(57)【要約】【課題】低騒音のモータ駆動回路及びモータ駆動方法、並びにこれを用いるモータ装置を提供する。【解決手段】連続作動段階において正弦波駆動モードでブラシレスモータを駆動するためのモータ駆動回路を提供する。前記モータ駆動回路は、前記ブラシレスモータのロータが現在位置するセクタｋ、及び前記セクタｋの初期電気角θkを識別するように構成されるロータ位置識別モジュールと、前記セクタｋの前の１つ又はそれ以上のセクタの平均速度を計算することによって、前記セクタｋ内の前記ロータの予想ωkを得るように構成される速度計算モジュールと、リアルタイム電気角θを決定し、リアルタイム等価電圧を決定し、対応するパルス変調駆動信号を得るように構成される計算／制御モジュールと、を含む。【選択図】図１
2019195256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続作動段階において正弦波駆動モードでブラシレスモータを駆動するためのモータ駆動回路であって、前記ブラシレスモータは、複数の巻線を有するステータと、ロータと、前記ロータの位置に応じて、異なる磁極検出信号を出力するように構成される複数の位置センサとを備え、周方向における前記ステータに対する相対的な前記ロータの位置は、複数のセクタに分割され、前記モータ駆動回路は、
前記ロータが現在位置するセクタｋ、及び前記セクタｋに一意に対応する初期電気角θkを識別するように構成されるロータ位置識別モジュールと、
前記セクタｋの前の１つ又はそれ以上のセクタの平均速度を計算することによって、前記セクタｋ内の前記ロータの予想ωkを得るように構成される速度計算モジュールと、
１）前記予想ωk及び前記初期電気角θkに基づいて、現在のセクタ内の前記ロータのリアルタイム電気角θを決定し、２）正弦波変調出力電圧の所定の変調法及び前記リアルタイム電気角θに応じて、前記巻線に出力するべきリアルタイム等価電圧を決定し、３）決定された前記リアルタイム等価電圧に応じて、対応するパルス変調駆動信号を得るように構成される計算／制御モジュールと、を備えることを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記セクタｋ内の前記ロータの前記リアルタイム電気角θは、以下の式：
θ＝θk＋ωk＊（ｔ−ｔk）
によって求めることができ、ここで、ｔは、前記ロータが前記セクタｋにあるときの任意の時間的瞬間であり、ｔkは、前記ロータが前記セクタｋに入る時間的瞬間であり（ｋ＝１，２，．．．６）、θkは、前記セクタｋの前記初期電気角であることを特徴とする、請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
更に、前記速度計算モジュール、前記ロータ位置識別モジュール及び前記計算／制御モジュールに結合され、磁極検出信号をサンプリング／フィルタリングするように構成されるサンプリング／フィルタリングモジュールを備えることを特徴とする、請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
ブラシレスモータと、インバータと、複数の位置センサと、請求項１又は２に記載のモータ駆動回路とを備えるモータ装置であって、前記インバータは、前記ブラシレスモータと前記モータ駆動回路との間に接続され、前記モータ駆動回路の前記計算／制御モジュールによって得られる前記パルス変調駆動信号を用いて、前記インバータを駆動して、前記ブラシレスモータに負荷される対応する等価電圧を出力することを特徴とするモータ装置。
【請求項５】
前記ブラシレスモータは、３相ブラシレスＤＣモータであることを特徴とする、請求項４に記載のモータ装置。
【請求項６】
