(57)【要約】【課題】本発明は、逆起電力検出回路およびそれを用いたモータ駆動制御装置、並びにモータ駆動制御方法に関する。【解決手段】本発明の一実施形態によるモータ駆動制御装置は、比較器部と、制御部と、比較器駆動部とを含む。上記比較器部は、モータ装置の複数の相と各々接続された複数の比較器を用いて上記モータ装置の逆起電力を出力する。上記制御部は、上記逆起電力を用いて上記モータ装置の駆動を制御する。上記比較器駆動部は、既に設定された動作スケジューリングに応じて上記複数の比較器のうち少なくとも一部を活性化させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ装置の複数の相と各々接続された複数の比較器を用いて前記モータ装置の逆起電力を出力する比較器部と、
前記逆起電力を用いて前記モータ装置の駆動を制御する制御部と、
既に設定された動作スケジューリングに応じて前記複数の比較器のうち少なくとも一部を活性化させる比較器駆動部と、
を含む、モータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記複数の比較器は、
自身が接続された相の逆起電力の入力を受け、所定の参照信号と比較して前記逆起電力を出力するが、
前記比較器駆動部から提供される活性信号に応じて自身の動作有無を決定することを特徴とする、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記比較器駆動部は、
少なくとも二つの比較器が少なくとも一部時間の間、同時に動作するように前記活性信号を提供することを特徴とする、請求項２に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項４】
前記比較器駆動部は、
現在動作中である第１相に対応する第１比較器、および前記第１相の後に動作する第２相に対応する第２比較器の各々に前記活性信号を提供することを特徴とする、請求項３に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項５】
前記比較器駆動部は、
前記第１相の動作区間の少なくとも半分の区間が過ぎた後に、前記第２比較器に前記活性信号を提供することを特徴とする、請求項４に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項６】
前記比較器駆動部は、
前記第２比較器に前記活性信号を提供する時、前記第２比較器に対する前記参照信号を電気的に接続させることを特徴とする、請求項４または５に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項７】
前記比較器駆動部は、
特定相から逆起電力を検出すれば、前記逆起電力を検出した前記特定相に接続された比較器に非活性信号を提供することを特徴とする、請求項１から６の何れか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項８】
モータ装置の複数の相と各々接続された複数の比較器を含む比較器部と、
既に設定された動作スケジューリングに応じて前記複数の比較器のうち少なくとも一部を活性化させる比較器駆動部とを含み、
前記複数の比較器は、前記複数の相から検出される逆起電力を所定の参照信号と比較して逆起電力を検出する、逆起電力検出回路。
【請求項９】
前記比較器駆動部は、
現在動作中である第１相に対応する第１比較器、および前記第１相の後に動作する第２相に対応する第２比較器の各々に活性信号を提供することを特徴とする、請求項８に記載の逆起電力検出回路。
【請求項１０】
前記比較器駆動部は、
前記第２比較器に前記活性信号を提供する時、前記第２比較器に対する前記参照信号を電気的に接続させることを特徴とする、請求項９に記載の逆起電力検出回路。
【請求項１１】
前記比較器駆動部は、
前記第１比較器から前記逆起電力を検出すれば、前記第１比較器に非活性信号を提供することを特徴とする、請求項９または１０に記載の逆起電力検出回路。
【請求項１２】
モータ装置の複数の相と接続された複数の比較器を用いて逆起電力を検出するモータ駆動制御装置において行われるモータ駆動制御方法において、
前記複数の相のうち、現在動作中である第１相を判断するステップと、
前記第１相の後に動作する第２相を決定するステップと、
前記第２相と接続された比較器を活性化させる活性信号を提供するステップと、
を含む、モータ駆動制御方法。
