(57)【要約】【課題】モータを円滑に回転させながら、ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことが可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】マイコン３２は、始動したモータ５２の回転速度が角度補正回転速度に達した場合に、全相のコイルを無通電にし、センサ信号補正量算出部７２は、誘起電圧検出部７０が検出したＵ相コイル１４Ｕ、Ｖ相コイル１４Ｖ、Ｗ相コイル１４Ｗの誘起電圧に基づくロータの回転位置に基づいてホールセンサ１２Ｂが検出したロータ１２の回転位置の補正量を算出する。マイコン３２は、算出した補正値で補正した回転位置に対応した位相を有し、かつモータ５２を、現在の実回転速度に一致させた目標回転速度で回転させる電圧を生成するようにインバータ回路４０を制御する。【選択図】図２
2020018151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータのロータの回転軸に取り付けられた磁石の磁界を検知し、該検知した磁界に基づいて前記三相モータのロータの回転位置及び実回転速度を検出する磁界回転位置検出部と、
前記三相モータの無通電相のコイルに生じた誘起電圧に基づいて、前記三相モータのロータの回転位置を検出する誘起電圧回転位置検出部と、
前記三相モータの各相のコイルに印加する電圧を生成するインバータ回路と、
前記磁界回転位置検出部で検出した回転位置を、前記誘起電圧回転位置検出部が検出した回転位置と等しくするための補正値を算出する演算部と、
前記三相モータの始動時に、前記実回転速度を上昇させる電圧が前記三相モータに供給されるように前記インバータ回路を制御し、前記三相モータの回転速度が所定回転速度に到達した際に、三相すべてのコイルの通電をオフにするように前記インバータ回路を制御して前記ロータを空転させ、前記ロータの空転中に生じた誘起電圧で前記誘起電圧回転位置検出部が検出した回転位置に基づいて前記補正値の算出をするように前記演算部を制御し、前記演算部が前記補正値を算出した際に、前記磁界回転位置検出部で検出した回転位置を前記補正値で補正した回転位置に対応した位相を有し、かつ前記三相モータを現在の前記実回転速度に一致させた目標回転速度で回転させる電圧を生成するように前記インバータ回路を制御する制御部と、
を含むモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記目標回転速度を現在の前記実回転速度に一致させた状態での電圧の供給の開始後、前記目標回転速度を前記所定回転速度に設定すると共に、該設定した前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差を解消するように前記三相モータを回転させる電圧を生成し、前記実回転速度が前記所定回転速度に到達した際に、上位の制御装置から入力された目標回転速度と前記実回転速度との偏差を解消するように前記三相モータを回転させる電圧を生成するように前記インバータ回路を制御する請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差の解消は、比例（Ｐ）制御、比例積分（ＰＩ）制御及び比例積分微分（ＰＩＤ）制御のいずれかを用いる請求項１又は２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記演算部は、各相において、前記補正値の算出を所定回数実行すると共に、所定回数算出した補正値の平均値を算出し、
前記制御部は、各相における補正値の平均値で前記磁界回転位置検出部が検出した前記ロータの回転位置を補正する請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用エアコンのブロアモータ等に用いられるブラシレスＤＣモータ（以下、「モータ」と略記）の駆動装置は、ロータの位置に対応した位相の電圧をＦＥＴ（電界効果トランジスタ）をスイッチング素子に用いたインバータ回路に生成し、生成した電圧をモータのコイルに印加している。
【０００３】
ロータの位置の検出は、ロータ又はロータの位置検出のためにモータのシャフトと同軸に設けられているセンサマグネットの磁界を、半導体であるホール素子を用いたホールセンサによって検知する。しかしながら、ホールセンサの取り付け位置にずれがあると、ロータの位置を正確に検出できず、モータの回転が不整となる。
【０００４】
特許文献１には、モータの各コイルへの通電を一定時間停止して無通電状態となった各コイルに生じた誘起電圧に基づいてロータの位置を算出し、算出したロータの位置でホールセンサが検出するロータの位置を補正する永久磁石型同期電動機の制御装置の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４７０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図９は、特許文献１に記載の永久磁石型同期電動機の制御装置等におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。図９では、モータ始動後は第１加速段階１０４において角度補正回転速度までモータの実回転速度１０２を上げる。そして、実回転速度１０２が角度補正回転速度に到達したら、インバータ回路とモータとの間に設けられたスイッチをオフにする、又はインバータ回路のＦＥＴをオフにしてモータのコイルへの通電を停止し、モータを空転させる角度補正段階１０６に移行する。