前記複数の位置センサは、３つの位置センサを含み、前記モータ駆動回路は、更に、前記速度計算モジュール、前記ロータ位置識別モジュール及び前記計算／制御モジュールに結合され、前記位置センサによって出力される磁極検出信号をサンプリング／フィルタリングするように構成されるサンプリング／フィルタリングモジュールを備え、前記ブラシレスモータは、方形波駆動モードによる始動段階、及び正弦波駆動モードで前記モータ駆動回路によって駆動される前記連続作動段階において、順次作動することを特徴とする、請求項５に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記始動段階において、前記方形波駆動モードで、前記ブラシレスモータは、少なくとも６つの完全な電気サイクルを作動するか、又は、前記ロータは、少なくとも１回の完全な回転で回転されることを特徴とする、請求項６に記載のモータ装置。
【請求項８】
ブラシレスモータを駆動するためのモータ駆動方法であって、
磁極検出信号に基づいて、前記ブラシレスモータのロータが位置する現在のセクタ、及び前記現在のセクタに対応する初期電気角θkを識別するステップと、
前記現在のセクタの前の１つ又はそれ以上のセクタの平均速度を計算することによって、前記現在のセクタ内の前記ロータの予想ωkを得るステップと、
前記予想ωk及び前記初期電気角θkに基づいて、前記現在のセクタ内の前記ロータのリアルタイム電気角θを決定するステップと、
正弦波変調出力電圧の変調法を決定するステップと、
前記変調法に応じて、リアルタイム等価電圧を決定し、決定された前記リアルタイム等価電圧に応じて、対応するパルス変調駆動信号を得るステップと、
を含むことを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項９】
前記方法の処理は、前記現在のセクタ及び前記現在のセクタに対応する前記初期電気角θkを識別するステップに戻ることを特徴とする、請求項８に記載のモータ駆動方法。
【請求項１０】
前記リアルタイム電気角θを、以下の式：
θ＝θk＋ωk＊（ｔ−ｔk）
によって求めることを特徴とする、請求項８又は９に記載のモータ駆動方法。
【請求項１１】
更に、前記現在のセクタ及び前記現在のセクタに対応する前記初期電気角θkを識別するステップの前に、方形波駆動モードで、前記ブラシレスモータを始動させるステップを含むことを特徴とする、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0002]  本開示は、モータ駆動技術に関し、特に、正弦波電流でブラシレスＤＣモータを駆動するように構成されるモータ駆動回路及びモータ駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0003]  ブラシレスＤＣモータは、ブラシモータと比較して、機械ブラシ及び整流子がないので、小型且つ簡単な制御を特徴とする。ますますブラシレスＤＣモータが、家庭用電気機器、医療機器、車両、及び電動工具などの様々な機器に用いられる。従来のブラシレスＤＣモータは、方形波電流で駆動され、これにより、モータの作動中、高いトルクリプルをもたらし、特にモータが重負荷状態で作動するとき、騒音が大きくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0004]  したがって、低騒音のモータ駆動回路及びモータ駆動方法、並びにこれを用いるモータ装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0005]  一態様では、連続作動段階において正弦波駆動モードでブラシレスモータを駆動するためのモータ駆動回路を提供するものである。前記ブラシレスモータは、複数の巻線を有するステータと、ロータと、前記ロータの位置に応じて、異なる磁極検出信号を出力するように構成される複数の位置センサとを含む。周方向における前記ステータに対する相対的な前記ロータの位置は、複数のセクタに分割される。前記モータ駆動回路は、前記ロータが現在位置するセクタｋ、及び前記セクタｋに一意に対応する初期電気角θkを識別するように構成されるロータ位置識別モジュールと、前記セクタｋの前の１つ又はそれ以上のセクタの平均速度を計算することによって、前記セクタｋ内の前記ロータの予想ωkを得るように構成される速度計算モジュールと、１）前記予想ωk及び前記初期電気角θkに基づいて、現在のセクタ内の前記ロータのリアルタイム電気角θを決定し、２）正弦波変調出力電圧の所定の変調法及び前記リアルタイム電気角θに応じて、前記巻線に出力するべきリアルタイム等価電圧を決定し、３）決定された前記リアルタイム等価電圧に応じて、対応するパルス変調駆動信号を得るように構成される計算／制御モジュールと、を含む。
