特許 7576481 モータ駆動制御装置、モータユニット、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】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/04 20060101AFI20241024BHJP

   H02P 6/26 20160101ALI20241024BHJP

   H02P 6/12 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

H02P25/04

H02P6/26

H02P6/12

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021020657

(22)【出願日】2021-02-12

(65)【公開番号】P2022123377

(43)【公開日】2022-08-24

【審査請求日】2023-09-19

(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

(72)【発明者】

【氏名】海津 浩之

(72)【発明者】

【氏名】野上田 弥

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 智敬

(72)【発明者】

【氏名】田端 剛

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０９９２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８２７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２５７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１５９２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８５２１０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ６／００－６／３４

２１／００－２５／０３

２５／０４

２５／１０－２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動制御信号を生成し、単相のモータの通電制御を行う制御回路と、
前記駆動制御信号に応じて、直流電源から電圧が供給される電源ラインと接地ラインとの間で前記モータのコイルの接続先を切り替えて、前記モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路の電源ラインと前記直流電源との間に接続された逆接続保護用ダイオードと、を備え、
前記通電制御は、前記コイルのコイル電流が第１方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第１通電制御と、前記コイル電流が前記第１方向と反対の第２方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第２通電制御と、前記コイル電流が前記接地ラインに回生するように、前記コイルの両端を前記接地ラインに接続させる前記駆動制御信号を生成する回生制御とを含み、
前記制御回路は、前記第１通電制御および前記第２通電制御のうちの一方の制御から他方の制御に切り替える場合において、前記一方の制御を停止した後に前記電源ラインの電圧が所定の閾値電圧を超えたとき、前記回生制御を行い、前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、前記回生制御を停止して前記他方の制御を開始し、
前記所定の閾値電圧は、第１閾値電圧と、前記第１閾値電圧より小さい第２閾値電圧を含み、
前記制御回路は、前記一方の制御を停止した後に前記電源ラインの電圧が前記第１閾値電圧を超えたとき、前記回生制御を開始し、前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記第２閾値電圧より低下したとき、前記回生制御を停止して前記他方の制御を開始する
モータ駆動制御装置。

【請求項2】

駆動制御信号を生成し、単相のモータの通電制御を行う制御回路と、
前記駆動制御信号に応じて、直流電源から電圧が供給される電源ラインと接地ラインとの間で前記モータのコイルの接続先を切り替えて、前記モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路の電源ラインと前記直流電源との間に接続された逆接続保護用ダイオードと、を備え、
前記通電制御は、前記コイルのコイル電流が第１方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第１通電制御と、前記コイル電流が前記第１方向と反対の第２方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第２通電制御と、前記コイル電流が前記接地ラインに回生するように、前記コイルの両端を前記接地ラインに接続させる前記駆動制御信号を生成する回生制御とを含み、
前記制御回路は、前記第１通電制御および前記第２通電制御のうちの一方の制御から他方の制御に切り替える場合において、前記一方の制御を停止した後に前記電源ラインの電圧が所定の閾値電圧を超えたとき、前記回生制御を行い、前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、前記回生制御を停止して前記他方の制御を開始し、
前記制御回路は、前記一方の制御の停止後に、前記一方の制御が行われているときの前記コイル電流と同一の向きに前記コイル電流を回生させる前記回生制御を行ってから前記他方の制御を開始し、前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧を超えたとき、前記他方の制御を停止して直前に行った前記回生制御を再開し、再開した前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、再開した前記回生制御を停止して前記他方の制御を再開する
モータ駆動制御装置。

【請求項3】

駆動制御信号を生成し、単相のモータの通電制御を行う制御回路と、
前記駆動制御信号に応じて、直流電源から電圧が供給される電源ラインと接地ラインとの間で前記モータのコイルの接続先を切り替えて、前記モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路の電源ラインと前記直流電源との間に接続された逆接続保護用ダイオードと、を備え、
前記通電制御は、前記コイルのコイル電流が第１方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第１通電制御と、前記コイル電流が前記第１方向と反対の第２方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第２通電制御と、前記コイル電流が前記接地ラインに回生するように、前記コイルの両端を前記接地ラインに接続させる前記駆動制御信号を生成する回生制御とを含み、
前記制御回路は、前記第１通電制御および前記第２通電制御のうちの一方の制御から他方の制御に切り替える場合において、前記一方の制御を停止した後に前記電源ラインの電圧が所定の閾値電圧を超えたとき、前記回生制御を行い、前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、前記回生制御を停止して前記他方の制御を開始し、
前記通電制御は、前記コイル電流が流れないように、前記コイルを前記電源ラインと前記接地ラインのいずれにも接続させない前記駆動制御信号を生成する停止制御を更に含み、
前記制御回路は、前記回生制御の後に前記停止制御を行ってから次の制御を開始する
モータ駆動制御装置。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御回路は、
前記所定の閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、
前記電源ラインの電圧を監視し、前記電源ラインの電圧と前記閾値電圧生成部によって生成された前記所定の閾値電圧とを比較して、前記電源ラインの電圧の異常の有無を判定する電圧監視部と、
前記モータの回転状態を示す信号と前記電圧監視部の監視結果とに基づいて、前記通電制御の切り替えを行う通電制御部と、を有する
モータ駆動制御装置。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置と、
前記モータと、を備える
モータユニット。

【請求項6】

駆動制御信号を生成し、単相のモータの通電制御を行う制御回路と、前記駆動制御信号に応じて、直流電源から電圧が供給される電源ラインと接地ラインとの間で前記モータのコイルの接続先を切り替えて、前記モータを駆動する駆動回路と、前記駆動回路の電源ラインと前記直流電源との間に接続された逆接続保護用ダイオードと、を備えたモータ駆動制御装置によるモータ駆動制御方法であって、
前記通電制御は、前記コイルのコイル電流が第１方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第１通電制御と、前記コイル電流が前記接地ラインに回生するように、前記コイルの両端を前記接地ラインに接続させる前記駆動制御信号を生成する回生制御と、前記コイル電流が前記第１方向と反対の第２方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第２通電制御と、を含み、
前記制御回路が、前記第１通電制御および前記第２通電制御のうちの一方の制御から他方の制御に切り替える場合において、前記一方の制御を停止した後に前記電源ラインの電圧が第１閾値電圧を超えたとき、前記回生制御を行う第１ステップと、
前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記第１閾値電圧より小さい第２閾値電圧より低下したとき、前記制御回路が、前記回生制御を停止して前記他方の制御を開始する第２ステップと、を含む
モータ駆動制御方法。

【請求項7】

駆動制御信号を生成し、単相のモータの通電制御を行う制御回路と、前記駆動制御信号に応じて、直流電源から電圧が供給される電源ラインと接地ラインとの間で前記モータのコイルの接続先を切り替えて、前記モータを駆動する駆動回路と、前記駆動回路の電源ラインと前記直流電源との間に接続された逆接続保護用ダイオードと、を備えたモータ駆動制御装置によるモータ駆動制御方法であって、
前記通電制御は、前記コイルのコイル電流が第１方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第１通電制御と、前記コイル電流が前記接地ラインに回生するように、前記コイルの両端を前記接地ラインに接続させる前記駆動制御信号を生成する回生制御と、前記コイル電流が前記第１方向と反対の第２方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第２通電制御と、を含み、
前記制御回路が、前記第１通電制御および前記第２通電制御のうちの一方の制御から他方の制御に切り替える場合において、前記一方の制御を停止した後に前記電源ラインの電圧が所定の閾値電圧を超えたとき、前記一方の制御が行われているときの前記コイル電流と同一の向きに前記コイル電流を回生させるように前記回生制御を行う第１ステップと、
前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、前記制御回路が、前記回生制御を停止して前記他方の制御を開始する第２ステップと、
前記他方の制御が行われているときに前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧を超えた場合に、前記他方の制御を停止して直前に行った前記回生制御を再開する第３ステップと、
前記第３ステップにおいて再開した前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、再開した前記回生制御を停止して前記他方の制御を再開する第４ステップと、を含む
モータ駆動制御方法。

