(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの指令に従った回転動作をするようにブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置であって、
前記ブラシレスモータを駆動するための駆動信号を生成する駆動制御部と、
前記ブラシレスモータの各相の電流値を検出する電流検出回路と、
前記各相の電流検出回路に接続された複数のＡＤ変換回路と、
動作周期の基準となるクロックパルスを出力するクロック発生回路と、
前記クロックパルスに基づいてパルス信号を出力するパルス出力回路と、
前記パルス信号を入力するＲＣフィルタとを備え、
前記ＲＣフィルタは、抵抗とキャパシタが直列接続されてなり、その中間接続点には所定電源につながるプルアップ抵抗が接続され、さらに前記中間接続点は前記複数のＡＤ変換回路に接続されていることを特徴とするブラシレスモータ制御装置。
【請求項２】
前記ＲＣフィルタへの前記パルス信号がＬｏｗの状態であって、前記中間接続点の電圧を入力とした前記複数のＡＤ変換回路の出力値が、所定範囲を逸脱している場合は、そのＡＤ変換回路の異常と判定することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項３】
前記ＲＣフィルタへの前記パルス信号がＨｉｇｈの状態であって、前記中間接続点の電圧を入力とした前記複数のＡＤ変換回路の出力値のうち一つのみが所定範囲を逸脱した場合は、そのＡＤ変換回路の異常と判定することを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項４】
前記ＲＣフィルタへの前記パルス信号がＨｉｇｈの状態であって、前記中間接続点の電圧を入力とした前記複数のＡＤ変換回路の出力値のすべてが所定範囲を超えるか、もしくは出力値のすべてが所定範囲を下回る場合は、前記クロック発生回路の異常と判定することを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項５】
前記ブラシレスモータの回転動作停止中であって、前記電流検出回路の出力を入力とした前記複数のＡＤ変換回路の出力値が、所定範囲から逸脱している場合は、電流検出回路の異常と判定することを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項６】
ブラシレスモータを駆動するための駆動信号を生成する駆動制御部と、
前記ブラシレスモータの各相の電流値を検出する電流検出回路と、
前記各相の電流検出回路に接続された複数のＡＤ変換回路と、
動作周期の基準となるクロックパルスを出力するクロック発生回路とを備え、
外部からの指令に従った回転動作をするように前記ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置の異常を診断するブラシレスモータ制御装置の診断処理方法であって、
抵抗とキャパシタとを直列接続してＲＣフィルタを構成し、その中間接続点には所定電源につながるプルアップ抵抗を接続し、さらに前記中間接続点は前記複数のＡＤ変換回路に接続し、前記クロックパルスに基づいて生成したパルス信号を前記ＲＣフィルタに印加し、前記中間接続点の電圧を複数のＡＤ変換回路によってデジタル信号に変換した出力値に基づき、前記ＡＤ変換回路と前記クロック発生回路とを診断することを特徴とするブラシレスモータ制御装置の診断処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置およびその診断処理方法に関し、特に、モータ制御回路の一部異常により、指令に対する回転速度およびトルクのズレが増加する前に、その原因となり得る回路を診断する機能を備えたブラシレスモータ制御装置およびその診断処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、一般的に使われている冷蔵庫用などの冷却ファンには、その寿命や省エネ化の要求からブラシレスモータが使用されている。そして、冷却ファンには、その時々の気温や冷却対象の温度に応じて、ファンに必要とされる風量や、周辺付近に発する駆動音が定められており、それを満足するよう制御する必要がある。風量のバラツキは、インペラー（羽根車）に取り付けられているモータの回転速度のバラツキに依存し、駆動音はモータの回転トルクに依存することが知られている。
【０００３】
ところで、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下、適宜、「ＰＷＭ」と記す）駆動で制御されるセンサレスの三相ブラシレスモータの場合、従来、例えば、次のようなブラシレスモータ制御装置で制御される。まず、その制御装置では、各相のコイルに流れる電流値から、モータの回転位置を推定する。さらに、単位時間当たりの回転位置の変化量から実回転速度を算出する。そして、その制御装置において、算出された実回転速度に従い、ＰＷＭ駆動を実現するインバータ回路内に備え付けられたＭＯＳ−ＦＥＴ素子のスイッチングパルス幅が制御される。
