特許 7599372 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】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(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 6/15 20160101AFI20241206BHJP

【ＦＩ】

H02P6/15

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021075259

(22)【出願日】2021-04-27

(65)【公開番号】P2022169306

(43)【公開日】2022-11-09

【審査請求日】2023-11-14

(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】林 秀

(72)【発明者】

【氏名】浅見 隆弘

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０２３７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０８３３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６２３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３１４６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１相のコイルを有するモータを駆動するためのＰＷＭ信号である駆動制御信号を生成する制御回路と、
前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含み、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替える駆動回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記モータの所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する目標点決定部と、
前記ＰＷＭ信号の１周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する電流ゼロクロス点推定部と、
前記目標点決定部によって決定された前記目標点と前記電流ゼロクロス点推定部によって推定された前記ゼロクロス点との位相差に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する位相調整判定部と、
前記位相調整判定部による判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、を有し、
前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致するか否かを判定するとともに、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングを前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点と推定する
モータ駆動制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間との差が閾値未満の場合に、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致していると判定し、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間との差が前記閾値以上の場合に、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致していないと判定する
モータ駆動制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記駆動制御信号生成部は、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのオン・オフ状態が切り替わるとき、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとが同時にオフするデッドタイム期間が形成されるように前記駆動制御信号を生成し、
前記閾値は、前記デッドタイム期間に基づく値である
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、
前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングを、前記コイル電流の極性が正から負に切り替わるゼロクロス点と判定し、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングを、前記コイル電流の極性が負から正に切り替わるゼロクロス点であると判定する、
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において、
前記位相調整判定部は、前記目標点と前記コイル電流のゼロクロス点との位相差を算出し、前記駆動制御信号の出力タイミングを前記位相差に応じた時間だけずらすように前記駆動制御信号生成部に指示する
モータ駆動制御装置。

【請求項6】

請求項１乃至５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7】

少なくとも１相のコイルを有するモータを駆動するためのＰＷＭ信号である駆動制御信号を生成する制御回路と、前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含み、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン／オフさせて対応する相のコイルの通電方向を切り替える駆動回路と、を備えるモータ駆動制御装置によるモータ制御方法であって、
前記制御回路が、前記モータの所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する第１ステップと、
前記制御回路が、前記ＰＷＭ信号の１周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する第２ステップと、
前記制御回路が、前記第１ステップにおいて決定された前記目標点と前記第２ステップにおいて推定された前記ゼロクロス点との位相差に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する第３ステップと、
前記制御回路が、前記第３ステップにおける判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する第４ステップと、を含み、
前記第２ステップは、
前記制御回路が、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致するか否かを判定するステップと、
前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングを前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点と推定するステップとを含む
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】

一般に、多相のコイルを有するモータを正弦波駆動する場合、モータの各相について、コイルの誘起電圧の位相とコイル電流（相電流）の位相とを合わせることで、モータを効率良く駆動させることができることが知られている。

【0003】

しかしながら、モータの回転速度、モータの負荷、および温度によるモータ特性の変化等により、誘起電圧の位相とコイル電流（相電流）の位相との間にずれが生じ、モータの駆動効率が悪化する場合がある。

【0004】

このような問題を解決するための技術として、モータのコイル電流の位相に対してコイルの駆動電圧の位相を調整する方法が特許文献１に開示されている。具体的に、特許文献１に開示されたモータ駆動制御装置は、当該コイルの駆動電圧を停止することにより、モータの所定の相のコイルに生ずる誘起電圧がゼロとなる点（電圧ゼロクロス点）の前後に、誘起電圧を検出するための検出区間を設ける。そして、モータ駆動制御装置は、その検出区間においてコイルの端子電圧と閾値電圧との大小比較を行うことにより、コイルの誘起電圧の位相を検出し、駆動電圧の位相を調整する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－２３７３４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、特許文献１に開示された技術は、検出期間においてコイルの駆動を停止させる必要がある。そのため、コイルの駆動を停止させる期間（検出期間）の長さを適切に設定しなければ、モータの駆動波形が乱れ、モータの回転が不安定になる虞がある。

【0007】

そこで、本願発明者らは、モータの駆動効率を向上させるための新たなモータ駆動制御技術が必要であると考えた。

【0008】

本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、モータの駆動効率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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、少なくとも１相のコイルを有するモータを駆動するためのＰＷＭ信号である駆動制御信号を生成する制御回路と、前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含み、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替える駆動回路と、を備え、前記制御回路は、前記モータの所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する目標点決定部と、前記ＰＷＭ信号の１周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する電流ゼロクロス点推定部と、前記目標点決定部によって決定された前記目標点と前記電流ゼロクロス点推定部によって推定された前記ゼロクロス点との位相差に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する位相調整判定部と、前記位相調整判定部による判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様によれば、モータの駆動効率を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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2】実施の形態に係るモータ駆動制御装置による位相調整機能を説明するための図である。

【図3A】Ｕ相のコイル電流Ｉｕが正（＋）極性から負（－）極性に切り替わるときのＵ相のＰＷＭ信号Ｓｕｕ，ＳｕｌおよびコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕの変化を示すタイミングチャートである。

【図3B】Ｕ相のコイル電流Ｉｕが負（－）極性から正（＋）極性に切り替わるときのＵ相のＰＷＭ信号Ｓｕｕ，ＳｕｌおよびコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕの変化を示すタイミングチャートである。

【図4A】Ｕ相のコイルＬｕに正極性のコイル電流Ｉｕが流れている状態において、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨおよびローサイドスイッチＱｕＬがオフしたときの状態を説明するための図である。

【図4B】Ｕ相のコイルＬｕに負極性のコイル電流Ｉｕが流れている状態において、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨおよびローサイドスイッチＱｕＬがオフしたときの状態を説明するための図である。

【図5】実施の形態に係るモータ駆動制御装置によるモータ駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】図５におけるモータ電流のゼロクロス点を推定する処理（ステップＳ４）の流れを示すフローチャートである。

【図7】図５におけるモータの通電タイミングの調整処理（ステップＳ５）の流れを示すフローチャートである。

【図8】実施の形態に係るモータ駆動制御装置によってモータのコイル電流Ｉｕの位相調整を行ったときの各信号の電圧およびコイル電流Ｉｕの変化を表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】

【0012】

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。

【0013】

〔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（１）は、少なくとも１相のコイルを有するモータ（５）を駆動するためのＰＷＭ信号である駆動制御信号（Ｓｄ，Ｓｕｕ，Ｓｕｌ，Ｓｖｕ，Ｓｖｌ，Ｓｗｕ，Ｓｗｌ）を生成する制御回路（２）と、前記モータの各相のコイル（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）に対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチ（ＱｕＨ，ＱｖＨ，ＱｗＨ）およびローサイドスイッチ（ＱｕＬ，ＱｖＬ，ＱｗＬ）を含み、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替える駆動回路（３）と、を備え、前記制御回路は、前記モータの所定の相（例えば、Ｕ相）のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号（Ｓｈｕ）に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点（Ｐ（ｔｐ））を決定する目標点決定部（１２）と、前記ＰＷＭ信号の１周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧（Ｖｕ）と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチ（Ｓｕｕ）のオン期間（第２期間Ｔｈ）およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点（Ｑ（ｔｑ））を推定する電流ゼロクロス点推定部（１４）と、前記目標点決定部によって決定された前記目標点と前記電流ゼロクロス点推定部によって推定された前記ゼロクロス点との位相差（Δφ＝ｔｐ－ｔｑ）に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する位相調整判定部（１５）と、前記位相調整判定部による判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部（１６）と、を有することを特徴とする。

【0014】

〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致するか否かを判定するとともに、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングを前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点と推定してもよい。

【0015】

〔３〕上記〔２〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間との差（｜Ｔｈ－Ｔｖ｜）が閾値（Ｔｔｈ）未満の場合に、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致していると判定し、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間との差（｜Ｔｈ－Ｔｖ｜）が閾値（Ｔｔｈ）以上の場合に、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致していないと判定してもよい。