【０００７】
角度補正段階１０６では、無通電となった各相のコイルに発生した誘起電圧を検知し、検知した誘起電圧に基づいてロータの位置を算出すると共に、ホールセンサを用いて検知されるロータの位置のズレを算出する。そして、ホールセンサが検知したロータ位置の補正量を算出する。
【０００８】
図９の第２加速段階１０８では、角度補正段階１０６で算出した補正量に基づいてホールセンサが検知したロータ位置を補正し、インバータ回路のＦＥＴを作動させてモータのコイルに印加する電圧を生成し、実回転速度１０２を目標回転速度１００まで上昇させる。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の永久磁石型同期電動機の制御装置では、角度補正段階１０６でモータが無通電状態となって空転することにより実回転速度１０２は低下し、その結果、実回転速度１０２と、前述の角度補正回転速度のまま一定である目標回転速度１００との速度差が拡大しやすい。
【００１０】
目標回転速度１００に対して実回転速度１０２が大幅に低下した状態で、実回転速度１０２を目標回転速度１００に近づける制御を行うと、モータの回転を急加速することになり、一時的ではあるが、図９に示したように実回転速度１０２が大きくハンチングし、その結果、モータの起動音が大きくなるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、モータを円滑に回転させながら、ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことが可能な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】
【００１２】
前記課題を解決するために、請求項１記載のモータ制御装置は、三相モータのロータの回転軸に取り付けられた磁石の磁界を検知し、該検知した磁界に基づいて前記三相モータのロータの回転位置及び実回転速度を検出する磁界回転位置検出部と、前記三相モータの無通電相のコイルに生じた誘起電圧に基づいて、前記三相モータのロータの回転位置を検出する誘起電圧回転位置検出部と、前記三相モータの各相のコイルに印加する電圧を生成するインバータ回路と、前記磁界回転位置検出部で検出した回転位置を、前記誘起電圧回転位置検出部が検出した回転位置と等しくするための補正値を算出する演算部と、前記三相モータの始動時に、前記実回転速度を上昇させる電圧が前記三相モータに供給されるように前記インバータ回路を制御し、前記三相モータの回転速度が所定回転速度に到達した際に、三相すべてのコイルの通電をオフにするように前記インバータ回路を制御して前記ロータを空転させ、前記ロータの空転中に生じた誘起電圧で前記誘起電圧回転位置検出部が検出した回転位置に基づいて前記補正値の算出をするように前記演算部を制御し、前記演算部が前記補正値を算出した際に、前記磁界回転位置検出部で検出した回転位置を前記補正値で補正した回転位置に対応した位相を有し、かつ前記三相モータを現在の前記実回転速度に一致させた目標回転速度で回転させる電圧を生成するように前記インバータ回路を制御する制御部と、を含んでいる。
【００１３】
このモータ制御装置によれば、モータへの通電を停止してロータを空転させて生じた誘起電圧に基づいて検出されたロータの回転位置によってロータの磁界に基づいて検出されたロータの回転位置を補正する補正値を算出した後、通電を再開する際に目標回転速度を現在の実回転速度に一致させることにより、モータの急加速を防止する。その結果、モータを円滑に回転させながら、ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことが可能になる。
【００１４】
請求項２記載のモータ制御装置は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記制御部は、前記目標回転速度を現在の前記実回転速度に一致させた状態での電圧の供給の開始後、前記目標回転速度を前記所定回転速度に設定すると共に、該設定した前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差を解消するように前記三相モータを回転させる電圧を生成し、前記実回転速度が前記所定回転速度に到達した際に、上位の制御装置から入力された目標回転速度と前記実回転速度との偏差を解消するように前記三相モータを回転させる電圧を生成するように前記インバータ回路を制御する。
【００１５】
通電再開後、目標回転速度を通電停止前の目標回転速度である所定回転速度に切り替えるが、目標回転速度と実回転速度との偏差を解消するフィードバック制御により、通電再開後のモータの急加速を防止してモータを円滑に回転させることができる。
【００１６】
請求項３記載のモータ制御装置は、請求項１又は２記載のモータ制御装置において、前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差の解消は、比例（Ｐ）制御、比例積分（ＰＩ）制御及び比例積分微分（ＰＩＤ）制御のいずれかを用いる。
【００１７】
このモータ制御装置は、目標回転速度と実回転速度との偏差を解消するフィードバック制御に、比例（Ｐ）制御、比例積分（ＰＩ）制御及び比例積分微分（ＰＩＤ）制御のいずれかを用いることにより、通電再開後のモータの急加速を防止してモータを円滑に回転させることができる。
【００１８】