【請求項8】

駆動制御信号を生成し、単相のモータの通電制御を行う制御回路と、前記駆動制御信号に応じて、直流電源から電圧が供給される電源ラインと接地ラインとの間で前記モータのコイルの接続先を切り替えて、前記モータを駆動する駆動回路と、前記駆動回路の電源ラインと前記直流電源との間に接続された逆接続保護用ダイオードと、を備えたモータ駆動制御装置によるモータ駆動制御方法であって、
前記通電制御は、前記コイルのコイル電流が第１方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第１通電制御と、前記コイル電流が前記接地ラインに回生するように、前記コイルの両端を前記接地ラインに接続させる前記駆動制御信号を生成する回生制御と、前記コイル電流が前記第１方向と反対の第２方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第２通電制御と、前記コイル電流が流れないように、前記コイルを前記電源ラインと前記接地ラインのいずれにも接続させない前記駆動制御信号を生成する停止制御とを含み、
前記制御回路が、前記第１通電制御および前記第２通電制御のうちの一方の制御から他方の制御に切り替える場合において、前記一方の制御を停止した後に前記電源ラインの電圧が所定の閾値電圧を超えたとき、前記回生制御を行う第１ステップと、
前記制御回路が、前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、前記回生制御を停止して前記他方の制御を開始する第２ステップと、
前記制御回路が、前記回生制御の後に前記停止制御を行ってから次の制御を開始する第３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、モータユニット、およびモータ駆動制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、単相モータを駆動するためのモータ駆動制御装置は、モータのコイル（巻線）に接続されるインバータ回路（例えば、Ｈブリッジ回路）を備えている。このインバータ回路に外部電源が逆極性で接続（逆接続）された場合、大電流が流れるおそれがある。そのため、モータ駆動制御装置には、逆接続による大電流の発生を防止するための逆接続保護回路が設けられている。

【0003】

逆接続保護回路としてダイオードを使用した場合、モータの通電切り替え時、すなわち、モータのコイルに流れる電流の向きを切り替える時に、ダイオードによって外部電源に向かって電流が流れ込むことを防止できる。その一方で、電流（磁気エネルギー）の放出先が断たれるため、インバータ回路の電源ラインの電圧が上昇する（電源電圧の跳ね上がる）という問題がある。この問題は、モータのコイル（巻線）に流れる電流が遮断されたときにコイルにおいて逆起電圧が発生すること（所謂キックバック）に起因する。

【0004】

従来、モータ駆動制御装置におけるキックバックを抑制するために、例えば、電解コンデンサなどの容量が大きいコンデンサをインバータ回路に設ける方法やツェナーダイオードを設ける方法が知られている。また、上述した電源電圧の跳ね上がりを抑制するため手法として、例えば、モータの通電切り替え時に、インバータ回路およびモータのコイルを経由してグラウンドから電源ラインに流れ込む電流をグラウンドに還流させる強制回生回路を設ける技術が特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－８２７５７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、従来の電解コンデンサまたはツェナーダイオード等の回路部品を設ける手法では、インバータ回路の電源ラインの電圧上昇を十分に抑制できない場合がある。また、モータ駆動制御装置を構成する回路基板の小型化やコストの削減の要求により、上述した電解コンデンサまたはツェナーダイオードや上述の強制回生回路等を新たに設けることができない場合もある。

【0007】

本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、モータ駆動制御装置のコストを抑えつつ、インバータ回路の電源ラインの電圧上昇を抑え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モータ駆動制御装置は、駆動制御信号を生成し、単相のモータの通電制御を行う制御回路と、前記駆動制御信号に応じて、直流電源から電圧が供給される電源ラインと接地ラインとの間で前記モータのコイルの接続先を切り替えて、前記モータを駆動する駆動回路と、前記駆動回路の電源ラインと前記直流電源との間に接続された逆接続保護用ダイオードと、を備え、前記通電制御は、前記コイルのコイル電流が第１方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第１通電制御と、前記コイル電流が前記第１方向と反対の第２方向に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第２通電制御と、前記コイル電流が前記接地ラインに回生するように、前記コイルの両端を前記接地ラインに接続させる前記駆動制御信号を生成する回生制御とを含み、前記制御回路は、前記第１通電制御および前記第２通電制御のうちの一方の制御から他方の制御に切り替える場合において、前記一方の制御を停止した後に前記電源ラインの電圧が所定の閾値電圧を超えたとき、前記回生制御を行い、前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、前記回生制御を停止して前記他方の制御を開始することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、モータ駆動制御装置のコストを抑えつつ、インバータ回路の電源ラインの電圧上昇を抑え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駆動制御装置を備えたモータユニットの構成を示す図である。

【図2A】第１通電制御を説明するための図である。

【図2B】第２通電制御を説明するための図である。

【図2C】第１回生制御を説明するための図である。

【図2D】第２回生制御を説明するための図である。

【図2E】停止制御を説明するための図である。

【図3】本実施の形態の通電制御の比較例としてのモータの通電パターンの切替手順と各通電パターンにおける各スイッチ素子のオン・オフ状態の一例を示す図である。

【図4】図３に示す順序で通電パターンを切り替えたときの電源電圧の変化の一例を示すタイミングチャートである。

【図5】本実施の形態に係るモータ駆動制御装置による通電制御の流れの一例を示すフローチャートである。

【図6】本実施の形態に係る通電制御による通電パターンの切り替え手順と各通電パターンにおける各スイッチ素子のオン・オフ状態の一例を示す図である。

【図7】図６に示す順序で通電パターンを切り替えたときの電源電圧の変化の一例を示すタイミングチャートである。

【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モータ駆動制御装置（３）は、駆動制御信号（Ｓｄ）を生成し、単相のモータ（４）の通電制御を行う制御回路（１）と、前記駆動制御信号に応じて、直流電源（Ｖｄｃ）から電圧が供給される電源ライン（Ｌｖｄｄ）と接地ライン（Ｌｇｎｄ）との間で前記モータのコイル（Ｌｍ）の接続先を切り替えて、前記モータを駆動する駆動回路（２）と、前記駆動回路の電源ラインと前記直流電源との間に接続された逆接続保護用ダイオード（Ｄｐ）と、を備え、前記通電制御は、前記コイルのコイル電流（ＩＬ）が第１方向（ｄ１）に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第１通電制御（制御番号１，１１）と、前記コイル電流が前記第１方向と反対の第２方向（ｄ２）に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第２通電制御（制御番号４，８）と、前記コイル電流が前記接地ラインに回生するように、前記コイルの両端を前記接地ラインに接続させる前記駆動制御信号を生成する回生制御（第１回生制御（制御番号２，６）および第２回生制御（制御番号９））とを含み、前記制御回路は、前記第１通電制御および前記第２通電制御のうちの一方の制御（制御番号１）から他方の制御（制御番号４，８）に切り替える場合において、前記一方の制御（制御番号１）を停止した後に前記電源ラインの電圧が所定の閾値電圧（ＶＴＨ（＝Ｖｔｈ１））を超えたとき、前記回生制御（制御番号６）を行い、前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧（ＶＴＨ（＝Ｖｔｈ２））より低下したとき、前記回生制御を停止して前記他方の制御（制御番号８）を開始することを特徴とする。

