特開 2023-151233 モータ駆動制御装置、アクチュエータ、およびモータ駆動制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023151233

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置、アクチュエータ、およびモータ駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 8/12 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

H02P8/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022060731

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【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】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】藤井 順平

(72)【発明者】

【氏名】宇野 寿一

【テーマコード（参考）】

5H580

【Ｆターム（参考）】

5H580AA08

5H580BB02

5H580CA02

5H580CA12

5H580CA16

5H580CB03

5H580EE03

5H580FA02

5H580FA10

5H580FA14

5H580FA22

5H580FA35

5H580FB01

5H580HH22

5H580HH24

5H580HH39

5H580KK03

(57)【要約】

【課題】ステッピングモータの駆動時の異音の発生を抑える。
【解決手段】モータ駆動制御装置１０において、制御部１２２は、ＰＷＭ周期毎に、コイル２１の電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓとを比較し、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達していない場合に、励磁モードとしてチャージモードを指定し、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達した場合に、励磁モードとして減衰モードを指定する。制御部１２２は、電流減衰期間ＴＤにおける第１減衰期間Ｔｄ１において、減衰モードとして低速減衰モードを指定し、電流減衰期間ＴＤにおける第２減衰期間Ｔｄ２において、減衰モードとして、低速減衰モードと高速減衰モードとを交互に切り替える混合減衰モードを指定する（図９参照）。制御部１２２は、指定した励磁モードに応じた駆動制御信号Ｓｄを生成し、モータ２０の駆動を制御する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路と、
前記駆動制御信号に基づいて、前記モータのコイルを励磁する駆動回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記コイルの電流の計測値を取得する電流値取得部と、
前記コイルが指定された励磁モードに応じた状態となるようにＰＷＭ信号を生成し、前記駆動制御信号として出力する駆動制御信号生成部と、
前記コイルに流れる電流が正弦波状に変化するように、前記ＰＷＭ信号のＰＷＭ周期毎に、前記電流の基準となる電流基準値を設定する電流基準値設定部と、
前記ＰＷＭ周期毎に、前記電流値取得部によって計測された前記電流の計測値と前記電流基準値とを比較し、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達していない場合に、前記励磁モードとして、前記電流を増加させるチャージモードを指定し、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達した場合に、前記励磁モードとして、前記電流を低下させる減衰モードを指定する励磁モード指定部と、を有し、
前記励磁モード指定部は、前記電流基準値がゼロに向かって変化する電流減衰期間における最初の期間である第１減衰期間において、前記減衰モードとして、前記電流を回生させる低速減衰モードを指定し、
前記励磁モード指定部は、前記電流減衰期間における前記第１減衰期間の後の残りの期間である第２減衰期間において、前記減衰モードとして、前記低速減衰モードと前記低速減衰モードよりも高速に前記電流を回生させる高速減衰モードとを交互に切り替える混合減衰モードを指定する
モータ駆動制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記励磁モード指定部は、前記第２減衰期間における前記ＰＷＭ周期毎に、前記ＰＷＭ周期内の最初の期間である第１期間において、前記減衰モードとして前記低速減衰モードを指定し、前記ＰＷＭ周期内の第１期間の後の残りの期間である第２期間において、前記減衰モードとして前記高速減衰モードを指定する
モータ駆動制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記励磁モード指定部は、前記第１期間において、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達していない場合に、前記励磁モードとして前記チャージモードを指定するとともに、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達した場合に、前記励磁モードとして前記低速減衰モードを指定し、
前記励磁モード指定部は、前記第２期間において、前記励磁モードとして前記高速減衰モードを指定する
モータ駆動制御装置。

【請求項4】

請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記励磁モード指定部は、前記第１期間において、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達していない場合に、前記励磁モードとして前記チャージモードを指定するとともに、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達した場合に、前記励磁モードとして前記低速減衰モードを指定し、
前記励磁モード指定部は、前記第２期間において、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達していない場合に、前記励磁モードとして前記チャージモードを指定するとともに、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達した場合に、前記励磁モードとして前記高速減衰モードを指定する
モータ駆動制御装置。

【請求項5】

請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記励磁モード指定部は、前記電流基準値の低下に応じて、前記第２減衰期間における前記ＰＷＭ周期に対する前記第２期間の割合を増加させる
モータ駆動制御装置。

【請求項6】

前記モータと、
請求項１乃至５の何れか一項に記載されたモータ駆動制御装置と、
前記モータの回転力を駆動対象に伝達する動力伝達機構と、を備えるアクチュエータ。

【請求項7】

モータ駆動制御装置によってモータの駆動を制御するためのモータ駆動制御方法であって、
前記モータ駆動制御装置が、前記モータのコイルが指定された励磁モードに応じた励磁状態となるようにＰＷＭ信号を生成し、前記ＰＷＭ信号に基づいて前記モータを駆動する第１ステップと、
前記モータ駆動制御装置が、前記コイルに流れる電流が正弦波状になるように、前記ＰＷＭ信号のＰＷＭ周期毎に、前記電流の基準となる電流基準値を設定する第２ステップと、
前記モータ駆動制御装置が、前記ＰＷＭ周期毎に、前記電流の計測値と前記第２ステップにおいて設定された前記電流基準値とを比較し、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達していない場合に、前記励磁モードとして、前記電流を増加させるチャージモードを指定し、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達した場合に、前記励磁モードとして、前記電流を低下させる減衰モードを指定する第３ステップと、を含み、
前記第３ステップは、
前記モータ駆動制御装置が、前記電流基準値がゼロに向かって変化する電流減衰期間における最初の期間である第１減衰期間において、前記減衰モードとして、前記電流を回生させる低速減衰モードを指定する第４ステップと、
前記モータ駆動制御装置が、前記電流減衰期間における前記第１減衰期間の後の期間である第２減衰期間において、前記減衰モードとして、前記低速減衰モードと、前記低速減衰モードよりも高速に前記電流を回生させる高速減衰モードと、を交互に切り替える混合減衰モードを指定する第５ステップと、を含む
モータ駆動制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ駆動制御装置、アクチュエータ、およびモータ駆動制御方法に関し、例えば、ステッピングモータを駆動するためのモータ駆動制御装置、当該モータ駆動制御装置を搭載したアクチュエータ、およびステッピングモータを駆動するためのモータ駆動制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ステッピングモータやブラシレスＤＣモータ等のモータの駆動制御方法として、モータのコイルに流れる電流が正弦波状になるようにコイルを駆動する方法が知られている。

【0003】

例えば、ステッピングモータの駆動方式の一つであるマイクロステップ方式では、モータ駆動制御装置が、ステッピングモータを構成する各相のコイルの電流が正弦波状になるように電流の基準値（指令値）を階段状に変化させるとともに、コイルの電流を監視し、コイルの電流の検出値が基準値を超えないように、各相のコイルの励磁状態を切り替える。

【0004】

一般に、マイクロステップ方式では、ステッピングモータの電気角θ（ロータの位置）に応じて、コイルの電流を正または負の方向に増加させる期間と、コイルの電流をゼロに向かって変化させる期間とが交互に繰り返されることにより、コイルの電流が正弦波状になるように制御される。

【0005】

一般に、マイクロステップ方式によってステッピングモータの駆動を制御する場合に、電流を減衰させるための制御方式（励磁モード）として、コイルの電流を回生させる低速減衰（Ｓｌｏｗ Ｄｅｃａｙ）モードと、低速減衰モードよりも高速に電流を回生させる高速減衰（Ｆａｓｔ Ｄｅｃａｙ）モードとが、知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－２５４５４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来のマイクロステップ方式によるステッピングモータの駆動方法では、コイルの電流をゼロに向かって変化させる減衰期間における最初の所定の期間において、低速減衰モードによりコイルの電流を徐々に低下させ、その後の期間において、高速減衰モードにより、コイルの電流を急速に低下させることが一般的である。

【0008】

上述した従来の駆動方法では、減衰期間において低速減衰モードから高速減衰モードに切り替えたとき、コイルの電流の減衰量が大きく変化する。この電流の減衰量の変化により、コイルの電流波形に大きな歪みが生じ、その歪みによってステッピングモータから大きな異音が発生する場合がある。