【0016】

〔４〕上記〔３〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記駆動制御信号生成部は、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのオン・オフ状態が切り替わるとき、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとが同時にオフするデッドタイム期間（Ｔｄ）が形成されるように前記駆動制御信号を生成し、前記閾値は、前記デッドタイム期間に基づく値（Ｔｄ）であってもよい。

【0017】

〔５〕上記〔２〕乃至〔４〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングを、前記コイル電流の極性が正から負に切り替わるゼロクロス点と判定し、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングを、前記コイル電流の極性が負から正に切り替わるゼロクロス点であると判定してもよい。

【0018】

〔６〕上記〔１〕乃至〔５〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記位相調整判定部は、前記目標点と前記コイル電流のゼロクロス点との位相差を算出し、前記駆動制御信号の出力タイミングを前記位相差に応じた時間だけずらすように前記駆動制御信号生成部に指示してもよい。

【0019】

〔７〕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〔６〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置（１）と、前記モータ（５）と、を備えることを特徴とする。

【0020】

〔８〕本発明の代表的な実施の形態に係る方法は、少なくとも１相のコイルを有するモータを駆動するためのＰＷＭ信号である駆動制御信号を生成する制御回路（２）と、前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含み、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン／オフさせて対応する相のコイルの通電方向を切り替える駆動回路（３）と、を備えるモータ駆動制御装置（１）によるモータ制御方法である。本方法は、前記制御回路が、前記モータの所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する第１ステップ（Ｓ３）と、前記制御回路が、前記ＰＷＭ信号の１周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する第２ステップ（Ｓ４）と、前記制御回路が、前記第１ステップにおいて決定された前記目標点と前記第２ステップにおいて推定された前記ゼロクロス点との位相差に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する第３ステップ（Ｓ５２，Ｓ５３）と、前記制御回路が、前記第３ステップにおける判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する第４ステップ（Ｓ５４～Ｓ５６）と、を含むことを特徴とする。

【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】

≪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。

【0023】

図１に示されるモータユニット１００は、モータ５と、位置検出装置６と、モータ駆動制御装置１とを備えている。

【0024】

モータ５は、少なくとも１つのコイルを有するモータである。例えば、モータ５は、３相（Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相）のコイル（巻線）Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有するブラシレスＤＣモータである。

【0025】

位置検出装置６は、モータ５の回転子（ロータ）の回転に応じた位置検出信号Ｓｈｕを生成する装置である。位置検出装置６は、例えば、ホール（ＨＡＬＬ）素子である。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出力する。ホール信号は、例えば、パルス信号であり、位置検出信号Ｓｈｕとしてモータ駆動制御装置１に入力される。

【0026】

モータユニット１００において、位置検出装置６としての一つのホール素子が、モータ５のＵ相、Ｖ相、およびＷ相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの何れか一つに対応する位置に配置されている。このため、位置検出装置６から出力されるホール信号は、モータ５のＵ相、Ｖ相、およびＷ相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの何れか一つの誘起電圧に同期する信号となる。

【0027】

本実施の形態では、位置検出装置６としての一つのホール素子は、例えば、Ｕ相のコイルに対応する位置に配置されている。これにより、位置検出信号（ホール信号）Ｓｈｕは、モータ５のＵ相のコイルＬｕの誘起電圧に同期し、且つモータ５のロータの回転位置に対応する信号となる。

【0028】

なお、詳細は後述するが、本実施の形態では、具体例として、位置検出装置６は、位置検出装置６から出力される位置検出信号（ホール信号）Ｓｈｕの立ち上がりエッジがＵ相のコイルＬｕの誘起電圧のゼロクロス点から電気角３０度遅れたタイミングで検出できる位置に配置されている。

【0029】

モータ駆動制御装置１は、モータ５の駆動を制御する装置である。モータ駆動制御装置１は、例えば、Ｕ相のコイルＬｕに対応する位置に設けられた１つの位置検出装置６（ホール素子）からの位置検出信号Ｓｈｕに基づく１センサ駆動方式により、モータ５の正弦波駆動を行う。

【0030】

具体的には、モータ駆動制御装置１は、制御回路２と、駆動回路３と、相電圧検出回路４とを備えている。モータ駆動制御装置１は、外部の直流電源（不図示）から直流電圧Ｖｄｄの供給を受ける。直流電圧Ｖｄｄは、例えば、保護回路等を介してモータ駆動制御装置１内の電源ライン（不図示）に供給され、電源ラインを介して制御回路２および駆動回路３に電源電圧としてそれぞれ入力される。

【0031】

なお、制御回路２には、直流電圧Ｖｄｄ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直流電圧Ｖｄｄを降圧した電圧が、電源電圧として制御回路２に供給されてもよい。

【0032】

駆動回路３は、後述する制御回路２から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ５を駆動する回路である。駆動制御信号Ｓｄは、モータ５の駆動を制御するための信号である。例えば、駆動制御信号Ｓｄは、モータ５を正弦波駆動するためのＰＷＭ信号である。

【0033】

駆動回路３は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて直流電圧Ｖｄｄとグラウンド電位ＧＮＤとの間でモータ５のコイルの接続先を切り替えることにより、モータ電流の向きを切り替えてモータ５を回転させる。具体的に、駆動回路３は、モータ５の各相のコイルＬｕ，Ｌｕ，Ｌｗに対応して設けられ、互いに直列に接続されたハイサイドスイッチＱｕＨ，ＱｖＨ，ＱｗＨおよびローサイドスイッチＱｕＬ，ＱｖＬ，ＱｗＬを含む。駆動回路３は、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号Ｓｕｕ，Ｓｕｌ，Ｓｖｕ，Ｓｖｌ，Ｓｗｕ，Ｓｗｌに応じて、ハイサイドスイッチＱｕＨ，ＱｖＨ，ＱｗＨとローサイドスイッチＱｕＬ，ＱｖＬ，ＱｗＬをオン・オフさせて、各コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電方向を切り替える。

【0034】

ＰＷＭ信号Ｓｕｕ，Ｓｕｌ，Ｓｖｕ，Ｓｖｌ，Ｓｗｕ，Ｓｗｌは、ハイサイドスイッチＱｕＨ，ＱｖＨ，ＱｗＨおよびローサイドスイッチＱｕＬ，ＱｖＬ，ＱｗＬの６つのスイッチ毎に対応して入力され、対応するスイッチのオン・オフを切り替える。

【0035】

例えば、ハイサイドスイッチＱｕＨ，ＱｖＨ，ＱｗＨは、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、ローサイドスイッチＱｕＬ，ＱｖＬ，ＱｗＬは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。

【0036】

なお、ハイサイドスイッチＱｕＨ，ＱｖＨ，ＱｗＨ、およびローサイドスイッチＱｕＬ，ＱｖＬ，ＱｗＬは、例えば、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。

【0037】

図１に示すように、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨとローサイドスイッチＱｕＬとは、直流電圧Ｖｄｄとグラウンド電位ＧＮＤ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。ハイサイドスイッチＱｕＨとローサイドスイッチＱｕＬとの接続点は、コイルＬｕの一端に接続されている。ハイサイドスイッチＱｕＨのオン・オフは、ＰＷＭ信号Ｓｕｕによって切り替えられる。ローサイドスイッチＱｕＬのオン・オフは、ＰＷＭ信号Ｓｕｌによって切り替えられる。

【0038】

Ｖ相のハイサイドスイッチＱｖＨとローサイドスイッチＱｖＬとは、直流電圧Ｖｄｄとグラウンド電位ＧＮＤとの間に直列に接続されて、一つのスイッチングレグを構成している。ハイサイドスイッチＱｖＨとローサイドスイッチＱｖＬとの接続点は、コイルＬｖの一端に接続されている。ハイサイドスイッチＱｖＨのオン・オフは、ＰＷＭ信号Ｓｖｕによって切り替えられる。ローサイドスイッチＱｖＬのオン・オフは、ＰＷＭ信号Ｓｖｌによって切り替えられる。

