(57)【要約】モータ駆動装置は、複数の前記出力信号の状態の組み合わせに基づいて、前記回転子の位置を決定するステージ決定部と、前記モータの起動時において、前記コイルに通電する通電タイミングを所定の電気角に相当する分を進角させたタイミングとする通電タイミング決定部と、を備え、前記通電タイミング決定部は、前記モータの回転速度が所定の回転速度以上になった場合には、任意に進角させた電気角が前記起動時において進角させた所定の電気角に対しての変位量に応じた電気角の位置に前記回転子の位置が到達してから、所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとする。
2017135411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルに電流を供給してモータの回転子を回転させるモータ駆動装置であって、
前記回転子の回転方向で互いに異なる位相に設けられ、かつ、前記回転子の回転方向の位相を検出して出力信号を発生する複数の検出センサと、
複数の前記出力信号の状態の組み合わせに基づいて、前記回転子の位置を決定するステージ決定部と、
前記モータの起動時において、前記コイルに通電する通電タイミングを所定の電気角に相当する分を進角させたタイミングとする通電タイミング決定部と、
を備え、
前記通電タイミング決定部は、前記モータの回転速度が所定の回転速度以上になった場合には、任意に進角させた電気角が前記起動時において進角させた所定の電気角に対しての変位量に応じた電気角の位置に前記回転子の位置が到達してから、所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記複数の検出センサは、所定の機械角に相当する分をずらして配置されている請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記通電タイミング決定部は、進角が閾値を超える場合には、所定の電気角に相当する分を切り替えた電気角の位置に、前記回転子の位置が到達してから所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとする請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
複数のコイルに電流が供給されてモータの回転子が回転するモータ駆動装置であって、
前記回転子の回転方向で互いに異なる位相に設けられ、かつ、前記回転子の回転方向の位相を検出して出力信号を発生する複数の検出センサを備えるモータ駆動装置の駆動方法であって、
複数の前記出力信号の状態の組み合わせに基づいて、前記回転子の位置を決定するステージ決定ステップと、
前記モータの起動時において、前記コイルに通電する通電タイミングを所定の電気角に相当する分を進角させたタイミングとする通電タイミング決定ステップと、
を備え、
前記通電タイミング決定ステップは、前記モータの回転速度が所定の回転速度以上になった場合には、任意に進角させた電気角が前記起動時において進角させた所定の電気角に対しての変位量に応じた電気角の位置に、前記回転子の位置が到達してから所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置及びモータ駆動方法に関する。
本願は、２０１６年２月４日に出願された日本国特許出願２０１６−０２０１５７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ駆動装置は、ブラシレスモータを駆動する場合において、機械的進角を０度に設定し、ソフト上で進角を変更させてブラシレスモータを駆動する。具体的には、モータ駆動装置は、モータの回転位置を検出する検出センサ（例えば、ホールＩＣ）から、ブラシレスモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するそれぞれのセンサ信号を取得する。
そして、モータ駆動装置は、その取得したセンサ信号に基づいて、ステージ番号を認識し、そのステージ番号に対応する通電パターンを読み出し、所定の回転位置だけ（例えば電気角３０度）シフトした後、読み出した通電パターンに従って、インバータ回路を構成するスイッチング素子をＰＷＭ制御することでブラシレスモータを駆動する。【０００３】
ただし、ブラシレスモータの低速回転時では、検出センサから出力されるセンサ信号の間隔が広いため、モータ駆動装置は、進角を変更することができず、進角０度でブラシレスモータを駆動することになる。ただし、進角０度でブラシレスモータを駆動すると、回生による逆起電圧が発生する。この場合に、モータ駆動装置は、通電相においてその逆起電圧を電源側に逃がすことができるため電圧の上昇を抑制することができるが、非通電相ではスイッチング素子がオフしているため電圧上昇を招く。そのため、モータ駆動装置は、その逆起電圧による電圧上昇を異常な電圧上昇が発生したと認識し、誤操作や回路部品の故障を保護する目的でブラシレスモータの駆動を停止させる可能性がある。【０００４】
そこで、非通電相に発生する逆起電圧を電源側へ逃がすために、非通電相に所定のデューティ比の通電を行い、中点相当の電圧を生成する所謂フリーレス矩形波駆動を行う方法が考えられる。これにより、モータ駆動装置は、このフリーレス矩形波駆動を行うことで、非通電相を無くし、逆起電圧による電圧上昇を抑制することができる。しかしながら、ブラシレスモータを高速回転させることで、進角０度よりも電流位相が遅れると、逆起電圧の量が増加する。そうすると、上記のフリーレス矩形波駆動を行っても電圧上昇を抑制することができず、ブラシレスモータを停止させてしまう可能性がある。【０００５】
