(57)【要約】【課題】回転位置信号の出力タイミングにずれがある場合でも、より正弦波に近い波形を出力し得るモータ制御装置を提供する。【解決手段】マイコン２のモータ制御回路８は、ホール素子６Ｈａ，６Ｈｂ，６Ｈｃによりモータ６のロータ回転位置を検出し、その回転位置信号に基づいて決定したタイミングで波形メモリ３１より正弦波状の波形データを読み出し、その波形データに応じた電圧信号を、インバータ回路５を介してモータ６の巻線６ｕ，６ｖ，６ｗに出力する。波形演算部１２は、今回の制御周期においてＰＷＭ信号を出力する場合に、対応する波形データ値と前回のデータ値とを比較して、両者の差が所定値Ａ以上である場合は前記差の一部に相当する値だけ今回出力するデータ値を修正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータを制御するモータ制御装置において、
前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出手段と
正弦波状の波形データが記憶される波形データ記憶手段と、
前記回転位置信号に基づいて決定したタイミングで前記波形データ記憶手段より波形データを読み出し、その波形データに応じた電圧信号を、駆動手段を介して前記モータの巻線に出力する駆動信号出力手段と、
前回の制御周期において出力した電圧信号に応じたデータ値を記憶するデータ履歴記憶手段と、
今回の制御周期において電圧信号を出力する場合に、対応する波形データ値と前記データ履歴記憶手段に記憶されている前回のデータ値とを比較して、両者の差が所定値以上である場合は、前記差の一部に相当する値だけ今回出力するデータ値を修正する出力データ修正手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記位置検出手段は、位置センサであることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は、前記モータの電圧，前記モータの電流，前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて前記ロータの回転位置信号を生成することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記出力データ修正手段が前記修正に用いるデータを、前記所定値に設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記出力データ修正手段が前記修正に用いるデータは、前記修正を所定回数繰り返すことで、前記出力データが前記正弦波状の波形データに一致するように設定されているデータであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記永久磁石モータと、
請求項１乃至５の何れかに記載のモータ制御装置と、
このモータ制御装置より出力される電圧信号が与えられる、前記駆動手段としてのインバータ回路とを備えてなることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項７】
流体移送用のポンプ機構と、
このポンプ機構を駆動する、前記永久磁石モータからなるポンプモータと、
請求項６記載のモータ駆動システムとを備え、前記ポンプモータを駆動することを特徴とするポンプ装置。
【請求項８】
永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータを制御するモータ制御方法において、
前記ロータの回転位置を位置検出手段により検出し、
前記位置検出手段より出力される回転位置信号に基づいて決定したタイミングで波形データ記憶手段に記憶されている正弦波状の波形データを読み出し、
前記波形データに応じた電圧信号を生成し、駆動手段を介して前記モータの巻線に出力する場合に、
前回の制御周期において出力した電圧信号に応じたデータ値をデータ履歴記憶手段に記憶し、
今回の制御周期において電圧信号を出力する場合に、対応する波形データ値と前記データ履歴記憶手段に記憶されている前回のデータ値とを比較して、両者の差が所定値以上である場合は、前記差の一部に相当する値だけ今回出力するデータ値を修正することを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータを制御するモータ制御装置及び方法，並びに前記モータ制御装置を備えて構成されるモータ駆動システム，そのシステムを備えてなるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コストの安い８ビットマイコンにおいてブラシレスＤＣモータのような永久磁石型モータを正弦波駆動する技術として、例えば特許文献１に開示されているように、ロータ位置をホール素子などの位置センサで検出し、位置情報に基づきＲＯＭなどから正弦波データを読み出して、そのデータに基づきモータの巻線に通電を行うものがある。斯様な構成によれば、位相制御を実施したい場合には、正弦波データを読み出すべきＲＯＭのアドレスを変更すれば容易に実施できる。