【0013】

〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置（３）において、前記所定の閾値電圧は、第１閾値電圧（Ｖｔｈ１）と、前記第１閾値電圧より小さい第２閾値電圧（Ｖｔｈ２）を含み、前記制御回路は、前記一方の制御（制御番号１）を停止した後に前記電源ラインの電圧が前記第１閾値電圧を超えたとき、前記回生制御（制御番号６）を開始し、前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記第２閾値電圧より低下したとき、前記回生制御を停止して前記他方の制御（制御番号８）を開始してもよい。

【0014】

〔３〕上記〔１〕または〔２〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、前記一方の制御（制御番号１）の停止後に、前記一方の制御が行われているときの前記コイル電流と同一の向き（ｄ１）に前記コイル電流を回生させる前記回生制御（制御番号２）を行ってから前記他方の制御（制御番号４）を開始し、前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧を超えたとき、前記他方の制御（制御番号４）を停止して直前に行った前記回生制御（制御番号６）を再開し、再開した前記回生制御中に前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、再開した前記回生制御を停止して前記他方の制御（制御番号８）を再開してもよい。

【0015】

〔４〕上記〔１〕乃至〔３〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記通電制御は、前記コイル電流が流れないように、前記コイルを前記電源ラインと前記接地ラインのいずれにも接続させない前記駆動制御信号を生成する停止制御（制御番号３，５，７，１０）を更に含み、前記制御回路は、前記回生制御の後に前記停止制御を行ってから次の制御を開始してもよい。

【0016】

〔５〕上記〔１〕乃至〔４〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、前記所定の閾値電圧を生成する閾値電圧生成部（１３）と、前記電源ラインの電圧を監視し、前記電源ラインの電圧と前記閾値電圧生成部によって生成された前記所定の閾値電圧とを比較して、前記電源ラインの電圧（Ｖｄｄ）の異常の有無を判定する電圧監視部（１０）と、前記モータの回転状態を示す信号（Ｓｐ）と前記電圧監視部の監視結果とに基づいて、前記通電制御の切り替えを行う通電制御部（１４）と、を有してもよい。

【0017】

〔６〕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〔１〕乃至〔５〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置（３）と、前記モータ（４）とを備えることを特徴とする。

【0018】

〔７〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御方法は、駆動制御信号（Ｓｄ）を生成し、単相のモータ（４）の通電制御を行う制御回路（１）と、前記駆動制御信号に応じて、直流電源（Ｖｄｃ）から電圧が供給される電源ライン（Ｌｖｄｄ）と接地ライン（Ｌｇｎｄ）との間で前記モータのコイル（Ｌｍ）の接続先を切り替えて、前記モータを駆動する駆動回路（２）と、前記電源ラインと前記直流電源との間に接続された逆接続保護用ダイオード（Ｄｐ）と、を備えたモータ駆動制御装置（３）による方法である。上記モータ駆動制御方法は、前記制御回路が、前記コイルのコイル電流（ＩＬ）が第１方向（ｄ１）に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第１通電制御ステップ（ステップＳ１，制御番号１，１１）と、前記第１通電制御ステップの後に、前記電源ラインの電圧（Ｖｄｄ）が所定の閾値電圧（ＶＴＨ（＝Ｖｔｈ１））を超えたとき、前記制御回路が、前記コイル電流が前記接地ラインに回生するように、前記コイルの両端を前記接地ラインに接続させる前記駆動制御信号を生成する回生制御ステップ（ステップＳ１３，制御番号６）と、前記回生制御ステップにおいて前記電源ラインの電圧が前記所定の閾値電圧より低下したとき、前記制御回路が、前記コイル電流が前記第１方向と反対の第２方向（ｄ２）に流れるように、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に前記コイルを接続させる前記駆動制御信号を生成する第２通電制御ステップ（ステップＳ７，制御番号４，８）と、を含むことを特徴とする。

【0019】

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。

【0020】

≪実施の形態≫
図１は、本発明の実施の形態に係るモータ駆動制御装置を備えたモータユニットの構成を示す図である。

【0021】

図１に示されるモータユニット１００は、モータ４と、位置検出装置５と、モータ駆動制御装置３とを備えている。

【0022】

モータ４は、例えば、単相モータであり、例えば、１相のコイル（巻線）Ｌｍを備えたブラシレスＤＣモータである。

【0023】

位置検出装置５は、モータ４の回転子（ロータ）の回転に応じた位置検出信号Ｓｐを生成する装置である。位置検出装置５は、例えば、ホール（ＨＡＬＬ）素子である。例えば、モータ４のコイルＬｍに対応した１つのホール素子が、位置検出装置５として、モータ４のロータの周囲に配置されている。ホール素子は、ロータの磁極を検出し、ロータの回転に応じて電圧が変化するホール信号を生成して、出力する。ホール素子から出力されたホール信号は、位置検出信号Ｓｐとしてモータ駆動制御装置３に入力される。位置検出信号Ｓｐは、例えば、パルス信号である。

【0024】

モータ駆動制御装置３は、モータ４の駆動を制御する装置である。モータ駆動制御装置３は、位置検出装置５から出力されたホール信号に基づいて、モータ４の回転位置や回転数情報等の情報を得ることでモータ４の回転状態を検出し、モータ４の駆動を制御する。

【0025】

なお、位置検出装置５として、上述したホール素子に代えて、例えば、エンコーダやレゾルバなどを設け、それらの検出信号を位置検出信号Ｓｐとしてモータ駆動制御装置３に入力してもよい。また、モータ駆動制御装置３が位置センサレス方式に基づいてモータ４の駆動制御を行う場合には、位置検出装置５を設けなくてもよい。

【0026】

モータ駆動制御装置３は、例えば、制御回路１と、駆動回路２と、逆接続保護用ダイオードＤｐとを備えている。
モータ駆動制御装置３には、外部の直流電源から直流電圧Ｖｄｃが供給される。直流電圧Ｖｄｃは、逆接続保護用ダイオードＤｐを経由して電源ラインＬｖｄｄに供給され、電源電圧として電源ラインＬｖｄｄから制御回路１および駆動回路２にそれぞれ供給される。

【0027】

逆接続保護用ダイオードＤｐは、モータ駆動制御装置３に対して外部の直流電源が逆極性で接続された場合に、モータ駆動制御装置３に大電流が発生してモータ駆動制御装置３やモータ４が破壊されることを防止するための素子である。

【0028】

逆接続保護用ダイオードＤｐは、外部の直流電源（直流電圧Ｖｄｃ）と電源ラインＬｖｄｄとの間に接続されている。具体的には、逆接続保護用ダイオードＤｐのアノード電極が外部の直流電源側に接続され、逆接続保護用ダイオードＤｐのカソード電極が電源ラインＬｖｄｄに接続されている。

【0029】

電源ラインＬｖｄｄは、制御回路１に電力を供給するとともに、駆動回路２を介してモータ４を駆動するための電力を供給する電力供給経路であり、例えば、配線である。電源ラインＬｖｄｄには、電源ラインＬｖｄｄの電圧を安定させるための安定化容量やその他の保護回路が接続されていてもよい。以下の説明において、電源ラインＬｖｄｄの電圧を「電源電圧Ｖｄｄ」とも称する。

【0030】

なお、制御回路１には、電源ラインＬｖｄｄの電圧が直接供給されるのではなく、例えば、レギュレータ回路によって電源ラインＬｖｄｄの電圧を降圧して、電源電圧として制御回路１に供給してもよい。