【０００４】
そのため、コイルの電流値を検出する電流検出回路や、電流検出回路の出力をマイコンに取り込むためのＡＤ変換回路、および、単位時間を生成するためのクロック発生回路に誤差がある場合、算出される実回転速度およびトルクにも同様に誤差が発生し、目標値からのズレが発生する。
【０００５】
このクロック発生回路の異常誤差の判定方法として、従来、例えば、クロックパルスに基づいて生成した所定時間間隔のパルス電圧をＲＣフィルタに入力し、所定のサンプリングタイムにおける電圧が、所定の範囲を逸脱する場合にクロック発生回路の異常と判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、上記従来の構成ではクロック発生回路の異常は判定できても、電流検出回路やＡＤ変換回路の異常を判定することができなかった。そのため、ＡＤ変換回路、電流検出回路の異常による、回転速度やトルクの誤差増加を事前に検出することができず、冷却ファンの風量や駆動音のバラツキ拡大に対応できなかった。さらに、これらバラツキへの余裕を確保するために、大きなモータを搭載していた。また、複雑な診断用回路を多数追加するなどして対応することも可能であるが、ピン数が少ない小型マイコンでは回路構成ができず、大型マイコンの搭載などでコストアップとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２３０６５１号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明のブラシレス制御装置は、外部からの指令に従った回転動作をするようにブラシレスモータを駆動制御するブラシレスモータ制御装置である。本ブラシレスモータ制御装置は、ブラシレスモータを駆動するための駆動信号を生成する駆動制御部と、ブラシレスモータの各相の電流値を検出する電流検出回路と、各相の電流検出回路に接続された複数のＡＤ変換回路と、動作周期の基準となるクロックパルスを出力するクロック発生回路と、クロックパルスに基づいてパルス信号を出力するパルス出力回路と、パルス信号を入力するＲＣフィルタとを備える。さらに、ＲＣフィルタは、抵抗とキャパシタが直列接続されてなり、その中間接続点には所定電源につながるプルアップ抵抗が接続され、さらに中間接続点は複数のＡＤ変換回路に接続された構成とする。
【０００９】
そして、複数のＡＤ変換回路の出力値に基づいて、クロック発生回路とＡＤ変換回路と電流検出回路の異常を判定し、異常と判定した場合は、例えばモータの回転動作を停止する。
【００１０】
また、本発明のブラシレスモータ制御装置の診断処理方法は、ブラシレスモータを駆動するための駆動信号を生成する駆動制御部と、ブラシレスモータの各相の電流値を検出する電流検出回路と、各相の電流検出回路に接続された複数のＡＤ変換回路と、動作周期の基準となるクロックパルスを出力するクロック発生回路とを備えるブラシレスモータ制御装置の診断処理方法である。本診断処理方法は、抵抗とキャパシタとを直列接続してＲＣフィルタを構成し、その中間接続点には所定電源につながるプルアップ抵抗を接続し、さらに中間接続点は複数のＡＤ変換回路に接続する。そして、クロックパルスに基づいて生成したパルス信号をＲＣフィルタに印加し、中間接続点の電圧を複数のＡＤ変換回路によってデジタル信号に変換する。本診断処理方法は、その変換した出力値に基づきＡＤ変換回路とクロック発生回路とを診断する。
【００１１】
本発明によれば、ＡＤ変換回路、クロック発生回路および電流検出回路の異常による、回転速度やトルクの誤差増加を事前に検出することができるため、冷却ファンの風量や駆動音のバラツキ拡大を未然に防ぐことができる。そのため、これらの余裕を確保するために大きなモータを搭載する必要がなくなり、冷却ファンの小型化・軽量化を図ることができる。また、本発明によれば、複雑な診断用回路を多数追加する必要がないため、ピン数が少ない小型マイコンと安価な回路構成とで容易に実現でき、回路のコストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態におけるブラシレスモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、クロック発生回路が正常である場合における、同ブラシレスモータ制御装置のＲＣフィルタに印加されるパルス信号Ｐｌｓの波形と、判定用電圧Ｖｃの波形およびＡＤ変換回路の読込みタイミングを示すタイミングチャートである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、クロック発生回路が異常である場合における、同ブラシレスモータ制御装置のＲＣフィルタに印加されるパルス信号Ｐｌｓの波形と、判定用電圧Ｖｃの波形およびＡＤ変換回路の読込みタイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】図３は、同ブラシレスモータ制御装置の異常の診断手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１４】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるブラシレスモータ制御装置１０の構成を示すブロック図である。図１では、本ブラシレスモータ制御装置１０にブラシレスモータ４０を接続した構成の一例を示している。このような構成により、ブラシレスモータ制御装置１０は、外部からの指令に従った回転動作をするようにブラシレスモータ４０を駆動制御する。
