特許 6633024 モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法

(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】6633024

(24)【登録日】2019年12月20日

(45)【発行日】2020年1月22日

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/21 20160101AFI20200109BHJP

   H02P 6/182 20160101ALI20200109BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/21

   H02P6/182

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-102496(P2017-102496)

(22)【出願日】2017年5月24日

(65)【公開番号】特開2018-198497(P2018-198497A)

(43)【公開日】2018年12月13日

【審査請求日】2018年12月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100110788

【弁理士】

【氏名又は名称】椿 豊

(74)【代理人】

【識別番号】100124589

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 竜郎

(74)【代理人】

【識別番号】100166811

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 剛

(72)【発明者】

【氏名】海津 浩之

(72)【発明者】

【氏名】芹澤 陽平

(72)【発明者】

【氏名】張替 峻介

(72)【発明者】

【氏名】周 霄

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２３８５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１３２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２２７５１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ６／２１

Ｈ０２Ｐ ６／１８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、
前記モータの起動時又は再起動時に、前記複数相のコイルのすべてにロック電流が流れるように前記モータ駆動部を制御するロック通電動作を行うことにより前記モータのロータを前記ロック電流が流れるコイルに対応する位置に保持するロック通電制御部と、
を備え、
前記ロック通電制御部は、前記ロック通電動作を行う場合において、
前記コイルに前記ロック電流を流すロック通電パターンを、前回前記ロック通電動作を行ったときのロック通電パターンから切り替え、
前記切り替えたロック通電パターンに従って前記コイルに前記ロック電流が流れるように制御し、
前記複数相のコイルのうちの１つのコイルに流れるロック電流は、残りのコイルに流れるロック電流より大きい、
モータ駆動制御装置。

【請求項2】

前記ロック通電制御部は、所定の切替パターンに従って前記ロック通電パターンの切り替えを行う、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項3】

前記ロック通電制御部は、前記ロック通電動作を行う場合において、所定の切替条件が満たされたとき、前記ロック通電パターンの切り替えを行う、請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項4】

前記所定の切替条件は、同一のロック通電パターンで前記ロック通電動作が所定回数ｎ（ｎは１以上の整数）以上行われたか否かを含む、請求項３に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項5】

前記ロック通電パターンは、前記複数相のコイルのうち前記ロック電流が流される相の組み合わせを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項6】

前記ロック通電パターンは、前記ロック電流が流入する相と流出する相との組み合わせを含む、請求項５に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項7】

前記モータは、３相のコイルを有し、
前記ロック通電パターンは、前記ロック電流が流入する２つの相と前記ロック電流が流出する１つの相との組み合わせを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項8】

前記モータは、３相のコイルを有し、
前記ロック通電パターンは、前記ロック電流が流入する１つの相と前記ロック電流が流出する２つの相との組み合わせを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項9】

前記ロック通電制御部により前記ロック通電動作が行われた後で、通電パターンが所定の順番で切り替わるように前記モータ駆動部を制御する強制転流動作を行って前記ロータを回転させる強制転流制御部をさらに備え、
前記強制転流制御部は、前記強制転流動作を行うとき、前記ロック通電動作が行われたときの前記ロック通電パターンに応じた通電パターンを当初の通電パターンとする、請求項６から８のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項10】

前記強制転流制御部は、前記強制転流動作を行うとき、前記ロック通電動作が行われたときの前記ロック通電パターンに応じて、前記所定の順番において進んでいる通電パターンを当初の通電パターンとする、請求項９に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項11】

モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部を制御して前記モータを駆動するモータの駆動制御方法であって、
前記モータの起動時又は再起動時に、前記複数相のコイルのすべてにロック電流が流れるように前記モータ駆動部を制御するロック通電動作を行うことにより前記モータのロータを前記ロック電流が流れるコイルに対応する位置に保持するロック通電制御ステップと、
前記ロック通電動作が行われてから前記モータを駆動させる駆動ステップと、を備え、
前記ロック通電制御ステップは、前記ロック通電動作を行う場合において、
前記コイルに前記ロック電流を流すロック通電パターンを、前回前記ロック通電動作を行ったときのロック通電パターンから切り替え、
前記切り替えたロック通電パターンに従って前記コイルに前記ロック電流が流れるように制御し、
前記複数相のコイルのうちの１つのコイルに流れるロック電流は、残りのコイルに流れるロック電流より大きい、
モータの駆動制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法に関し、特に、モータの起動時にロータの位置決めを行うモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ駆動制御装置においては、モータの起動時にロータの位置決めを行うものがある。位置決めは、例えば、モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部に設けられている所定の相の上下のスイッチング素子を一定時間オンすることで、ロータを所定の位置にロックするロック通電方法が知られている。

