。
【0065】
このように、所定の状態が所定時間だけ継続したことを条件に第1電流制限値Iaと第2電流制限値Ibとが切り替えられるので、一時的に指示デューティが閾値を跨ぐような事象が発生しても電流制限値の切り替えは行われない。したがって、電流制限値が安定し、モータ20を安定して駆動させることができる。
【0066】
電流制限値の決定動作は、具体的には、例えば次のようにして行われる。
【0067】
図4は、制御回路部4の電流制限値の決定動作を示すフローチャートである。
【0068】
制御回路部4において、
図4に示されるような処理が繰り返し行われることにより、電流制限値の決定が行われる。
【0069】
図4に示されるように、ステップS11において、速度指令解析部32は、速度指令信号Scを読み込み、解析する。これにより、速度指令信号Scに応じて、指示デューティ(あるべき設定デューティ)が求められる。
【0070】
ステップS12において、基準電圧決定部37は、第1閾値を演算により求める。本実施の形態において、指示デューティと第1係数(係数1)との積が第1閾値として求められる。なお、第1閾値の演算方法はこれに限られるものではない。
【0071】
ステップS13において、基準電圧決定部37は、第2閾値を演算により求める。本実施の形態において、指示デューティと第2係数(係数2)との積が第2閾値として求められる。なお、第2閾値の演算方法はこれに限られるものではない。
【0072】
ステップS14において、基準電圧決定部37は、現在の設定デューティと第2閾値とを比較する。基準電圧決定部37は、設定デューティが第2閾値よりも小さいか否かを判断する。設定デューティが第2閾値よりも小さくない場合には(NOのとき)、ステップS15に進む。設定デューティが第2閾値よりも小さい場合には(YESのとき)、ステップS16に進む。
【0073】
ステップS15において、基準電圧決定部37は、現在の設定デューティと第1閾値とを比較する。基準電圧決定部37は、設定デューティが第1閾値よりも大きいか否かを判断する。設定デューティが第1閾値よりも大きくなければ(YESのとき)、ステップS17に進む。設定デューティが第1閾値よりも大きければ(NOのとき)、ステップS18に進む。
【0074】
ステップS16において、基準電圧決定部37は、正常値処理を行う。すなわち、現在の設定デューティが第2閾値よりも小さいとき(
図3において第2閾値の線よりも下側の領域である場合に対応)、モータ20の動作に支障がないといえる。このとき、正常値処理が行われる。正常値処理については、後述する。
【0075】
ステップS17において、基準電圧決定部37は、設定継続処理を行う。すなわち、現在の設定デューティが第2閾値よりも大きいが、第1閾値を超えないとき(
図3において第2閾値の線と第1閾値の線との間の領域である場合に対応)、駆動電流が比較的高いが、駆動電流を下げる必要があるような過電流状態ではないといえる。このとき、現在の電流制限値での制御状態を維持する設定継続処理が行われる。設定継続処理については、後述する。
【0076】
ステップS18において、基準電圧決定部37は、異常値処理を行う。すなわち、現在の設定デューティが第1閾値よりも大きいとき、過電流状態であって、このままの状態が続くようであれば駆動電流を下げる必要があるといえる。このとき、異常値処理が行われる。異常値処理については、後述する。
【0077】
図5は、正常値処理を示すフローチャートである。
【0078】
基準電圧決定部37は、現在の設定デューティが第2閾値よりも小さいと判断されるとき、正常値処理をスタートする。
【0079】
ステップS31において、基準電圧決定部37は、設定デューティ正常カウンタをインクリメントする。
【0080】
ステップS32において、基準電圧決定部37は、設定デューティ異常カウンタをクリアする。
【0081】
ステップS33において、基準電圧決定部37は、設定デューティ正常カウンタのカウント値が第3閾値よりも大きいか否かを判断する。カウント値が第3閾値よりも大きくない場合には(NOのとき)、正常値処理を終了し、再び
図4の処理が行われる。カウント値が第3閾値よりも大きい場合には(YESのとき)、ステップS34に進む。
【0082】