【0009】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、モータの駆動時の異音の発生を抑えることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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、モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路と、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータのコイルを励磁する駆動回路と、を備え、前記制御回路は、前記コイルの電流の計測値を取得する電流値取得部と、前記コイルが指定された励磁モードに応じた状態となるようにＰＷＭ信号を生成し、前記駆動制御信号として出力する駆動制御信号生成部と、前記コイルに流れる電流が正弦波状に変化するように、前記ＰＷＭ信号のＰＷＭ周期毎に、前記電流の基準となる電流基準値を設定する電流基準値設定部と、前記ＰＷＭ周期毎に、前記電流値取得部によって計測された前記電流の計測値と前記電流基準値とを比較し、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達していない場合に、前記励磁モードとして、前記電流を増加させるチャージモードを指定し、前記電流の計測値が前記電流基準値に到達した場合に、前記励磁モードとして、前記電流を低下させる減衰モードを指定する励磁モード指定部と、を有し、前記励磁モード指定部は、前記電流基準値がゼロに向かって変化する電流減衰期間における最初の期間である第１減衰期間において、前記減衰モードとして、前記電流を回生させる低速減衰モードを指定し、前記励磁モード指定部は、前記電流減衰期間における前記第１減衰期間の後の残りの期間である第２減衰期間において、前記減衰モードとして、前記低速減衰モードと前記低速減衰モードよりも高速に前記電流を回生させる高速減衰モードとを交互に切り替える混合減衰モードを指定する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るモータ駆動制御装置によれば、モータの駆動時の異音の発生を抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態に係るモータ駆動制御装置を搭載したアクチュエータの構造の一例を示す分解斜視図である。

【図2】モータの構成を模式的に示す図である。

【図3】実施の形態に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。

【図4】実施の形態に係るモータ駆動制御装置における制御回路の機能ブロック構成を示す図である。

【図5A】チャージモードを説明するための図である。

【図5B】低速減衰モードを説明するための図である。

【図5C】高速減衰モードを説明するための図である。

【図6】モータのコイルの電流と駆動制御信号の時間的な変化を示すタイミングチャートの一例である。

【図7】図６における電流減衰期間ＴＤの一部を拡大した図である。

【図8】第１減衰期間Ｔｄ１におけるコイルの電流の時間的な変化の一例を示す図である。

【図9】第２減衰期間Ｔｄ２におけるコイルの電流の時間的な変化の一例を示す図である。

【図10】実施の形態に係るモータ駆動制御装置による励磁モードの切り替え制御の流れを示すフローチャートである。

【図11】比較例としての従来のモータ駆動制御装置によってモータを駆動したときのコイルの電流の実測結果を示す図である。

【図12】実施の形態に係るモータ駆動制御装置によってモータを駆動したときのコイルの電流の実測結果を示す図である。

【図13】第２減衰期間Ｔｄ２におけるコイルの電流の時間的な変化の別の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

図１は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置を搭載したアクチュエータの構造の一例を示す分解斜視図である。

【0015】

アクチュエータ１は、例えば、車載用途の空調ユニットとしてのＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ－Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）システムにおける空調装置を駆動するための装置である。アクチュエータ１としては、ダンパアクチュエータ、弁アクチュエータ、ファンアクチュエータ、ポンプアクチュエータ等のＨＶＡＣシステムで使用可能な各種のアクチュエータを例示することができる。

【0016】

ＨＶＡＣシステムにおいて、アクチュエータ１は、例えば、他のアクチュエータとともに、上位装置としてのＥＣＵ（不図示）とバスを介して互いに接続され、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信ネットワークを構成している。

【0017】

図１に示されるように、アクチュエータ１は、ケース５１とカバー５２とで覆われている。アクチュエータ１の内部には、モータ２０と、モータ２０の駆動を制御するモータ駆動制御装置１０と、モータ２０の回転力を駆動対象に伝達する動力伝達機構としての２次ギヤ３１、３次ギヤ３２、および出力ギヤ３３とが収納されている。

【0018】

モータ２０は、アクチュエータ１の駆動力を発生させる。モータ２０は、例えばステッピングモータである。本実施の形態では、モータ２０が、Ａ相のコイルおよびＢ相のコイルを有する２相ステッピングモータであるとして説明する。モータ２０は、後述するように、モータ駆動制御装置１０から各相のコイルに駆動電力が供給されて動作する。

【0019】

図２は、モータ２０の構成を模式的に示す図である。

【0020】

上述したように、モータ２０は、２相ステッピングモータである。図２に示されるように、モータ２０は、Ａ相のコイル２１ａと、Ｂ相のコイル２１ｂと、ロータ２２と、２相のステータヨーク（図示せず）とを有している。

【0021】

コイル２１ａ，２１ｂは、それぞれ、ステータヨーク（不図示）を励磁するコイルである。コイル２１ａは、モータ端子２９として、正極端子ＡＰと負極端子ＡＮを有する。コイル２１ｂは、モータ端子２９として、正極端子ＢＰと負極端子ＢＮとを有する。コイル２１ａの正極端子ＡＰおよび負極端子ＡＮと、コイル２１ｂの正極端子ＢＰおよび負極端子ＢＮとは、モータ駆動部１４２を構成するインバータ回路（例えば、Ｈブリッジ回路）１４３ａ，１４３ｂに接続されている。インバータ回路１４３ａ，１４３ｂの詳細については後述する。

【0022】

コイル２１ａ，２１ｂは、インバータ回路１４３ａ，１４３ｂによって駆動される。これにより、コイル２１ａ，２１ｂには、互いに位相が異なる電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。例えば、コイル２１ａ，２１ｂには、互いに位相が９０度ずれた電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。

【0023】

なお、以下の説明において、コイル２１ａとコイル２１ｂとを区別しない場合には、単に、「コイル２１」と表記する。

【0024】

ロータ２２は、円周方向に沿って、Ｓ極２２ＳとＮ極２２Ｎとが交互に反転するように、多極着磁された永久磁石を備えている。なお、図２では、一例として、ロータ２２が２極である場合が示されている。

【0025】

ステータヨークは、ロータ２２の周囲に、ロータ２２の外周部に近接して配置されている。ロータ２２は、コイル２１ａ，２１ｂのそれぞれに流れるコイル電流の位相が周期的に切り替えられることにより、回転する。ロータ２２には、出力軸２５が接続されており、ロータ２２の回転力により、出力軸２５が駆動される。

【0026】

モータ２０の出力軸２５には、１次ギヤ２６が取り付けられている。図１に示すように、モータ２０の１次ギヤ２６は、２次ギヤ３１と噛み合う。２次ギヤ３１は、３次ギヤ３２と噛み合う。３次ギヤ３２は、出力ギヤ３３と噛み合う。ケース５１の底面には、出力ギヤ３３に設けられている外部出力ギヤ（不図示）が露出し、この外部出力ギヤが駆動対象に連結されている。

【0027】

モータ駆動制御装置１０は、モータ２０を駆動させるための装置である。モータ駆動制御装置１０は、例えば，バスを介して上位装置（ＥＣＵ）との間で通信を行う。モータ駆動制御装置１０は、上位装置から受信した制御フレームである駆動指令Ｓｃに基づいて、モータ２０の各相のコイル２１ａ，２１ｂの通電状態を制御することにより、モータ２０の回転および停止を制御して、アクチュエータ１全体の動作を制御する。モータ駆動制御装置１０がモータ２０を駆動することにより、モータ２０の出力軸２５に接続された１次ギヤ２６が回転する。１次ギヤ２６の回転による駆動力が２次ギヤ３１、３次ギヤ３２、出力ギヤ３３、外部出力ギヤと順に伝達され、外部出力ギヤが駆動対象である空調装置の可動部を駆動する。

【0028】

図１に示すように、モータ駆動制御装置１０は、ハードウェア資源として、例えば、プリント基板４２と、プリント基板４２とモータ２０のモータ端子２９とを接続するフレキシブルプリント基板４３とを有している。プリント基板４２には、制御回路１２、駆動回路１４、および複数の外部接続端子４１が設けられている。