【0003】

下記特許文献１には、異物等の干渉によりモータの回転が妨げられて、回路の素子及びモータのコイルに熱が蓄積される場合に、回路の素子及びモータのコイルの損傷を防止することを課題としたモータ制御装置が開示されている。この制御装置では、電源とモータとの間の電流値が、温度変化に対して抵抗値が変化する温度特性を有する温度可変抵抗素子の抵抗値の変化に応じた閾値以上の場合に、モータの回転を所定の時間停止させる制御が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−８２７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のようなロック通電方法でモータの駆動開始時にロック通電を行う場合に、ロック通電を行っている時間が長いと、コイル等の部品が発熱する。特に、例えばゴミが挟まることなどの要因によりモータをスムーズに起動できない状態が発生すると、再起動動作を行う毎にロック通電が繰り返される。従来、同一の態様でロック通電のロック電流がコイルに流されるため、このように繰り返しロック通電が行われると、特定のコイルに大きな電流が流れ、そのコイルが十分に冷却されないまま発熱を繰り返し、コイルの温度が上昇することがある。コイルの温度が上昇し過ぎると、コイルが焼損したり、コイルの周辺のインシュレータなどの部品が破損したりしてしまう可能性がある。

【0006】

例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイルを有するモータにおいてロック通電を行う場合、ハイサイド側ではＵ相とＷ相とのスイッチング素子がオンとなり、ローサイド側はＶ相のスイッチング素子がオンになるように制御される場合がある。ロック通電が常にこのようにして行われるとすると、Ｖ相のコイルに多くのロック電流が流れ、Ｖ相のコイルの発熱が特に大きくなることがあるという問題がある。

【0007】

このような起動時のロック通電動作が行われる場合の問題に対して有効な解決策は、引用文献１には開示されていない。

【0008】

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、コイルの温度上昇を防止しつつロック通電動作を行うことができるモータ駆動制御装置およびモータの駆動制御方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータ駆動制御装置は、モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、モータの起動時又は再起動時に、コイルにロック電流が流れるようにモータ駆動部を制御するロック通電動作を行うことによりモータのロータをロック電流が流れるコイルに対応する位置に保持するロック通電制御部とを備え、ロック通電制御部は、ロック通電動作を行う場合において、コイルにロック電流を流すロック通電パターンを、前回ロック通電動作を行ったときのロック通電パターンから切り替え、切り替えたロック通電パターンに従ってコイルにロック電流が流れるように制御する。

【0010】

好ましくは、ロック通電制御部は、所定の切替パターンに従ってロック通電パターンの切り替えを行う。

【0011】

好ましくは、ロック通電制御部は、ロック通電動作を行う場合において、所定の切替条件が満たされたとき、ロック通電パターンの切り替えを行う。

【0012】

好ましくは、所定の切替条件は、同一のロック通電パターンでロック通電動作が所定回数ｎ（ｎは１以上の整数）以上行われたか否かを含む。

【0013】

好ましくは、ロック通電パターンは、複数相のコイルのうちロック電流が流される相の組合せを含む。

【0014】

好ましくは、ロック通電パターンは、ロック電流が流入する相と流出する相との組合せを含む。

【0015】

好ましくは、モータは、３相のコイルを有し、ロック通電パターンは、ロック電流が流入する２つの相とロック電流が流出する１つの相との組み合わせを含む。

【0016】

好ましくは、モータは、３相のコイルを有し、ロック通電パターンは、ロック電流が流入する１つの相とロック電流が流出する２つの相との組み合わせを含む。

【0017】

好ましくは、モータ駆動制御装置は、ロック通電制御部によりロック通電動作が行われた後で、通電パターンが所定の順番で切り替わるようにモータ駆動部を制御する強制転流動作を行ってロータを回転させる強制転流制御部をさらに備え、強制転流制御部は、強制転流動作を行うとき、ロック通電動作が行われたときのロック通電パターンに応じた通電パターンを当初の通電パターンとする。

【0018】

好ましくは、強制転流制御部は、強制転流動作を行うとき、ロック通電動作が行われたときのロック通電パターンに応じて、所定の順番において進んでいる通電パターンを当初の通電パターンとする。

【0019】

この発明の他の局面に従うと、モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部を制御してモータを駆動するモータの駆動制御方法は、モータの起動時又は再起動時に、コイルにロック電流が流れるようにモータ駆動部を制御するロック通電動作を行うことによりモータのロータをロック電流が流れるコイルに対応する位置に保持するロック通電制御ステップと、ロック通電動作が行われてからモータを駆動させる駆動ステップとを備え、ロック通電制御ステップは、ロック通電動作を行う場合において、所定の切替条件に応じて、コイルにロック電流を流すロック通電パターンを、前回ロック通電動作を行ったときのロック通電パターンから切り替え、切り替えたロック通電パターンに従ってコイルにロック電流が流れるように制御する。

【発明の効果】

【0020】

これらの発明に従うと、コイルの温度上昇を防止しつつロック通電動作を行うことができるモータ駆動制御装置およびモータの駆動制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】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構成を示す図である。

