(57)【要約】【課題】ホール信号が１つの場合でもブラシレスモータの回転方向を簡素な構成で検知する。【解決手段】一つの実施形態によれば、磁石を有するロータと複数相のコイルが巻装されたステータとを備えるブラシレスモータを制御するモータ制御装置において、回転方向検知部は、少なくとも１つのトランジスタが通電可能状態に設定されているタイミングにおける、ホール信号検出部により検出されるホール信号と、相電流検出部によって検出される相電流と、に基いて、ブラシレスモータの回転方向を検知する。【選択図】図６
2020048309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を有するロータと複数相のコイルが巻装されたステータとを備えるブラシレスモータを制御するモータ制御装置であって、
複数のトランジスタを含み、前記ブラシレスモータに対して電力を供給するパワーデバイスと、
前記ブラシレスモータに設置された１つのホール素子からのホール信号を検出するホール信号検出部と、
前記ブラシレスモータの回転中に、前記複数のトランジスタのうち少なくとも１つのトランジスタを、所定のタイミングで所定の時間だけ、通電可能状態に設定するパワーデバイス制御部と、
前記通電可能状態に設定された場合に当該少なくとも１つのトランジスタを流れる相電流を検出する相電流検出部と、
前記通電可能状態に設定されているタイミングにおける、前記ホール信号と、前記検出される相電流と、に基いて、前記ブラシレスモータの回転方向を検知する回転方向検知部と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記パワーデバイス制御部は、前記ブラシレスモータの回転中に、前記複数のトランジスタのうち所定の２つのトランジスタを、所定のタイミングで所定の時間だけ、通電可能状態に設定し、
その場合に、前記回転方向検知部は、前記２つのトランジスタが通電可能状態に設定されているタイミングにおける、前記ホール信号と、前記検出される相電流と、に基いて、前記ブラシレスモータの回転方向を検知する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記２つのトランジスタの組み合わせと、前記２つのトランジスタが通電可能状態に設定されているタイミングは、当該２つのトランジスタに対応するそれぞれのコイルに発生する誘起電圧の差が最大になるように決定される、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記パワーデバイスは、前記複数のトランジスタそれぞれに対応するダイオードを含む、請求項１に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、永久磁石等の磁石を有するロータと複数相（例えば３相）のコイルが巻装されたステータとを備えるブラシレスモータが多く使用されている。ブラシレスモータの回転方向を検知したい場合、例えば、ブラシレスモータにホール素子が２つ以上設置されていれば（２つの場合は位相差が１８０°以外）、２つ以上のホール信号に基いて、ブラシレスモータの回転方向を容易に検知できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７７８１９０号公報
【特許文献２】特許第４１００４４２号公報
【特許文献３】特開２０１８−１４７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ブラシレスモータにホール素子が１つしか設置されておらず、ホール信号が１つの場合に、ブラシレスモータの回転方向を簡素な構成で検知することができる方法はこれまで無かった。
【０００５】
一つの実施形態は、ホール信号が１つの場合でもブラシレスモータの回転方向を簡素な構成で検知することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施形態によれば、磁石を有するロータと複数相のコイルが巻装されたステータとを備えるブラシレスモータを制御するモータ制御装置であって、複数のトランジスタを含み、前記ブラシレスモータに対して電力を供給するパワーデバイスと、前記ブラシレスモータに設置された１つのホール素子からのホール信号を検出するホール信号検出部と、前記ブラシレスモータの回転中に、前記複数のトランジスタのうち少なくとも１つのトランジスタを、所定のタイミングで所定の時間だけ、通電可能状態に設定するパワーデバイス制御部と、前記通電可能状態に設定された場合に当該少なくとも１つのトランジスタを流れる相電流を検出する相電流検出部と、前記通電可能状態に設定されているタイミングにおける、前記ホール信号と、前記検出される相電流と、に基いて、前記ブラシレスモータの回転方向を検知する回転方向検知部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態における低電位側用の相電流検出回路の構成を示す図である。
【図４】第１実施形態における高電位側用の相電流検出回路の構成を示す図である。
【図５Ａ】第１実施形態におけるモータ正転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。
【図５Ｂ】第１実施形態におけるモータ逆転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。
【図６】第１実施形態に係るモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態における検出関係図である。