【００１５】
ブラシレスモータ４０は、巻線をステータコアに巻回したコイル４１を備えるステータと、コイル４１を通電駆動することで、シャフトを中心に回転するロータとを備えている。本実施の形態では、ブラシレスモータ４０がＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相のコイル４１を有し、ブラシレスモータ制御装置１０が各相をパルス幅変調（ＰＷＭ）された駆動信号Ｄｒｖで回転駆動する一例を挙げて説明する。
【００１６】
図１に示すように、ブラシレスモータ制御装置１０は、制御部１１と、インバータ回路１４と、電流検出回路１５と、ＲＣフィルタ２６と、を含む構成である。
【００１７】
ブラシレスモータ制御装置１０には、例えば、外部の上位コントローラ（図示せず）などからの指令の１つとして、回転速度やトルク量を指令するための信号である回転速度／トルク指令Ｔｓｐが入力される。ブラシレスモータ制御装置１０は、ブラシレスモータ４０の回転が回転速度／トルク指令Ｔｓｐに応じた回転速度やトルクとなるように、駆動信号Ｄｒｖを生成する。そして、ブラシレスモータ制御装置１０は、生成したそれぞれの駆動信号Ｄｒｖを各コイル４１に印加し、このようにして、ブラシレスモータ４０を回転制御する。
【００１８】
ブラシレスモータ制御装置１０をこのように動作させるために、制御部１１は、ＰＩＤ（比例、積分、微分）制御により回転速度／トルク指令Ｔｓｐと実際の回転速度との残差に基づきＰＭＷ原信号Ｄｐを生成して出力する。そして、インバータ回路１４は、ＰＭＷ原信号Ｄｐに応じて、電源に接続された内部のスイッチング素子をスイッチングすることで、各相の駆動信号Ｄｒｖを生成して出力する。
【００１９】
また、本実施の形態では、位置センサなどを設けないセンサレスによって、ブラシレスモータ制御装置１０がブラシレスモータ４０を駆動制御するような構成としている。本実施の形態では、このようなセンサレスで、回転するロータの位置を検出するために、電流検出回路１５を設けている。
【００２０】
電流検出回路１５は、各相の駆動信号Ｄｒｖの近辺に配置され、ブラシレスモータ４０のステータコアに巻かれたコイル４１に流れる、Ｕ・Ｖ・Ｗの各相の電流値を検出する。そして、電流検出回路１５は、検出したそれぞれの電流値に対応する電圧Ｄｅｔとしてそれぞれ、制御部１１に供給している。また、詳細については以下で説明するが、制御部１１は、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路を備えており、この電圧ＤｅｔをＡＤ変換し、ＡＤ変換の出力データを利用して、ロータの回転位置や回転速度を算出している。
【００２１】
さらに、本実施の形態では、電流検出回路１５やＡＤ変換回路などの異常を判定する機能を備えていることを特徴としている。すなわち、これらの異常を判定するため、本実施の形態では、ブラシレスモータ制御装置１０に、抵抗器（Ｒ）とキャパシタ（Ｃ）とで構成されたＲＣフィルタ２６を設けている。
【００２２】
次に、ブラシレスモータ制御装置１０の各部において、さらに詳細な構成について説明する。
【００２３】
まず、制御部１１は、ブラシレスモータ４０が所望の回転動作をするようにブラシレスモータ４０を駆動制御するため、回転制御部１２と、駆動波形生成部１３と、第１のＡＤ変換回路２２１、第２のＡＤ変換回路２２２、および第３のＡＤ変換回路２２３（以降、第１〜３のＡＤ変換回路を総称して、単にＡＤ変換回路２２という場合がある）と、モータ位置算出部１８と、実回転速度算出部１７とを備えている。そして、これら各部とインバータ回路１４とによって、ブラシレスモータ４０を駆動するための駆動信号Ｄｒｖを生成する駆動制御部が構成されている。
【００２４】
さらに、制御部１１は、デジタル処理を行うために、そのクロック信号となるクロックパルスＣｌｋを生成するクロック発生回路２３と、クロックパルスＣｌｋに基づき各種のタイミング信号を生成するためのタイマ回路２４とを備えている。
【００２５】
そして、制御部１１は、各ＡＤ変換回路２２、クロック発生回路２３および電流検出回路１５の異常を判定するために、パルス出力回路２５と、ＡＤ変換回路診断部１９と、クロック発生回路診断部２０と、電流検出回路診断部２１とを備えている。
【００２６】