【図2】モータ駆動制御装置の基本動作を示すフローチャートである。

【図3】強制転流工程における通電パターンの推移を示す図である。

【図4】第１のロック通電パターンを説明する図である。

【図5】第２のロック通電パターンを説明する図である。

【図6】第３のロック通電パターンを説明する図である。

【図7】ロック通電工程の制御の一例を示すフローチャートである。

【図8】第１のロック通電パターンでロック通電動作が行われた後に行われる強制転流動作について説明する図である。

【図9】第２のロック通電パターンでロック通電動作が行われた後に行われる強制転流動作について説明する図である。

【図10】第３のロック通電パターンでロック通電動作が行われた後に行われる強制転流動作について説明する図である。

【図11】本実施の形態の一変形例に係る第４のロック通電パターンについて説明する図である。

【図12】第４のロック通電パターンでロック通電動作が行われた後に行われる強制転流動作について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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】

［実施の形態］

【0024】

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１の構成を示す図である。

【0025】

図１に示されるように、モータ駆動制御装置１は、インバータ回路２と、制御回路部３と、誘起電圧検出回路８とを備える。モータ駆動制御装置１は、同期モータ１０に駆動電力を供給し、同期モータ１０を駆動させる。なお、本実施の形態における同期モータ１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動コイル（コイルの一例）Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有する３相モータである。同期モータ１０は、ロータの位置を検出するためのセンサを持たないセンサレス同期モータである。すなわち、モータ駆動制御装置１は、ロータの位置を検出するためのセンサを用いない、位置センサレス方式のモータ駆動制御装置である。

【0026】

誘起電圧検出回路８は、インバータ回路２から同期モータ１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれへの電流供給ラインに接続されており、各相の駆動コイルについての誘起電圧を検出する。検出結果は制御回路部３に出力される。

【0027】

インバータ回路２は、制御回路部３のプリドライブ回路４とともに、同期モータ１０の各相に電流を流すモータ駆動部９を構成する。モータ駆動部９は、同期モータ１０の複数相のコイルに選択的に通電する。すなわち、インバータ回路２は、プリドライブ回路４から出力される駆動信号Ｒ１から駆動信号Ｒ６に基づいて同期モータ１０の各相の駆動コイルを選択的に通電し、同期モータ１０の回転を制御する。インバータ回路２は、制御回路部３による制御に基づいて、３相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに発生する逆起電圧に応じて各相の駆動コイルを選択的に通電する。

【0028】

本実施の形態において、インバータ回路２は、同期モータ１０の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれに駆動電流を供給するための６個のスイッチング素子Ｑ１〜スイッチング素子Ｑ６を備えている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５は、直流電源Ｖｃｃの正極側に配置されたＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるハイサイドスイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６は、直流電源Ｖｃｃの負極側に配置されたＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴからなるローサイドスイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の組み合わせ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の組み合わせ、及びスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の組み合わせのそれぞれにおいて、２つのスイッチング素子が直列に接続されている。そして、これらの３組の直列回路が並列に接続されて、ブリッジ回路が構成されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点がＵ相の駆動コイルＬｕに接続され、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点がＶ相の駆動コイルＬｖに接続され、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点がＷ相の駆動コイルＬｗに接続されている。

【0029】

制御回路部３は、プリドライブ回路４と、ロック通電制御回路（ロック通電制御部の一例）５と、モータ駆動制御回路（強制転流制御部の一例）６と、回転位置推定部７とを有している。制御回路部３は、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、マイクロコンピュータなどのプログラマブルデバイスを用いて構成することができる。

【0030】

プリドライブ回路４は、インバータ回路２の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれのゲート端子に接続される複数の出力端子を備えている。各出力端子から駆動信号Ｒ１〜Ｒ６を出力して、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフ動作を制御する。センサレス駆動時において、プリドライブ回路４は、モータ駆動制御回路６の制御に基づいて、各相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに発生する逆起電圧に応じて駆動信号Ｒ１〜Ｒ６を出力する。すなわち、インバータ回路２は、同期モータ１０の各相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに発生する逆起電圧に基づいて各駆動コイルを選択的に通電する。

【0031】

回転位置推定部７は、誘起電圧検出回路８の検出結果に基づいて、同期モータ１０のロータの回転位置を推定する。モータ駆動制御回路６は、回転位置推定部７により推定されたロータの回転位置に応じて、プリドライブ回路４の動作を制御する。モータ駆動制御回路６は、ロック通電後の強制転流からセンサレス駆動までの動作を制御する。

【0032】

ロック通電制御回路５は、同期モータ１０の始動開始時にロータを所定の位置にロックするロック通電の動作を制御する。ロック通電制御回路５は、同期モータ１０の起動時又は再起動時に、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにロック電流が流れるようにモータ駆動部９を制御するロック通電動作を行う。これにより、ロック通電制御回路５は、同期モータ１０のロータをロック電流が流れる駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対応する位置に保持する。本実施形態において、ロック通電制御回路５は、同期モータ１０の回転開始前のロック通電期間において、ロータを所定のロック位置に保持するためのロック電流を、モータ駆動部９から駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流すように、モータ駆動部９を制御する。

【0033】

ここで、モータ駆動制御装置１の基本動作について簡単に説明する。

【0034】

図２は、モータ駆動制御装置１の基本動作を示すフローチャートである。

【0035】

図２に示されるように、モータ駆動制御装置１は、大まかに、起動工程（ステップＳ１からステップＳ４）と、センサレス駆動工程（ステップＳ５からステップＳ６）との２つの動作を行う。