【0039】

Ｗ相のハイサイドスイッチＱｗＨとローサイドスイッチＱｗＬとは、直流電圧Ｖｄｄとグラウンド電位ＧＮＤとの間に直列に接続されて、一つのスイッチングレグを構成している。ハイサイドスイッチＱｗＨとローサイドスイッチＱｗＬとの接続点は、コイルＬｗの一端に接続されている。ハイサイドスイッチＱｗＨのオン・オフは、ＰＷＭ信号Ｓｗｕによって切り替えられる。ローサイドスイッチＱｗＬのオン・オフは、ＰＷＭ信号Ｓｗｌによって切り替えられる。

【0040】

なお、ハイサイドスイッチＱｕＨ，ＱｖＨ，ＱｗＨおよびローサイドスイッチＱｕＬ，ＱｖＬ，ＱｗＬとしての各トランジスタには寄生ダイオードが形成されており、これらのダイオードは、コイル電流を直流電圧Ｖｄｄまたはグラウンド電位ＧＮＤに戻す還流ダイオードとして機能する。

【0041】

なお、駆動回路３は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて各相のハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを駆動するためのプリドライブ回路を有していてもよい。また、図１に示すように、駆動回路３のグラウンド電位ＧＮＤ側には、モータ５の電流を検出するためのセンス抵抗が接続されていてもよい。

【0042】

相電圧検出回路４は、モータ５の所定の相のコイルの駆動電圧を検出するための回路である。本実施の形態において、相電圧検出回路４は、例えば、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕを検出して、制御回路２に入力する。相電圧検出回路４は、例えば、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨおよびローサイドスイッチＱｕＬが接続されるコイルＬｕの一端とグラウンド電位ＧＮＤとの間に接続された抵抗分圧回路である。

【0043】

なお、図１には、相電圧検出回路４としての抵抗分圧回路によってコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕを分圧して制御回路２に入力する構成を一例として示しているが、相電圧検出回路４を設けることなく、制御回路２にコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕを直接入力してもよい。

【0044】

制御回路２は、モータ駆動制御装置１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２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る。例えば、制御回路２は、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）である。

【0045】

なお、制御回路２と駆動回路３とは、一つの半導体集積回路（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。

【0046】

制御回路２は、駆動制御信号Ｓｄを生成して駆動回路３に与えることにより、モータ５の通電制御を行う基本機能を有している。具体的に、制御回路２は、外部（例えば、上位装置）から入力された、モータ５の駆動に関する目標値を指示する駆動指令信号Ｓｃと、位置検出装置６から入力された位置検出信号Ｓｈｕとに基づいて、モータ５が駆動指令信号Ｓｃで指定された駆動状態となるように駆動制御信号Ｓｄを生成して駆動回路３に与える。

【0047】

また、制御回路２は、上記基本機能に加えて、モータ５の駆動効率を向上させるために、モータ５の所定の相のコイルの誘起電圧の位相とコイル電流の位相とが一致するようにモータ５の通電タイミングを調整する機能（以下、「位相調整機能」とも称する。）を有する。

【0048】

図１に示すように、制御回路２は、上述した各機能を実現するための機能部として、例えば、駆動指令解析部１１、目標点決定部１２、相電圧入力部１３、電流ゼロクロス点推定部１４、位相調整判定部１５、および駆動制御信号生成部１６を有している。

【0049】

制御回路２の上述した各機能部は、例えば、制御回路２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、制御回路２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、上述した各機能部が実現される。

【0050】

駆動指令解析部１１は、例えば、上位装置（不図示）から出力された駆動指令信号Ｓｃを受信する。駆動指令信号Ｓｃは、モータ５の駆動に関する目標値を指示する信号であって、例えば、モータ５の目標回転速度を指示する速度指令信号である。

【0051】

駆動指令解析部１１は、駆動指令信号Ｓｃによって指定された目標回転速度を解析する。例えば、駆動指令信号Ｓｃが目標回転速度に対応するデューティ比を有するＰＷＭ信号である場合、駆動指令解析部１１は、駆動指令信号Ｓｃのデューティ比を解析し、そのデューティ比に対応する回転速度の情報を目標回転速度Ｓ１として出力する。

【0052】

駆動制御信号生成部１６は、モータ５の回転速度が目標回転速度Ｓ１に一致するようにモータ５の操作量Ｓ３を算出し、算出した操作量Ｓ３に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成する。なお、駆動制御信号生成部１６の機能のうち位相調整に関する機能については、後述する。

【0053】

駆動制御信号生成部１６は、例えば、ＰＷＭ指令部１７およびＰＷＭ信号生成部１８を有する。ＰＷＭ指令部１７は、駆動指令解析部１１から出力された目標回転速度Ｓ１と、後述する位相調整判定部１５からの判定結果Ｓ２とに基づいて、モータ５の操作量Ｓ３を算出する。

【0054】

操作量Ｓ３は、モータ５を目標回転速度Ｓ１で回転させるために必要なモータ５の駆動量を指定する情報を含む。例えば、本実施の形態のようにモータ５をＰＷＭ駆動する場合には、操作量Ｓ３は、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号の周期（ＰＷＭ周期）を指定する値と、ＰＷＭ信号のオン期間を指定する値と、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値とを含んでいる。なお、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値の詳細については、後述する。

【0055】

例えば、ＰＷＭ指令部１７は、駆動指令解析部１１から出力された目標回転速度Ｓ１に基づいて、駆動制御信号ＳｄのＰＷＭ周期を指定する値と、ＰＷＭ信号のオン期間を指定する値とを算出し、操作量Ｓ３として出力する。

【0056】

なお、モータ駆動制御装置１がフィードバック制御機能を有している場合には、例えば、ＰＷＭ指令部１７は、位置検出信号Ｓｈｕに基づいてモータ５の実回転速度を算出し、算出した実回転速度が目標回転速度Ｓ１に一致するようにＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御演算を行って、モータ５の操作量Ｓ３（ＰＷＭ周期およびオン期間）を算出してもよい。

【0057】

ＰＷＭ信号生成部１８は、ＰＷＭ指令部１７によって算出された操作量Ｓ３に基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成する。具体的には、ＰＷＭ信号生成部１８は、操作量Ｓ３によって指定されたＰＷＭ周期およびオン期間を有する６種類のＰＷＭ信号Ｓｕｕ，Ｓｕｌ，Ｓｖｕ，Ｓｖｌ，Ｓｗｕ，Ｓｗｌをそれぞれ生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。ＰＷＭ信号Ｓｕｕは、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのオン・オフを切り替える信号である。ＰＷＭ信号Ｓｕｌは、Ｕ相のローサイドスイッチＱｕＬのオン・オフを切り替える信号である。ＰＷＭ信号Ｓｖｕは、Ｖ相のハイサイドスイッチＱｖＨのオン・オフを切り替える信号である。ＰＷＭ信号Ｓｖｌは、Ｖ相のローサイドスイッチＱｖＬのオン・オフを切り替える信号である。ＰＷＭ信号Ｓｗｕは、Ｗ相のハイサイドスイッチＱｗＨのオン・オフを切り替える信号である。ＰＷＭ信号Ｓｗｌは、Ｗ相のローサイドスイッチＱｗＬのオン・オフを切り替える信号である。

【0058】

本実施の形態において、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の各スイッチレグを構成するハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが同時にオンしないようにするために、デッドタイム期間Ｔｄが設けられている。すなわち、ＰＷＭ信号生成部１８は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の各スイッチレグを構成するハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチのオン／オフ状態が切り替わるとき、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが同時にオフするデッドタイム期間Ｔｄが形成されるように、駆動制御信号Ｓｄ（上記６種類のＰＷＭ信号）を生成する。なお、デッドタイム期間Ｔｄの詳細については、後述する。