【請求項１３】
前記モータ駆動制御方法は、
相転換が発生したか否かを判断し、発生したのであれば、前記第２相を現在動作中である相に設定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のモータ駆動制御方法。
【請求項１４】
前記活性信号を提供するステップは、
前記第１相の動作区間の少なくとも半分の区間が過ぎた後に、前記第２相と接続された比較器に前記活性信号を提供するステップを含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載のモータ駆動制御方法。
【請求項１５】
前記複数の比較器は、
自身が接続された相の逆起電力の入力を受け、所定の参照信号と比較して前記逆起電力を出力し、
前記活性信号を提供するステップは、
前記第２相と接続された比較器に前記活性信号を提供する時、前記第２相と接続された比較器に対する前記参照信号を電気的に接続させるステップを含むことを特徴とする、請求項１２から１４の何れか１項に記載の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、モータ装置の動作スケジューリングに応じて複数の比較器のうちの一部を選択的に活性化させることにより、消費電力を最小化することができる逆起電力検出回路およびそれを用いたモータ駆動制御装置、並びにモータ駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ技術の発展に伴い、幅広い技術分野において様々な大きさのモータが用いられている。
【０００３】
一般的に、モータは、永久磁石と、印加電流に応じて極性を変えるコイルとを用いて回転子（Ｒｏｔｏｒ）を回転させて駆動する。最初のモータは回転子にコイルを備えたブラシタイプのモータであったが、モータの駆動によってブラシが磨耗したりスパークが発生するなどの問題点がある。
【０００４】
このため、最近では、様々な形態のブラシレスモータが汎用的に使用されている。ブラシレスモータは、回転子として永久磁石を用い、複数のコイルを固定子に備えて回転子の回転を誘導する方式である。
【０００５】
このようなブラシレスモータの場合、回転子の位置を確認することが必須であり、このために逆起電力（ＢＥＭＦ、Ｂａｃｋ−Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ）を用いる方式が広く用いられている。このような逆起電力を検出するために、多相モータの複数の相に対して複数の比較器を設けて、逆起電力を検出する方式が適用されている。
【０００６】
しかし、このような方式の場合、逆起電力が検出されない比較器も動作が行われなければならず、また、複数の比較器ごとに様々な種類の参照信号を各相ごとにスイッチングしなければならないという問題点がある。
【０００７】
また、これにより、比較器によって消耗する電流が大きくなるため、モータ装置の駆動効率が低くなる限界性を有している。
【０００８】
下記の先行技術文献はこのようなモータ装置に関するものであり、逆起電力の検出において上述した限界点を依然として有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】韓国公開特許公報第２００６−００６８８４４号
【特許文献２】日本公開特許公報第１９９５−０３１１８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決するためのものであって、モータ装置の動作スケジューリングに応じて複数の比較器のうちの一部を選択的に活性化させることにより、消費電力を最小化することができる逆起電力検出回路およびそれを用いたモータ駆動制御装置、並びにモータ駆動制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１技術的な側面はモータ駆動制御装置を提案する。上記モータ駆動制御装置は、比較器部と、制御部と、比較器駆動部とを含む。上記比較器部は、モータ装置の複数の相と各々接続された複数の比較器を用いて上記モータ装置の逆起電力を出力する。上記制御部は、上記逆起電力を用いて上記モータ装置の駆動を制御する。上記比較器駆動部は、既に設定された動作スケジューリングに応じて上記複数の比較器のうち少なくとも一部を活性化させる。
【００１２】