【０００３】
しかしながら、位置センサによって検出される位置信号は粗い(電気角６０゜間隔)信号であり、ＲＯＭなどに記憶されているデータを読み出す時間と実際に動作する時間とにずれが生じる場合が多く、正しい位置に応じた駆動信号パターンが出力されないケースが多い。このようなずれを解消するため、特許文献２では、位置検出信号と位置指示信号とを比較して、両者間に所定値以上のずれが生じている場合には位置指示信号をリセットすることで、モータ位置と駆動位置との同期をとる方式が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３２４８７３号公報
【特許文献２】特開２００４−３２８８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の構成を採用した場合に、同期をとる前後の駆動波形を観察すると、電圧が急激に変化する場合がある。これは、位置信号のずれを補正した結果、読み出し先のアドレスが大きく変更されるからであり、モータの駆動波形である正弦波に歪みが生じて騒音が発生する。これは、静音性が重視される車載用などに使用されるモータ駆動システムにとっては、製品の質を損なうことになる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、回転位置信号の出力タイミングにずれがある場合でも、より正弦波に近い波形を出力し得るモータ制御装置，モータ駆動システム，モータ制御方法、およびポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載のモータ制御装置は、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータを制御するものにおいて、
前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出手段と
正弦波状の波形データが記憶される波形データ記憶手段と、
前記回転位置信号に基づいて決定したタイミングで前記波形データ記憶手段より波形データを読み出し、その波形データに応じた電圧信号を、駆動手段を介して前記モータの巻線に出力する駆動信号出力手段と、
前回の制御周期において出力した電圧信号に応じたデータ値を記憶するデータ履歴記憶手段と、
今回の制御周期において電圧信号を出力する場合に、対応する波形データ値と前記データ履歴記憶手段に記憶されている前回のデータ値とを比較して、両者の差が所定値以上である場合は、前記差の一部に相当する値だけ今回出力するデータ値を修正する出力データ修正手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項６記載のモータ駆動システムは、前記永久磁石モータと、請求項１乃至５の何れかに記載のモータ制御装置と、このモータ制御装置より出力される電圧信号が与えられる、前記駆動手段としてのインバータ回路とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
請求項７記載のポンプ装置は、流体移送用のポンプ機構と、このポンプ機構を駆動する、前記永久磁石モータからなるポンプモータと、請求項６記載のモータ駆動システムとを備え、前記ポンプモータを駆動することを特徴とする。
【０００９】
請求項８記載のモータ制御方法は、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータを電圧制御する方法において、
前記ロータの回転位置を位置検出手段により検出し、
前記位置検出手段より出力される回転位置信号に基づいて決定したタイミングで波形データ記憶手段に記憶されている正弦波状の波形データを読み出し、
前記波形データに応じた電圧信号を生成し、駆動手段を介して前記モータの巻線に出力する場合に、
前回の制御周期において出力した電圧信号に応じたデータ値をデータ履歴記憶手段に記憶し、
今回の制御周期において電圧信号を出力する場合に、対応する波形データ値と前記データ履歴記憶手段に記憶されている前回のデータ値とを比較して、両者の差が所定値以上である場合は、前記差の一部に相当する値だけ今回出力するデータ値を修正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載のモータ制御装置又は請求項８記載のモータ制御方法によれば、位置検出手段によって得られる回転位置信号の出力タイミングにずれが生じているため、波形データ記憶手段より読み出した波形データの値が正弦波から大きく逸脱するおそれがある場合でも、前回と今回とのデータ値の差の一部に相当する値だけ修正するので、出力データ値の修正がモータの駆動状態に及ぼす影響を緩和して、モータの駆動を滑らかに継続することができる。
【００１１】
請求項６記載のモータ駆動システムによれば、本発明のモータ制御装置により生成出力される電圧信号をインバータ回路に与えて、永久磁石モータを駆動することができる。
