(57)【要約】【課題】モータの回転状態に関わらず、電源電圧の変動に対して安定した回転を得る。【解決手段】所定の演算式により算出された駆動パルス信号のデューティを指標として複数の補正パターンの内から補正パターンを選択し（Ｓ２０２〜Ｓ２１０）、選択された補正パターンに基づいて、駆動パルス信号のデューティに対するブラシレスモータ５１へ印加されたバッテリ電圧に応じた補正を行い（Ｓ２１２〜Ｓ２１６）、その補正結果のデューティで固定子巻線５２ａ〜５２ｃへの通電を行うことで、電源電圧の変動に関わらず安定した回転を得ることができるようになっている。【選択図】図３
2007166711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータの固定子巻線へ印加する駆動パルス信号のデューティを変えることにより当該ブラシレスモータの回転速度を制御可能とするブラシレスモータの駆動制御方法であって、
所定の演算式により算出された前記駆動パルス信号のデューティを指標として複数の補正パターンの内から補正パターンを選択し、当該選択された補正パターンに基づいて、ブラシレスモータへ印加された電源電圧に応じた前記デューティに対する補正を行い、当該補正結果を前記駆動パルス信号のデューティとして前記固定子巻線への駆動パルス信号の印加を行うことを特徴とするブラシレスモータの駆動制御方法。
【請求項２】
補正パターンは、予め定められた電源電圧の標準値からの電源電圧の変動に応じて、その変動時におけるモータ出力が前記電源電圧の標準値におけるモータ出力と同一となるようにデューティを補正するものであることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータの駆動制御方法。
【請求項３】
補正パターンによるデューティの補正は、補正パターンから求められた電源電圧に対する補正値を、その極性に応じて所定の演算式により算出された駆動パルス信号のデューティに加減算し、出力デューティとすることを特徴とする請求項２記載のブラシレスモータの駆動制御方法。
【請求項４】
ブラシレスモータの固定子巻線へ印加する駆動パルス信号のデューティを変えることにより当該ブラシレスモータの回転速度を制御可能に構成されてなるブラシレスモータの駆動制御装置であって、
複数の補正パターンを記憶する記憶手段と、
所定の演算式により算出されたデューティを指標として、前記記憶手段に記憶された複数の補正パターンの内から補正パターンを選択する補正パターン選択手段と、
前記選択された補正パターンに基づいて、前記ブラシレスモータへ印加された電源電圧に応じた補正値を決定する補正値決定手段と、
前記補正値決定手段により決定された補正値を用いて前記デューティを補正するデューティ補正手段と、
前記デューティ補正手段における補正結果に基づいて前記ブラシレスモータへの通電制御を行う通電制御手段とを具備してなることを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項５】
補正パターンは、予め定められた電源電圧の標準値からの電源電圧の変動に応じて、その変動時におけるモータ出力が前記電源電圧の標準値におけるモータ出力と同一となるようにデューティを補正するものであることを特徴とする請求項４記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項６】
デューティ補正手段における補正は、補正パターンから求められた電源電圧に対する補正値を、その極性に応じて所定の演算式により算出された駆動パルス信号のデューティに加減算し、新たなデューティとすることを特徴とする請求項５記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項７】
外部からの制御信号に基づく駆動パルス信号をブラシレスモータの固定子巻線へ出力して当該固定子巻線の通電制御を行う駆動回路と、前記駆動回路における駆動パルス信号のデューティを制御し、ＰＷＭ制御による前記ブラシレスモータの回転速度の制御を可能に構成されてなる制御部とを具備してなるブラシレスモータの駆動制御装置であって、
前記制御部は、
所定の演算式により算出された前記駆動パルスのデューティを指標として、予め記憶された複数の補正パターンの内から補正パターンを選択し、当該選択された補正パターンに基づいて、ブラシレスモータへ印加された電源電圧に応じた前記デューティに対する補正を行うよう構成されてなることを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項８】
補正パターンは、予め定められた電源電圧の標準値からの電源電圧の変動に応じて、その変動時におけるモータ出力が前記電源電圧の標準値におけるモータ出力と同一となるようにデューティを補正するものであることを特徴とする請求項７記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項９】
