特許 7530760 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-31

(45)【発行日】2024-08-08

(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 20060101AFI20240801BHJP

【ＦＩ】

H02P8/12

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020129580

(22)【出願日】2020-07-30

(65)【公開番号】P2022026219

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-05-16

(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

(72)【発明者】

【氏名】藤井 順平

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－１０７６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１３１９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１７８１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３３２０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステッピングモータの駆動に関する目標値を設定するキャリブレーション処理を行うとともに、前記キャリブレーション処理が行われた後の通常動作時において、前記ステッピングモータが、前記キャリブレーション処理によって設定した前記目標値にしたがって動作するように、前記ステッピングモータの回転を制御するための駆動制御信号を生成するモータ制御回路と、
前記駆動制御信号に基づいて前記ステッピングモータに通電する制御を行うモータ駆動回路と、を備え、
前記目標値は、前記ステッピングモータの駆動電流の目標となる目標電流値であって、
前記モータ制御回路は、
前記目標電流値を設定する目標値設定部と、
前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、
前記ステッピングモータの複数相のコイルのうち、通電が停止しているコイルに誘起される逆起電圧を計測する逆起電圧計測部と、
前記逆起電圧計測部によって計測された逆起電圧に基づいて前記ステッピングモータの負荷状態を判定する負荷判定部と、
前記駆動電流を計測する電流計測部と、
前記目標電流値の初期値が記憶された記憶部と、を有し、
前記キャリブレーション処理において、前記駆動制御信号生成部は、前記電流計測部によって計測された前記駆動電流が前記初期値に応じた値になるように、前記駆動制御信号を生成し、
前記キャリブレーション処理において、前記負荷判定部は、前記ステッピングモータが一回転する間における所定の回転位置毎に前記ステッピングモータの負荷状態を判定し、
前記キャリブレーション処理において、前記目標値設定部は、前記負荷判定部によって判定された前記ステッピングモータの負荷状態に対応する前記目標電流値を前記所定の回転位置毎に対応付けて設定し、
前記通常動作時において、前記駆動制御信号生成部は、検出された前記ステッピングモータの回転位置毎に、前記電流計測部によって計測された前記駆動電流が前記目標値設定部によって設定された前記目標電流値になるように、前記駆動制御信号を生成する
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、
前記負荷判定部は、前記ステッピングモータの駆動電流の電気角が所定の角度になるタイミングで前記ステッピングモータの負荷状態を判定し、
前記目標値設定部は、前記負荷判定部による前記電気角に応じた負荷状態の判定結果に基づいて、前記所定の回転位置毎に前記目標値を設定する
モータ駆動制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記目標値設定部は、前記逆起電圧計測部によって計測された逆起電圧が小さいほど前記目標電流値が大きくなるように設定する
モータ駆動制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載のモータ駆動制御装置において、
前記負荷判定部は、前記逆起電圧計測部によって計測された逆起電圧が所定の範囲よりも小さい場合に前記ステッピングモータが高負荷状態であると判定し、前記逆起電圧計測部によって計測された逆起電圧が前記所定の範囲よりも大きい場合に前記ステッピングモータが低負荷状態であると判定し、
前記目標値設定部は、前記負荷判定部によって前記高負荷状態と判定された場合に、前記目標電流値を基準値より大きい値に設定し、前記負荷判定部によって前記低負荷状態と判定された場合に、前記目標電流値を前記基準値より小さい値に設定する
モータ駆動制御装置。

【請求項5】

前記ステッピングモータと、
請求項１乃至４の何れか一項に記載されたモータ駆動制御装置と、
前記ステッピング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6】

ステッピングモータの駆動に関する目標値を設定するためのキャリブレーションステップと、
前記キャリブレーションステップにおいて設定した前記目標値に基づいて前記ステッピングモータの回転を制御するための駆動制御信号を生成し、前記ステッピングモータを回転させる駆動ステップと、を含み、
前記目標値は、前記ステッピングモータの駆動電流の目標となる目標電流値であって、
前記キャリブレーションステップは、
前記駆動電流が前記目標電流値の初期値に応じた値になるように、前記ステッピングモータを回転させる第１ステップと、
前記ステッピングモータが回転しているときに、前記ステッピングモータの複数相のコイルのうち、通電が停止しているコイルに誘起される逆起電圧を計測する第２ステップと、
前記第２ステップによって計測された逆起電圧に基づいて、前記ステッピングモータの所定の回転位置毎に前記ステッピングモータの負荷状態を判定する第３ステップと、
前記第３ステップにおいて判定された前記ステッピングモータの負荷状態に対応する前記目標電流値を前記所定の回転位置毎に対応付けて設定する第４ステップとを含み、
前記駆動ステップは、検出された前記ステッピングモータの回転位置毎に、前記駆動電流が前記第４ステップにおいて設定された前記目標電流値になるように、前記駆動制御信号を生成するステップを含む
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】

車載用途の空調ユニットとして、ＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ－Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）が知られている。ＨＶＡＣは、空間内を快適に保つために、熱交換器で除湿、冷房、暖房等された空気をファンやモータで送風する空調ユニットである。一般に車載用途のＨＶＡＣシステムは、１台のマスタとしてのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と複数のスレイブとがバスラインを介して互いに接続された通信ネットワークを構成している。

【0003】

ＨＶＡＣシステムにおけるスレイブは、例えば、ダンパアクチュエータ等のＨＶＡＣシステムで使用可能なアクチュエータである。アクチュエータは、例えばステッピングモータと、ステッピングモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置と、ステッピングモータの回転力を駆動対象に伝達するギヤ等の動力伝達機構とを含む。動力伝達機構は、ＨＶＡＣシステムにおける空調装置の可動部に連結されており、ステッピングモータの回転力を空調装置の可動部に伝達することにより、当該可動部を駆動する。

【0004】

一般に、ステッピングモータは、急激な速度変化時や過負荷時（トルク不足時）に脱調し易いことが知られている。ステッピングモータが脱調した場合、アクチュエータはＨＶＡＣに駆動エネルギーを伝達できず、誤動作の原因となる。このため、ＨＶＡＣでは、ステッピングモータの脱調を検出および抑制することが求められている。

【0005】

例えば、特許文献１および特許文献２に、ステッピングモータの脱調を抑制するための技術としてステッピングモータのコイルに流れる電流（駆動電流）を動的に制御する技術が開示されている。具体的に、特許文献１には、予め複数の電流設定値を用意しておき、ステッピングモータの駆動中に逆起電圧を計測し、その測定結果に基づいて電流設定値を切り換えることにより、ステッピングモータの駆動電流を調整する技術が開示されている。また、特許文献２には、モータの電源電圧、モータの回転数（回転速度）を用いて、ステッピングモータの駆動電流の目標値を補正する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１１－２５９５２５号公報

【文献】特開２００２－６４９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

一般に、アクチュエータ等の機器に組み込まれたステッピングモータの負荷は、ステッピングモータ自身の個体差やアクチュエータ内においてステッピングモータと連結されるギヤ等の動力伝達機構の個体差によって、アクチュエータ毎に相違する。