請求項７記載のポンプ装置によれば、請求項６記載のモータ駆動システムによりポンプモータを制御することで、ポンプ機構によって流体を移送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図５を参照して説明する。図１は、ブラシレスＤＣモータを駆動するシステムの構成を示している。制御ＩＣ１は（モータ制御装置）、例えば（株）東芝の製品，８ビットマイクロコントローラ，ＴＭＰ８８ＣＨ４１のように、モータをＰＷＭ制御により正弦波駆動する機能を内蔵したマイクロコンピュータ（マイコン）２である。また、ゲートドライブ回路４と、インバータ回路５を介してブラシレスＤＣモータ６に接続されている。
【００１３】
ブラシレスＤＣモータ６は、例えばＤＶＤ、ＣＤ、ＨＤＤなどのディスク記録媒体を回転駆動するスピンドルモータや、車両の燃料を移送するポンプモータなどであり、永久磁石を有するロータと３相巻線６ｕ、６ｖ、６ｗを設けたステータとからなる永久磁石モータである。ブラシレスＤＣモータ６には、ロータ位置を検出するためホール素子６Ｈａ，６Ｈｂ，６Ｈｃが取り付けられている。なお、図１に示す構成においてモータ６を除いたものが、モータ駆動システム１００を構成している。
【００１４】
マイコン２については、主としてモータ制御機能に関する部分（モータ制御回路）を示している。マイコン２は、ＣＰＵコア７がアドレスバス・データバスを介してモータ制御回路８を制御する。モータ制御回路８は、上記ホール素子６Ｈａ，６Ｈｂ，６Ｈｃより入力される位置信号ｓ０〜ｓ２の変化タイミングを検出する位置検出部９，その検出結果に基づき３種の電気角タイミングでイベントを発生するタイマ部１０，電気角をカウントする電気角タイマ部１１，正弦波状の波形を出力するためのＰＷＭデューティを演算する波形演算部（出力データ修正手段）１２，３相のＰＷＭ信号（上下でＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）を出力する３相ＰＷＭ出力部（駆動信号出力手段）１３で構成されている。
尚、波形演算部１２は、モータ６に正弦波状の電圧信号を出力するため、正弦波の振幅率に応じた波形データが記憶されている波形メモリ（波形データ記憶手段）３１を内蔵している。
【００１５】
インバータ回路５は、電源線とグランド線との間に６つのＦＥＴ（図１にはＵ相の上下アームを構成するＦＥＴ５up、５unのみを示す）を三相ブリッジ接続して構成されている。ホール素子から出力される位置信号ｓ０〜ｓ２は、マイコン２の入力ポートに与えられている（尚、（株）東芝の上記製品では、前記入力ポートはＰＤＵ，ＰＤＶ，ＰＤＷとなっている）。マイコン２の位置検出部９は、位置信号ｓ０〜ｓ２ｓに応じて位置検出割り込みINTPDCを発生させる。
【００１６】
次に、図２を参照して、上記出力信号ｓ０〜ｓ２が入力されるマイコン２の動作を説明する。図２は、製品としてのマイコン２における一般的なモータ制御の概要であり、位置検出部９を中心とする処理を示すフローチャートである。尚、図中の「ソフトウエア」は、マイコン２のＣＰＵコア７が制御プログラムに従って行う処理であり、「ハードウエア」は、マイコン２の内部に構成されているハードウエアロジックにより行われる処理である。
【００１７】
まず、モードパターンを設定する（ステップＳ１）。モードパターンとは、電気角６０度ごとに変化する位置信号ｓ０〜ｓ２のハイ，ロウの組合せパターンである。その内の１つを期待値として出力レジスタに書き込む（ステップＳ２）。
一方、ハードウエア側では、タイマ部１０からの割込みINTMR2が発生すると、位置検出処理を開始して位置信号ｓ０〜ｓ２をサンプリングし（ステップＳ３）、そのサンプリング結果が期待値に一致するまでの間（ステップＳ４：ＮＯ）サンプリングを繰り返す。そして、期待値に一致すると（ＹＥＳ）一致回数のカウントをアップし（ステップＳ５）、その一致回数が指定回数に達するまで（ステップＳ６：ＮＯ）サンプリングを繰り返す。
【００１８】
ステップＳ６において一致回数が指定回数に達すると（ＹＥＳ）、位置検出部９は、ＣＰＵコア７にINTPDC割込みを発生させる（ステップＳ７）。すると、ＣＰＵコア７は、その割込みに対応する処理を実行し（ステップＳ８）、モードカウンタ（カウント値０〜５を繰り返す）をカウントアップして（ステップＳ９）ステップＳ１に戻る。
尚、上記の処理に対応する位置検出部９の構成は、（株）東芝  ＴＭＰ８８ＣＨ４１のユーザーズマニュアル（２００３−０６−０３版）のｐ９２，図２−４８に開示されている。
【００１９】
図３は、マイコン２の３相ＰＷＭ出力部１３より出力される正弦波状の電圧波形を示す。図３（ａ）は、３相のホール素子の出力波形であり、これらの変化点が、電気角６０°毎の位置検出モードの変化点となる。図３（ｂ）は、正弦波に対応したＰＷＭ信号のデューティ指令値である。図３（ａ）におけるモード変化点の間隔をカウンタで測定し、例えばそのカウンタ値を４等分すれば電気角１５度の間隔が得られるので、指令値を１５度毎に変化させる。