この電流位相遅れを低減させる方法として、機械的に進角を例えば３０度ずらし、逆回転時はソフト上でステージ番号（すなわち、通電パターン）を１つずらす方法がある。例えば、正回転方向に機械的に進角３０度ずらすと、逆回転方向に遅角３０度ずれることになる。三相ブラシレスモータにおいては、通電パターンは、全部で６つ有するため、逆回転時において通電パターンを１つずらすことで、遅角３０度に１つのステージ番号に相当する分の進みである進角６０度が発生する。この結果、逆回転時も進角３０度となり、両回転共に進角３０度を付けることができる。そのため、電流位相の遅れが発生しても、遅角とならず、逆起電圧による影響をなくすことが可能となる。【０００６】
ここで、従来のモータ駆動装置の進角制御及び遅角制御について、図６を用いて、説明する。図６は、従来のモータ駆動装置の制御方法を説明する図である。図６（ａ）は、従来のモータ駆動装置の進角制御の制御方法を説明する図である。図６（ａ）に示すように、従来のモータ駆動装置は、前回のセンサ信号に基づいてタイマで一定時間計時し、タイムアップ（計時完了）したらＵ、Ｖ、Ｗ相の中のいずれかの相のコイルに通電することで進角させる。例えば、モータ駆動装置は、Ｕ相に対応するセンサ信号の立ち上がりのタイミングでタイマによる一定時間の計時を開始し、一定時間の計時が完了したタイミングでＷ相のコイルに通電を行う。ただし、機械的に進角３０度がついているため、従来の進角制御では進角３０度以上でしかブラシレスモータを駆動することができない。そのため、進角３０度未満である、例えば進角１５〜２０度（通電角１３０度）での駆動ができないため、進角の調整が行えず、実車搭載時での作動音や電波ノイズなどが悪化するといった課題があった。この課題を解決するために、遅角制御を行うことで、最適進角でのブラシレスモータの駆動を行う方法がある。【０００７】
図６（ｂ）は、従来のモータ駆動装置の遅角制御の制御方法を説明する図である。モータ駆動装置は、各センサ信号の立ち上がり及び立ち下りのタイミングで、マイコンに設けられたタイマによる一定時間の計時を開始し、一定時間の計時が完了したタイミングで各相のコイルに通電を行う。例えば、モータ駆動装置は、Ｕ相のセンサ信号の立ち上がりで、マイコンに設けられたタイマによる一定時間の計時を開始し、一定時間の計時が完了したタイミングでＷ相のコイルに負電圧の通電を行う。また、モータ駆動装置は、Ｕ相のセンサ信号の立ち下がりで、マイコンに設けられたタイマによる一定時間の計時を開始し、一定時間の計時が完了したタイミングでＷ相のコイルに正電圧の通電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−８３３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、タイマが計時中である場合に、他のセンサ信号の立ち下がり又は立ち上がりが入力されるため、マイコン内の計時していないタイマで一定時間計時を行う必要がある。しかしながら、マイコン内のタイマの数が限られているため、タイマの数が足らない場合にはブラシレスモータの駆動を制御できない場合がある。また、タイマの数が足らない場合には、マイコン内のタイマの数を増やす必要があり、マイコン内のタイマの数を増やすことでコストアップとなる可能性がある。【００１０】
本発明は、タイマの数を増やすことなく、最適な進角でのモータの駆動が可能なモータ駆動装置及びモータ駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、複数のコイルに電流を供給してモータの回転子を回転させるモータ駆動装置であって、前記回転子の回転方向で互いに異なる位相に設けられ、かつ、前記回転子の回転方向の位相を検出して出力信号を発生する複数の検出センサと、複数の前記出力信号の状態の組み合わせに基づいて、前記回転子の位置を決定するステージ決定部と、前記モータの起動時において、前記コイルに通電する通電タイミングを所定の電気角に相当する分を進角させたタイミングとする通電タイミング決定部と、を備え、前記通電タイミング決定部は、前記モータの回転速度が所定の回転速度以上になった場合には、任意に進角させた電気角が前記起動時において進角させた所定の電気角に対しての変位量に応じた電気角の位置に前記回転子の位置が到達してから、所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとする。【００１２】
また、本発明の一態様は、前記モータ駆動装置であって、前記複数の検出センサは、所定の機械角に相当する分をずらして配置されている。【００１３】
また、本発明の一態様は、前記モータ駆動装置であって、前記通電タイミング決定部は、進角が閾値を超える場合には、所定の電気角に相当する分を切り替えた電気角の位置に、前記回転子の位置が到達してから所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとする。【００１４】
また、本発明の一態様は、複数のコイルに電流を供給してモータの回転子を回転させるモータ駆動装置であって、前記回転子の回転方向で互いに異なる位相に設けられ、かつ、前記回転子の回転方向の位相を検出して出力信号を発生する複数の検出センサを備えるモータ駆動装置の駆動方法であって、複数の前記出力信号の状態の組み合わせに基づいて、前記回転子の位置を決定するステージ決定ステップと、前記モータの起動時において、前記コイルに通電する通電タイミングを所定の電気角に相当する分を進角させたタイミングとする通電タイミング決定ステップと、を備え、前記通電タイミング決定ステップは、前記モータの回転速度が所定の回転速度以上になった場合には、任意に進角させた電気角が前記起動時において進角させた所定の電気角に対しての変位量に応じた電気角の位置に、前記回転子の位置が到達してから所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の態様によれば、タイマの数を増やすことなく、最適な進角でのモータの駆動が可能なモータ駆動装置及びモータ駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施形態の態様におけるモータ駆動装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態の態様における第２のモードの効果を説明する図である。