【０００５】
[0006]  別の態様では、ブラシレスモータと、インバータと、複数の位置センサと、上記のモータ駆動回路とを含むモータ装置を提供するものである。
【０００６】
[0007]  更に別の態様では、モータ駆動方法を提供するものであり、この方法は、以下のステップ：
磁極検出信号に基づいて、前記ブラシレスモータのロータが位置する現在のセクタ、及び前記現在のセクタに対応する初期電気角θkを識別するステップと、
前記現在のセクタの前の１つ又はそれ以上のセクタの平均速度を計算することによって、前記現在のセクタ内の前記ロータの予想ωkを得るステップと、
前記予想ωk及び前記初期電気角θkに基づいて、前記現在のセクタ内の前記ロータのリアルタイム電気角θを決定するステップと、
正弦波変調出力電圧の変調法を決定するステップと、
前記変調法に応じて、リアルタイム等価電圧を決定し、決定された前記リアルタイム等価電圧に応じて、対応するパルス変調駆動信号を得るステップと、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態によるモータ装置の概略ブロック図である。
【図２】図１の実施形態におけるホールセンサから出力される信号とロータ位置との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるモータ駆動方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0011]  ここで、添付図面の図を参照して、単なる例示として本発明を更に説明する。
【０００９】
[0012]  図１を参照すると、本発明によるモータ装置１００は、ブラシレスモータ６０と、インバータ５０と、複数の位置センサと、モータ駆動回路３０とを含む。モータ駆動回路３０は、インバータ５０に電気的に接続され、インバータ５０は、ブラシレスモータ６０に電気的に接続される。インバータ５０は、複数の半導体スイッチ素子を含み、モータ駆動回路３０は、駆動信号を出力して、インバータ５０の半導体スイッチ素子のオン／オフ状態をシフトして、モータ６０の作動を制御する。本発明の別の実施形態では、インバータ５０とモータ駆動回路３０との間に、ゲートドライバを配設することができ、ゲートドライバを用いて、モータ駆動回路３０によって出力される駆動信号を増幅する。
【００１０】
[0013]  本実施形態では、ブラシレスモータ６０は、３相ブラシレス直流モータであり、ステータと、ステータに対して相対的に回転可能なロータ６１とを含む。ステータは、従来、ステータコアと、ステータコアの周りに巻き付けられる複数の巻線とを含む。ステータコアは、純鉄、鋳鉄、鋳鋼、電気鋼、及びケイ素鋼などの軟磁性材料から形成することができる。複数の巻線は、３相、すなわち、それぞれ、Ｕ相巻線Ｕ、Ｖ相巻線Ｖ及びＷ相巻線Ｗにグループ化される。本実施形態では、３相巻線は、Ｙ結線である。Ｕ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線の各々の両端の一方は、インバータ５０に接続され、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線の各々の他端は、中性点に接続される。ロータ６１は、従来、ロータコアと、ロータコアに取り付けられる複数の磁石とを含む。
【００１１】
