(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに流れる電流を検出した電流検出信号と電流指令とに基づいて前記モータを駆動するための駆動信号を制御することにより前記モータの回転数制御を行う駆動制御部と、
前記モータのロータ位置を検出するセンサの出力信号に基づいて前記モータの回転数を検出する回転数検出部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記回転数の検出結果と設定回転数とを比較し、前記回転数の検出結果が前記設定回転数を上回った場合に前記回転数を抑制すべく前記駆動信号を制御し、
前記回転数検出部は、前記センサの出力信号に基づくパルス状の位置検出信号のエッジ間の時間を測定することにより前記回転数を検出し、
前記回転数検出部は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の前記位置検出信号のうち二つの位置検出信号の隣り合うエッジ間の時間を測定し、
前記回転数検出部は、Ｕ相の前記位置検出信号の立上りエッジから隣り合うＷ相の前記位置検出信号の立下りエッジまでの第１期間における時間測定を行い、
次に、前記回転数検出部は、Ｗ相の前記位置検出信号の立下りエッジから隣り合うＶ相の前記位置検出信号の立上りエッジまでの第２期間における時間測定を行い、
次に、前記回転数検出部は、Ｖ相の前記位置検出信号の立上りエッジから隣り合うＵ相の前記位置検出信号の立下りエッジまでの第３期間における時間測定を行い、
次に、前記回転数検出部は、Ｕ相の前記位置検出信号の立下りエッジから隣り合うＷ相の前記位置検出信号の立上りエッジまでの第４期間における時間測定を行い、
次に、前記回転数検出部は、Ｗ相の前記位置検出信号の立上りエッジから隣り合うＶ相の前記位置検出信号の立下りエッジまでの第５期間における時間測定を行い、
次に、前記回転数検出部は、Ｖ相の前記位置検出信号の立下りエッジから隣り合うＵ相の前記位置検出信号の立上りエッジまでの第６期間における時間測定を行うことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記センサは、ホールセンサであることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記回転数を抑制すべく前記駆動信号を制御する際に、その旨を示すアラーム信号を外部へ出力するアラーム信号出力部を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記モータに流れる電流を抵抗によって電圧へ変換することで生成される前記電流検出信号と、前記電流指令とに基づいてトルク制御電圧を生成するトルク制御電圧生成部を更に備え、
前記駆動制御部は、前記トルク制御電圧に基づいて前記駆動信号を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記駆動信号は、前記モータの複数の相のそれぞれに対応するブリッジを有するドライバに含まれる前記ブリッジを構成するスイッチング素子の制御端に印加されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
モータに流れる電流を検出した電流検出信号と電流指令とに基づいて前記モータを駆動するための駆動信号を制御することにより前記モータの回転数制御を行うロジック部を備え、
前記ロジック部は、前記モータのロータ位置を検出するセンサの出力信号に基づいて前記モータの回転数を検出し、前記回転数の検出結果が設定回転数を上回ったと判定した場合に前記回転数を抑制すべく前記駆動信号を制御し、
前記ロジック部は、前記センサの出力信号に基づくパルス状の位置検出信号のエッジ間の時間を測定することにより前記回転数を検出し、
前記ロジック部は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の前記位置検出信号のうち二つの位置検出信号の隣り合うエッジ間の時間を測定し、
前記ロジック部は、Ｕ相の前記位置検出信号の立上りエッジから隣り合うＷ相の前記位置検出信号の立下りエッジまでの第１期間における時間測定を行い、
次に、前記ロジック部は、Ｗ相の前記位置検出信号の立下りエッジから隣り合うＶ相の前記位置検出信号の立上りエッジまでの第２期間における時間測定を行い、
次に、前記ロジック部は、Ｖ相の前記位置検出信号の立上りエッジから隣り合うＵ相の前記位置検出信号の立下りエッジまでの第３期間における時間測定を行い、
次に、前記ロジック部は、Ｕ相の前記位置検出信号の立下りエッジから隣り合うＷ相の前記位置検出信号の立上りエッジまでの第４期間における時間測定を行い、
次に、前記ロジック部は、Ｗ相の前記位置検出信号の立上りエッジから隣り合うＶ相の前記位置検出信号の立下りエッジまでの第５期間における時間測定を行い、
次に、前記ロジック部は、Ｖ相の前記位置検出信号の立下りエッジから隣り合うＵ相の前記位置検出信号の立上りエッジまでの第６期間における時間測定を行うことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置、または請求項６に記載の半導体装置と、
前記モータ駆動装置または前記半導体装置によって駆動制御されるモータと、を備えることを特徴とする車載用電子機器。
【請求項８】
