特許 7173887 半導体装置、モータ駆動制御装置、およびモータユニット

(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】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】半導体装置、モータ駆動制御装置、およびモータユニット

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/024 20160101AFI20221109BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20221109BHJP

【ＦＩ】

H02P29/024

H02M7/48 M

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019016750

(22)【出願日】2019-02-01

(65)【公開番号】P2020127250

(43)【公開日】2020-08-20

【審査請求日】2021-12-07

(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】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】青木 政人

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－７２８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１００００２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／０２４

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御対象に流れる電流を表すアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記アナログ信号に基づいて、前記制御対象に流れる電流が過電流閾値を超えた場合に前記制御対象において過電流が発生したと判定し、前記制御対象に流れる電流が過電流閾値を超えていない場合に前記制御対象において過電流が発生していないと判定する過電流判定部と、
前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果に基づいて、前記制御対象に流れる電流が目標電流に一致するように、前記制御対象の駆動を制御するための駆動制御信号を生成するとともに、前記過電流判定部によって過電流が発生したと判定された場合に、前記制御対象に流れる電流を減らすように前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、
前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果と前記目標電流とに基づいて、前記過電流閾値を設定する過電流閾値設定部と、を有し、
前記過電流閾値設定部は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記目標電流よりも大きい場合に、前記過電流閾値を低下させ、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記目標電流よりも小さい場合に、前記過電流閾値を上昇させる
ことを特徴とする半導体装置。

【請求項2】

請求項１に記載の半導体装置において、
前記過電流閾値設定部は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記目標電流を基準とする所定の電流範囲よりも大きい場合に、前記過電流閾値を低下させ、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲よりも小さい場合に、前記過電流閾値を上昇させ、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲にある場合に、前記過電流判定部による判定結果に基づいて、前記過電流閾値を設定する
ことを特徴とする半導体装置。

【請求項3】

請求項２に記載の半導体装置において、
前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲にある場合の前記過電流閾値の調整量は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲外にある場合の前記過電流閾値の調整量より小さい
ことを特徴とする半導体装置。

【請求項4】

請求項２または３に記載の半導体装置において、
前記過電流閾値設定部は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲にあるときに、前記過電流判定部によって過電流が発生したと判定された場合に、前記過電流閾値を上昇させる
ことを特徴とする半導体装置。

【請求項5】

請求項４に記載の半導体装置において、
前記過電流閾値設定部は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲にあるときに、前記過電流判定部によって過電流が発生していないと判定された場合に、過電流の発生の履歴に基づいて、前記過電流閾値の変更の有無を決定する
ことを特徴とする半導体装置。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体装置において、
前記過電流閾値設定部は、前記目標電流の変更に応じて前記過電流閾値の初期値を変更し、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果の前記目標電流に対する相対的な大きさに基づいて、前記過電流閾値を前記初期値から変更する
ことを特徴とする半導体装置。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか一項に記載の半導体装置と、
前記制御対象としてのモータに流れる電流に応じた電圧を出力する電流検出部と、
前記半導体装置によって生成された前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動するモータ駆動部と、を備え、
前記半導体装置は、前記電流検出部から出力された電圧を前記アナログ信号として入力する
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項8】

請求項７に記載のモータ駆動制御装置と、
前記モータと、を備える
ことを特徴とするモータユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置、モータ駆動制御装置、およびモータユニットに関し、例えば、アナログ／デジタル変換回路を有する半導体装置、当該半導体装置を備えたモータ駆動制御装置、および当該モータ駆動制御装置とモータとを備えたモータユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置では、モータのコイルに流れる電流（以下、「モータ電流」とも称する。）の検出方法として、コイルを形成する巻線とグラウンド電位との間に抵抗（以下、「センス抵抗」とも称する。）を接続し、センス抵抗に電流が流れることによって生じる電圧を検出する方法が一般的に知られている。

【0003】

センス抵抗によって検出されたアナログ信号としてのモータ電流の検出値（電圧）は、アナログ／デジタル変換器によってデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ等のプログラム処理装置を含んで構成されたモータ駆動制御装置に入力されて、モータの駆動制御に用いられる。

【0004】

モータ駆動制御装置において、モータ電流の検出値をアナログ／デジタル変換する方法として、ΔΣ変調型のＡ／Ｄ変換回路（以下、「ΔΣＡＤＣ」とも称する。）を用いる方法が知られている（特許文献１参照）。この方法によれば、ΔΣＡＤＣによってモータ電流の検出値（瞬時値）を積分してモータ電流の実効値を得ることができるので、例えば、モータ電流が目標電流値となるように制御する定電流制御を行った場合に、モータ電流の瞬時値に基づいて定電流駆動する場合に比べて、安定したモータ駆動を実現することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１１－６５７４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、一般に、ΔΣＡＤＣは、アナログ／デジタル変換処理に比較的長い時間（例えば、数十ｍｓ程度）を要する。そのため、例えば、定電流駆動中にモータの負荷が急激に増加した場合、モータ電流の実効値の算出が間に合わず、モータ電流が目標電流値を大幅に超えてしまう虞がある。

【0007】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、制御対象に流れる電流が目標値を大幅に超えないようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の代表的な実施の形態に係る半導体装置は、制御対象に流れる電流を表すアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記アナログ信号に基づいて、前記制御対象に流れる電流が過電流閾値を超えた場合に前記制御対象において過電流が発生したと判定し、前記制御対象に流れる電流が過電流閾値を超えていない場合に前記制御対象において過電流が発生していないと判定する過電流判定部と、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果に基づいて、前記制御対象に流れる電流が目標電流に一致するように、前記制御対象の駆動を制御するための駆動制御信号を生成するとともに、前記過電流判定部によって過電流が発生したと判定された場合に、前記制御対象に流れる電流を減らすように前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果と前記目標電流とに基づいて、前記過電流閾値を設定する過電流閾値設定部とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る半導体装置によれば、制御対象に流れる電流が目標値を大幅に超えないようにすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係るモータユニットの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る半導体装置（制御回路部４）の構成を示すブロック図である。