【図８Ａ】第２実施形態におけるモータ正転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。
【図８Ｂ】第２実施形態におけるモータ逆転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。
【図９】第３実施形態における低電位側用の相電流検出回路の構成を示す図である。
【図１０】第３実施形態における高電位側用の相電流検出回路の構成を示す図である。
【図１１Ａ】第３実施形態におけるモータ正転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。
【図１１Ｂ】第３実施形態におけるモータ逆転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。
【図１２】第３実施形態における検出関係図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、第１〜第３実施形態に係るモータ制御装置について詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１実施形態）
図１、図２は、第１実施形態に係るモータ制御装置１０の構成を示す図である。図１は、パワーデバイス９の高電位側に着目した場合の説明図である。図２は、パワーデバイス９の低電位側に着目した場合の説明図である。
【００１０】
モータ制御装置１０は、永久磁石等の磁石を有するロータと３相（位相差が１２０°ずつのＵ相、Ｖ相、Ｗ相。複数相の一例）のコイルが巻装されたステータとを備えるブラシレスモータであるモータＭを制御する。また、モータＭは、Ｕ相に対して設置された１つのホール素子Ｈを備える。
【００１１】
具体的には、モータ制御装置１０は、主な構成として、電源ＶＴと、パワーデバイス９と、ホール信号検出回路１（ホール信号検出部）と、相電流検出回路２（相電流検出部）と、回転数検出部３と、位置推定部４と、回転方向検知部５と、出力波形生成部６と、Ｈｉ側プリドライバ７（パワーデバイス制御部）と、Ｌｏ側プリドライバ８（パワーデバイス制御部）と、を備える。電源ＶＴは、モータ電源印加端子ＶＭと接地の間に接続され、電源電圧を出力する。
【００１２】
パワーデバイス９は、複数のトランジスタ（例えばｎＭＯＳトランジスタ）を含み、モータ電源印加端子ＶＭと、グランド端子ＧＮＤ（接地）との間に接続され、モータＭに対して電源電圧を３相の正弦波信号で端子Ｕ、Ｖ、Ｗを介して供給する。具体的には、パワーデバイス９は、６個のトランジスタＭ１〜Ｍ６と、それらに対応する６個のダイオードＤ１〜Ｄ６（例えば、寄生ダイオード、フライホイールダイオード等）と、を有する。
【００１３】
例えば、ダイオードＤ１は、トランジスタＭ１のドレイン／ソースに、それぞれカソード／アノードが接続されている。ダイオードＤ２〜Ｄ６とトランジスタＭ２〜Ｍ６についても同様に接続されている。そして、モータＭは、パワーデバイス９から供給される３相の正弦波信号により、３相のコイルに電流が流れて、駆動する。
【００１４】
ホール信号検出回路１は、ホール素子Ｈからのホール信号ＨＵＰ（ホール出力＋端子Ｕ相）、ＨＵＭ（ホール出力−端子Ｕ相。ＨＵＰの反転信号）を、それぞれ端子ＨＰ、ＨＭを介して検出し、Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌを出力する。Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌは、ホール信号ＨＵＰがホール信号ＨＵＭよりも大きければＨＩとなり、ホール信号ＨＵＰがホール信号ＨＵＭよりも小さければＬＯＷ（ＧＮＤ）となる。
【００１５】
相電流検出回路２は、３相Ｕ、Ｖ、Ｗそれぞれに流れる相電流を検出し、相電流検出信号Ｒｏｔａｔｅを出力する。例えば、相電流検出回路２は、少なくとも１つのトランジスタが通電可能状態に設定された場合に当該少なくとも１つのトランジスタを流れる相電流を検出する。
【００１６】
回転数検出部３は、ホール信号検出回路１から入力したＵ相ホール検出信号Ｈａｌｌに基いて、モータＭの回転数を検出し、検出結果に応じた信号を出力する。
【００１７】
位置推定部４は、ホール信号検出回路１から入力したＵ相ホール検出信号Ｈａｌｌに基いて、モータＭの位置を推定し、推定結果に応じた信号を出力する。
【００１８】
回転方向検知部５は、少なくとも１つのトランジスタが通電可能状態に設定されているタイミングにおける、ホール信号検出回路１から入力したＵ相ホール検出信号Ｈａｌｌと、相電流検出回路２から入力した相電流検出信号Ｒｏｔａｔｅに基いて、モータＭの回転方向を検知し、検知結果に応じた信号を出力する。
【００１９】
出力波形生成部６は、回転数検出部３による検出結果に応じた信号と、位置推定部４による推定結果に応じた信号と、回転方向検知部５による検知結果に応じた信号とを入力し、出力波形を生成して出力する。
【００２０】
Ｈｉ側プリドライバ７は、出力波形生成部６から入力した出力波形に基いて、パワーデバイス９の高電位側（トランジスタＭ１〜Ｍ３側）を制御（スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切替等）する。
【００２１】
Ｌｏ側プリドライバ８は、出力波形生成部６から入力した出力波形に基いて、パワーデバイス９の低電位側（トランジスタＭ４〜Ｍ６側）を制御（スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切替等）する。
【００２２】