【図３】図３は、本実施形態の態様における制御部５３の概略構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態の態様における制御部５３における電動モータ２１の状態の判別処理の流れを示す図である。
【図５】図５は、本実施形態の態様における制御部５３の電動モータ２１の駆動制御の処理の流れについて説明する図である。
【図６】図６は、従来のモータ駆動装置の制御方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明の態様を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００１８】
実施形態におけるモータ駆動装置は、複数のコイルに電流を供給して回転子を回転させる。モータ駆動装置は、回転子の回転方向で互いに異なる位相に設けられ、かつ、回転子の回転方向の位相を検出して出力信号を発生する複数の検出センサと、複数の出力信号の状態の組み合わせに基づいて、回転子の位置を決定するステージ決定部と、モータの起動時において、コイルに通電する通電タイミングを所定の電気角に相当する分を進角させたタイミングとする通電タイミング決定部と、を備える。通電タイミング決定部は、モータの回転速度が所定の回転速度以上になった場合には、任意に進角させた電気角が起動時において進角させた所定の電気角に対しての変位量に応じた電気角の位置に、回転子の位置が到達してから所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとするモータ駆動装置である。
以下、実施形態のモータ駆動装置を、図面を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態のモータ駆動装置１の概略構成の一例を示す図である。モータ駆動装置１は、電動モータ２１の駆動を制御する装置である。例えば、電動モータ２１は、車両のワイパーアームを払拭動作させる駆動源である。例えば、電動モータ２１は、ブラシレスモータである。例えば、電動モータ２１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）のブラシレスモータ等の正逆両方向に回転可能なモータである。電動モータ２１は、モータ駆動装置１から供給される駆動信号に基づいて、回転駆動する。すなわち、電動モータ２１は、モータ駆動装置１から通電パターンに従って３相の各相へ、それぞれ印加電圧Ｖｕ、印加電圧Ｖｖ、及び印加電圧Ｖｗが供給されると作動する。電動モータ２１は、供給される印加電圧の正負に応じて、その回転方向が正転または逆転に切り替えられる。なお、本実施形態において、電動モータ２１は、ワイパーアームを払拭動作させるための駆動源である場合について、説明するが、これに限定されず、任意の装置の動力を発生させるために使用可能である。
【００２０】
モータ駆動装置１には、電源装置４４と、操作スイッチ３とが接続されている。この電源装置４４は、例えば直流１２Ｖ等の２次電池である。また、操作スイッチ３は、ユーザが操作する、電動モータ２１を駆動させるためのスイッチである。操作スイッチ３は、例えば、ワイパーアームの払拭動作を開始させるための操作スイッチである。操作スイッチ３は、ユーザによる操作スイッチ３の操作に応じて生成した電動モータ２１の駆動要求をモータ駆動装置１に送出する。
【００２１】
図１に示すように、モータ駆動装置１は、インバータ回路４２、駆動部５１、センサ群５２及び制御部５３を備える。
【００２２】
インバータ回路４２は、３相ブリッジ形式に接続された６個のスイッチング素子４２ａ〜４２ｆと、各スイッチング素子４２ａ〜４２ｆのそれぞれのコレクタ−エミッタ間に逆並列に接続されたダイオード４３ａ〜４３ｆとを備える。各スイッチング素子４２ａ〜４２ｆは、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）、又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。ブリッジ接続された６個の各スイッチング素子４２ａ〜４２ｆのゲートには駆動部５１が接続される。
【００２３】
スイッチング素子４２ａ〜４２ｆのコレクタまたはエミッタは、電動モータ２１の入力端子２２ｕ、２２ｖ、及び２２ｗを介して、例えばデルタ結線されたコイル２１ｕ、２１ｖ、及び２１ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子４２ａ〜４２ｆは、駆動部５１から入力される駆動信号（ゲート信号）Ｇ１〜Ｇ６によってスイッチング動作を行い、インバータ回路４２に印加される電源装置４４の電源電圧を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の印加電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、コイル２１ｕ、２１ｖ、及び２１ｗへ供給する。
【００２４】
駆動部５１は、制御部５３から供給されるＰＷＭ指令信号に基づいて、スイッチング素子４２ａ〜４２ｆを交互にスイッチングするための駆動信号Ｇ１〜Ｇ６を生成し、インバータ回路４２へ出力する。これによって、インバータ回路４２は、コイル２１ｕ、２１ｖ、及び２１ｗに交互に通電する供給電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの通電パターンを各コイルに印加し、電動モータ２１の回転子を、制御部５３が指示する回転方向に回転させる。
