特許 7474271 正確な電流測定を用いるモータ制御装置

(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】2024-04-16

(45)【発行日】2024-04-24

(54)【発明の名称】正確な電流測定を用いるモータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/28 20160101AFI20240417BHJP

【ＦＩ】

H02P6/28

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021562120

(86)(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-29

(86)【国際出願番号】 US2020025657

(87)【国際公開番号】W WO2020222953

(87)【国際公開日】2020-11-05

【審査請求日】2022-03-18

(31)【優先権主張番号】16/396,877

(32)【優先日】2019-04-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501105602

【氏名又は名称】アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【氏名又は名称】鳥居 健一

(72)【発明者】

【氏名】ルー，イソン

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２３００４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０９１９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５０８５３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の位相コイルを有するモータと、
前記位相コイルを介して電流を流すために前記複数の位相コイルに結合された複数のスイッチを有するモータドライバ回路と、
前記複数のスイッチに結合され、複数の出力制御信号を与えるように構成されたモータ制御装置回路であって、各々の出力制御信号がそれぞれの位相コイルを介して電流を流すために前記スイッチを制御するための前記それぞれの位相コイルと関連付けられる、モータ制御装置回路と、
前記複数の出力制御信号のうちの第１の出力制御信号を変更して、当該変更された第１の出力制御信号と前記複数の出力制御信号のうちの第２の出力制御信号とが互いに１８０度位相がずれるようにするための位相回路であって、当該変更された第１の出力制御信号のハイパルスの中心が前記第２の出力制御信号のローパルスの中心と揃っている、位相回路と、
電流測定回路であって、
当該変更された第１の出力制御信号がアクティブであるときに第１の期間中に前記電流を測定することと、
前記第２の出力制御信号がアクティブであるときに第２の期間中に前記電流を測定することと
により前記位相コイルのうちの少なくとも１つを通る電流を測定するための、電流測定回路と
を備える、システム。

【請求項2】

前記電流測定回路が、前記第１の期間中に測定した前記電流と前記第２の期間中に測定した前記電流とを平均するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記複数の位相コイルが、三相コイルを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記複数の出力制御信号が、３つの出力制御信号を含む、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記複数の出力制御信号が、パルス幅変調制御信号である、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記第１の期間は、当該変更された第１の出力制御信号がハイであるときの期間に対応し、前記第２の期間は、前記第２の出力制御信号がハイであるときの期間に対応する、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記電流測定回路が、前記第１の期間の中間点のところで及び前記第２の期間の中間点のところで前記電流を測定するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記電流測定回路に結合された単一のシャントレジスタをさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記位相回路が、前記第１の出力制御信号の中心を２分の１期間だけシフトさせる位相シフト回路を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

モータの複数の位相コイルを介して電流を流すために前記モータの前記複数の位相コイルに結合されるように構成された複数のスイッチを有するモータドライバ回路と、
前記複数のスイッチに結合され、複数の出力制御信号を与えるように構成されたモータ制御装置回路であって、各々の出力制御信号がそれぞれの位相コイルを介して電流を流すために前記スイッチを制御するための前記それぞれの位相コイルと関連付けられる、モータ制御装置回路と、
前記複数の出力制御信号のうちの第１の出力制御信号を変更して、当該変更された第１の出力制御信号と前記複数の出力制御信号のうちの第２の出力制御信号とが互いに１８０度位相がずれるようにするための位相回路であって、当該変更された第１の出力制御信号のハイパルスの中心が前記第２の出力制御信号のローパルスの中心と揃っている、位相回路と、
電流測定回路であって、
当該変更された第１の出力制御信号がアクティブであるときに第１の期間中に前記電流を測定することと、
前記第２の出力制御信号がアクティブであるときに第２の期間中に前記電流を測定することと
により前記位相コイルのうちの少なくとも１つを通る電流を測定するための、電流測定回路と
を備える、回路。