請求項４記載のモータ制御装置は、請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ制御装置において、前記演算部は、各相において、前記補正値の算出を所定回数実行すると共に、所定回数算出した補正値の平均値を算出し、前記制御部は、各相における補正値の平均値で前記磁界回転位置検出部が検出した前記ロータの回転位置を補正する。
【００１９】
このモータ制御装置によれば、複数回算出したロータの回転位置の補正値の平均値を、ロータの回転位置の補正に用いることにより、ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータ制御装置を用いたモータユニットの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るモータ制御装置においてモータが角度補正回転速度で回転している場合の各相の端子電圧、誘起電圧に基づく位置信号及びホールセンサ信号の各々の一例を同じ時間軸で対比させた図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るモータ制御装置におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るモータ制御装置におけるモータの回転速度の制御の一例を示したフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の角度補正処理の一例を示したフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態の変形例に係るモータ制御装置におけるモータの回転速度の制御の一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態の変形例に係るモータ制御装置におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。
【図９】ブラシレスモータ制御装置におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態に係るモータ制御装置２０を用いたモータユニット１０の構成を示す概略図である。図１の本実施の形態に係るモータユニット１０は、一例として車両用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。
【００２２】
本実施の形態に係るモータユニット１０は、ステータ１４の外側にロータ１２が設けられた、アウターロータ構造の三相モータに係るものである。ステータ１４はコア部材に導線が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。ステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、後述するモータ制御装置２０の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。
【００２３】
ロータ１２の内側（図示せず）にはロータマグネットが設けられており、ロータマグネットは、ステータ１４で生じた回転磁界に対応することにより、ロータ１２を回転させる。ロータ１２にはシャフト１６が設けられており、ロータ１２と一体になって回転する。図１には示していないが、本実施の形態ではシャフト１６には、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが設けられ、当該多翼ファンがシャフト１６と共に回転することにより、車両用エアコンにおける送風が可能となる。
【００２４】
ステータ１４は、上ケース１８を介して、モータ制御装置２０に取り付けられる。モータ制御装置２０は、モータ制御装置２０の基板２２と、基板２２上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク２４とを備えている。ロータ１２、ステータ１４及びモータ制御装置２０を含んで構成されるモータユニット１０には、下ケース６０が取り付けられる。
【００２５】
図２は、本実施の形態に係るモータ制御装置２０の概略を示す図である。インバータ回路４０は、モータ５２のステータ１４のコイルに供給する電力をスイッチングする。例えば、インバータＦＥＴ４４Ａ、４４ＤはＵ相コイル１４Ｕに、インバータＦＥＴ４４Ｂ、４４ＥはＶ相コイル１４Ｖに、インバータＦＥＴ４４Ｃ、４４ＦはＷ相コイル１４Ｗに、各々供給する電力のスイッチングを行う。
【００２６】
インバータＦＥＴ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃの各々のドレインは、ノイズ除去用のチョークコイル４６を介して車載のバッテリ８０の正極に接続されている。また、インバータＦＥＴ４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆの各々のソースは、逆接防止ＦＥＴ４８を介してバッテリ８０の負極に接続されている。
【００２７】
本実施の形態では、シャフト１６と同軸に設けられたロータマグネット１２Ａ又はセンサマグネットの磁界をロータ１２の回転位置を示す磁界としてホールセンサ１２Ｂが検出する。マイコン３２は、ホールセンサ１２Ｂにより検出された磁界に基づいてロータ１２の回転速度及び位置（回転位置）を検出し、ロータ１２の回転速度及び回転位置に応じてインバータ回路４０のスイッチングの制御を行う。
【００２８】
マイコン３２には、エアコンのスイッチ操作に対応してエアコンを制御する、マイコン３２に対する上位の制御装置であるエアコンＥＣＵ８２からのロータ１２の回転速度に係る速度指令値を含む制御信号が入力される。また、マイコン３２には、サーミスタ５４Ａと抵抗５４Ｂとで構成された分圧回路５４と、インバータ回路４０とバッテリ８０の負極との間に設けられた電流検出部５６とが接続されている。