【0008】

しかながら、特許文献１等に開示された従来技術は、ステッピングモータ等の個体差を考慮していないため、脱調を適切に抑制することができず、ステッピングモータの安定した駆動が困難な場合がある。一方で、脱調をより確実に回避できるようにするために、予めステッピングモータの目標電流値を大きな値に設定した場合、負荷が小さいときにも過剰な電流がステッピングモータに供給されるため、ステッピングモータを搭載した機器全体の省電力化が困難になる。

【0009】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、ステッピングモータやステッピングモータを搭載した機器の個体差によらず、ステッピングモータの安定した駆動を実現す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、ステッピングモータの回転を制御するための駆動制御信号を生成するモータ制御回路と、前記駆動制御信号に基づいて前記ステッピングモータに通電する制御を行うモータ駆動回路とを備え、前記モータ制御回路は、前記ステッピングモータが前記ステッピングモータの駆動に関する目標値にしたがって動作するように、前記駆動制御信号を生成し、前記目標値は、前記ステッピングモータの回転位置に応じて設定されてい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、ステッピングモータやステッピングモータを搭載した機器の個体差によらず、ステッピングモータの安定した駆動を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】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。

【図2】本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3】制御回路の機能ブロック構成を示す図である。

【図4】ステッピングモータの回路構成を模式的に示す図である。

【図5】ステッピングモータをマイクロステップ方式で駆動したときの駆動電流と逆起電圧の波形の一例を示す図である。

【図6】目標値設定部１３０による目標電流値Ｉｔの設定方法を説明するための図である。

【図7】目標値設定部１３０による目標電流値Ｉｔの別の設定方法を説明するための図である。

【図8】記憶部１３１に記憶される目標電流値Ｉｔの情報３０３の一例を示す図である。

【図9】モータ駆動制御装置によるステッピングモータの駆動制御の流れを示すフローチャートである。

【図10】目標電流値Ｉｔを設定するためのキャリブレーション処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

〔１〕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（１０）は、ステッピングモータ（２０）の回転を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成するモータ制御回路（１２）と、前記駆動制御信号に基づいて前記ステッピングモータに通電する制御を行うモータ駆動回路（１４）とを備え、前記モータ制御回路は、前記ステッピングモータが前記ステッピングモータの駆動に関する目標値（Ｉｔ）にしたがって動作するように、前記駆動制御信号を生成し、前記目標値は、前記ステッピングモータの回転位置に応じて設定されていることを特徴とする。

【0015】

〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記モータ制御回路は、前記目標値を設定する目標値設定部（１３０）と、前記ステッピングモータが前記目標値に応じた動作状態になる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（１３４）と、前記ステッピングモータの複数相のコイルのうち、通電が停止しているコイルに誘起される逆起電圧を計測する逆起電圧計測部（１２６）と、前記逆起電圧計測部によって計測された逆起電圧に基づいて前記ステッピングモータの負荷状態を判定する負荷判定部（１３３）とを有し、前記負荷判定部は、前記ステッピングモータの所定の回転位置毎に前記ステッピングモータの負荷状態を判定し、前記目標値設定部は、前記負荷判定部による判定結果に基づいて、前記所定の回転位置毎に前記目標値を設定してもよい。

【0016】

〔３〕上記〔２〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記負荷判定部は、前記ステッピングモータの駆動電流の電気角が所定の角度になるタイミングで前記ステッピングモータの負荷状態を判定し、前記目標値設定部は、前記負荷判定部による前記電気角に応じた負荷状態の判定結果に基づいて、前記所定の回転位置毎に前記目標値を設定してもよい。

【0017】

〔４〕上記〔２〕または〔３〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記目標値は、前記ステッピングモータの駆動電流の目標となる目標電流値（Ｉｔ）であって、前記モータ制御回路は、前記ステッピングモータの駆動電流を計測する電流計測部（１２４）を更に有し、前記目標値設定部は、前記所定の回転位置毎に前記目標電流値を設定し、前記駆動制御信号生成部は、前記所定の回転位置毎に、前記電流計測部によって計測された前記駆動電流が前記目標電流値に応じた値になるように、前記駆動制御信号を生成してもよい。

【0018】

〔５〕上記〔４〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記目標値設定部は、前記逆起電圧計測部によって計測された逆起電圧が小さいほど前記目標電流値が大きくなるように設定してもよい。

【0019】

〔６〕上記〔５〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記負荷判定部は、前記逆起電圧計測部によって計測された逆起電圧が前記所定の範囲よりも小さい場合に前記ステッピングモータが高負荷状態であると判定し、前記逆起電圧計測部によって計測された逆起電圧が前記所定の範囲よりも大きい場合に前記ステッピングモータが低負荷状態であると判定し、前記目標値設定部は、前記負荷判定部によって前記高負荷状態と判定された場合に、前記目標電流値を基準値より大きい値に設定し、前記負荷判定部によって前記低負荷状態と判定された場合に、前記目標電流値を前記基準値より小さい値に設定してもよい。

【0020】

〔７〕本発明の代表的な実施の形態に係るアクチュエータは、ステッピングモータ（２０）と、上記〔１〕乃至〔６〕の何れか一項に記載されたモータ駆動制御装置（１０）と、前記ステッピングモータの回転力を駆動対象に伝達する動力伝達機構（３１，３２，３３）とを備えることを特徴とする。

【0021】

〔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は、ステッピングモータ（２０）の駆動に関する目標値（Ｉｔ）を設定するためのキャリブレーションステップ（Ｓ３）と、前記キャリブレーションステップにおいて設定した前記目標値に基づいて前記ステッピングモータの回転を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）生成し、前記ステッピングモータを回転させる駆動ステップ（Ｓ２，Ｓ４）とを含む。前記キャリブレーションステップは、前記ステッピングモータを回転させる第１ステップ（Ｓ３０，Ｓ３１）と、前記ステッピングモータが回転しているときに、前記ステッピングモータの複数相のコイルのうち、通電が停止しているコイルに誘起される逆起電圧を計測する第２ステップ（Ｓ３２，Ｓ３３）と、前記第２ステップによって計測された逆起電圧に基づいて、前記ステッピングモータの所定の回転位置毎に前記ステッピングモータの負荷状態を判定する第３ステップ（Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ３８，Ｓ４０）と、前記第３ステップによる負荷状態の判定結果に基づいて、前記所定の回転位置毎に前記目標値を設定する第４ステップ（Ｓ３７，Ｓ３９，Ｓ４１，Ｓ４２）を含むことを特徴とする。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

アクチュエータ１は、例えば、車載用途のＨＶＡＣ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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。以下、モータ２０をステッピングモータ２０とも表記する。ステッピングモータ２０は、例えば、Ａ相及びＢ相の２相励磁で駆動する。ステッピングモータ２０は、Ａ相のコイル（不図示）及びＢ相のコイル（不図示）を有する。ステッピングモータ２０は、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。

【0028】

ステッピングモータ２０の出力軸２５には、１次ギヤ２６が取り付けられている。ステッピングモータ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。

【0029】

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）との間で通信を行い、上位装置から受信した制御フレーム（指令）に基づいてステッピングモータ２０の駆動を制御することにより、アクチュエータ全体の動作を制御する。モータ駆動制御装置１０が上位装置からの指令に基づいてステッピングモータ２０を駆動すると、ステッピングモータ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。