【0029】

なお、ケース５１及びカバー５２の内部に収納される回路は、駆動回路１４だけであってもよい。例えば、モータ駆動制御装置１０は、ケース５１およびカバー５２の内部に設けられた駆動回路１４と、ケース５１およびカバー５２の外部に設けられた制御回路１２とによって構成されるようにしてもよい。

【0030】

図３は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０の構成を示すブロック図である。

【0031】

図３に示すように、モータ駆動制御装置１０は、制御回路１２および駆動回路１４を備えている。

【0032】

制御回路１２は、上位装置（ＥＣＵ）からの駆動指令Ｓｃに基づいて、モータ２０の回転を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成して駆動回路１４を制御することにより、モータ２０の回転を制御する。

【0033】

駆動指令Ｓｃは、モータ２０の目標とする状態を指示する信号である。駆動指令Ｓｃは、例えば、モータ２０の回転速度を指定する情報、およびモータ２０の目標となる回転角度（目標回転位置）を指定する情報等を含む。
なお、制御回路１２の詳細については後述する。

【0034】

駆動回路１４は、制御回路１２から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０のコイル２１を通電する制御を行う。駆動回路１４は、モータ駆動部１４２と電流センサ１４４とを有する。

【0035】

モータ駆動部１４２は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０に駆動電力を供給する。

【0036】

図２に示すように、モータ駆動部１４２は、例えば、駆動対象のコイル２１ａ，２１ｂ毎に対応したインバータ回路１４３ａ，１４３ｂを有している。インバータ回路１４３ａ，１４３ｂは、例えば、Ｈブリッジ回路である。以下、インバータ回路１４３ａとインバータ回路１４３ｂとを区別しない場合には、「インバータ回路１４３」と表記する。

【0037】

図２に示すように、インバータ回路１４３ａは、Ａ相のコイル２１ａの正極端子ＡＰとコイル２１ａの負極端子ＡＮとに接続されている。インバータ回路１４３ｂは、Ｂ相のコイル２１ｂの正極端子ＢＰとコイル２１ｂの負極端子ＢＮとに接続されている。

【0038】

インバータ回路１４３ａは、端子ＡＰと端子ＡＮとの間に電圧Ｖａを印加することにより、コイル２１ａに電流Ｉａを流す。インバータ回路１４３ｂは、端子ＢＰと端子ＢＮとの間に電圧Ｖｂを印加することにより、コイル２１ｂに電流Ｉｂを流す。

【0039】

例えば、Ａ相のコイル２１ａを正側に励磁する場合、すなわち、コイル２１ａの正極端子ＡＰから負極端子ＡＮに電流Ｉａ（＋）を流す場合、負極端子ＡＮに対する正極端子ＡＰの電圧Ｖａを“正”にする。一方、Ａ相のコイル２１ａを負側に励磁する場合、すなわち、コイル２１ａの負極端子ＡＮから正極端子ＡＰに電流Ｉａ（－）を流す場合、負極端子ＡＮに対する正極端子ＡＰの電圧Ｖａを“負”にする。Ｂ相のコイル２１ｂを励磁する場合も同様である。

【0040】

電流センサ１４４は、モータ２０の各相のコイル２１に流れる電流（コイル電流）を検出する。電流センサ１４４は、例えば、コイル２１に流れる電流を電圧に変換するシャント抵抗を含む。詳細は後述するが、シャント抵抗は、各相のコイル２１ａ，２１ｂ毎に設けられ、インバータ回路１４３ａ，１４３ｂのグラウンド電位ＧＮＤ側または電源電圧ＶＤＤにインバータ回路１４３ａ，１４３ｂと直列に接続されている。電流センサ１４４は、シャント抵抗の両端の電圧を各相のコイル２１ａ，２１ｂの電流Ｉａ，Ｉｂの検出結果として出力し、制御回路１２に与える。

【0041】

図２に示すように、制御回路１２は、例えば、制御部１２２、電流計測部１２４、および逆起電圧計測部１２６を含む。

【0042】

電流計測部１２４は、モータ２０の各相のコイル２１ａ，２１ｂの電流Ｉａ，Ｉｂを計測する。電流計測部１２４は、電流センサ１４４（シャント抵抗）から出力される、各相のコイル２１ａ，２１ｂの電流Ｉａ，Ｉｂに応じた電圧を受け付ける。電流計測部１２４は、入力された電圧に基づいて、各相のコイル２１ａ，２１ｂの電流Ｉａ，Ｉｂの計測値を算出する。例えば、電流計測部１２４は、Ａ／Ｄ変換回路を含んで構成されている。

【0043】

例えば、電流計測部１２４は、Ａ相の電流センサ１４４（シャント抵抗）の電圧をデジタル値に変換し、Ａ相のコイル２１ａの電流の計測値Ｓｉａとして出力する。電流計測部１２４は、Ｂ相の電流センサ１４４（シャント抵抗）の電圧をデジタル値に変換し、Ｂ相のコイル２１ｂの電流の計測値Ｓｉｂとして出力する。

【0044】

逆起電圧計測部１２６は、モータ２０の複数相のコイル２１のうち、通電が停止しているコイル２１に誘起される逆起電圧を計測する。本実施の形態において、逆起電圧計測部１２６は、駆動回路１４とモータ２０とを接続する４つのライン（各相のコイル２１の正極端子ＡＰ，ＢＰおよび負極端子ＢＰ，ＢＮ）の夫々に接続されている。逆起電圧計測部１２６は、逆起電圧の計測値Ｓｂｅｆを、制御部１２２に出力する。逆起電圧計測部１２６は、例えば、抵抗分圧回路と、分圧した電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを含んで構成されている。

【0045】

制御部１２２は、制御回路１２の統括的な制御を行うための回路である。
制御部１２２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の各種メモリ、タイマ、カウンタ、Ａ／Ｄ変換回路、入出力Ｉ／Ｆ回路、およびクロック生成回路等のハードウェア要素を有し、各構成要素がバスや専用線を介して互いに接続されたプログラム処理装置（例えば、マイクロコントローラ：ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ））である。制御部１２２は、メモリとして、例えば、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き換え可能な不揮発性の記憶装置を有している。

【0046】

なお、上述した電流計測部１２４および逆起電圧計測部１２６の一部または全部は、制御部１２２を構成するＭＣＵ内のＡ／Ｄ変換回路等を用いて実現されていてもよいし、ＭＣＵとは別に設けられた別個のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって実現されていてもよい。

【0047】

制御部１２２は、主として、モータ２０が駆動指令Ｓｃによって指定された状態となるように、モータ２０の通電を制御する機能を有する。具体的には、制御部１２２は、所定の励磁方式に基づく所定のタイミングでＡ相のコイル２１ａとＢ相のコイル２１ｂを励磁するように、駆動制御信号Ｓｄを生成してインバータ回路１４３を駆動することにより、モータ２０を駆動指令Ｓｃによって指定された目標回転位置まで移動（回転）させる。

【0048】

ここで、所定の励磁方式とは、例えば、公知の、１相励磁方式、２相励磁方式、１－２相励磁方式、およびマイクロステップ方式の何れかである。本実施の形態では、所定の励磁方式が２相マイクロステップ方式である場合を例にとり、説明する。

【0049】

制御部１２２は、２相マイクロステップ方式によって駆動制御信号Ｓｄを生成する。具体的には、制御部１２２は、モータ２０を構成する各相のコイル２１ａ，２１ｂの電流Ｉａ，Ｉｂが正弦波状になるように、電流の指令である電流基準値Ｓｉｓを階段状に変化させるとともに、コイルの電流Ｉａ，Ｉｂを監視し、コイルの電流Ｉａ，Ｉｂの計測値Ｓｉａ，Ｓｉｂが電流基準値Ｓｉｓを超えないように、各相のコイル２１ａ，２１ｂの励磁状態を切り替える。具体的には、制御部１２２は、モータ２０のコイル２１の電流と電流基準値Ｓｉｓとの関係に応じてパルス幅が変化するＰＷＭ信号（駆動制御信号Ｓｄ）を生成し、駆動回路１４を介してモータ２０の駆動を制御するＰＷＭ制御を行う。