一実施形態において、上記複数の比較器は、自身が接続された相の逆起電力の入力を受け、所定の参照信号と比較して上記逆起電力を出力し、上記比較器駆動部から提供される活性信号に応じて自身の動作有無を決定することができる。
【００１３】
一実施形態において、上記比較器駆動部は、少なくとも二つの比較器が少なくとも一部時間の間、同時に動作するように上記活性信号を提供することができる。
【００１４】
一実施形態において、上記比較器駆動部は、現在動作中である第１相および上記第１相の後に動作する第２相に各々対応する第１および第２比較器に上記活性信号を提供することができる。
【００１５】
一実施形態において、上記比較器駆動部は、上記第１相の動作区間の少なくとも半分の区間が過ぎた後に、上記第２比較器に上記活性信号を提供することができる。
【００１６】
一実施形態において、上記比較器駆動部は、上記第２比較器に上記活性信号を提供する時、上記第２比較器に対する上記参照信号を電気的に接続させることができる。
【００１７】
一実施形態において、上記比較器駆動部は、特定相から逆起電力を検出すれば、上記逆起電力を検出した上記特定相に接続された比較器に非活性信号を提供することができる。
【００１８】
本発明の第２技術的な側面は逆起電力検出回路を提案する。上記逆起電力検出回路は、比較器部と、比較器駆動部とを含む。上記比較器部は、モータ装置の複数の相と各々接続された複数の比較器を含む。上記比較器駆動部は、既に設定された動作スケジューリングに応じて上記複数の比較器のうち少なくとも一部を活性化させる。ここで、上記複数の比較器は、上記複数の相から検出される逆起電力を所定の参照信号と比較して逆起電力を検出する。
【００１９】
一実施形態において、上記比較器駆動部は、現在動作中である第１相および上記第１相の後に動作する第２相に各々対応する第１および第２比較器に活性信号を提供することができる。
【００２０】
一実施形態において、上記比較器駆動部は、上記第２比較器に上記活性信号を提供する時、上記第２比較器に対する上記参照信号を電気的に接続させることができる。
【００２１】
一実施形態において、上記比較器駆動部は、上記第１比較器から上記逆起電力を検出すれば、上記第１比較器に非活性信号を提供することができる。
【００２２】
本発明の第３技術的な側面はモータ駆動制御方法を提案する。上記モータ駆動制御方法は、モータ装置の複数の相と接続された複数の比較器を用いて逆起電力を検出するモータ駆動制御装置において行われる。上記モータ駆動制御方法は、上記複数の相のうち、現在動作中である第１相を判断するステップと、上記第１相の後に動作する第２相を決定するステップと、上記第２相と接続された比較器を活性化させる活性信号を提供するステップとを含む。
【００２３】
一実施形態において、上記モータ駆動制御方法は、相転換が発生したか否かを判断し、発生したのであれば、上記第２相を現在動作中である相に設定するステップをさらに含むことができる。
【００２４】
一実施形態において、上記活性信号を提供するステップは、上記第１相の動作区間の少なくとも半分の区間が過ぎた後に、上記第２比較器に上記活性信号を提供するステップを含むことができる。
【００２５】
一実施形態において、上記複数の比較器は、自身が接続された相の逆起電力の入力を受け、所定の参照信号と比較して上記逆起電力を出力し、上記活性信号を提供するステップは、上記第２比較器に上記活性信号を提供する時、上記第２比較器に対する上記参照信号を電気的に接続させるステップを含むことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、モータ装置の動作スケジューリングに応じて複数の比較器のうちの一部を選択的に活性化させることにより、消費電力を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】モータ駆動制御装置の一例を説明するための構成図である。
【図２】図１のモータ駆動制御装置の比較器部を説明するための参考図である。
【図３】図１のモータ駆動制御装置の比較器部のスケジューリングを説明するための参考図である。
【図４】本発明によるモータ駆動制御装置の一実施形態を説明するための構成図である。
【図５】図４のモータ駆動制御装置の比較器部を説明するための参考図である。
【図６】図４のモータ駆動制御装置の比較器部のスケジューリングを説明するための参考図である。
【図７】図４のモータ駆動制御装置の比較器部のスケジューリングを説明するための参考図である。