前記モータの負荷としてのブロワファンを更に備える空調装置であることを特徴とする請求項７に記載の車載用電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの回転数を制御する方法として、モータの回転数を目標回転数に一致させるための電流指令値（トルク指令値）と、モータに流れる電流の検出値に基づき、モータを駆動する駆動信号を生成するものが一般的に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７６５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の回転数の制御方法では、モータに接続される負荷がモータから外れた場合、モータを流れる電流が減少し、電流を電流指令値に一致させるべく駆動信号が生成されることにより、モータが大きなトルクで駆動されて、モータの回転数が異常回転数まで上昇する問題がある。モータの回転数が異常回転数まで上昇すると、外れた負荷にモータの高速回転しているロータが接触して負荷が破壊されたり、負荷の破壊によってユーザが負傷する場合がある。また、モータが異常に発熱する場合もある。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は、モータに接続される負荷がモータから外れた場合でも、モータの回転数が異常回転数まで上昇することを抑制できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るモータ駆動装置は、モータに流れる電流を検出した電流検出信号と電流指令とに基づいて前記モータを駆動するための駆動信号を制御することにより前記モータの回転数制御を行う駆動制御部と、
前記モータのロータ位置を検出するセンサの出力信号に基づいて前記モータの回転数を検出する回転数検出部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記回転数の検出結果と設定回転数とを比較し、前記回転数の検出結果が前記設定回転数を上回った場合に前記回転数を抑制すべく前記駆動信号を制御する構成としている（第１の構成）。
【０００７】
また、上記第１の構成において、前記回転数検出部は、前記センサの出力信号に基づくパルス状の位置検出信号のエッジ間の時間を測定することにより前記回転数を検出することとしてもよい（第２の構成）。
【０００８】
また、上記第２の構成において、前記回転数検出部は、同一の前記位置検出信号のエッジから次の同じ方向へレベル変化するエッジまでの時間を測定することとしてもよい（第３の構成）。
【０００９】
また、上記第２の構成において、前記回転数検出部は、同一の前記位置検出信号のエッジから隣り合う逆の方向へレベル変化するエッジまでの時間を測定することとしてもよい（第４の構成）。
【００１０】
また、上記第２の構成において、前記回転数検出部は、複数の前記位置検出信号のうち二つの位置検出信号の隣り合うエッジ間の時間を測定することとしてもよい（第５の構成）。
【００１１】
また、上記第２〜第５のいずれかの構成において、前記センサは、ホールセンサであることとしてもよい（第６の構成）。
【００１２】
また、上記第１〜第６のいずれかの構成において、前記回転数を抑制すべく前記駆動信号を制御する際に、その旨を示すアラーム信号を外部へ出力するアラーム信号出力部を更に備えることとしてもよい（第７の構成）。
【００１３】
また、上記第１〜第７のいずれかの構成において、前記モータに流れる電流を抵抗によって電圧へ変換することで生成される前記電流検出信号と、前記電流指令とに基づいてトルク制御電圧を生成するトルク制御電圧生成部を更に備え、
前記駆動制御部は、前記トルク制御電圧に基づいて前記駆動信号を制御することとしてもよい（第８の構成）。
【００１４】
また、上記第１〜第８のいずれかの構成において、前記駆動信号は、前記モータの複数の相のそれぞれに対応するブリッジを有するドライバに含まれる前記ブリッジを構成するスイッチング素子の制御端に印加されることとしてもよい（第９の構成）。
【００１５】
また、本発明の別態様に係る半導体装置は、モータに流れる電流を検出した電流検出信号と電流指令とに基づいて前記モータを駆動するための駆動信号を制御することにより前記モータの回転数制御を行うロジック部を備え、
前駆ロジック部は、前記モータのロータ位置を検出するセンサの出力信号に基づいて前記モータの回転数を検出し、前記回転数の検出結果が設定回転数を上回ったと判定した場合に前記回転数を抑制すべく前記駆動信号を制御する構成としている（第１０の構成）。
【００１６】
また、本発明の別態様に係る車載用電子機器は、上記いずれかの構成としたモータ駆動装置、または上記構成の半導体装置と、
前記モータ駆動装置または前記半導体装置によって駆動制御されるモータと、を備える構成としている（第１１の構成）。
【００１７】
また、上記構成の車載用電子機器は、前記モータの負荷としてのブロワファンを更に備える空調装置であることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、モータに接続される負荷がモータから外れた場合でも、モータの回転数が異常回転数まで上昇することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】３相ブラシレスＤＣモータを備えた電子機器の一構成例を示すブロック図である。
【図２】ブラシレスＤＣモータの内部構造を示す模式図である。
【図３】ドライバ駆動信号、通電信号、および位置検出信号の挙動を示すタイミングチャートである。