補正パターンによるデューティの補正は、補正パターンから求められた電源電圧に対する補正値を、その極性に応じて所定の演算式により算出された駆動パルスのデューティに加減算し、新たなデューティとすることを特徴とする請求項８記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータに係り、特に、電源電圧の変動に対する動作の安定性の向上等を図ったものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のブラシレスモータ及びその駆動制御装置としては、例えば、永久磁石からなるロータと、固定された固定子巻線とを備えてなるブラシレスモータと、固定子巻線における誘起電圧に基づいてロータ位置を検出し、このロータ位置に基づいて固定子巻線への通電を制御することで、ブラシレスモータの回転制御を可能としたものが公知・周知となっている（例えば、特許文献１等参照）。
ところで、このようなブラシレスモータは、例えば、車両の空調装置における送風ファンの駆動などに用いられるが、特に、車両などにおいては、電源電圧の変動が避け得ないため、そのような場合にも安定した回転速度とする必要がある。そのため、電源電圧の変動に対する回転の安定化を図った駆動制御方法が種々提案されている。例えば、従来から良く知られている方策としては、固定子巻線に印加されるＰＷＭ駆動信号のデューティを、電源電圧の変動量に応じて補正する方法などがある（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０３７８５号公報（第３−６頁、図１−図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような従来の電源電圧の変動量に基づくＰＷＭ駆動信号の補正は、単一の補正式や単一の補正マップに基づくものであるため、必ずしも安定な回転を保証できるものではなかった。すなわち、電源電圧が変動し、それにより回転数が本来の回転数から変動するにしても、その回転数の変動は、単に電源電圧の変動量だけで一義的に定まるのではなく、その電源電圧の変動が生じた際の回転状態、すなわち、換言すれば、駆動状態によっても異なるものである。ところが、従来は、そのような他の要因を考慮することなく、電圧変動の大きさだけで補正するものであり、したがって、様々な回転状態において適切な補正となるものではなく、その補正はいきおい平均値なものとならざる得ず、それ故、回転状態によっては、必ずしも十分な安定化が達成できるものではなかった。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、モータの回転状態に関わらず、電源電圧の変動に対して安定した回転を得ることのできるブラシレスモータの駆動制御方法及びその装置を提供するものである。
本発明の他の目的は、精度の高い回転制御ができるブラシレスモータの駆動制御方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るブラシレスモータの駆動制御方法は、
ブラシレスモータの固定子巻線へ印加する駆動パルス信号のデューティを変えることにより当該ブラシレスモータの回転速度を制御可能とするブラシレスモータの駆動制御方法であって、
所定の演算式により算出された前記駆動パルス信号のデューティを指標として複数の補正パターンの内から補正パターンを選択し、当該選択された補正パターンに基づいて、ブラシレスモータへ印加された電源電圧に応じた前記デューティに対する補正を行い、当該補正結果を前記駆動パルス信号のデューティとして前記固定子巻線への駆動パルス信号の印加を行うよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るブラシレスモータの駆動制御装置は、
ブラシレスモータの固定子巻線へ印加する駆動パルス信号のデューティを変えることにより当該ブラシレスモータの回転速度を制御可能に構成されてなるブラシレスモータの駆動制御装置であって、
複数の補正パターンを記憶する記憶手段と、
所定の演算式により算出されたデューティを指標として、前記記憶手段に記憶された複数の補正パターンの内から補正パターンを選択する補正パターン選択手段と、
前記選択された補正パターンに基づいて、前記ブラシレスモータへ印加されている電源電圧に応じた補正値を決定する補正値決定手段と、
前記補正値決定手段により決定された補正値を用いて前記デューティを補正するデューティ補正手段と、
前記デューティ補正手段における補正結果に基づいて前記ブラシレスモータへの通電制御を行う通電制御手段とを具備してなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来と異なり、モータの出力変動を来す要因として複数の要因を選定し、その複数の要因を考慮して、出力変動を補償できるようにしたので、モータの出力状態、すなわち、低出力状態か高出力状態かに関わらずモータの出力変動を来す要因が生じても安定した回転状態を得ることができ、より信頼性の高いブラシレスモータの駆動制御が可能となるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるブラシレスモータの駆動制御装置（以下「本装置」と称する）の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
本装置Ｓは、制御部（図１においては「ＣＰＵ」と表記）１０１と、駆動回路（図１においては、「ＤＲＶ」と表記）１０２と、位置検出回路（図１においては「ＳＥＮＳ」と表記）１０３と、電圧入力回路１０４とに大別されて構成されたものとなっている。
【０００９】