【0059】

目標点決定部１２、相電圧入力部１３、電流ゼロクロス点推定部１４、および位相調整判定部１５は、上述したモータ５の位相調整機能を実現するための機能部である。各機能部について詳細に説明する前に、本実施の形態に係る位相調整機能の概要について説明する。

【0060】

図２は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１による位相調整機能を説明するための図である。
図２の上段には位置検出装置６から出力される位置検出信号（ホール信号）Ｓｈｕの波形２００が示され、中段には、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕの波形２０１とＵ相のコイルＬｕの誘起電圧の波形２０２が示され、下段には、Ｕ相のコイルＬｕのコイル電流Ｉｕの波形２０３が示されている。

【0061】

上述したように、一般に、モータの回転速度、モータの負荷、および温度によるモータ特性の変化等により、モータの誘起電圧の位相とコイル電流の位相との間にずれが生じる場合がある。例えば、図２には、Ｕ相のコイル電流Ｉｕの位相が、Ｕ相のコイルＬｕの誘起電圧の位相に対して遅れている場合が示されている。

【0062】

図２に示すように、コイル電流Ｉｕと誘起電圧の間に位相のずれが生じた場合、モータ５の駆動効率が低下する。そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、コイル電流Ｉｕと誘起電圧の間のずれ（位相差）を検出し、その位相差が小さくなるように、モータの通電タイミングを調整する。

【0063】

具体的には、先ず、モータ駆動制御装置１は、所定の相に対応して設けられた位置検出装置６（ホール素子）から出力される位置検出信号（ホール信号）Ｓｈｕが所定の相のコイルの誘起電圧と同期することを利用して、誘起電圧のゼロクロス点を検出し、コイル電流Ｉｕのゼロクロスの目標点Ｐとする。

【0064】

本実施の形態では、例えば、図２に示すように、位置検出装置６の位置検出信号Ｓｈｕの立ち上がりエッジがＵ相のコイルＬｕの誘起電圧のゼロクロス点から電気角３０度遅れたタイミングで検出できる位置に位置検出装置６を予め配置しておく。これにより、モータ駆動制御装置１は、位置検出信号Ｓｈｕのエッジを検出することにより、コイルＬｕの誘起電圧のゼロクロス点を検出（推定）することができる。

【0065】

なお、位置検出装置６の設置場所は、位置検出信号Ｓｈｕの立ち上がりエッジが検出されるタイミングと所定の相のコイルの誘起電圧のゼロクロス点との位相差が分かっている位置であればよく、上述の例に限定されない。

【0066】

モータ駆動制御装置１は、位置検出信号Ｓｈｕの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを検出し、検出した少なくとも一方のエッジから誘起電圧のゼロクロス点を推定する。モータ駆動制御装置１は、推定した誘起電圧のゼロクロス点をコイル電流Ｉｕのゼロクロスの目標点Ｐとして決定する。

【0067】

次に、モータ駆動制御装置１は、所定の相（本実施の形態では、Ｕ相）のコイルの駆動電圧（相電圧）と、所定の相に対応するハイサイドスイッチをオン・オフするための信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて、モータの所定の相のコイル電流のゼロクロス点Ｑを推定する。なお、コイル電流のゼロクロス点の推定方法の詳細は後述する。

【0068】

そして、モータ駆動制御装置１は、推定したコイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑがコイル電流Ｉｕのゼロクロスの目標点Ｐ（誘起電圧のゼロクロス点）に一致するように、コイル電流Ｉｕの位相を調整する。例えば、図２に示すように、Ｕ相のコイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑが目標点Ｐに一致するように、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕを印加するタイミングを調整する（進角制御または遅角制御を行う）ことにより、コイル電流Ｉｕの位相を調整する。これにより、モータ駆動制御装置１は、モータ５の駆動効率を向上させることが可能となる。
以下、上述した位相調整機能を実現するための各機能部について、詳細に説明する。

【0069】

目標点決定部１２は、モータ５の所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つモータ５のロータの回転位置に対応する位置検出信号Ｓｈｕに基づいて、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する。

【0070】

本実施の形態では、目標点決定部１２は、Ｕ相のコイルＬｕの誘起電圧に同期する位置検出信号Ｓｈｕの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを検出し、検出したエッジに基づいて、Ｕ相のコイルＬｕの誘起電圧のゼロクロス点、すなわちＵ相のコイル電流Ｉｕのゼロクロスの目標点Ｐを決定する。例えば、図２において、目標点決定部１２が時刻ｔ１において位置検出信号Ｓｈｕの立ち上がりエッジを検出した場合、目標点決定部１２は、時刻ｔ１よりも電気角３０度だけ進んだ時刻（タイミング）ｔ０を目標点Ｐと決定する。なお、位置検出信号Ｓｈｕの立ち下がりエッジを検出する場合も同様の方法で目標点Ｐを決定する。

【0071】

相電圧入力部１３は、モータ５の所定の相の電圧の値を取得する。例えば、相電圧入力部１３は、相電圧検出回路４によって検出されたＵ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕを取得し、デジタル値に変換して電流ゼロクロス点推定部１４に与える。

【0072】

電流ゼロクロス点推定部１４は、ＰＷＭ信号である駆動制御信号Ｓｄの１周期毎に、所定の相のコイルの駆動電圧（相電圧）と、所定の相に対応するハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて、所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する機能部である。以下、電流ゼロクロス点推定部１４によるコイル電流のゼロクロス点の推定方法について、図を用いて詳細に説明する。

【0073】

図３Ａは、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが正（＋）極性から負（－）極性に切り替わるときのＵ相のＰＷＭ信号Ｓｕｕ，ＳｕｌおよびコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕの変化を示すタイミングチャートである。
図３Ｂは、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが負（－）極性から正（＋）極性に切り替わるときのＵ相のＰＷＭ信号Ｓｕｕ，ＳｕｌおよびコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕの変化を示すタイミングチャートである。

【0074】

図３Ａおよび図３Ｂにおいて、上段から下段に向かって、Ｕ相のコイル電流Ｉｕ、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨを駆動するためのＰＷＭ信号Ｓｕｕ、Ｕ相のローサイドスイッチＱｕＬを駆動するためのＰＷＭ信号Ｓｕｌ、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕの順にそれぞれの波形が示されている。なお、図３Ａおよび図３Ｂにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は電流または電圧をそれぞれ表している。

【0075】

図４Ａは、Ｕ相のコイルＬｕに正（＋）極性のコイル電流が流れている状態において、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨおよびローサイドスイッチＱｕＬがオフしたときの状態を説明するための図である。
図４Ｂは、Ｕ相のコイルＬｕに負（－）極性のコイル電流が流れている状態において、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨおよびローサイドスイッチＱｕＬがオフしたときの状態を説明するための図である。

【0076】

例えば、図３Ａに示すように、ＰＷＭ信号Ｓｕｕがハイレベルであり、ＰＷＭ信号Ｓｕｌがローレベルであるとき、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨがオンし、且つＵ相のローサイドスイッチＱｕＬがオフする。このとき、直流電圧ＶｄｄからＵ相のハイサイドスイッチＱｕＨを経由してＵ相のコイルＬｕに電流が流れ込むため、Ｕ相のコイル電流Ｉｕは正（＋）極性となる。

【0077】

この状態、すなわちＵ相のコイルＬｕに正（＋）極性のコイル電流Ｉｕが流れている状態において、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨおよびローサイドスイッチＱｕＬを共にオフしたとき、コイルＬｕは電流を流し続けようとする。そのため、図４Ａに示すように、グラウンド電位ＧＮＤからローサイドスイッチＱｕＬの寄生ダイオードを経由して、正極性のコイル電流Ｉｕが流れる。その結果、コイルＬｕの駆動電圧Ｖｕがグラウンド電位ＧＮＤ付近まで低下する。

【0078】

したがって、図３Ａに示すように、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが正（＋）極性であるときのＵ相のハイサイドスイッチＱｕＨとローサイドスイッチＱｕＬとが共にオフするデッドタイム期間Ｔｄでは、Ｕ相の駆動電圧Ｖｕはローレベルとなる。