【図3】過電流閾値Ｉｔｈの変更方法を説明するための図である。

【図4】過電流閾値Ｉｔｈの設定処理の流れを示すフロー図である。

【図5】本実施の形態に係るモータユニットにおけるモータ電流の実効値Ｉｅと過電流閾値Ｉｔｈの変化の様子を示す図である。

【図6A】実施の形態に係るモータ駆動制御装置の比較例としての従来のモータ駆動制御装置によって制御されたモータ電流の変化の一例を示す図である。

【図6B】実施の形態に係るモータ駆動制御装置によって制御されたモータ電流の変化の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る半導体装置（４）は、制御対象（２０）に流れる電流を表すアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（４５）と、前記アナログ信号に基づいて、前記制御対象に流れる電流が過電流閾値（Ｉｔｈ）を超えた場合に前記制御対象において過電流が発生したと判定し、前記制御対象に流れる電流が過電流閾値を超えていない場合に前記制御対象において過電流が発生していないと判定する過電流判定部（４６）と、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果（Ｉｅ）に基づいて、前記制御対象に流れる電流が目標電流（Ｉｔｇ）に一致するように、前記制御対象の駆動を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成するとともに、前記過電流判定部によって過電流が発生したと判定された場合に、前記制御対象に流れる電流を減らすように前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部（４２）と、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果（Ｉｅ）と前記目標電流（Ｉｔｇ）とに基づいて、前記過電流閾値（Ｉｔｈ）を設定する過電流閾値設定部（４７）と、を有することを特徴とする。

【0013】

〔２〕上記半導体装置において、前記過電流閾値設定部は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記目標電流よりも大きい場合に、前記過電流閾値を低下させ、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記目標電流よりも小さい場合に、前記過電流閾値を上昇させてもよい。

【0014】

〔３〕上記半導体装置において、前記過電流閾値設定部は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果（Ｉｅ）が前記目標電流を基準とする所定の電流範囲（Ｒｍ）よりも大きい場合に、前記過電流閾値を低下させ、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲（Ｒｍ）よりも小さい場合に、前記過電流閾値を上昇させ、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲（Ｒｍ）にある場合に、前記過電流判定部による判定結果（Ｓｃｍｐ）に基づいて、前記過電流閾値を設定してもよい。

【0015】

〔４〕上記半導体装置において、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲内にある場合の前記過電流閾値の調整量（±Δ）は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲外にある場合の前記過電流閾値の調整量（±２Δ）より小さくてもよい。

【0016】

〔５〕上記半導体装置において、前記過電流閾値設定部は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲（Ｒｍ）にあるときに、前記過電流判定部によって過電流が発生したと判定された場合に、前記過電流閾値を上昇させてもよい。

【0017】

〔６〕上記半導体装置において、前記過電流閾値設定部は、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果が前記所定の電流範囲（Ｒｍ）にあるときに、前記過電流判定部によって過電流が発生していないと判定された場合に、過電流の発生の履歴（４７０）に基づいて、前記過電流閾値の変更の有無を決定してもよい。

【0018】

〔７〕上記半導体装置において、前記過電流閾値設定部は、前記目標電流の変更に応じて前記過電流閾値の初期値（Ｉｔｈ０）を変更し、前記Ａ／Ｄ変換部の変換結果の前記目標電流に対する相対的な大きさに基づいて、前記過電流閾値を前記初期値から変更してもよい。

【0019】

〔８〕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（１）は、上記半導体装置（４）と、前記制御対象としてのモータ（２０）に流れる電流に応じた電圧Ｖｓを出力する電流検出部（６）と、前記半導体装置によって生成された前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動するモータ駆動部（２）とを備え、前記半導体装置は、前記電流検出部から出力された電圧を前記アナログ信号として入力することを特徴とする。

【0020】

〔９〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニット（１００）は、上記モータ駆動制御装置（１０）と、前記モータ（２０）とを備えることを特徴とする。

【0021】

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。

【0022】

図１は、本発明の実施の形態に係るモータユニットの構成を示すブロック図である。

【0023】

図１に示すように、モータユニット１００は、モータ（制御対象の一例）２０と、モータ２０を駆動するモータ駆動制御装置１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動力源として用いる各種機器に適用可能である。

【0024】

本実施の形態において、モータ２０は、例えば、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有する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を構成する３相のコイル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２０を駆動させる。具体的に、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、電流検出部６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の少なくとも一部が、一つの半導体装置（ＩＣ：Integrated Circuit）としてパッケージ化されている。例えば、制御回路部４、モータ駆動部２等の回路が、それぞれ別個の半導体装置として実現されている。

【0027】

なお、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半導体装置であってもよいし、モータ駆動制御装置１の全部又は一部と他の装置とが一緒にパッケージ化されて、１つの半導体装置を構成していてもよい。

【0028】

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。モータ駆動部２は、モータ２０の複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを選択的に通電する。

【0029】

具体的には、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。プリドライブ回路２ｂ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、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から出力された信号に基づいてモータ２０が備えるコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを通電させる。

【0030】

具体的には、インバータ回路２ａは、例えば、電源電圧（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、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。これらの信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌが出力されることで、それぞれの信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌに対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行う。これにより、モータ２０に駆動信号が出力されて、モータ２０の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに電流が流れる（不図示）。

【0031】

電流検出部６は、モータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流（モータ電流）を検出するための機能部である。電流検出部６の構成については後述する。

【0032】

制御回路部（半導体装置の一例）４は、例えば、マイクロコンピュータ、デジタル回路、およびアナログ回路等によって構成されている。制御回路部４には、モータ２０の駆動を指示する信号として、速度指令信号Ｓｃおよび電流指令信号Ｓｉが入力される。制御回路部４は、これらの信号に基づいてモータ２０の駆動制御を行う。これらの信号は、例えば、上位装置等の制御回路部４の外部に設けられた装置から入力される。

【0033】

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。

【0034】

電流指令信号Ｓｉは、モータ２０のモータ電流に関する信号である。例えば、電流指令信号Ｓｉは、モータ２０を構成する各コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流の目標値（以下、「目標電流Ｉｔｇ」とも称する。）の情報を含む信号である。ここで、電流指令信号Ｓｉは、例えば、目標電流Ｉｔｇに対応するＰＷＭ信号であってもよいし、クロック信号であってもよい。

【0035】

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、ホール信号（位置検出信号）Ｈが入力される。ホール信号Ｈは、例えば、モータ２０に配置されたホール素子５の出力である。ホール信号Ｈは、モータ２０のロータ（不図示）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Ｈ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。

【0036】

なお、図１では、モータユニット１００に一つのホール素子５が配置される場合を例示しているが、モータユニット１００に配置されるホール素子５の個数は特に制限されない。例えば、三つのホール素子５が互いに略等間隔で、モータ２０の回転子の周囲に配置されていてもよい。