【図４】ホール信号および位置検出信号の挙動を示すタイミングチャートである。
【図５】回転数保護制御に関するフローチャートである。
【図６】電子機器を搭載した車両の一構成例を示す外観図である。
【図７】空調装置の一構成例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
＜全体構成＞
図１は、３相ブラシレスＤＣモータを備えた電子機器の一構成例を示すブロック図である。本構成例の電子機器Ｘは、半導体装置１と、ドライバ２と、３相ブラシレスＤＣモータ３（以下ではモータ３と略称する）と、を備えている。ホール素子３１Ｕ〜３１Ｗは、モータ３に含まれる。
【００２２】
半導体装置１は、モータ３の駆動制御を行うモータ駆動装置（いわゆるモータドライバＩＣ）であり、位置検出信号生成部１１と、ロジック部１２と、プリドライバ１３と、チャージポンプ１４と、ＵＶＬＯ［under voltage lock out］部１５と、ＯＶＰ［over voltage protection］部１６と、ＴＳＤ［thermal shutdown］部１７と、ＯＣＰ［over current protection］部１８と、トルク制御電圧生成部１９と、アラーム信号出力部２０との各構成要素を有し、当該各構成要素を集積化して構成される。なお、ロジック部１２は、本発明における駆動制御部、および回転数検出部として機能する。
【００２３】
位置検出信号生成部１１は、モータ３のロータ位置に応じた位置検出信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）を生成する回路ブロックであり、モータ３の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）毎に一つずつ設けられたヒステリシス付きのホールコンパレータ１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗを含む。ホールコンパレータ１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗは、各相のホール素子３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗから各々入力される正負極性のホール信号（ＨＵ＋／ＨＵ−、ＨＶ＋／ＨＶ−、ＨＷ＋／ＨＷ−）を各々差動増幅することにより、上記の位置検出信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）を生成する。
【００２４】
ロジック部１２は、その基本的な動作として、位置検出信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）に応じた切替タイミングで転流を行うように各相のプリドライバ駆動信号（ｕｈ／ｕｌ、ｖｈ／ｖｌ、ｗｈ／ｗｌ）を生成してモータ３の１８０°通電制御を行う。また、ロジック部１２は、各相のプリドライバ駆動信号をＰＷＭ［pulse width modulation］制御する。
【００２５】
プリドライバ１３は、ロジック部１２から入力される各相のプリドライバ駆動信号（ｕｈ／ｕｌ、ｖｈ／ｖｌ、ｗｈ／ｗｌ）に所定の信号処理（レベルシフト処理や波形整形処理など）を施すことにより、各相のドライバ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）を生成し、これを外付けのドライバ２に出力する。
【００２６】
チャージポンプ１４は、電源電圧ＶＣＣから昇圧電圧ＶＧ（プリドライバ電源電圧）を生成し、これをプリドライバ１３に出力する。
【００２７】
ＵＶＬＯ部１５は、電源電圧ＶＣＣを監視して減電圧保護信号を生成し、これをロジック部１２に出力する。電源電圧ＶＣＣが減電圧検出値以下となった場合には減電圧保護信号が異常時の論理レベル（例えばハイレベル）となり、これを受けたロジック部１２は出力をオープン（プリドライバ１３の全出力をローレベル）とする。
【００２８】
ＯＶＰ部１６は、電源電圧ＶＣＣを監視して過電圧保護信号を生成し、これをロジック部１２とアラーム信号出力部２０に出力する。電源電圧ＶＣＣが過電圧検出値（例えば３０Ｖ（typ.））以上となった場合には、過電圧保護信号が異常時の論理レベル（例えばハイレベル）となり、これを受けたロジック部１２は出力をオープン（プリドライバ１３の全出力をローレベル）とする。
【００２９】
ＴＳＤ部１７は、半導体装置１のチップ温度を監視して温度保護信号を生成し、これをロジック部１２とアラーム信号出力部２０に出力する。半導体装置１のチップ温度が例えば１７５℃以上になった場合には、温度保護信号が異常時の論理レベル（例えばハイレベル）となり、これを受けたロジック部１２は出力をオープン（プリドライバ１３の全出力をローレベル）とする。一方、半導体装置１のチップ温度が例えば１５０℃以下になった場合には、温度保護信号が正常時の論理レベル（例えばローレベル）となり、これを受けたロジック部１２は通常動作に戻る。
【００３０】
ＯＣＰ部１８は、半導体装置１外部のドライバ２を介してモータ３に流れる電流を抵抗Ｒ１によって検出した電流検出電圧ＲＮＦを監視して過電流保護信号を生成し、これをロジック部１２とアラーム信号出力部２０に出力する。電流検出電圧ＲＮＦが過電流検出値以上となった場合には、過電流保護信号が異常時の論理レベル（例えばハイレベル）となり、これを受けたロジック部１２は出力をオープン（プリドライバ１３の全出力をローレベル）とする。