ステップS34において、基準電圧決定部37は、電流制限値の電圧値(基準電圧)を、標準値に決定する。ここで、本実施の形態において、標準値は、第1電流制限値Iaである。現在の電流制限値(前回決定された電流制限値)が第1電流制限値Iaであれば、引き続き、電流制限値が第1電流制限値Iaに決定される。他方、現在の電流制限値が第2電流制限値Ibであれば、電流制限値が第1電流制限値Iaに決定され、通常の制御状態となる。その後、正常値処理が終了し、再び
図4の処理が行われる。
【0083】
図6は、設定継続処理を示すフローチャートである。
【0084】
基準電圧決定部37は、現在の設定デューティが第2閾値よりも大きいが第1閾値を超えないと判断されるとき、設定継続処理をスタートする。
【0085】
ステップS41において、基準電圧決定部37は、設定デューティ正常カウンタをクリアする。
【0086】
ステップS42において、基準電圧決定部37は、設定デューティ異常カウンタをクリアする。その後、設定継続処理を終了し、再び
図4の処理が行われる。
【0087】
このように、設定継続処理では、電流制限値の決定は行われず、正常値処理又は異常値処理において電流制限値が第1電流制限値Ia又は第2電流制限値Ibに決定された状態が維持される。
【0088】
図7は、異常値処理を示すフローチャートである。
【0089】
基準電圧決定部37は、現在の設定デューティが第1閾値よりも大きいと判断されるとき、異常値処理をスタートする。
【0090】
ステップS51において、基準電圧決定部37は、設定デューティ異常カウンタをインクリメントする。
【0091】
ステップS52において、基準電圧決定部37は、設定デューティ正常カウンタをクリアする。
【0092】
ステップS53において、基準電圧決定部37は、設定デューティ異常カウンタのカウント値が第4閾値よりも大きいか否かを判断する。カウント値が第4閾値よりも大きくない場合には(NOのとき)、異常値処理を終了し、再び
図4の処理が行われる。カウント値が第4閾値よりも大きい場合には(YESのとき)、ステップS54に進む。
【0093】
ステップS54において、基準電圧決定部37は、電流制限値の電圧値(基準電圧)を、低電圧値に決定する。ここで、本実施の形態において、低電圧値は、第2電流制限値Ibである。現在の電流制限値(前回決定された電流制限値)が第2電流制限値Ibであれば、引き続き、電流制限値が第2電流制限値Ibに決定される。他方、現在の電流制限値が第1電流制限値Iaであれば、電流制限値が第2電流制限値Ibに決定され、通常よりも厳しく電流制限を行う制御状態となる。その後、異常値処理が終了し、再び
図4の処理が行われる。
【0094】
このように、設定デューティと第1閾値、第2閾値との関係に応じて、正常値処理、異常値処理、及び設定継続処理が行われる。これにより、例えば以下のような場合に、電流制限値を第1電流制限値laに決定するか第2電流制限値lbに決定するかが切り替わる。
【0095】
設定デューティが第2閾値よりも小さい状態が継続しているとき、
図4の処理が繰り返し行われ、正常値処理が繰り返されることで、設定デューティ正常カウンタのカウント値が順次インクリメントされる。そして、設定デューティ正常カウンタのカウント値が第3閾値を超えた場合には、電流制限値が第1電流制限値Iaに決定される。すなわち、基準電圧決定部37は、設定デューティが第2閾値よりも小さい状態が、第3閾値分のカウント値に対応する時間(第2所定時間の一例)より長い時間継続しているとき、電流制限値を第1電流制限値Iaに決定する。設定デューティ正常カウンタのカウント値が第3閾値を超えるまでに、設定デューティが第2閾値よりも大きくなった場合には、異常値処理又は設定継続処理において、設定デューティ正常カウンタのカウント値がクリアされる。そのため、次に設定デューティ正常カウンタが第2閾値よりも小さい状態になったときには、設定デューティ正常カウンタがゼロからカウントされる。
【0096】
設定デューティが第1閾値よりも大きい状態が継続しているとき、
図4の処理が繰り返し行われ、異常値処理が繰り返されることで、設定デューティ異常カウンタのカウント値が順次インクリメントされる。そして、設定デューティ異常カウンタのカウント値が第4閾値を超えた場合には、電流制限値が第2電流制限値Ibに決定される。すなわち、基準電圧決定部37は、設定デューティが第1閾値よりも大きい状態が、第4閾値分のカウント値に対応する時間(第1所定時間の一例)より長い時間継続しているとき、電流制限値を第2電流制限値Ibに決定する。設定デューティ異常カウンタのカウント値が第4閾値を超えるまでに、設定デューティが第1閾値よりも小さくなった場合には、正常値処理又は設定継続処理において、設定デューティ異常カウンタのカウント値がクリアされる。そのため、次に設定デューティ異常カウンタが第1閾値よりも大きい状態になったときには、設定デューティ異常カウンタがゼロからカウントされる。