【0050】

図４は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置における制御部１２２の機能ブロック構成を示す図である。

【0051】

図４に示すように、制御部１２２は、上述した機能を実現するための機能ブロックとして、例えば、駆動制御信号生成部１３２、電流値取得部１３３、電流基準値設定部１３４、励磁モード指定部１３５、および記憶部１３７を有している。これらの機能ブロックは、上述したＭＣＵ内のプロセッサが、メモリに記憶されているプログラムに従って各種演算を実行するとともに、タイマおよびカウンタ、Ａ／Ｄ変換回路および入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路を制御することによって、実現される。

【0052】

なお、制御部１２２は、上記機能に加えて、モータ２０の逆起電圧に基づいてモータ２０の脱調の発生の有無を判定する機能を有していてもよい。この場合、制御部１２２は、脱調判定部１３６を更に有する。

【0053】

駆動制御信号生成部１３２は、駆動制御信号Ｓｄを生成する機能部である。駆動制御信号生成部１３２の詳細については、後述する。

【0054】

記憶部１３７は、モータ２０の駆動制御に必要な各種データを記憶するための機能部である。例えば、記憶部１３７には、モータ２０における脱調の発生の有無を判定するための基準となる脱調判定閾値の情報２０１と、後述する、モータ２０の駆動制御における電気角θと電流基準値Ｓｉｓとの関係を示す電流基準値情報２０２と、が記憶されている。記憶部１３７の一部は、例えば、制御部１２２の電源供給が停止してもデータを保持する不揮発性の記憶装置の記憶領域を利用して実現されている。

【0055】

脱調判定部１３６は、脱調判定閾値と逆起電圧計測部１２６によって計測された逆起電圧の計測値Ｓｂｅｆとに基づいて、モータ２０において脱調が発生したか否かを判定する（脱調判定）ための機能部である。

【0056】

本実施の形態において、逆起電圧は、例えば次のようにして計測される。例えば、後述する駆動制御信号生成部１３２が、Ａ相及びＢ相のうちいずれか１つの相のコイル２１ａ，２１ｂに流れるコイル電流Ｉａ，Ｉｂの向きが切り替わる際に、一時的に、コイル２１ａ，２１ｂへの電圧の印加を停止させるように、駆動制御信号Ｓｄを生成する。そして、逆起電圧計測部１２６は、コイル２１ａ，２１ｂへの電圧の印加が停止されている期間に、電圧の印加が停止されている相のコイル２１ａ，２１ｂに誘起される逆起電圧を、個別に（相毎に、又はコイル毎に）計測する。

【0057】

脱調判定部１３６は、逆起電圧計測部１２６によって計測された逆起電圧の計測値Ｓｂｅｆと、記憶部１３７に記憶されている脱調判定閾値とを比較する。例えば、脱調判定部１３６は、逆起電圧の計測値Ｓｂｅｆが脱調判定閾値より低い場合に、モータ２０において脱調が発生していると判定し、逆起電圧の計測値Ｓｂｅｆが脱調判定閾値以上である場合に、モータ２０において脱調が発生していないと判定する。

【0058】

駆動制御信号生成部１３２は、脱調判定部１３６による脱調判定の結果に応じて、駆動制御信号Ｓｄを生成する。例えば、駆動制御信号生成部１３２は、モータ２０において脱調が発生したと判定された場合には、駆動制御信号Ｓｄによって、モータ駆動部１４２に対してモータ２０の駆動を停止させる。

【0059】

駆動指令取得部１３１は、例えば、上位装置（ＥＣＵ）から入力された駆動指令Ｓｃを取得する。上述したように、駆動指令Ｓｃは、例えば、モータ２０の目標となる回転位置（目標回転位置）を指定する情報を含む。駆動指令取得部１１は、例えば、駆動指令Ｓｃを解析することにより、モータ２０の目標回転位置の情報を取得して出力する。

【0060】

駆動制御信号生成部１３２は、モータ２０のコイル２１が指定された励磁モードに応じた励磁状態となるようにＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。

【0061】

例えば、駆動制御信号生成部１３２は、駆動指令取得部１３１から出力された目標回転位置の情報を取得する。駆動制御信号生成部１３２は、モータ２０が目標回転位置まで移動するように、相毎に、励磁モード指定部１３５によって指定された励磁モードにしたがってＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。以下、ＰＷＭ信号の１周期、すなわち、ＰＷＭ信号が生成される周期を「ＰＷＭ周期」と称する。

【0062】

励磁モード指定部１３５は、励磁モードを指定して、駆動制御信号生成部１３２に駆動制御信号Ｓｄの生成を指示する機能部である。

【0063】

ここで、励磁モードについて説明する。励磁モードとは、コイル２１の励磁状態を示す情報である。

【0064】

本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０は、励磁モードとして、チャージモードと減衰モードとを有している。

【0065】

先ず、チャージモードについて説明する。
チャージモードは、コイル２１の電流を増加させる励磁モードである。

【0066】

図５Ａは、チャージモードを説明するための図である。
図５Ａに示すように、モータ２０の各相のコイル２１は、モータ駆動部１４２を構成するインバータ回路１４３（Ｈブリッジ回路）に接続されている。図５Ａに示すように、インバータ回路１４３は、例えば、スイッチとしてのトランジスタＱ１～Ｑ４と、ダイオードＤ１～Ｄ４とを有している。

【0067】

トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とは電源電圧ＶＤＤとグラウンド電位との間に、電流センサ１４４としてのシャント抵抗を介して直列に接続されている。同様に、トランジスタＱ３とトランジスタＱ４とは電源電圧ＶＤＤとグラウンド電位との間に、電流センサ１４４としてのシャント抵抗を介して直列に接続されている。トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とが共通に接続されるノードには、コイル２１の負極端子（ＡＮまたはＢＮ）が接続され、トランジスタＱ３とトランジスタＱ４とが共通に接続されるノードには、コイル２１の正極端子（ＡＰまたはＢＰ）が接続されている。

【0068】

ダイオードＤ１のアノードは、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とが共通に接続されるノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードは、電源電圧ＶＤＤに接続されている。ダイオードＤ２のアノードは、グラウンド電位ＧＮＤに接続され、ダイオードＤ２のカソードは、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とが共通に接続されるノードに接続されている。

【0069】

ダイオードＤ３のアノードは、トランジスタＱ３とトランジスタＱ４とが共通に接続されるノードに接続され、ダイオードＤ３のカソードは、電源電圧ＶＤＤに接続されている。ダイオードＤ４のアノードは、グラウンド電位ＧＮＤに接続され、ダイオードＤ４のカソードは、トランジスタＱ３とトランジスタＱ４とが共通に接続されるノードに接続されている。

【0070】

ダイオードＤ１～Ｄ４は、例えば、トランジスタＱ１～Ｑ４の寄生ダイオードであってもよいし、トランジスタＱ１～Ｑ４とは別個に設けた電子部品によって実現してもよい。

【0071】

チャージモードにおいて、コイル２１は、電源電圧ＶＤＤとグラウンド電位ＧＮＤとの間に接続され、正または負の方向に励磁される。

【0072】

例えば、図５Ａに示すように、トランジスタＱ１，Ｑ４をオフし、トランジスタＱ２，Ｑ３をオンすることにより、コイル２１の正極端子（ＡＰ／ＢＰ）側からコイル２１の負極端子（ＡＮ／ＢＮ）側に電流が流れ、コイル２１が正の方向に励磁される。一方、トランジスタＱ２，Ｑ３をオフし、トランジスタＱ１，Ｑ４をオンすることにより、コイル２１の負極端子（ＡＮ／ＢＮ）側からコイル２１の正極端子（ＡＰ／ＢＰ）側に電流が流れ、コイル２１が負の方向に励磁される。