【００２９】
分圧回路５４を構成するサーミスタ５４Ａは、回路の基板２２の温度に応じて抵抗値が変化するので、分圧回路５４が出力する信号の電圧は基板２２の温度に応じて変化する。マイコン３２は、分圧回路５４から出力される信号の電圧の変化に基づいて、基板２２の温度を算出する。
【００３０】
電流検出部５６は、抵抗値が０．２ｍΩ〜数Ω程度のシャント抵抗５６Ａと、シャント抵抗５６Ａの両端の電位差を増幅してシャント抵抗５６Ａの電流に比例する電圧値を信号として出力するアンプ５６Ｂとを含み、アンプ５６Ｂが出力した信号は、マイコン３２の温度保護制御部６２に入力される。温度保護制御部６２は、アンプ５６Ｂが出力した信号に基づいて、インバータ回路４０の電流を算出する。
【００３１】
本実施の形態では、サーミスタ５４Ａを含む分圧回路５４からの信号、電流検出部５６が出力した信号、及びホールセンサ１２Ｂが出力した信号は、マイコン３２内の温度保護制御部６２に入力される。温度保護制御部６２は、各々入力された信号に基づいて基板２２の素子の温度、インバータ回路４０の電流、及びロータ１２の回転速度等を算出する。また、温度保護制御部６２には、電源であるバッテリ８０が接続されており、温度保護制御部６２は、バッテリ８０の電圧を電源電圧値として検知する。
【００３２】
エアコンＥＣＵ８２からの制御信号は、マイコン３２内の速度制御部６４に入力される。速度制御部６４には、ホールセンサ１２Ｂが出力した信号も入力される。速度制御部６４は、エアコンＥＣＵ８２からの制御信号並びにホールセンサ１２Ｂからの信号に基づくロータ１２の回転速度及び回転位置に基づいて、インバータ回路４０のスイッチングの制御に係るＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御のデューティ比を算出する。
【００３３】
速度制御部６４が算出したデューティ比を示す信号は、ＰＷＭ出力部６６と温度保護制御部６２とに入力される。温度保護制御部６２は、基板２２の素子の温度と、ロータ１２の回転速度と、モータ５２及びモータ制御装置２０の回路の負荷と、に基づいて、速度制御部６４が算出したデューティ比を補正して、速度制御部６４にフィードバックする。モータ及び回路の負荷は、例えば、インバータ回路４０の電流、電源電圧又はインバータ回路４０が生成した電圧のデューティ比である。本実施の形態では、インバータ回路４０が生成した電圧のデューティ比はＰＷＭ出力部６６がインバータ回路４０に生成させる電圧のデューティ比と同じである。図２に示したように、ＰＷＭ出力部６６がインバータ回路４０に生成させる電圧のデューティ比を示す信号は、温度保護制御部６２にも入力されている。
【００３４】
また、温度保護制御部６２には、記憶装置であるメモリ６８が接続されている。メモリ６８は、モータ５２及び回路が過負荷状態になった場合にデューティ比を制限するための制限値等を記憶している。
【００３５】
速度制御部６４は、温度保護制御部６２による補正を、例えばＰＩ制御等によって自身が算出したデューティ比にフィードバックし、当該フィードバックを行ったデューティ比を示す信号をＰＷＭ出力部６６に出力する。ＰＷＭ出力部６６は、入力された信号が示すデューティ比の電圧を生成するようにインバータ回路４０のスイッチングを制御する。
【００３６】
本実施の形態では、Ｕ相コイル１４Ｕ、Ｖ相コイル１４Ｖ、Ｗ相コイル１４Ｗに各々生じた誘起電圧を検出し、検出した誘起電圧に基づいて算出したロータ１２の位置信号を出力する誘起電圧検出部７０を備えている。
【００３７】
また、本実施の形態では、ホールセンサ１２Ｂが検知したロータ１２の位置信号と、誘起電圧検出部７０が誘起電圧に基いて算出したロータ１２の位置信号とを比較して、ホールセンサ１２Ｂが検出したロータ１２の位置信号の補正量を算出するセンサ信号補正量算出部７２を備えている。センサ信号補正量算出部７２が算出した補正量は、前述の速度制御部６４に入力される。速度制御部６４は、ホールセンサ１２Ｂからの信号を上述の補正量で補正して、デューティ比を算出する。
【００３８】
図３は、本実施の形態に係るモータ制御装置２０においてモータ５２が角度補正回転速度で回転している場合の各相の端子電圧、誘起電圧に基づく位置信号及びホールセンサ信号の各々の一例を同じ時間軸で対比させた図である。なお、図３の時間軸は電気角で表現されている。
【００３９】
図３に示したＵ相端子電圧１１０Ｕ、Ｖ相端子電圧１１０Ｖ、Ｗ相端子電圧１１０Ｗには、誘起電圧検出部７０が検知したものである。Ｕ相端子電圧１１０Ｕ、Ｖ相端子電圧１１０Ｖ、Ｗ相端子電圧１１０Ｗには、電圧が印加されない無通電区間１１６があり、当該無通電区間１１６ではＰＷＭ制御による小刻みな矩形波状ではなく、スロープ状に電圧が変化している。かかる無通電区間１１６における電圧の変化は、誘起電圧に基づくものである。
【００４０】
本実施の形態では、無通電区間１１６の電圧が、Ｕ相端子電圧１１０Ｕの場合にはＵ相基準電圧１１２Ｕに、Ｖ相端子電圧１１０Ｖの場合にはＶ相基準電圧１１２Ｖに、Ｗ相端子電圧１１０Ｗの場合にはＷ相基準電圧１１２Ｗに、なった時をゼロクロス点１１４とする。本実施の形態では、かかるゼロクロス点１１４に基づいてロータ１２の位置を検出する。なお、各相の基準電圧は、端子電圧のハイレベル時とローレベル時との中間値であって、必ずしも０Ｖではないが、概念上は０Ｖと規定してもよいので、誘起電圧が基準電圧となるポイントを上述のようにゼロクロス点と呼称する。