【請求項11】

前記電流測定回路が、前記第１の期間中に測定した前記電流と前記第２の期間中に測定した前記電流とを平均するようにさらに構成される、請求項１０に記載の回路。

【請求項12】

前記複数の位相コイルが、三相コイルを備える、請求項１０に記載の回路。

【請求項13】

前記複数の出力制御信号が、３つの出力制御信号を含む、請求項１２に記載の回路。

【請求項14】

前記出力制御信号が、パルス幅変調制御信号である、請求項１０に記載の回路。

【請求項15】

前記第１の期間は、当該変更された第１の出力制御信号がハイであるときの期間に対応し、前記第２の期間は、前記第２の出力制御信号がハイであるときの期間に対応する、請求項１４に記載の回路。

【請求項16】

前記電流測定回路が、前記第１の期間の中間点のところで及び前記第２の期間の中間点のところで前記電流を測定するように構成される、請求項１０に記載の回路。

【請求項17】

前記電流測定回路に結合された単一のシャントレジスタをさらに備える、請求項１０に記載の回路。

【請求項18】

前記位相回路が、インバータを備える、請求項１０に記載の回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本開示は、モータ制御装置に関し、より詳細には、モータを通り流れる電流を測定するモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

[0002]ブラシレスＤＣ（「ＢＬＤＣ」）電動モータを精密に制御し、駆動し、調整するための回路が、多くの用途で必要とされる。これらの回路は、モータへの電力を制御するために使用されるパルス幅変調（「ＰＷＭ」）駆動信号を多くの場合に作り出す。

【0003】

[0003]ＢＬＤＣモータは、多数のコイルを含むことができる。これらのコイルは、励磁されたときに、モータを回転させる。しかしながら、モータを連続的に回転させるために、モータ制御装置回路は、一度にコイルのうちの（すべてではないが）１つ又は複数を励磁しなければならない、特定の順番でコイルを励磁しなければならない、異なる時間に順方向及び逆方向にコイルを励磁しなければならない、等のことがある。コイルが励磁される期間は、いわゆるモータの「位相」としばしば呼ばれる。ある位相の間に励磁されるコイル（又は複数のコイル）は、位相コイルと呼ばれることがある。

【0004】

[0004]どのコイルが励磁されるかの順序及びタイミングは、ＢＬＤＣモータの設計に依存する。例として、１つのＢＬＤＣモータは、モータを回転させるために順番に、すなわち、ラウンドロビン方式で励磁されなければならない３つのコイルを有するだろう。コイルを励磁する他の順番もまた使用されることがある。このようなモータは、３つの「位相」を有するだろう。各々の位相では、３つのコイルのうちの異なる１つ又は複数が励磁される。モータが回転するにつれて、位相は変わるだろう、モータドライバは、モータを回し続けるため次の１つ又は複数のコイルを励磁するだろう。

【0005】

[0005]各々の位相が励磁されるので、各位相がモータの回転子を物理的に駆動する。コイルに供給される電力の量は、モータにより生成されるトルクの大きさに正比例するだろう。多くのＢＬＤＣモータでは、コイルに与えられる電力の量は、コイルが励磁されるにつれて時間とともに上下する。結果として、モータは、一定のトルク出力を生成しない。

【0006】

[0006]様々な電動モータ駆動回路が、米国特許第７，５９０，３３４号（２００７年８月８日出願）、米国特許第７，７４７，１４６号（２００７年８月８日出願）、米国特許第８，７２９，８４１号（２０１１年１０月１２日出願）、米国特許出願第１３／５９５，４３０号（２０１２年、８月２７日出願）、米国特許第９，０８８，２３３号（２０１２年１２月１８日出願）、米国特許第９，２９１，８７６号（２０１３年５月２９日出願）、及び米国特許出願第１５／９６７，８４１号（２０１８年５月１日出願）に記載されており、これらの各々が参照により本明細書に取り込まれており、これらの各々が、この特許の譲受人に譲渡される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