【００３１】
トルク制御電圧生成部１９は、半導体装置１外部から入力される電流指令（トルク指令）と電流検出電圧ＲＮＦに基づいてトルク制御電圧Ｖｃｒ（ＤＣ電圧信号）を生成し、これをロジック部１２に出力する。具体的には、トルク制御電圧生成部１９は、モータ３の回転数を目標回転数に一致させるための電流指令を受け、当該電流指令と電流検出電圧ＲＮＦとの偏差に基づきトルク制御電圧Ｖｃｒを生成する。なお、トルク制御電圧生成部１９は、上記の電流指令として、アナログ電圧ＶＴＨとパルス幅変調信号ＰＷＭのいずれかの入力を受け付けることができる。
【００３２】
ロジック部１２は、トルク制御電圧Ｖｃｒに基づいてパルスのデューティを調整したプリドライバ駆動信号（ｕｈ／ｕｌ、ｖｈ／ｖｌ、ｗｈ／ｗｌ）を生成する。これにより、デューティが調整されたドライバ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）がプリドライバ１３からドライバ２へ出力され、モータ３が駆動制御される。
【００３３】
即ち、本実施形態では、電流検出電圧ＲＮＦを用いた電流フィードバックによってモータ３の回転数を目標回転数に一致させる回転数制御が行われる。
【００３４】
アラーム信号出力部２０は、上記過電圧保護信号、上記温度保護信号、および上記過電流保護信号に加えて、後述するロジック部１２から出力される回転数保護信号Ｓｒｓｐに基づいてアラーム信号ＡＬを生成し、これを半導体装置１外部に出力する。図１の例では、アラーム信号出力部２０として論理和演算器が用いられている。従って、アラーム信号ＡＬは、過電圧保護信号、温度保護信号、過電流保護信号、および回転数保護信号のいずれか一つでもハイレベルであればハイレベルとなり、上記保護信号の全てがローレベルである場合にのみローレベルとなる。
【００３５】
ドライバ２は、各相のドライバ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）に応じて、各相の通電信号（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を生成するパワー出力段であり、パワートランジスタ２１〜２６（ＭＯＳＦＥＴ［metal oxide semiconductor field effect transistor］またはＩＧＢＴ［insulated gate bipolar transistor］など）を含む。パワートランジスタ２１および２２の組、パワートランジスタ２３および２４の組、パワートランジスタ２５および２６の組からそれぞれのブリッジが構成される。上側パワートランジスタ２１、２３、２５のドレインは、いずれも、電源電圧ＶＣＣの印加端に接続されている。上側パワートランジスタ２１、２３、２５のソース及びバックゲートと、下側パワートランジスタ２２、２４、２６のドレインは、それぞれモータ３の各相端子に接続されている。下側パワートランジスタ２２、２４、２６のソース及びバックゲートは、いずれも抵抗Ｒ１を介して接地端に接続されている。なお、本構成例では、全てのパワートランジスタ２１〜２６としてＮチャネル型を用いているが、上側パワートランジスタ２１、２３、２５としてはＰチャネル型を用いることも可能である。この場合には、半導体装置１のチャージポンプ１４を省略することができる。
【００３６】
下側パワートランジスタ２２、２４、２６の各ソースと抵抗Ｒ１との接続点に生じた電流検出電圧ＲＮＦは、ＯＣＰ部１８と共にトルク制御電圧生成部１９に入力される。
【００３７】
モータ３は、図２で示すように、４極の永久磁石を有するロータ３２と、各々にコイルが巻き回された３スロットのステータ３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗを含む構造とされている。なお、極数とスロット数との組み合わせは、４極３スロットに限定されるものではなく、他の組み合わせ（２極３スロットや４極６スロットなど）を採用することも可能である。
【００３８】
また、モータ３には、各相のホール素子３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗが更に備えられる。図２で示すように、ホール素子３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗは、各相のステータ３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗに対して電気角で同位相となる位置に各々設けられ、ロータ３２の磁界を検出してアナログ電圧信号（ホール信号）を生成する。なお、ホール素子３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗに代えて矩形波信号を生成するホールＩＣを用いても構わない。この場合、半導体装置１のホールコンパレータ１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗを省略することもできる。ただし、ホール素子とホールＩＣいずれの外部接続にも対応するためには、半導体装置１にホールコンパレータ１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗを設けておくことが望ましい。
【００３９】
＜１８０通電制御＞