また、Ｈｉ側プリドライバ７、Ｌｏ側プリドライバ８は、モータＭの回転中に、複数のトランジスタＭ１〜Ｍ６のうち少なくとも１つのトランジスタを、所定のタイミングでモータの回転が止まらない時間だけ、通電可能状態に設定することができる。具体的には、例えば、Ｌｏ側プリドライバ８は、複数のトランジスタＭ４〜Ｍ６のうちの２つのトランジスタに通電パルスを送ることで所定の時間、通電可能状態とさせることができる。なお、通電パルスをトランジスタに送ることで、モータＭに発生している誘起電圧を電流へ変換することができる。また、通電パルスの時間長は、モータＭの回転を止めない程度であれば、任意に設定できる。
【００２３】
次に、このモータ制御装置１０の動作について説明する。モータＭを始動する場合、モータＭが停止している場合と、モータＭが外部からの力によって回転している場合とがある。また、モータＭが回転している場合には、正転（正回転）している場合と、逆転（逆回転）している場合がある。例えば、モータＭによってファンを回転させる場合、ファンに吹き付ける風等の外乱の受ける方向によって、モータＭが正転している場合と逆転している場合がある。なお、所定方向の回転を正転と呼び、その正転と逆方向の回転を逆転と呼ぶ。つまり、回転指示方向は、正転の場合もあれば、逆転の場合もある。
【００２４】
そして、モータＭを正しい方向に回転させるために、モータＭがすでに回転している場合にはその回転方向を正しく認識する必要がある。そこで、以下において、ホール素子が１つしか設置されていなくてホール信号が１つの場合でもモータＭの回転方向を簡素な構成で検知できる手法について説明する。
【００２５】
まず、Ｌｏ側プリドライバ８は、モータＭの回転中に、トランジスタＭ１〜Ｍ６のうち、例えばトランジスタＭ４、Ｍ６に通電パルスを送ることで所定の時間、通電可能状態とさせる。その場合に、回転方向検知部５は、Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌと、相電流検出信号Ｒｏｔａｔｅと、に基いて、モータＭの回転方向を検知する。なお、以下で詳述するように、２つのトランジスタＭ４、Ｍ６の組み合わせと、その２つのトランジスタＭ４、Ｍ６が通電可能状態に設定されているタイミング（つまり、通電パルスが送られるタイミング（電気角９０°、２７０°））は、２つのトランジスタＭ４、Ｍ６に対応するそれぞれのコイルに発生する誘起電圧（モータＭの回転にともなって発生する誘起電圧）の差が最大になるように決定されたものである。
【００２６】
ここで、図３は、第１実施形態における低電位側用の相電流検出回路２の構成を示す図である。低電位側用の相電流検出回路２は、コンパレータＣと、スイッチング素子ＳＷと、を備える。そして、出力波形生成部６からの指示信号によりスイッチング素子ＳＷが閉じた場合、コンパレータＣは、Ｕ相の電圧とグランド電圧（０Ｖ）を比較し、Ｕ相の電圧のほうが大きいと相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。なお、Ｕ相としたのは一例であり、Ｖ相やＷ相としてもよい（相変更に応じて配線を変更）。
【００２７】
なお、本実施形態では使用しないが、高電位側用の相電流検出回路２の構成についても説明する。図４は、第１実施形態における高電位側用の相電流検出回路２の構成を示す図である。高電位側用の相電流検出回路２は、コンパレータＣと、スイッチング素子ＳＷと、を備える。そして、出力波形生成部６からの指示信号によりスイッチング素子ＳＷが閉じた場合、コンパレータＣは、モータ電源印加端子ＶＭから印加される電圧とＵ相の電圧を比較し、モータ電源印加端子ＶＭから印加される電圧のほうが大きいと相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。図３に示す低電位側用の相電流検出回路２の代わりに、図４に示す高電位側用の相電流検出回路２を用いて、モータＭの回転方向を検知することもできる。
【００２８】
次に、図５Ａを参照して、第１実施形態におけるモータ正転時の各信号等の変化について説明する。図５Ａは、第１実施形態におけるモータ正転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。モータＭは外部からの力（モータＭが接続されたファンが受ける風等。以下同様）によって正転しているものとする。
【００２９】
図５Ａにおいて、上から順に、ホール信号ＨＵＰ、ＨＵＭ（1/2・Vbiasはバイアス電圧の半分の値）、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の誘起電圧、Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌ、トランジスタＭ４、Ｍ５、Ｍ６のＯＮ／ＯＦＦ、低電位側の相電流検出回路２のスイッチング素子ＳＷのＯＮ／ＯＦＦ、Ｉｄ＿ｕｌ（トランジスタＭ４のドレイン電流）、Ｉｄ＿ｖｌ（トランジスタＭ５のドレイン電流）、Ｉｄ＿ｗｌ（トランジスタＭ６のドレイン電流）、相電流検出信号ＲｏｔａｔｅのＨＩ／ＬＯＷを示す。
【００３０】
なお、Ｉｄ＿ｕｌ、Ｉｄ＿ｖｌ、Ｉｄ＿ｗｌについて、図２における下方向を電流のプラス方向とする。また、横軸は、右方向が時間の進行方向であり、電気角で表している。
【００３１】
Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌは、電気角０°〜１８０°でＨＩとなり、電気角１８０°〜３６０°でＬＯＷとなっている。
【００３２】
トランジスタＭ４、Ｍ６は、Ｌｏ側プリドライバ８からの通電パルスによって、電気角９０°、２７０°で通電可能状態となっている。また、同じく電気角９０°、２７０°で、低電位側の相電流検出回路２（以下、単に「相電流検出回路２」ともいう。）のスイッチング素子ＳＷがＯＮとなっており、相電流検出回路２での動作が可能となる。