モータを通り流れる電流を測定するモータ制御装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

[0007]ある実施形態では、システムは、複数の位相コイルを有するモータと、位相コイルを介して電流を流す（ｄｒｉｖｅ）ために複数の位相コイルに結合された複数のスイッチを有するモータドライバ回路と、複数のスイッチに結合され、複数の出力制御信号を与えるように構成されたモータ制御装置回路とを備える。各々の出力制御信号が、それぞれの位相コイルを介して電流を流すためにスイッチを制御するためのそれぞれの位相コイルと関連付けられる。位相回路が、複数の出力制御信号のうちの第２の出力制御信号とは位相がずれている変更した制御信号を生成するために複数の出力制御信号のうちの第１の出力制御信号を変更するために含まれる。電流測定回路は、第１の出力制御信号がアクティブ（ａｃｔｉｖｅ）であるときに第１の期間中に電流を測定することと、変更された制御信号がアクティブであるときに第２の期間中に電流を測定することとにより位相コイルのうちの少なくとも１つを通る電流を測定するために含まれる。

【0009】

[0008]下記の特徴のうちの１つ又は複数が含まれることがある。
[0009]電流測定回路が、第１の期間中に測定した電流と第２の期間中に測定した電流とを平均するようにさらに構成されることがある。

【0010】

[0010]複数の位相コイルが、三相コイルを備えることがある。
[0011]複数の出力制御信号が、３つの出力制御信号を含むことがある。
[0012]複数の出力制御信号が、パルス幅変調制御信号であってもよい。

【0011】

[0013]第１の期間は、変更した制御信号がハイであるときの期間に対応することがあり、第２の期間は、第２の出力制御信号がハイであるときの期間に対応する。
[0014]変更した制御信号及び第２の出力制御信号は、約１８０度位相がずれることがある。

【0012】

[0015]電流測定回路が、第１の期間の中間点のところで及び第２の期間の中間点のところで電流を測定するように構成されることがある。
[0016]単一のシャントレジスタが、電流測定回路に結合されることがある。

【0013】

[0017]位相回路が、第１の出力制御信号の中心を２分の１期間だけシフトさせる位相シフト回路を備えることがある。
[0018]もう１つの実施形態では、回路は、モータの複数の位相コイルを介して電流を流すためにモータの複数の位相コイルに結合されるように構成された複数のスイッチを有するモータドライバ回路と、複数のスイッチに結合され、複数の出力制御信号を与えるように構成されたモータ制御装置回路とを備える。各々の出力制御信号が、それぞれの位相コイルを介して電流を流すためにスイッチを制御するためのそれぞれの位相コイルと関連付けられる。位相回路が、複数の出力制御信号のうちの第２の出力制御信号とは位相がずれている変更した制御信号を生成するために複数の出力制御信号のうちの第１の出力制御信号を変更するために設けられる。電流測定回路は、変更した制御信号がアクティブであるときに第１の期間中に電流を測定することと、第２の出力制御信号がアクティブであるときに第２の期間中に電流を測定することとにより位相コイルのうちの少なくとも１つを通る電流を測定するために設けられる。

【0014】

[0019]下記の特徴のうちの１つ又は複数が含まれることがある。
[0020]電流測定回路が、第１の期間中に測定した電流と第２の期間中に測定した電流とを平均するようにさらに構成されることがある。

【0015】

[0021]複数の位相コイルが、三相コイルを備えることがある。
[0022]複数の出力制御信号が、３つの出力制御信号を含むことがある。
[0023]出力制御信号が、パルス幅変調制御信号であってもよい。

【0016】

[0024]第１の期間は、変更した制御信号がハイであるときの期間に対応することがあり、第２の期間は、第２の出力制御信号がハイであるときの期間に対応する。
[0025]変更した制御信号及び第２の出力制御信号は、約１８０度位相がずれることがある。