【0037】

なお、制御回路部４には、このようなホール信号Ｈに加えて、又はホール信号Ｈに代えて、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。

【0038】

制御回路部４は、電流指令信号Ｓｉ、速度指令信号Ｓｃ、およびホール信号Ｈ等に基づいて、モータ２０を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄを生成する。例えば、制御回路部４は、モータ２０が速度指令信号Ｓｃに対応する回転数で回転し、且つモータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流が一定になるように駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0039】

駆動制御信号Ｓｄは、例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。制御回路部４は、モータ駆動部２にＰＷＭ（パルス幅変調）信号である駆動制御信号Ｓｄを供給することにより、モータ駆動部２により通電される複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相を所定の順序で切り替えながら、モータ２０の駆動を制御する。

【0040】

本実施の形態に係る制御回路部４は、モータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流（モータ電流）の定電流制御中に、モータ２０の過電流保護のための過電流閾値Ｉｔｈを動的に変化させることにより、モータ２０の負荷が急激に変化した場合でもモータ電流が目標電流Ｉｔｇを大きく超えないようにする電流制限機能を有している。以下、この機能について詳細に説明する。

【0041】

図２は、制御回路部４の構成を示すブロック図である。
図２には、制御回路部４を構成する機能ブロックのうち、上述した電流制限機能に関連する機能ブロックが図示されている。

【0042】

図２に示すように、制御回路部４は、目標電流取得部４１、駆動制御信号生成部４２、Ａ／Ｄ変換部４５、過電流判定部４６、過電流閾値設定部４７、および電圧判定部４８を有している。

【0043】

目標電流取得部４１は、例えばモータユニット１００の外部に存在する上位装置から出力された電流指令信号Ｓｉを取得する。具体的には、目標電流取得部４１は、電流指令信号Ｓｉに含まれる目標電流Ｉｔｇの情報を取得し、駆動制御信号生成部４２および過電流閾値設定部４７に供給する。また、目標電流取得部４１は、電流指令信号Ｓｉを受け取ったとき、Ａ／Ｄ変換部４５にＡ／Ｄ変換処理の実行を指示する。なお、目標電流取得部４１によるＡ／Ｄ変換処理の実行の指示は、電流指令信号Ｓｉを受け取る度（目標電流Ｉｔｇが変更される度）に行われてもよいし、最初に電流指令信号Ｓｉを受け取った場合のみ、行われてもよい。
目標電流取得部４１は、例えば、マイクロコントローラの外部インターフェース回路等によって構成されている。

【0044】

Ａ／Ｄ変換部４５は、制御対象としてのモータ２０に流れる電流を表すアナログ信号をデジタル信号に変換する機能部である。Ａ／Ｄ変換部４５は、例えば、ΔΣ変調型のアナログ／デジタル変換回路（ΔΣＡＤＣ）であり、専用ロジック回路によって構成されている。Ａ／Ｄ変換部４５は、電流検出部６から出力される信号を上記アナログ信号として入力し、ΔΣ変調方式によりデジタル信号に変換する。

【0045】

ここで、電流検出部６は、上述したように、制御対象としてのモータ２０に流れる電流（モータ電流）に応じた電圧Ｖｓを出力する回路である。例えば図２に示すように、電流検出部６は、モータ駆動部２を介してモータ２０のコイルとグラウンド電位との間に直列に接続された抵抗Ｒｓ（以下、「センス抵抗Ｒｓ」とも称する。）を含み、センス抵抗Ｒｓの両端に発生した電圧Ｖｓを、モータ２０のモータ電流の検出値として出力する。

【0046】

Ａ／Ｄ変換部４５は、電流検出部６から出力されたアナログ信号である電圧Ｖｓをデジタル信号に変換し、モータ２０のモータ電流の実効値（Ａ／Ｄ変換部の変換結果の一例）Ｉｅとして出力する。例えば、Ａ／Ｄ変換部４５は、目標電流取得部４１からＡ／Ｄ変換処理の実行を指示する指令が入力されると、電圧Ｖｓに対するＡ／Ｄ変換処理を開始する。例えば、Ａ／Ｄ変換部４５は、目標電流取得部４１からの指令を受け取った後、Ａ／Ｄ変換処理の停止の指示する指令を受け取るまで、電圧Ｖｓに対するＡ／Ｄ変換処理を継続して実行し、所定の処理サイクル毎に、Ａ／Ｄ変換部４５の変換結果（モータ電流の実効値Ｉｅ）を出力する。

【0047】

過電流判定部４６は、制御対象としてのモータ２０に流れる電流を表すアナログ信号に基づいて、モータ２０のモータ電流が過電流閾値Ｉｔｈを超えているか否かを判定する機能部である。過電流判定部４６は、例えばコンパレータ回路を含む。

【0048】

過電流判定部４６を構成するコンパレータ回路は、電流検出部６から出力された電圧Ｖｓと、過電流閾値Ｉｔｈに対応する閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｔｈより大きい場合に、モータ２０において過電流が発生したと判定し、例えばハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの判定信号Ｓｃｍｐを出力する。一方、過電流判定部４６を構成するコンパレータ回路は、電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｔｈより小さい場合に、モータ２０において過電流が発生していないと判定し、例えばロー（Ｌｏｗ）レベルの判定信号Ｓｃｍｐを出力する。

【0049】

駆動制御信号生成部４２は、制御対象であるモータ２０の駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成する機能部である。駆動制御信号生成部４２は、Ａ／Ｄ変換部４５の変換結果であるモータ電流の実効値Ｉｅに基づいて、モータ電流が目標電流Ｉｔｇに一致するように駆動制御信号Ｓｄを生成するとともに、過電流判定部４６によって過電流が発生したと判定された場合（モータ電流が過電流閾値Ｉｔｈを超えたと判定された場合）に、モータ電流を減らすように駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0050】

具体的に、駆動制御信号生成部４２は、電流フィードバック制御部４３と信号生成部４４とを含む。

【0051】

電流フィードバック制御部４３は、目標電流取得部４１から出力された目標電流Ｉｔｇと、Ａ／Ｄ変換部４５から出力されたモータ電流の実効値Ｉｅとに基づいて、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を指定するＰＷＭ指令信号Ｓｐｗｍを出力する。具体的に、電流フィードバック制御部４３は、目標電流Ｉｔｇとモータ電流の実効値Ｉｅと差分に基づいて、当該差分がゼロになるようにＰＷＭ信号のデューティ比を算出し、算出したデューティ比を含む情報をＰＷＭ指令信号Ｓｐｗｍとして出力する。