このように構成された制御部１１において、ＡＤ変換回路２２はそれぞれ、チャンネルｃｈ１、ｃｈ２に入力されたアナログの電圧をデジタル信号Ｄｉｇ１、Ｄｉｇ２、Ｄｉｇ３に変換して出力する。チャンネルｃｈ１には、電流検出回路１５が検出した電流値に対応する電圧Ｄｅｔが供給されている。第１のＡＤ変換回路２２１では、Ｕ相の電流値に対応する電圧Ｄｅｔである電圧ＤｅｔＵがチャンネルｃｈ１に供給され、電圧ＤｅｔＵに対応したデジタル値を示すデジタル信号Ｄｉｇ１が出力される。第２のＡＤ変換回路２２２では、Ｖ相の電流値に対応する電圧Ｄｅｔである電圧ＤｅｔＶがチャンネルｃｈ１に供給され、電圧ＤｅｔＶに対応したデジタル値を示すデジタル信号Ｄｉｇ２が出力される。第３のＡＤ変換回路２２３では、Ｗ相の電流値に対応する電圧Ｄｅｔである電圧ＤｅｔＷがチャンネルｃｈ１に供給され、電圧ＤｅｔＷに対応したデジタル値を示すデジタル信号Ｄｉｇ３が出力される。また、詳細については以下で説明するが、各ＡＤ変換回路２２のチャンネルｃｈ２には共通に、ＲＣフィルタ２６から、異常判定をするために利用する判定用電圧Ｖｃが供給されている。
【００２７】
各ＡＤ変換回路２２から出力されたデジタル信号Ｄｉｇ１〜３は、モータ位置算出部１８に供給される。モータ位置算出部１８は、各相の電流値を示すデジタル信号Ｄｉｇ１〜３を受けて、ブラシレスモータ４０のロータ位置を算出する。すなわち、本実施の形態では、各相で検出した電流値に基づいて、モータ位置算出部１８がロータの回転位置を検出している。モータ位置算出部１８は、このように算出したロータ位置を示すロータ位置信号Ｐｄを、実回転速度算出部１７および駆動波形生成部１３に出力する。
【００２８】
実回転速度算出部１７には、ロータ位置信号Ｐｄに加えて、タイマ回路２４から、所定の時間幅を示すタイマカウント数Ｃｎｔが通知される。実回転速度算出部１７は、このタイマカウント数Ｃｎｔとロータ位置信号Ｐｄとを用いて、所定の時間幅におけるロータ位置の変化量から、ブラシレスモータ４０の実際の回転速度を算出している。実回転速度算出部１７は、算出した回転速度を示す回転速度信号Ｖｄを回転制御部１２へ出力する。
【００２９】
回転制御部１２は、回転速度／トルク指令Ｔｓｐと回転速度信号Ｖｄとの差である偏差に対して、例えば比例積分微分などの演算処理（ＰＩＤ処理）を行い、この演算処理の結果に応じた駆動波形デューティ信号Ｄｄを生成して出力する。駆動波形生成部１３は、駆動波形デューティ信号Ｄｄとロータ位置信号Ｐｄから、インバータ回路１４のスイッチング素子を制御するためのＰＭＷ原信号Ｄｐを生成し、インバータ回路１４へと出力する。
【００３０】
このように、本実施の形態では、電流検出回路１５が検出した電流値に基づいて、ロータの実回転速度を示す回転速度信号Ｖｄが生成され、また、回転速度を制御するために指令された指令速度を示す回転速度／トルク指令Ｔｓｐが通知される。そして、ブラシレスモータ制御装置１０によって、回転速度信号Ｖｄと回転速度／トルク指令Ｔｓｐとに基づき、ロータの回転速度が指令速度に追従するようにフィードバック制御する速度制御ループが構成されている。ブラシレスモータ制御装置１０は、この一連のループを連続的に実行することにより、ブラシレスモータ４０を回転制御する。
【００３１】
また、このような一連のループ処理をデジタル処理によって実行したり、ＡＤ変換回路２２のサンプリングタイミングを生成したりするため、制御部１１は、クロック発生回路２３とタイマ回路２４とを備えている。クロック発生回路２３は、動作周期の基準となる周期的なクロックパルスＣｌｋを生成し、制御部１１の各デジタル処理部とともに、タイマ回路２４に出力する。このクロックパルスＣｌｋは制御部１１の基準クロックとなる。タイマ回路２４は、基準のクロックパルスＣｌｋを用いて動作する。そして、タイマ回路２４は、所定のタイミングで、ＡＤ変換回路２２へサンプリング信号としてのトリガ信号Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ３を出力し、パルス出力回路２５へトリガ信号Ｔｒｇ２、Ｔｒｇ４を出力する。
【００３２】
タイマ回路２４は、具体的には、クロックパルスＣｌｋをカウントするカウンタを有している。そして、タイマ回路２４は、このカウンタによって、予め定めたカウント数に応じたタイミングを示すパルス信号を、トリガ信号Ｔｒｇ１〜４やタイマカウント数Ｃｎｔとして出力している。
【００３３】
より具体的な例として、例えば、クロックパルスＣｌｋの周期は０．１μＳ（すなわち、周波数では１０ＭＨｚ）とする。そして、タイマ回路２４において、パルスのＨｉｇｈ期間とするカウント数を２００とし、パルスのＬｏｗ期間のカウント数を８００とする。これにより、タイマ回路２４から、Ｈｉｇｈ期間が２０μＳ、Ｌｏｗ期間が８０μＳとなる１０ＫＨｚの周期的なパルス信号を出力することになる。また、例えばＡＤ変換回路２２は、このようなパルス信号のＬｏｗからＨｉｇｈへと立ち上がるタイミングや、その逆の立ち下がるタイミングをサンプリングのタイミングとして利用する。例えば、上記１０ＫＨｚのパルス信号の立ち上がりをＡＤ変換回路２２のサンプリングタイミングとすると、ＡＤ変換回路２２は、１００μＳ毎にデジタル信号Ｄｉｇを出力する。なお、以下、デジタル処理における一般的な表現と同様に、パルス信号とは、ＨｉｇｈのレベルとＬｏｗのレベルとで構成された信号であり、Ｈｉｇｈレベルは正電源Ｖｃｃの電圧近辺のレベル、Ｌｏｗレベルは負側電源となるグランドの電圧近辺のレベルとして説明する。