【００２５】
センサ群５２は、電動モータ２１の回転子の位置を検出する３個のセンサである検出センサＵ５２１、検出センサＶ５２２及び検出センサＷ５２３を備える。検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３は、電動モータ２１の回転子が回転すると回転子の回転位置を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するセンサ信号（２値信号）として、それぞれ制御部５３に出力する。なお、本実施形態では、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３が、正転時用に進角調整した位置（すなわち所定の電気角に相当する分ずらした位置）に設置されている。すなわち、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３は所定の電気角に相当する分進めた位置に設置されている。本実施形態では、所定の電気角とは３０度である。なお、電気角は、電動モータ２１の磁極位置の変化（すなわち磁界の変化）の１周期分を３６０度で表している。これにより、進角ありの場合、進角なしと比べて、電気角で３０度に相当する分早く検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３の出力が変化する。
【００２６】
制御部５３は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号の組合せ（ステージ番号）に基づいて、制御部５３が有する第一記憶部６９に記憶されたステージ番号に対応する通電パターンを読み出し、この通電パターンに従って駆動部５１に対してＰＷＭ指令信号を出力する。このステージ番号は、電動モータ２１の回転子の位置を示す。記憶部５５には、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号の組み合わせを示すステージ番号に対応した通電パターンＰａ１〜Ｐａ６が記憶されている。駆動部５１は、制御部５３から入力されるＰＷＭ指令信号に基づいて、スイッチング素子４２ａ〜４２ｆのゲートを別々に制御する駆動信号Ｇ１〜Ｇ６を出力する。通電パターンは、コイル２１ｕ、２１ｖ、及び２１ｗを３相コイルとしているので、それぞれが電気角６０度分に対応する６種類の異なる通電パターンＰａ１〜Ｐａ６を含んで電気角１周期で構成されている。本実施形態では、ステージ番号＃１〜＃６と、通電パターンＰａ１〜Ｐａ６とが関連付けられて第一記憶部６９に記憶されている。したがって、制御部５３は、電気角が６０度進む毎に、ステージ番号＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６、＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６…の順にステージ番号を選択する。上述のステージ番号および通電パターンは、各センサ信号のエッジによりそれぞれ認識させる。
【００２７】
制御部５３は、電動モータ２１の起動時と、通常時とで電動モータ２１の回転駆動の制御を切り替える。通常時とは、電動モータ２１が起動されており、且つ回転が安定している場合である。
すなわち、電動モータ２１の起動時において、電動モータ２１を逆回転させる場合に、制御部５３は、ステージ番号を１つずらすことで、遅角３０度に対して、１つのステージ番号に相当する分の進みである進角６０度を発生させる第１モードを行う。換言すれば、制御部５３は、電動モータ２１の起動時において、所定の電気角（例えば、６０度）に相当する分を進角させたタイミングでコイルに通電する。
また、電動モータ２１の通常時において、電動モータ２１を逆回転させる場合、制御部５３は、タイマによる計時の基点を起動時から変更するため、起動時において進角させた電気角に対して、任意に定めた電気角との変位量に応じて、上記ステージ番号を１つずらし、ずらしたステージ番号からタイマによる進角制御を行う第２モードを行う。
【００２８】
以下、本実施形態における第１のモードについて、説明する。
制御部５３は、電動モータ２１を正転及び逆転させる場合には、ステージ番号に対応する通電パターンを第一記憶部６９から読み出して出力する。
【００２９】
例えば、進角が０度である場合、検出センサＵ５２１がハイレベル、検出センサＶ５２２がローレベル及び検出センサＷ５２３がハイレベルのとき、通電パターンＰａ１が選択される。そして、通電パターンＰａ１では、コイル２１ｕの両端にインバータ回路４２から高電圧側出力と低電圧側出力の両電圧が印加される。この場合、コイル２１ｖとコイル２１ｗとは、直列接続された形となるので、コイル２１ｕに印加された電圧の半分の電圧が印加される。他方、進角３０度では、ステージ番号と通電パターンＰａ１〜Ｐａ６との対応関係は進角なしの場合と同一である。したがって、正転時において、進角３０度では、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３の出力信号が電気角で３０度分早く変化する。すなわち、通電パターンＰａ１〜Ｐａ６は進角０度の場合と比べて電気角で３０度分ずつ早く切り替えられる。一方、逆転時において、電気角で６０度分進めることで、逆転時においても進角なしの場合と比較して、通電パターンＰｂ１〜Ｐｂ６が電気角で３０度分ずつ早く選択されるように設定されている。
【００３０】
このように、本実施形態では、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３の取り付け位置を回転子のセンサーマグネットに対して機械的にずらすことにより、電気的に進角を３０度ずらしている。したがって、電動モータ２１の正転時においては、進角３０度となる。ただし、正転方向に進角３０度ずらすと、逆転方向に遅角３０ずれることになる。したがって、制御部５３は、逆回転時においてステージ番号を１つずらすことで、遅角３０度に対して、１つのステージ番号に相当する分の進みである進角６０度を発生させる。この結果、逆回転時も進角３０度となり、両回転共に進角３０度となる。これにより、電流位相の遅れが発生しても、遅角とならず、電動モータ２１の逆起電圧による影響をなくすことが可能となる。