【0030】

モータ駆動制御装置１０は、ハードウェア資源として、プリント基板４２や、プリント基板４２とステッピングモータ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等を有している。プリント基板４２には、後述するモータ制御回路１２およびモータ駆動回路１４、および複数の外部接続端子４１が設けられている。

【0031】

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

【0032】

図２は、本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。

【0033】

図２に示すように、モータ駆動制御装置１０は、モータ制御回路１２およびモータ駆動回路１４を備えている。

【0034】

モータ制御回路１２は、入力電圧ＶＩＮを電源電圧として動作する。モータ制御回路１２は、上位装置からの指令Ｓｃに基づいて、ステッピングモータ２０の回転を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成してモータ駆動回路１４を制御することにより、ステッピングモータ２０の回転を制御する。駆動制御信号Ｓｄは、例えばＰＷＭ信号である。モータ制御回路１２の詳細については後述する。

【0035】

上位装置からの指令Ｓｃには、例えば、ステッピングモータ２０の回転速度を指定する情報や、ステッピングモータ２０の回転量（回転角度）を指定する情報の他に、後述するキャリブレーション処理の実行を指示する情報等が含まれる。

【0036】

モータ駆動回路１４は、入力電圧ＶＩＮを電源電圧として動作する。モータ駆動回路１４は、モータ制御回路１２から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、ステッピングモータ２０に通電する制御を行う。モータ駆動回路１４は、モータ駆動部１４２と電流センサ１４４とを有する。

【0037】

モータ駆動部１４２は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、ステッピングモータ２０の各相のコイルに電圧を印加する。本実施の形態では、モータ駆動回路１４とステッピングモータ２０とは、Ａ相の正極（＋）、Ａ相の負極（－）、Ｂ相の正極（＋）、Ｂ相の負極（－）の４つのラインで接続されている。モータ駆動部１４２は、例えば、複数のトランジスタを含むインバータ回路である。モータ駆動部１４２は、駆動制御信号Ｓｄに応じて、入力電圧ＶＩＮから、これらの各ラインを介してステッピングモータ２０に駆動電力を供給する。ステッピングモータ２０の駆動電力は、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比に応じて変化する。

【0038】

電流センサ１４４は、ステッピングモータ２０の各相のコイルに流れる電流（コイル電流）をセンシングする。電流センサ１４４は、例えばシャント抵抗である。電流センサ１４４は、コイル電流のセンシング結果を、電流計測部１２４に出力する。

【0039】

図２に示すように、モータ制御回路１２は、例えば、制御回路１２２、温度計測部１２８、電流計測部１２４、入力電圧計測部１２５、および逆起電圧計測部１２６を含む。

【0040】

温度計測部１２８は、例えば、モータ制御回路１２の内部温度を検知する温度センサと、温度センサからの検知信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を含んで構成されている。温度計測部１２８は、モータ制御回路１２の温度の計測結果を制御回路１２２に出力する。

【0041】

電流計測部１２４は、ステッピングモータ２０のコイル電流（以下、「駆動電流」とも称する。）を計測する。電流計測部１２４は、電流センサ１４４から出力されたコイル電流のセンシング結果を受け付ける。電流計測部１２４は、入力されたセンシング結果に基づいて駆動電流を計測する。電流計測部１２４は、計測結果を駆動電流の計測値Ｉｒとして、制御回路１２２に出力する。電流計測部１２４は、例えばＡ／Ｄ変換回路を含んで構成されている。

【0042】

入力電圧計測部１２５は、モータ駆動制御装置１０に入力される電源電圧としての入力電圧ＶＩＮを計測する。ここで、入力電圧ＶＩＮは、ステッピングモータ２０の駆動電力の供給源となる電源電圧である。入力電圧ＶＩＮは、例えば、バッテリから供給される直流電圧である。入力電圧計測部１２５は、入力電圧の計測結果を制御回路１２２に出力する。入力電圧計測部１２５は、例えばＡ／Ｄ変換回路を含んで構成されている。

【0043】

逆起電圧計測部１２６は、ステッピングモータ２０の複数相のコイルのうち、通電が停止しているコイル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、モータ駆動回路１４とステッピングモータ２０とを接続する４つのラインの夫々に接続されている。逆起電圧計測部１２６は、逆起電圧の計測結果を、制御回路１２２に出力する。逆起電圧計測部１２６は、例えばＡ／Ｄ変換回路を含んで構成されている。なお、逆起電圧計測部１２６による具体的な逆起電圧の計測方法については後述する。

【0044】

制御回路１２２は、モータ制御回路１２の統括的な制御を行うための回路である。
制御回路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。メモリとしては、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような書き換え可能な不揮発性の記憶装置を有している。

【0045】

なお、上述した温度計測部１２８、電流計測部１２４、入力電圧計測部１２５、および逆起電圧計測部１２６の一部または全部は、制御回路１２２を構成するＭＣＵ内のＡ／Ｄ変換回路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Ａ／Ｄ変換回路を含む別個のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって実現されていてもよい。

【0046】

制御回路１２２は、所定の回転速度でステッピングモータ２０が回転し、且つステッピングモータ２０に適切なトルクを発生させるように、駆動制御信号Ｓｄを生成する。例えば、制御回路１２２は、マイクロステップ方式により駆動制御信号Ｓｄを生成して、ステッピングモータ２０の回転を制御する。

【0047】

本実施の形態において、マイクロステップ方式とは、ステッピングモータ２０の駆動電流の目標値を、サインカーブ（コサインカーブ）を階段状に近似した階段状波形によって規定し、その階段状波形の各ステップにおいてステッピングモータ２０の駆動電流がそのステップにおける駆動電流の目標値に一致するように駆動制御信号Ｓｄを生成する制御方式である。

【0048】

制御回路１２２は、上述した駆動制御信号Ｓｄを生成する機能に加えて、駆動制御信号Ｓｄを生成するための処理において用いるパラメータを、ステッピングモータ２０およびステッピングモータ２０を組み込んだ機器（本実施の形態の場合、アクチュエータ１）の個体差に応じた適切な値に調整するためのキャリブレーション機能を有している。

【0049】

上述したように、ステッピングモータの負荷（トルク）は、ステッピングモータ自身の個体差やアクチュエータ内においてステッピングモータと連結されるギヤ等の動力伝達機構の個体差によって、アクチュエータ毎に相違する。具体的には、ステッピングモータが一回転する間、ステッピングモータの負荷は厳密には一定ではなく、ロータの回転位置（回転角度）によって異なることが多い。そして、そのロータの回転位置毎の負荷は、ステッピングモータやアクチュエータ毎にばらつきがある。

【0050】

そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０は、例えばアクチュエータ１の製造段階において、ステッピングモータ２０が一回転する間に所定の回転位置（回転角度）毎に負荷状態を判定し、その判定結果に基づいて、ステッピングモータの駆動に関する目標値をステッピングモータ２０の回転位置毎に予め設定するキャリブレーション処理を実行する。