【0017】

[0026]電流測定回路が、第１の期間の中間点のところで及び第２の期間の中間点のところで電流を測定するように構成されることがある。
[0027]単一のシャントレジスタが、電流測定回路に結合されることがある。

【0018】

[0028]位相回路が、インバータを備えることがある。
[0029]もう１つの実施形態では、回路は、複数の位相コイルを介して電流を流すためにモータの複数の位相コイルに結合されるように構成された複数のスイッチを有するモータドライバ回路と、位相コイルのうちの少なくとも１つを通る平均電流を測定するための手段とを備える。

【0019】

[0030]前述の特徴は、図面の下記の説明からより完全に理解されるだろう。図面は、開示した技術を説明する際及び理解する際に助けとなる。すべての可能な実施形態を図示すること、及び説明することは多くの場合に実際的ではない又は不可能であるので、提供される図は、１つ又は複数の例示的な実施形態を描く。したがって、図は、発明の範囲を限定するものではない。図中の同様な数字は、同様な要素を表示する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】[0031]モータ制御システムの回路図である。

【図2】[0032]モータ電流及び位相信号のグラフである。

【図3】[0033]実際のモータ電流及びサンプリングしたモータ電流のグラフである。

【図4】[0034]モータ位相信号のタイミング図である。

【図5】[0035]モータ位相信号及びモータ電流のグラフである。

【図6】[0036]実際のモータ電流及びサンプリングしたモータ電流のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

[0037]図１は、モータ１０２を制御するためのモータ制御システム１００の回路図である。モータ制御システム１００は、モータドライバ回路１０６に結合されたモータ制御回路１０４を含む。モータドライバ回路１０６は、モータ１０２に結合され、モータ１０２に電力を供給する。実施形態では、モータ制御回路１０４を、非サイン波ブラシレスＤＣモータ制御回路とすることができる。

【0022】

[0038]図１に示した例では、モータ１０２は三相モータである。したがって、モータドライバ回路１０６は、電源線１０８と戻り線１１０との間に対で結合された６個の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチを有する。対の間のノード（すなわち、ノードＡ、Ｂ、及びＣ）は、モータ１０２のコイルに結合される。ＦＥＴスイッチが開閉するので、これらのスイッチは、モータ１０２に電力を供給し、モータ１０２からの戻り経路を提供する。例えば、ＦＥＴスイッチ１１２及びＦＥＴスイッチ１１４が閉じられ（例えば、導電状態にあり）、一方で他のＦＥＴスイッチが開かれる（例えば、非導電状態にある）場合には、電流は、電源線１０８からＦＥＴスイッチ１１２を通りノードＡへ、ノードＡからモータ１０２の内部コイルを通りノードＢへ、ノードＢからＦＥＴスイッチ１１４を通りグランドへと流れるだろう。

【0023】

[0039]図説を容易にするために、ＦＥＴスイッチ１１２、１１３、及び１１５のゲートだけが、モータ制御回路１０４に結合されて示される。しかしながら、実施形態では、モータドライバ回路１０６内部の各々のＦＥＴスイッチのゲートを、モータ制御回路１０４に結合することができる。モータ制御回路１０４は、ＦＥＴスイッチを選択的に開閉するために様々な信号（例えば、信号１０４ａ、１０４ｂ、及び１０４ｃ）を用いて各々のＦＥＴスイッチのゲートを駆動できる。これが、モータ１０２のコイルに電力を向けることによりモータ１０２を効果的に駆動する。当業者は、他の実施形態では、バイポーラ接合トランジスタ（「ＢＪＴ」）、リレー、等などのスイッチとして動作できるいずれかのデバイスによって、ＦＥＴスイッチが置き換えられてもよいことを認識するだろう。