【００３１】
以下、本実施形態における第２のモードについて、説明する。
制御部５３は、電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度以上になった場合には、電動モータ２１の回転が安定したと判定し、第１のモードから第２のモードに切り替える。
制御部５３は、電動モータ２１の回転が安定したと判定した場合には、正転時ではステージ番号の認識を１つ遅らせる。すなわち、制御部５３は、起動時において、１つずらしていたステージ番号を元に戻す。そして、制御部５３は、コイル２１ｕ、２１ｖ、及び２１ｗに対する通電のタイミング（以下、「通電タイミング」という。）をタイマを用いて決定することで、所定の通電角に相当する分を進角させる。例えば、制御部５３は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３から出力されるセンサ信号の立ち上がり又は立ち下りが入力された場合に、タイマの計時を開始し、一定時間の計時が完了したタイミングでコイル２１ｕ、２１ｖ、及び２１ｗに対してそれぞれ通電を行う。
【００３２】
図２は、本実施形態における第２のモードの効果を説明する図である。
機械的に進角３０度がついている場合において、従来のモータ駆動装置は、遅角制御を行うことで、最適進角での電動モータ２１の駆動を行う。例えば、従来のモータ駆動装置は、Ｕ相のセンサ信号の立ち上がりでタイマによる一定時間の計時を開始し、一定時間の計時が完了したタイミングでＷ相のコイルに負電圧の通電を行う。また、従来のモータ駆動装置は、Ｕ相のセンサ信号の立ち下がりでタイマによる一定時間の計時を開始し、一定時間の計時が完了したタイミングでＷ相のコイルに正電圧の通電を行う。このように、従来のモータ駆動装置は、通電相の基準のセンサ信号の立ち上がり、又は立ち下がりでタイマの計時を開始することで遅角制御を行う。ただし、タイマの計時中に、別相のセンサ信号の立ち上がり、又は立ち下がりが検出されるため、計時していないタイマで一定時間計時を行う必要がある。そのため、タイマの数を増加させる必要がある。
【００３３】
本実施形態におけるモータ駆動装置１は、通電相の基準となるセンサ信号を１ステージ（１ステージの範囲、例えば、６０度）遅らせることで、進角−３０度（遅角３０度）からのタイマの計時が開始される（図２ではＷ相のセンサ信号の立ち下がり）。これにより、進角−３０度〜３０度の６０度範囲でタイマの計時が可能となり、タイマの計時中に、別相のセンサ信号の立ち上がり、又は立ち下がりが検出されることがない。したがって、モータ駆動装置１は、タイマの数を増やすことなく、進角制御のみで最適進角でのブラシレスモータの駆動を行うことができる。すなわち、モータ駆動装置１は、タイマの数を増やすことなく、進角制御のみの制御で遅角制御と同様の効果を得ることができる。また、ソフト上の進角が閾値（１ステージの範囲、例えば、６０度）を超える領域になると、タイマの計時が追いつかなくなる、すなわち、タイマの計時中に他のセンサ信号の立ち下がり又は立ち上がりが入力されるため、閾値を超える領域になる時は、通電相の基準となるセンサ信号をさらに１ステージ（６０度）ずらす（進ませる、または、遅らせる）ことで所望の進角を得ることができる。
【００３４】
以下、本実施形態における制御部５３の構成について、具体的に説明する。
図３は、本実施形態における制御部５３の概略構成の一例を示す図である。
制御部５３は、通電タイプ決定部６１、ステージ取得部６３、ステージ決定部６４、通電パターン取得部６５、回転速度算出部６６、判定部６７、通電タイミング決定部６８、第一記憶部６９及び第二記憶部６２を備える。
【００３５】
通電タイプ決定部６１は、電動モータ２１の状態を決定する。すなわち、通電タイプ決定部６１は、電動モータ２１が、起動状態、通常状態、停止状態のいずれかの状態であるかを判別する。そして、通電タイプ決定部６１は、判別した電動モータ２１の状態を第二記憶部６２に記憶する。例えば、通電タイプ決定部６１は、判別した電動モータ２１の状態を示す値を変数として第二記憶部６２内に記憶する。例えば、通電タイプ決定部６１は、判別した電動モータ２１の状態が起動状態である場合には、第二記憶部６２の変数を「１」に変更する。通電タイプ決定部６１は、判別した電動モータ２１の状態が通常状態である場合には、第二記憶部６２の変数を「２」に変更する。通電タイプ決定部６１は、判別した電動モータ２１の状態が停止状態である場合には、第二記憶部６２の変数を「３」に変更する。
【００３６】
例えば、通電タイプ決定部６１は、操作スイッチ３から電動モータ２１の駆動要求を取得していない場合に、電動モータ２１が停止状態であると判別する。なお、通電タイプ決定部６１は、駆動部５１に対してＰＷＭ指令信号が出力されていない場合に、電動モータ２１が停止状態であると判別してもよい。通電タイプ決定部６１は、操作スイッチ３から電動モータ２１の駆動要求を取得した際に、電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度以上である場合に、電動モータ２１が通常状態であると判別する。通電タイプ決定部６１は、操作スイッチ３から電動モータ２１の駆動要求を取得した際に、回転速度が所定の回転速度未満である場合に、電動モータ２１が起動状態であると判別する。また、通電タイプ決定部６１は、操作スイッチ３から電動モータ２１の駆動要求に基づいて停止状態である電動モータ２１の起動を開始した場合に、電動モータ２１が起動状態であると判別する。これにより、第二記憶部６２に記憶されている変数の値を参照することで、電動モータ２１の状態を確認可能となる。