【0051】

本実施の形態において、キャリブレーション処理によって設定される上記目標値は、例えば、ステッピングモータ２０のコイルに流れる電流（駆動電流）の目標となる目標電流値Ｉｔである。

【0052】

例えば、アクチュエータ１の製造段階において、ステッピングモータ２０、モータ駆動制御装置１０、２次ギヤ３１、３次ギヤ３２、および出力ギヤ３３等をケース５１及びカバー５２の内部に組み込んだ後に実施されるアクチュエータ１のテスト工程において、制御回路１２２は、上位装置（例えばテスタ）からの指令Ｓｃに応じてキャリブレーション処理を実行する。制御回路１２２は、キャリブレーション処理において、ステッピングモータ２０の駆動電流の目標電流値Ｉｔの最適値をステッピングモータ２０の回転位置毎に決定し、制御回路１２２内部の不揮発性の記憶領域に記憶しておく。

【0053】

そして、アクチュエータ１が出荷され、ＨＶＡＣシステム等に組み込まれたアクチュエータ１を駆動する際には、制御回路１２２は、アクチュエータ１（モータ駆動制御装置１０）に電源電圧ＶＩＮが供給されて制御回路１２２が起動する毎に、上記不揮発性の記憶領域から読み出した目標電流値Ｉｔを用いて駆動制御信号Ｓｄを生成し、ステッピングモータ２０（アクチュエータ１）の駆動制御を行う。

【0054】

制御回路１２２は、上記機能を実現するために、図３に示す機能ブロックを有している。

【0055】

図３は、制御回路１２２の機能ブロック構成を示す図である。

【0056】

図３に示すように、制御回路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、目標値設定部１３０、記憶部１３１、脱調判定部１３２、負荷判定部１３３、駆動制御信号生成部１３４、および回転位置検出部１３５を有している。これらの機能ブロックは、上述したＭＣＵ内のＣＰＵ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ＭＣＵ内部およびＭＣＵ外部の周辺回路を制御することによって、実現される。

【0057】

目標値設定部１３０は、ステッピングモータ２０の駆動制御に用いるパラメータを設定するための機能部である。パラメータとしては、ステッピングモータ２０の回転速度の目標となる目標回転速度Ｒｔ、目標電流値Ｉｔ、ステッピングモータ２０の脱調に関する判定を行うための逆起電圧の判定閾値（以下、「脱調判定閾値」とも称する。）Ｖｘ、ステッピングモータ２０の負荷に関する判定を行うための逆起電圧の判定閾値（以下、「負荷判定閾値」とも称する。）ＶｔＨ，ＶｔＬ等を例示することができる。

【0058】

ここで、目標電流値Ｉｔは、上述したマイクロステップ方式によって駆動電流の目標値を、サインカーブを階段状に近似した階段状波形で表す場合において、その階段波形の各ステップにおける駆動電流の目標値の基準となる値である。例えば、目標電流値Ｉｔは、サインカーブのピーク値（最大値）であって、各ステップの駆動電流の目標値は、目標電流値ＩｔとＳｉｎθとを乗算することによって算出される。ここで、θは、駆動電流の位相である。

【0059】

目標値設定部１３０は、例えば記憶部１３１に記憶されている情報に基づいて、各パラメータを設定する。目標値設定部１３０の詳細については後述する。

【0060】

記憶部１３１は、上述したステッピングモータ２０の駆動制御に用いられる各種パラメータを記憶するための機能部である。例えば、記憶部１３１には、キャリブレーション処理において用いる目標電流値の初期値Ｉ０の情報３０１に加えて、目標電流値Ｉｔの情報３０３、上位装置から指定された目標回転速度Ｒｔの情報３０４、脱調判定閾値Ｖｘの情報３０５、および負荷判定閾値ＶｔＨ，ＶｔＬの情報３０６等が記憶されている。

【0061】

ここで、目標電流値の初期値Ｉ０は、後述するキャリブレーション処理においてステッピングモータ２０を回転させるときに目標電流値Ｉｔとして設定される値である。

【0062】

脱調判定部１３２は、記憶部１３１に記憶されている脱調判定閾値Ｖｘと逆起電圧計測部１２６の計測結果とに基づいて、ステッピングモータ２０で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。

【0063】

負荷判定部１３３は、ステッピングモータ２０の負荷状態を監視するための機能部である。負荷判定部１３３は、逆起電圧計測部１２６によって計測された逆起電圧に基づいて、ステッピングモータ２０のトルク（駆動電流）がステッピングモータ２０の負荷に対して十分か否かを判定する。

【0064】

ここで、脱調判定部１３２による脱調判定および負荷判定部１３３による負荷状態の判定に用いられるステッピングモータ２０の逆起電圧の計測方法について説明する。

【0065】

図４は、ステッピングモータ２０の回路構成を模式的に示す図である。

【0066】

図４に示されるように、ステッピングモータ２０は、例えば、２つのコイル２１ａ，２１ｂと、ロータ２２と、複数のステータヨーク（図示せず）とを有している。

【0067】

コイル２１ａ，２１ｂは、それぞれ、ステータヨークを励磁するコイルである。コイル２１ａ，２１ｂは、それぞれ、モータ駆動回路１４に接続されている。コイル２１ａは、Ａ相のコイルである。コイル２１ｂは、Ｂ相のコイルである。コイル２１ａ，２１ｂには、それぞれ異なる位相のコイル電流が流れる。

【0068】

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る。なお、図４においては、ロータ２２は、Ｓ極２２ｓとＮ極２２ｎとが１つずつ設けられているように簡略化されて示されている。ステータヨークは、ロータ２２の周囲に、ロータ２２の外周部に接近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で回転する。

【0069】

ここで、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。制御回路１２２の駆動制御信号生成部１３４は、駆動制御信号Ｓｄによって、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、そのコイル２１ａ，２１ｂへのパルス電圧の印加を停止させる（停止期間）。そして、逆起電圧計測部１２６は、この停止期間中に、パルス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。

【0070】

例えば、コイル電流Ｉａの極性が変わるときには、コイル電流Ｉａがゼロになるように、コイル２１ａへのパルス電圧の印加が停止される。この停止期間においては、コイル２１ａに逆起電圧が誘起される。また、コイル電流Ｉｂの極性が変わるときには、コイル電流Ｉｂがゼロになるように、コイル２１ｂへのパルス電圧の印加が停止される。この停止期間においては、コイル２１ｂに逆起電圧が誘起される。

【0071】

図５は、ステッピングモータ２０をマイクロステップ方式で駆動したときの駆動電流と逆起電圧の波形の一例を示す図である。

【0072】

図５において、縦軸は電圧および電流を表し、横軸はステッピングモータ２０の回転角（機械角）を表している。なお、横軸には、回転角に加えて、回転角に対応するステッピングモータ２０の駆動電流の電気角を、括弧を付して表記している。

【0073】

また、図５において、参照５０１，５０２は、Ａ相のコイル２１ａの逆起電圧および駆動電流（コイル電流Ｉａ）をそれぞれ表し、参照符号６０１，６０２は、Ｂ相のコイル２１ｂの逆起電圧および駆動電流（コイル電流Ｉｂ）をそれぞれ表している。