【００３３】
そして、電気角９０°では、トランジスタＭ４、Ｍ６において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の誘起電圧よりもＷ相の誘起電圧のほうが高いことによって、Ｉｄ＿ｕｌにはマイナス方向の電流が流れ、Ｉｄ＿ｗｌにはプラス方向の電流が流れる（そのような電流経路が形成される）。よって、Ｕ相の電圧はグランド電圧よりも小さいので、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力しない。
【００３４】
一方、電気角２７０°では、トランジスタＭ４、Ｍ６において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の誘起電圧よりもＷ相の誘起電圧のほうが低いことによって、Ｉｄ＿ｕｌにはプラス方向の電流が流れ、Ｉｄ＿ｗｌにはマイナス方向の電流が流れる（そのような電流経路が形成される）。よって、Ｕ相の電圧はグランド電圧よりも大きいので、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。
【００３５】
次に、図５Ｂを参照して、モータ逆転時の各信号等の変化について説明する。図５Ｂは、第１実施形態におけるモータ逆転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。図５Ｂにおける縦軸と横軸の各項目等は図５Ａと同様である。モータＭは外部からの力によって逆転しているものとする。
【００３６】
図５Ａの場合と同様、トランジスタＭ４、Ｍ６は、Ｌｏ側プリドライバ８からの通電パルスによって、電気角９０°、２７０°で通電可能状態となっている。また、同じく電気角９０°、２７０°で、相電流検出回路２のスイッチング素子ＳＷがＯＮとなっており、相電流検出回路２での動作が可能となる。
【００３７】
そして、電気角９０°では、トランジスタＭ４、Ｍ６において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の誘起電圧よりもＷ相の誘起電圧のほうが低いことによって、Ｉｄ＿ｕｌにはプラス方向の電流が流れ、Ｉｄ＿ｗｌにはマイナス方向の電流が流れる（そのような電流経路が形成される）。よって、Ｕ相の電圧はグランド電圧よりも大きいので、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。
【００３８】
一方、電気角２７０°では、トランジスタＭ４、Ｍ６において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の誘起電圧よりもＷ相の誘起電圧のほうが高いことによって、Ｉｄ＿ｕｌにはマイナス方向の電流が流れ、Ｉｄ＿ｗｌにはプラス方向の電流が流れる（そのような電流経路が形成される）。よって、Ｕ相の電圧はグランド電圧よりも小さいので、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力しない。
【００３９】
したがって、回転方向検知部５は、電気角９０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＨＩで相電流検出信号（Ｒｏｔａｔｅ）がＬＯＷであり、かつ、電気角２７０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＬＯＷで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＨＩであれば、モータＭが正転していると判定できる。
【００４０】
また、回転方向検知部５は、電気角９０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＨＩで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＨＩであり、かつ、電気角２７０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＬＯＷで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＬＯＷであれば、モータＭが逆転していると判定できる。
【００４１】
次に、図６を参照して、第１実施形態に係るモータ制御装置１０の動作について説明する。図６は、第１実施形態に係るモータ制御装置１０の動作を示すフローチャートである。なお、本実施形態の特徴と直接的に関係の無い処理や、動作主体が図１、図２に示す各構成のいずれかに一義的に決まらない処理等については、動作主体を「モータ制御装置１０」と記載する。
【００４２】
まず、Ｓ１において、モータ制御装置１０は、予め記憶された情報やユーザによる入力等に基いて、モータＭの回転指示方向を設定する。回転指示方向は、正転の場合もあれば、逆転の場合もある。次に、Ｓ２において、モータ制御装置１０は、ホール周期（ホール信号の周期）を検出する。
【００４３】
次に、Ｓ３において、モータ制御装置１０は、トルク指令（モータＭを動作させる指令）があったか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はＳ４に進み、Ｎｏの場合はＳ２に戻る。
【００４４】
Ｓ４において、モータ制御装置１０は、回転数検出部３による検出結果に基いて、モータＭが回転しているか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はＳ１０に進み、Ｎｏの場合はＳ５に進む。Ｓ５において、モータ制御装置１０は、回転指示方向が正転か否かを判定する。