【００３７】
ステージ取得部６３は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号の組合せからステージ番号を取得する。例えば、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号の組み合わせと、その組み合わせに対応するステージ番号が予め不図示の記憶部に記憶されており、ステージ取得部６３は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３から出力されたセンサ信号の組合せに対応するステージ番号を、上記記憶部から選択することで取得する。ステージ取得部６３は、取得したステージ番号をステージ決定部６４に供給する。このステージ番号は、回転子の位置を示すものである。
【００３８】
ステージ決定部６４は、第二記憶部６２に記憶されている変数の値を参照することで、電動モータ２１の状態を認識する。ステージ決定部６４は、電動モータ２１の状態が起動状態である場合、又は電動モータ２１の起動を開始する場合に、ステージ決定部６４から供給されたステージ番号に対して１つずらした値を、電動モータ２１の駆動に使用するステージ番号（以下、「制御ステージ番号」という。）として決定する。ステージ決定部６４は、決定したステージ番号を通電パターン取得部６５に供給する。また、ステージ決定部６４は、電動モータ２１の状態が通常状態である場合、ステージ決定部６４から供給されたステージ番号を制御ステージ番号として通電パターン取得部６５に供給する。
【００３９】
通電パターン取得部６５は、ステージ決定部６４から供給される制御ステージ番号に対応する通電パターンを第一記憶部６９から読み出す。通電パターン取得部６５は、通電タイミング決定部６８から制御信号が供給された場合に、読み出した通電パターンに従って駆動部５１に対してＰＷＭ指令信号を出力する。
【００４０】
回転速度算出部６６は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号に基づいて、電動モータ２１の回転速度を算出する。回転速度算出部６６は、算出した電動モータ２１の回転速度を判定部６７に供給する。
判定部６７は、回転速度算出部６６から供給された電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度以上か否かを判定する。判定部６７は、その判定結果を通電タイプ決定部６１に供給する。
【００４１】
通電タイミング決定部６８は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号に基づいて、通電タイミングを決定する。通電タイミング決定部６８は、電動モータ２１の起動時において、コイル２１ｕ、２１ｖ、及び２１ｗに通電する通電タイミングを所定の電気角に相当する分を進角させたタイミングとする。
したがって、通電タイミング決定部６８は、電動モータ２１が起動状態である場合には、所定の電気角（起動進角量、起動時進角量）に相当する分を進角させたタイミングで、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３からセンサ信号の立ち上がり又は立ち下りを取得した場合に、制御信号を通電パターン取得部６５に供給する。
【００４２】
通電タイミング決定部６８は、電動モータ２１が通常状態である場合には、タイマの計時開始タイミングをシフト制御（オフセット）する。シフト量（オフセット量）は、例えば、通電パターン及び起動進角量に基づき設定される。
具体的には、通電タイミング決定部６８は、電動モータ２１が通常状態である場合には、電動モータ２１の起動時において進角させた所定の電気角から、任意に進角させた電気角の位置に切り替えて、その切り替えた位置に電動モータ２１の回転子の位置が到達してから所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとする。すなわち、通電タイミング決定部６８は、電動モータ２１が通常状態である場合には、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号の立ち上がり又は立ち下りが入力されてから所定時間が経過したタイミングを通電タイミングに決定する。通電タイミング決定部６８は、複数のタイマを備え、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３からセンサ信号の立ち上がり又は立ち下りを取得すると、タイマによる所定時間の計時を開始する。通電タイミング決定部６８は、タイマによる所定時間の計時が完了したタイミングを通電タイミングに決定する。したがって、通電タイミング決定部６８は、タイマによる所定時間の計時が完了した場合に、制御信号を通電パターン取得部６５に供給する。これにより、制御部５３は、電動モータ２１を起動する場合には、両回転共に進角３０度として電動モータ２１の回転を制御することができる。そして、制御部５３は、電動モータ２１が起動状態から通常状態に移行した場合には、電動モータ２１の起動時においてずらしていたステージ番号を元に戻し（ステージ番号を１つ遅らせ）、任意に定めた進角により決められるステージ番号に切り替え、切り替えた位置からタイマによる進角制御を行う。
【００４３】
以下に、本実施形態における制御部５３の処理の流れについて、説明する。
まず、本実施形態における制御部５３の電動モータ２１の状態の判別処理の流れについて説明する。図４は、制御部５３における電動モータ２１の状態の判別処理の流れを示す図である。
【００４４】