【0052】

また、電流フィードバック制御部４３は、上述したＰＷＭ信号のデューティ比の情報を過電流閾値設定部４７に出力する。なお、上記デューティ比の情報は、ＰＷＭ指令信号Ｓｐｗｍであってもよい。

【0053】

信号生成部４４は、電流フィードバック制御部４３から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐｗｍと過電流判定部４６から出力された判定信号Ｓｃｍｐとに基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成する。具体的には、過電流判定部４６から、過電流が発生していないことを示す判定信号Ｓｃｍｐ（例えば、ローレベルの判定信号Ｓｃｍｐ）が出力された場合、信号生成部４４は、ＰＷＭ指令信号Ｓｐｗｍで指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。一方、過電流判定部４６から、過電流が発生したことを示す判定信号Ｓｃｍｐ（例えば、ハイレベルの判定信号Ｓｃｍｐ）が出力された場合、信号生成部４４は、ＰＷＭ指令信号Ｓｐｗｍによらず、モータ電流を減少させる駆動制御信号Ｓｄを生成する。すなわち、信号生成部４４は、速やかにモータ電流を低下させるために、デューティ比が０％のＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。

【0054】

電圧判定部４８は、モータ駆動部２の電源電圧Ｖｃｃの大きさを判定する機能部である。すなわち、電圧判定部４８は、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに印加されるインバータ回路２ａの出力信号の基準となる電源電圧Ｖｃｃを検出し、電源電圧Ｖｃｃの大きさを示す情報を過電流閾値設定部４７に出力する。電圧判定部４８は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路等から構成されている。

【0055】

電流フィードバック制御部４３および信号生成部４４は、例えば、マイクロコントローラ（ＣＰＵ）のプログラム処理によって実現されている。なお、信号生成部４４は、専用ロジック回路によって実現されていてもよい。

【0056】

過電流閾値設定部４７は、過電流判定部４６による過電流判定の基準となる過電流閾値Ｉｔｈを設定する機能部である。過電流閾値設定部４７は、マイクロコントローラ（ＣＰＵ）のプログラム処理によって実現されている。

【0057】

過電流閾値設定部４７は、先ず、過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０を設定する。例えば、過電流閾値設定部４７は、予めマイクロコントローラ内の記憶装置内に記憶させておいた、過電流閾値Ｉｔｈと、目標電流Ｉｔｇ、電源電圧Ｖｃｃ、およびＰＷＭ信号のデューティ比との対応関係を示す関係式を用いて、過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０を算出する。すなわち、過電流閾値設定部４７は、目標電流取得部４１から取得した目標電流Ｉｔｇの情報、電圧判定部４８から取得した電源電圧Ｖｃｃの情報、および電流フィードバック制御部４３から取得したＰＷＭ信号のデューティ比の情報を変数として上記関係式に代入することにより、過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０（≦Ｉｔｇ）を算出する。

【0058】

なお、過電流閾値Ｉｔｈの初期値算出方法は、上記関係式を用いる方法に限定されない。例えば、過電流閾値設定部４７は、目標電流取得部４１から取得した目標電流Ｉｔｇの情報と、電圧判定部４８から取得した電源電圧Ｖｃｃの情報と、電流フィードバック制御部４３から取得したＰＷＭ信号のデューティ比の情報とに基づいて、予めマイクロコントローラ内の記憶装置内に記憶させておいた、過電流閾値Ｉｔｈと、目標電流Ｉｔｇ、電源電圧Ｖｃｃ、およびデューティ比との対応関係を示すテーブル（ルックアップテーブル）を参照することにより、過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０を算出してもよい。

【0059】

また、過電流閾値設定部４７は、目標電流Ｉｔｇの変更に応じて、過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０を変更する。すなわち、過電流閾値設定部４７は、目標電流取得部４１から新たな目標電流Ｉｔｇを示す情報を受け取った場合に、新たに受け取った目標電流Ｉｔｇの情報と、電圧判定部４８から取得した電源電圧Ｖｃｃの情報と、電流フィードバック制御部４３から取得したＰＷＭ信号のデューティ比の情報とに基づいて、上述した関係式またはルックアップテーブルを用いて、過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０を変更する。

【0060】

更に、過電流閾値設定部４７は、Ａ／Ｄ変換部４５の変換結果であるモータ電流の実効値Ｉｅと目標電流Ｉｔｇとに基づいて、過電流閾値Ｉｔｈを変更する。すなわち、過電流閾値設定部４７は、過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０の設定後、目標電流Ｉｔｇに対するＡ／Ｄ変換部４５の変換結果（モータ電流の実効値Ｉｅ）の相対的な大きさに基づいて、過電流閾値Ｉｔｈを初期値Ｉｔｈ０から変更する。

【0061】

図３は、過電流閾値設定部４７による過電流閾値Ｉｔｈの設定方法を説明するための図である。

【0062】

図３には、定電流制御中の目標電流Ｉｔｇに対するモータ電流の実効値Ｉｅの大きさに応じた、過電流閾値Ｉｔｈの調整量が示されている。
また、図３において、過電流閾値Ｉｔｈの最小調整量を“Δ”で表している。図３において、モータ電流の実効値Ｉｅが目標電流Ｉｔｇに対して“Ｉｔg±Ｚ”の電流範囲が参照符号Ｒｍで表され、モータ電流の実効値Ｉｅが“Ｉｔｇ＋Ｚ”より大きい電流範囲が参照符号Ｒｈで表され、モータ電流の実効値Ｉｅが“Ｉｔｇ－Ｚ”より小さい電流範囲が参照符号Ｒｌで表されている。

【0063】

ここで、電流範囲Ｒｍは、モータ２０のモータ電流が目標電流Ｉｔｇに対して安定したとみなせる範囲である。電流範囲Ｒｍは、電流値“Ｚ”の大きさを適宜変更することにより、調整することが可能である。

【0064】

過電流閾値設定部４７は、モータ電流の実効値Ｉｅ（Ａ／Ｄ変換部４５の変換結果）が電流範囲Ｒｈ，Ｒｍ，Ｒｌのうちのどの電流範囲にあるかによって、過電流閾値Ｉｔｈの調整量を変更する。すなわち、過電流閾値設定部４７は、モータ電流の実効値Ｉｅが存在する電流範囲に応じて、過電流閾値Ｉｔｈを調整するための動作モードを切り替える。