【００４５】
Ｓ５でＹｅｓの場合、モータ制御装置１０は、モータＭを正転させるために、出力波形生成部６、Ｈｉ側プリドライバ７、Ｌｏ側プリドライバ８等を用いて、Ｕ相→Ｖ相に通電させる直流励磁（Ｓ６）や、Ｕ相→Ｗ相に通電させる強制転流（Ｓ７）を実行し、Ｓ１０に進む。
【００４６】
Ｓ５でＮｏの場合、モータ制御装置１０は、モータＭを逆転させるために、出力波形生成部６、Ｈｉ側プリドライバ７、Ｌｏ側プリドライバ８等を用いて、Ｕ相→Ｖ相に通電させる直流励磁（Ｓ８）や、Ｗ相→Ｖ相に通電させる強制転流（Ｓ９）を実行し、Ｓ１０に進む。
【００４７】
Ｓ１０において、出力波形生成部６は、第１の検出位置、第２の検出位置を算出する。ここで、第１の検出位置、第２の検出位置とは、モータＭの回転方向を検知するための電気角のことであり、例えば、それぞれ、９０°、２７０°である。この第１の検出位置、第２の検出位置は、例えば、後述する図７に示すような情報に基いて決定することができる。
【００４８】
次に、Ｓ１１において、Ｌｏ側プリドライバ８は第１の検出位置の出力をＯＮする。これによって、例えば、トランジスタＭ４、Ｍ６は、電気角９０°でＬｏ側プリドライバ８からの通電パルスにより通電可能状態となる。
【００４９】
次に、Ｓ１２において、Ｌｏ側プリドライバ８は第２の検出位置の出力をＯＮする。これによって、例えば、トランジスタＭ４、Ｍ６は、電気角２７０°でＬｏ側プリドライバ８からの通電パルスにより通電可能状態となる。
【００５０】
次に、Ｓ１３において、回転方向検知部５は、第１の検出位置での相電流検出信号Ｒｏｔａｔｅ１がＬＯＷで、かつ、第２の検出位置での相電流検出信号Ｒｏｔａｔｅ２がＨＩであるか（つまり、モータＭの回転方向が正転か）否かを判定し、Ｙｅｓの場合はＳ１４に進み、Ｎｏの場合はＳ１９に進む。
【００５１】
Ｓ１４において、モータ制御装置１０は、回転指示方向が正転か否かを判定し。Ｙｅｓの場合はＳ１６に進み、Ｎｏの場合はＳ１５に進む。
Ｓ１５において、モータ制御装置１０は、モータＭをブレーキし（例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の低電位側をＯＮし）、Ｓ８に進む。
【００５２】
Ｓ１９において、回転方向検知部５は、第１の検出位置での相電流検出信号Ｒｏｔａｔｅ１がＨＩで、かつ、第２の検出位置での相電流検出信号Ｒｏｔａｔｅ２がＬＯＷであるか（つまり、モータＭの回転方向が逆転か）否かを判定し、Ｙｅｓの場合はＳ２０に進み、Ｎｏの場合はＳ１０に進む。
【００５３】
Ｓ２０において、モータ制御装置１０は、回転指示方向が逆転か否かを判定し。Ｙｅｓの場合はＳ２２に進み、Ｎｏの場合はＳ２１に進む。
Ｓ２１において、モータ制御装置１０は、モータＭをブレーキし（例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の低電位側をＯＮし）、Ｓ６に進む。
【００５４】
Ｓ１６において、モータ制御装置１０は、現在がＵ相ホール検出信号Ｈａｌｌの立ち上がりエッジ（つまり電気角０°）か否かを判定し、Ｙｅｓの場合はＳ１７に進み、Ｎｏの場合はＳ１６に戻る。
Ｓ１７において、モータ制御装置１０は、出力波形生成部６による通電相で制御（Ｖ相、Ｗ相→Ｕ相に通電）し、Ｓ１８に進む。
【００５５】
Ｓ２２において、モータ制御装置１０は、現在がＵ相ホール検出信号Ｈａｌｌの立ち上がりエッジか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はＳ２３に進み、Ｎｏの場合はＳ２２に戻る。
Ｓ２３において、モータ制御装置１０は、出力波形生成部６による通電相で制御（Ｕ相、Ｖ相→Ｗ相に通電）し、Ｓ１８に進む。Ｓ１８において、モータ制御装置１０は、所定の回転方向（回転指示方向）でモータＭを駆動する。
【００５６】
このように、第１実施形態のモータ制御装置１０によれば、ホール信号が１つの場合でもモータＭの回転方向を簡素な構成で検知することができる。具体的には、モータＭの回転中に、複数のトランジスタＭ１〜Ｍ６のうちの１つ以上のトランジスタに通電パルスを送ることで所定の時間、通電可能状態とさせ、そのときに、Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌと相電流検出信号Ｒｏｔａｔｅに基いてモータＭの回転方向を検知することができる。
【００５７】
従来技術で、ブラシレスモータにホール素子が１つしか設置されていない場合でも、例えば、１つのホール信号と、複数相のうちの２相についてのブラシレスモータの回転にともなって発生する誘起電圧の比較結果と、に基いて、ブラシレスモータの回転方向を検知する方法がある。しかしながら、この方法では、ブラシレスモータの回転にともなって発生する誘起電圧が大きい場合等にも対応しなければならないので、２相の誘起電圧を比較するためのコンパレータ等の素子の仕様として高耐圧、大面積等が必要になり、部品の価格や大きさの点で改善の余地がある。一方、第１実施形態のモータ制御装置１０によれば、相電流検出回路２に用いるコンパレータＣ（図３、図４参照）等の素子の仕様として高耐圧、大面積等は不要となりになり、部品の価格や大きさの点で大きく改善できる。
【００５８】
また、２つのトランジスタＭ４、Ｍ６の組み合わせと、通電パルスを送る電気角９０°、２７０°というタイミングによって、トランジスタＭ４、Ｍ６に対応するそれぞれのコイルに発生する誘起電圧の差が最大になる。よって、Ｉｄ＿ｕｌとＩｄ＿ｗｌにそれぞれ流れる電流の絶対値が大きくなり（図５Ａ、図５Ｂ参照）、ノイズによる影響を抑制することができる。