【００４１】
図３の位置信号は、図３に示した各相の端子電圧を誘起電圧検出部７０内のコンパレータ等の回路によって、各相の基準電圧以上の信号をハイレベル信号として抽出したものである。図３に示した位置信号では、ＰＷＭ制御による矩形波よりもデューティ比が大きな矩形波が、ローレベルからハイレベルに変化（以下、「立ち上がった」と呼称）するポイント及びハイレベルからローレベルに変化（以下、「立ち下がった」と呼称）するポイントをゼロクロス点１１４として抽出できる。
【００４２】
なお、コンパレータ等の回路がハイレベル信号を抽出するための閾値となる基準電圧は、モータ５２の各相のコイルが、図２のようにＹ結線（スター結線）されている場合は、Ｕ相コイル１４Ｕ、Ｖ相コイル１４Ｖ、Ｗ相コイル１４Ｗが一点に結線される中性点１４Ｎ(図２）の電圧を採用する。モータ５２の各相のコイルがデルタ結線されている場合は、コンピュータを用いたモデリング及び実機での試験を通じて基準電圧を具体的に決定する。
【００４３】
図３には、Ｕ相ホールセンサ信号１２０Ｕ、Ｖ相ホールセンサ信号１２０Ｖ、Ｗ相ホールセンサ信号１２０Ｗが示されている。本実施の形態では、上述の各相の位置信号と各相のホールセンサ信号とに基づいてホールセンサ１２Ｂの位置ずれ誤差を算出する。当該誤差の算出は、一例として下記のように行われる。
【００４４】
まず、図３では、Ｗ相ホールセンサ信号１２０Ｗに基づいて、電気角３６０度時間１２４を計測する。電気角３６０度時間１２４は、ホールセンサ信号が立ち下がった時から次にホールセンサ信号が立ち下がった時までの時間である。又は、ホールセンサ信号が立ち上がった時から次にホールセンサ信号が立ち上がった時までの時間を電気角３６０度時間１２４としてもよい。
【００４５】
次に、下記の式（１）に記したように、計測した電気角３６０度時間１２４を１２で除算して理想電気角３０度時間１２２を算出する。
理想電気角３０度時間＝電気角３６０度時間／１２    ・・・（１）
【００４６】
次いで、下記の式（２）に示したように、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８を含んだ実電気角３０度時間１２６を算出する。
実電気角３０度時間
＝Ｗ相ゼロクロス点時間
−Ｗ相ホールセンサ信号立ち下がり時間        ・・・（２）
【００４７】
式（２）において、Ｗ相ホールセンサ信号立ち下がり時間は、Ｗ相でゼロクロス点１１４が検知された直後にＷ相ホールセンサ信号１２０Ｗの立ち下がりが検知された時間である。
【００４８】
そして、下記の式（３）を用いて、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８を算出する。
ホールセンサ位置ずれ誤差
＝理想電気角３０度時間−実電気角３０度時間    ・・・（３）
【００４９】
本実施の形態では、上述のように算出されたホールセンサ位置ずれ誤差１２８に基づいて、ホールセンサ信号の補正量を決定する。例えば、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８が正の値であれば、ホールセンサ信号をホールセンサ位置ずれ誤差１２８を遅角させる必要があり、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８が負の値であれば、ホールセンサ信号をホールセンサ位置ずれ誤差１２８を進角させる必要がある。従って、本実施の形態では、ホールセンサ信号に加算すべき補正量は、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８となる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、電気角３６０度時間１２４を計測したが、ホールセンサ信号が立ち下がった時から次にホールセンサ信号が立ち上がった時までの時間、又は、ホールセンサ信号が立ち上がった時から次にホールセンサ信号が立ち下がった時までの時間を電気角１８０度時間として計測してもよい。
【００５１】
電気角１８０度時間を計測した場合には、以下の式（４）に記したように、計測した電気角１８０度時間を６で除算して理想電気角３０度時間１２２を算出する。
理想電気角３０度時間＝電気角１８０度時間／６    ・・・（４）
【００５２】
上記の式（４）を用いて理想電気角３０度時間１２２を算出した後は、上記の式（２）及び式（３）を用いてホールセンサ位置ずれ誤差１２８を算出する。なお、上記は、Ｗ相におけるホールセンサ位置ずれ誤差１２８の算出について述べたが、Ｕ相、Ｖ相におけるホールセンサ位置ずれ誤差も同様に算出できるので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
図４は、本実施の形態に係るモータ制御装置２０におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。図４に示したように、目標回転速度１００は、モータ始動時に、角度補正回転速度に設定される。図４に示した第１加速段階１０４において、目標回転速度１００である角度補正回転速度までモータ５２の実回転速度１０２を上げる。
【００５４】
モータ５２の実回転速度１０２が角度補正回転速度に達したら、インバータ回路４０の全ＦＥＴをオフにして、モータ５２のコイルへ通電を停止する角度補正段階１０６に移行する。角度補正段階１０６では、コイルへ通電停止によりロータ１２を空転させると共に、目標回転速度１００を、空転するロータ１２の、現在の実回転速度１０２（以下、「実回転速度１０２」と略記）に一致させる。ロータ１２の実回転速度１０２はホールセンサ１２Ｂで検出し、マイコン３２は、検出した実回転速度１０２を目標回転速度１００に設定する。