【0065】

以下、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｈにある場合の動作モードを「電流抑制モード」、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｌにある場合の動作モードを「電流推進モード」、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍにある場合の動作モードを「電流安定モード」と称する。

【0066】

過電流閾値設定部４７は、モータの実効値Ｉｅが目標電流Ｉｔｇよりも大きい場合に、過電流閾値Ｉｔｈを低下させる。具体的に、過電流閾値設定部４７は、モータの実効値Ｉｅが目標電流Ｉｔｇを基準とする電流範囲Ｒｍよりも大きい場合に、過電流閾値Ｉｔｈを低下させる。例えば、図３に示すように、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｈにある場合には、過電流閾値設定部４７は、電流抑制モードとなり、直前に設定された過電流閾値Ｉｔｈを“２Δ”だけ低下させる。

【0067】

すなわち、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍよりも大きい場合、速やかにモータ電流を目標電流Ｉｔｇまで低下させる必要があるので、過電流閾値設定部４７は、過電流閾値Ｉｔｈをより大きく低下させる。これにより、モータ電流に対する過電流保護が働き易くなり、過電流保護機能を積極的に活用して、モータ電流を速やかに低下させることが可能となる。

【0068】

一方、モータの実効値Ｉｅが目標電流Ｉｔｇよりも小さい場合、過電流閾値設定部４７は、過電流閾値Ｉｔｈを上昇させる。具体的に、過電流閾値設定部４７は、モータの実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍよりも小さい場合、過電流閾値Ｉｔｈを上昇させる。例えば、図３に示すように、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｌにある電流促進モードの場合、過電流閾値設定部４７は、直前に設定された過電流閾値Ｉｔｈを“２Δ”だけ上昇させる。

【0069】

すなわち、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍよりも小さい値である場合には、モータ電流を速やかに目標電流Ｉｔｇまで上昇させる必要があるので、過電流閾値設定部４７は、過電流閾値Ｉｔｈを大きく上昇させる。これにより、過電流保護機能によってモータ電流の増加が妨げられることなく、モータ電流を目標電流Ｉｔｇまで速やかに上昇させることが可能となる。

【0070】

また、過電流閾値設定部４７は、モータの実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍにある場合、過電流判定部４６の判定結果に基づいて、過電流閾値Ｉｔｈを設定する。すなわち、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍ内にある場合には、過電流閾値Ｉｔｈの変動により過電流保護機能が頻繁に働いてモータ電流が不安定になることを防止するために、過電流閾値Ｉｔｈを安定させる必要がある。そこで、電流安定モードでは、過電流の発生の有無に基づいて、過電流閾値Ｉｔｈを微調整する。

【0071】

具体的に、過電流閾値設定部４７は、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍにある電流安定モードにおいて、過電流判定部４６によって過電流が発生したと判定された場合、過電流閾値Ｉｔｈを上昇させる。例えば、図３に示すように、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍにあり、且つモータ２０において過電流が発生した場合に、過電流閾値設定部４７は、直前に設定された過電流閾値Ｉｔｈを“Δ”だけ上昇させる。

【0072】

一方、過電流閾値設定部４７は、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍにある電流安定モードにおいて過電流判定部４６によって過電流が発生していないと判定された場合、過電流の発生の履歴に基づいて、過電流閾値Ｉｔｈを設定する。

【0073】

例えば、過電流閾値設定部４７は、過電流の発生の履歴を示す記憶部４７０を有している。記憶部４７０は、例えばレジスタである。モータ電流が電流範囲Ｒｍに入った後（過電流閾値設定部４７が電流安定モードになった後に）、過電流が発生した場合には、記憶部４７０に“１”が設定され、モータ電流が電流範囲Ｒｍに入った後（過電流閾値設定部４７が電流安定モードになった後に）、過電流が一度も発生していない場合には、記憶部４７０に“０”が設定される。以下、記憶部４７０を「フラグ４７０」とも称する。

【0074】

過電流閾値設定部４７は、過電流判定部４６の判定信号Ｓｃｍｐに基づいて、過電流の発生の有無を判定する。過電流閾値設定部４７は、電流安定モードにおいて過電流が発生した場合に、フラグ４７０に“１”を設定する。一方、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍ外（電流抑制モードまたは電流促進モード）にある場合に、フラグ４７０に“０”を設定する。すなわち、過電流閾値設定部４７は、モータ電流が安定して電流範囲Ｒｍに入った後に、過電流が一度でも発生したら、記憶部４７０に“１”を設定し、その後、モータ電流が電流範囲Ｒｍから外れたら、記憶部４７０に“０”にリセットする。

【0075】

過電流閾値設定部４７は、電流安定モードにおいて、モータ２０に過電流が発生しておらず、且つフラグ４７０に“０”が設定されている場合に、過電流閾値Ｉｔｈを“Δ”だけ低下させる。一方、モータ２０に過電流が発生しておらず、且つフラグ４７０に“１”が設定されている場合には、過電流閾値設定部４７は、過電流閾値Ｉｔｈを変化させず、直前に設定された過電流閾値Ｉｔｈをそのまま維持する（調整量：±０）。

【0076】

これにより、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍ内にある場合には、過電流閾値Ｉｔｈを変更しないあるいは、微調整することにより、過電流保護機能が頻繁に働いてモータ電流が不安定になることを防止することが可能となる。

【0077】

次に、制御回路部４による過電流閾値Ｉｔｈの設定処理の流れについて説明する。
図４は、本実施の形態に係る過電流閾値Ｉｔｈの設定処理の流れを示すフロー図である。

【0078】

先ず、上位装置からモータユニット１００に対して電流指令信号Ｓｉが入力されると、目標電流取得部４１が電流指令信号Ｓｉから目標電流Ｉｔｇの情報を取得する（ステップＳ１）。目標電流取得部４１は、取得した目標電流Ｉｔｇの情報を電流フィードバック制御部４３および過電流閾値設定部４７に供給するとともに、Ａ／Ｄ変換部４５にＡ／Ｄ変換処理の実行を指示する。