本発明の実施の形態におけるブラシレスモータ５１は、公知・周知の構成を有してなるいわゆるセンサレス・ブラシレスモータであり、例えば、車両用空調装置における送風機の送風ファン（図示せず）の回転駆動に用いられるものである。位置検出回路１０３は、ロータ（図示せず）の回転位置検出のための従来のセンサの機能を果たすもので、ブラシレスモータ５１の固定子巻線５２ａ〜５２ｃに誘起される電圧を検出し、制御部１０１へ適宜なレベルで入力するよう構成されたものである。
制御部１０１は、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータを用いてなるものであり、マイクロコンピュータ内の図示されない記憶領域又は記憶素子にブラシレスモータ５１の駆動制御を行うための数々のプログラムが記憶されており、適宜それらが実行されるようになっている。
【００１０】
具体的には、制御部１０１は、位置検出回路１０３から検出信号に基づいてロータ（図示せず）位置を判定すると共に、判定されたロータ位置と、外部から入力される所望回転数信号とに基づいて、ブラシレスモータ５１の固定子巻線５２ａ〜５２ｃへの駆動パルス信号を出力する駆動回路１０２に対する制御信号を生成、出力するようになっている。なお、制御部１０１による駆動回路１０２を介してのブラシレスモータ５１の駆動制御は、具体的には、いわゆるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御となっており、所望する回転数に応じて駆動回路１０２から出力される駆動パルス信号のデューティを決定し、位置検出回路１０３からの検出信号に応じて、駆動パルス信号の切り替えタイミングを制御して固定子巻線５２ａ〜５２ｃへの通電制御を行うものとなっている。
また、制御部１０１は、このような基本的なブラシレスモータ５１の駆動制御に加えて、後述するような駆動パルス信号のデューティ補正を行うようになっている。
【００１１】
なお、駆動回路１０２の終段部分は、固定子巻線５２ａ〜５２へ印加される駆動パルス信号のピーク値が車両用バッテリ１の電圧値となるように構成された公知・周知のスイッチング回路が構成されたものとなっている。
そして、車両用バッテリ１の電圧（以下「バッテリ電圧」と称する）は、電圧入力回路１０４を介して制御部１０１へ読み込まれるようになっている。すなわち、電圧入力回路１０４は、アナログ電圧を制御部１０１の読み込みに適したレベルの電圧信号に変換するためのものである。より具体的には、例えば、アナログ・ディジタル変換器が好適であるが、例えば、バッテリ電圧を制御部１０１の入力に適した入力レベルに変換するための複数の抵抗器によって構成された分圧回路のようなものであっても良い。
【００１２】
次に、かかる構成において、上述した制御部１０１によって実行されるデューティ補正処理の前提となる駆動制御処理の概略処理手順について、図２を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態におけるブラシレスモータ５１は、概略既に述べたようにＰＷＭ制御されるもので、以下に説明する駆動制御処理は、そのための処理手順である。
処理が開始されると、目標デューティの演算が行われる（図２のステップＳ１００参照）。すなわち、駆動回路１０２から出力されるべきＰＷＭの駆動パルスのデューティが、所望回転数、位置検出回路１０３からの検出信号などを用いて所定の演算式によって算出されることとなる。
【００１３】
次いで、詳細は後述するが、ステップＳ１００で算出された目標デューティに対する補正処理が行われる（図２のステップＳ２００参照）。
そして、補正されたデューティで駆動回路１０２を介してブラシレスモータ５１の駆動が行われることとなる（図２のステップＳ３００参照）。
【００１４】
図３には、図２のステップＳ２００のデューティ補正処理のより具体的な処理手順を示すサブルーチンフローチャートが示されており、以下、同図を参照しつつ説明する。
処理が開始されると、先の図２で説明したステップＳ１００で算出された目標デューティが所定の低領域に属するものであるか否かが判定される（図３のステップＳ２０２参照）。そして、目標デューティが所定の低領域に属すると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、目標デューティを補正するためのデューティ補正パターンとして補正パターンＡが選択されることとなる（図３のステップＳ２０４参照）。
【００１５】
ここで、本発明の実施の形態におけるデューティ補正パターンについて、図４を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態においては、目標デューティをバッテリ電圧の変動に応じて適切な値に補正するためのデューティ補正パターンとして、例えば、図４に示されたように補正直前の目標デューティの大きさに応じて３つのデューティ補正パターンＡ，Ｂ，Ｃ（図４においては、それぞれ、符号Ａ、符号Ｂ、符号Ｃを付す）を有している。ここで、バッテリ電圧の変動に応じた目標デューティの補正とは、バッテリ電圧が予め定めた標準値における目標デューティでブラシレスモータ５１を駆動する際のモータ出力と、バッテリ電圧が標準値から変動した場合におけるモータ出力とが同一となるように目標デューティを補正することである。
【００１６】