【００５９】
また、通電パルスを送ったときにトランジスタに電流が流れてダイオードには電流が流れないようにすることで、電圧降下の影響が少なく済み、検知性能が向上する。
【００６０】
なお、通電パルスを送るトランジスタはＭ４、Ｍ６に限定されない。図７は、第１実施形態における検出関係図である。図７に示すように、行Ｌ４が、通電パルスを送るトランジスタとしてトランジスタＭ４、Ｍ６を選んだ場合である。ほかに、例えば、行Ｌ５に示すように、通電パルスを送るトランジスタとしてＭ４とＭ５を選んでもよい。その場合、電流検出点（モータＭの回転方向検知を行うための電気角）を３０°、２１０°とすると、トランジスタＭ４、Ｍ６を選んで電流検出点を９０°、２７０°とした場合と同様である。その他、行Ｌ６や行Ｌ１〜Ｌ３に示すようにして、通電パルスを送るトランジスタを他の組み合わせで２つ選んでもよい（必要に応じて配線を変更）。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータ制御装置１０について説明する。第１実施形態と同様の事項については説明を適宜省略する。この第２実施形態では、図７の行Ｌ５に示すように、通電パルスを送るトランジスタとしてトランジスタＭ４、Ｍ５を選びつつ、第１実施形態と比較するために、電流検出点を、３０°と２１０°ではなく、第１実施形態と同様に９０°、２７０°とする。
【００６２】
図８Ａは、第２実施形態におけるモータ正転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。モータＭは外部からの力によって正転しているものとする。また、図８Ａにおける縦軸と横軸の各項目等は図５Ａと同様である。
【００６３】
Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌは、電気角０°〜１８０°でＨＩとなり、電気角１８０°〜３６０°でＬＯＷとなっている。
【００６４】
トランジスタＭ４、Ｍ５は、Ｌｏ側プリドライバ８からの通電パルスによって、電気角９０°、２７０°で通電可能状態となっている。また、同じく電気角９０°、２７０°で、相電流検出回路２のスイッチング素子ＳＷがＯＮとなっており、相電流検出回路２での動作が可能となる。
【００６５】
そして、電気角９０°では、トランジスタＭ４、Ｍ５において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の誘起電圧よりもＷ相の誘起電圧のほうが高いことによって、Ｉｄ＿ｕｌにはマイナス方向の電流が流れ、Ｉｄ＿ｖｌにはプラス方向の電流が流れる。よって、Ｕ相の電圧はグランド電圧よりも小さいので、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力しない。
【００６６】
一方、電気角２７０°では、トランジスタＭ４、Ｍ５において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の誘起電圧よりもＷ相の誘起電圧のほうが低いことによって、Ｉｄ＿ｕｌにはプラス方向の電流が流れ、Ｉｄ＿ｖｌにはマイナス方向の電流が流れる。よって、Ｕ相の電圧はグランド電圧よりも大きいので、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。
【００６７】
次に、図８Ｂを参照して、第２実施形態におけるモータ逆転時の各信号等の変化について説明する。図８Ｂは、第２実施形態におけるモータ逆転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。モータＭは外部からの力によって逆転しているものとする。また、図８Ｂにおける縦軸と横軸の各項目等は図８Ａと同様である。
【００６８】
図８Ａの場合と同様、トランジスタＭ４、Ｍ５は、Ｌｏ側プリドライバ８からの通電パルスによって、電気角９０°、２７０°で通電可能状態となっている。また、同じく電気角９０°、２７０°で、相電流検出回路２のスイッチング素子ＳＷがＯＮとなっており、相電流検出回路２での動作が可能となる。
【００６９】
そして、電気角９０°では、トランジスタＭ４、Ｍ５において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の誘起電圧よりもＷ相の誘起電圧のほうが低いことによって、Ｉｄ＿ｕｌにはプラス方向の電流が流れ、Ｉｄ＿ｖｌにはマイナス方向の電流が流れる。よって、Ｕ相の電圧はグランド電圧よりも大きいので、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。
【００７０】
一方、電気角２７０°では、トランジスタＭ４、Ｍ６において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の誘起電圧よりもＷ相の誘起電圧のほうが高いことによって、Ｉｄ＿ｕｌにはマイナス方向の電流が流れ、Ｉｄ＿ｖｌにはプラス方向の電流が流れる。よって、Ｕ相の電圧はグランド電圧よりも小さいので、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力しない。
【００７１】
したがって、回転方向検知部５は、電気角９０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＨＩで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＬＯＷであり、かつ、電気角２７０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＬＯＷで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＨＩであれば、モータＭが正転していると判定できる。