【0079】

次に、Ａ／Ｄ変換部４５が電流検出部６から出力された電圧Ｖｓに対するＡ／Ｄ変換処理を開始する（ステップＳ２）。

【0080】

次に、駆動制御信号生成部４２がモータ２０の定電流制御を開始する（ステップＳ３）。具体的には、電流フィードバック制御部４３が、制御対象であるモータ２０のモータ電流を目標電流Ｉｔｇに一致させるためのＰＷＭ指令信号Ｓｐｗｍを生成し、信号生成部４４がＰＷＭ指令信号Ｓｐｗｍによって指定されたデューティ比の駆動制御信号Ｓｄ（ＰＷＭ信号）をモータ駆動部２に供給することにより、モータ電流の定電流制御が行われる。

【0081】

なお、電流フィードバック制御部４３は、定電流制御中に算出したＰＷＭ信号のデューティ比が変更される度に、ＰＷＭ信号のデューティ比の情報を過電流閾値設定部４７に出力する。

【0082】

次に、過電流閾値設定部４７が、目標電流Ｉｔｇが変更されたか否かを判定する（ステップＳ４）。

【0083】

ステップＳ４において、目標電流Ｉｔｇが変更された場合、または、モータユニット１００の起動後に初めて目標電流Ｉｔｇの情報を取得した場合、過電流閾値設定部４７は、過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０を設定する（ステップＳ５）。
具体的に、過電流閾値設定部４７は、目標電流取得部４１から取得した目標電流Ｉｔｇの情報と、電流フィードバック制御部４３から取得したＰＷＭ信号のデューティ比の情報と、電圧判定部４８から取得した電源電圧Ｖｃｃの情報とに基づいて、上述した手法により過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０を設定する。これにより、過電流判定部４６は、ステップＳ５で設定された過電流閾値Ｉｔｈを用いて過電流判定を行う。

【0084】

一方、ステップＳ４において目標電流Ｉｔｇが変更されていない場合、またはステップＳ５において過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０が設定された場合、過電流閾値設定部４７は、Ａ／Ｄ変換部４５からＡ／Ｄ変換結果、すなわちモータ電流の実効値Ｉｅを取得する（ステップＳ６）。

【0085】

過電流閾値設定部４７は、ステップＳ６で取得したモータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｈにあるか否かを判定する（ステップＳ７）。

【0086】

ステップＳ７において、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｈにある場合（Ｙｅｓの場合；Ｉｔｇ＋Ｚ＜Ｉｅ）、過電流閾値設定部４７は電流抑制モードとなる（ステップＳ８）。電流抑制モードにおいて、過電流閾値設定部４７は、設定されている過電流閾値Ｉｔｈを“２Δ”だけ低下させる（ステップＳ９）。これにより、過電流判定部４６は、ステップＳ９で設定された過電流閾値Ｉｔｈを用いて過電流判定を行う。

【0087】

一方、ステップＳ７においてモータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｈにない場合（Ｎｏの場合；Ｉｔｇ＋Ｚ＞Ｉｅ）、過電流閾値設定部４７は、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｌにあるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

【0088】

ステップＳ１０において、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｌにある場合（Ｙｅｓの場合；Ｉｔｇ－Ｚ＞Ｉｅ）、過電流閾値設定部４７は電流促進モードとなる（ステップＳ１１）。電流促進モードにおいて、過電流閾値設定部４７は、設定されている過電流閾値Ｉｔｈを“２Δ”だけ上昇させる（ステップＳ１２）。これにより、過電流判定部４６は、ステップＳ１２で設定された過電流閾値Ｉｔｈを用いて過電流判定を行う。

【0089】

ステップＳ９およびステップＳ１２の後、過電流閾値設定部４７は、フラグ４７０に“０”を設定する（ステップＳ１３）。
一方、ステップＳ１０において、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｌにない場合（Ｎｏの場合；Ｉｔｇ－Ｚ＜Ｉｅ）、過電流閾値設定部４７は、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍにあると判定し、電流安定モードとなる（ステップＳ１４）。

【0090】

電流安定モードにおいて、過電流閾値設定部４７は、モータ２０に過電流が発生したか否かを判定する（ステップＳ１５）。具体的に、過電流閾値設定部４７は、過電流判定部４６の判定信号Ｓｃｍｐに基づいて、モータ２０に過電流が発生したか否かを判定する。

【0091】

ステップＳ１５において、過電流が発生した場合（Ｙｅｓの場合）には、過電流閾値設定部４７は、過電流閾値Ｉｔｈを“Δ”だけ上昇させる（ステップＳ１６）。その後、過電流閾値設定部４７は、フラグに“１”を設定する（ステップＳ１７）。

【0092】

一方、ステップＳ１５において、過電流が発生しなかった場合（Ｎｏの場合）、過電流閾値設定部４７は、フラグ４７０に“１”が設定されているか否かを判定する（ステップＳ１８）。

【0093】

ステップＳ１８において、フラグ４７０に“１”が設定されていない場合（Ｎｏの場合）、過電流閾値設定部４７は、過電流閾値Ｉｔｈを“Δ”だけ低下させる（ステップＳ１９）。一方、ステップＳ１８において、フラグ４７０に“１”が設定されている場合、過電流閾値設定部４７は、過電流閾値Ｉｔｈを変更しない（ステップＳ２０）。

【0094】

ステップＳ１３、ステップＳ１７、ステップＳ１９、およびステップＳ２０の後、制御回路部４は、モータ２０の停止の指示の有無を判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において、モータ２０の停止の指示が無い場合（Ｎｏの場合）、上述した処理（Ｓ１～Ｓ２１）を繰り返し実行する。一方、ステップＳ２１において、モータ２０の停止の指示を受け取った場合（Ｙｅｓの場合）、制御回路部４による過電流閾値Ｉｔｈの設定処理を終了する。

【0095】

図５は、本実施の形態に係るモータユニットにおけるモータ電流の実効値Ｉｅと過電流閾値Ｉｔｈの変化の様子を示す図である。

【0096】

図５において、参照符号５００は、モータ電流の実効値Ｉｅを表し、参照符号５０１は、過電流閾値Ｉｔｈを表している。同図には、モータユニット１００の起動後のモータ電流の実効値Ｉｅおよび過電流閾値Ｉｔｈの変化の一例が示されている。

【0097】

図５に示すように、モータユニット１００の起動後、時刻ｔ０において目標電流Ｉｔｇが設定されたとする。目標電流Ｉｔｇの設定後、電流フィードバック制御部４３は、モータ２０のモータ電流が目標電流Ｉｔｇに一致するように定電流制御を開始する。また、過電流閾値設定部４７は、設定された目標電流Ｉｔｇ等の情報に基づいて過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０を設定する。