【0097】
ここで、第3閾値は、駆動電流が正常な状態で安定して駆動されていると判定できる時間より長い時間に対応して設定されている。また、第4閾値は、過電流状態が安定的に続いていると判定できる時間より長く、かつ、過電流状態が続くことによるモータ20等の温度上昇が許容できる範囲内に納まる時間より短い時間に対応して設定されている。このような時間は、例えば、実験を行った結果に基づいて設定することができる。第3閾値と第4閾値とは異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。
【0098】
なお、第3閾値、第4閾値は、
図4に示される制御動作が行われる周期との兼ね合いで設定される。例えば、
図4に示される制御動作が5ミリ秒毎に実行される場合において、第3閾値や第4閾値が1000に設定されている場合には、設定デューティ正常カウンタや設定デューティ異常カウンタのカウントが継続して5秒間行われるときに、電流制限値の決定が行われる。すなわち、電流制限値が第1電流制限値Iaである場合において設定デューティが第1閾値よりも大きい状態が5秒間継続したとき、又は電流制限値が第2電流制限値Ibである場合において設定デューティが第2閾値よりも小さい状態が5秒間継続したとき、電流制限値が変更される。
【0099】
図8は、モータ駆動制御装置1の動作の一例を説明するタイミングチャートである。
【0100】
図8において、上段には電流制限値の推移の一例が示されており、下段には設定デューティの推移の一例が示されている。下段において、第1閾値が破線で示されており、第2閾値が点線で示されている。
図8においては、時間の経過につれて指示デューティ(不図示)が緩やかに変化している場合が示されており、第1閾値と第2閾値とは、それぞれ、指示デューティの変化に応じて変化する曲線となっている。
図8に示される例において、第3閾値と第4閾値とは同じ値に設定されており、それに対応する時間が所定時間dt(第1所定時間の一例、第2所定時間の一例)で示されている。
【0101】
時刻t0において、電流制限値が第1電流制限値Iaに決定されており、設定デューティが60パーセント程度になっている。モータ20の負荷が高くなっていることなどにより、設定デューティが上昇すると、時刻t1において、設定デューティが第1閾値より大きくなる。そうすると、設定デューティ異常カウンタのインクリメントが開始される。その後、時刻t1から所定時間dtが経過するよりも前の時刻t1aにおいて設定デューティが第1閾値より小さくなる。そうすると、異常値処理による電流制限値の決定は行われず、設定デューティ異常カウンタがリセットされる。
【0102】
時刻t2において、設定デューティが再び第1閾値よりも大きくなると、設定デューティ異常カウンタのインクリメントがゼロから開始される。すなわち、所定時間dtの計時が開始される。時刻t2から所定時間dt後の時刻t3まで、設定デューティが第1閾値よりも大きい状態が継続しているので、時刻t3において、異常値処理により、電流制限値が第2電流制限値Ibに決定される。すなわち、電流制限値が第1電流制限値Iaから第2電流制限値Ibに下げられる。
図8において、二点鎖線は、電流制限値が第2電流制限値Ibに決定されている状態を示している。
【0103】
時刻t3において電流制限値が第2電流制限値Ibに下げられると、駆動電流が第2電流制限値Ibに対応する電流値を超えている場合には、設定デューティに基づいたPWM信号が駆動制御信号Sdとして出力されなくなる。そのため、駆動電流が減少し、モータ20の発熱が抑えられる。
【0104】
その後、電流制限値が第2電流制限値Ibに下げられた状態で、負荷の減少などにより設定デューティが指示デューティに近づき、第2閾値よりも小さくなるような場合には、正常値処理が行われるようになる。
【0105】
すなわち、時刻t4において、設定デューティが第2閾値よりも小さくなる。そうすると、設定デューティ正常カウンタのインクリメントが開始される。その後、時刻t4から所定時間dtが経過するよりも前の時刻t4aにおいて設定デューティが第2閾値より大きくなる。そうすると、正常値処理による電流制限値の決定は行われず、設定デューティ正常カウンタがリセットされる。