【0079】

その結果、図３Ａに示すように、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが正（＋）極性となる期間では、ＰＷＭ信号Ｓｕｕの１周期において、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕがハイレベルとなる第１期間Ｔｖと、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのオン・オフを切り替えるＰＷＭ信号Ｓｕｕがハイレベルとなる第２期間Ｔｈとが一致する。

【0080】

一方、図３Ｂに示すように、ＰＷＭ信号Ｓｕｕがローレベルであり、ＰＷＭ信号Ｓｕｌがハイレベルであるとき、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨがオフし、Ｕ相のローサイドスイッチＱｕＬがオンする。このとき、Ｕ相のコイルＬｕからＵ相のローサイドスイッチＱｕＬを経由してグラウンド電位ＧＮＤ側に電流が流れ込むため、Ｕ相のコイル電流Ｉｕは負（－）極性となる。

【0081】

この状態、すなわちＵ相のコイルＬｕに負（－）極性のコイル電流Ｉｕが流れている状態において、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨおよびローサイドスイッチＱｕＬを共にオフしたとき、コイルＬｕは電流を流し続けようとする。そのため、図４Ｂに示すように、Ｕ相のコイルＬｕから、ハイサイドスイッチＱｕＨの寄生ダイオードを経由して、直流電圧Ｖｄｄ側に負極性のコイル電流Ｉｕが流れる。その結果、コイルＬｕの駆動電圧Ｖｕが直流電圧Ｖｄｄ付近まで上昇する。

【0082】

したがって、図３Ｂに示すように、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが負（－）極性であるときのＵ相のハイサイドスイッチＱｕＨとローサイドスイッチＱｕＬとが共にオフするデッドタイム期間Ｔｄでは、Ｕ相の駆動電圧Ｖｕはハイレベルとなる。

【0083】

その結果、図３Ｂに示すように、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが負（－）極性となる期間では、ＰＷＭ信号Ｓｕｕの１周期において、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕがハイレベルとなる第１期間Ｔｖよりも、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのオン・オフを切り替えるＰＷＭ信号Ｓｕｕがハイレベルとなる第２期間Ｔｈの方が長くなり、第１期間Ｔｖと第２期間Ｔｈとが不一致となる。

【0084】

以上説明したように、モータをＰＷＭ駆動するとき、ＰＷＭ信号Ｓｕｕの１周期において、所定の相のコイル電流が正極性となる期間では、第１期間Ｔｖと第２期間Ｔｈとが一致し、コイル電流が負極性となる期間では、第１期間Ｔｖと第２期間Ｔｈとが不一致となる。

【0085】

したがって、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１期間Ｔｖと第２期間Ｔｈとが一致する状態から第１期間Ｔｖと第２期間Ｔｈとが不一致となる状態に遷移するタイミングと、第１期間Ｔｖと第２期間Ｔｈとが不一致の状態から第１期間Ｔｖと第２期間Ｔｈとが一致する状態に遷移するタイミングとを検出すれば、所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定することが可能となる。

【0086】

そこで、電流ゼロクロス点推定部１４は、相電圧入力部１３によって取得したＵ相のコイルＬｕの駆動電圧ＶｕとＵ相のハイサイドスイッチＱｕＨのＰＷＭ信号Ｓｕｕとを監視し、ＰＷＭ信号Ｓｕｕの１周期毎に、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕがハイレベルとなる第１期間Ｔｖと、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのＰＷＭ信号Ｓｕｕがハイレベルとなる第２期間Ｔｈとを比較して、第１期間Ｔｖと第２期間Ｔｈとが一致するか否かを判定する。

【0087】

上述したように、駆動電圧Ｖｕのハイレベルまたはローレベルへの切り替わり、およびＰＷＭ信号Ｓｕｕのハイレベルまたはローレベルへの切り替わりは、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのオン・オフの切り替わりに対応している。したがって、以下の説明では、駆動電圧Ｖｕがハイレベルとなる第１期間Ｔｖを「オン期間Ｔｖ」と、ＰＷＭ信号Ｓｕｕがハイレベルとなる第２期間Ｔｈを「オン期間Ｔｈ」と称する場合がある。

【0088】

オン期間（第１期間）Ｔｖとオン期間（第２期間）Ｔｈが一致しているか否かの判定は、以下のように行えばよい。
例えば、電流ゼロクロス点推定部１４は、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕがハイレベルとなるオン期間Ｔｖと、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのＰＷＭ信号Ｓｕｕがハイレベルとなるオン期間Ｔｈとの差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜を算出し、その差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜が閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する。

【0089】

差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜が閾値Ｔｔｈ以上である場合には、電流ゼロクロス点推定部１４は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致していないと判定し、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが負極性であると判定する。一方、差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜が閾値Ｔｔｈ未満である場合には、電流ゼロクロス点推定部１４は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致していると判定し、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが正極性であると判定する。

【0090】

ここで、オン期間Ｔｖおよびオン期間Ｔｈの一致／不一致を判定するための閾値Ｔｔｈは、ＰＷＭ信号である駆動制御信号Ｓｄのデッドタイム期間Ｔｄに基づいて設定すればよい。例えば、Ｔｔｈ＝Ｔｄとしてもよい。

【0091】

電流ゼロクロス点推定部１４は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングをＵ相のコイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑと推定する。

【0092】

具体的には、電流ゼロクロス点推定部１４は、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕのオン期間（第１期間Ｔｖ）とＵ相のハイサイドスイッチＱｕＨのＰＷＭ信号のオン期間（第２期間Ｔｈ）とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングを、コイル電流Ｉｕの極性が正から負に切り替わるゼロクロス点Ｑと判定する。また、電流ゼロクロス点推定部１４は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングを、コイル電流Ｉｕの極性が負から正に切り替わるゼロクロス点Ｑであると判定する。

【0093】

例えば、電流ゼロクロス点推定部１４は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致する状態（コイル電流Ｉｕが正極性）においてハイレベルとなり、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致しない状態（コイル電流Ｉｕが負極性）においてローレベルとなるゼロクロス点検出信号Ｓｃｔを位相調整判定部１５に出力する。

【0094】

これにより、位相調整判定部１５は、ゼロクロス点検出信号Ｓｃｔのエッジ（立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ）を検出することにより、コイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑを知ることができる。例えば、ゼロクロス点検出信号Ｓｃｔがハイレベルからローレベルに切り替わる立ち下がりエッジが検出されたタイミングが、コイル電流Ｉｕが正極性から負極性に切り替わるゼロクロス点Ｑとなり、ゼロクロス点検出信号Ｓｃｔがローレベルからハイレベルに切り替わる立ち上がりエッジが検出されたタイミングが、コイル電流Ｉｕが負極性から正極性に切り替わるゼロクロス点Ｑとなる。

【0095】

なお、本実施の形態では、上述したように、電流ゼロクロス点推定部１４が、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕがハイレベルとなるオン期間（第１期間）Ｔｖと、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのＰＷＭ信号Ｓｕｕがハイレベルとなるオン期間（第２期間）Ｔｈとを比較して、コイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑを決定する場合を例示したが、これに限られない。例えば、電流ゼロクロス点推定部１４は、ＰＷＭ信号Ｓｕｕの１周期毎に、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕがローレベルとなるオフ期間と、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのＰＷＭ信号Ｓｕｕがローレベルとなるオフ期間とを比較し、２つのオフ期間が互いに一致するか否かを判定して、コイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑを決定してもよい。

【0096】

位相調整判定部１５は、目標点決定部１２によって決定されたコイル電流Ｉｕのゼロクロスの目標点Ｐと電流ゼロクロス点推定部１４によって推定されたコイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑとの位相差Δφに基づいて、コイル電流の位相調整の要否を判定する。