[0014]  周方向におけるステータに対する相対的なロータ６１の位置は、π／３電気角ずつ６つのセクタに分割される。すなわち、ロータ６１が、π／３電気角ごとにステータに対して相対的に回転するとき、整流動作が行われる。モータ６０の３相巻線に対応して、インバータ５０は、６つの半導体スイッチング素子を有する３つのブリッジアームから構成され、これらは、それぞれ、モータの３相巻線の３つの端子に接続されて、ブラシレスモータ６０の整流動作のための高速スイッチングを行う。Ｕ相巻線を制御するための２つの半導体スイッチング素子は、上部アームスイッチング素子ＵＨ及び下部アームスイッチング素子ＵＬを含む。Ｖ相巻線を制御する２つの半導体スイッチング素子は、上部アームスイッチング素子ＶＨ及び下部アームスイッチング素子ＶＬを含む。Ｗ相巻線を制御するための２つの半導体スイッチング素子は、上部アームスイッチング素子ＷＨ及び下部アームスイッチング素子ＷＬを含む。モータ駆動回路３０は、異なる駆動信号を出力して、各半導体スイッチング素子のオン／オフ状態を設定する。作動時、インバータ５０の同じブリッジアームの２つのスイッチング素子は、インターロックされる。すなわち、２つの半導体スイッチング素子の１つのみが、同時にオンになる。一実施形態では、半導体スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴである。全ての半導体スイッチング素子のゲートは、半導体スイッチング素子の制御端子として、モータ駆動回路３０に接続される。全ての上部アームスイッチのドレインは、電源ＶＣＣに接続されて、電力を受け取る。全ての上部アームスイッチのソースは、それぞれ、ブリッジアームの下部アームスイッチのドレインに接続される。全ての下部アームスイッチのソースは、電源の負極又は接地に接続される。他の実施形態では、半導体スイッチング素子は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）又はバイポーラトランジスタ（ＢＪＴ）とすることができる。
【００１２】
[0015]  一実施形態では、複数の位置センサは、ホールセンサＨ１、Ｈ２及びＨ３などの３つの位置センサを含み、ロータ６１の位置情報を取得する。ホールセンサＨ１、Ｈ２及びＨ３は、周方向に均等に配置され、π２／３電気角ずつ順次離間される。周方向におけるステータに対する相対的なロータ６１の位置は、π／３電気角ずつ６つのセクタに分割されるので、図２を参照すると、位置センサＨ１、Ｈ２及びＨ３は、全体で、完全な電気サイクルに６種類の磁極検出信号１０１，１００，１１０，０１０，０１１，００１を出力し、６種類の磁極検出信号は、モータ駆動回路３０によって収集されて、駆動信号を作成するようになっている。
【００１３】
[0016]  モータ駆動回路３０は、サンプリング／フィルタリングモジュール３２と、速度計算モジュール３４と、ロータ位置識別モジュール３６と、計算／制御モジュール３８とを含む。サンプリング／フィルタリングモジュール３２は、位置センサＨ１、Ｈ２及びＨ３から磁極検出信号を収集する。サンプリング／フィルタリングモジュール３２は、速度計算モジュール３４、ロータ位置識別モジュール３６、及び計算／制御モジュール３８に結合される。速度計算モジュール３４及びロータ位置識別モジュール３６は、また、計算／制御モジュール３８に結合される。計算／制御モジュール３８は、インバータ５０に結合される。
【００１４】
[0017]  位置センサＨ１、Ｈ２及びＨ３から出力される磁極検出信号は、サンプリング／フィルタリングモジュール３２によってサンプリング及びフィルタリングされて、信頼できる整流信号を得る。他の実施形態では、サンプリング／フィルタリングモジュール３２は省略され、位置センサＨ１、Ｈ２及びＨ３から出力される磁極検出信号は、速度計算モジュール３４及び計算／制御モジュール３８によって直接収集される。一実施形態では、モータは、２つの段階、すなわち、始動段階及び連続作動段階で作動する。モータは、始動段階及び連続作動段階において、異なる駆動法で駆動される。始動段階では、サンプリング／フィルタリングモジュール３２は、３つのホールセンサＨ１、Ｈ２及びＨ３によって出力される磁極検出信号を収集し、磁極検出信号をロータ位置識別モジュール３６に送信して、磁極検出信号に基づいて、ロータが位置するセクタを識別する。計算／制御モジュール３８は、インバータ５０の対応する半導体スイッチング素子の各半導体スイッチング素子のオン／オフ状態を設定して、モータを設定し、ロータを所定の方向に回転駆動する。磁極検出信号に関してインバータ５０の半導体スイッチング素子のオン／オフ状態の関係の以下の表を参照する。