【0073】

次に、減衰モードについて説明する。
減衰モードは、コイル２１の電流を減衰させるモードである。本実施の形態において、減衰モードは、コイル２１の電流を回生させる低速減衰モードと、低速減衰モードよりも高速にコイル２１の電流を回生させる高速減衰モードと、を含む。

【0074】

図５Ｂは、低速減衰モードを説明するための図である。
例えば、チャージモードによって正の方向に励磁されていたコイル２１の電流を減衰させる場合（図５Ａ参照）、低速減衰モードによって、インバータ回路１４３におけるトランジスタＱ１，Ｑ３をオフし、トランジスタＱ２，Ｑ４をオンする。これにより、図５Ｂに示すように、コイル２１の電流をグラウンド電位ＧＮＤ側に回生させて減衰させることができる。負の方向に励磁されていたコイル２１の電流を減衰させる場合も同様に、低速減衰モードによってトランジスタＱ１，Ｑ３をオフし、トランジスタＱ２，Ｑ４をオンすることにより、コイル２１の電流をグラウンド電位ＧＮＤ側に回生させて減衰させることができる。

【0075】

図５Ｃは、高速減衰モードを説明するための図である。
例えば、チャージモードによって正の方向に励磁されていたコイル２１の電流を減衰させる場合（図５Ａ参照）、高速減衰モードによって、インバータ回路１４３におけるトランジスタＱ２，Ｑ３をオフし、トランジスタＱ１，Ｑ４をオンする。これにより、図５Ｃに示すように、コイル２１の電流を電源電圧ＶＤＤ側に回生させることができる。このとき、コイル２１は直前の励磁方向（正）と逆方向（負）に励磁されるため、低速減衰モードよりも高速に、コイル２１の電流を減衰させることができる。

【0076】

負の方向に励磁されていたコイル２１の電流を減衰させる場合には、高速減衰モードによって、インバータ回路１４３におけるトランジスタＱ１，Ｑ４をオフし、トランジスタＱ２，Ｑ３をオンする。これにより、コイル２１の電流を電源電圧ＶＤＤ側に回生させることができる。このとき、コイル２１は直前の励磁方向（負）と逆方向（正）に励磁されるため、低速減衰モードよりも高速にコイル２１の電流を減衰させることができる。

【0077】

駆動制御信号生成部１３２は、励磁モード指定部１３５によって指定された励磁モードに基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0078】

例えば、コイル２１を正方向に励磁するチャージモードが指定された場合には、駆動制御信号生成部１３２は、図５Ａに示すように、トランジスタＱ２，Ｑ３をオンし、トランジスタＱ１，Ｑ４をオフさせる駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0079】

一方、コイル２１を正方向に励磁した後に低速減衰モードが指定された場合には、駆動制御信号生成部１３２は、図５Ｂに示すように、トランジスタＱ２，Ｑ４をオンし、トランジスタＱ１，Ｑ３をオフさせる駆動制御信号Ｓｄを生成する。また、コイル２１を正方向に励磁した後に高速減衰モードが指定された場合には、駆動制御信号生成部１３２は、図５Ｃに示すように、トランジスタＱ１，Ｑ４をオンし、トランジスタＱ２，Ｑ３をオフさせる駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0080】

なお、コイル２１を負方向に励磁する場合には、駆動制御信号生成部１３２は、上述した負方向に励磁する場合とは逆方向に電流が流れるように、指定された励磁モードにしたがって駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0081】

電流値取得部１３３は、モータ２０のコイル２１ａ，２１ｂに流れる電流の計測値を取得する機能部である。電流値取得部１３３は、電流計測部１２４によって計測されたＡ相のコイル２１ａの電流の計測値Ｓｉａと、電流計測部１２４によって計測されたＢ相のコイル２１ｂの電流の計測値Ｓｉｂと、をそれぞれ取得する。例えば、電流値取得部１３３は、後述するＰＷＭ周期毎に、電流の計測値Ｓｉａ，Ｓｉｂを取得する。以下、電流の計測値Ｓｉａと電流の計測値Ｓｉｂとを区別しない場合には、「電流の計測値Ｓｉ」と表記する。

【0082】

電流基準値設定部１３４は、コイル２１の電流の基準となる電流基準値Ｓｉｓを設定する機能部である。

【0083】

電流基準値設定部１３４は、コイル２１に流れる電流Ｉａ，Ｉｂが正弦波状に変化するように、ＰＷＭ信号（駆動制御信号Ｓｄ）のＰＷＭ周期毎に、電流Ｉａ，Ｉｂの基準となる電流基準値Ｓｉｓを設定する。例えば、電流基準値設定部１３４は、Ａ相のコイル２１ａの電流ＩａおよびＢ相のコイル２１ｂのＩｂが正弦波状となり、且つ電流Ｉａの位相と電流Ｉｂの位相とが互いに９０度相違するように、電流基準値Ｓｉｓを階段状に変化させる。

【0084】

例えば、記憶部１３７には、電気角θと電流基準値Ｓｉｓとの対応関係を示す電流基準値情報２０２が記憶されている。ここで、電流基準値情報２０２は、例えば、電気角θ＝０～３６０°の範囲において電流基準値Ｓｉｓが正弦波状になるように、電気角θ毎に電流基準値Ｓｉｓが対応付けられた情報（例えば、関数またはテーブル）である。

【0085】

電流基準値設定部１３４は、ＰＷＭ周期毎に、そのときの電気角θに応じた電流基準値Ｓｉｓを電流基準値情報２０２から読み出して逐次出力する。

【0086】

励磁モード指定部１３５は、電流値取得部１３３によって取得したコイル２１の電流の計測値と電流基準値設定部１３４によって設定された電流基準値Ｓｉｓとを比較し、その比較結果に基づいて励磁モードを決定する。

【0087】

励磁モード指定部１３５は、ＰＷＭ周期毎に、電流値取得部１３３によって取得したコイル２１の電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓとを比較する。例えば、１つのＰＷＭ周期が開始されたタイミングにおいて、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓとを比較して、励磁モードを決定する。

【0088】

電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達していない場合、励磁モード指定部１３５は、励磁モードとして、チャージモードを指定する。一方、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達した場合、励磁モード指定部１３５は、励磁モードとして減衰モードを指定する。

【0089】

電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓとの比較および励磁モードの決定は、相毎に行われる。すなわち、励磁モード指定部１３５は、ＰＷＭ周期毎に、Ａ相のコイル２１ａの電流の計測値Ｓｉａと電流基準値Ｓｉｓとを比較してＡ相のコイル２１の励磁モードを決定するとともに、Ｂ相のコイル２１ｂの電流の計測値Ｓｉｂと電流基準値Ｓｉｓとを比較してＢ相のコイル２１ｂの励磁モードを決定する。駆動制御信号生成部１３２は、励磁モード指定部１３５によって指定された励磁モードに対応したトランジスタＱ１～Ｑ４のオン／オフのパターンを指示する駆動制御信号Ｓｄを出力する。

【0090】

図６は、モータのコイルの電流と駆動制御信号の時間的な変化を示すタイミングチャートの一例である。図６の紙面上側から下側に向かって、Ａ相のコイル２１ａの電流Ｉａ、コイル２１ａの電圧の各波形が示されている。

【0091】

本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０では、電流基準値設定部１３４が、駆動対象のコイル２１ａ，２１ｂ毎（相毎）に、電流基準値Ｓｉｓが正または負の方向に増加する電流増加期間ＴＩと、電流基準値Ｓｉｓがゼロに向かって変化する電流減衰期間ＴＤとを交互に繰り返す。そして、励磁モード指定部１３５が、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓを超えないように励磁モードを指定し、駆動制御信号生成部１３２が指定された励磁モードに対応する駆動制御信号Ｓｄを生成する。これにより、図６に示すように、各相のコイル２１の電流が正弦波状になるように制御される。

【0092】

なお、図６には、一例として、Ａ相のコイル２１ａの電流Ｉａの位相が示されている。モータ２０がＡ相のコイルおよびＢ相のコイルを有する２相ステッピングモータである場合、Ａ相のコイル２１ａの電流Ｉａの位相から９０度ずれてＢ相のコイル２１ｂの電流Ｉｂの位相（不図示）が検出される。