図３は、１８０°通電時におけるドライバ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）、通電信号（Ｕ、Ｖ、Ｗ）および位置検出信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）の挙動を示すタイミングチャートである。また、図４は、１８０°通電時におけるホール信号（ＨＵ＋／ＨＵ−、ＨＶ＋／ＨＶ−、ＨＷ＋／ＨＷ−）と位置検出信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）の挙動を示すタイミングチャートである。
【００４０】
電気角０°〜６０°（フェイズ（１））では、ドライバ駆動信号ＵＨ、ＶＬ、ＷＨがハイレベルとされ、ドライバ駆動信号ＵＬ、ＶＨ、ＷＬがローレベルとされるので、パワートランジスタ２１、２４、２５がオンとなり、パワートランジスタ２２、２３、２６がオフとなる。その結果、通電信号Ｕ、Ｗがハイレベルとなり、通電信号Ｖがローレベルとなるので、モータ３にはＵ相とＷ相からＶ相端子に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置検出信号ＨＵ、ＨＷはハイレベルとなり、位置検出信号ＨＶはローレベルとなる。
【００４１】
電気角６０°〜１２０°（フェイズ（２））では、ドライバ駆動信号ＵＨ、ＶＬ、ＷＬがハイレベルとされ、ドライバ駆動信号ＵＬ、ＶＨ、ＷＨがローレベルとされるので、パワートランジスタ２１、２４、２６がオンとなり、パワートランジスタ２２、２３、２５がオフとなる。その結果、通電信号Ｕがハイレベルとなり、通電信号Ｖ、Ｗがローレベルとなるので、モータ３にはＵ相からＶ相とＷ相に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置検出信号ＨＵはハイレベルとなり、位置検出信号ＨＶ、ＨＷはローレベルとなる。
【００４２】
電気角１２０°〜１８０°（フェイズ（３））では、ドライバ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＬがハイレベルとされ、ドライバ駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＨがローレベルとされるので、パワートランジスタ２１、２３、２６がオンとなり、パワートランジスタ２２、２４、２５がオフとなる。その結果、通電信号Ｕ、Ｖがハイレベルとなり、通電信号Ｗがローレベルとなるので、モータ３にはＵ相とＶ相からＷ相に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置検出信号ＨＵ、ＨＶはハイレベルとなり、位置検出信号ＨＷはローレベルとなる。
【００４３】
電気角１８０°〜２４０°（フェイズ（４））では、ドライバ駆動信号ＵＬ、ＶＨ、ＷＬがハイレベルとされ、ドライバ駆動信号ＵＨ、ＶＬ、ＷＨがローレベルとされるので、パワートランジスタ２２、２３、２６がオンとなり、パワートランジスタ２１、２４、２５がオフとなる。その結果、通電信号Ｖがハイレベルとなり、通電信号Ｕ、Ｗがローレベルとなるので、モータ３にはＶ相からＵ相とＷ相に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置検出信号ＨＶはハイレベルとなり、位置検出信号ＨＵ、ＨＷはローレベルとなる。
【００４４】
電気角２４０°〜３００°（フェイズ（５））では、ドライバ駆動信号ＵＬ、ＶＨ、ＷＨがハイレベルとされ、ドライバ駆動信号ＵＨ、ＶＬ、ＷＬがローレベルとされるので、パワートランジスタ２２、２３、２５がオンとなり、パワートランジスタ２１、２４、２６がオフとなる。その結果、通電信号Ｖ、Ｗがハイレベルとなり、通電信号Ｕがローレベルとなるので、モータ３にはＶ相とＷ相からＵ相に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置検出信号ＨＶ、ＨＷはハイレベルとなり、位置検出信号ＨＵはローレベルとなる。
【００４５】
電気角３００°〜３６０°（フェイズ（６））では、ドライバ駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＨがハイレベルとされ、ドライバ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＬがローレベルとされるので、パワートランジスタ２２、２４、２５がオンとなり、パワートランジスタ２１、２３、２６がオフとなる。その結果、通電信号Ｗがハイレベルとなり、通電信号Ｕ、Ｖがローレベルとなるので、モータ３にはＷ相からＵ相とＶ相に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置検出信号ＨＷはハイレベルとなり、位置検出信号ＨＵ、ＨＶはローレベルとなる。
【００４６】
このように、１８０°通電方式では、互いに１２０°ずつ位相をずらしながら、通電信号（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の論理レベルが１８０°毎に切り替えられる。なお、図３では、図示を簡単とすべく、上側ドライバ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨと下側ドライバ駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬが互いの論理反転信号として描写されているが、実際には、貫通電流の防止を目的として、上側ドライバ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨがローレベルとなってから下側ドライバ駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬがハイレベルとなるように、ないしは、下側ドライバ駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬがローレベルとなってから上側ドライバ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨがハイレベルとなるように、所定のデッドタイム（上下パワートランジスタの同時オフ時間）が設けられてもよい。