【0074】

また、図５には、一例として、ステッピングモータ２０の相数が２相、且つ磁極数が４極である場合において、ステッピングモータ２０の駆動電流（Ｉａ，Ｉｂ）の目標値を、サインカーブの電気角π／２（＝９０°）を８分割した階段状波形で規定したマイクロステップ方式によってステッピングモータ２０を駆動させたときの、駆動電流と逆起電圧が示されている。

【0075】

図５に示されるように、Ａ相の逆起電圧５０１の位相はＢ相の駆動電流６０２の逆位相とほぼ一致し、Ｂ相の逆起電圧６０１の位相はＡ相の駆動電流５０２の位相とほぼ一致する。

【0076】

先ず、ステッピングモータ２０の駆動時において、駆動制御信号生成部１３４の制御により、コイル２１ａ，２１ｂにパルス電圧が印加される（ＰＷＭ制御）。これにより、コイル２１ａ，２１ｂにそれぞれコイル電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。

【0077】

ＰＷＭ制御が行われると、その後、通電停止処理及び定電圧制御が実行される。例えばコイル２１ａの通電停止処理が行われる場合には、所定の停止期間だけコイル２１ａへのパルス電圧の印加が停止される。これにより、コイル電流Ｉａがゼロになる。停止期間は、ＣＰＵ１２２により任意に設定される。例えば、駆動制御信号生成部１３４は、予め決められた停止期間を設定してもよいし、モータ駆動制御装置１０の外部から停止期間の設定を受け付けてもよい。このような停止期間中に、逆起電圧計測部１２６は、コイル２１ａに誘起される逆起電圧を計測し、脱調判定部１３２および負荷判定部１３３にそれぞれ供給する。具体的には、図５に示すように、逆起電圧計測部１２６は、例えばＡ相について逆起電圧を電気角π（＝１８０°）毎に計測するとともに、Ｂ相について逆起電圧を電気角π（＝１８０°）毎に計測し、脱調判定部１３２および負荷判定部１３３にそれぞれ供給する。

【0078】

脱調判定部１３２は、逆起電圧計測部１２６によって計測された逆起電圧と目標値設定部１３０によって設定された脱調判定閾値Ｖｘとを比較する。例えば、脱調判定部１３２は、逆起電圧の計測値が脱調判定閾値Ｖｘより小さい場合に、ステッピングモータ２０で脱調が発生していると判定し、逆起電圧の計測値が脱調判定閾値Ｖｘ以上である場合に、ステッピングモータ２０で脱調が発生していないと判定する。

【0079】

負荷判定部１３３は、モータ駆動制御装置１０によるキャリブレーション処理において、逆起電圧計測部１２６によって計測された逆起電圧と目標値設定部１３０によって設定された負荷判定閾値ＶｔＨ，ＶｔＬ（ＶｔＨ＜ＶｔＬ）とを比較し、比較結果に基づいて、ステッピングモータ２０の負荷状態を判定する。具体的な負荷状態の判定方法については後述する。

【0080】

駆動制御信号生成部１３４は、駆動制御信号Ｓｄを生成するための機能部である。駆動制御信号生成部１３４は、電流計測部１２４によって計測された駆動電流の計測値Ｉｒと、目標値設定部１３０によって設定された目標電流値Ｉｔおよび目標回転速度Ｒｔと、脱調判定部１３２による判定結果とに基づいて、マイクロステップ方式により、駆動制御信号Ｓｄ（ＰＷＭ信号）を生成する。

【0081】

駆動制御信号生成部１３４は、所定の回転位置毎に、電流計測部１２４によって計測された駆動電流Ｉｒが目標電流値Ｉｔに応じた値になるように、駆動制御信号Ｓｄを生成する。例えば、駆動制御信号生成部１３４は、目標電流値ＩｔとＳｉｎθとを乗算することによって、マイクロステップ方式の各ステップにおける駆動電流の目標値を算出し、その目標値と駆動電流の計測値Ｉｒとが一致し、且つステッピングモータ２０が目標回転速度Ｒｔで回転するように、パルス周期およびパルス幅を調整したＰＷＭ信号を生成して、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。

【0082】

また、駆動制御信号生成部１３４は、脱調判定部１３２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１３４は、脱調判定部１３２によってステッピングモータ２０で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、モータ駆動回路１４（モータ駆動部１４２）に対してステッピングモータ２０の駆動信号の出力を停止させる。

【0083】

回転位置検出部１３５は、ステッピングモータ２０の回転位置を検出するための機能部である。回転位置検出部１３５は、駆動制御信号生成部１３４によって生成された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、ステッピングモータ２０の回転角度を算出し、ステッピングモータ２０の回転位置の情報として出力する。例えば、ステッピングモータ２０の回転位置の情報は、目標値設定部１３０に入力される。

【0084】

次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０によるキャリブレーション処理について詳細に説明する。
キャリブレーション処理では、先ず、目標値設定部１３０が、記憶部１３１に記憶されている目標電流値の初期値Ｉ０と上位装置から指定された目標回転速度Ｒｔを駆動制御信号生成部１３４に設定する。そして、駆動制御信号生成部１３４が設定された目標電流値の初期値Ｉ０と目標回転速度Ｒｔとに基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成して、ステッピングモータ２０を回転させる。

【0085】

ステッピングモータ２０が一回転する間に、負荷判定部１３３が所定の回転位置（回転角度）毎に負荷状態を判定し、目標値設定部１３０が負荷状態の判定結果に基づいて、ステッピングモータの駆動に関する目標値をステッピングモータ２０の回転位置毎に設定する。

【0086】

図６は、目標値設定部１３０による目標電流値Ｉｔの設定方法を説明するための図である。

【0087】

同図において、縦軸は電圧および電流を表し、横軸はステッピングモータ２０の回転角（機械角）およびステッピングモータ２０の逆起電圧（駆動電流）の電気角を表している。図６には、図５と同様に、ステッピングモータ２０の相数が２相、且つ磁極数が４極である場合における、Ａ相およびＢ相の駆動電流および逆起電圧の波形がそれぞれ示されている。図６において、参照符号７０１は、目標電流値Ｉｔの設定例を表している。

【0088】

負荷判定部１３３は、ステッピングモータ２０の所定の回転位置毎にステッピングモータ２０の負荷状態を判定する。例えば、負荷判定部１３３は、ステッピングモータ２０の駆動電流の電気角が所定の角度になるタイミングでステッピングモータの２０負荷状態を判定する。

【0089】

負荷判定部１３３は、図６に示すように、例えば電気角π毎のＡ相の逆起電圧と電気角π毎のＢ相の逆起電圧とに基づいてステッピングモータ２０の負荷状態を判定する。例えば、ステッピングモータ２０の相数が２相、且つ磁極数が４極である場合、負荷判定部１３３は、図６に示すように、機械角４５°（電気角π／２）毎に負荷状態を判定する。