【0098】

その後、過電流閾値設定部４７は、目標電流ＩｔｇとＡ／Ｄ変換部４５の変換結果（モータ電流の実効値Ｉｅ）に基づいて、過電流閾値Ｉｔｈを調整する。具体的に、時刻ｔ０後において、モータ電流の実効値Ｉｅが目標電流Ｉｔｇよりも十分に低いため、過電流閾値設定部４７は、電流促進モードとなり、過電流閾値Ｉｔｈを“２Δ”単位で増加させる。その後、時刻ｔ１において、モータ電流の実効値Ｉｅが“Ｉｔｇ－Ｚ”を超えて電流範囲Ｒｍに入ると、過電流閾値設定部４７は、電流安定モードとなり、過電流の発生の有無に応じて、“Δ”単位で過電流閾値Ｉｔｈを微調整する。そして、モータ電流の実効値Ｉｅが目標電流Ｉｔｇと一致すると、過電流閾値Ｉｔｈも安定する。

【0099】

図６Ａは、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１の比較例としての、従来のモータ駆動制御装置によって制御されたモータ電流の変化の一例を示す図である。
図６Ｂは、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によって定電流制御されたモータ２０のモータ電流の変化の一例を示す図である。

【0100】

図６Ａには、固定値の過電流閾値Ｉｔｈを有する従来のモータ駆動制御装置によって定電流制御を行ったときのモータ２０のモータ電流の変化が示され、図６Ｂには、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によって定電流制御を行ったときのモータ２０のモータ電流の変化が示されている。

【0101】

図６Ａに示すように、従来のモータ駆動制御装置によるモータ２０の定電流制御中に、例えば時刻ｔ１０から時刻ｔ１１の期間においてモータ２０の負荷が急激に増加した場合、モータ２０のモータ電流が２倍以上増加する。この現象は、過電流保護機能の過電流閾値Ｉｔｈが目標電流Ｉｔｇよりも十分に高い位置に設定されていることにより、過電流保護機能が働くまでモータ電流が上昇することが原因であると考えられる。

【0102】

一方、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によれば、図６Ａと同様に時刻ｔ１０から時刻ｔ１１の期間にモータ２０の負荷が急激に増加した場合であっても、図６Ｂに示すように、モータ２０のモータ電流の増加を抑えることが可能となる。上述したように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１では、目標電流Ｉｔｇに対するモータ電流の相対的な大きさに基づいて過電流閾値Ｉｔｈが変化し、目標電流に近い位置まで低下するため、従来のモータ駆動制御装置に比べて、過電流保護機能が働き易くなる。これにより、急激な負荷変動時に、定電流制御の制御ループによる電流調整が間に合わない場合であっても、過電流保護の制御ループによってモータ電流の上昇を抑えることが可能となる。

【0103】

以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１の制御回路部４は、制御対象としてのモータ２０のモータ電流の検出値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部４５と、モータ電流が過電流閾値Ｉｔｈを超えているか否かを判定することにより、過電流の発生の有無を判定する過電流判定部４６と、モータ電流が目標電流Ｉｔｇに一致するようにモータ２０の駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成するとともに、過電流判定部４６によってモータ電流が過電流閾値Ｉｔｈを超えたと判定された場合に、モータ電流を減らすように駆動制御信号Ｓｄを生成する駆動制御信号生成部４２と、Ａ／Ｄ変換部４５によるモータ電流の検出値の変換結果と目標電流Ｉｔｇとに基づいて、過電流閾値Ｉｔｈを設定する過電流閾値設定部４７と、を有する。

【0104】

すなわち、本実施の形態に係る制御回路部４は、モータ２０の定電流制御中に、モータ２０の破損防止のための過電流閾値Ｉｔｈを、モータ電流の検出値（Ａ／Ｄ変換結果）の目標電流Ｉｔｇに対する相対的な大きさに基づいて可変することにより、過電流保護機能を積極的に働かせて、モータ電流が目標電流Ｉｔｇを大きく超えないように制御する。

【0105】

言い換えれば、制御回路部４は、過電流閾値Ｉｔｈを、従来のモータ駆動制御装置のようなモータ２０の破損防止のためだけに用いるのでなく、モータ電流の定電流制御においてモータ電流が目標電流Ｉｔｇを大幅に超えないように制御するために、積極的に用いる。

【0106】

これによれば、Ａ／Ｄ変換部４５にΔΣＡＤＣを適用して、モータ電流の実効値Ｉｅに基づく定電流制御を行う場合であっても、過電流保護機能によって、ΔΣＡＤＣによるＡ／Ｄ変換処理時間の増大に伴うモータ電流の定電流制御の処理の遅れを補うことにより、図６Ｂに示すように、モータ電流が目標電流Ｉｔｇを大幅に超えないように制御することが可能となる。

【0107】

具体的には、制御回路部４において、過電流閾値設定部４７は、Ａ／Ｄ変換部４５の変換結果（モータ電流の実効値Ｉｅ）が目標電流Ｉｔｇよりも大きい場合に、過電流閾値Ｉｔｈを低下させ、Ａ／Ｄ変換部４５の変換結果が目標電流Ｉｔｇよりも小さい場合に、過電流閾値Ｉｔｈを上昇させる。

【0108】

これによれば、モータ電流が目標電流Ｉｔｇよりも大きい場合に、過電流保護機能をより働き易くして、モータ電流を速やかに低下させ、モータ電流が目標電流Ｉｔｇよりも小さい場合に、電流保護機能によってモータ電流の上昇が妨げられることなく、モータ電流を目標電流Ｉｔｇまで速やかに上昇させることが可能となる。

【0109】

より具体的には、過電流閾値設定部４７は、Ａ／Ｄ変換部４５の変換結果（モータ電流の実効値Ｉｅ）が目標電流Ｉｔｇを基準とする所定の電流範囲Ｒｍよりも大きい場合に、過電流閾値Ｉｔｈを低下させ、Ａ／Ｄ変換部４５の変換結果（モータ電流の実効値Ｉｅ）が所定の電流範囲Ｒｍよりも小さい場合に、過電流閾値Ｉｔｈを上昇させ、Ａ／Ｄ変換部４５の変換結果（モータ電流の実効値Ｉｅ）が所定の電流範囲Ｒｍにある場合に、過電流判定部４６による判定結果に基づいて、過電流閾値Ｉｔｈを設定する。