【0024】

[0040]実施形態では、モータ制御信号１０４ａ、１０４ｂ、及び１０４ｃを、パルス幅変調（「ＰＷＭ」）信号とすることができる。ＰＷＭオン時間がゼロから１００％まで増加するので、モータに供給される電流の量は、ゼロからその最大値まで比例して増加する。このように、モータ制御回路１０４は、信号１０４ａ～１０４ｃのパルス幅を変えることによりモータ１０２に供給される電流の量を制御できる。

【0025】

[0041]実施形態では、モータ制御回路１０４は、信号１０４ａ（及びしたがって位相Ａ）が信号１０４ｂ（すなわち、位相Ｂ）と１８０度位相がずれるように信号１０４ａを変更する位相回路１０５を含むことができる。位相信号１０４ａ～１０４ｃのタイミング及び位相は、下記に非常に詳細に論じられるだろう。

【0026】

[0042]モータ制御システム１００は、モータ１０２に供給される（又はモータ１０２から戻る）電流を測定するためのセンサを含むことができる。モータ１０２を通り流れる電流を測定するために、モータ制御システム１００は、電流経路内にシャントレジスタ１２０を含むことができる。差動増幅器１２２の入力を、シャントレジスタ１２０の両端に結合することができる。このように、増幅された信号１２２ａ（すなわち、差動増幅器１２２の出力）は、シャントレジスタ１２０の両端の電圧を表すことができる。ＡＤＣ１２４は、増幅された信号１２２ａをディジタル信号１２４ａへと変換でき、ディジタル信号１２４ａはまた、シャントレジスタ１２０の両端の電圧を表すこともできる。シャントレジスタ１２０の抵抗が知られているという理由で、モータ制御回路１０４は、モータ１０２を通って流れる電流を測定するためにシャントレジスタ１２０の両端の電圧を使用できる。このように、ディジタル信号１２４ａはまた、測定された電流を表現できる。

【0027】

[0043]実施形態では、シャントレジスタ１２０は、非常に小さな抵抗を有することができ、そのためシャントレジスタ１２０は、電流の流れを大きくは妨げず、また大量の電力を浪費しない。シャントレジスタ１２０に関する典型的な値を、０．１オーム以下とすることができる。また、シャントレジスタ１２０がモータ１０２から戻る電流（Ｉｏｕｔ）を測定するために戻り線１１０に結合されて示されるけれども、シャントレジスタ１２０は、モータ１０２へと流れ込む電流（Ｉｉｎ）を測定するために電源線１０８に結合されることがある。

【0028】

[0044]実施形態では、信号１２４ａを、モータ制御回路１０４に結合することができて、モータ制御回路１０４によって受信することができ、このことはモータ制御回路１０４がモータ１０２を通る電流を測定し計算することを可能にできる。例えば、動作中に、モータ制御回路１０４は、様々な時刻に信号１２４ａを定期的にサンプリングできる。モータ制御回路１０４は、サンプリングした値を直接使用できる、又はモータ１０２を通り流れる電流の大きさを決定するためにサンプルに数学演算（例えば、サンプルの平均を計算すること）を実行できる。モータ制御回路１０４は、次いでモータ１０２を制御するためのパラメータとして測定した電流を使用できる。

【0029】

[0045]モータ１０２が複数の位相を有することがあるけれども、単一のシャントレジスタ１２０が、電流を測定するために使用されることがある。シャントレジスタが戻り経路１０８に（又は代わりに電源線１０８に）設置されるという理由で、シャントレジスタ１２０を通る電流は、アクティブなモータ位相を通る電流を反映するだろう。モータ位相Ａ、Ｂ、及びＣの各々に関連付けられる電流（これらの総計はゼロに等しい）を検知するために、３つのモータ位相のうちの２つの位相中の電流をサンプリングする必要があるだけであり、これから３番目のモータ位相の電流を計算できる。言い換えると、シャントレジスタ１２０を通る電流は、位相Ａ電流を検出するために位相Ａ中にサンプリングされることがあり、次いでさらに、位相Ｂ電流を検出するために位相Ｂ中にサンプリングされることがあり、次いで、位相Ｃモータ電流を、式ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＝０に基づいて検出した位相Ａ電流及び位相Ｂ電流から計算できる。