【００４７】
また、ドライバ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）は、図３でハイレベルとして示される期間では、デューティの調整されたパルス信号として生成される。このデューティは、上述した電流フィードバックによる回転数制御においてロジック部１２によって調整される。
【００４８】
＜回転数保護制御＞
次に、本実施形態に係る回転数保護制御について説明する。図５は、回転数保護制御の処理を示すフローチャートである。ここで、図５に示す処理が行われる際は、並行して上述した電流フィードバックによる回転数制御が行われる。
【００４９】
まず、ステップＳ１で、ロジック部１２は、位置検出信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの少なくともいずれかのエッジ（立上りエッジまたは立下りエッジ）間の時間測定を行う。
【００５０】
ステップＳ１では、例えば以下のような種々の形態を採りうる。例えば、位置検出信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのうちいずれかの立上りエッジから次の立上りエッジまでの期間の時間測定を行ってもよい（第１実施例）。即ち、図３に示す位置検出信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの周期ＴＵ、ＴＶ、ＴＷのいずれかを測定する。なお、位置検出信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのうちいずれかの立下りエッジから次の立下りエッジまでの期間の時間測定を行ってもよい。
【００５１】
または、位置検出信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのうちいずれかの立上りエッジから隣り合う立下りエッジまでの期間、または立下りエッジから隣り合う立上りエッジまでの期間の時間測定を行ってもよい（第２実施例）。
【００５２】
または、位置検出信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのうちいずれか２つの隣り合うエッジ間における時間測定を行ってもよい（第３実施例）。即ち、位置検出信号ＨＵの立上りエッジから隣り合う位置検出信号ＨＷの立下りエッジまでの期間、即ちフェイズ（１）における時間測定を行い、同様にフェイズ（２）〜（６）まで各々の期間で時間測定を行うこととなる。
【００５３】
ステップＳ１の後、ステップＳ２で、ロジック部１２は、ステップＳ１での時間測定結果に基づくモータ３の検出回転数が所定の設定回転数を上回っているか否かを判定する。上記第１実施例の場合は、測定された時間は電気角で３６０°に相当することに基づきモータ３の回転数が検出できる。同様に、上記第２実施例で測定された時間は電気角で１８０°に相当し、上記第３実施例で測定された時間は電気角で６０°に相当することから、モータ３の回転数を検出できる。
【００５４】
もし、検出回転数が設定回転数以下である場合は（ステップＳ２のＮ）、ステップＳ１に戻り、処理が継続される。一方、検出回転数が設定回転数を上回った場合は（ステップＳ２のＹ）、ステップＳ３に進む。
【００５５】
ステップＳ３で、ロジック部１２は、モータ３の回転数を抑制すべく、プリドライバ駆動信号（ｕｈ／ｕｌ、ｖｈ／ｖｌ、ｗｈ／ｗｌ）を生成してドライバ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）を制御する。
【００５６】
このとき、例えばロジック部１２は、ドライバ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）を全てローレベルとさせて出力をオープンとし、モータ３の駆動を停止させてもよい（即ちモータ３の回転数をゼロになるまで低下させる）。または、ロジック部１２は、ドライバ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）のデューティを減少するよう調整し、モータ３の駆動は継続させつつ回転数を低下させるようにしてもよい。
【００５７】
モータ３のロータ３２に接続された負荷が何らかの原因で外れた場合、モータ３に流れる電流が減少し、電流検出電圧ＲＮＦが低下する。すると、トルク制御電圧生成部１９によって電流を増加すべくトルク制御電圧Ｖｃｒが生成され、ロジック部１２によってドライバ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）のデューティが増加するよう調整される。これにより、モータ３には大きなトルクがかかり、回転数が上昇する。
【００５８】