【0093】

具体的に、励磁モード指定部１３５は、電流増加期間ＴＩおよび電流減衰期間ＴＤにおいて、ＰＷＭ周期毎に、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓとを比較して励磁モードを切り替える。

【0094】

例えば、１つのＰＷＭ周期が開始されたタイミングにおいて、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓとを比較し、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達してない場合（Ｓｉ＜Ｓｉｓ）、励磁モード指定部１３５は、励磁モードとして“チャージモード”を指定する。そして、そのＰＷＭ周期内に、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達した場合、励磁モード指定部１３５は、励磁モードを“チャージモード”から“減衰モード”に切り替えて、そのＰＷＭ周期が終了するまで減衰モードを維持する。

【0095】

また、１つのＰＷＭ周期が開始されたタイミングにおいて、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達していた場合（Ｓｉ≧Ｓｉｓ）、励磁モード指定部１３５は、励磁モードとして“減衰モード”を指定し、そのＰＷＭ周期が終了するまで減衰モードを維持する。

【0096】

このように、励磁モード指定部１３５は、電流増加期間ＴＩおよび電流減衰期間ＴＤのいずれの期間においても、ＰＷＭ周期毎に、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓとの比較結果に基づいて励磁モードを切り替える。

【0097】

その一方で、励磁モード指定部１３５は、電流増加期間ＴＩにおける減衰モードと電流減衰期間ＴＤにおける減衰モードとを相違させる。具体的には、励磁モード指定部１３５は、電流増加期間ＴＩにおいて、減衰モードとして“低速減衰モード”を選択する。すなわち、電流増加期間ＴＩでは、励磁モードとして、チャージモードまたは低速減衰モードが選択される。また、励磁モード指定部１３５は、電流減衰期間ＴＤにおいて、減衰モードとして、“低速減衰モード”と“高速減衰モード”とを交互に切り替える混合減衰モードを選択する。以下、電流減衰期間ＴＤにおける減衰モードについて、詳細に説明する。

【0098】

図７は、図６における電流減衰期間ＴＤの一部を拡大した図である。

【0099】

図７に示すように、コイル２１の電流（電流基準値Ｓｉｓ）がゼロに向かって変化する電流減衰期間ＴＤは、第１減衰期間Ｔｄ１と第２減衰期間Ｔｄ２を含む。第１減衰期間Ｔｄ１は、電流減衰期間ＴＤにおける最初の所定の期間である。第２減衰期間Ｔｄ２は、電流減衰期間ＴＤにおける第１減衰期間Ｔｄ１の後の残りの所定の期間（Ｔｄ２＝ＴＤ－Ｔｄ１）である。

【0100】

第１減衰期間Ｔｄ１および第２減衰期間Ｔｄ２の長さは、予め設定されている。例えば、電気角θが９０°から１２０°（２７０°から３００°）までの期間が第１減衰期間Ｔｄ１に設定され、電気角θが１２０°から１８０°（３００°から３６０°）までの期間が第２減衰期間Ｔｄ２に設定されている。

【0101】

図７に示すように、励磁モード指定部１３５は、第１減衰期間Ｔｄ１において、減衰モードとして“低速減衰モード”を選択し、第２減衰期間Ｔｄ２において、減衰モードとして、低速減衰モードと高速減衰モードとを交互に切り替える“混合減衰モード”を選択する。

【0102】

図８は、第１減衰期間Ｔｄ１におけるコイル２１の電流の時間的な変化の一例を示す図である。

【0103】

同図において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は電流を表している。参照符号５００は、コイル２１の電流（コイル２１の電流の計測値Ｓｉ）の時間的な変化を表している。また、図８には、時刻０から時刻ｔ２までの最初のＰＷＭ周期において、電流基準値Ｓｉｓが“Ｉｔｈ２”に設定され、時刻ｔ２以降のＰＷＭ周期において、電流基準値Ｓｉｓが“Ｉｔｈ１（＜Ｉｔｈ２）”に設定された場合が示される。

【0104】

図８に示すように、一つのＰＷＭ周期が開始された時刻ｔ０において、励磁モード指定部１３５は、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ２）との比較を行う。このとき、コイル２１の電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ２）に到達していないので、励磁モード指定部１３５は、励磁モードを“チャージモード”に設定する（図５Ａ参照）。これにより、コイル２１の電流が増加する。

【0105】

その後、時刻ｔ１において電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ２）に到達したとき、励磁モード指定部１３５は、励磁モードを“チャージモード”から“低速減衰モード（減衰モード）”に切り替え、次のＰＷＭ周期が開始される時刻ｔ２まで“低速減衰モード”を維持する。

【0106】

そして、新たなＰＷＭ周期が開始された時刻ｔ２において、励磁モード指定部１３５は、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ２）との比較を行う。図８に示すように、時刻ｔ２において、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ２）より高いため、励磁モード指定部１３５は、引き続き、励磁モードを低速減衰モードに設定し、次のＰＷＭ周期が開始される時刻ｔ３まで低速減衰モードを維持する。

【0107】

このように、電流減衰期間ＴＤにおける第１減衰期間Ｔｄ１では、減衰モードとして低速減衰モードが選択される。

【0108】

図９は、第２減衰期間Ｔｄ２におけるコイル２１の電流の時間的な変化の一例を示す図である。

【0109】

図９において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は電流を表している。参照符号５０１は、コイル２１の電流（コイル２１の電流の計測値Ｓｉ）の時間的な変化を表している。また、図９には、時刻０から時刻ｔ２までの最初のＰＷＭ周期において、電流基準値Ｓｉｓが“Ｉｔｈ２”に設定され、時刻ｔ２以降のＰＷＭ周期において、電流基準値Ｓｉｓが“Ｉｔｈ１（＜Ｉｔｈ２）”に設定された場合が示される。

【0110】

図９に示すように、電流減衰期間ＴＤの残りの第２減衰期間Ｔｄ２において、励磁モード指定部１３５は、ＰＷＭ周期毎に、ＰＷＭ周期内の最初の期間である第１期間Ｔ１において、減衰モードとして低速減衰モードを指定し、ＰＷＭ周期内の第１期間Ｔ１の後の残りの期間である第２期間Ｔ２において、減衰モードとして高速減衰モードを指定する。

【0111】

具体的には、励磁モード指定部１３５は、第１期間Ｔ１において、コイル２１の電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達していない場合に、励磁モードとして“チャージモード”を指定するとともに、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達した場合に、励磁モードとして“低速減衰モード”を指定する。

【0112】

また、励磁モード指定部１３５は、第２期間Ｔ２において、励磁モードとして高速減衰モードを指定する。

【0113】

例えば、図９に示すように、ＰＷＭ周期が開始された時刻ｔ０において、励磁モード指定部１３５は、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ２）との比較を行う。このとき、コイル２１の電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ２）に到達していないので、励磁モード指定部１３５は、励磁モードを“チャージモード”に設定する（図５Ａ参照）。これにより、コイル２１の電流が増加する。

【0114】

図９に示すように、時刻ｔ１において電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ２）に到達したとき、励磁モード指定部１３５は、励磁モードを“チャージモード”から“低速減衰モード（減衰モード）”に切り替える（図５Ｂ参照）。これにより、図９に示すように、コイル２１の電流が一定の傾きで低下する。

【0115】

その後、時刻ｔｃ１において、励磁モード指定部１３５は、減衰モードを“低速減衰モード”から“高速減衰モード”に切り替え、次のＰＷＭ周期が開始される時刻ｔ２まで高速減衰モードを維持する（図５Ｃ参照）。これにより、コイル２１の電流が、低速減衰モード時よりも大きな傾きで低下する。

【0116】

そして、新たなＰＷＭ周期が開始された時刻ｔ２において、電流基準値ＳｉｓがＩｔｈ２からＩｔｈ１に更新され、励磁モード指定部１３５は、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ１）との比較を行う。このとき、図９に示すように、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ１）よりも低いため、励磁モード指定部１３５は、励磁モードを“チャージモード”に設定する。これにより、コイル２１の電流が増加する。