【図８】本発明によるモータ駆動制御方法の一実施形態を説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２９】
但し、本発明の実施形態は色々な他の形態に変形されてもよく、本発明の範囲が以下にて説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００３０】
本発明の参照図面において、実質的に同一の構成と機能を有する構成要素には同一の符号が付され、要素の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張されてもよい。
【００３１】
図１は、モータ駆動制御装置の一例を説明するための構成図である。
【００３２】
図１を参照すれば、モータ駆動制御装置１０は、電源部１１と、駆動信号生成部１２と、インバータ部１３と、比較器部１４と、制御部１５とを含むことができる。
【００３３】
電源部１１は、モータ駆動制御装置１０の各構成要素に電源を供給することができる。例えば、電源部１１は、常用電源の交流電圧を直流電圧に変換して各構成要素に供給することができる。
【００３４】
駆動信号生成部１２は、インバータ部１３に駆動信号を提供することができる。一実施形態として、駆動信号は、パルス幅変調信号（ＰＷＭ、Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）であってもよい。
【００３５】
インバータ部１３は、モータ装置２０の動作を制御することができる。例えば、インバータ部１３は、駆動信号に応じて直流電圧を複数の相（例えば、３相〜４相）電圧に変換して、モータ装置２０のコイル（不図示）に各々印加することができる。
【００３６】
比較器部１４は、モータ装置２０の逆起電力を検出することができる。例えば、比較器部１４は、モータ装置２０の複数の相に各々接続される複数の比較器を含むことができる。
【００３７】
制御部１５は、比較器部１４から提供される逆起電力を用いて駆動信号を生成するように駆動信号生成部１２を制御することができる。例えば、制御部１５は、逆起電力のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）時点で相転換を行うように駆動信号生成部１２を制御することができる。
【００３８】
モータ装置２０は、駆動信号に応じて回転動作を行うことができる。例えば、モータ装置２０は、インバータ部１３から提供される各相に流れる電流により、モータ装置２０の各コイル（固定子）に磁場を発生させることができる。このような各コイルから発生する磁場により、モータ装置２０に備えられた回転子（不図示）が回転することができる。
【００３９】
図２は図１のモータ駆動制御装置の比較器部を説明するための参考図であり、図３は図１のモータ駆動制御装置の比較器部のスケジューリングを説明するための参考図である。
【００４０】
図２を参照すれば、比較器部１４は複数の比較器で構成され、複数の比較器はモータ装置の複数の相と電気的に接続されることが分かる。以下では、３相モータを例に挙げて説明するが、異なる個数の相を有するモータも本発明に該当することは言うまでもない。
【００４１】
各比較器は、該当相の逆起電力と参照信号（比較基準電圧）の入力を受け、これを比較して逆起電力を出力することができる。また、複数の比較器の各々は常に活性状態で駆動されており、各々の比較器には相異する信号が参照信号として入力されることができる。すなわち、各々の比較器には、各状況に応じて様々な種類の参照信号が入力されることができる。例えば、比較器には、ＶＤＤ、ＧＮＤ、ＶＤＤ／２などのように、状況に応じて様々な参照信号が入力されることができる。
【００４２】
図３は、現在駆動中である相の動作スケジューリングを図示しており、よって、現在駆動中である相と接続された比較器が動作することを共に図示している。
【００４３】
すなわち、図示した例では、Ｃ相−Ｂ相−Ａ相の順に半周期（π）ごとに各相が動作することが分かる。したがって、Ｃ相と接続された比較器−Ｂ相と接続された比較器−Ａ相と接続された比較器の出力、すなわち逆起電力が順次用いられることができる。
【００４４】
検出された逆起電力ｅａは、所定の基準信号ｉａと比較して、ゼロ交差（Ｚｅｒｏ  Ｃｒｏｓｓｉｎｇ、矢印）時点を基準に相転換を行うのに用いられることが分かる。
【００４５】
しかし、このような複数の比較器は、自身の出力が必要でない区間においても相変らず駆動状態（活性状態）であるため、不要に電流を消耗する。