【0031】

制御回路１は、モータ駆動制御装置３の動作を統括的に制御するための回路である。本実施の形態において、制御回路１は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ，ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の各種記憶装置と、カウンタ（タイマ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、クロック発生回路、および入出力インターフェース回路等の周辺回路とがバスや専用線を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置であって、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）である。

【0032】

なお、制御回路１と駆動回路２とは、一つの半導体集積回路装置（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）としてパッケージ化された構成であってもよいし、個別の集積回路装置として夫々パッケージ化されて回路基板に実装され、回路基板上で互いに電気的に接続された構成であってもよい。

【0033】

制御回路１は、モータ４を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄを生成して駆動回路２に与えることによりモータ４の通電制御を行う。制御回路１には、位置検出装置５から出力された位置検出信号Ｓｐが入力される。なお、制御回路１には、上述の信号の他に、例えば、上位システムからの駆動指令や、電流センサや温度センサ等の各種センサからの検出信号等が入力されてもよい。また、制御回路１は、電源ラインＬｖｄｄの電圧（電源電圧Ｖｄｄ）を監視する。

【0034】

制御回路１は、入力された位置検出信号Ｓｐ等と電源電圧Ｖｄｄの監視結果に基づいて、各種の演算処理および信号処理を行うことにより、目標回転速度でモータ４が回転するように駆動制御信号Ｓｄを生成し、駆動回路２に出力する。

【0035】

駆動制御信号Ｓｄは、例えば、モータ４をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するための信号である。例えば、駆動制御信号Ｓｄは、後述するインバータ回路２０の各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４のオン／オフをさせる４種類の駆動信号Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２に夫々対応する２値信号である。
制御回路１の具体的な制御内容については、後述する。

【0036】

駆動回路２は、制御回路１から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ４を駆動する回路である。駆動回路２は、電源ラインＬｖｄｄとグラウンド電位ＧＮＤに接続される接地（グラウンド）ラインＬｇｎｄとの間でモータ４のコイルＬｍの接続先を切り替えて、モータ４を駆動する。具体的には、駆動回路２は、インバータ回路２０及びプリドライブ回路２１を有する。

【0037】

インバータ回路２０は、電源ラインＬｖｄｄと接地ラインＬｇｎｄとの間に接続され、プリドライブ回路２１から入力された駆動信号Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２に基づいて、モータ４を駆動する回路である。

【0038】

例えば、インバータ回路２０は、第１スイッチ素子Ｑ１、第２スイッチ素子Ｑ２、第３スイッチ素子Ｑ３、および第４スイッチ素子Ｑ４と、還流ダイオードＤ１～Ｄ４と、第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２を有している。

【0039】

なお、以下の説明において、第１スイッチ素子Ｑ１、第２スイッチ素子Ｑ２、第３スイッチ素子Ｑ３および第４スイッチ素子Ｑ４を、単に「スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４」と表記する場合がある。

【0040】

スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４は、トランジスタである。例えば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。なお、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の他の種類のパワートランジスタであってもよい。

【0041】

スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２とは、電源ラインＬｖｄｄと接地ラインＬｇｎｄとの間に直列に接続されて、一つのスイッチングレグ（アーム）を構成している。同様に、スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４とは、電源ラインＬｖｄｄと接地ラインＬｇｎｄとの間に直列に接続されて、もう一つのスイッチングレグを構成している。

【0042】

第１スイッチ素子Ｑ１のオン・オフは、駆動信号Ｈ１によって切り替えられる。第２スイッチ素子Ｑ２のオン・オフは、駆動信号Ｌ１によって切り替えられる。第３スイッチ素子Ｑ３のオン・オフは、駆動信号Ｈ２によって切り替えられる。第４スイッチ素子Ｑ４のオン・オフは、駆動信号Ｌ２によって切り替えられる。

【0043】

還流ダイオードＤ１～Ｄ４は、各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４に並列に接続されている。例えば、還流ダイオードＤ１～Ｄ４は、それぞれ、各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４が含む寄生ダイオードである。各還流ダイオードＤ１～Ｄ４のカソード電極が電源ラインＬｖｄｄ側に接続され、各還流ダイオードＤ１～Ｄ４のアノード電極が接地ラインＬｇｎｄ側に接続されている。なお、還流ダイオードＤ１～Ｄ４として、各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４の寄生ダイオードに加えて、別途、ダイオードを接続してもよい。

【0044】

第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２は、インバータ回路２０をモータ４のコイルＬｍに接続するための端子である。第１端子Ｐ１には、第１スイッチ素子Ｑ１と第２スイッチ素子Ｑ２が接続され、第２端子Ｐ２には、第３スイッチ素子Ｑ３と第４スイッチ素子Ｑ４とが接続される。具体的には、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電極とスイッチ素子Ｑ２のドレイン電極とが第１端子Ｐ１に接続され、スイッチ素子Ｑ３のドレイン電極とスイッチ素子Ｑ４のドレイン電極とが第２端子Ｐ２に接続されている。図１に示すように、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２との間に、モータ４のコイルＬｍの両端が接続される。

【0045】

プリドライブ回路２１は、制御回路１から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、駆動信号Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２を生成する回路である。

【0046】

例えば、プリドライブ回路２１は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、インバータ回路２０のスイッチ素子Ｑ１～Ｑ４としての各トランジスタの制御電極（ゲート電極）を駆動するために十分な電力を供給する４種類の駆動信号Ｈ１，Ｌ１，Ｈ２，Ｌ２を生成する。

【0047】

これらの駆動信号Ｈ１，Ｌ１，Ｈ２，Ｌ２がインバータ回路２０の各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４のゲート電極に入力されることにより、各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４がオン・オフ動作（スイッチング動作）を行う。例えば、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とが交互にオン・オフ動作を行うことにより、電源ラインＬｖｄｄからモータ４のコイルＬｍに電力が供給されてコイル電流ＩＬの向きが交互に切り替わり、モータ４が回転する。

【0048】

次に、制御回路１について詳細に説明する。
制御回路１は、モータ４を回転させるために、駆動制御信号Ｓｄを生成してモータ４のコイルＬｍに流れるコイル電流ＩＬの向きを切り替える通電制御を行う。

【0049】

具体的には、通電制御は、各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４のオン状態（ＰＷＭ制御状態も含む）とオフ状態の組み合わせを切り替えることによって、モータ４のコイルＬｍの通電状態（以下、「通電パターン」とも称する）を切り替える制御である。

【0050】

具体的には、本実施の形態に係る制御回路１は、通電制御として、第１通電制御、第２通電制御、回生制御（第１回生制御、第２回生制御）、および停止制御を行う。以下、各制御内容について、図２Ａ乃至図２Ｅを用いて説明する。

【0051】

第１通電制御とは、第１方向ｄ１にコイル電流ＩＬが流れるように、電源ラインＬｖｄｄと接地ラインＬｇｎｄとの間にモータ４のコイルＬｍを接続させる駆動制御信号Ｓｄを生成する制御である。

【0052】

図２Ａは、第１通電制御を説明するための図である。
制御回路１は、第１通電制御として、例えば、図２Ａに示すように、駆動信号Ｈ２によってスイッチ素子Ｑ３をオフさせ、駆動信号Ｌ１によってスイッチ素子Ｑ２をオフさせ、駆動信号Ｌ２によってスイッチ素子Ｑ４をオンさせた上で、駆動信号Ｈ１としてのＰＷＭ信号によってスイッチ素子Ｑ１をスイッチングする。これにより、モータ４のコイルＬｍには、第１端子Ｐ１から第２端子Ｐ２に向かう方向（第１方向）ｄ１に、駆動信号Ｈ１（ＰＷＭ信号）のデューティ比に応じた大きさのコイル電流ＩＬが流れる。