【００２０】
図３（ｃ）は、ＰＷＭ制御の搬送波である三角波と正弦波（Ｕ相に対応するもののみ）とを重ねて示すものである。但し、図示の都合上、搬送波周波数は実際の値よりも低くしている。図３（ｂ）の指令値と図３（ｃ）の搬送波とに基づいて、図３（ｄ）に示すＰＷＭ信号が形成される。尚、図３（ｃ）,（ｄ）は、アナログ的なイメージで示しているが、ＰＷＭ信号をデジタル的に出力する場合は、搬送波周期でカウントを繰り返すカウンタのカウント値が図３（ｂ）の指令値と一致した時点で出力レベルを反転させれば良い。
【００２１】
このＰＷＭ信号を、インバータ回路５を介してモータ６の各相巻線６ｕ，６ｖ，６ｗに印加することで、正弦波状の駆動電圧を与えることになる。そして、本実施例の波形演算部１２は、出力する正弦波データを修正する機能と、前回（１出力周期前）に出力した正弦波データをメモリ（履歴データ記憶手段）に記憶する機能とを備えている。
【００２２】
次に図４の模式的な波形図と、図５のフローチャートとを参照して、駆動波形の修正方法について説明する。尚、上述した履歴データ記憶手段としての機能と、以降に説明する駆動波形の修正機能に係る部分については、（株）東芝  のマイコン：ＴＭＰ８８ＣＨ４１には搭載されていない機能である。
【００２３】
図５（ａ）は、位置検出部９及び波形演算部１２の内部処理と、図２のステップＳ８における割込み処理の内容を中心に示すフローチャートである。位置検出部９が、図２の処理によって位置信号ｓ０〜ｓ２の変化タイミングを検出すると（ステップＳ１１）、その検出間隔に基づいてモータ６の回転速度を検出する（ステップＳ１２）。そして、その回転速度に応じて次回に正弦波データを読み込むタイミングを算出すると（ステップＳ１３）、そのタイミングをINTPDCの割込み周期としてセットする（ステップＳ１４）。
【００２４】
また、位置信号ｓ０〜ｓ２の変化タイミングが検出されると、波形演算部１２における正弦波データの読み込みスタートアドレスが、電気角６０°毎のパターンに応じてリセットされる（ステップＳ１５）。そして、割込みINTPDCが発生すると、波形演算部１２において正弦波データが読み込まれる（ステップＳ１６）。データの読み込み後は、次回に備えて読み出しアドレスをインクリメント（電気角１５°相当分）しておく（ステップＳ１７）。
【００２５】
それから、波形演算部１２では、前回出力した正弦波データＤ０と、今回出力しようとする正弦波データＤ１とを比較する（ステップＳ１８）。アドレスが順次一定値で増加し、且つ出力データ値が修正されていなければ、前回と今回のデータ値の差は、正弦波データの変化分に応じた所定の値になる。それに対して、例えばホール素子６Ｈａ，６Ｈｂ，６Ｈｃの取り付け位置が電気角１２０°間隔よりずれている場合には、それに伴い位置信号ｓ０〜ｓ２の変化タイミングにもずれが生じる。すると、変化タイミングの前後において、出力されるデータの値は、正弦波をなす本来の時系列から外れたタイミングで出力されてしまうため、モータ６の駆動波形は正弦波から大きく歪むことになる。
【００２６】
そこで、本実施例では、ステップＳ１８において、前回出力した正弦波データＤ０と今回出力しようとする正弦波データＤ１との差分を求めると、その差分から単位時間当たりの変化率を求め、その値が所定値Ａ（絶対値）を超えたか否かを判断する。ここで、所定値Ａは、正弦波の振幅変化率よりも大きな値に設定し、その値は、モータ６の回転速度やロータ位置に応じて可変設定される。変化率が所定値Ａ以下であれば、セレクタ３２により今回出力を予定していたデータをそのまま出力するようにセットする（ステップＳ１９）。この時、前記データの記憶も同時に行う（ステップＳ２０）。
一方、ステップＳ１８において、変化率が所定値Ａを超えている場合には、出力予定のデータを修正し（ステップＳ２１）、その修正データを出力するように選択してセットする（ステップＳ１９）。
【００２７】
図５（ｂ）は、ステップＳ２１におけるデータ修正の詳細を示すフローチャートである。まず、データＤ０，Ｄ１の大小関係に応じて処理を分ける（ステップＳ２２）。Ｄ０＞Ｄ１の場合は、データＤ０より所定値Ａを減じてデータＤ０’を求め（ステップＳ２３）、そのデータＤ０’について正弦波データの最小値Ｂとの大小を比較する（ステップＳ２４）。Ｄ０’≦Ｂであれば最小値ＢをデータＤ１とし、Ｄ０’＞Ｂであれば、データＤ０’をデータＤ１とする（ステップＳ２５）。
【００２８】
一方、ステップＳ２２において、Ｄ０＜Ｄ１の場合は、データＤ０より所定値Ａを加えてデータＤ０’を求め（ステップＳ２３）、そのデータＤ０’について正弦波データの最大値Ｃとの大小を比較する（ステップＳ２４）。Ｄ０’≧Ｃであれば最大値ＣをデータＤ１とし、Ｄ０’＜Ｃであれば、データＤ０’をデータＤ１とする（ステップＳ２５）。以上のようにして修正したデータＤ１を、セレクタ３２を介して出力する（ステップＳ２６）。