このように複数のデューティ補正パターンを設けるようにしたのは、目標デューティを車両用バッテリ１の電圧変動に応じて補正するに際して、単に車両用バッテリ１の電圧のみならず、補正対象である目標デューティの大きさをも考慮することでより適切な補正値が求められることに着目したことによるものである。
【００１７】
本発明の実施の形態においては、３つのデューティ補正パターンＡ，Ｂ，Ｃを選択する指標として目標デューティを用いており、その値が予め定めた３つの領域、すなわち、低領域、中領域、高領域のいずれに属するかによってデューティ補正パターンを選択するようにしている。なお、目標デューティを区分する上述の低領域、中領域及び高領域の各範囲を具体的に如何に定めるかは、ブラシレスモータ５１の動作特性や、必要とされる補正の量等によって個々に異なるものであり、一義的に定められるものではなく、上述のような具体的な諸条件を考慮してシュミレーションや実験等のデータに基づいて定められるのが好適である。
また、デューティ補正パターンは、演算式化或いはマップ化して制御部１０１の記憶領域又は図示されない記憶素子に記憶させて用いるようにすると好適である。
【００１８】
ここで、再び図３の説明に戻る。先のステップＳ２０２において、目標デューティは所定の低領域に属しないと判定された場合（ＮＯの場合）には、目標デューティが所定の中領域に属するか否かが判定される（図３のステップＳ２０６参照）。そして、このステップＳ２０６において、目標デューティは、所定の中領域に属すると判定された（ＹＥＳの場合）には、デューティ補正パターンとして補正パターンＢが選択されることとなる（図３のステップＳ２０８参照）。
一方、ステップＳ２０６において、目標デューティは所定の中領域に属しないと判定された場合（ＮＯの場合）には、目標デューティは所定の高領域に属するものであるとして、デューティ補正パターンとして補正パターンＣが選択されることとなる（図３のステップＳ２１０参照）。
【００１９】
次いで、ステップＳ２０４、Ｓ２０８、Ｓ２１０のいずれかが実行された後、電圧入力回路１０４を介して車両用バッテリ１の電圧が制御部１０１に読み込まれることとなる（図３のステップＳ２１２参照）。
次いで、この読み込まれた電圧における目標デューティの補正値である補正デューティが、ステップＳ２０４、Ｓ２０８、Ｓ２１０のいずれかで選択されたデューティ補正パターンを用いて決定され（図３のステップＳ２１４参照）、次述するステップＳ２１６の処理へ進むこととなる。
【００２０】
ステップＳ２１６においては、最終的にブラシレスモータ５１の駆動に用いられるデューティである出力デューティが求められることとなる。
すなわち、出力デューティは、目標デューティに、車両用バッテリ１の電圧変動による補正を加えたもので、出力デューティ＝目標デューティ±補正デューティとして求められるものとなっている。そして、このステップＳ２１６終了後は、一連の処理が終了され、先の図２で説明したステップＳ３００におけるブラシレスモータ５１の駆動がこの出力デューティを用いて実行されることとなる。
【００２１】
なお、上述の実施の形態においては、記憶手段は、制御部１０１により、補正パターン選択手段は、制御部１０１によるステップＳ２０２〜Ｓ２１０の実行により、補正値決定手段は、制御部１０１によるＳ２１２及びＳ２１４の実行により、通電制御手段は、制御部１０１によるＳ２１６の実行及び駆動回路１０２により、それぞれ実現されたものとなっている。
【００２２】
また、上述の実施の形態においては、３つの補正パターンを用いるようにしたが、補正パターンの数は３つに限定される必要は無いことは勿論であり、より多くの補正パターンを用いるようにすることで、より精度の高い補正が可能となる。
さらに、上述の実施の形態においては、目標デューティが予め区分したいずれの領域に属するかで補正パターンを選択するようにしたが、補正パターンを選択する目標デューティの基準値として特定値を用いるようにしても良い。すなわち、例えば、目標デューティが所定値Ｋ１％の場合には補正パターンＡを、目標デューティが所定値Ｋ２％の場合には補正パターンＢを、目標デューティが所定値Ｋ３％の場合には補正パターンＣを選択するようにし、これら予め定めた目標デューティ以外の場合には、いわゆる補間演算で補正デューティを求めるようにして良い。
またさらに、上述の実施の形態におけるブラシレスモータ５１は、センサレスモータであったが、勿論、これに限定される必要はなく、センサを用いた構成のものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態におけるブラシレスモータの駆動制御装置の概略構成例を示す構成図である。
【図２】図１に示された駆動制御装置による駆動制御の概略処理手順を示すメインフローチャートである。
【図３】図２に示されたデューティ補正処理のより具体的な処理手順を示すサブルーチンフローチャートである。
【図４】補正パターンの例を示す特性線図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…車両用バッテリ
５１…ブラシレスモータ
５２ａ〜５２ｃ…固定子巻線
１０１…制御部
１０２…駆動回路
１０３…位置検出回路
１０４…電圧入力回路
【図１】
2007166711.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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