【００３４】
次に、各ＡＤ変換回路２２とクロック発生回路２３と電流検出回路１５との異常を判定するための詳細な構成について説明する。
【００３５】
これらの異常を判定するために、ブラシレスモータ制御装置１０に設けたＲＣフィルタ２６は、抵抗２７とキャパシタ２８を直列につなぎ、構成されている。その抵抗２７の一方には、制御部１１のパルス出力回路２５が出力した異常判定用のパルス信号Ｐｌｓが接続されている。そして、そのキャパシタ２８の一方は、グランド２９に接続されている。さらに、抵抗２７とキャパシタ２８との中間接続点Ｐは、判定用電圧Ｖｃとして、第１〜３のそれぞれのＡＤ変換回路２２のチャンネルｃｈ２に接続されている。さらに、例えば正の５Ｖ電源である正電源Ｖｃｃと中間接続点Ｐとの間に、所定の抵抗値のプルアップ抵抗３０が接続されている。
【００３６】
ＲＣフィルタ２６の中間接続点Ｐの電圧である判定用電圧Ｖｃに対し、ＡＤ変換回路２２それぞれは、トリガ信号Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ３が示す両タイミングで判定用電圧Ｖｃ読み込む。読込み完了後、タイマ回路２４は、パルス出力回路２５へトリガ信号Ｔｒｇ２、Ｔｒｇ４を出力する。トリガ信号Ｔｒｇ２、Ｔｒｇ４入力時、パルス出力回路２５は、出力する信号レベルを切り替えることにより、パルス信号Ｐｌｓを生成し、ＲＣフィルタ２６へ出力する。
【００３７】
次に、以上のように構成されたＲＣフィルタ２６を利用して、ＡＤ変換回路２２それぞれの異常の診断を行うＡＤ変換回路診断部１９の診断手順について説明する。図１で示したように、ＲＣフィルタ２６にプルアップ抵抗３０を接続したことにより、中間接続点Ｐの基準電圧は、０（ゼロ）からＶ１へシフトする。すなわち、パルス出力回路２５からのパルス信号ＰｌｓがＬｏｗレベルで、キャパシタ２８への充放電が完了してから十分な時間が経過したタイミングにおいては、中間接続点Ｐの電圧は、抵抗２７とプルアップ抵抗３０とで分圧された一定の電圧となる。例えば、正電源Ｖｃｃが５Ｖで、プルアップ抵抗３０を４ＫΩ、抵抗２７を１ＫΩにしたとする。すると、パルス信号ＰｌｓがＬｏｗレベル（すなわち、グランド２９の０Ｖ）であれば、中間接続点Ｐの電圧、すなわち判定用電圧Ｖｃは、５Ｖの正電源Ｖｃｃが分圧されて、１Ｖとなる。ＡＤ変換回路２２はそれぞれに、パルス信号Ｐｌｓが十分にＬｏｗレベルとなった時点における判定用電圧ＶｃをＡＤ変換し、デジタル信号Ｄｉｇ１〜３として出力する。そして、ＡＤ変換回路診断部１９は、この時点のデジタル信号Ｄｉｇ１〜３の値が所定の範囲を逸脱していれば、ＡＤ変換回路２２の異常と判断している。
【００３８】
より具体的な例として、例えば、ＡＤ変換回路２２が正常に動作する場合、入力に１Ｖの電圧が加わると、デジタル信号Ｄｉｇ１〜３の値として「１２８」が出力されるのが標準であるとする。このようなＡＤ変換回路２２に対しては、例えば、所定の範囲として、標準である「１２８」の上下となる「１２０」〜「１４０」という範囲を設けておく。そして、ＡＤ変換回路診断部１９は、デジタル信号Ｄｉｇ１〜３のそれぞれの値が「１２０」〜「１４０」という範囲内かどうか確認し、所定の範囲「１２０」〜「１４０」を逸脱していれば、ＡＤ変換回路２２の異常と判断する。
【００３９】
図２Ａは、正常時における、ＲＣフィルタ２６に印加されるパルス信号Ｐｌｓの波形（上側）と、中間接続点Ｐのキャパシタ電圧、すなわち判定用電圧Ｖｃの波形（下側）およびＡＤ変換回路２２の読込みタイミングを示している。
【００４０】
パルス出力回路２５には、タイマ回路２４からトリガ信号Ｔｒｇ２、Ｔｒｇ４が供給される。パルス出力回路２５は、図２Ａの上側に示すように、トリガ信号Ｔｒｇ２のタイミングでＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替わり、トリガ信号Ｔｒｇ４のタイミングでＨｉｇｈからＬｏｗへ切り替わるパルス信号Ｐｌｓを出力する。さらに、このようなパルス信号ＰｌｓをＲＣフィルタ２６に印加することで、キャパシタ２８が充放電を繰り返すため、判定用電圧Ｖｃは、図２Ａの下側に示すような波形となる。
【００４１】
本実施の形態では、図２Ａに示すパルス信号ＰｌｓがＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替わる直前のタイミングＣ１で、トリガ信号Ｔｒｇ１がサンプリングのタイミングとしてＡＤ変換回路２２へ出力されるように構成している。すなわち、このタイミングＣ１は、パルス信号ＰｌｓがＬｏｗへと切り替わった後のさらに十分な時間が経過したタイミングであるため、ＡＤ変換回路２２は、抵抗２７とプルアップ抵抗３０とで分圧された電圧値Ｖ１となる判定用電圧Ｖｃを安定に読み込むことができる。上述したように、ＡＤ変換回路診断部１９は、このタイミングＣ１で読み込んだデジタル信号Ｄｉｇ１〜３のそれぞれの値が所定の範囲を逸脱しているかどうかによって、ＡＤ変換回路２２の異常を判断している。