以上の処理を繰り返すことで、位置信号ｓ０〜ｓ２の変化タイミングにずれが生じていた場合でも、出力データの修正は少しずつ緩やかに行われて、最終的に正弦波に一致するようになる。
【００２９】
以上のように本実施例によれば、マイコン２のモータ制御回路８は、ホール素子を用いた位置センサ６Ｈａ，６Ｈｂ，６Ｈｃによりモータ６のロータ回転位置を検出し、その回転位置信号に基づいて決定したタイミングで前記波形メモリ３１より正弦波状の波形データを読み出し、その波形データに応じた電圧信号を、インバータ回路５を介してモータ６の巻線６ｕ，６ｖ，６ｗに出力する。波形演算部１２は、今回の制御周期においてＰＷＭ信号を出力する場合に、対応する波形データ値と前回のデータ値とを比較して、両者の差が所定値Ａ以上である場合は、前記差の一部に相当する値だけ今回出力するデータ値を修正するようにした。
【００３０】
したがって、ホール素子６Ｈ（ａ，ｂ，ｃ）の取り付け位置がずれていることなどに基づき回転位置信号の出力タイミングにずれが生じているため、波形メモリ３１より読み出した波形データの値が正弦波から大きく逸脱するおそれがある場合でも、出力データ値の修正がモータ６の駆動状態に及ぼす影響を緩和して、モータ６の駆動を滑らかに継続することができる。そして、修正に用いるデータを所定値Ａに設定するので、修正処理をより簡単に行うことができ、その所定値Ａを、修正を所定回数繰り返すことで、出力データが正弦波状の波形データに一致するように設定すれば、最終的に振動や騒音をほぼ抑圧することができる。
また、モータ６と、制御ＩＣ１と、インバータ回路５とでモータ駆動システム１００を構成するので、モータ制御回路８により出力される正弦波状のＰＷＭ信号により、インバータ回路５を介してモータ６を駆動することができる。
【００３１】
（第２実施例）
図６乃至図１１は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図６は、図１相当図であり、第１実施例の構成より位置センサ６Ｈを除き、その位置センサ６Ｈに代わって位置信号ｓ０〜ｓ２を生成出力する位置検出回路３がマイコン２に外付けされて、制御ＩＣ（モータ制御装置）５１が構成されている。また、インバータ回路５，モータ６及び制御ＩＣ５１により、モータ制御システム１０１が構成されている。
【００３２】
インバータ回路５の各相の出力端子とモータ６の各相巻線６ｕ、６ｖ、６ｗとの間には、それぞれシャント抵抗（電流検出手段）１４ｕ、１４ｖ、１４ｗが接続されている。インバータ回路５の出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと各相巻線６ｕ、６ｖ、６ｗへの印加電圧Ｖuo、Ｖvo、Ｖwo，つまりシャント抵抗１４ｕ、１４ｖ、１４ｗの両端の電圧は、位置検出回路３内部の電流検出回路１５に入力されるようになっている。この電流検出回路１５は、シャント抵抗１４ｕ、１４ｖ、１４ｗの端子間電圧に基づいてインバータ回路５の出力電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに応じた電流信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを出力するもので、図７に示す回路構成を備えている。
【００３３】
図７において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流検出回路１５ａ、１５ｂ、１５ｃは全て同じ構成である。例えば電流検出回路１５ａは、オペアンプ３０ａと抵抗３２ａ〜３５ａとからなる差動増幅回路と、オペアンプ３１ａと抵抗３６ａ〜３８ａとからなる反転増幅回路を備えている。図示しない基準電圧発生回路より与えられる基準電圧Ｖｒは、例えば電源電圧Ｖccの１／２の電圧として生成され、抵抗３２ａ、３６ａを介してオペアンプ３０ａ、３１ａの非反転入力端子に与えられている。電流検出回路１５の出力信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、図６に示すように、抵抗１６及び１７，並びにコンデンサ１８よりなる回路を介して誘起電圧演算回路１９に与えられている。
【００３４】
インバータ回路５の出力端子には、位置検出回路３の内部でフィルタ回路２０が接続されており、そのフィルタ回路２０の出力信号が誘起電圧演算回路１９に入力されている。フィルタ回路２０は、インバータ回路５の各相の出力端子とグランドとの間に接続された抵抗２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、コンデンサ２０ｘ、２０ｙ、２０ｚとから構成されている。
電流検出回路１５の出力端子と誘起電圧演算回路１９の入力端子との間には、それぞれ抵抗１６ａ、１６ｂ、１６ｃとコンデンサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃとの直列回路が接続され、これらの直列回路と並列に抵抗１７ａ、１７ｂ、１７ｃが接続されている。抵抗１６は発振防止用の抵抗である。