2019195256.tif 000003
【００１５】
[0018]  始動段階では、Ｕｖｕ、Ｕｗｕ及びＵｗｖは、全て、一定値であり、これは、外部電源の入力電圧に等しい。
【００１６】
[0019]  ここで、モータ駆動回路３０の動作を以下のように詳細に説明する。
【００１７】
[0020]  始動段階では、サンプリング／フィルタリングモジュール３２は、３つのホールセンサＨ１、Ｈ２及びＨ３によって出力される磁極検出信号を収集する。ロータ位置識別モジュール３６は、磁極検出信号に基づいて、ロータの位置、すなわち、ロータがどのセクタに位置するかを識別する。計算／制御モジュール３８は、ロータ位置識別モジュール３６によって決定されるロータの特定のセクタに応じて、制御信号を送信して、インバータ５０を制御することによって、モータを方形波電流で駆動する。始動段階では、ブラシレスモータ６０は、少なくとも６つの完全な電気サイクルを作動するか、又は、ロータは、少なくとも１回の完全な回転で回転される。始動段階では、方形波状の電圧が、モータの巻線に負荷されて、モータは、６段階に駆動される。ロータが特定のセクタにあるとき、インバータ５０の半導体スイッチング素子は、オン／オフ状態に対応して設定され、したがって、ステータの巻線が付勢されて、磁界を発生し、これは、ロータ６１の磁石と相互に作用して、ロータを駆動して、始動し、連続回転させる。
【００１８】
[0021]  始動段階において、方形波駆動モードは、大きい始動トルクを提供することができる。モータが連続段階で作動されるとき、モータを安定して作動させ、モータの作動時に発生するトルクリプル及び騒音を効果的に低減するため、ロータ６１には、ロータ６１の回転において、できるだけ一定の効果的なトルクをかけるべきである。ロータ６１にかけられる３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのトルクのベクトルの重なりは、ロータにかけられる効果的なトルクである。３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗを流れる等価電流が、ロータ６１の電気角とともに正弦波状に変化し、互いにπ２／３離間されるとき、モータのロータの効果的なトルクを、一定に保つことができる。巻線を流れる電流は、インバータ５０の出力電圧、すなわち、巻線に印加される相電圧に関連するので、相電圧Ｕｖｕ、Ｕｗｕ及びＵｗｖが、ロータ６１の電気角の正弦波値の関数であり、確実に、巻線を流れる等価電流が、ロータの電気角とともに正弦波状であるようにするべきであることを理解することができる。すなわち、Ｕｖｕ＝ｆ［ｓｉｎθ］、Ｕｗｕ＝ｆ［ｓｉｎ（θ−２π／３］、Ｕｗｖ＝ｆ［ｓｉｎ（θ−４π／３］であり、ここで、θは、ロータ６１の電気角である。入力電圧はＤＣ電圧であるので、上記の関数関係を満たす相電圧Ｕｖｕ、Ｕｗｕ及びＵｗｖを、異なる変調法によって得る必要がある。一実施形態では、正弦波パルス幅変調（ＳＰＷＭ）又は空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）を用いることができる。異なる変調方法は、異なる関数関係を有する。以下の説明では、正弦波パルス幅変調（ＳＰＷＭ）を例にとる。
【００１９】
[0022]  ＳＰＷＭの基本的な考えは、インバータの出力電圧値が、ロータの電気角の正弦関数に比例する定数であることを確実にすることである。Ｕｖｕ＝Ｕ0ｓｉｎθ、Ｕｗｕ＝Ｕ0ｓｉｎ（θ−２π／３）、Ｕｗｖ＝Ｕ0ｓｉｎ（θ−４π／３）である。Ｕ0は定数であり、これは、ＤＣ電源ＶＣＣの大きさによって決定される。
【００２０】