【0097】

例えば、図２に示すように、位相調整判定部１５は、目標点決定部１２によって決定された目標点Ｐ（Ｕ相のコイルＬｕの誘起電圧のゼロクロス点）の位相（時刻ｔｐ）から、電流ゼロクロス点推定部１４によって推定されたコイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑの位相（時刻ｔｑ）を減算した位相差Δφ（＝ｔｐ－ｔｑ）を算出する。

【0098】

位相調整判定部１５は、駆動制御信号Ｓｄの出力タイミングを、位相差Δφ（＝ｔｐ－ｔｑ）に応じた時間だけずらすように、駆動制御信号生成部１６に指示する。
具体的には、位相調整判定部１５は、位相差Δφが正（＋）の値である場合、例えば、位相差Δφが＋φｔｈ以上である場合には、コイル電流Ｉｕの位相がＵ相のコイルＬｕの誘起電圧の位相より進んでいると判定し、コイル電流Ｉｕの位相を遅らせる進角制御を駆動制御信号生成部１６に指示する。例えば、位相調整判定部１５は、コイル電流Ｉｕを位相差Δφだけ遅角させる進角制御の実行を指示する判定結果Ｓ２を出力する。

【0099】

位相差Δφが負（－）の値である場合、例えば、位相差Δφが－φｔｈ以下である場合には、位相調整判定部１５は、コイル電流Ｉｕの位相がＵ相のコイルＬｕの誘起電圧の位相より遅れていると判定し、コイル電流Ｉｕの位相を進める進角制御の実行を駆動制御信号生成部１６に指示する。例えば、位相調整判定部１５は、コイル電流Ｉｕを位相差Δφだけ進角させる進角制御の実行を指示する判定結果Ｓ２を出力する。

【0100】

また、位相調整判定部１５は、例えば、位相差Δφが－φｔｈより大きく、且つ＋φｔｈより小さい（－φｔｈ＜Δφ＜＋φｔｈ）場合には、コイル電流Ｉｕの位相がＵ相のコイルＬｕの誘起電圧の位相と略一致していると判定し、進角制御および遅角制御のいずれも実行しないことを指示する判定結果Ｓ２を出力する。

【0101】

駆動制御信号生成部１６は、位相調整判定部１５の判定結果Ｓ２に基づいて、コイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑとゼロクロスの目標点Ｐと差が小さくなるように駆動制御信号Ｓｄを生成する。具体的には、ＰＷＭ指令部１７が、位相調整判定部１５の判定結果Ｓ２に基づいて、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値を生成し、ＰＷＭ周期およびＰＷＭ信号のオン期間の値とともに操作量Ｓ３として出力する。

【0102】

ここで、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値とは、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号を出力するための基準時刻に対する時間的なずれ幅（オフセット時間）を指定する値である。

【0103】

例えば、位相差Δφだけ進角させる進角制御の実行を指示する判定結果Ｓ２が位相調整判定部１５から出力された場合には、ＰＷＭ指令部１７は、基準時刻よりも位相差Δφに相当する時間Δｔφだけ早くＰＷＭ信号を出力させることを指示する値“－Δｔφ”を算出し、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値とする。

【0104】

また、例えば、位相差Δφだけ遅角させる進角制御の実行を指示する判定結果Ｓ２が位相調整判定部１５から出力された場合には、ＰＷＭ指令部１７は、基準時刻よりも位相差Δφに相当する時間Δｔφだけ遅くＰＷＭ信号を出力させることを指示する値“＋Δｔφ”を算出し、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値とする。

【0105】

また、例えば、位相調整判定部１５からの判定結果Ｓ２により、進角制御および遅角制御のいずれの実行も指示しない判定結果Ｓ２が出力された場合には、ＰＷＭ指令部１７は、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値を“０（ゼロ）”とする。

【0106】

ＰＷＭ信号生成部１８は、駆動制御信号Ｓｄを出力するとき、操作量Ｓ３に含まれるＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値に基づいて、駆動制御信号Ｓｄを出力するタイミングを変化させる。例えば、駆動制御信号Ｓｄを出力するための基準時刻が予め設定されており、ＰＷＭ信号生成部１８は、基準時刻から、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値によって指定された時間だけずらしたタイミングで、駆動制御信号Ｓｄを出力する。

【0107】

例えば、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値が“＋Δｔφ”である場合、ＰＷＭ信号生成部１８は、操作量Ｓ３に含まれるＰＷＭ周期およびオン期間の情報に基づいて生成した駆動制御信号Ｓｄを、基準時刻よりもΔｔφだけ遅らせて出力する。

【0108】

例えば、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値が“－Δｔφ”である場合、ＰＷＭ信号生成部１８は、操作量Ｓ３に含まれるＰＷＭ周期およびオン期間の情報に基づいて生成した駆動制御信号Ｓｄを、基準時刻よりもΔｔφだけ早く出力する。

【0109】

また、例えば、ＰＷＭ信号の出力タイミングを指定する値が“０（ゼロ）”である場合、ＰＷＭ信号生成部１８は、操作量Ｓ３に含まれるＰＷＭ周期およびオン期間の情報に基づいて生成した駆動制御信号Ｓｄを、出力タイミングをずらすことなく、基準時刻に出力する。なお、出力タイミングをずらさないということは、その時点で位相調整（進角、遅角制御）が行われていれば、その位相調整を維持することを意味する。

【0110】

次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によるモータ５の駆動制御の流れについて説明する。

【0111】

図５は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によるモータ駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。

【0112】

例えば、直流電圧Ｖｄｄがモータ駆動制御装置１に投入され、モータ駆動制御装置１が起動したとき、先ず、モータ駆動制御装置１は、駆動指令信号Ｓｃが入力されているか否かを判定する（ステップＳ１）。駆動指令信号Ｓｃが入力されていない場合（ステップＳ１：ＮＯ）には、モータ駆動制御装置１は駆動指令信号Ｓｃが入力されるまで待機する。

【0113】

駆動指令信号Ｓｃが入力された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、モータ駆動制御装置１は、モータ５の駆動制御を開始する（ステップＳ２）。具体的には、駆動制御信号生成部１６が、駆動指令解析部１１によって解析されたモータ５の目標回転速度Ｓ１に基づいてＰＷＭ周期とオン期間とを決定し、決定したＰＷＭ周期およびオン期間を有する６種類のＰＷＭ信号Ｓｕｕ等を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして駆動回路３に入力する。これにより、駆動回路３がモータ５のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電方向を切り替えて、モータ５を回転させる。

【0114】

次に、モータ駆動制御装置１は、Ｕ相のコイル電流Ｉｕのゼロクロスの目標点Ｐを決定する（ステップＳ３）。例えば、上述したように、目標点決定部１２が、位置検出信号Ｓｈｕの立ち上がりエッジから電気角３０度だけ進んだタイミングを目標点Ｐと決定する（図２参照）。

【0115】

次に、モータ駆動制御装置１は、Ｕ相のコイル電流Ｉｕのゼロクロス点を推定する（ステップＳ４）。

【0116】

図６は、図５におけるＵ相のモータ電流Ｉｕのゼロクロス点を推定する処理（ステップＳ４）の流れを示すフローチャートである。

【0117】

ステップＳ４において、先ず、電流ゼロクロス点推定部１４は、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨを駆動するＰＷＭ信号Ｓｕｕのデューティ比が０％であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。

【0118】

ＰＷＭ信号Ｓｕｕのデューティ比が０％である場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、電流ゼロクロス点推定部１４は、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが負極性であると判定する（ステップＳ４４）。ＰＷＭ信号Ｓｕｕのデューティ比が０％でない場合（ステップＳ４１：ＮＯ）、電流ゼロクロス点推定部１４は、Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕがハイレベルとなるオン期間Ｔｖと、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのＰＷＭ信号Ｓｕｕがハイレベルとなるオン期間Ｔｈとの差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜を算出し、差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜が閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。

【0119】

オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとの差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜が閾値Ｔｔｈ以上である場合には（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、電流ゼロクロス点推定部１４は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致していないと判定し、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが負極性であると判定する（ステップＳ４４）。