【００３５】
誘起電圧演算回路１９（誘起電圧演算手段）は、電流検出回路１５から上記回路を介して入力される電流信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗとフィルタ回路２０を通過した電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗとを入力し、誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに応じた誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを出力するようになっている。
【００３６】
図８は、この誘起電圧演算回路１９の回路構成を示している。各相は同じ構成を有しており、例えばＵ相の場合には、オペアンプ４０ａと抵抗４２ａ、４３ａとからなる反転増幅回路と、オペアンプ４１ａと抵抗４４ａ、４５ａ、４６ａとからなる加算回路により構成されている。また、その加算回路には、外部のマルチプレクサ（ＭＰＸ，電圧選択手段）２１を介して中性点電圧信号Ｖｎが与えられる。
【００３７】
図６において、マルチプレクサ２１には、インバータ回路５の各相出力端子に接続される抵抗２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの共通接続点に現れる仮想中性点電圧Ｖｎ’と、位置検出回路３の入力端子に、モータ６の中性点を直接接続することで与えられる中性点電圧Ｖｎとが入力されている。そして、マルチプレクサ２１は、マイコン２より入力される選択信号に応じて、何れかの電圧を選択して誘起電圧演算回路１９に出力する。尚、抵抗２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、抵抗回路２２を構成している。
【００３８】
また、図６において、誘起電圧演算回路１９から出力される誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗは、誘起電圧比較回路２３に入力されている。誘起電圧比較回路２３は、誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを互いに比較するもので、図９に示す回路構成を備えている。この図９において、コンパレータｃ０、ｃ１、ｃ２は、それぞれ誘起電圧信号ｅｕとｅｗ、ｅｖとｅｕ、ｅｗとｅｖを比較して位置信号ｓ０、ｓ１、ｓ２を出力するようになっている。尚、位置検出回路３の構成は、特許文献（特許公開公報：特開２００６−２５４６２６）号公報に開示されている構成の一部を利用したものである。
【００３９】
誘起電圧比較回路２３から出力される位置信号ｓ０〜ｓ２は、マイコン２の入力ポートに与えられている。マイコン２の位置検出部９は、位置信号ｓ０〜ｓ２ｓに応じて位置検出割り込みINTPDCを発生させる。
【００４０】
次に、本実施例の作用について図１０及び図１１も参照しながら説明する。まず、図７を参照して電流検出回路１５の動作について説明する。例えばＵ相の電流検出回路１５ａにおいて、抵抗３２ａ〜３５ａは同じ抵抗値を有している。オペアンプ３０ａを用いた初段の差動増幅回路は、基準電圧Ｖｒを基準として、図中に記号ｘ、ｙで示す入力電圧の差を出力する。オペアンプ３１ａを用いた次段の反転増幅回路は、抵抗３７ａ、３８ａの抵抗値をそれぞれＲａ、Ｒｂとすれば、−Ｒｂ／Ｒａの増幅率を持つ。従って、電流検出回路１５ａから出力される電圧ｚは、次の（１）式のようになる。
ｚ＝（Ｒｂ／Ｒａ）（ｙ−ｘ）＋Ｖｒ        …（１）
ここで、電圧（ｙ−ｘ）は、モータ６の巻線６ｕに流れる電流Ｉｕよるシャント抵抗１４ｕの電圧降下なので、出力電圧ｚは巻線電流Ｉｕに比例した電流信号ｉｕとなる。他のＶ相、Ｗ相も同様に動作し、巻線６ｕ、６ｖ、６ｗに流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに比例した電流信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが出力される。
【００４１】
続いて、図８を参照して誘起電圧演算回路１９の動作について説明する。インバータ回路５の出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗはＰＷＭ信号によりスイッチングされた波形となっているので、フィルタ回路２０を通してから誘起電圧演算回路１９に与えられる。フィルタ通過後の電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗは、基準電圧Ｖｒを基準として反転増幅されて加算回路に入力される。
【００４２】
誘起電圧演算回路１９のうちＵ相を例に説明すると、図中ｘ１〜ｘ４により各部の電圧を表し、抵抗１６ａ、１７ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａの抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、コンデンサ１８ａの静電容量をＣ１とすれば、出力電圧ｚは（２）式のようになる。