しかしながら、上記ステップＳ１により位置検出信号に基づく時間測定を行うことにより回転数を逐次監視しており、モータ３の回転数が上昇によって設定回転数を上回ると、ステップＳ２でその旨が判定され、回転数は抑制されるよう制御される。従って、モータ３の回転数が異常回転数まで上昇することを回避でき、異常回転数で回転するロータ３２が外れた負荷に接触して負荷を破壊したり、負荷の破壊によってユーザが負傷することを抑制できる。また、モータ３の異常発熱を抑制することもできる。
【００５９】
なお、検出回転数が設定回転数を上回ったことが判定されると（ステップＳ２のＹ）、ロジック部１２は、回転数保護信号をハイレベルとしてアラーム信号出力部２０に出力するので、アラーム信号出力部２０からハイレベルとなったアラーム信号ＡＬが半導体装置１外部へ出力される。これにより、例えば半導体装置１外部のマイコン（不図示）へ回転数保護が行われた旨を報知することができる。当該マイコンは、電子機器Ｘが例えば車載用である場合は、車両に搭載される種々のシステムを統合的に制御するＥＣＵ[Electronic Control Unit]に含めることができる。
【００６０】
＜車両への適用＞
図６は、種々の電子機器を搭載した車両の一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Ｙは、バッテリＢＴから電源電圧ＶＣＣの供給を受けて動作する種々の電子機器Ｘ１１〜Ｘ１８を搭載している。なお、図６における電子機器Ｘ１１〜Ｘ１８の搭載位置については、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。
【００６１】
電子機器Ｘ１１は、エンジンに関連する制御（インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、および、オートクルーズ制御など）を行うエンジンコントロールユニットである。
【００６２】
電子機器Ｘ１２は、ＨＩＤ［high intensity discharged lamp］やＤＲＬ［daytime running lamp］などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。
【００６３】
電子機器Ｘ１３は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。
【００６４】
電子機器Ｘ１４は、車両Ｙの運動に関連する制御（ＡＢＳ［anti-lock brake system］制御、ＥＰＳ［electric power steering］制御、電子サスペンション制御など）を行うボディコントロールユニットである。
【００６５】
電子機器Ｘ１５は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。
【００６６】
電子機器Ｘ１６は、エアーコンディショナ、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、ダンパー（ショックアブソーバー）、電動サンルーフ、および、電動シートなど、標準装備品またはメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Ｙに組み込まれている電子機器である。
【００６７】
電子機器Ｘ１７は、車載Ａ／Ｖ［audio/visual］機器、カーナビゲーションシステム、および、ＥＴＣ［electronic toll collection system］など、ユーザオプション品として任意で車両Ｙに装着される電子機器である。
【００６８】
電子機器Ｘ１８は、車載ブロア、オイルポンプ、ウォーターポンプ、バッテリ冷却ファンなど、高耐圧系モータを備えた電子機器である。
【００６９】
上記した電子機器Ｘ１１〜Ｘ１８のうち、ブラシレスＤＣモータを備える電子機器については、適宜、先に説明した電子機器Ｘの構成、およびモータ制御手法を採用することができる。
【００７０】
特に自動車の電気/電子に関する機能安全についての国際規格であるＩＳＯ２６２６２などが策定されている昨今の状況では、本実施形態のようなモータの回転数が異常回転数まで上昇することを抑制する技術は安全性の面で重要である。
【００７１】
＜ＨＶＡＣ[Heating, Ventilation, and Air Conditioning]への適用＞
ここでは、本実施形態に係る電子機器Ｘを空調装置（ＨＶＡＣ）に適用した場合の構成について説明する。図７は、車両に搭載される空調装置の一構成例を示す概略構成図である。
【００７２】
図７に示す空調装置５は、車室内前方のインストルメントパネルの内部に設置され、ケース５０、外気吸気口５１、内気吸気口５２、内外気切替扉５３、ブロワファン５４、ブロワモータ５５、蒸発器５６、空気混合調節扉５７、ヒータコア５８、デフロスタダクト５９Ａ、フェイスダクト５９Ｂ、フットダクト５９Ｃ、吹出口切替扉６０Ａ、および吹出口切替扉６０Ｂを備えている。
【００７３】
ケース５０は、車室内へ空調空気を導く空気通路を形成する。ケース５０の空気流れの最上流側には、車室外部の空気を取り込む外気吸気口５１と、車室内部の空気を取り込む内気吸気口５２とが設けられる。内外気切替扉５３は、外気吸気口５１および内気吸気口５２の内部側に回動可能に設けられる。内外気切替扉５３は、不図示のサーボモータ等によって駆動され、内気循環モードと外気導入モードを切替える。
【００７４】
外気吸気口５１および内気吸気口５２の下流側には、シロッコファンとして構成されるブロワファン５４、およびそのブロワファン５４を回転駆動するブロワモータ５５が設けられる。ブロワファン５４がブロワモータ５５によって回転駆動されることで、ケース５０内部において空気流が発生する。