【００４２】
以上のように、ＡＤ変換回路診断部１９は、ＲＣフィルタ２６へのパルス信号ＰｌｓがＬｏｗの状態であって、中間接続点Ｐの電圧を入力とした複数のＡＤ変換回路２２の出力値を診断する。そして、ＡＤ変換回路診断部１９は、診断した出力値が、所定範囲を逸脱している場合は、そのＡＤ変換回路２２の異常と判定している。
【００４３】
本実施の形態では、さらに、パルス信号ＰｌｓがＨｉｇｈからＬｏｗへ切り替わる直前のタイミングＣ２においても、タイマ回路２４からトリガ信号Ｔｒｇ３がサンプリングのタイミングとしてＡＤ変換回路２２へ出力される。そして、ＡＤ変換回路２２は、ＲＣフィルタ２６の中間接続点Ｐの判定用電圧Ｖｃを読み込む。このタイミングＣ２は、パルス信号ＰｌｓがＨｉｇｈへと切り替わった後、抵抗２７の抵抗値とキャパシタ２８の容量値で決まる時定数でキャパシタ２８へ充電されたタイミングであり、ＡＤ変換回路２２は、図２Ａの下側で示すような電圧値Ｖ２となる判定用電圧Ｖｃを読み込むことができる。
【００４４】
ところで、これらトリガ信号Ｔｒｇ１〜４は、上述したように、カウンタによってクロックパルスＣｌｋをカウントするような手法で生成している。このため、クロックパルスＣｌｋは、その周期が所定の範囲内での周期的なパルスであれば、パルス信号Ｐｌｓの波形も、その周期が所定の範囲内で同様に周期的である。逆にクロックパルスＣｌｋの周期が所定の範囲を逸脱すると、それに合わせてパルス信号Ｐｌｓの周期も変化する。例えば、クロックパルスＣｌｋの周期が１０％増えると、それに合わせて、パルス信号Ｐｌｓの周期も１０％増える。
【００４５】
図２Ａでは、このようにクロックパルスＣｌｋの周期が所定の範囲内、すなわち、クロック発生回路２３が正常である場合のタイミングを示しており、判定用電圧Ｖｃは、電圧値Ｖ１を基準として所定の電圧値Ｖ２をピークとするノコギリ状の波形となる。これに対し、図２Ｂでは、クロック発生回路２３が異常となり、クロックパルスＣｌｋの周期が所定の範囲を逸脱した場合の一例（図２Ｂでは、クロック周波数が低下した場合）を示している。
【００４６】
次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら、クロック発生回路２３の異常の診断を行うクロック発生回路診断部２０の診断手順について説明する。
【００４７】
もし、クロック発生回路２３から出力されるクロックパルスＣｌｋの周波数であるクロック周波数が低下し、異常状態となった場合を考える。すると、パルス信号ＰｌｓはクロックパルスＣｌｋのカウントに基づいて生成されるため、図２Ｂのように、パルス信号Ｐｌｓの周波数も低下することになる。その結果、キャパシタ２８の充電時間が増加するため、判定用電圧Ｖｃの波形のピーク電圧が正常時の電圧値Ｖ２を越える電圧となる。逆にパルス信号の周波数が増加した場合は正常時の電圧値Ｖ２より低くなる。
【００４８】
したがって、このピーク電圧を正常時の電圧値Ｖ２と比較することでクロック発生回路２３が正常かどうかの診断が可能となる。上述したように、トリガ信号Ｔｒｇ１〜４は、カウンタによってクロックパルスＣｌｋをカウントするような手法で生成している。このため、トリガ信号Ｔｒｇ３に基づくタイミングＣ２は、クロック周波数のバラツキにかかわらず、判定用電圧Ｖｃのピーク電圧となる。そして、例えば、クロック周波数が標準よりも低い場合には、図２Ｂに示すように、この場合のピーク電圧は、正常時の電圧値Ｖ２よりも高くなる。
【００４９】
クロック発生回路診断部２０は、このような原理に基づき、タイミングＣ２時点でのデジタル信号Ｄｉｇ１〜３の値のすべてが、同じように所定の範囲を逸脱していれば、クロック発生回路２３の異常と判断している。より具体的な例として、例えば、クロック周波数が正常である場合、タイミングＣ２で取り込んだデジタル信号Ｄｉｇ１〜３の値として「２４０」が出力されるのが標準であるとする。このようなクロック発生回路２３に対しては、例えば、電圧値Ｖ２に対応した標準の場合での「２４０」に対し、所定の範囲として、その上下となる「２３０」〜「２５０」という範囲を設けておく。そして、クロック発生回路診断部２０は、デジタル信号Ｄｉｇ１〜３のそれぞれの値が「２３０」〜「２５０」という範囲内かどうか確認する。この確認の結果、デジタル信号Ｄｉｇ１〜３のすべての値が所定の範囲での下限「２３０」よりも小さかったり、逆に、すべての値が所定の範囲での上限「２５０」よりも大きかったりして所定の範囲を逸脱していれば、クロック発生回路２３の異常と判断する。
【００５０】
以上のように、クロック発生回路診断部２０は、ＲＣフィルタ２６へのパルス信号ＰｌｓがＨｉｇｈの状態であって、中間接続点Ｐの電圧を入力とした複数のＡＤ変換回路２２の出力値を診断する。そして、診断した出力値のすべてが所定範囲を超えるか、もしくは診断した出力値のすべてが所定範囲を下回る場合は、クロック発生回路の異常と判定している。