【0030】

[0046]図２を参照して、グラフ２００は、モータが先行技術のモータ制御回路により駆動されるときに平均モータ位相電流を計算する際の潜在的な誤差を図示する。波形２０２は、モータの１つの位相に関する現実の電流を表す。波形２０４は、モータを通る平均位相Ａ電流を表す。波形２０６、２０８、及び２１０は、モータの各々の位相をアクティブにする制御信号を表す。

【0031】

[0047]波形２０６、２０８、及び２１０は、モータを制御するための従来からの二相変調を図示する。このタイプの変調では、各々のＰＷＭサイクル中に、三相のうちの二相が、トグルで切り替えられ、各々のアクティブな位相のハイパルスの中心が揃えられる（すなわち、時刻２１６のところ）。図示した例では、位相Ａモータ制御信号２０６は、時刻２１２のところでローからハイへ遷移し、次いで位相Ｂモータ制御信号２０８は、位相Ａ信号２０６が依然としてハイである間に、時刻２１４のところでハイに遷移する。位相Ａ電流のサンプリングは、時刻２１２と２１４との中間の点Ｓ１のところで生じ、時刻２１４の後の点Ｓ２のところで再び生じる。

【0032】

[0048]波形２０２により示したように、モータ１０２を通る位相電流は、リプルを有する。実施形態では、リプルは、その位相に関するＰＷＭ周波数に等しい周波数及びモータ巻線のインダクタンスに関係した大きさを有することがある。経時的にランダムに電流をサンプリングすることは、リプルの大きさ程度に大きいことがある誤差を導入することがある。平均電流を計算するために、期間Ｔ１及びＴ２内でサンプルＳ１及びＳ２を平均することならびに平均電流を計算するためにＳ１及びＳ２を使用することは、平均電流２０４が現実の電流と交差する時点で、Ｓ１及びＳ２がサンプリングされないという理由で、計算した平均電流が正確であるだろう（すなわち、平均電流２０４を反映するだろう）ことを保証しない。

【0033】

[0049]図３を参照して、グラフ３００は、モータ位相を通る現実の電流を表している波形３０２及び先行技術のモータ制御回路内のサンプリングした電流を表している波形３０４を含む。縦軸は任意単位の電流を表し、横軸は任意単位の時間を表す。示したように、サンプリングした電流３０４は、現実の電流３０２のリプルに対して中心に置かれず、サンプリングした電流が誤差を含有し、平均モータ電流を正確には示さないことを示している。

【0034】

[0050]図４を参照して、グラフ４００は、本開示によるモータ１０２を制御するための二相変調を図示しているタイミング図である。縦軸は電圧を表し、横軸は時間を表す。波形４００は、Ａ位相モータ制御信号を表し、波形４０２は、Ｂ位相モータ制御信号を表し、波形４０４は、Ｃ位相モータ制御信号を表す（これらの信号は、図１のそれぞれ、モータ制御信号１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと同じであっても類似していてもよい）。

【0035】

[0051]開示によれば、モータ制御回路１０４（例えば、位相シフト回路１０５）は、Ａ位相波形４００を１８０度だけ位相シフトさせることによりＡ位相波形４００を変更できる。言い換えると、位相Ａ及び位相Ｂ制御信号４００、４０２は、位相Ａハイパルス４１２の中心が位相Ｂローパルス４１０の中心と揃うように逆中心で揃えられることがある。位相Ａハイパルス４１２の中心が位相Ｂローパルス４１０の中心と揃うように、信号４００、４０２が互いに対して１８０度位相シフトされる限り、モータ制御信号の逆中心揃えを、位相Ａ信号４００又は位相Ｂ信号４０２のいずれかを位相シフトすることにより実現できることが認識されるだろう。