【0106】
時刻t5において、設定デューティが再び第2閾値よりも小さくなると、設定デューティ正常カウンタのインクリメントがゼロから開始される。すなわち、所定時間dtの計時が開始される。時刻t5から所定時間dt後の時刻t6まで、設定デューティが第2閾値よりも小さい状態が継続しているので、時刻t6において、正常値処理により、電流制限値が第1電流制限値Iaに決定される。すなわち、電流制限値が第2電流制限値Ibから第1電流制限値Iaに戻される。
【0107】
このように、本実施の形態では、設定デューティと、速度指令信号Scに基づく指示デューティとに基づいて、電流制限値が決定される。したがって、例えば最大回転数が異なるような種類が異なる複数のモータについて、それぞれ適した電流制限値が決定されるようにすることができる。例えば、モータの種類によって、駆動電流のレンジが異なる場合がある。そのような場合には、電流検出部41において用いる抵抗値を適宜設定することで、基準電圧決定部37が決定する電流制限値に適合するような電圧値が電流検出部41から出力されるようにすればよい。したがって、汎用性があり、製造コストが低いモータ駆動制御装置1を提供することができる。
【0108】
設定デューティと、指示デューティに基づく第1閾値、第2閾値との比較結果に基づいて、電流制限値が決定される。したがって、どのような回転数においても、適切に過電流状態が継続することを避けて、モータの温度上昇を抑制することができる。また、電流制限値を低電圧値に設定した後、過電流ではない正常状態で安定して駆動されている場合には電流制限値が標準値に戻されるので、過電流状態が発生する要因がなくなった場合において、継続してモータ20を正常の駆動状態で駆動することができる。すなわち、様々な動作状態において適切にモータに流れる電流を制限することができるモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法を提供することができる。
【0110】
モータ駆動制御装置は、上述の実施の形態やその変形例に示されるような回路構成に限定されない。本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。
【0111】
第1閾値や第2閾値は、指示デューティに係数を乗じた値に限られない。例えば、指示デューティの二乗などの指示デューティに基づく値に係数を乗じた値であってもよい。また、指示デューティに基づく値に、指示デューティの大きさに応じて予め求められたデューティ比を加算することにより求められた値であってもよい。
【0112】
基準電圧決定部は、第1閾値のみを用いて、電流制限値を決定するようにしてもよい。例えば、設定デューティが第1閾値よりも大きくなったときに、電流制限値を第2電流制限値に決定し、その後はモータの駆動が継続される限り、そのまま電流制限値を第2電流制限値として駆動を行うようにしてもよい。このとき、電流制限値を第2電流制限値に決定した後、所定時間が経過したときなどに、電流制限値を第1電流制限値に戻すようにしてもよい。このような構成であっても、同様に、モータの温度上昇を抑制することができる。
【0113】
モータ駆動制御装置の各構成要素は、少なくともその一部がハードウエアによる処理ではなく、ソフトウエアによる処理であってもよい。
【0114】
本実施の形態のモータ駆動制御装置により駆動されるモータは、3相のブラシレスモータに限られず、他の種類のモータであってもよい。ホール素子の数は、3個に限られない。ホール素子とは異なる検出器を用いて、モータの位置検出信号が得られるようにしてもよい。例えば、ホールIC等を用いてもよい。
【0115】
上述のフローチャートなどは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではなく、例えば、各ステップの順番が変更されたり各ステップ間に他の処理が挿入されたりしてもよいし、処理を並列化してもよい。
【0116】
上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウエアによって行われるようにしても、ハードウエア回路を用いて行われるようにしてもよい。例えば、制御回路部は、マイコンに限定されない。制御回路部の内部の構成は、少なくとも一部がソフトウエアで処理されるようにしてもよい。
【0117】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。