【００５１】
なお、タイミングＣ２時点でのデジタル信号Ｄｉｇ１〜３の値を利用して、次のようにＡＤ変換回路２２を診断することも可能である。すなわち、本実施の形態では３つのＡＤ変換回路２２を備えている。ここで、各ＡＤ変換回路２２に同じ電圧を入力しているにもかかわらず、１つのＡＤ変換回路２２の出力値が他の２つのＡＤ変換回路２２の出力値と異なっているような場合には、１つのＡＤ変換回路２２は異常と判断することができる。
【００５２】
すなわち、クロック発生回路診断部２０によって、ＲＣフィルタ２６へのパルス信号ＰｌｓがＨｉｇｈの状態であって、中間接続点Ｐの電圧を入力とした複数のＡＤ変換回路２２の出力値を診断する。そして、クロック発生回路診断部２０は、診断した出力値のうち一つのみが所定範囲を逸脱した場合は、そのＡＤ変換回路２２の異常と判定する。このようにして、ＡＤ変換回路２２の異常判定も可能である。
【００５３】
また、電流検出回路診断部２１は、ブラシレスモータ４０が停止しているタイミングにおけるデジタル信号Ｄｉｇ１〜３の値に基づき、電流検出回路１５が異常であるかどうかを判断している。すなわち、ブラシレスモータ４０が停止しているタイミングにおいて、ＡＤ変換回路２２がチャンネルｃｈ１を介して、それぞれ電圧Ｄｅｔを取り込む。電流検出回路診断部２１は、取り込んだ電圧Ｄｅｔに対応するデジタル信号Ｄｉｇ１〜３を入力する。そして、電流検出回路診断部２１は、デジタル信号Ｄｉｇ１〜３の値によって、電流検出回路１５が異常であるかどうかを診断する。
【００５４】
以上のように、電流検出回路診断部２１は、ブラシレスモータ４０の回転動作停止中であって、電流検出回路１５の出力電圧を入力とした複数のＡＤ変換回路の出力値を診断する。そして、電流検出回路診断部２１は、診断した出力値が、所定範囲から逸脱している場合は、電流検出回路の異常と判定している。
【００５５】
また、ＡＤ変換回路診断部１９、クロック発生回路診断部２０および電流検出回路診断部２１は、診断結果が異常の場合、エラー停止信号Ｅｒｒを回転制御部１２へ出力し、ブラシレスモータ４０の回転動作を停止させる。なお、修理または交換の要求信号を出力したりして、ユーザーに異常の報知を行っても良い。
【００５６】
なお、以上、制御部１１はデジタル回路などによる機能ブロックを含む構成例を挙げて説明したが、例えば、プログラムのような処理手順に基づく処理で行うような構成であってもよい。すなわち、例えば、モータ位置算出部１８、実回転速度算出部１７、回転制御部１２および駆動波形生成部１３などの機能を、回転制御処理方法を実行するプログラムとしたり、ＡＤ変換回路診断部１９、クロック発生回路診断部２０および電流検出回路診断部２１の機能を、診断処理の方法を実行するプログラムとしたりしてメモリなどに記憶させる。そして、マイコン（マイクロコンピュータ）がそれらのプログラムを実行するような構成とすることによっても、本実施の形態を実現できる。また、マイコンの機能とともに、マイコンの基準クロックを生成するクロック発生回路２３やＡＤ変換回路２２も含めた制御部１１を１チィップのＬＳＩ（大規模集積回路）とするような構成とすることも可能である。
【００５７】
図３は、本実施の形態でのブラシレスモータ制御装置の診断処理方法における各ステップを示すフローチャートである。
【００５８】
次に、本診断処理方法の各ステップによる、前述のクロック発生回路診断部２０とＡＤ変換回路診断部１９と電流検出回路診断部２１の一連の診断フローを、制御部１１が実行するような一例について図３で説明する。
【００５９】
なお、基本的には、本ブラシレスモータ制御装置の診断処理方法は、上述したように、抵抗２７とキャパシタ２８とを直列接続してＲＣフィルタ２６を構成し、その中間接続点Ｐには所定電源Ｖｃｃにつながるプルアップ抵抗３０を接続し、さらに中間接続点Ｐは複数のＡＤ変換回路２２に接続する。そして、クロックパルスＣｌｋに基づいて生成したパルス信号ＰｌｓをＲＣフィルタ２６に印加し、中間接続点Ｐの電圧を複数のＡＤ変換回路２２によってデジタル信号Ｄｉｇに変換する。本診断処理方法は、その変換した出力値に基づきＡＤ変換回路２２とクロック発生回路２３とを診断している。そして、より詳細には、次のステップを実行することで診断処理を行っている。
【００６０】
まず、制御部１１は、タイマ回路２４が生成するタイミングを参照して、ＡＤ変換回路２２を診断するタイミング、すなわちタイミングＣ１に到達したかどうかを判断する（ステップＳ１）。そして、到達すれば、ＡＤ変換回路２２は、判定用電圧Ｖｃを読み込む（ステップＳ２）。
【００６１】
次に、ＡＤ変換回路診断部１９は、ＡＤ変換回路２２からタイミングＣ１で読み込んだデジタル信号Ｄｉｇ１〜３を入力し（ステップＳ３）、デジタル信号Ｄｉｇ１〜３の値が所定の上限または下限範囲を逸脱しているかどうかを判断する（ステップＳ４）。
【００６２】