【００４６】
以下では、図４〜図８を参照して本発明の様々な実施形態について説明する。後述する本発明の様々な実施形態に関する説明において、図１〜図４を参照して上述した内容と同一又はそれに相応する内容については繰り返し説明しない。しかし、当業者は、上述した説明から本発明の具体的な内容を明確に理解するはずである。
【００４７】
図４は、本発明によるモータ駆動制御装置の一実施形態を説明するための構成図である。
【００４８】
図４を参照すれば、モータ駆動制御装置１００は、電源部１１０と、駆動信号生成部１２０と、インバータ部１３０と、比較器駆動部１４０と、比較器部１５０と、制御部１６０とを含むことができる。
【００４９】
電源部１１０は、モータ駆動制御装置１００の各構成要素に電源を供給することができる。
【００５０】
駆動信号生成部１２０は、制御部１６０の制御に応じて、モータ装置２００の駆動信号を生成することができる。例えば、所定のデューティ比を有するパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号）を生成しインバータ部１３０に提供して、モータ装置２００を駆動させることができる。
【００５１】
インバータ部１３０は、駆動信号の入力を受けて、モータ装置２００の各相を駆動させることができる。
【００５２】
比較器部１５０は、モータ装置２００から発生する逆起電力を検出することができる。より詳細に説明すれば、比較器部１５０は、モータ装置２００の複数の相と各々接続された複数の比較器を用いてモータ装置２００の逆起電力を出力することができる。
【００５３】
比較器駆動部１４０は、既に設定された動作スケジューリングに応じて、比較器部１５０に含まれた複数の比較器のうち少なくとも一部を活性化させることができる。図示した例において、比較器駆動部１４０は、比較器部１５０の前段に位置しているが、実施形態によっては、比較器部１５０の後段または並列に接続されてもよい。
【００５４】
すなわち、本発明において、比較器駆動部１４０は、各々の比較器ごとに活性信号を提供することができ、各々の比較器は、活性信号が入力される場合にのみ活性状態となって駆動することができる。
【００５５】
一実施形態において、比較器駆動部１４０は、少なくとも二つの比較器が少なくとも一部時間の間同時に動作するように活性信号を提供することができる。例えば、比較器駆動部１４０は、現在動作中である第１相および上記第１相の後に動作する第２相に各々対応する第１および第２比較器に活性信号を提供することができる。
【００５６】
一実施形態において、比較器駆動部１４０は、同時に動作する二つの比較器のうち、後に動作する比較器の活性信号を、前に動作する比較器の動作区間の少なくとも一部を含む時点に提供することができる。例えば、比較器駆動部１４０は、現在動作中である第１相の動作区間の少なくとも半分の区間が過ぎた後に、後に動作する第２相に接続された第２比較器に活性信号を提供することができる。より具体的な例を挙げると、第１相の動作区間の９０％が過ぎた後に第２相の比較器に活性信号を提供する場合、第２相は、自身の動作区間の１０％前に活性信号を受けて駆動を準備することができる。したがって、全体的に見ると、電流が１．１倍増加しても、実際に３相全てが自身のタイミングに合わせて駆動されることが分かる。
【００５７】
一実施形態において、比較器駆動部１４０は、各比較器の参照信号をスイッチングするように制御することができる。例えば、比較器駆動部１４０は、後に動作する第２比較器に活性信号を提供する時、第２比較器に対する参照信号を電気的にスイッチングして接続させることができる。
【００５８】
一実施形態において、比較器駆動部１４０は、逆起電力が検出された相に接続された比較器を非活性状態に設定することができる。例えば、比較器駆動部１４０は、特定相から逆起電力を検出すれば、逆起電力を検出した特定相に接続された比較器に非活性信号を提供することができる。
【００５９】
制御部１６０は、比較器部１５０から提供される逆起電力を用いて駆動信号を生成するように駆動信号生成部１２０を制御することができる。
【００６０】
図５は図４のモータ駆動制御装置の比較器部を説明するための参考図であり、図６および図７は図４のモータ駆動制御装置の比較器部のスケジューリングを説明するための参考図である。
【００６１】
以下では、図５〜図７を参照して、複数の比較器の順次的なスケジューリングについて説明する。
【００６２】