【0053】

第２通電制御とは、第１方向ｄ１と反対の第２方向ｄ２にコイル電流ＩＬが流れるように、電源ラインＬｖｄｄと接地ラインＬｇｎｄとの間にモータ４のコイルＬｍを接続させる駆動制御信号Ｓｄを生成する制御である。

【0054】

図２Ｂは、第２通電制御を説明するための図である。
制御回路１は、第２通電制御として、例えば、図２Ｂに示すように、駆動信号Ｈ１によってスイッチ素子Ｑ１をオフさせ、駆動信号Ｌ２によってスイッチ素子Ｑ４をオフさせ、駆動信号Ｌ１によってスイッチ素子Ｑ２をオンさせた上で、駆動信号Ｈ２としてのＰＷＭ信号によってスイッチ素子Ｑ３をスイッチングする。これにより、モータ４のコイルＬｍには、第２端子Ｐ２から第１端子Ｐ１に向かう方向（第２方向）ｄ２に、駆動信号Ｈ２（ＰＷＭ信号）のデューティ比に応じた大きさのコイル電流ＩＬが流れる。

【0055】

回生制御とは、コイル電流ＩＬが接地ラインＬｇｎｄに回生するように、モータ４のコイルＬｍの両端を接地ラインＬｇｎｄに接続させる駆動制御信号Ｓｄを生成する制御である。本実施の形態では、回生制御のうち、第１方向ｄ１のコイル電流ＩＬを接地ラインＬｇｎｄに回生させる制御を第１回生制御と称し、第２方向ｄ２のコイル電流ＩＬを接地ラインＬｇｎｄに回生させる制御を第２回生制御と称する。

【0056】

図２Ｃは、第１回生制御を説明するための図である。
制御回路１は、第１回生制御として、例えば、図２Ｃに示すように、駆動信号Ｈ１によってスイッチ素子Ｑ１をオフさせ、駆動信号Ｌ１によってスイッチ素子Ｑ２をオフさせ、駆動信号Ｈ２によってスイッチ素子Ｑ３をオフさせ、駆動信号Ｌ２によってスイッチ素子Ｑ４をオンさせる。これにより、第１方向ｄ１のコイル電流ＩＬは、グラウンド電位ＧＮＤから還流ダイオードＤ２およびスイッチ素子Ｑ４を通って、グラウンド電位ＧＮＤに回生する。

【0057】

図２Ｄは、第２回生制御を説明するための図である。
制御回路１は、第２回生制御として、例えば、図２Ｄに示すように、駆動信号Ｈ１によってスイッチ素子Ｑ１をオフさせ、駆動信号Ｈ２によってスイッチ素子Ｑ３をオフさせ、駆動信号Ｌ２によってスイッチ素子Ｑ４をオフさせ、駆動信号Ｌ１によってスイッチ素子Ｑ２をオンさせる。これにより、第２方向ｄ２のコイル電流ＩＬは、グラウンド電位ＧＮＤから還流ダイオードＤ４およびスイッチ素子Ｑ２を通って、グラウンド電位ＧＮＤに回生する。

【0058】

停止制御は、コイル電流ＩＬが流れないように、コイルＬｍを電源ラインＬｖｄｄと接地ラインＬｇｎｄのいずれにも接続させない駆動制御信号Ｓｄを生成する制御である。

【0059】

図２Ｅは、停止制御を説明するための図である。
制御回路１は、停止制御として、例えば、図２Ｅに示すように、駆動信号Ｈ１によってスイッチ素子Ｑ１をオフさせ、駆動信号Ｈ２によってスイッチ素子Ｑ３をオフさせ、駆動信号Ｌ１によってスイッチ素子Ｑ２をオフさせ、駆動信号Ｌ２によってスイッチ素子Ｑ４をオフさせる。これにより、モータ４のコイルＬｍの両端は開放状態となり、コイル電流ＩＬが流れない。

【0060】

制御回路１は、モータ４の回転位置（位置検出信号Ｓｐ）および電源ラインＬｖｄｄの電圧に基づいて、上述した、第１通電制御、第２通電制御、第１回生制御、第２回生制御、および停止制御を適切なタイミングで切り替えることにより、モータ４を回転させる。

【0061】

ここで、制御回路１によるモータ４の通電制御の具体的な処理手順について詳細に説明する前に、本実施の形態に係る通電制御の比較例について説明する。なお、本実施の形態の比較例としてのモータ駆動制御装置は、その制御回路が少なくとも図１に示すような電圧監視部および閾値電圧生成部の機能を有していないという点で本実施形態に係るモータ駆動制御装置３と異なる。

【0062】

図３は、本実施の形態の通電制御の比較例としてのモータ４の通電パターンの切替手順と各通電パターンにおける各スイッチ素子のオン・オフ状態の一例を示す図である。
を示す図である。

【0063】

図４は、図３に示す順序でモータ４の通電パターンを切り替えたときの電源電圧（電源ラインＬｖｄｄの電圧）の変化の一例を示すタイミングチャートである。
図４には、図３に示す順序で図１に示す駆動回路２（インバータ回路２０）を制御したときの駆動信号Ｈ１、Ｌ１、Ｈ２、Ｌ２および電源電圧Ｖｄｄの波形がそれぞれ示されている。図４において図４の上方から、制御番号、駆動信号Ｈ１、Ｌ１、Ｈ２、Ｌ２、電源電圧Ｖｄｄの順に波形が示されている。

【0064】

本実施の形態の比較例としての通電制御は、図３に示す制御番号１～６の順序でモータの通電パターンを切り替えることを繰り返すことにより、モータを回転させる。具体的には、比較例の通電制御は、第１通電制御（図２Ａ）と第２通電制御（図２Ｂ）との間に、第１回生制御（図２Ｃ）または第２回生制御（図２Ｄ）および停止制御（図２Ｅ）を挟んだ上で、第１通電制御と第２通電制御を交互に切り替えてモータのコイル電流の向きを交互に切り替える。比較例の通電制御において、第１通電制御（制御番号１）および第２通電制御（制御番号４）が実行されるタイミングはホール信号（位置検出信号Ｓｐ）の切り替わりに応じて決定され、回生制御（第１回生制御と第２回生制御）および停止制御は、予め設定された一定の期間だけ実行される。

【0065】

図４に示すように、比較例の通電制御において、停止制御によってモータのコイル電流が停止するとき、コイルに逆起電圧（キックバック電圧）が発生する。このとき、停止制御の直前に行われた回生制御の期間にコイルのエネルギーが十分に放出できなかった場合、コイルから非常に大きな逆起電圧が発生し、図４の時刻ｔ２以降に示すように、電源電圧Ｖｄｄが急激に上昇するおそれがある。

【0066】

そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３では、モータ４のコイルＬｍの通電方向を切り替えるときに電源ラインＬｖｄｄの電圧（電源電圧Ｖｄｄ）の上昇を検出した場合、回生制御を実行して電源電圧Ｖｄｄの上昇を抑える。

【0067】

具体的には、制御回路１は、第１通電制御および第２通電制御のうちの一方の制御から他方の制御に切り替える場合において、一方の制御を停止した後に電源ラインＬｖｄｄの電圧（電源電圧Ｖｄｄ）が所定の閾値電圧ＶＴＨを超えたとき、回生制御を実行し、回生制御中に電源ラインＬｖｄｄの電圧が所定の閾値電圧ＶＴＨより低下したとき、回生制御を停止して他方の制御を開始する。