[0023]  始動段階では、モータは、方形波電流によって駆動され、整流のためには、整流点の位置のみを取得するべきであり、連続ロータ位置情報は不要である。しかしながら、正弦波電流でモータを駆動するためには、ロータ６１の連続ロータ位置情報が必要である。３つのホールセンサＨ１、Ｈ２、Ｈ３は、ロータがどのセクタにあるかということのみを提供することができる。換言すれば、各セクタの最初のロータ６１の正確な電気角のみを取得することができる。各セクタの最初以外の、ロータ６１の位置情報、すなわち、ロータのリアルタイム電気角は、ホールセンサＨ１、Ｈ２及びＨ３から取得することができない。そのため、モータを連続作動段階において正弦波電流で駆動することができる任意の時間的瞬間にロータ６１の位置を推定する必要がある。一実施形態では、ロータ６１が、各セクタ内で一定の予測速度で作動すると仮定する。したがって、セクタ内のロータの電気角は、そのセクタ内のロータ６１の期間に対して線形である。セクタの最初のロータ６１の電気角及びセクタ内のロータ６１の予想回転速度が取得される限り、ロータ６１が区間内で作動する任意の時間的瞬間のロータ６１の電気角を取得することができる。ロータ６１は、各セクタ内で一定の予測速度で作動すると仮定されるので、セクタの１つの最初のロータ６１の回転速度は、全セクタ内のロータ６１の一定の回転速度としてみなすことができることを理解することができる。更に、現在のセクタの最初は、正確に前の１つのセクタの最後であり、前の１つのセクタの最後の速度は、前の１つのセクタの実際の平均速度に実質的に等しくすることができ、したがって、前の１つのセクタの実際の平均速度は、現在のセクタの予想速度としてみなすことができる。
【００２１】
[0024]  現在のセクタｋ内のロータ６１の回転速度は、以下の式によって推定することができる。
【数１】
2019195256.tif 000004
ここで、Δｔk-1は、セクタｋに対応する前の１つのセクタであるセクタｋ−１内の全期間である。
【００２２】
[0025]  セクタｋ内の任意の時間的瞬間ｔのロータ６１の電気角は、以下の式：
θ＝θk＋ωk＊（ｔ−ｔk）
によって求めることができ、ここで、ｔは、任意の時間的瞬間であり、ｔkは、ロータがセクタｋに入る時間的瞬間であり（ｋ＝１，２，．．．６）、θkは、セクタｋの初期電気角である。
【００２３】
[0026]  したがって、正弦波パルス幅変調（ＳＰＷＭ）を適用するために、任意の時間的瞬間ｔの巻線へのインバータの出力電圧は、以下の式：
Ｕｖｕ＝Ｕ0ｓｉｎ（θk＋ωk＊（ｔ−ｔk））
Ｕｗｕ＝Ｕ0ｓｉｎ（θk＋ωk＊（ｔ−ｔk）−２π／３
Ｕｗｖ＝Ｕ0ｓｉｎ（θk＋ωk＊（ｔ−ｔk）−４π／３）
によって求められる。
【００２４】
[0027]  具体的には、ロータ位置識別モジュール３６は、ホールセンサＨ１、Ｈ２及びＨ３によって検出され、サンプリング／フィルタリングモジュール３２によって収集される磁極検出信号に応じて、ロータが位置するセクタｋ、及び現在のセクタｋに一意に対応する初期電気角θkを識別する。速度計算モジュール３４は、最後の２つの磁極検出信号の時間間隔に基づいて、前の１つのセクタのロータ６１の平均速度を計算し、計算結果を、現在のセクタｋ内のロータ６１の一定の回転速度として、計算／制御モジュール３８に出力する。計算／制御モジュール３８は、得られたロータ６１の初期電気角θk及び前のセクタｋ−１内のロータ６１の平均速度に応じて、現在のセクタｋ内のロータ６１のリアルタイム電気角を推定する。ロータ６１のリアルタイム電気角は、予め設定された正弦波変調出力電圧変換式として用いられる。位置変数によって、出力するべきリアルタイム等価電圧を取得し、計算結果に応じて、対応するパルス変調駆動信号を取得し、これを用いて、インバータ５０を駆動して、対応する等価電圧を生成して、モータ６０の作動を制御する。リアルタイム電気角は、予め設定された正弦波変調出力電圧変換式の位置変数としてみなされて、出力するべきリアルタイム等価電圧を計算し、計算結果に応じて、対応するパルス変調駆動信号を取得し、インバータ５０を駆動して、対応する等価電圧を生成して、モータ６０を駆動する。
【００２５】