【0036】

モータ駆動制御装置１は、モータドライブ初期設定工程において、起動を開始するにあたり、同期モータ１０の駆動条件に適合するように、マイクロコンピュータ等により構成される制御回路部３の各種仕様（ポート，タイマーなど）を設定する（ステップＳ１）。

【0037】

次に、ロック通電工程に移る。ロック通電制御回路５は、ロック通電動作を行い、ロック通電制御信号をプリドライブ回路４に出力する。プリドライブ回路４は、ロック通電制御信号に従って、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフ動作を行う。これにより、同期モータ１０の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにロック電流が流れ、同期モータ１０のロータが所定の位置にロックされる（ステップＳ２）。このロック通電工程の動作の詳細は後述する。

【0038】

次に、強制転流工程に移る。モータ駆動制御回路６は、ロック通電制御回路５によりロック通電動作が行われた後で、通電パターンが所定の順番で切り替わるようにモータ駆動部９を制御する強制転流動作を行って、ロータを回転させる。例えば、モータ駆動制御回路６から駆動制御信号がプリドライブ回路４に出力される。プリドライブ回路４は、駆動制御信号に従って、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフ動作を行う。これにより同期モータ１０の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに順次駆動電流が流れ、ロータの回転速度が徐々に速くなる（ステップＳ３）。

【0039】

図３は、強制転流工程における通電パターンの推移を示す図である。

【0040】

図３に示されるように、本実施の形態においては、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗについて、電流が流入する上側の相と電流が流出する下側の相との組み合わせからなる通電パターンが６つある（通電セクタ１から６）。通電セクタ１では、Ｕ相（上側）からＶ相（下側）に電流が流れる。通電セクタ２では、Ｕ相からＷ相に電流が流れる。通電セクタ３では、Ｖ相からＷ相に電流が流れる。通電セクタ４では、Ｖ相からＵ相に電流が流れる。通電セクタ５では、Ｗ相からＵ相に電流が流れる。通電セクタ６では、Ｗ相からＶ相に電流が流れる。強制転流工程において、所定の方向にロータを回転させるとき、所定の順番で、すなわち通電セクタ１、通電セクタ２、通電セクタ３、通電セクタ４、通電セクタ５，及び通電セクタ６、及び通電セクタ１、…の順に、通電パターンが切り替えられる。各通電パターンの通電時間を徐々に短縮しながら通電セクタ１から６まで、所定の順番で順次通電パターンが切り替えられることが繰り返されることにより、ロータの回転速度が次第に速くなる。

【0041】

図２に戻って、モータ駆動制御回路６は、強制転流が成功したか否かを判断する（ステップＳ４）。例えば、モータ駆動制御回路６は、強制転流動作を開始してから所定の時間が経過した時点で、ロータの回転速度が所定の回転速度に達しているか否かを判断する。そして、ロータの回転速度が所定の回転速度に達していれば、強制転流が成功したと判断を行う。ロータの回転速度が所定の回転速度に達していなければ、強制転流が成功しなかったと判断する。強制転流が成功しなかったと判断されたとき（ＮＯのとき）、再起動動作が行われる。再起動動作では、ステップＳ２からの処理が再度行われる。

【0042】

強制転流が成功したと判断されたとき（ＹＥＳのとき）、すなわちロータの回転速度が所定の回転速度に達していると判断されたとき、センサレス駆動工程に進む。センサレス駆動工程では、モータ駆動制御装置１は、通電タイミング推定工程において、定常のセンサレス駆動を開始する。制御回路部３の回転位置推定部７は、各相の誘起電圧の変化からゼロクロス点を検出し、通電タイミングを推定する（ステップＳ５）。

【0043】

そして、通電切り替え工程に移る。モータ駆動制御回路６は、回転位置推定部７が推定した通電タイミングで各相への通電を切り替え、同期モータ１０の定速回転を続ける（ステップＳ６）。

【0044】

上記のように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、図２の動作ステップを経て定常回転動作を行う。すなわち、本実施の形態に係るモータの駆動制御方法として、モータの起動時又は再起動時に、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにロック電流が流れるようにモータ駆動部を制御するロック通電動作を行うことにより同期モータ１０のロータをロック電流が流れる駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対応する位置に保持するロック通電制御ステップ（ステップＳ２）と、ロック通電動作が行われてからモータを駆動させる駆動ステップ（ステップＳ３〜ステップＳ６）とを備る。

【0045】

次に、ロック通電工程の具体的な動作方法について説明する。以下に記述するように、本実施の形態に係るモータの駆動制御方法においては、ロック通電制御ステップ（ステップＳ２）は、ロック通電動作を行う場合において、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにロック電流を流すロック通電パターンを、ロック通電動作を行ったときのロック通電パターンから切り替え、切り替えたロック通電パターンに従って駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにロック電流が流れるように制御する。