【0068】

また、所定の閾値電圧ＶＴＨとして第１閾値電圧Ｖｔｈ１と第２閾値電圧Ｖｔｈ２（＜Ｖｔｈ１）が設定可能であり、制御回路１は、一方の制御を停止した後に電源電圧Ｖｄｄが第１閾値電圧Ｖｔｈ１を超えたとき、回生制御を開始し、回生制御中に電源電圧Ｖｄｄが第２閾値電圧Ｖｔｈ２より低下したとき、回生制御を停止して他方の制御を開始する。

【0069】

また、制御回路１は、一方の制御の停止後に、当該一方の制御が行われているときのコイル電流ＩＬと同一の向きにコイル電流ＩＬを回生させる回生制御を行ってから他方の制御を開始し、電源ラインＬｖｄｄの電圧（電源電圧Ｖｄｄ）が所定の閾値電圧ＶＴＨを超えたとき、他方の制御を停止して直前に行った回生制御を再開し、再開した回生制御中に電源ラインＬｖｄｄの電圧（電源電圧Ｖｄｄ）が所定の閾値電圧ＶＴＨより低下したとき、再開した回生制御を停止して他方の制御を再開する。

【0070】

また、制御回路１は、回生制御の後に、コイル電流ＩＬが流れないようにコイルＬｍを電源ラインＬｖｄｄと接地ラインＬｇｎｄのいずれにも接続させない駆動制御信号Ｓｄを生成する停止制御を行ってから、次の制御を開始する。

【0071】

具体的には、制御回路１は、上述した通電パターンの切り替え制御を実現するための機能部として、図１に示すように、電圧監視部１０、閾値電圧生成部１３、および通電制御部１４を有する。

【0072】

これらの機能部は、例えば、上述した制御回路１としてのＭＣＵのプログラム処理によって実現される。具体的には、上述した制御回路１としてのＭＣＵを構成するプロセッサが、メモリに格納されたプログラムにしたがって各種の演算を行って、ＭＣＵを構成する各種周辺回路を制御することにより、実現される。

【0073】

電圧監視部１０は、電源ラインＬｖｄｄの電圧を監視する機能部である。電圧監視部１０は、電源ラインの電圧（電源電圧Ｖｄｄ）を監視し、電源電圧Ｖｄｄと閾値電圧生成部１３から入力する所定の閾値電圧ＶＴＨとを比較して、電源電圧Ｖｄｄの異常の有無を判定する。例えば、図１に示すように、電圧監視部１０は、比較部１１と電圧異常判定部１２を有している。

【0074】

比較部１１は、電源ラインＬｖｄｄの電圧（電源電圧Ｖｄｄ）と所定の閾値電圧ＶＴＨとを比較し、比較結果を出力する。

【0075】

電圧異常判定部１２は、比較部１１の比較結果に基づいて、電源電圧Ｖｄｄの異常の有無を判定し、判定結果を出力する。例えば、比較部１１によって電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨを超えていないと判定された場合に、電圧異常判定部１２は、電源電圧Ｖｄｄが正常であることを示す判定結果を出力する。一方、比較部１１によって電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨ以上であると判定された場合に、電圧異常判定部１２は、電源電圧Ｖｄｄが異常であることを示す判定結果を出力する。

【0076】

閾値電圧生成部１３は、電源電圧Ｖｄｄの異常の有無を判定するための基準となる閾値電圧ＶＴＨを生成する機能部である。閾値電圧生成部１３は、閾値電圧ＶＴＨとして、第１閾値電圧Ｖｔｈ１と、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低い第２閾値電圧Ｖｔｈ２の何れか一方を出力する。

【0077】

例えば、閾値電圧生成部１３は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１を閾値電圧ＶＴＨとして出力し、電源電圧Ｖｄｄが第１閾値電圧Ｖｔｈ１を超えた場合に、閾値電圧ＶＴＨを第１閾値電圧Ｖｔｈ１から第２閾値電圧Ｖｔｈ２に切り替えて出力し、電源電圧Ｖｄｄが第２閾値電圧Ｖｔｈ２より低下した場合に、閾値電圧ＶＴＨを第２閾値電圧Ｖｔｈ２から第１閾値電圧Ｖｔｈ１に切り替えて出力する。閾値電圧生成部１３は、例えば、通電制御部１４からの指示に応じて閾値電圧ＶＴＨを切り替える。

【0078】

通電制御部１４は、モータ４の回転状態を示す信号と電圧監視部１０の監視結果に基づいて、上述した通電パターンの切り替えを行う機能部である。ここで、モータ４の回転状態を示す信号とは、例えば、位置検出装置５から出力される位置検出信号（ホール信号）Ｓｐである。なお、モータ４の回転状態を示す信号は、ホール信号に限られず、モータ４の回転に応じて変化する信号であればよい。

【0079】

例えば、図１に示すように、通電制御部１４は、通電パターン生成部１５と計時部１６を有している。
計時部１６は、モータ４のコイルＬｍの通電方向を切り替えた後に、電源電圧Ｖｄｄに応じた回生制御を実行（再開）するか否かを判定するための判定期間を計測するための機能部である。計時部１６は、通電パターン生成部１５からの指示に応じて時間の計測（カウント）を開始し、予め設定された所定時間が経過した場合に、上記判定期間が満了したことを通電パターン生成部１５に通知する。

【0080】

通電パターン生成部１５は、電圧異常判定部１２による判定結果と、位置検出装置５による位置検出信号Ｓｐと、計時部１６による計時結果とに基づいて、所定の順序でモータ４の通電パターンが切り替わるように駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0081】

具体的には、通電パターン生成部１５は、例えば、上述した比較例と同様に、第１通電制御（図２Ａ）、第１回生制御（図２Ｃ）、停止制御（図２Ｅ）、第２通電制御（図２Ｂ）、第２回生制御（図２Ｄ）、停止制御（図２Ｅ）の順（基本順序）で、通電パターンが繰り返し切り替わるように動作する。

【0082】

なお、基本順序にしたがって行われる第１回生制御、第２回生制御、および停止制御の期間は、例えば、予め長さが設定された固定期間とする。

【0083】

通電パターン生成部１５は、上述した基本順序で通電パターンを切り替えているとき、電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨ以上になった場合に、基本順序に回生制御を割り込ませて実行し、電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨより低下した場合に、基本順序に戻す。
以下、通電パターン生成部１５による通電パターンの切り替え手順について、図５乃至図７を用いて詳細に説明する。

【0084】

図５は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３による通電制御の流れの一例を示すフローチャートである。

【0085】

図６は、本実施の形態に係る通電制御による通電パターンの切り替え手順と各通電パターンにおける各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４のオン・オフ状態の一例を示す図である。

【0086】

図７は、図６に示す順序で通電パターンを切り替えたときの電源電圧Ｖｄｄの変化の一例を示すタイミングチャートである。

【0087】

例えば、図７に示す時刻ｔ０において、外部の直流電源から直流電圧Ｖｄｃが印加され、モータ駆動制御装置３によるモータ４の通電制御が行われているものとする。この場合、先ず、通電パターン生成部１５が、第１通電制御または第２通電制御を開始する（ステップＳ１）。ここでは、図６および図７に示すように、通電制御の最初のステップ（制御番号１）として、第１通電制御が実行されるものとして説明する。