【００５５】
角度補正段階１０６では、目標回転速度１００を実回転速度１０２に一致させた状態で、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相のコイルに発生した誘起電圧を検知し、検知した誘起電圧に基づいてロータ１２の回転位置を算出すると共に、ホールセンサ１２Ｂを用いて検知されるロータ１２の位置のズレをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相について算出する。そして、ホールセンサ１２Ｂが検知したロータ１２の回転位置を、誘起電圧に基づいて算出したロータ１２の回転位置と等しくするための補正量をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相について算出する。
【００５６】
図４の第２加速段階１０８では、角度補正段階１０６で算出した補正量に基づいてホールセンサ１２Ｂが検知したロータ位置を補正する。そして、目標回転速度１００を実際の実回転速度１０２に一致させた状態で、インバータ回路４０のＦＥＴを作動させて、補正したロータ位置に対応した位相を有する電圧の生成を開始し、生成した電圧をモータ５２のコイルに印加する。
【００５７】
通電開始時に、目標回転速度１００と実際の実回転速度１０２との乖離が大きいと、モータ５２の実回転速度１０２が急加速されてハンチングが発生しやすくなるが、上述のように、目標回転速度１００を実際の実回転速度１０２に一致させた状態で通電を再開すると、モータ５２の回転速度の急加速が防止され、当該ハンチングが抑制される。目標回転速度１００と実際の実回転速度１０２との一致は、通電再開時になされていることを要するので、図４の第２加速段階１０８で、目標回転速度１００を実回転速度１０２に一致させてもよい。しかしながら、目標回転速度１００を実回転速度１０２に一致させる処理に若干の時間を要するおそれがある。本実施の形態では、目標回転速度１００を実回転速度１０２に一致させた状態での通電再開を確実に行うため、角度補正段階１０６で目標回転速度１００を実回転速度１０２に一致させている。
【００５８】
モータ５２への通電再開後は、目標回転速度１００を起動時の目標回転速度１００である角度補正回転速度に一致させ、目標回転速度１００と実際の実回転速度１０２との偏差を解消するように、モータ５２の回転速度を変化させて、実回転速度１０２を起動時の目標回転速度１００に追従させる。実際の実回転速度１０２が起動時の目標回転速度１００に到達した後は、エアコンＥＣＵ８２から入力される制御信号が示す目標回転速度１００にモータ５２の実回転速度１０２を追従させる回転制御を開始する。
【００５９】
第２加速段階１０８の、実回転速度１０２を角度補正回転速度に追従させる処理は、比例制御（Proportional Controller、以下、「Ｐ制御」と略記）による。第２加速段階１０８では、実回転速度１０２と目標回転速度１００である角度補正回転速度との偏差に比例してモータ５２のコイルに印加する電圧を変化させる。例えば、実回転速度１０２を角度補正回転速度まで加速する場合は、実回転速度１０２と角度補正回転速度との偏差に比例してデューティ比を大きくした電圧を生成するように、インバータ回路４０を制御する。
【００６０】
目標回転速度１００を実際の実回転速度１０２に一致させて通電開始時のモータ５２の急加速を防止すると共に、かかるＰ制御により、実回転速度１０２は、第２加速段階１０８において目標回転速度１００に対して多少のハンチングが観察されるものの、図９に示した場合よりも円滑に角度補正回転速度まで加速される。
【００６１】
図５は、本実施の形態に係るモータ制御装置２０におけるモータの回転速度の制御の一例を示したフローチャートである。ステップ５００では、目標回転速度１００が入力される。目標回転速度１００は、上述のように、角度補正回転速度である。
【００６２】
ステップ５０２では、モータ５２の回転を開始させる。モータ５２の回転を開始させるには種々の方法があるが、一例として、ロータ１２の位置をホールセンサ１２Ｂで検出し、次いで、ロータ位置に合わせた電圧を各相のコイルに印加する。そして、各相のコイルに印加する電圧を徐々に上げることにより、モータ５２の回転を開始させる。
【００６３】
ステップ５０４では、モータ５２の実回転速度１０２が目標回転速度１００である角度補正回転速度に到達したか否かを判定し、実回転速度１０２が角度補正回転速度に到達した場合には、手順をステップ５０６に移行する。実回転速度１０２が角度補正回転速度に到達しない場合は、実回転速度１０２が角度補正回転速度に到達するまで待機する。以上、ステップ５００〜５０４が、図４に示した第１加速段階１０４に相当する。
【００６４】
ステップ５０６では、インバータ回路４０の全ＦＥＴをオフにして、ロータ１２を空転させる。そして、ステップ５０８では、目標回転速度１００を実回転速度１０２に一致させる。
【００６５】
ステップ５１０では、図６を用いて後述する角度補正処理を行い、ホールセンサ位置ずれ誤差の補正量を算出する。
【００６６】
ステップ５１２では、ホールセンサ位置ずれ誤差の補正量の算出が完了したか否かを判定し、補正量の算出が完了した場合は、手順をステップ５１４に移行する。補正量の算出が完了しない場合は、手順をステップ５０８に移行する。以上、ステップ５０６〜５１２が、図４に示した角度補正段階１０６に相当する。