【0120】

一方、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとの差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜が閾値Ｔｔｈ未満である場合には（ステップＳ４２：ＮＯ）、電流ゼロクロス点推定部１４は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致していると判定し、Ｕ相のコイル電流Ｉｕが正極性であると判定する（ステップＳ４３）。

【0121】

ステップＳ４３またはステップＳ４４の後、電流ゼロクロス点推定部１４は、モータ５のコイル電流Ｉｕの極性が切り替わったか否かを判定する（ステップＳ４５）。例えば、電流ゼロクロス点推定部１４は、ステップＳ４３またはステップＳ４４で判定したコイル電流Ｉｕの極性と、その前のステップＳ４３またはステップＳ４４で判定したコイル電流Ｉｕの極性とが相違するか否かを判定する。

【0122】

コイル電流Ｉｕの極性が切り替わっていない場合（ステップＳ４５：ＮＯ）、すなわち、ステップＳ４３またはステップＳ４４で判定したコイル電流Ｉｕの極性と、その前のステップＳ４３またはステップＳ４４で判定したコイル電流Ｉｕの極性とが一致する場合、電流ゼロクロス点推定部１４は、ステップＳ４１に戻り、ステップＳ４１～Ｓ４５までの処理を再度実行する。

【0123】

一方、コイル電流Ｉｕの極性が切り替わっている場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、すなわち、ステップＳ４３またはステップＳ４４で判定したコイル電流Ｉｕの極性と、その前のステップＳ４３またはステップＳ４４で判定したコイル電流Ｉｕの極性とが一致しない場合、電流ゼロクロス点推定部１４は、Ｕ相のコイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑを推定する（ステップＳ４６）。例えば、電流ゼロクロス点推定部１４は、ステップＳ４３またはステップＳ４４が実行された時刻とその直前のステップＳ４３またはステップＳ４４が実行された時刻との間の期間（ゼロクロス点存在範囲）Ｔｚ１（またはＴｚ２）内の一点をＵ相のコイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑとする（図３Ａまたは図３Ｂ参照）。これにより、ステップＳ４の処理が終了する。

【0124】

図５に示すように、ステップＳ４の終了後、モータ駆動制御装置１は、モータ５の通電タイミングの調整を行う（ステップＳ５）。

【0125】

図７は、図５におけるモータ５の通電タイミングの調整処理（ステップＳ５）の流れを示すフローチャートである。

【0126】

ステップＳ５において、先ず、位相調整判定部１５は、ステップＳ３で決定した目標点ＰとステップＳ４で推定したＵ相のコイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑとの位相差Δφ（＝ｔｐ－ｔｑ）を算出する（ステップＳ５１）。

【0127】

次に、位相調整判定部１５は、ステップＳ５１で算出した位相差Δφが＋φｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。位相差Δφが＋φｔｈ以上である場合には（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、位相調整判定部１５は、コイル電流Ｉｕの位相がＵ相のコイルＬｕの誘起電圧の位相より進んでいると判定し、コイル電流Ｉｕの位相を遅らせる遅角制御の実行を駆動制御信号生成部１６に指示する（ステップＳ５４）。これにより、上述したように、駆動制御信号生成部１６が、位相差Δφに相当する時間Δｔφだけ基準時刻よりも遅らせたタイミングで駆動制御信号Ｓｄを出力する。

【0128】

一方、ステップＳ５２において、位相差Δφが＋φｔｈ未満の場合には（ステップＳ５２：ＮＯ）、位相調整判定部１５は、位相差Δφが－φｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ５３）。位相差Δφが－φｔｈ以下である場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、位相調整判定部１５は、コイル電流Ｉｕの位相がＵ相のコイルＬｕの誘起電圧の位相より遅れていると判定し、コイル電流Ｉｕの位相を進ませる進角制御の実行を駆動制御信号生成部１６に指示する（ステップＳ５５）。これにより、上述したように、駆動制御信号生成部１６が、位相差Δφに相当する時間Δｔφだけ基準時刻よりも早いタイミングで駆動制御信号Ｓｄを出力する。

【0129】

一方、ステップＳ５３において、位相差Δφが－φｔｈより大きい場合（ステップＳ５３：ＮＯ）、位相調整判定部１５は、コイル電流Ｉｕのゼロクロス点Ｑが目標点Ｐの目標範囲内にあると判定し、コイル電流Ｉｕの位相調整を駆動制御信号生成部１６に指示しない（ステップＳ５６）。これにより、上述したように、駆動制御信号生成部１６が、出力タイミングをずらすことなく、基準時刻において駆動制御信号Ｓｄを出力する。
以上により、ステップＳ５の処理が終了する。

【0130】

図５に示すように、ステップＳ５の終了後、モータ駆動制御装置１は、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２～Ｓ６の処理を繰り返し実行する。これにより、駆動効率が低下することなく、モータ５の回転が継続する。

【0131】

図８は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によってモータ５のコイル電流の位相調整を行ったときの各信号の電圧およびコイル電流の変化を表すタイミングチャートである。

【0132】

同図には、モータ駆動制御装置１によってモータ５のＵ相のコイル電流Ｉｕの位相調整が実行されたときのモータユニット１００の各電圧および電流の状態が示されている。

【0133】

図８において、上段から下段に向かって、位置検出信号（ホール信号）Ｓｈｕ、Ｕ相のハイサイドスイッチＱｕＨのＰＷＭ信号Ｓｕｕ、Ｕ相の駆動電圧Ｖｕ、ゼロクロス点検出信号Ｓｃｔ、およびＵ相のコイル電流Ｉｕの順に、それぞれの波形が示されている。また、図８において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧または電流を表している。

【0134】

図８に示されるように、時刻ｔ１においてＵ相のコイル電流Ｉｕが負から正に切り替わるゼロクロス点Ｑが検出され、そのゼロクロス点Ｑが、位置検出信号（ホール信号）Ｓｈｕの立ち上がりエッジから電気角３０度だけ位相が進んだ位置にある目標範囲（Ｕ相のコイル電流Ｉｕのゼロクロスの目標点Ｐ）に一致するようにコイル電流Ｉｕの位相が調整されていることが理解される。これにより、モータ５の誘起電圧とコイル電流Ｉｕの位相が略一致することになるので、モータ５の駆動効率を向上させることが可能となる。

【0135】

以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、モータ５の所定の相のコイルの誘起電圧に同期する位置検出信号Ｓｈｕに基づいて、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Ｐを決定するとともに、所定の相のコイルの駆動電圧のオン期間（第１期間）Ｔｖと、所定の相のコイルを駆動するハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間（第２期間）Ｔｈとを比較し、その比較結果に基づいて所定の相のコイル電流のゼロクロス点Ｑを推定する。モータ駆動制御装置１は、推定した所定の相のコイル電流のゼロクロス点Ｑとゼロクロスの目標点Ｐとの位相差Δφ（＝ｔｐ－ｔｑ）に基づいて、コイル電流の位相調整の要否を判定し、判定結果に基づいて、モータ５を駆動するための駆動制御信号Ｓｄ（ＰＷＭ信号）を生成する。

【0136】

上述したように、モータ５の所定の相のコイルに対応する位置に位置検出装置６（ホール素子）を配置することにより、所定の相のコイルの誘起電圧に同期した位置検出信号Ｓｈｕを得ることができる。そして、位置検出信号Ｓｈｕと誘起電圧との間の位相差が分かっていれば、位置検出信号Ｓｈｕの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジに基づいて、誘起電圧のゼロクロス点、すなわち、モータ５の所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Ｐを決定することが可能となる。

【0137】

更に、上述したように、モータ５の所定の相（例えば、Ｕ相）のコイル電流が正（＋）極性である期間ではオン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致し、コイル電流が負（－）極性である期間ではオン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが不一致となるので、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとを比較することにより、コイル電流が正極性から負極性に切り替わるゼロクロス点またはコイル電流が負極性から正極性に切り替わるゼロクロス点を検出することが可能となる。