【００７２】
また、回転方向検知部５は、電気角９０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＨＩで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＨＩであり、かつ、電気角２７０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＬＯＷで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＬＯＷであれば、モータＭが逆転していると判定できる。
【００７３】
このように、第２実施形態のモータ制御装置１０によれば、トランジスタＭ４、Ｍ５の組み合わせと、通電パルスを送る電気角９０°、２７０°というタイミングでも、モータＭの回転方向を検知できる。なお、トランジスタＭ４、Ｍ５の組み合わせの場合、通電パルスを送るタイミングを電気角３０°、２１０°とすれば（図７参照）、第１実施形態と同様、トランジスタＭ４、Ｍ５に対応するそれぞれのコイルに発生する誘起電圧の差が最大になり、Ｉｄ＿ｕｌとＩｄ＿ｖｌにそれぞれ流れる電流の絶対値が大きくなり、ノイズによる影響を抑制することができる。
【００７４】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態のモータ制御装置１０について説明する。第１実施形態と同様の事項については説明を適宜省略する。この第３実施形態では、通電パルスを送る対象のトランジスタを１つとする。そして、回転方向検知部５は、その１つのトランジスタが通電可能状態に設定されているタイミングにおける、Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌと、相電流検出信号Ｒｏｔａｔｅと、に基いて、モータＭの回転方向を検知する。
【００７５】
ここで、図９は、第３実施形態における低電位側用の相電流検出回路２の構成を示す図である。低電位側用の相電流検出回路２は、コンパレータＣと、スイッチング素子ＳＷと、基準電圧ＶＲＥＦを生成する基準電圧生成回路Ｖ１と、を備える。そして、出力波形生成部６からの指示信号によりスイッチング素子ＳＷが閉じた場合、コンパレータＣは、Ｕ相の電圧と基準電圧ＶＲＥＦを比較し、Ｕ相の電圧のほうが大きいと相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。なお、Ｕ相としたのは一例であり、Ｖ相やＷ相としてもよい（相変更に応じて配線を変更）。
【００７６】
なお、本実施形態では使用しないが、高電位側用の相電流検出回路２の構成についても説明する。図１０は、第３実施形態における高電位側用の相電流検出回路の構成を示す図である。高電位側用の相電流検出回路２は、コンパレータＣと、スイッチング素子ＳＷと、基準電圧ＶＲＥＦを生成する基準電圧生成回路Ｖ１と、を備える。そして、出力波形生成部６からの指示信号によりスイッチング素子ＳＷが閉じた場合、コンパレータＣは、モータ電源印加端子ＶＭから印加される電圧とＵ相の電圧を比較し、モータ電源印加端子ＶＭから印加される電圧のほうが大きいと相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。図９に示す低電位側用の相電流検出回路２の代わりに、図１０に示す高電位側用の相電流検出回路２を用いて、モータＭの回転方向を検知することもできる。
【００７７】
図１１Ａは、第３実施形態におけるモータ正転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。ここでは、通電パルスを送るトランジスタとしてトランジスタＭ４を選んでいる。また、モータＭは外部からの力によって正転しているものとする。また、図１１Ａにおける縦軸と横軸の各項目等は、図５Ａと比較して、縦軸のＩｄ＿ｗｌがＩｆ＿ｗｌ（図２のダイオードＤ６に流れる電流（図２の上向きをプラス方向とする。））に変わった以外は同様である。
【００７８】
Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌは、電気角０°〜１８０°でＨＩとなり、電気角１８０°〜３６０°でＬＯＷとなっている。
【００７９】
トランジスタＭ４は、Ｌｏ側プリドライバ８からの通電パルスによって、電気角９０°、２７０°で通電可能状態となっている。また、同じく電気角９０°、２７０°で、相電流検出回路２のスイッチング素子ＳＷがＯＮとなっており、相電流検出回路２での動作が可能となる。
【００８０】
そして、電気角９０°では、トランジスタＭ４において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の電圧（誘起電圧）はＷ相の電圧（誘起電圧）よりも小さいが、ダイオードＤ４〜Ｄ６は図２の下方向に電流を通さないので電流経路が形成されない。したがって、Ｉｄ＿ｕｌ、Ｉｄ＿ｖｌ、Ｉｆ＿ｗｌのいずれにも電流が流れず、また、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力しない。
【００８１】
一方、電気角２７０°では、トランジスタＭ４において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の電圧（誘起電圧）はＷ相の電圧（誘起電圧）よりも大きい。したがって、Ｉｄ＿ｕｌ、Ｉｆ＿ｗｌにはいずれにもプラス方向の電流が流れ、また、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。