図５を参照すれば、比較器部１５０に含まれた複数の比較器は、各々、活性信号の入力を受けて動作を行うことが分かる。
【００６３】
比較器は、自身が接続された相の逆起電力の入力を受け、所定の参照信号と比較して逆起電力を出力するが、本発明の比較器は、活性信号が印加される場合に動作を行う。すなわち、比較器は、比較器駆動部から提供される活性信号に応じて自身の動作有無を決定することができる。
【００６４】
図６は３相比較器の活性信号の一例を図示し、図７は図６の活性信号に応じた現在動作比較器と、後に動作する準備動作比較器のスケジューリングを図示している。
【００６５】
図６および図７に示すように、現在Ｃ相の比較器が動作中であれば、次の相であるＢ相の比較器にも活性信号が提供されることができる。ここで、活性信号は、上述したように、現在Ｃ相の比較器の動作が終了する前までに提供されることができる。したがって、現在Ｃ相が動作中である状態においては、現在動作中であるＣ相の比較器および後に動作するＢ相の比較器が活性状態となる。
【００６６】
同様に、Ｂ相の比較器が動作する場合、直前の動作相であったＣ相の比較器は非活性となり、後に動作するＡ相の比較器は活性信号を受けるようになる。
【００６７】
このような過程が繰り返し行われることにより、複数の比較器のうち、最大二つが同時に動作しながらも、安定的に逆起電力ｅａを検出することができる。検出された逆起電力ｅａは、所定の基準信号ｉａと比較して、ゼロ交差（Ｚｅｒｏ  Ｃｒｏｓｓｉｎｇ、矢印）時点を基準に相転換を行われるのに用いられることは上述した通りである。
【００６８】
図８は、本発明によるモータ駆動制御方法の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
【００６９】
以下では、図８を参照して、本発明によるモータ駆動制御方法の一実施形態を説明する。本発明によるモータ駆動制御方法の一実施形態は、図４〜図７を参照して上述したモータ駆動制御装置１００において行われるので、上述した説明と同一又はそれに相応する内容については繰り返し説明しない。
【００７０】
図８を参照すれば、モータ駆動制御装置１００は、モータ装置に含まれた複数の相のうち、現在動作中である第１相を判断することができる（Ｓ８１０）。
【００７１】
モータ駆動制御装置１００は、現在動作する第１相の後に動作する第２相を決定し（Ｓ８２０）、上記第２相と接続された比較器を活性化させる活性信号を提供することができる（Ｓ８３０）。
【００７２】
モータ駆動制御装置１００は、相転換が発生したか否かを判断し（Ｓ８４０）、発生したのであれば（Ｓ８４０、はい）、第２相を現在動作中である相に設定し（Ｓ８５０）、前述したＳ８１０〜Ｓ８４０のステップを繰り返し行うことができる。
【００７３】
Ｓ８３０ステップに対する一実施形態において、モータ駆動制御装置１００は、第１相の動作区間の少なくとも半分の区間が過ぎた後に、第２比較器に活性信号を提供することができる。
【００７４】
Ｓ８３０ステップに対する他の一実施形態において、モータ駆動制御装置１００は、第２比較器に活性信号を提供する時、第２比較器に対する参照信号を電気的に接続させることができる。
【００７５】
以上で説明した本発明は、前述した実施形態および添付された図面によって限定されるものではなく後述する特許請求の範囲によって限定されるものであり、本発明の構成は、本発明の技術的思想から外れない範囲内でその構成を多様に変更および改造できるということは、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば容易に理解できるはずである。
【符号の説明】
【００７６】
１０、１００  モータ駆動制御装置
１１、１１０  電源部
１２、１２０  駆動信号生成部
１３、１３０  インバータ部
１４、１５０  比較器部
１５、１６０  制御部
１４０  比較器駆動部
２０、２００  モータ装置
【図１】
2014108047.tif 000003
【図２】
2014108047.tif 000004
【図３】
2014108047.tif 000005
【図４】
2014108047.tif 000006
【図５】
2014108047.tif 000007
【図６】
2014108047.tif 000008
【図７】
2014108047.tif 000009
【図８】
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