【0090】

例えば、図６に示すように、負荷判定閾値としてＶｔＨとＶｔＬ（ＶｔＨ＜ＶｔＬ）を設定した場合を考える。この場合において、負荷判定部１３３は、逆起電圧の絶対値｜Ｖ｜が負荷判定閾値ＶｔＬよりも大きい（Ｖ＞ＶｔＬまたはＶ＜－ＶｔＬ）とき、負荷がステッピングモータ２０のトルク（駆動電流）に対して小さい状態（低負荷状態）であると判定する。例えば、図６における回転角４５°（電気角π／２）および回転角９０°（電気角π）において、負荷判定部１３３は、ステッピングモータ２０が低負荷状態であると判定する。

【0091】

また、負荷判定部１３３は、逆起電圧の絶対値｜Ｖ｜が負荷判定閾値ＶｔＨよりも大きく且つ負荷判定閾値ＶｔＬよりも小さい（ＶｔＨ＜Ｖ＜ＶｔＬまたは－ＶｔＬ＜Ｖ＜－ＶｔＨ）とき、負荷がステッピングモータ２０のトルク（駆動電流）に対して適切な状態（中負荷状態）であると判定する。例えば、図６における回転角０°（電気角０）および回転角１３５°（電気角３π／２）において、負荷判定部１３３は、ステッピングモータ２０が中負荷状態であると判定する。

【0092】

更に、負荷判定部１３３は、逆起電圧の絶対値｜Ｖ｜が負荷判定閾値ＶｔＨよりも小さい（－ＶｔＨ＜Ｖ＜ＶｔＨ）とき、負荷がステッピングモータ２０のトルク（駆動電流）に対して大きい状態（高負荷状態）であると判定する。例えば、図６における回転角１８０°（電気角２π）において、負荷判定部１３３は、ステッピングモータ２０が高負荷状態であると判定する。

【0093】

目標値設定部１３０は、負荷判定部１３３による、ステッピングモータ２０が一回転する間の回転位置毎の負荷状態に関する判定結果に基づいて、回転位置毎に目標値（目標電流値Ｉｔ）を決定する。

【0094】

具体的に、目標値設定部１３０は、負荷判定部１３３による所定の電気角毎の負荷状態の判定結果に基づいて、所定の回転位置毎に目標値（目標電流値Ｉｔ）を設定する。例えば、ステッピングモータ２０の相数が２相、且つ磁極数が４極であり、図６に示すように回転角４５°（電気角π／２）毎に負荷状態が判定される場合には、目標値設定部１３０は、回転角４５°（電気角π／２）毎に目標電流値Ｉｔを設定する。

【0095】

目標値設定部１３０は、逆起電圧計測部１２６によって計測された逆起電圧が小さいほど目標電流値Ｉｔが大きくなるように設定する。すなわち、目標値設定部１３０は、ステッピングモータ２０の負荷が大きくなるほど、目標電流値Ｉｔが大きくなるように設定する。

【0096】

具体的には、目標値設定部１３０は、負荷判定部１３３によって“高負荷状態”と判定された場合に、目標電流値Ｉｔを基準値より大きい値に設定し、負荷判定部１３３によって負荷が小さいと判定された場合に、目標電流値Ｉｔを基準値より小さい値に設定する。

【0097】

例えば、目標電流値Ｉｔとして、３種類のＩＬ，ＩＭ，ＩＨ（ＩＬ＜ＩＭ＜ＩＨ）を設け、ＩＭを基準値とした場合を考える。この場合において、目標値設定部１３０は、負荷判定部１３３によって“中負荷状態”と判定されたとき、目標電流値Ｉｔを基準値である“ＩＭ”に設定する。また、目標値設定部１３０は、負荷判定部１３３によって“高負荷状態”と判定されたとき、目標電流値Ｉｔを“ＩＨ”に設定する。また、目標値設定部１３０は、負荷判定部１３３によって“低負荷状態”と判定されたとき、目標電流値Ｉｔを“ＩＬ”に設定する。

【0098】

例えば、図６に示すように、回転角０°（電気角０）においてステッピングモータ２０の負荷状態が“中負荷状態”と判定されたとき、目標値設定部１３０は、回転角０から４５°まで（電気角０からπ／２まで）の目標電流値Ｉｔを“ＩＭ”に設定する。

【0099】

また、例えば、図６に示すように、回転角４５°（電気角π／２）においてステッピングモータ２０の負荷状態が“低負荷状態”と判定されたとき、目標値設定部１３０は、回転角４５°から９０°まで（電気角π／２からπまで）の目標電流値Ｉｔを“ＩＬ”に設定する。

【0100】

更に、例えば、図６に示すように、回転角１８０°（電気角２π）においてステッピングモータ２０の負荷状態が“高負荷状態”と判定されたとき、目標値設定部１３０は、回転角１８０°から２２５°まで（電気角２π（０）からπ／２まで）の目標電流値Ｉｔを“ＩＨ”に設定する。

【0101】

このようにして、目標値設定部１３０は、ステッピングモータ２０が１回転する間に、所定の回転位置毎（例えば、回転角４５°（電気角π／２）毎）に、ステッピングモータ２０の負荷状態に応じた目標電流値Ｉｔを設定する。

【0102】

なお、図６では、Ａ相およびＢ相のそれぞれについて、電気角π／２毎に逆起電圧を計測して目標電流値Ｉｔを設定する場合を例示したが、これに限られず、図７に示すように、Ａ相とＢ相の何れか一方の逆起電圧のみに基づく負荷状態の判定結果に基づいて目標電流値Ｉｔを設定してもよい。

【0103】

図７は、目標値設定部１３０による目標電流値Ｉｔの別の設定方法を説明するための図である。

【0104】

同図において、縦軸は電圧および電流を表し、横軸はステッピングモータ２０の回転角（機械角）およびステッピングモータ２０の逆起電圧（駆動電流）の電気角を表している。図７には、図５と同様に、ステッピングモータ２０の相数が２相、且つ磁極数が４極である場合の、Ａ相の駆動電流および逆起電圧の波形がそれぞれ示されている。

【0105】

図７に示すように、目標値設定部１３０は、例えばＡ相について、電気角π毎に、負荷状態の判定結果に基づいて目標電流値Ｉｔを設定してもよい。これによれば、ステッピングモータ２０の相数が２相、且つ磁極数が４極である場合には、図７に示すように、回転角９０°（電気角π）毎に目標電流値Ｉｔが設定される。

【0106】

目標値設定部１３０は、上述した手法により設定した回転位置毎の目標電流値Ｉｔの値を、目標電流値Ｉｔの情報３０３として記憶部１３１（不揮発性の記憶領域）に記憶する。

【0107】

図８は、記憶部１３１に記憶される目標電流値Ｉｔの情報３０３の一例を示す図である。
例えば、キャリブレーション処理においてステッピングモータ２０が一回転する間に、目標値設定部１３０は、上述した手法により、目標電流値Ｉｔの値を所定の電気角（回転角）毎に決定し、回転角の範囲と目標電流値Ｉｔとの対応関係を示すテーブル（ルックアップテーブル）を生成する。目標値設定部１３０は、生成されたテーブルを目標電流値Ｉｔの情報３０３として記憶部１３１に記憶する。

【0108】

目標値設定部１３０は、キャリブレーション処理が行われた後のモータ駆動制御装置１０の通常動作時において、キャリブレーション処理において記憶部１３１に記憶しておいた目標電流値Ｉｔを含むパラメータを読み出し、必要な機能部にそれぞれ設定する。