【００６７】
ステップ５１４では、ステップ５１０で算出した補正量に基づいてホールセンサ１２Ｂが検知したロータ位置を補正する。そして、目標回転速度１００を実際の実回転速度１０２に一致させた状態で、インバータ回路４０のＦＥＴを作動させて、補正したロータ位置に対応した位相を有する電圧の生成を開始し、生成した電圧をモータ５２のコイルに印加する。
【００６８】
ステップ５１６では、目標回転速度１００を起動時の目標回転速度１００である角度補正回転速度に一致させ、Ｐ制御で目標回転速度１００と実際の実回転速度１０２との偏差を解消するように、モータ５２の回転速度を変化させ、実回転速度１０２を起動時の目標回転速度１００に追従させて処理を終了する。以上、ステップ５１４〜５１６が、図４に示した第２加速段階１０８に相当する。実回転速度１０２が起動時の目標回転速度１００に追いついた後は、エアコンＥＣＵ８２から入力される制御信号が示す目標回転速度１００にモータ５２の実回転速度１０２を追従させる回転制御を開始する。
【００６９】
図６は、本実施の形態に係るモータ制御装置２０の角度補正処理の一例を示したフローチャートである。ステップ６００では、モータ５２を空転させた状態で、図３に示した電気角３６０度時間１２４を計測する。
【００７０】
ステップ６０２では、モータ５２を空転させた状態で、図３で示した理想電気角３０度時間１２２を、電気角３６０度時間１２４と上述の式（１）とを用いて算出する。ステップ６０４では、モータ５２を空転させた状態で、図３に示した実電気角３０度時間１２６を、式（２）を用いて算出する。
【００７１】
ステップ６０６では、モータ５２を空転させた状態で、理想電気角３０度時間１２２、実電気角３０度時間１２６及び上述の式（３）を用いてホールセンサ位置ずれ誤差１２８を算出し、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８に基づいて誤差の補正量を算出して処理をリターンする。
【００７２】
なお、角度補正処理は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各々で実行され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のホールセンサ位置ずれ誤差の補正量を算出する。当該補正量の算出は、各相において２回以上の複数回実行してもよく、複数回算出した補正量の平均値を確定した補正量とし、ホールセンサ信号の補正に用いてもよい。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８の補正量を算出するために、モータ５２の各相のコイルへの通電をオフにして、ロータ１２を空転させている際に、目標回転速度１００をロータ１２の実際の実回転速度１０２に一致させている。その結果、補正量の算出後に各相のコイルへの通電を再開した際に、目標回転速度１００と実際の実回転速度１０２との偏差が理論上は存在しない、又は存在しても微小なので、モータ５２が目標回転速度１００に実回転速度１０２を合わせるように回転を急加速する挙動が抑制される。
【００７４】
通電開始後は、Ｐ制御により実回転速度１０２を目標回転速度１００に徐々に近づけるので、モータ５２の回転が安定し、モータ５２の起動音を抑制できる。
【００７５】
本実施の形態における上述の回転制御は、マイコン３２のソフトウェアを変更することにより実現できる。従って、既存のモータ制御装置のハードウェアの構成を変更することなく、低コストでモータを円滑に回転させながら、ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことが可能なモータ制御装置を提供することができる。
【００７６】
［第１の実施の形態の変形例］
続いて、第１の実施の形態の変形例について説明する。本変形例は、図４に示した第２加速段階１０８で、Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御（Proportional-Integral Controller）を用いて、モータ５２の実回転速度１０２を目標回転速度１００に近づける点で、前述の第１の実施の形態とは相違する。しかしながら、ＰＩ制御は、ソフトウェアによる制御方式の変更で実現可能なので、本変形例に係るモータ制御装置２０のハードウェアとしての構成は、第１の実施の形態と同一である。従って、当該構成の詳細な説明は省略する。
【００７７】
図７は、本実施の形態の変形例に係るモータ制御装置２０におけるモータの回転速度の制御の一例を示したフローチャートである。図７のステップ７００からステップ７０６の手順は、図５のステップ５００からステップ５０６の手順と同一なので、説明は省略する。なお、ステップ７００〜７０４が、図８に示した第１加速段階１０４に相当する。
【００７８】
ステップ７０８では、インバータ回路４０の全ＦＥＴをオフにした際のロータ１２の実回転速度１０２を記憶する。記憶した実回転速度１０２は、後述する積分制御で使用する。
【００７９】
ステップ７１０では、目標回転速度１００を実回転速度１０２に一致させる。そして、ステップ７１２では、図６を用いて前述した角度補正処理を行い、ホールセンサ位置ずれ誤差の補正量を算出する。
【００８０】
ステップ７１４では、ホールセンサ位置ずれ誤差の補正量の算出が完了したか否かを判定し、補正量の算出が完了した場合は、手順をステップ７１６に移行する。補正量の算出が完了しない場合は、手順をステップ７１０に移行する。以上、ステップ７０６〜７１４が、図８に示した角度補正段階１０６に相当する。