【0110】

すなわち、上述したように、過電流閾値設定部４７は、モータ電流の実効値Ｉｅが目標電流Ｉｔｇよりも大きい電流範囲Ｒｈにある場合に“電流抑制モード”となって、過電流保護機能によってモータ電流が大幅に増加しないように制御し、モータ電流の実効値Ｉｅが目標電流Ｉｔｇよりも小さい電流範囲Ｒｌにある場合に“電流促進モード”となって、過電流保護機能によってモータ電流の増加を妨げないように制御する。そして、モータ電流の実効値Ｉｅが所定の電流範囲Ｒｍにある場合に“電流安定モード”となって、過電流の発生の有無に基づいて過電流閾値Ｉｔｈを微調整する。

【0111】

これによれば、目標電流Ｉｔｇそのものではなく、目標電流Ｉｔｇを含む所定の電流範囲に対するモータ電流の大きさに基づいて過電流閾値Ｉｔｈの調整方法を変更するので、モータ電流が目標電流Ｉｔｇに近づいた状況において過電流閾値Ｉｔｈが過剰に変更されることを防止することができ、安定したモータ動作を実現することが可能となる。

【0112】

特に、モータ電流の実効値Ｉｅが所定の電流範囲Ｒｍにある場合における過電流閾値Ｉｔｈの調整量（±Δ）を、モータ電流の実効値Ｉｅが所定の電流範囲Ｒｍ外（電流範囲Ｒｈ，Ｒｌ）にある場合における過電流閾値Ｉｔｈの調整量（±２Δ）よりも小さくすることにより、モータ電流が目標電流Ｉｔｇに近づいた状況における過電流閾値Ｉｔｈの変動を抑えて、より安定したモータ動作を実現することが可能となる。

【0113】

より具体的には、過電流閾値設定部４７は、モータ電流の実効値Ｉｅが所定の電流範囲Ｒｍ内にあるときに過電流が発生した場合、過電流閾値Ｉｔｈを上昇させる。
これによれば、モータ電流が安定している電流範囲Ｒｍにあるときに、過電流判定部４６による判定結果が頻繁に切り替わることを防止することができる。

【0114】

また、モータ電流の実効値Ｉｅが所定の電流範囲Ｒｍ内にあるときに、過電流が発生していない場合には、過電流閾値設定部４７は、過電流の発生の履歴に基づいて過電流閾値Ｉｔｈの調整の有無を決定する。

【0115】

例えば、上述したように、モータ電流の実効値Ｉｅが所定の電流範囲Ｒｍ内にあるときに一度過電流が発生したが、その後、過電流が発生していない場合、モータ電流が安定していると判断することができるので、過電流閾値Ｉｔｈを変更しない。これによれば、過電流閾値Ｉｔｈの過剰な変更によってモータ電流が不安定になることを適切に防止することができる。

【0116】

一方、モータ電流の実効値Ｉｅが所定の電流範囲Ｒｍ内にあるときに、一度も過電流が発生していない場合には、過電流閾値Ｉｔｈが目標電流Ｉｔｇに対して高すぎる可能性があるので、過電流閾値Ｉｔｈを“Δ”だけ低下させる。これによれば、過電流閾値Ｉｔｈを目標電流Ｉｔｇに対して適切な位置に設定することができる。

【0117】

このように、モータ電流の実効値Ｉｅが電流範囲Ｒｍ内にある場合には、過電流閾値Ｉｔｈを変更しない、あるいは、微調整することにより、過電流保護機能が頻繁に働いてモータ電流が不安定になることを防止することが可能となる。

【0118】

更に、上述したように、過電流閾値設定部４７は、目標電流Ｉｔｇに基づいて過電流閾値Ｉｔｈの初期値Ｉｔｈ０を設定し、目標電流Ｉｔｇに対するモータ電流の実効値Ｉｅの相対的な大きさに基づいて、過電流閾値Ｉｔｈを上記初期値Ｉｔｈ０から変更するので、目標電流Ｉｔｇが変化した場合であっても、過電流閾値Ｉｔｈを速やかに適切な値に設定することが可能となる。

【0119】

以上、本実施の形態に係る制御回路部４を搭載したモータ駆動制御装置１によれば、モータ２０の負荷が急激に増加した場合であっても、定電流制御されているモータ電流が目標電流Ｉｔｇを大幅に超えないようにすることが可能となる。

【0120】

≪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。

【0121】

例えば、上記実施の形態では、半導体装置の一例である制御回路部４による制御対象がモータ２０である場合を例示したが、これに限られない。すなわち、本発明における半導体装置は、制御対象がモータ以外であっても、制御対象に流れる電流を検出してＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換結果に基づいて、制御対象に流れる電流が一定になるように制御することができる。

【0122】

また、上記実施の形態において示した過電流閾値Ｉｔｈの調整量±Δ，±２Δは、一例であり、これらに限定されず、適用するシステムに応じて種々変更可能である。

【0123】

また、上記実施の形態において、モータ２０が三相のブラシレスモータである場合を例示したが、モータ２０の種類や相数等はこれに限定されない。例えば、単相のブラシレスモータであってもよい。

【0124】

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】

【0125】

１…モータ駆動制御装置、２…モータ駆動部、２ａ…インバータ回路、２ｂ…プリドライブ回路、４…制御回路部（半導体装置の一例）、５…ホール素子、６…電流検出部、１０…モータ駆動制御装置、２０…モータ（制御対象の一例）、４１…目標電流取得部、４２…駆動制御信号生成部、４３…電流フィードバック制御部、４４…信号生成部、４５…Ａ／Ｄ変換部、４６…過電流判定部、４７…過電流閾値設定部、４８…電圧判定部、１００…モータユニット、４７０…記憶部（フラグ）、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…コイル、Ｒｈ，Ｒｌ，Ｒｍ…電流範囲、Ｓｃ…速度指令信号、Ｓｃｍｐ…判定信号、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｓｉ…電流指令信号、Ｓｐｗｍ…ＰＷＭ指令信号、Ｖｃｃ…電源電圧、Ｖｓ…電圧、Ｉｔｈ…過電流閾値、Ｉｔｈ０…過電流閾値の初期値、Ｉｅ…モータ電流の閾値（Ａ／Ｄ変換部の変換結果の一例）、Ｉｔｇ…目標電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】