【0046】

ロック通電制御回路５は、ロック通電動作を行う場合において、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにロック電流を流すロック通電パターンを、前回ロック通電動作を行ったときのロック通電パターンから切り替える。そして、切り替えたロック通電パターンに従って駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにロック電流が流れるように制御する。換言すると、ロック通電制御回路５は、ロック通電動作を行う場合において、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにロック電流を流すロック通電パターンとして、前回ロック通電動作を行ったときのロック通電パターンとは異なるロック通電パターンを選択する。そして、選択したロック通電パターンに従って駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにロック電流が流れるように制御する。

【0047】

本実施の形態においては、ロック通電制御回路５は、所定の切替パターンに従ってロック通電パターンの切り替えを行う。また、ロック通電制御回路５は、ロック通電動作を行う場合において、所定の切替条件が満たされたとき、ロック通電パターンの切り替えを行う。なお、所定の切替条件は、同一のロック通電パターンでロック通電動作が所定回数ｎ（ｎは１以上の整数）以上行われたか否かを含み、ロック通電パターンの切り替えは、同一のロック通電パターンでロック通電動作が所定回数ｎ以上行われた場合に行われる。具体的には、所定の切替条件は、同一のロック通電パターンでロック通電動作が１回以上行われたか否かを含む。すなわち、本実施の形態において、ロック通電動作が行われる度に、所定の切り替えパターンに従って、ロック通電パターンが前回のロック通電を行った時のロック通電パターンから別のロック通電パターンに切り替わる。なお、所定の切替条件は、本実施の形態に限定されるものではない（他の例は、後述する）。

【0048】

ロック通電パターンは、例えば３つが用意されている。すなわち、第１のロック通電パターンＡ、第２のロック通電パターンＢ、及び第３のロック通電パターンＣ（以下、これらをまとめてロック通電パターンＡ，Ｂ，Ｃということがある）のいずれかのロック通電パターンに応じて、ロック通電動作が行われる。ロック通電動作が行われる度に、第１のロック通電パターンＡ、第２のロック通電パターンＢ、第３のロック通電パターンＣ、第１のロック通電パターンＡ、…の順（所定の切替パターンの一例）にロック通電パターンが切り替えられる。

【0049】

各ロック通電パターンＡ，Ｂ，Ｃは、３相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうち、ロック電流が流される相の組み合わせを含む。また、各ロック通電パターンＡ，Ｂ，Ｃは、ロック電流が流入する相と流出する相との組合せを含む。すなわち、各ロック通電パターンＡ，Ｂ，Ｃは、通電方向を含む。より具体的には、ロック通電パターンは、ロック電流が流入する２つの相の組合せを含む。すなわち、本実施の形態において、ロック通電は、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうち、２つの相からロック電流が流入し、他の１つの相からロック電流が流出するようにして行われる。ロック通電パターンＡ，Ｂ，Ｃにおいては、３つの相のうちのいずれかの２つの相からロック電流が流入し、他の１つの相からロック電流が流出するように、各相に対応する、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の組み合わせ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の組み合わせ、及びスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の組み合わせの、いずれをオンとし、いずれをオフにするかが定められている。

【0050】

図４は、第１のロック通電パターンＡを説明する図である。

【0051】

図４において、矢印は、ロック電流の流れる向きを示す。第１のロック通電パターンＡは、ロック電流がＵ相とＷ相とから流入しＶ相から流出するものである。すなわち、Ｕ相の上側（スイッチング素子Ｑ１）がオン，下側（スイッチング素子Ｑ２）がオフとされ、Ｖ相の上側（スイッチング素子Ｑ３）がオフ，下側（スイッチング素子Ｑ４）がオンとされ、Ｗ相の上側（スイッチング素子Ｑ５）がオン，下側（スイッチング素子Ｑ６）がオフとされる。第１のロック通電パターンＡは、Ｖ相の駆動コイルＬｖに大きな電流が流れ、Ｖ相の駆動コイルＬｖが比較的発熱しやすい通電パターンである。

【0052】

図５は、第２のロック通電パターンＢを説明する図である。

【0053】

図５において、矢印は、ロック電流の流れる向きを示す。第２のロック通電パターンＢは、ロック電流がＵ相とＶ相とから流入しＷ相から流出するものである。すなわち、Ｕ相の上側がオン，下側がオフとされ、Ｖ相の上側がオン，下側がオフとされ、Ｗ相の上側がオフ，下側がオンとされる。第２のロック通電パターンＢは、Ｗ相の駆動コイルＬｗに大きな電流が流れ、Ｗ相の駆動コイルＬｗが比較的発熱しやすい通電パターンである。

【0054】

図６は、第３のロック通電パターンＣを説明する図である。

【0055】

図６において、矢印は、ロック電流の流れる向きを示す。第３のロック通電パターンＣは、ロック電流がＶ相とＷ相とから流入しＵ相から流出するものである。すなわち、Ｕ相の上側がオフ，下側がオンとされ、Ｖ相の上側がオン，下側がオフとされ、Ｗ相の上側がオン，下側がオフとされる。第２のロック通電パターンＢは、Ｕ相の駆動コイルＬｕに大きな電流が流れ、Ｕ相の駆動コイルＬｕが比較的発熱しやすい通電パターンである。