【0036】

[0052]一般に、時刻４２０のところで、波形４００（Ａ位相）はローであり、波形４０２（Ｂ位相）はハイであるだろう。時刻４２２のところでは、波形４００（Ａ位相）はハイであり、波形４０２（Ｂ位相）はローであるだろう。より具体的に、波形４０２のハイ部分４０６は、波形４００のロー部分４０８の内部に中心を置かれるだろう、波形４００のハイ部分４１２は、波形４０２のロー部分４１０内に中心を置かれるだろう。サイクルは時刻４２４（波形４０２のハイ部分が再び波形４００のロー部分内に中心を置かれる場所）以上に続く。このように、位相Ａハイパルスの中心が位相Ｂローパルスの中心と揃い、位相Ｂハイパルスの中心が位相Ａローパルスの中心と揃い、これによりそれぞれ位相Ａ及び位相Ｂモータ制御信号４００、４０２の逆中心揃えを実現する。

【0037】

[0053]図５を参照して、グラフ５００は、モータ制御システム１００の位相及びモータ１０２の１つの位相を通る電流のタイミング図である。横軸は時間を表す。波形５００、５０２、及び５０４の縦軸は電圧を表す。波形５０５の縦軸は電流を表す。例えば、波形５０５は、シャントレジスタ１２０（図１参照）を通る電流を表すことができる。

【0038】

[0054]波形５０１は、Ａ位相モータ制御信号を表し、波形５０２は、Ｂ位相モータ制御信号を表し、波形５０４は、Ｃ位相モータ制御信号を表す（これらの信号は、図１のそれぞれ、モータ制御信号１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと同じであっても類似していてもよい）。この例では、図４の例と同様に、モータ制御回路１０４の位相シフト回路１０５は、Ａ位相波形５０１を１８０度だけ位相シフトさせることができる。言い換えると、時刻Ｓ１のところでは、波形５０１（Ａ位相）がローであり、波形５０２（Ｂ位相）がハイであるだろう。時刻Ｓ２のところでは、波形５０１（Ａ位相）がハイであり、波形５０２（Ｂ位相）がローであるだろう。

【0039】

[0055]また、波形５０２のハイ部分５０６が、波形５０１のロー部分５０８の内部に中心を置かれるだろう、波形５０１のハイ部分５１２が、波形５０２のロー部分５１０内に中心を置かれるだろう。このように、位相Ａハイパルスの中心が位相Ｂローパルスの中心と揃い、位相Ｂハイパルスの中心が位相Ａローパルスの中心と揃う。

【0040】

[0056]電流波形５０５のリプルは、モータ１０２を通る電流をサンプリングするときに誤差を生じることがある。例えば、平均電流が線５０７により示される。このように、サンプリングが、例えば、時間Ｔ１の始まり及び時間Ｔ３の始まりのところで生じる場合、計算される平均電流は、実際の平均電流５０７よりも高いことがある。しかしながら、Ｓ１のところの電流は、リプルの立ち下がりエッジのほぼ中間であり、Ｓ２のところの電流は、リプルの立ち上がりエッジのほぼ中間である。このように、実施形態では、モータ制御回路１０４は、電流波形５０５のリプルによってモータ電流の計算へと導入される誤差を最小にする又は削除するために、時刻Ｓ１及びＳ２のところでモータ１０２の出力（又は入力）電流をサンプリングできる。

【0041】

[0057]一般に、電流波形５０５は、位相Ａが期間Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３中の（例えば、波形５０１のロー部分５０８中の）アクティブではない間に下がり、位相Ａが期間Ｔ４中の（例えば、波形５０１のハイ部分５１２中の）アクティブである間に上がる。ハイ部分５０６がロー部分５０８の内部に中心を置かれるという理由で、及びサンプルＳ１がハイ部分５０６の内部に中心を置かれるという理由で、サンプルＳ１もまた、ロー部分５０８の内部に中心を置かれることがある。結果として、サンプルＳ１は、電流波形５０５の立ち下がり部分の中心点を表すことができる。また、サンプルＳ２がハイ部分５１２の内部に中心を置かれるという理由で、サンプルＳ２は、電流波形５０５の立ち上がり部分の中心点を表すことができる。