【0088】

時刻ｔ０において、通電パターン生成部１５は、第１通電制御（制御番号１）として、モータ４に第１方向ｄ１のコイル電流ＩＬが流れるように、駆動制御信号Ｓｄを生成する（図２Ａ参照）。

【0089】

次に、通電パターン生成部１５は、位置検出信号（ホール信号）Ｓｐの電圧レベルが切り替わったか否かを判定する（ステップＳ２）。位置検出信号Ｓｐの電圧レベルが切り替わっていない場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、通電パターン生成部１５は、引き続き、第１通電制御を行う（ステップＳ１）。

【0090】

一方、位置検出信号Ｓｐの電圧レベルが切り替わった場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、通電パターン生成部１５は、閾値電圧生成部１３を制御して、閾値電圧ＶＴＨを第１閾値電圧Ｖｔｈ１に設定する（ステップＳ３）。なお、モータ駆動制御装置３の起動直後においては、閾値電圧ＶＴＨの初期値として、第１閾値電圧Ｖｔｈ１が設定されていてもよい。

【0091】

また、通電パターン生成部１５は、第１通電制御（制御番号１）を停止して、回生制御（制御番号２）に切り替える（ステップＳ４）。例えば、図７の時刻ｔ１において位置検出信号Ｓｐの電圧レベルが切り替わった場合、通電パターン生成部１５は、第１回生制御（制御番号２）として、第１方向ｄ１のコイル電流ＩＬが接地ラインＬｇｎｄに回生するように、駆動制御信号Ｓｄを生成する（図２Ｃ参照）。

【0092】

次に、通電パターン生成部１５は、ステップＳ４の回生制御を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ４の回生制御の開始後に所定時間が経過した場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、回生制御（制御番号２）を停止して停止制御（制御番号３）を開始する（ステップＳ６）。例えば、図７において、回生制御を開始してから所定時間が経過した時刻ｔ２において、通電パターン生成部１５は、停止制御（制御番号３）として、インバータ回路２０の各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４が全てオフするように駆動制御信号Ｓｄを生成する（図２Ｅ参照）。これにより、図７の時刻ｔ２以降に示すように、モータ４のコイルＬｍによって逆起電圧が発生し、電源電圧Ｖｄｄが上昇し始める。

【0093】

その後、ステップＳ６の停止制御の開始後に所定時間が経過したとき、通電パターン生成部１５は、停止制御（制御番号３）を停止して、コイルＬｍの通電方向を切り替える（ステップＳ７）。上述の例では、モータ駆動制御装置３の起動後の最初のステップＳ１において第１通電制御が行われたので、最初のステップＳ７においては、図６に示すように、第１通電制御と反対の第２通電制御が行われる。

【0094】

例えば、図７に示すように、停止制御（制御番号３）を開始してから所定期間が経過した時刻ｔ３において、通電パターン生成部１５は、第２通電制御（制御番号４）として、モータ４に第２方向ｄ２のコイル電流ＩＬが流れるように、駆動制御信号Ｓｄを生成する（図２Ｂ参照）。

【0095】

また、通電パターン生成部１５は、第２通電制御を開始したとき、計時部１６を制御して、第２通電制御を開始してからの経過時間の計測を開始する（ステップＳ８）。また、通電パターン生成部１５は、電源電圧Ｖｄｄの異常の有無を判定する。

【0096】

先ず、通電パターン生成部１５は、計時部１６の計時結果（カウント値）に基づいて、ステップＳ７の第２通電制御を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ９）。

【0097】

第２通電制御を開始してから所定時間が経過してない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、通電パターン生成部１５は、電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨ（＝Ｖｔｈ１）以上である異常状態か否かを判定する（ステップＳ１０）。具体的には、通電パターン生成部１５は、電圧異常判定部１２から電源電圧Ｖｄｄが異常状態であることを示す判定結果が出力されているか否かを判定する。

【0098】

電源電圧Ｖｄｄが異常状態でない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、通電パターン生成部１５は、ステップＳ８に戻り、第２通電制御を継続するとともに、第２通電制御の経過時間の計測を継続する。

【0099】

一方、電源電圧Ｖｄｄが異常状態である場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、通電パターン生成部１５は、第２通電制御を停止して停止制御を行う（ステップＳ１１）。例えば、図７に示すように、電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨ（＝Ｖｔｈ１）を超えた時刻ｔ４において、通電パターン生成部１５は、停止制御（制御番号５）として、インバータ回路２０の各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４がオフ状態となるように駆動制御信号Ｓｄを生成する（図２Ｅ参照）。

【0100】

また、このとき、通電パターン生成部１５は、閾値電圧生成部１３を制御して、閾値電圧ＶＴＨを第１閾値電圧Ｖｔｈ１から第２閾値電圧Ｖｔｈ２に変更する（ステップＳ１２）。

【0101】

ステップＳ１１において停止制御を開始してから所定期間が経過したとき、通電パターン生成部１５は、停止制御から回生制御に切り替える（ステップＳ１３）。

【0102】

例えば、図７に示すように、停止制御（制御番号５）を開始してから所定期間が経過した時刻ｔ５において、通電パターン生成部１５は、回生制御として第１回生制御（制御番号６）を実行し、第１方向ｄ１のコイル電流ＩＬが接地ラインＬｇｎｄに回生するように駆動制御信号Ｓｄを生成する（図２Ｃ参照）。

【0103】

すなわち、この場合、コイルＬｍの通電方向を切り替える直前に行った回生制御（この場合、第１回生制御（制御番号２））によってコイルＬｍのエネルギーを十分に放出できなかったため、通電パターン生成部１５は、直前に行った回生制御と同様の回生制御（この場合、第１回生制御）を再開する。これにより、図７に示すように、時刻ｔ５以降に、電源電圧Ｖｄｄの上昇が抑えられ、その後、電源電圧Ｖｄｄは低下する。

【0104】

次に、通電パターン生成部１５は、電源電圧Ｖｄｄの異常状態が解消されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、通電パターン生成部１５は、電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨ（＝Ｖｔｈ２）より低下し、電圧異常判定部１２から電源電圧Ｖｄｄが異常状態でない（正常状態である）ことを示す判定結果が出力されているか否かを判定する。

【0105】

電源電圧Ｖｄｄの異常状態が解消されていない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、通電パターン生成部１５は、ステップＳ１３に戻り、電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨ（＝Ｖｔｈ２）より低下するまで、回生制御（制御番号６）を継続する。

【0106】

一方、電源電圧Ｖｄｄの異常状態が解消された場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、通電パターン生成部１５は、ステップＳ６に移行し、回生制御（制御番号６）を停止して停止制御（制御番号７）を行ってから、通電制御（制御番号８）を再開するとともに、通電制御の期間の計時を再開する（ステップＳ６～Ｓ９）。

【0107】

例えば、図７に示すように、電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨ（＝Ｖｔｈ２）より低下した時刻ｔ６において、通電パターン生成部１５は、回生制御（制御番号６）を停止して停止制御（制御番号７）を実行する。このとき、通電パターン生成部１５は、計時部１６のカウント値をリセットする。そして、停止制御（制御番号７）を開始してから所定時間が経過した時刻ｔ７において、通電パターン生成部１５は、第２回生制御（制御番号８）を再開する。

【0108】

その後、ステップＳ７で通電制御を再開してから所定時間が経過したとき、通電パターン生成部１５は、電源電圧Ｖｄｄが上昇するおそれがないと判定し、ステップＳ２に移行する。そして、通電パターン生成部１５は、ホール信号の電圧の切り替わりを検出したら、閾値電圧ＶＴＨを第２閾値電圧Ｖｔｈ２から第１閾値電圧Ｖｔｈ１に変更するとともに、回生制御（第２回生制御（制御番号９））および停止制御（制御番号１０）を行ってから第１通電制御（制御番号１１）を開始して、コイルＬｍの通電方向を切り替える（ステップＳ２～Ｓ７）。