【0056】

図７は、ロック通電工程の制御の一例を示すフローチャートである。

【0057】

図７に示されるように、ロック通電工程では、以下のようにしてロック通電パターンが切り替えられ、ロック通電動作が行われる。すなわち、ステップＳ１１において、ロック通電制御回路５は、変数Ｎの値がいずれであるか判断する。ここで、変数Ｎは、１以上の整数である。変数Ｎの初期値は、例えば１である。

【0058】

変数Ｎの値が１であれば、ステップＳ１２の処理が行われる。ロック通電制御回路５は、ロック通電パターンを、第１のロック通電パターンＡに切り替える。また、ロック通電制御回路５は、変数Ｎに１を加算する。これにより、変数Ｎの値は２となる。

【0059】

変数Ｎの値が２であれば、ステップＳ１３の処理が行われる。ロック通電制御回路５は、ロック通電パターンを、第２のロック通電パターンＢに切り替える。また、ロック通電制御回路５は、変数Ｎに１を加算する。これにより、変数Ｎの値は３となる。

【0060】

変数Ｎの値が３であれば、ステップＳ１４の処理が行われる。ロック通電制御回路５は、ロック通電パターンを、第３のロック通電パターンＣに切り替える。また、ロック通電制御回路５は、変数Ｎに１を代入する。これにより、変数Ｎの値は１となる。

【0061】

ステップＳ１２からステップＳ１４の処理が行われると、ステップＳ１５に移る。すなわち、ロック通電制御回路５は、切り替え後のロック通電パターンでロック電流の通電が行われるように、モータ駆動部９を制御する。これにより、ロック通電工程が終了する。

【0062】

このように、本実施の形態では、ロック通電動作が行われる度に、ロック通電パターンが切り替えられ、前回ロック通電動作が行われたときとは異なるロック通電パターンでロック電流が流れる。すなわち、ロック通電動作が行われる度に、比較的大きな電流が流れる駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが変更される。そのため、常に同じロック通電パターンでロック通電動作が行われていずれか１つの駆動コイルに大きな電流が繰り返し流される場合と比較して、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの温度が上昇しにくくなる。したがって、駆動コイルの発熱を抑えつつロック通電動作を行うことができるようになる。

【0063】

ここで、本実施の形態においては、上記のようにロック通電パターンの切り替えが行われるため、切り替えられたロック通電パターンに応じて、強制転流工程で通電が開始される通電パターンに切り替えられる（当初の通電パターンが切り替えられる）。すなわち、モータ駆動制御回路６は、強制転流動作を行うとき、ロック通電動作が行われたときのロック通電パターンに応じた通電パターンを当初の通電パターンとする。具体的には、モータ駆動制御回路６は、強制転流動作を行うとき、ロック通電動作が行われたときのロック通電パターンに応じて、所定の順番において進んでいる通電パターンを当初の通電パターンとする。

【0064】

本実施の形態では、上述のように３つのロック通電パターンＡ，Ｂ，Ｃのうちいずれかでロック通電が行われる。それぞれのロック通電パターンで、ロック通電が行われている状態は、通電セクタ１から６のうち上記の所定の順番において連続する２つの通電セクタで電流が流れている状態であるといえる。各ロック通電パターンについて、このような２つの通電セクタのうち上記の所定の順番において進んでいる通電パターンが、強制転流動作の開始時の通電パターンとなる。

【0065】

図８は、第１のロック通電パターンＡでロック通電動作が行われた後に行われる強制転流動作について説明する図である。

【0066】

図８に示されるように、第１のロック通電パターンＡでロック通電動作が行われるとき、Ｕ相の駆動コイルＬｕとＷ相の駆動コイルＬｗとから、Ｖ相の駆動コイルＬｖにロック電流が流れる。すなわち、図８に黒丸印を付して示すように、通電セクタ６と通電セクタ１とで電流が流れている状態になる。

【0067】

このようにロック通電動作が行われた後で、強制転流動作が行われるときには、通電セクタ６と通電セクタ１とのうち、所定の順番において進んでいる通電セクタ１の通電パターンで、強制転流動作が開始される。すなわち、図８において星印で示される通電セクタ１を開始通電パターンとして、（１）通電セクタ１、（２）通電セクタ２、（３）通電セクタ３、（４）通電セクタ４、（５）通電セクタ５、（６）通電セクタ６、（７）通電セクタ１、…という順で通電パターンが切り替えられ、強制転流が行われる。

【0068】

図９は、第２のロック通電パターンＢでロック通電動作が行われた後に行われる強制転流動作について説明する図である。

【0069】

図９に示されるように、第２のロック通電パターンＢでロック通電動作が行われるとき、Ｕ相の駆動コイルＬｕとＶ相の駆動コイルＬｖとから、Ｗ相の駆動コイルＬｗにロック電流が流れる。すなわち、図９に黒丸印を付して示すように、通電セクタ２と通電セクタ３とで電流が流れている状態になる。