通電タイプ決定部６１は、操作スイッチ３から電動モータ２１の駆動要求を取得したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。通電タイプ決定部６１は、操作スイッチ３から電動モータ２１の駆動要求を取得した場合、電動モータ２１が停止状態か否かを判定する（ステップＳ１０２）。通電タイプ決定部６１により電動モータ２１が停止状態であると判定された場合、電動モータ２１の起動が開始される（ステップＳ１０３）。通電タイプ決定部６１は、電動モータ２１の起動が開始されると、第二記憶部６２内の変数を、電動モータ２１が起動状態であることを示す値に変更する（ステップＳ１０４）。通電タイプ決定部６１は、ステップＳ１０２において、電動モータ２１が停止状態ではないと判定された場合、電動モータ２１が起動状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。通電タイプ決定部６１により電動モータ２１が起動状態であると判定された場合、判定部６７は、回転速度算出部６６で算出した電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度以上か否かを判定する（ステップＳ１０６）。判定部６７は、回転速度算出部６６で算出した電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度以上である場合に、その判定結果を通電タイプ決定部６１に供給する。通電タイプ決定部６１は、電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度以上であることを示す判定結果を判定部６７から供給された場合、第二記憶部６２内の変数を、電動モータ２１が通常状態であることを示す値に変更する（ステップＳ１０７）。
【００４５】
ステップＳ１０５において、通電タイプ決定部６１により電動モータ２１が起動状態ではないと判定された場合、判定部６７は、回転速度算出部６６で算出した電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度未満か否かを判定する（ステップＳ１０８）。判定部６７は、回転速度算出部６６で算出した電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度未満である場合に、その判定結果を通電タイプ決定部６１に供給する。通電タイプ決定部６１は、電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度未満であることを示す判定結果を判定部６７から供給された場合、第二記憶部６２内の変数を、電動モータ２１が起動状態であることを示す値に変更する（ステップＳ１０９）。また、ステップＳ１０１において、通電タイプ決定部６１は、操作スイッチ３から電動モータ２１の駆動要求を取得していない場合、第二記憶部６２内の変数を、電動モータ２１が停止状態であることを示す値に変更する（ステップＳ１１０）。
【００４６】
次に、本実施形態における制御部５３の電動モータ２１の駆動制御の処理の流れについて説明する。図５は、制御部５３の電動モータ２１の駆動制御の処理の流れについて説明する図である。
制御部５３は、操作スイッチ３から電動モータ２１の駆動要求を取得したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。制御部５３は、操作スイッチ３から電動モータ２１の駆動要求を取得した場合、電動モータ２１が停止状態か否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００４７】
制御部５３は、電動モータ２１が停止状態である場合には、電動モータ２１の駆動制御の処理を終了する。制御部５３は、電動モータ２１が停止状態でない場合には、電動モータ２１が通常状態か否かを判定する。ステップＳ２０３において、制御部５３は、電動モータ２１が通常状態である場合には、第２のモードを実行する。すなわち、ステージ取得部６３は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号の組合せからステージ番号を取得する（ステップＳ２０４）。ステージ取得部６３は、取得したステージ番号をステージ決定部６４に供給する。
【００４８】
ステージ決定部６４は、ステージ取得部６３から供給されたステージ番号の順番を１つ遅らせたステージ番号を制御ステージ番号に決定する（ステップＳ２０５）。すなわち、制御部５３は、第１のモードにおいて、１つずらしていたステージ番号を元に戻す。ステージ決定部６４は、決定した制御ステージ番号を通電パターン取得部６５に供給する。
【００４９】
通電タイミング決定部６８は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号に基づいて、通電タイミングを決定する。通電タイミング決定部６８は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３からセンサ信号の立ち上がり又は立ち下りを取得すると、タイマによる所定時間の計時を開始する。通電タイミング決定部６８は、タイマによる所定時間の計時が完了したタイミングを通電タイミングに決定する（ステップＳ２０６）。したがって、通電タイミング決定部６８は、タイマによる所定時間の計時が完了した場合に、制御信号を通電パターン取得部６５に供給する。
【００５０】
通電パターン取得部６５は、ステージ決定部６４から供給される制御ステージ番号に対応する通電パターンを第一記憶部６９から読み出す（ステップＳ２０７）。通電パターン取得部６５は、通電タイミング決定部６８から制御信号が供給された場合に、読み出した通電パターンに従って駆動部５１に対してＰＷＭ指令信号を出力する（ステップＳ２０８）。このように、制御部５３は、電動モータ２１が起動状態から通常状態に移行した場合には、電動モータ２１の起動時においてずらしていたステージ番号を元に戻し（ステージ番号を１つ遅らせ）、タイマによる進角制御を行う。