【0042】

[0058]加えて、位相出力パターンは、期間Ｔ１とＴ３とで同じである。言い換えると、Ｔ１及びＴ３中には、位相Ａ波形５０１がローであり、位相Ｂ波形５０２がローであり、位相Ｃ波形５０４がローである。これゆえ、モータが定常状態で運転している場合には、位相電流は、期間Ｔ１とＴ３とで同じだろう。言い換えると、Ｉ１－Ｉ２＝Ｉ３－Ｉ４である。また、下記の式が当てはまる：
Ｓ１Ａ＝（Ｉ２＋Ｉ３）／２＝（Ｉ１＋Ｉ４）／２＝Ｓ２Ａ （１）
ここでは、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が、それぞれ、期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の始まりのところでの位相電流レベルを表し、Ｓ１Ａ及びＳ２Ａが、それぞれ、時刻Ｓ１及びＳ２のところでの実際の位相Ａ電流を表す。明らかなように、Ｓ２のところでＡ位相電流をサンプリングすることは、誤差がないだろう。いくつかの実施形態では、プロセッサ回路は、サンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３、等の平均を生成できる。平均値はまた、モータ１０２を通る平均電流も表すことができる。このように、それぞれハイ部分５０６及びハイ部分５１２の中心でＳ１及びＳ２をサンプリングすることは、モータ１０２を通る平均電流を計算するときに波形５０５の電流リプルによって引き起こされる誤差を削減できる又は削除できる。

【0043】

[0059]実施形態では、波形５０５のリプル及び電流をサンプリングするためのサンプリングレートは、モータ１０２を通る平均電流５０７の周波数よりも大きい周波数を有することがある。実施形態では、サンプリングレートを、波形５０５の周波数よりはナイキスト周波数の２倍に（又はよりも大きく）することができる。また、実施形態では、波形５０５の周波数を、波形５０７の周波数よりはナイキスト周波数の２倍に（又はよりも大きく）することができる。必然的な結果として、波形５０１及び５０２のＰＷＭ周波数を、モータ周波数よりも大きくすることができる。

【0044】

[0060]図６を参照して、グラフ６００は、あるモータ位相を通る現実の電流を表している波形６０２及びモータ制御回路１０４によるサンプリングした電流を表している波形６０４を含む。縦軸は任意単位の電流を表し、横軸は任意単位の時間を表す。示したように、サンプリングした電流６０４は、現実の電流６０２のリプルに対して中央に置かれ、サンプリングした電流が誤差を含まない又は最小の誤差を含む（すなわち、モータ電流の実際の平均を表す）ことを示している。

【0045】

[0061]上の例は、二相変調を使用するときのシステム１００の動作を図示する。しかしながら、当業者は、システム１００がモータ１０２を制御するために三相変調を使用している場合に、同じシステム及び技術を、電流を測定するために使用できることを認識するだろう。図５を参照して、三相変調が使用される場合に、波形５０４は時刻５１４の後のある時に立ち上がりエッジを有するだろう。しかしながら、波形５０１及び５０２は、三相変調の下では変化しない（又は類似の）ままであるかもしれない、これゆえ、Ｓ１及びＳ２のところでのサンプリングは、波形５０５のリプルにより引き起こされる誤差を依然として削減できる。

【0046】

[0062]様々な実施形態が、この特許に記載される。しかしながら、特許の範囲は、記載した実施形態に限定されるべきではなく、むしろ別記の特許請求の範囲の趣旨及び範囲によってのみ限定されるべきである。この特許において引用したすべての参考文献は、その全体が参照により組み込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】