【0070】

このようにロック通電動作が行われた後で、強制転流動作が行われるときには、通電セクタ２と通電セクタ３とのうち、所定の順番において進んでいる通電セクタ３の通電パターンで、強制転流動作が開始される。すなわち、図９において星印で示される通電セクタ３を開始通電パターンとして、（１）通電セクタ３、（２）通電セクタ４、（３）通電セクタ５、（４）通電セクタ６、（５）通電セクタ１、（６）通電セクタ２、（７）通電セクタ３、…という順で通電パターンが切り替えられ、強制転流が行われる。

【0071】

図１０は、第３のロック通電パターンＣでロック通電動作が行われた後に行われる強制転流動作について説明する図である。

【0072】

図１０に示されるように、第３のロック通電パターンＣでロック通電動作が行われるとき、Ｖ相の駆動コイルＬｖとＷ相の駆動コイルＬｗとから、Ｕ相の駆動コイルＬｕにロック電流が流れる。すなわち、図１０に黒丸印を付して示すように、通電セクタ４と通電セクタ５とで電流が流れている状態になる。

【0073】

このようにロック通電動作が行われた後で、強制転流動作が行われるときには、通電セクタ４と通電セクタ５とのうち、所定の順番において進んでいる通電セクタ５の通電パターンで、強制転流動作が開始される。すなわち、図１０において星印で示される通電セクタ５を開始通電パターンとして、（１）通電セクタ５、（２）通電セクタ６、（３）通電セクタ１、（４）通電セクタ２、（５）通電セクタ３、（６）通電セクタ４、（７）通電セクタ５、…という順で通電パターンが切り替えられ、強制転流が行われる。

【0074】

このようにしてロック通電パターンに応じた通電パターンから強制転流動作が開始されるので、ロック通電により電流が流れる駆動コイルに対応する位置に保持されたロータを、強制転流により効率良くスムーズに回転させることができる。

【0075】

以上説明したように、本実施の形態では、ロック通電動作が高頻度で行われた場合であっても、ロック通電パターンが切り替えられるので、特定の駆動コイルの発熱が繰り返されることがなく、特定の駆動コイルの過熱を防止することができる。したがって、駆動コイルやその周囲の部品が熱により破損することを防止することができる。過熱を防止するために同期モータ１０の動作を停止させる必要がなくなる。

【0076】

［変形例の説明］

【0077】

ロック通電パターンは、上述のものに限られない。ロック通電パターンは、ロック電流が流入する１つの相とロック電流が流出する２つの相との組合せを含むものであってもよい。すなわち、ロック通電は、駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうち、３つの相のうちのいずれかの１つの相からロック電流が流入し、他の２つの相からロック電流が流出するようにして行われるようにしてもよい。

【0078】

図１１は、本実施の形態の一変形例に係る第４のロック通電パターンについて説明する図である。

【0079】

図１１において、矢印は、ロック電流の流れる向きを示す。図１１においては、１つの相からロック電流が流入し、他の２つの相からロック電流が流出するロック通電パターンの一例（第４のロック通電パターンＤ）が示されている。すなわち、第４のロック通電パターンＤは、ロック電流がＵ相から流入し、Ｖ相とＷ相とから流出するものである。すなわち、Ｕ相の上側がオン，下側がオフとされ、Ｖ相の上側がオフ，下側がオンとされ、Ｗ相の上側がオフ，下側がオンとされる。

【0080】

第４のロック通電パターンＤは、Ｕ相の駆動コイルＬｕに大きな電流が流れ、Ｕ相の駆動コイルＬｕが比較的発熱しやすい通電パターンである。このほか、例えばＶ相の駆動コイルＬｖからロック電流が流入する第５のロック通電パターンＥや、Ｗ相の駆動コイルＬｗからロック電流が流入する第６のロック通電パターンＦなどを用意し、所定の切替条件に応じてロック通電パターンＤ，Ｅ，Ｆを切り替えてロック通電動作を行うことにより、特定の駆動コイルのみが発熱することを防止することができる。

【0081】

なお、このように１つの相からロック電流が流入するロック通電パターンでロック通電動作が行われる場合においても、その後に強制転流動作が開始されるとき、ロック通電動作が行われたときのロック通電パターンに応じて所定の順番において進んでいる通電パターンを当初の通電パターンとすればよい。

【0082】

図１２は、第４のロック通電パターンＤでロック通電動作が行われた後に行われる強制転流動作について説明する図である。

【0083】

図１２に示されるように、第４のロック通電パターンＡでロック通電動作が行われるとき、Ｕ相の駆動コイルＬｕから、Ｗ相の駆動コイルＬｗとＶ相の駆動コイルＬｖにロック電流が流れる。すなわち、図１２に黒丸印を付して示すように、通電セクタ１と通電セクタ２とで電流が流れている状態になる。

【0084】

このようにロック通電動作が行われた後で、強制転流動作が行われるときには、通電セクタ１と通電セクタ２とのうち、所定の順番において進んでいる通電セクタ２の通電パターンで、強制転流動作が開始される。すなわち、図１２において星印で示される通電セクタ２を開始通電パターンとして、（１）通電セクタ２、（２）通電セクタ３、（３）通電セクタ４、（４）通電セクタ５、（５）通電セクタ６、（６）通電セクタ１、（７）通電セクタ２、…という順で通電パターンが切り替えられ、強制転流が行われる。