【0109】

具体的には、目標値設定部１３０は、アクチュエータ１（モータ駆動制御装置１０）に電源電圧ＶＩＮが供給されて制御回路１２２が起動する毎に、脱調判定閾値Ｖｘを脱調判定部１３２に設定する。目標値設定部１３０は、アクチュエータ１（モータ駆動制御装置１０）に電源電圧ＶＩＮが供給されて制御回路１２２が起動する毎に、目標回転速度Ｒｔを駆動制御信号生成部１３４に設定する。目標値設定部１３０は、アクチュエータ１（モータ駆動制御装置１０）に電源電圧ＶＩＮが供給されて制御回路１２２が起動する毎に、負荷判定閾値ＶｔＨ，ＶｔＬを負荷判定部１３３に設定する。目標値設定部１３０は、アクチュエータ１（モータ駆動制御装置１０）に電源電圧ＶＩＮが供給されて制御回路１２２が起動する毎に、目標電流値Ｉｔを駆動制御信号生成部１３４に設定する。このとき、目標値設定部１３０は、目標電流値Ｉｔの情報３０３として記憶部１３１に記憶されている回転角の範囲と目標電流値Ｉｔとの対応関係を示すテーブルから、回転位置検出部１３５によって検出されたステッピングモータ２０の回転位置に対応する目標電流値Ｉｔを読み出して、駆動制御信号生成部１３４に逐次設定する。これにより、ステッピングモータ２０のロータが所定量回転する毎に、目標電流値Ｉｔが切り替わる。

【0110】

次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０によるステッピングモータ２０の駆動制御の流れを説明する。

【0111】

図９は、モータ駆動制御装置１０によるステッピングモータ２０の駆動制御の流れを示すフローチャートである。

【0112】

例えば、アクチュエータ１に入力電圧ＶＩＮが供給されると、モータ駆動制御装置１０が起動する。モータ駆動制御装置１０の起動後、先ず、モータ駆動制御装置１０のモータ制御回路１２が、キャリブレーション処理を実行するか否かを判定する（ステップＳ１）。

【0113】

例えば、上述したように、アクチュエータ１の製造段階におけるテスト工程において、テスタ等の上位装置からキャリブレーション処理の実行を指示する指令Ｓｃが入力されている場合には（ステップＳ１：ＹＥＳ）、モータ制御回路１２は、キャリブレーション処理を実行し、上述した手法によって目標電流値Ｉｔを決定して、記憶部１３１に記憶する（ステップＳ３）。キャリブレーション処理の具体的なフローについては後述する。

【0114】

一方、例えば、ステッピングモータ２０およびモータ駆動制御装置１０を搭載したアクチュエータ１がＨＶＡＣシステム内に組み込まれた後において、ＨＶＡＣシステムの上位装置からキャリブレーション処理の実行を指示する指令Ｓｃが入力されていない場合には（ステップＳ１：ＮＯ）、モータ制御回路１２は、ステッピングモータ２０の駆動制御に用いる各種パラメータの初期設定を行う（ステップＳ２）。

【0115】

具体的には、上述したように、モータ制御回路１２の目標値設定部１３０が、記憶部１３１に記憶されている情報に基づいて、脱調判定閾値Ｖｘ、負荷判定閾値ＶｔＨ，ＶｔＬ、および目標回転速度Ｒｔを脱調判定部１３２、負荷判定部１３３、駆動制御信号生成部１３４にそれぞれ設定するとともに、ステップＳ３のキャリブレーション処理によって記憶部１３１に記憶した目標電流値Ｉｔを駆動制御信号生成部１３４に設定する。

【0116】

次に、モータ駆動制御装置１０は、ステッピングモータ２０の駆動を制御する（ステップＳ４）。具体的には、上述したように、モータ制御回路１２の駆動制御信号生成部１３４が、ステップＳ２で設定したパラメータに基づいて駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号を生成し、モータ駆動回路１４が駆動制御信号Ｓｄに基づいてステッピングモータ２０を駆動する。

【0117】

より具体的には、上述したように、目標値設定部１３０が、回転位置検出部１３５によって検出されたステッピングモータ２０の回転位置（回転角度）の情報に基づいて、記憶部１３１に記憶されている目標電流値Ｉｔの情報３０３としてのテーブルを参照することにより、回転位置検出部１３５によって検出されたステッピングモータ２０の回転位置に応じて目標電流値Ｉｔの値を逐次切り替える。そして、駆動制御信号生成部１３４が、目標値設定部１３０によって設定された目標電流値Ｉｔに基づいてマイクロステップ方式の各ステップにおける駆動電流の目標値を算出し、電流計測部１２４によって計測された駆動電流の計測値Ｉｒがその目標値に一致するように駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0118】

このとき、脱調判定部１３２は、脱調判定閾値Ｖｘを用いてステッピングモータ２０の脱調の有無を監視する。ステッピングモータ２０において脱調が発生した場合には、駆動制御信号生成部１３４が、駆動制御信号Ｓｄによってステッピングモータ２０の回転を停止させる。

【0119】

次に、モータ駆動制御装置１０は、ステッピングモータ２０の回転を停止させるか否かを判定する（ステップＳ５）。例えば、ステッピングモータ２０の回転角度が上位装置からの指令Ｓｃによって指定された回転角度に到達していない場合や、上位装置からの指令Ｓｃによってステッピングモータ２０の駆動の停止が指示されていない場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、モータ駆動制御装置１０は、ステップＳ４にもどり、ステッピングモータ２０の駆動制御を継続する。

【0120】

一方、例えば、アクチュエータ１の外部出力ギヤが上位装置からの指令Ｓｃによって指定された回転角度に到達した場合や、上位装置からの指令Ｓｃによってステッピングモータ２０の駆動の停止が指示された場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、モータ駆動制御装置１０は、駆動制御信号Ｓｄによって、ステッピングモータ２０の駆動を停止する。

【0121】

次に、モータ駆動制御装置１０によるキャリブレーション処理の流れについて説明する。

【0122】

図１０は、目標電流値Ｉｔを設定するためのキャリブレーション処理の流れを示すフローチャートである。

【0123】

キャリブレーション処理が開始されると、先ず、モータ駆動制御装置１０は、ステッピングモータ２０を回転させるための初期パラメータを設定する（ステップＳ３０）。具体的には、モータ制御回路１２の目標値設定部１３０が、記憶部１３１に記憶されている目標電流値Ｉｔの初期値Ｉ０と目標回転速度Ｒｔを駆動制御信号生成部１３４に設定するとともに、記憶部１３１に記憶されている脱調判定閾値Ｖｘおよび負荷判定閾値ＶｔＨ，ＶｔＬを脱調判定部１３２および負荷判定部１３３にそれぞれ設定する。

【0124】

次に、モータ駆動制御装置１０は、ステッピングモータ２０の駆動を制御する（ステップＳ３１）。具体的には、モータ制御回路１２の駆動制御信号生成部１３４が、ステップＳ３０で設定したパラメータに基づいて駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号を生成し、モータ駆動回路１４が駆動制御信号Ｓｄに基づいてステッピングモータ２０を回転させる。