【００５１】
制御部５３は、電動モータ２１が通常状態でない場合には、第１のモードを実行する。
すなわち、ステージ取得部６３は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３のセンサ信号の組合せからステージ番号を取得する（ステップＳ２０９）。ステージ取得部６３は、取得したステージ番号をステージ決定部６４に供給する。
【００５２】
ステージ決定部６４は、ステージ取得部６３から供給されたステージ番号に対して１つずらした値を、制御ステージ番号として決定する（ステップＳ２１０）。ステージ決定部６４は、決定したステージ番号を通電パターン取得部６５に供給する。
【００５３】
通電パターン取得部６５は、ステージ決定部６４から供給される制御ステージ番号に対応する通電パターンを第一記憶部６９から読み出す（ステップＳ２１１）。通電パターン取得部６５は、検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３からセンサ信号の立ち上がり又は立ち下りを取得した場合に、読み出した通電パターンに従って駆動部５１に対してＰＷＭ指令信号を出力する（ステップＳ２１２）。
【００５４】
上述の実施形態において、モータ駆動装置１は、複数のコイルに電流を供給して電動モータ２１の回転子を回転させる。モータ駆動装置１は、回転子の回転方向で互いに異なる位相に設けられ、かつ、前記回転子の回転方向の位相を検出して出力信号を発生する複数の検出センサＵ５２１〜Ｗ５２３と、複数の出力信号の状態の組み合わせに基づいて、電動モータ２１の回転子の位置を決定するステージ決定部６４と、電動モータ２１の起動時において、コイル２１ｕ、２１ｖ、及び２１ｗに通電する通電タイミングを所定の電気角に相当する分を進角させたタイミングとする通電タイミング決定部６８と、を備える。そして、通電タイミング決定部６８は、電動モータ２１の回転速度が所定の回転速度以上になった場合には、起動時において進角させた所定の電気角から、任意に進角させた電気角の位置に切り替えて、切り替えた位置に回転子の位置が到達してから所定の時間経過したタイミングを通電タイミングとする。これにより、タイマの計時中に、別相のセンサ信号の立ち上がり、又は立ち下がりが検出されることがない。したがって、モータ駆動装置１は、タイマの数を増やすことなく、進角制御のみの制御で遅角制御と同様の効果が得ることができる。また、ソフト上の進角が閾値（１ステージの範囲、例えば、６０度）を超える領域になると、タイマの計時が追いつかなくなる、すなわち、タイマの計時中に他のセンサ信号の立ち下がり又は立ち上がりが入力されるため、進角が閾値を超える領域になる時は、通電相の基準となるセンサ信号の位相を所定の電気角に相当する分をずらす（進角させる、または、遅角させる）ことで所望の進角を得ることができる。換言すれば、通電タイミング決定部６８は、進角が閾値を超える場合には、所定の電気角に相当する分ずらした（進ませた、または、遅らせた）位置から計時を開始して得られたタイミングを通電タイミングとする。
【００５５】
上述した実施形態における制御状態を記載する。検出センサが機械的にずれて配置されることで電動モータ２１として進角が３０度に設定されているとき、起動時においては、電動モータ２１の正転時では、制御としては０度の補正を行っている（または角度補正を行っていない）。同様に、電動モータ２１の逆回転時では、進角が−３０度となるため、制御としては＋６０度の補正を行っている。通常時においては、例えば目標進角を２０度にする場合、電動モータ２１の正転時では、制御としては−１０度の補正を行っている。同様に、電動モータ２１の逆回転時では、制御としては、＋５０度の補正を行っている。目標進角が閾値を超える場合には、認識するステージ番号（通電パターン）をずらす制御を行っている。
電動モータ２１の起動時においては、タイマの計時を行わず、通常時においては、タイマの計時を行う、という切り替え制御を行っており、さらに、通常時においては、求める進角に基づいて、タイマの計時をスタートさせるための認識するセンサエッジを切り替えるため、ステージをずらす制御を行っている。
【００５６】
上述した実施形態における制御部５３をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含む。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００５７】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００５８】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうる。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味しない。
【符号の説明】
【００５９】
１  モータ駆動装置
４２ａ〜４２ｆ  スイッチング素子
４２  インバータ回路
５１  駆動部
５２  センサ群
５３  制御部
６１  通電タイプ決定部
６２  第二記憶部
６３  ステージ取得部
６４  ステージ決定部
６５  通電パターン取得部
６６  回転速度算出部
６７  判定部
６８  通電タイミング決定部
６９  第一記憶部
【図１】
2017135411.tif 000003
【図２】
2017135411.tif 000004
【図３】
2017135411.tif 000005
【図４】
2017135411.tif 000006
【図５】
2017135411.tif 000007
【図６】
2017135411.tif 000008
【国際調査報告】
2017135411.tif 000009
2017135411.tif 000010
2017135411.tif 000011
2017135411.tif 000012