ｚ＝−Ｒ５・Ｃ１・ｄｘ１／ｄｔ−（Ｒ５／Ｒ２）ｘ２
−（Ｒ５／Ｒ３）ｘ３−（Ｒ５／Ｒ４）ｘ４      …（２）
電圧ｘ１、ｘ２は電流信号ｉｕ、電圧ｘ３は電圧信号−ｖｕ、電圧ｘ４は中性点電圧信号Ｖｎに対応している。ここで、Ｒ５・Ｃ１をモータ６の１相のインダクタンスＬにシャント抵抗８ｕの抵抗値の逆数を乗算した値に設定し、（Ｒ５／Ｒ２）をモータ６の１相の巻線抵抗Ｒにシャント抵抗８ｕの抵抗値の逆数を乗算した値に設定し、さらに（Ｒ５／Ｒ３）と（Ｒ５／Ｒ４）を１に設定すると（３）式となる。
ｚ＝−Ｌ・ｄＩｕ／ｄｔ−Ｒ・Ｉｕ＋ｖｕ−Ｖｎ      …（３）
図１０に示すモータ６の等価回路と照らし合わせると、出力電圧ｚは誘起電圧Ｅｕとなる。他の相も同様であり、誘起電圧演算回路１９は、誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに応じた誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを出力する。
【００４３】
続いて、誘起電圧比較回路２３の動作について説明する。図１１は、誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗおよびコンパレータｃ０〜ｃ２の出力信号ｓ０〜ｓ２の各波形を示している。誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗが正弦波状の信号とすると、信号ｓ０〜ｓ２により１周期が６領域に区分される。すなわち、コンパレータｃ０〜ｃ２の信号ｓ０〜ｓ２により、その「０」と「１」に対応して電気周期が２分割される。そして、３個のコンパレータｃ０〜ｃ２の出力信号ｓ０〜ｓ２は互いにタイミングが異なるので、１電気周期がほぼ６０度ずつに６分割される（マイコン２における位置検出モード０〜５に対応）。
【００４４】
以上のように第２実施例によれば、制御ＩＣ５１を、モータ６の電圧及び電流，モータ６の定数より相電圧方程式に基づいてモータ６の各相誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗをアナログ演算処理し、それらの誘起電圧の位相関係に基づいてロータの回転位置信号ｓ０〜ｓ２を生成し出力する位置検出回路３と、回転位置信号ｓ０〜ｓ２に基づいてＰＷＭ信号を生成出力する機能を備えたマイコン２とで構成した。そして、マイコン２により出力される３相ＰＷＭ信号により、インバータ回路５を介してモータ６を駆動する。
【００４５】
従って、回転位置信号ｓ０〜ｓ２の演算は、位置検出回路３がハードウエアにより高速に実行し、マイコン２は、その回転位置信号ｓ０〜ｓ２に基づいてＰＷＭ信号を生成出力するので、比較的性能が低い８ビットのマイコンを用いた場合でも、ＰＷＭ制御周期の制約を緩和しつつ、位置センサレス制御を低コストで実現することができる。そして、マイコン２は、正弦波状のＰＷＭ信号をモータ６に出力可能に構成されるので、ロータの詳細な回転位置を取得する必要があるものに、有効に適用できる。
【００４６】
また、位置検出回路３において、誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗを演算するために必要な仮想中性点電圧Ｖｎ’を生成して付与するための抵抗２２ｕ，２２ｖ，２２ｗによる抵抗回路２２を備えたので、モータ６の中性点との接続をとるのが困難な場合であっても、位置検出を行なうことができる。更に、位置検出回路３において、仮想中性点電圧Ｖｎ’と、外部より与えられるモータ６の中性点電圧Ｖｎとを選択して入力するためのマルチプレクサ２１を備えたので、個別の状況に応じて位置検出に使用する中性点電圧を選択できる。
そして、第２実施例の制御ＩＣ５１についても、マイコン２のモータ制御回路８により、第１実施例と同様の出力データ修正処理を行うので、位置センサ６Ｈを使用する代わりに位置検出回路３を使用する場合において、回路定数のばらつきなどにより位置信号ｓ０〜ｓ２の出力タイミングがばらつく場合でも、同様にして滑らかに修正を行うことができる。
【００４７】
（第３実施例）
図１２は、本発明の第３実施例を示すものである。第３実施例は、第１または第２実施例におけるモータ制御システムを、例えば車両用内燃機関の燃料ポンプ装置に適用した場合を示す。燃料ポンプ装置６１は、ポンプ機構６２と、そのポンプ機構６２を駆動するブラシレスＤＣモータ６３（永久磁石モータ，ポンプモータ）とを備えている。ハウジング６４は、ポンプ機構６２およびモータ６３の双方のハウジングを形成し、ハウジング６４には、ポンプケース６５、ポンプカバー６６及びエンドカバー６７が固定されている。
【００４８】