【0125】

次に、モータ駆動制御装置１０は、ステッピングモータ２０が所定の回転位置（回転角度）まで回転したか否かを判定する（ステップＳ３２）。具体的には、目標値設定部１３０が、ステッピングモータ３０が所定の回転角度（図６の例の場合、回転角４５°）だけ回転したか否かを判定する。例えば、目標値設定部１３０は、電気角がπ／２進んだか否かを判定する。

【0126】

ステッピングモータ３０が所定の回転位置まで回転していない場合には（ステップＳ３２：ＮＯ）、モータ駆動制御装置１０は、引き続きステッピングモータ３０を回転させる。

【0127】

一方、ステッピングモータ３０が所定の回転位置まで回転した場合には（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、モータ駆動制御装置１０は、ステッピングモータ３０の逆起電圧の計測する（ステップＳ３３）。具体的には、モータ制御回路１２の負荷判定部１３３が、逆起電圧計測部１２６による逆起電圧Ｖの計測結果を取得する。

【0128】

次に、負荷判定部１３３は、ステップＳ３３において取得した逆起電圧Ｖの絶対値が負荷判定閾値ＶｔＬよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３４）。逆起電圧Ｖの絶対値が負荷判定閾値ＶｔＬよりも大きい場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、負荷判定部１３３は、ステッピングモータ３０がステップＳ３２で検出した所定の回転位置にあるときのステッピングモータ３０の負荷状態が“低負荷状態”であると判定する（ステップＳ３６）。この場合、目標値設定部１３０は、目標電流値Ｉｔとして電流値ＩＬを選択する（ステップＳ３７）。

【0129】

一方、逆起電圧Ｖの絶対値が負荷判定閾値ＶｔＬよりも小さい場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、負荷判定部１３３は、ステップＳ３４において取得した逆起電圧Ｖの絶対値が負荷判定閾値ＶｔＨよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３５）。逆起電圧Ｖの絶対値が負荷判定閾値ＶｔＨよりも小さい場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、負荷判定部１３３は、ステッピングモータ３０がステップＳ３２で検出した所定の回転位置にあるときのステッピングモータ３０の負荷状態が“高負荷状態”であると判定する（ステップＳ４０）。この場合、目標値設定部１３０は、目標電流値Ｉｔとして電流値ＩＨを選択する（ステップＳ４１）。

【0130】

一方、逆起電圧Ｖの絶対値が負荷判定閾値ＶｔＨよりも大きい場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、負荷判定部１３３は、ステッピングモータ３０がステップＳ３２で検出した所定の回転位置にあるときのステッピングモータ３０の負荷状態が“中負荷状態”であると判定する（ステップＳ３８）。この場合、目標値設定部１３０は、目標電流値Ｉｔとして電流値ＩＭを選択する（ステップＳ３９）。

【0131】

目標値設定部１３０は、ステップＳ３７，Ｓ３９，Ｓ４１において目標電流値Ｉｔとして電流値ＩＬ，ＩＭ，ＩＨの何れか一つを選択した後、選択した電流値の情報とステップＳ３２で検出した所定の回転位置に対応する回転範囲の情報と対応付けて、目標電流値Ｉｔの情報３０３として記憶部１３１に記憶する（ステップＳ４２）。

【0132】

次に、モータ駆動制御装置１０は、ステッピングモータ２０が一回転したか否かを判定する（ステップＳ４３）。ステッピングモータ３０が一回転していない場合には（ステップＳ４３：ＮＯ）、ステップＳ３１に戻る。すなわち、モータ駆動制御装置１０は、ステッピングモータ３０を引き続き回転させ、ステッピングモータ３０が所定量回転する毎に、逆起電圧の計測、負荷状態の判定、電流値の選択、および選択した電流値と回転範囲の対応関係情報の記憶部１３１への記憶を繰り返し実行する（ステップＳ３１～Ｓ４２）。

【0133】

一方、ステッピングモータ３０が一回転した場合には（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、モータ駆動制御装置１０は、一連のキャリブレーション処理を終了する。

【0134】

以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１０は、上述したように、ステッピングモータ２０の駆動に関する目標値としての目標電流値Ｉｔをステッピングモータ２０の回転位置に応じて設定し、ステッピングモータが目標電流値Ｉｔにしたがって動作するように駆動制御信号Ｓｄを生成する。これによれば、ステッピングモータ２０の回転位置（回転角度）毎の負荷に応じた適切なトルクでステッピングモータ２０を回転させることが可能となる。

【0135】

具体的には、上述したように、モータ駆動制御装置１０は、例えばステッピングモータ２０およびモータ駆動制御装置１０を組み込んだアクチュエータ１のテスト工程において、ステッピングモータ２０が回転しているときのステッピングモータ２０の負荷状態をステッピングモータ２０（ロータ）の所定の回転位置毎に判定し、その判定結果に基づいて、所定の回転位置毎に目標電流値Ｉｔを予め設定する。

【0136】

これによれば、例えば、ステッピングモータ２０自身やステッピングモータ２０に連結されるギヤ等の動力伝達機構の個体差により、同じ製造ラインで製造されたアクチュエータ間にロータの回転位置（回転角度）毎の負荷状態にばらつきがある場合であっても、アクチュエータ１の個体差に応じた適切な目標電流値Ｉｔを予め設定することができる。これにより、アクチュエータ毎の個体差に応じた適切なトルクでステッピングモータ２０を駆動させることが可能となる。

【0137】

また、モータ駆動制御装置１０は、ステッピングモータ２０の脱調の発生を防ぐために、ステッピングモータの目標電流値を予め大きな値に設定するのではなく、ステッピングモータ２０の回転位置の負荷状態に応じた適切な値に設定することができる。これによれば、ステッピングモータ２０の負荷が小さいときに過剰な電流がステッピングモータ２０に供給されることを防ぐことができるので、アクチュエータ全体の省電力化が可能となる。

【0138】

≪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。

【0139】

例えば、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】

【0140】

１…アクチュエータ、１０…モータ駆動制御装置、１２…モータ制御回路、１４…モータ駆動回路、２０…モータ（ステッピングモータ）、２１ａ，２１ｂ…コイル、２２…ロータ、２２ｎ…Ｎ極、２２ｓ…Ｓ極、２５…出力軸、２９…モータ端子、３１…動力伝達機構、３２…動力伝達機構、３３…動力伝達機構、３３…出力ギヤ、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…制御回路、１２４…電流計測部、１２５…入力電圧計測部、１２６…逆起電圧計測部、１２８…温度計測部、１３０…目標値設定部、１３１…記憶部、１３２…脱調判定部、１３３…負荷判定部、１３４…駆動制御信号生成部、１３５…回転位置検出部、１４２…モータ駆動部、１４４…電流センサ、Ｉ０…目標電流値の初期値、Ｉｔ…目標電流値、Ｒｔ…目標回転速度、Ｓｃ…指令、Ｓｄ…駆動制御信号、ＶｔＨ，ＶｔＬ…負荷判定閾値、Ｖｘ…脱調判定閾値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】