【００７５】
蒸発器５６は、不図示の冷凍サイクルの一部を構成し、上流から流れてくる空気を冷却する冷却用熱交換器である。ヒータコア５８は、ケース５０の内部において蒸発器５６の下流側に配され、空気通路を部分的に塞ぐように設置される。
【００７６】
空気混合調節扉５７は、蒸発器５６とヒータコア５８との間に、不図示のサーボモータ等によって回動可能に配される。空気混合調節扉５７は、その停止位置により、ヒータコア５８を通過する空気とヒータコア５８をバイパスする空気との比率を調整する。即ち、空気混合調節扉５７は、車室内へ送られる空気の吹出し温度を調整する機能を有する。
【００７７】
ヒータコア５８を通過後の温風と、ヒータコア５８をバイパスした冷風とが混合され、下記の各開口部へ供給される。
【００７８】
ケース５０の最下流側には、デフロスタ開口部Ｈ１、フェイス開口部Ｈ２、およびフット開口部Ｈ３が設けられる。デフロスタ開口部Ｈ１にはデフロスタダクト５９Ａが接続される。デフロスタダクト５９Ａを通過した空気は、車両のフロントガラスへ向かって吹き出される。フェイス開口部Ｈ２にはフェイスダクト５９Ｂが接続される。フェイスダクト５９Ｂを通過した空気は、車両の前席に座る乗員の頭部または胸部へ向かって吹き出される。フット開口部Ｈ３にはフットダクト５９Ｃが接続される。フットダクト５９Ｃを通過した空気は、前席乗員の足元に向かって吹き出される。
【００７９】
また、吹出口切替扉６０Ａおよび６０Ｂは、不図示のリンク機構によって連動され、例えばフェイスモード、フットモード、フットデフロスタモードなどの吹き出しモードを切替える。
【００８０】
上記のブロワファン５４を駆動するブロワモータ５５として、上述の本実施形態に係るモータ３を適用することが可能である。即ち、電子機器Ｘを空調装置５に適用可能である。この場合、モータ３（ブロワモータ５５）のロータに接続される負荷としてのブロワファン５４が外れてしまい、モータ３の回転数が上昇しても、上述した回転数保護制御によって回転数が異常回転数となることを回避することができる。従って、異常回転数で回転するロータに外れたブロワファン５４が接触して、ブロワファン５４が破壊されたり、その際に生じるブロワファン５４の破片が車両の乗員に接触して乗員が負傷することを抑制できる。
【００８１】
また、空調装置５においては、送風量を調節するためにブロワファン５４の回転数を可変とする必要がある。従って、モータ３の回転数は可変とする必要がある。この場合、目標回転数を可変とすればよい。ここで、モータ３の負荷が外れたことを検出するために、モータ３に流れる電流の減少、即ち電流検出電圧ＲＮＦの低下をコンパレータによって検出する方法が考えられるが、モータ３の回転数が可変である場合は、目標回転数が低い場合に誤検出する虞があり、本方法を採用することができない。しかしながら、本実施形態であれば、モータ３の回転数が可変であっても、上記のような問題が生じることはない。
【００８２】
＜その他の変形例＞
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、モータ駆動装置の用途については、車載用以外にも、様々な用途（例えば白物家電用）が考えられる。また、駆動対象のモータとしては、ブラシレスＤＣモータに限らず、例えばブラシ付きＤＣモータであってもよい。
【００８３】
このように、上記の実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、モータ駆動装置全般に適用することが可能な技術であり、例えば、車載用３相ブラシレスＤＣモータドライバＩＣに利用することが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  半導体装置（モータ駆動装置）
２  ドライバ
３  ブラシレスＤＣモータ
１１  位置検出信号生成部
１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗ  ホールコンパレータ
１２  ロジック部
１３  プリドライバ
１４  チャージポンプ
１５  ＵＶＬＯ部
１６  ＯＶＰ部
１７  ＴＳＤ部
１８  ＯＣＰ部
１９  トルク制御電圧生成部
２０  アラーム信号出力部
２１〜２６  パワートランジスタ
３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗ  ホール素子
３２  ロータ
３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗ  ステータ
Ｘ、Ｘ１１〜Ｘ１８  電子機器
Ｙ  車両
ＢＴ  バッテリ
５  空調装置
５０  ケース
５１  外気吸気口
５２  内気吸気口
５３  内外気切替扉
５４  ブロワファン
５５  ブロワモータ
５６  蒸発器
５７  空気混合調節扉
５８  ヒータコア
５９Ａ  デフロスタダクト
５９Ｂ  フェイスダクト
５９Ｃ  フットダクト
６０Ａ、６０Ｂ  吹出口切替扉
Ｈ１  デフロスタ開口部
Ｈ２  フェイス開口部
Ｈ３  フット開口部
【図１】
0006669551.tif 000002
【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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