ポンプケース６５及びポンプカバー６６は、インペラ６８を回転可能に収容しており、ポンプケース６５と、ポンプカバー６６と、インペラ６８との間には、燃料ポンプ６１の周方向にＣ字状をなすポンプ通路６９が形成されている。ポンプカバー６６に設けられた吸入口７０から吸入された燃料（流体）は、インペラ６８の回転によりポンプ通路６９で昇圧されてモータ６３側に圧送され、ステータコア７１とロータ７２との間の燃料通路７３及び吐出通路７４を経由して吐出口７５から吐出される。
【００４９】
モータ６３のステータコア７１は、周方向に配置され、コイル７６が巻回された複数のコア７７を有しており、ロータ７２は、シャフト７８および永久磁石７９を有している。ロータ７２は、ステータコア７１の内周に回転可能に設置されており、シャフト７８の軸方向における両端部は、それぞれ軸受部８１および軸受部８２に支持されている。そして、モータ６３は、例えば第１実施例の制御ＩＣ１よりインバータ回路５を介してコイル７６への通電が制御されて駆動され、ロータ７２が回転することにより、シャフト７８と共にインペラ６８が回転し、ポンプ通路６９の燃料が加圧されるようになっている。
【００５０】
以上のように第３実施例によれば、ポンプ機構と６２と、このポンプ機構を６２を駆動するモータ６３と、例えばモータ制御システム１００とを備え、モータ６３を駆動するポンプ装置６１を構成したので、本発明のモータ制御システム１００によって燃料を移送することができる。
【００５１】
本発明は、上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
電気角何度毎に波形データを読み出すかは任意であり、電気角１５度間隔よりも短い間隔で読み出しても良い。
い。
出力データの修正に使用する値は、所定値Ａに限ることなく、データＤ０，Ｄ１の差の一部に相当する値であればよい。
第２実施例において、モータ定数ＬとＲに関連するコンデンサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃと抵抗１７ａ、１７ｂ、１７ｃとを、駆動制御ＩＣの外部に接続するように構成すれば、使用するブラシレスＤＣモータに応じて定数を調整できる。
また、第２実施例において、誘起電圧比較回路２３において、誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗと、基準電圧Ｖｒとを比較して、誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗのゼロクロス点を電気角６０度の基準ポイントとしても良い。
【００５２】
また、第２実施例において、電流検出手段は、シャント抵抗１４ｕ，１４ｖ，１４ｗに替えて、インバータ回路５の下アーム側ＦＥＴ５ｎのソースとグランドとの間に挿入されるシャント抵抗を使用しても良い。
第３実施例において、ポンプ装置は、車両用の燃料ポンプに限ることはない。また、燃料のような液体を移送するものに限らず、酸素や空気などの気体を移送するものであっても良い。
インバータ回路を構成するスイッチング素子は、ＦＥＴに限ることなくＩＧＢＴやパワートランジスタ等であっても良い。
マイコン２は、（株）東芝の製品に限ることなく、同様のアーキテクチャで構成されており、モータ制御を行う機能が同様のマイコンであれば、その構成を一部変更することで適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施例であり、モータ制御システムの構成を示す図
【図２】マイコンにおける一般的なモータ制御の概要を示すフローチャート
【図３】正弦波データに基づき生成されるＰＷＭ信号を示す波形図
【図４】回転位置信号の出力タイミングずれによる電圧波形の歪みを示す図
【図５】（ａ）は、位置検出部及び波形演算部の内部処理と、図２のステップＳ８の内容，（ｂ）はステップＳ２１におけるデータ修正の詳細を示すフローチャート
【図６】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図７】電流検出回路の構成を示す図
【図８】誘起電圧演算回路の構成を示す図
【図９】誘起電圧比較回路の構成を示す図
【図１０】モータの等価回路図
【図１１】誘起電圧信号および位置信号ｓ０〜ｓ２の各波形を示す図
【図１２】本発明の第３実施例を示す燃料ポンプ装置の縦断側面図
【符号の説明】
【００５４】
１は制御ＩＣ（モータ制御装置）、２はマイクロコンピュータ、３は位置検出回路（位置検出手段）、５はインバータ回路、６はブラシレスＤＣモータ、６ｕ，６ｖ，６ｗは巻線、６Ｈはホール素子（位置センサ，位置検出手段）、１２は波形演算部（出力データ修正手段，履歴データ記憶手段）、１３は３相ＰＷＭ出力部（駆動信号出力手段）、３１は波形メモリ（波形データ記憶手段）、５１は制御ＩＣ（モータ制御装置）、６１は燃料ポンプ装置、１００，１０１はモータ駆動システムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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