[0028]  正弦波パルス幅変調（ＳＰＷＭ）が適用されるとき、正弦波変調出力電圧は、
以下の変換式：
Ｕｖｕ＝Ｕ0ｓｉｎ（θk＋ωk＊（ｔ−ｔk））
Ｕｗｕ＝Ｕ0ｓｉｎ（θk＋ωk＊（ｔ−ｔk）−２π／３
Ｕｗｖ＝Ｕ0ｓｉｎ（θk＋ωk＊（ｔ−ｔk）−４π／３）
によって求められ、ここで、Ｕｖｕ、Ｕｗｕ及びＵｗｖは、特定のデューティ比でパルス変調された電源ＶＣＣから得られる等価相電圧であることを理解することができる。
【００２６】
[0029]  モータが連続作動段階において作動するときのホールセンサＨ１、Ｈ２及びＨ３によって出力される磁極検出信号とロータ位置との概略的な関係の図２を参照する。ロータの回転とともに、ロータが現在位置するセクタは、ホールセンサＨ１、Ｈ２、Ｈ３によって検知されるロータの磁極検出信号に基づいて識別され、更に、セクタの初期電気角が取得される。セクタの全てのためのロータの初期位置は、ロータ６１の実際の位置であり、これらは、点Ｗ１〜Ｗ６として示される。セクタの初期位置以外の各セクタ内のロータの他の位置は、前の１つのセクタの平均速度に基づいて推定される。ロータの推定位置は、実際の位置からわずかにずれているが、ロータ位置は、ロータ６１がそのセクタをシフトするとき、ロータ６１の初期位置に応じて再推定される。したがって、位置推定のずれは、異なるセクタにおいて累積されず、ロータの位置推定をより正確にする。本実施形態では、ブラシレスモータ６０に負荷される駆動電圧は、ブラシレスモータ６０の連続作動段階における正弦波電圧に近いので、ブラシレスモータ６０は、トルクリプルが小さく、自動車などの様々な装置に適用することができる。
【００２７】
[0030]  他の実施形態では、現在のセクタ内のロータの位置は、前の２つ又はそれ以上のセクタの平均速度に基づいて推定することができ、これは、現在のセクタの一定の予想速度としてみなされる。すなわち、平均速度は、以下の式等とすることができる。
【数２】
2019195256.tif 000005
又は
【数３】
2019195256.tif 000006
ここで、Δｔk-2及びΔｔk-3は、それぞれ、現在のセクタの前の２つ及び３つのセクタ内のロータの期間である。
【００２８】
[0031]  ６種類の磁極検出信号、対応するセクタ、及び半導体スイッチ素子のオン／オフ状態の関係は、単に例示にすぎず、これに限定されるものではなく、異なるモータ位置センサは、異なるように設置されるので、磁極検出信号、セクタ、及び半導体スイッチング素子のオン／オフ状態は、他の異なる対応関係を有することができる。また、モータ駆動回路３０は、標準論理装置で実現することができるか、又はＡＳＩＣ、厚膜回路、ＭＣＵ、ＦＰＧＡ、プログラマブル論理装置、又はＭＣＵで実現することができることも理解される。
【００２９】
[0032]  図３を参照すると、本発明によるモータ駆動方法は、以下のステップを含む。
【００３０】
[0033]  Ｓ３０１：位置センサによって検知されるロータ６１の位置に応じて、方形波駆動モードでブラシレスモータ６０を始動させる。方形波駆動モードで、ブラシレスモータ６０は、少なくとも６つの完全な電気サイクルを作動するか、又は、ロータ６１は、少なくとも１回の完全な回転で回転され、その後、正弦波駆動モードで作動し続ける。
【００３１】
[0034]  Ｓ３０２：磁極検出信号に基づいて、ロータ６１が位置する現在のセクタｋ、及び現在のセクタｋに対応する初期電気角θkを識別する。各セクタｋは、一意の初期電気角θkを有する。
【００３２】
[0035]  Ｓ３０３：現在のセクタの前の１つ又はそれ以上のセクタの平均速度を計算することによって、現在のセクタ内のロータ６１の予想ωkを得る。現在のセクタの前の１つ又はそれ以上のセクタの平均速度は、現在のセクタの予想ωkとしてみなされる。前の１つのセクタの平均速度は、以下の式によって計算することができる。
【数４】
2019195256.tif 000007
ここで、Δｔk-1は、セクタｋ−１内の全期間である。平均速度は、以下の式等とすることもできる。
【数５】
2019195256.tif 000008