【００８１】
ステップ７１６では、ステップ７１２で算出した補正量に基づいてホールセンサ１２Ｂが検知したロータ位置を補正する。そして、目標回転速度１００を実際の実回転速度１０２に一致させた状態で、インバータ回路４０のＦＥＴを作動させて、補正したロータ位置に対応した位相を有する電圧の生成を開始し、生成した電圧をモータ５２のコイルに印加する。
【００８２】
ステップ７１８では、ステップ７０８で記憶した実回転速度１０２と、現在の実際の実回転速度１０２とを比較する。ステップ７２０では、実回転速度１０２と目標回転速度１００との偏差の積分項に乗算する定数である積分ゲインを、ステップ７１８で取得した実回転速度１０２を、ステップ７０８で記憶した実回転速度１０２で除算した商として算出する。ステップ７０８で記憶した通電オフ時の実回転速度１０２と、通電を再開した際の実回転速度１０２との偏差が大きいほど、ステップ７２０で算出する積分ゲインは小さくなる。
【００８３】
積分ゲインが大きい場合はＰＩ制御における積分制御の寄与が大きくなり偏差の補正が迅速に行われるが、積分制御の寄与が過大だと実回転速度１０２が目標回転速度１００を超過（オーバーシュート）等の不具合が生じる場合がある。本変形例では、ステップ７０８で記憶した通電オフ時の実回転速度１０２と、通電を再開した際の実回転速度１０２との偏差が大きいほど、ステップ７２０で算出する積分ゲインを小さくすることにより、上述のオーバーシュート等の不具合を抑制する。
【００８４】
ステップ７２２では、目標回転速度１００を起動時の目標回転速度１００である角度補正回転速度に一致させ、ＰＩ制御で目標回転速度１００と実際の実回転速度１０２との偏差を解消するように、モータ５２の回転速度を変化させ、実回転速度１０２を起動時の目標回転速度１００に追従させて処理を終了する。以上、ステップ７１６〜７２２が、図８に示した第２加速段階１０８に相当する。実回転速度１０２が目標回転速度１００に追いついた後は、エアコンＥＣＵ８２から入力される制御信号が示す目標回転速度１００にモータ５２の実回転速度１０２を追従させる回転制御を開始する。
【００８５】
図８は、本変形例に係るモータ制御装置２０におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。図８に示したように、第２加速段階１０８においてハンチング等の不具合は観察されず、Ｐ制御のみである図４に示した場合よりも円滑に角度補正回転速度まで加速される。
【００８６】
以上説明したように、本変形例では、ＰＩ制御によって実回転速度１０２を目標回転速度１００に徐々に近づけるので、Ｐ制御のみの場合よりもモータ５２の回転が安定し、モータ５２の起動音を抑制できる。ＰＩ制御のほかに、ＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）によって実回転速度１０２を目標回転速度１００に徐々に近づけるようにしてもよい。
【００８７】
本変形例における上述の回転制御は、マイコン３２のソフトウェアを変更することにより実現できる。従って、既存のモータ制御装置のハードウェアの構成を変更することなく、低コストでモータを円滑に回転させながら、ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことが可能なモータ制御装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０…モータユニット、１２…ロータ、１２Ａ…ロータマグネット、１２Ｂ…ホールセンサ、１４…ステータ、１４Ｎ      中性点、１４Ｕ…Ｕ相コイル、１４Ｖ…Ｖ相コイル、１４Ｗ…Ｗ相コイル、１６…シャフト、１８…上ケース、２０…モータ制御装置、２２…基板、２４…ヒートシンク、３２…マイコン、４０…インバータ回路、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆ…インバータＦＥＴ、４６…チョークコイル、４８…逆接防止ＦＥＴ、５２…モータ、５４…分圧回路、５４Ａ…サーミスタ、５４Ｂ…抵抗、５６…電流検出部、５６Ａ…シャント抵抗、５６Ｂ…アンプ、６０…下ケース、６２…温度保護制御部、６４…速度制御部、６６…ＰＷＭ出力部、６８…メモリ、７０…誘起電圧検出部、７２…センサ信号補正量算出部、８０…バッテリ、８２…エアコンＥＣＵ、９０…目標回転速度、９２…回転速度、９４…第１加速段階、９６…角度補正段階、９８…第２加速段階、１００…目標回転速度、１０２…実回転速度、１０４…第１加速段階、１０６…角度補正段階、１０８…第２加速段階、１１０Ｕ…Ｕ相端子電圧、１１０Ｖ…Ｖ相端子電圧、１１０Ｗ…Ｗ相端子電圧、１１２Ｕ…Ｕ相基準電圧、１１２Ｖ…Ｖ相基準電圧、１１２Ｗ…Ｗ相基準電圧、１１４…ゼロクロス点、１１６…無通電区間、１２０Ｕ…Ｕ相ホールセンサ信号、１２０Ｖ…Ｖ相ホールセンサ信号、１２０Ｗ…Ｗ相ホールセンサ信号、１２２…理想電気角３０度時間、１２４…電気角 ３６０度時間、１２６…実電気角３０度時間、１２８…ホールセンサ位置ずれ誤差
【図１】
2020018151.tif 000003
【図２】
2020018151.tif 000004
【図３】
2020018151.tif 000005
【図４】
2020018151.tif 000006
【図５】
2020018151.tif 000007
【図６】
2020018151.tif 000008
【図７】
2020018151.tif 000009
【図８】
2020018151.tif 000010
【図９】
2020018151.tif 000011