【0117】

時刻ｔ３において電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓ（＝Ｉｔｈ１）に到達したとき、励磁モード指定部１３５は、励磁モードを“チャージモード”から“低速減衰モード”に切り替える。これにより、図９に示すように、コイル２１の電流が一定の傾きで低下する。

【0118】

その後、時刻ｔｃ２において、励磁モード指定部１３５は、減衰モードを“低速減衰モード”から“高速減衰モード”に切り替え、次のＰＷＭ周期が開始される時刻ｔ４まで“高速減衰モード”を維持する。これにより、コイル２１の電流が、低速減衰モード時よりも大きな傾きで低下する。

【0119】

このように、ＰＷＭ周期の最初の第１期間Ｔ１において、減衰モードとして“低速減衰モード”が選択され、ＰＷＭ周期の残りの第２期間Ｔ２において、減衰モードとして“高速減衰モード”が選択されることにより、電流減衰期間ＴＤにおける第２減衰期間Ｔｄ２では、減衰モードとして“低速減衰モード”と“高速減衰モード”とが交互に切り替わる。

【0120】

ここで、ＰＷＭ周期内の第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２の長さ（図９における時刻ｔｃ１，ｔｃ２）、すなわち、１つのＰＷＭ周期に対する低速減衰モードおよび高速減衰モードの割合は、固定であってもよい。

【0121】

例えば、ＰＷＭ周期において第１期間Ｔ１（低速減衰モード）を第２期間Ｔ２（高速減衰モード）よりも長くすることにより、１つのＰＷＭ周期において電流を緩やかに低下させることができる。また、ＰＷＭ周期において第２期間Ｔ２（高速減衰モード）を第１期間Ｔ１（低速減衰モード）よりも長くすることにより、１つのＰＷＭ周期において電流を速やかに低下させることができる。

【0122】

また、ＰＷＭ周期内の第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２の長さを、動的に変化させてもよい。例えば、励磁モード指定部１３５は、電流基準値Ｓｉｓの低下に応じて、第２減衰期間Ｔｄ２におけるＰＷＭ周期に対する第２期間Ｔ２（高速減衰モード）の割合を増加させてもよい。すなわち、励磁モード指定部１３５は、電流基準値Ｓｉｓがゼロに近づくほど、第１期間Ｔ１（低速減衰モード）を短くし、第２期間Ｔ２（高速減衰モード）を長くしてもよい。これによれば、コイル２１の電流がゼロに使付くほど、コイル２１の電流を速やかに低下させることが可能となる。

【0123】

次に、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０による励磁モードの切り替え制御の流れを説明する。

【0124】

図１０は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０による励磁モードの切り替え制御の流れを示すフローチャートである。

【0125】

例えば、駆動指令Ｓｃが上位装置からモータ駆動制御装置１０に入力されたとき、制御部１２２は、モータ２０（出力軸）を駆動指令Ｓｃで指定された目標回転位置まで回転させるためのＰＷＭ制御を開始する。

【0126】

先ず、制御部１２２が、ＰＷＭ制御における一つのＰＷＭ周期を開始する（ステップＳ１）。次に、制御部１２２の電流基準値設定部１３４が、上述した手法により、電流基準値情報２０２に基づいて、そのときの電気角θに対応する電流基準値Ｓｉｓを設定する（ステップＳ２）。

【0127】

次に、制御部１２２の励磁モード指定部１３５が、現時点が電流増加期間ＴＩであるか否かを判定する（ステップＳ３）。現時点が電流増加期間ＴＩである場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、励磁モード指定部１３５は、電流値取得部１３３が取得したコイル２１の電流の計測値ＳｉとステップＳ２において設定された電流基準値Ｓｉｓとの比較結果に基づいて、上述した手法により、励磁モードをチャージモードと低速減衰モードとの間で切り替える（ステップＳ４）。

【0128】

ステップＳ４の後、励磁モード指定部１３５は、一つのＰＷＭ周期が終了したか否かを判定する（ステップＳ５）。ＰＷＭ周期が終了していない場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、励磁モード指定部１３５は、ステップＳ４に戻る。一方、ＰＷＭ周期が終了した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御回路１２の駆動制御信号生成部１３２が、モータ２０が目標回転位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０）。

【0129】

モータ２０が目標回転位置に到達していない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御回路１２は、ステップＳ１に戻り、次のＰＷＭ周期での制御を開始する。一方、モータ２０が目標回転位置に到達している場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御回路１２は、一連のＰＷＭ制御を停止する。

【0130】

ステップＳ３において、現時点が電流増加期間ＴＩでない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、すなわち、現時点が電流減衰期間ＴＤである場合には、励磁モード指定部１３５は、現時点が第１減衰期間Ｔｄ１か否かを判定する（ステップＳ６）。

【0131】

現時点が第１減衰期間Ｔｄ１である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、励磁モード指定部１３５は、上述した手法により、電流値取得部１３３が取得したコイル２１の電流の計測値ＳｉとステップＳ２において設定された電流基準値Ｓｉｓとの比較結果に基づいて、励磁モードをチャージモードと低速減衰モードとの間で切り替える（ステップＳ７）。

【0132】

ステップＳ７の後、励磁モード指定部１３５は、一つのＰＷＭ周期が終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。ＰＷＭ周期が終了していない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、励磁モード指定部１３５は、ステップＳ６に戻る。一方、ＰＷＭ周期が終了した場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、制御回路１２の駆動制御信号生成部１３２が、モータ２０が目標回転位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０）。モータ２０が目標回転位置に到達していない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御回路１２は、ステップＳ１に戻り、次のＰＷＭ周期での制御を開始する。一方、モータ２０が目標回転位置に到達している場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御回路１２は、一連のＰＷＭ制御を停止する。

【0133】

ステップＳ６において、現時点が第１減衰期間Ｔｄ１でない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、すなわち、現時点が第２減衰期間Ｔｄ２である場合には、励磁モード指定部１３５は、上述した手法により、電流値取得部１３３が取得したコイル２１の電流の計測値ＳｉとステップＳ２において設定された電流基準値Ｓｉｓとの比較結果に基づいて、励磁モードをチャージモードと、混合減衰モード（低速減衰モード，高速減衰モード）との間で切り替える（ステップＳ８）。

【0134】

ステップＳ８の後、励磁モード指定部１３５は、一つのＰＷＭ周期が終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。ＰＷＭ周期が終了していない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、励磁モード指定部１３５は、ステップＳ６に戻る。一方、ＰＷＭ周期が終了した場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、制御回路１２の駆動制御信号生成部１３２が、モータ２０が目標回転位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０）。モータ２０が目標回転位置に到達していない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御回路１２は、ステップＳ１に戻り、次のＰＷＭ周期での制御を開始する。一方、モータ２０が目標回転位置に到達している場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御回路１２は、一連のＰＷＭ制御を停止する。

【0135】

図１１は、比較例としての従来のモータ駆動制御装置によってモータを駆動したときのコイル２１の電流の実測結果を示す図である。

【0136】

図１２は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０によってモータ２０を駆動したときのコイル２１の電流の実測結果を示す図である。

【0137】

図１１および図１２の紙面上側から下側に向かって、Ａ相のコイル２１ａの電流Ｉａ、コイル２１ａの電圧の各波形が示されている。

【0138】

従来のモータ駆動制御装置は、図１１に示すように、電流減衰期間の減衰モードとして、最初に低速減衰モードを選択し、一定期間の経過後に高速減衰モードを選択して、モータを駆動する。これにより、図１１の参照符号３００に示されるように、減衰モードが低速減衰モードから高速減衰モードに切り替わったタイミングにおいて電流が大きく変化し、電流波形に大きな歪が生じる。この電流波形の大きな歪により、モータの駆動時に異音が発生するおそれがある。

【0139】

一方、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０は、図１２に示すように、電流減衰期間の減衰モードとして、最初に低速減衰モードを選択し、一定期間の経過後に低速減衰モードと高速減衰モードとを切り替える混合減衰モードを選択して、モータを駆動する。