又は
【数６】
2019195256.tif 000009
ここで、Δｔk-2及びΔｔk-3は、それぞれ、現在のセクタの前の２つ及び３つのセクタ内のロータ６１の期間である。
【００３３】
[0036]  Ｓ３０４：予想ωk及び初期電気角θkに基づいて、現在のセクタ内のロータ６１のリアルタイム電気角θを決定する。現在のセクタｋ内のロータ６１のリアルタイム電気角θは、以下の式：
θ＝θk＋ωk＊（ｔ−ｔk）
によって求めることができ、ここで、ｔは、任意の時間的瞬間であり、ｔkは、ロータ６１がセクタｋに入る時間的瞬間であり（ｋ＝１，２，．．．６）、θkは、セクタｋの初期電気角である。
【００３４】
[0037]  Ｓ３０５：正弦波変調出力電圧の変調法を決定する。一実施形態では、正弦波パルス幅変調（ＳＰＷＭ）が用いられ、任意の時間的瞬間ｔのモータ６０の巻線へのインバータの出力電圧は、以下の式：
Ｕｖｕ＝Ｕ0ｓｉｎ（θｋ＋ωｋ＊（ｔ−ｔｋ））
Ｕｗｕ＝Ｕ0ｓｉｎ（θｋ＋ωｋ＊（ｔ−ｔｋ）−２π／３
Ｕｗｖ＝Ｕ0ｓｉｎ（θｋ＋ωｋ＊（ｔ−ｔｋ）−４π／３）
によって求められ、ここで、Ｕｖｕ、Ｕｗｕ及びＵｗｖは、巻線に出力される等価相電圧であり、これは、特定のデューティ比でパルス変調された電源ＶＣＣから得られる。Ｕ0は定数であり、これは、ＤＣ電源ＶＣＣの大きさによって決定される。
【００３５】
[0038]  Ｓ３０６：ステップＳ３０５で決定される変調法、及びステップＳ３０４で決定され、変調法の位置変数として用いられるリアルタイム電気角θに応じて、インバータ５０が出力するべきリアルタイム等価電圧を決定し、決定されたリアルタイム等価電圧に応じて、対応するパルス変調駆動信号を得る。インバータ５０は、ロータ６１が次のセクタに入り、処理がステップＳ３０２に戻るまで、対応する等価電圧を出力して、モータ６０を駆動制御して回転させる。
【００３６】
[0039]  モータ駆動回路を有し、モータ駆動方法で制御されるブラシレスモータ６０は、車両ウィンドウリフト制御装置に用いられ、ブラシレスモータ６０は、始動段階では、方形波駆動モードで駆動されて、モータの回転軸及びブシュとウィンドウなどの負荷の慣性との始動摩擦を克服する。その後、ブラシレスモータ６０は、連続作動段階において、正弦波駆動モードにシフトされて、ウィンドウ昇降処理時の騒音を効果的に低減する。騒音試験の結果によれば、ブラシレスモータ６０は、方形波駆動モードのみで制御される従来のブラシレスモータと比較して、騒音を少なくとも２ｄＢ低減することができる。
【００３７】
[0040]  １つ以上の実施形態を参照して、本発明を説明するが、実施形態の上記説明を用いて、当業者が本発明を実施又は使用することができるにすぎない。当業者であれば、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能であるものと理解される。本明細書に例示した実施形態は、本発明に対する限定として解釈すべきではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することにより決定されるべきである。
【符号の説明】
【００３８】
３０  モータ駆動回路
３２  サンプリング／フィルタリングモジュール
３４  速度計算モジュール
３６  ロータ位置識別モジュール
３８  計算／制御モジュール
５０  インバータ
６０  ブラシレスモータ
６１  ロータ
１００  モータ装置
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３  ホールセンサ／位置センサ
ｋ  セクタ
Ｕ  Ｕ相巻線
Ｖ  Ｖ相巻線
Ｗ  Ｗ相巻線
ＵＨ  上部アームスイッチング素子
ＵＬ  下部アームスイッチング素子
ＶＨ  上部アームスイッチング素子
ＶＬ  下部アームスイッチング素子
ＷＨ  上部アームスイッチング素子
ＷＬ  下部アームスイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
2019195256000001.pdf