【0085】

このようにしてロック通電パターンに応じた通電パターンから強制転流動作を開始させることにより、上述と同様に、ロータを、強制転流により効率良くスムーズに回転させることができる。

【0086】

［その他］

【0087】

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。

【0088】

ロック通電パターンの切り替えを行う所定の切替条件としては、種々の条件を用いることができる。

【0089】

例えば、同一のロック通電パターンでロック通電動作が連続して所定回数ｎ（ｎは１以上の整数）だけ行われたか否かを条件としてもよい。この場合、ｎ＝１であるとき、上述の実施の形態と同様に、ロック通電動作が行われる度にロック通電パターンが切り替えられることになる。ｎが２以上であるとき、連続して１つのロック通電パターンでｎ回ロック通電動作が行われると、次にロック通電動作が行われるときには、前回までとは異なるロック通電パターンでロック通電動作が行われることになる。

【0090】

また、例えば、同一のロック通電パターンでロック通電動作が連続して回数Ｒ（Ｒは、所定の数以下のランダムに定まる整数、又は所定の方法により変動する整数）だけ行われたことを条件としてもよい。また、モータ駆動制御装置が計時機能を有しており、同一のロック通電パターンでロック通電動作が所定の期間行われたか否か（同一のロック通電パターンでロック通電動作が所定の期間行われたときにロック通電パターンの切り替えが行われる）や、所定の時期が到来したか否か（所定の時期が到来したときにロック通電パターンの切り替えが行われる）を所定の切替条件としてもよい。さらに、切替条件として、モータの温度（例えば、駆動コイルあるいは駆動コイル付近の部品の温度）を監視し、当該温度が所定の閾値を超えたか否か（当該温度が所定の閾値を超えたときにロック通電パターンの切り替えが行われる）を含むようにしてもよい。

【0091】

また、ロック通電パターンの切り替えは、例えば、外部機器から制御回路部等に所定の指示が行われた場合など、任意のタイミングで行われるようにしてもよいし、不規則的なタイミングで行われるようにしてもよい。

【0092】

ロック通電パターンの切替パターンは、上述のものに限られない。例えば、上述の実施の形態において、ロック通電動作が行われる度に、第１のロック通電パターンＡ、第３のロック通電パターンＣ、第２のロック通電パターンＢの順にロック通電パターンが切り替えられてもよい。

【0093】

また、ロック通電パターンの切替えが行われるときには、ロック通電制御回路５により、ランダムに選択されたロック通電パターン、又は所定の方法により適宜選択されたロック通電パターンに切り替えが行われるようにしてもよい。すなわち、ロック通電パターンの切り替えが行われるとき、前記ロック通電動作を行った時のロック通電パターンとは異なるロック通電パターンに切り替えられるようにすればよい。用意されている３以上のロック通電パターンのうち、特定のロック通電パターンには切り替えられず、他の２以上のロック通電パターンのうちで使用されるものが切り替えられるようにしてもよい。例えば、先述の第１のロック通電パターンＡ〜第６のロック通電パターンＦを組み合わせた所定の切替パターンを予め設定し、それに基づき、ロック通電パターンを切り替えるようにしてもよい。

【0094】

以上のようにしてロック通電パターンが切り替えられることにより、ロック電流が常に特定の駆動コイルに流れるのを防止することができる。したがって、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0095】

強制転流動作は、上述のようにロック通電パターンに応じた通電パターンから開始されなくてもよい。例えば、常に同じ通電パターンで強制転流が開始されるようにしてもよい。

【0096】

ロック通電パターンとしては、複数相のすべての駆動コイルを使用せず、電流が流れない駆動コイルが存在するものが用いられるようにしてもよい。

【0097】

上記実施形態では、インバータ回路２を構成するスイッチング素子はＭＯＳＦＥＴとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、バイポーラトランジスタなどであってもよい。

【0098】

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定されない。モータは、３相以上の複数相の駆動コイルを備えるものであればよい。モータの種類もブラシレスモータに限定されない。

【0099】

また、ロータの位置を検出する方式については、本実施の形態のようなセンサレス方式に限定されず、例えばＦＧセンサ等によりモータの回転数を検出する方式や、ロータの位置を検出するためのセンサを有する方式についても、本実施の形態のモータ駆動制御装置の駆動制御対象とすることができる。

【0100】

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。

【0101】

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、制御部は、マイコンに限定されない。制御部の内部の構成は、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。

【0102】

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。

【符号の説明】

【0103】

１ モータ駆動制御装置
２ インバータ回路
３ 制御回路部
４ プリドライブ回路
５ ロック通電制御回路（ロック通電制御部の一例）
６ モータ駆動制御回路（強制転流制御部の一例）
９ モータ駆動部
１０ モータ
Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５ ハイサイドスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）
Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６ ローサイドスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）
Ｌｕ Ｕ相の駆動コイル（コイルの一例）
Ｌｖ Ｖ相の駆動コイル（コイルの一例）
Ｌｗ Ｗ相の駆動コイル（コイルの一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】