【0140】

これにより、図１３の参照符号３０１に示されるように、従来のモータ駆動制御装置に比べて、減衰モードが低速減衰モードから混合減衰モードに切り替わったタイミングにおける電流の変化が小さくなり、電流波形の歪がより小さくなる。これにより、モータの駆動時の異音の発生を抑えることが可能となる。

【0141】

以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０において、制御部１２２は、コイル２１に流れる電流が正弦波状に変化するように、ＰＷＭ信号（駆動制御信号Ｓｄ）のＰＷＭ周期毎に、電流の基準となる電流基準値Ｓｉｓを設定する。制御部１２２は、ＰＷＭ周期毎に、電流値取得部１３３によって取得したコイル２１の電流の計測値Ｓｉ（Ｓｉａ，Ｓｉｂ）と電流基準値Ｓｉｓとを比較し、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達していない場合に、励磁モードとしてチャージモードを指定し、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達した場合に、励磁モードとして減衰モードを指定する。制御部１２２は、電流基準値がゼロに向かって変化する電流減衰期間ＴＤにおける最初の期間である第１減衰期間Ｔｄ１において、減衰モードとして低速減衰モードを指定し（図８参照）、電流減衰期間ＴＤにおける第１減衰期間Ｔｄ１の後の残りの期間である第２減衰期間Ｔｄ２において、減衰モードとして、低速減衰モードと高速減衰モードとを交互に切り替える混合減衰モードを指定する（図９参照）。制御部１２２は、上述の手法によって指定した励磁モードに応じた駆動制御信号Ｓｄを生成し、モータ２０の駆動を制御する。

【0142】

これによれば、電流減衰期間ＴＤの第１減衰期間Ｔｄ１において、低速減衰モードによってコイルの電流を緩やかに減衰させた後に、第２減衰期間Ｔｄ２において、高速減衰モードによって急峻に電流を減衰させるのではなく、低速減衰モードと高速減衰モードとを交互に切り替える混合減衰モードによって、コイルの電流の緩やかな減衰と急峻な減衰を交互に発生させることができる。
これにより、上述したように、電流減衰期間ＴＤにおける減衰モードの切り替わりに起因する電流の変化を小さくすることができるので、正弦波状のコイルの電流の歪を小さくすることができ、モータの駆動時の異音の発生を抑えることが可能となる。

【0143】

また、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０において、制御部１２２は、第２減衰期間Ｔｄ２におけるＰＷＭ周期毎に、ＰＷＭ周期内の最初の期間である第１期間Ｔ１において、減衰モードとして低速減衰モードを指定し、ＰＷＭ周期内の第１期間Ｔ１の後の残りの期間である第２期間Ｔ２において、減衰モードとして高速減衰モードを指定する。

【0144】

具体的には、制御部１２２は、図９に示すように、第２減衰期間Ｔｄ２内のＰＷＭ周期の第１期間Ｔ１において、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達していない場合に、励磁モードとしてチャージモードを指定するとともに、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達した場合に、励磁モードとして低速減衰モードを指定する。また、制御部１２２は、第２減衰期間Ｔｄ２内のＰＷＭ周期の第２期間Ｔ２において、励磁モードとして高速減衰モードを指定する。

【0145】

これによれば、一つのＰＷＭ周期内において、低速減衰モードと高速減衰モードとの切り替えが行われるので、電流の変化をより緩やかにすることが可能となる。

【0146】

また、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０において、制御部１２２は、電流基準値Ｓｉｓの低下に応じて、第２減衰期間Ｔｄ２におけるＰＷＭ周期に対する第２期間Ｔ２（高速減衰モード）の割合を増加させてもよい。

【0147】

これによれば、上述したように、コイル２１の電流がゼロに近づくほど、コイル２１の電流を速やかに低下させることができるので、電流波形の歪を抑えつつ、電流波形をより正弦波に近づけることが可能となる。

【0148】

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者ら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。

【0149】

例えば、上記実施の形態では、第２減衰期間Ｔｄ２におけるＰＷＭ周期内の第２期間Ｔ２において、励磁モード指定部１３５が、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓの比較を行うことなく、励磁モードを“高速減衰モード”に設定する場合を例示したが（図９参照）、これに限られない。例えば、励磁モード指定部１３５は、第２期間Ｔ２においても、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓとの比較結果に応じて、励磁モードをチャージモードまたは高速減衰モードに切り替えてもよい。以下、詳細に説明する。

【0150】

図１３は、第２減衰期間Ｔｄ２におけるコイル２１の電流の時間的な変化の別の一例を示す図である。

【0151】

同図において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は電流を表している。参照符号５０２は、コイル２１の電流（電流の計測値Ｓｉ）の時間的な変化を表している。また、図１３には、時刻０から時刻ｔ２までの最初のＰＷＭ周期において、電流基準値Ｓｉｓが“Ｉｔｈ２”に設定され、時刻ｔ２以降のＰＷＭ周期において、電流基準値Ｓｉｓが“Ｉｔｈ１（＜Ｉｔｈ２）”に設定された場合が示される。

【0152】

図１３に示すように、励磁モード指定部１３５は、第１期間Ｔ１において、コイル２１の電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達していない場合に、励磁モードとしてチャージモードを指定するとともに、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達した場合に、励磁モードとして低速減衰モードを指定する。

【0153】

また、図１３に示すように、励磁モード指定部１３５は、第２期間Ｔ２において、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達していない場合に、励磁モードとしてチャージモードを指定するとともに、電流の計測値Ｓｉが電流基準値Ｓｉｓに到達した場合に、励磁モードとして高速減衰モードを指定する。

【0154】

このように、各ＰＷＭ周期の第２期間Ｔ２においても、電流の計測値Ｓｉと電流基準値Ｓｉｓとの比較結果に応じて、励磁モードを“チャージモード”または“高速減衰モード”に切り替えることにより、より電流基準値Ｓｉｓに沿ったコイルの電流の制御を実現することができる。これにより、コイル２１の電流波形の歪をより小さくすることができ、電流波形を正弦波により近づけることが可能となる。

【0155】

また、上記実施の形態におけるモータ２０の相数は、２相に限定されない。

【0156】

また、上記実施の形態におけるモータ２０は、ステッピングモータに限られない。例えば、モータ２０はブラシレスＤＣモータであってもよい。

【0157】

また、上述のフローチャートは、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。すなわち、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い。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。

【符号の説明】

【0158】

１…アクチュエータ、１０…モータ駆動制御装置、１２…制御回路、１４…駆動回路、２０…モータ（ステッピングモータ）、２１，２１ａ，２１ｂ…コイル、２２…ロータ、２２ｎ…Ｎ極、２２ｓ…Ｓ極、２５…出力軸、２６…１次ギヤ、２９…モータ端子、３１…２次ギヤ（動力伝達機構）、３２…３次ギヤ（動力伝達機構）、３３…出力ギヤ（動力伝達機構）、４２…プリント基板、４３…フレキシブルプリント基板、５１…ケース、５２…カバー、１２２…制御部、１２４…電流計測部、１２６…逆起電圧計測部、１３１…駆動指令取得部、１３２…駆動制御信号生成部、１３３…電流値取得部、１３４…電流基準値設定部、１３５…励磁モード指定部、１３６…脱調判定部、１３７…記憶部、１４２…モータ駆動部、１４３，１４３ａ，１４３ｂ…インバータ回路（Ｈブリッジ回路）、１４４…電流センサ、２０１…脱調判定閾値の情報、２０２…電流基準値情報、ＡＰ，ＢＰ…コイル２１の正極端子、ＡＮ，ＢＮ…コイル２１の負極端子、Ｑ１～Ｑ４…トランジスタ、Ｄ１～Ｄ４…ダイオード、Ｉａ，Ｉｂ…コイル２１の電流、Ｓｂｅｆ…逆起電圧の計測値、Ｓｉ，Ｓｉａ，Ｓｉｂ…コイルの電流の計測値、Ｓｉｓ…電流基準値、ＴＩ…電流増加期間、ＴＤ…電流減衰期間、Ｔｄ１…第１減衰期間、Ｔｄ２…第２減衰期間、Ｔ１…第１期間、Ｔ２…第２期間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】