ＡＤ変換回路診断部１９は、ステップＳ４の判断で、逸脱していれば、ＡＤ変換回路２２の異常と判定し（ステップＳ５）、エラー停止信号Ｅｒｒを出力する（ステップＳ６）。また、ステップＳ４の判断で、逸脱していなければ、ステップＳ７の処理に進む。
【００６３】
ステップＳ７の処理に進むと、制御部１１は、タイマ回路２４が生成するタイミングを参照して、クロック発生回路２３を診断するタイミング、すなわちタイミングＣ２に到達したかどうかを判断する（ステップＳ７）。そして、到達すれば、ＡＤ変換回路２２は、判定用電圧Ｖｃを読み込む（ステップＳ８）。そして、クロック発生回路診断部２０は、ＡＤ変換回路２２からタイミングＣ２で読み込んだデジタル信号Ｄｉｇ１〜３を入力する（ステップＳ９）。
【００６４】
ここで、まず、クロック発生回路診断部２０は、そのデジタル信号Ｄｉｇ１〜３のうち、１つのみが所定の範囲を逸脱しているかどうかを判断する（ステップＳ１０）。
【００６５】
クロック発生回路診断部２０は、ステップＳ１０の判断で、１つのみが所定の範囲を逸脱したと判断した場合には、その一つのＡＤ変換回路２２の異常と判定し（ステップＳ５）、エラー停止信号Ｅｒｒを出力する（ステップＳ６）。また、ステップＳ１０の判断で、正常と判断すれば、ステップＳ１１の処理に進む。
【００６６】
ステップＳ１１の処理に進むと、クロック発生回路診断部２０は、デジタル信号Ｄｉｇ１〜３のすべての値が所定の範囲を超えたか、またはすべての値が所定の範囲を下回ったかどうかを判断する（ステップＳ１１）。
【００６７】
ＡＤ変換回路診断部１９は、ステップＳ１１の判断で、所定範囲を逸脱している場合は、クロック発生回路２３の周波数が低下または増加したと想定し、クロック発生回路２３の異常と判定し（ステップＳ１２）、エラー停止信号Ｅｒｒを出力する（ステップＳ６）。また、ステップＳ１１の判断で、クロック発生回路２３が異常でなければ、ステップＳ１３の処理に進む。
【００６８】
ステップＳ１３の処理に進むと、制御部１１は、ブラシレスモータ４０が回転動作しているかどうかを判断する（ステップＳ１３）。そして、ブラシレスモータ４０が停止しているタイミングにおいて、ＡＤ変換回路２２は電流検出回路１５からの電圧ＤｅｔＵ、ＤｅｔＶ、ＤｅｔＷを入力する（ステップＳ１４）。
【００６９】
そして、電流検出回路診断部２１は、ＡＤ変換回路２２からブラシレスモータ４０の停止タイミングで読み込んだデジタル信号Ｄｉｇ１〜３を入力し（ステップＳ１５）、その値が所定の上限または下限範囲を逸脱しているかどうかを判断する（ステップＳ１６）。
【００７０】
電流検出回路診断部２１は、ステップＳ１６の判断で、その値が所定の範囲を逸脱した場合は、電流検出回路１５の異常と判定し（ステップＳ１７）、エラー停止信号Ｅｒｒを出力し（ステップＳ６）、ブラシレスモータ４０を回転停止させる。また、ステップＳ１６の判断で、異常がなければ処理を終了する。なお、ステップＳ１３で、ブラシレスモータ４０が回転動作している場合は、前述したように通常のブラシレスモータ４０を回転制御する。
【００７１】
以上のようなブラシレスモータ制御装置を冷却ファンの制御へ適用すれば、ＡＤ変換回路、クロック発生回路および電流検出回路の異常による、回転速度やトルクの誤差増加を事前に検出することができる。このため、冷却ファンの風量や駆動音のバラツキ拡大を未然に防止することができる。そして、これらの余裕を確保するために大きなモータを搭載する必要がなくなり、冷却ファンの小型化・軽量化を図ることができる。
【００７２】
また、本ブラシレスモータ制御装置は、複雑な診断用回路を多数追加する必要がないため、ピン数が少ない小型マイコンで容易に実現でき、回路のコストを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のブラシレスモータ制御装置は、簡単な構成で高精度な速度制御およびトルク制御が可能となるので、家庭用あるいは産業用のモータに適用でき、特に高効率、低騒音が要求される冷却ファンやブロアの制御に好適である。
【符号の説明】
【００７４】
１０    ブラシレスモータ制御装置
１１    制御部
１２    回転制御部
１３    駆動波形生成部
１４    インバータ回路
１５    電流検出回路
１７    実回転速度算出部
１８    モータ位置算出部
１９    ＡＤ変換回路診断部
２０    クロック発生回路診断部
２１    電流検出回路診断部
２２    ＡＤ変換回路
２３    クロック発生回路
２４    タイマ回路
２５    パルス出力回路
２６    ＲＣフィルタ
２７    抵抗
２８    キャパシタ
２９    グランド
３０    プルアップ抵抗
４０    ブラシレスモータ
４１    コイル
【図１】
0006051415.tif 000002
【図２Ａ】
0006051415.tif 000003
【図２Ｂ】
0006051415.tif 000004
【図３】
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