【0138】

具体的には、モータ駆動制御装置１は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致するか否かを判定するとともに、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングを所定の相のコイル電流のゼロクロス点と推定する。
これによれば、モータ５のコイル電流を直接モニタしなくても、コイル電流のゼロクロス点を容易に推定することが可能となる。

【0139】

そして、モータ駆動制御装置１は、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Ｐと所定の相のコイル電流のゼロクロス点Ｑとの位相差Δφに応じて位相調整を行うことにより、モータの所定の相のコイルの誘起電圧の位相とコイル電流の位相との位相差を小さくすることができる。

【0140】

以上のように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によれば、モータの駆動効率を向上させることが可能となる。

【0141】

また、モータ駆動制御装置１は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとの差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜が閾値Ｔｔｈ未満場合に、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致していると判定し、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとの差｜Ｔｈ－Ｔｖ｜が閾値Ｔｔｈ以上の場合に、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致していないと判定する。

【0142】

これによれば、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが理論上一致する条件であるにも関わらず、例えば、ハイサイドスイッチとしてのトランジスタの寄生ダイオード等の種々の要因によってオン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが完全に一致しない状態が発生した場合であっても、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈの一致・不一致を精度よく判定することが可能となる。

【0143】

また、モータ駆動制御装置１は、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチのオン・オフ状態が切り替わるとき、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが同時にオフするデッドタイム期間Ｔｄが形成されるように駆動制御信号Ｓｄを生成する。オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈの一致・不一致を判定するための閾値Ｔｔｈは、デッドタイム期間Ｔｄに基づく値である。

【0144】

図３Ａおよび図３Ｂに示したように、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが不一致の場合、理論上、オン期間Ｔｖは、デッドタイム期間Ｔｄの２倍の時間だけオン期間Ｔｈよりも長くなる。すなわち、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとの差はデッドタイム期間Ｔｄに基づくので、例えば、Ｔｔｈ＝Ｔｄに設定することにより、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈの一致・不一致に関する判定精度を更に向上させることができる。

【0145】

また、モータ駆動制御装置１は、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングを、コイル電流の極性が正から負に切り替わるゼロクロス点と判定し、オン期間Ｔｖとオン期間Ｔｈとが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングを、コイル電流の極性が負から正に切り替わるゼロクロス点であると判定する。
これによれば、コイル電流の極性が正から負に切り替わるゼロクロス点とコイル電流の極性が負から正に切り替わるゼロクロス点とを容易に区別して検出することが可能となる。

【0146】

また、モータ駆動制御装置１は、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Ｐとコイル電流のゼロクロス点Ｑとの位相差Δφ（＝ｔｐ－ｔｑ）を算出し、駆動制御信号Ｓｄの出力タイミングを、その位相差Δφに応じた時間Δｔφ（＝ｔｐ－ｔｑ）だけずらす。

【0147】

これによれば、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Ｐとコイル電流のゼロクロス点Ｑとの位相差Δφ、すなわち誘起電圧の位相とコイル電流の位相とのずれ幅に応じた分だけコイル電流（コイルの駆動電圧）の位相を調整するので、コイル電流の位相を誘起電圧の位相により確実に近づけることが可能となる。すなわち、上述した特許文献１のようにコイル電流のゼロクロス点を正確に検出せずに進角制御または遅角制御を行う従来技術に比べて、より高精度な位相調整が可能となり、モータの駆動効率をより向上させることが可能となる。

【0148】

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0149】

例えば、上記実施の形態では、モータ５の３相（Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相）のうちＵ相のコイルに対して位置検出装置６を配置するとともに、Ｕ相の駆動電圧Ｖｕおよびコイル電流Ｉｕのゼロクロス点を検出する場合を例示したが、これに限れず、Ｖ相のコイルＬｖに対して位置検出装置６を配置して、Ｖ相の駆動電圧Ｖｖおよびコイル電流Ｉｖのゼロクロス点を検出してコイル電流Ｉｖの位相調整を行ってもよいし、Ｗ相のコイルＬｗに対して位置検出装置６を配置して、Ｗ相の駆動電圧Ｖｗおよびコイル電流Ｉｗのゼロクロス点を検出してコイル電流Ｉｗの位相調整を行ってもよい。また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうちの２つの相あるいは全ての相に対して位置検出装置６を配置し、いずれかの相の駆動電圧およびコイル電流のゼロクロス点を検出し、検出した相のコイル電流の位相調整を行ってもよい。

【0150】

また上記実施の形態では、電流ゼロクロス点推定部１４が、コイルＬｕの駆動電圧Ｖｕのオン期間（第１期間Ｔｖ）とＵ相のハイサイドスイッチのＰＷＭ信号のオン期間（第２期間Ｔｈ）とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミング（コイル電流Ｉｕが正から負に切り替わるゼロクロス点Ｑ）と、オン期間Ｔｖオン期間Ｔｈとが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミング（コイル電流Ｉｕが負から正に切り替わるゼロクロス点Ｑ）の両方を検出する場合を例示したが、何れか一方のゼロクロス点Ｑを検出するようにしてもよい。例えば、電流ゼロクロス点推定部１４は、コイル電流Ｉｕが負から正に切り替わるゼロクロス点Ｑのみを検出してもよい。

【0151】

上記実施の形態において、モータ５の種類は、ブラシレスＤＣモータに限定されない。また、モータ５は、３相に限られず、例えば単相のブラシレスＤＣモータであってもよい。

【0152】

上記実施の形態において、位置検出装置６としてホール素子を用いる場合を例示したが、これに限られない。例えば、位置検出装置６として、ホールＩＣ、エンコーダ、レゾルバなどを設け、それらの検出信号を位置検出信号Ｓｈｕとしてモータ駆動制御装置１に入力してもよい。

【0153】

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。

【符号の説明】

【0154】

１…モータ駆動制御装置、２…制御回路、３…駆動回路、４…相電圧検出回路、５…モータ、６…位置検出装置、１１…駆動指令解析部、１２…目標点決定部、１３…相電圧入力部、１４…電流ゼロクロス点推定部、１５…位相調整判定部、１６…駆動制御信号生成部、１７…ＰＷＭ指令部、１８…ＰＷＭ信号生成部、１００…モータユニット、２００…位置検出信号Ｓｈｕの波形、２０１…Ｕ相のコイルＬｕの駆動電圧Ｖｕの波形、２０２…Ｕ相のコイルＬｕの誘起電圧の波形、２０３…Ｕ相のコイルＬｕのコイル電流Ｉｕの波形、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…コイル、Ｉｕ…Ｕ相のコイル電流、Ｓ１…目標回転速度、Ｓ２…判定結果、Ｓ３…操作量、Ｓｃ…駆動指令信号、Ｓｃｔ…ゼロクロス点検出信号、Ｓｈｕ…位置検出信号、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｓｕｕ，Ｓｕｌ，Ｓｖｕ，Ｓｖｌ，Ｓｗｕ，Ｓｗｌ…ＰＷＭ信号、Ｔｖ…コイルＬｕの駆動電圧Ｖｕのオン期間（第１期間）、Ｔｈ…ＰＷＭ信号Ｓｕｕのオン期間（第２期間）、Ｔｄ…デッドタイム期間、ＱｕＨ，ＱｖＨ，ＱｗＨ…ハイサイドスイッチ、ＱｕＬ，ＱｖＬ，ＱｗＬ…ローサイドスイッチ、Δφ…位相差、＋φｔｈ，－φｔｈ…閾値、Ｔｔｈ…閾値、Ｖｕ…コイルＬｕの駆動電圧、Ｖｖ…コイルＬｖの駆動電圧、Ｖｗ…コイルＬｗの駆動電圧、Ｖｄｄ直流電圧、Ｐ…コイル電流Ｉｕのゼロクロスの目標点、Ｑ…コイル電流Ｉｕのゼロクロス点。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】