【0109】

その後、上記と同様の流れで処理が繰り返し実行され、第１通電制御（制御番号１１）に切り替えた後に電源電圧Ｖｄｄが異常状態となった場合には、通電パターン生成部１５は、第１通電制御に切り替える直前に行った回生制御（制御番号９）と同様の第２回生制御を再開し、上昇した電源電圧Ｖｄｄを低下させる。そして、電源電圧Ｖｄｄが正常状態に戻ったとき、通電パターン生成部１５は、停止制御を実行した後に第１通電制御を再開する。

【0110】

以上のように、通電パターン生成部１５は、電源電圧Ｖｄｄの状態に応じて回生制御を適宜実行しつつ、第１通電制御と第２通電制御を交互に繰り返し実行する。

【0111】

なお、計時部１６の計測時間（カウント値）をリセットするタイミングは、上述の例に限定されない。例えば、時刻ｔ４において通電制御が一時停止されたタイミングで、計時部１６のカウント値をリセットしてもよい。

【0112】

以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３は、第１通電制御および第２通電制御のうちの一方の制御から他方の制御に切り替える場合において、一方の制御を停止した後に電源ラインＬｖｄｄの電圧（電源電圧Ｖｄｄ）が閾値電圧ＶＴＨを超えたとき、回生制御を開始し、回生制御中に電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨより低下したとき、回生制御を停止して他方の制御を開始する。

【0113】

これによれば、コイルＬｍの通電切替時に発生するコイルＬｍの逆起電圧によって電源電圧Ｖｄｄが上昇した場合に速やかに回生制御が行われて、電源電圧Ｖｄｄを低下させることができる。また、本実施の形態に係る通電制御は、制御回路１としてのＭＣＵのプログラム処理によって実現することができるので、新たな回路素子や回路を追加する必要がないので、既存のモータ駆動制御装置の回路基板の実装面積を拡張する必要がない。

【0114】

このように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３によれば、コストを抑えつつ、モータ駆動制御装置３におけるインバータ回路２０の電源ラインＬｖｄｄの電圧上昇を抑えることが可能となる。

【0115】

また、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３は、第１通電制御および第２通電制御のうちの一方の制御（例えば、第１通電制御）を停止した後に電源電圧Ｖｄｄが第１閾値電圧Ｖｔｈ１を超えたとき、回生制御を開始し、回生制御中に電源電圧Ｖｄｄが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低い第２閾値電圧Ｖｔｈ２より低下したとき、回生制御を停止して他方の制御（例えば、第２通電制御）を開始する。

【0116】

これによれば、電源電圧Ｖｄｄの異常状態を判定するための判定基準となる閾値電圧ＶＴＨがヒステリシス特性を持つことになるので、電源電圧Ｖｄｄの変動によって回生制御と通電制御とが頻繁に切り替わることを防止できる。また、これによれば、電源電圧Ｖｄｄを確実に低下させるのに必要十分な期間だけ回生制御が行われるので、モータの通電制御を一時的に停止してＰＷＭ駆動が制限されることによるモータの回転数の低下を最小限に抑えることが可能となる。

【0117】

また、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３は、第１通電制御および第２通電制御のうちの一方の制御（例えば、第１通電制御）の停止後に、一方の制御が行われているときのコイル電流ＩＬと同一の向きにコイル電流ＩＬを回生させる回生制御（例えば、第１回生制御）を行ってから他方の制御（例えば、第２回生制御）を開始する。その後、電源電圧Ｖｄｄが所定の閾値電圧ＶＴＨを超えたとき、モータ駆動制御装置３は、他方の制御（例えば、第２回生制御）を停止して直前に行った回生制御（例えば、第１回生制御）を再開する。更にその後、再開した回生制御中に電源電圧Ｖｄｄが所定の閾値電圧ＶＴＨより低下したとき、再開した回生制御（例えば、第２回生制御）を停止して他方の制御（例えば、第１回生制御）を再開する。

【0118】

これによれば、例えば、電源電圧Ｖｄｄが正常状態である時には通常の手順（基本順序）で通電パターンの切り替えが行われ、電源電圧Ｖｄｄが異常状態になった場合にのみ基本順序に回生制御が割り込ませることができるので、電源電圧Ｖｄｄが正常状態である場合には、スムーズな通電パターンの切り替えを実現することができる。

【0119】

更に、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３は、第１通電制御または第２通電制御を実行する際に、回生制御の後に停止制御を行ってから通電制御を開始することにより、インバータ回路２０に貫通電流が流れることを防止することができる。

【0120】

≪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。

【0121】

例えば、図５に示したフローチャートにおいて、コイルＬｍの通電方向を切り替える処理（ステップＳ７）の後に電源電圧Ｖｄｄが異常であるか否かを判定する処理（ステップＳ１０）を行う場合を例示したが、これに限られない。例えば、通電パターン生成部１５は、電源電圧Ｖｄｄを常時監視し、停止制御（ステップＳ６）の期間中に電源電圧Ｖｄｄが閾値電圧ＶＴＨを超えた場合には、通電方向の切り替え処理（ステップＳ７～Ｓ９）を実行することなく、ステップＳ１１以降の処理を開始して、速やかに回生制御を行ってもよい。これによれば、停止制御（制御番号３）の終了を待たず、速やかに、電源電圧Ｖｄｄの上昇を抑えることが可能となる。

【0122】

また、上述のフローチャートは一例であって、これらに限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されていてもよいし、処理が並列化されていてもよい。

【0123】

また、上記実施の形態において、モータ４の種類は、ブラシレスＤＣモータに限定されない。

【0124】

また、上記実施の形態において、第１通電制御時にスイッチ素子Ｑ１をＰＷＭ駆動し、スイッチ素子Ｑ２をオフする場合を例示したが（図２Ａ参照）、これに限られない。例えば、相補ＰＷＭ制御となるように、スイッチ素子Ｑ２をスイッチ素子Ｑ１と反対の極性でＰＷＭ駆動してもよい。

【符号の説明】

【0125】

１…制御回路、２…駆動回路、３…モータ駆動制御装置、４…モータ、５…位置検出装置、１１…比較部、１２…電圧異常判定部、１３…閾値電圧生成部、１４…通電制御部、１５…通電パターン生成部、１６…計時部、２０…インバータ回路、２１…プリドライブ回路、Ｄｐ…逆接続保護用ダイオード、Ｄ１～Ｄ４…還流ダイオード、Ｑ１…第１スイッチ素子、Ｑ２…第２スイッチ素子、Ｑ３…第３スイッチ素子、Ｑ４…第４スイッチ素子、Ｌｖｄｄ…電源ライン、Ｌｇｎｄ…接地（グラウンド）ライン、Ｖｄｃ…直流電圧（直流電源）、Ｌｍ…コイル、ＩＬ…コイル電流、Ｖｄｄ…電源電圧、ＶＴＨ…閾値電圧、Ｖｔｈ１…第１閾値電圧、Ｖｔｈ２…第２閾値電圧、Ｓｐ…位置検出信号、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｈ１，Ｌ１，Ｈ２，Ｌ２…駆動信号、１００……モータユニット、Ｐ１…第１端子、Ｐ２…第２端子、ｄ１…第１方向、ｄ２…第２方向。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】