【００８２】
次に、図１１Ｂを参照して、第３実施形態におけるモータ逆転時の各信号等の変化について説明する。図１１Ｂは、第３実施形態におけるモータ逆転時の各信号等の変化を示すタイムチャートである。モータＭは外部からの力によって逆転しているものとする。また、図１１Ｂにおける縦軸と横軸の各項目等は図１１Ａと同様である。
【００８３】
図１１Ａの場合と同様、トランジスタＭ４は、Ｌｏ側プリドライバ８からの通電パルスによって、電気角９０°、２７０°で通電可能状態となっている。また、同じく電気角９０°、２７０°で、相電流検出回路２のスイッチング素子ＳＷがＯＮとなっており、相電流検出回路２での動作が可能となる。
Ｕ相ホール検出信号Ｈａｌｌは、電気角０°〜１８０°でＨＩとなり、電気角１８０°〜３６０°でＬＯＷとなっている。
【００８４】
そして、電気角９０°では、トランジスタＭ４において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の電圧（誘起電圧）はＷ相の電圧（誘起電圧）よりも大きい。したがって、Ｉｄ＿ｕｌ、Ｉｆ＿ｗｌにはいずれにもプラス方向の電流が流れ、また、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力する。
【００８５】
一方、電気角２７０°では、トランジスタＭ４において通電可能状態となる。また、そのとき、Ｕ相の電圧（誘起電圧）はＷ相の電圧（誘起電圧）よりも小さいが、ダイオードＤ４〜Ｄ６は図２の下方向に電流を通さないので電流経路が形成されない。したがって、Ｉｄ＿ｕｌ、Ｉｄ＿ｖｌ、Ｉｆ＿ｗｌのいずれにも電流が流れず、また、相電流検出回路２は相電流検出信号ＲｏｔａｔｅとしてＨＩ信号を出力しない。
【００８６】
よって、回転方向検知部５は、電気角９０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＨＩで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＬＯＷであり、かつ、電気角２７０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＬＯＷで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＨＩであれば、モータＭが正転していると判定できる。
【００８７】
また、回転方向検知部５は、電気角９０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＨＩで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＨＩであり、かつ、電気角２７０°のときにＵ相ホール検出信号ＨａｌｌがＬＯＷで相電流検出信号ＲｏｔａｔｅがＬＯＷであれば、モータＭが逆転していると判定できる。
【００８８】
このように、第３実施形態のモータ制御装置１０によれば、通電パルスを送る対象のトランジスタが１つであっても、モータＭの回転方向を検知できる。
【００８９】
なお、通電パルスを送るトランジスタはＭ４に限定されない。ここで、図１２は、第３実施形態における検出関係図である。
【００９０】
図１２に示すように、行Ｌ１４が、通電パルスを送るトランジスタとしてトランジスタＭ４を選んだ場合である。ほかに、例えば、行Ｌ１５に示すように、通電パルスを送るトランジスタとしてトランジスタＭ５を選んでもよい。その場合、電流検出点は、例えば３０°と２１０°とすればよい。その他、行Ｌ１６や行Ｌ１１〜Ｌ１３に示すようにして、通電パルスを送るトランジスタを別のものとしてもよい（必要に応じて配線を変更）。
【００９１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００９２】
例えば、モータＭにおけるコイルの複数相の一例として３相の場合について説明したが、これに限定されず、４相以上であってもよい。
【００９３】
また、パワーデバイス９の低電位側ではなく高電位側でモータＭの回転方向検知のための動作を行う場合、図１のＩｄ＿ｕｈ、Ｉｄ＿ｖｈ、Ｉｄ＿ｗｈおよびＩｆ＿ｗｈは、図２のＩｄ＿ｕｌ、Ｉｄ＿ｖｌ、Ｉｄ＿ｗｌおよびＩｆ＿ｗｌに対応するものとして考えればよい。
【符号の説明】
【００９４】
１…ホール信号検出回路、２…相電流検出回路、３…回転数検出部、４…位置推定部、５…回転方向検知部、６…出力波形生成部、７…Ｈｉ側プリドライバ、８…Ｌｏ側プリドライバ、９…パワーデバイス、１０…モータ制御装置
【図１】
2020048309.tif 000003
【図２】
2020048309.tif 000004
【図３】
2020048309.tif 000005
【図４】
2020048309.tif 000006
【図５Ａ】
2020048309.tif 000007
【図５Ｂ】
2020048309.tif 000008
【図６】
2020048309.tif 000009
【図７】
2020048309.tif 000010
【図８Ａ】
2020048309.tif 000011
【図８Ｂ】
2020048309.tif 000012
【図９】
2020048309.tif 000013
【図１０】
2020048309.tif 000014
【図１１Ａ】
2020048309.tif 000015
【図１１Ｂ】
2020048309.tif 000016
【図１２】
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