(57)【要約】【課題】突入電流を大きくすることなくモータのロック状態からの脱出を可能とする。【解決手段】起動時にブラシレスモータ２の位置をホールＩＣ７ｕ・７ｖ・７ｗにより検出し、複数回のパルス波形を所定周期で出力する起動用通電パターンによりモータに通電する。１回の起動用通電パターンで起動しなかった場合には３回繰り返し、起動したら起動用通電パターンの出力を停止して通常の駆動制御に移る。例えばパルス波形のレベルをモータの許容最大値とすることにより大きなトルクとなる駆動波形を衝撃的に複数回発生させることができ、モータが固着していた場合でも起動させることができる。その場合には断続的にパワー素子を駆動することになり、連続通電ではないことからモータ起動時のパワー素子の発熱量の増加を抑えることができる。【選択図】図１
2007151267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動制御を行うモータ駆動装置であって、
前記モータの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段による位置検出信号に合わせた通電パターンを出力することにより前記モータの駆動制御を行う駆動制御手段と、外部から入力される起動信号に応じて所定の起動用通電パターンを前記駆動制御手段に出力すると共に前記位置検出信号が検出されたら当該起動用通電パターンの出力を停止する起動処理制御手段とを有し、
前記起動用通電パターンが、複数のパルス波形を所定周期で出力するパターンであることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記起動用通電パターンが、前記複数のパルス波形を所定周期で出力した後に一定時間の停止状態を含む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】
前記起動処理制御手段は、前記位置検出信号が検出されるまで前記起動用通電パターンによる出力を少なくとも３回繰り返す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】
前記モータがブラシレスモータであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のモータ駆動装置。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車搭載機器の駆動用にモータが使用されており、自動車の使用される環境にあっては駆動される被駆動部材が固着状態になることがある。そのような固着（ロック）状態でも、ある程度起動を可能にするために、モータ起動時に流れる電流を一定期間抑制しないことで、大トルクを発生させることによりロック状態を解除するようにしたものがあった（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００−１５６９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したような電流抑制を行わない起動では、ロック状態を解除する可能性は大であるが、ロック状態におけるモータ起動時にモータの突入電流が大きくなり過ぎるとコイルが焼損若しくは劣化する虞がある。
【０００４】
一方、例えばブラシレスモータをＰＷＭ制御するものにおいて、起動時にＰＷＭデューティを漸増させるソフトスタートにより、モータ起動時の突入電流を軽減することができる。しかしながら、そのようなソフトスタートの場合には、固着状態によってはその状態からの脱出に充分なトルクが出せない場合があり、モータロックとなって停止処理をしてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決して、モータのロック状態において突入電流を大きくすることなくロック状態からの脱出を可能とするために本発明に於いては、モータの駆動制御を行うモータ駆動装置であって、前記モータの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段による位置検出信号に合わせた通電パターンを出力することにより前記モータの駆動制御を行う駆動制御手段と、外部から入力される起動信号に応じて所定の起動用通電パターンを前記駆動制御手段に出力すると共に前記位置検出信号が検出されたら当該起動用通電パターンの出力を停止する起動処理制御手段とを有し、前記駆動制御手段が、前記起動用通電パターンが入力されている間は前記起動用通電パターンにより前記モータの駆動制御を行うモータの駆動制御を行うモータ駆動装置であって、前記モータの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段による位置検出信号に合わせた通電パターンにより前記モータの駆動制御を行う駆動制御手段と、外部から入力される起動信号に応じて所定の起動用通電パターンを前記駆動制御手段に出力すると共に前記位置検出信号が検出されたら当該起動用通電パターンの出力を停止する起動処理制御手段とを有し、前記起動用通電パターンが、複数のパルス波形を所定周期で出力するパターンであるものとした。
【０００６】
特に、前記起動用通電パターンが、前記複数のパルス波形を所定周期で出力した後に一定時間の停止状態を含むと良く、さらに、前記起動処理制御手段は、前記位置検出信号が検出されるまで前記起動用通電パターンによる出力を少なくとも３回繰り返すと良い。また、前記モータがブラシレスモータであると良い。
【発明の効果】
【０００７】
このように本発明によれば、起動信号が入力された場合には所定の起動用通電パターンで起動処理を行うと共に、その起動用通電パターンとして複数のパルス波形を所定周期で出力することから、例えばパルス波形のレベルをモータの許容最大値とすることにより大きなトルクとなる駆動波形を衝撃的に複数回発生させることができ、モータが何等かの原因により固着状態になっていた場合でも起動させることができる。その場合には断続的にパワー素子を駆動することになり、連続通電ではないことからモータ起動時のパワー素子にかかる負荷が小さくすむため、大容量のパワー素子を用いずにすみ、またパワー素子の発熱量の増加を抑えることができる。
【０００８】
特に、複数のパルス波形を所定周期で出力した後に一定時間の停止状態とすることにより、上記パワー素子の発熱の抑制をより一層促進することができる。さらに、位置検出信号が検出されるまで起動用通電パターンによる出力を少なくとも３回繰り返すことにより、モータの固着状態からの脱出可能性をより一層高めることができる。また、ブラシレスモータに適用すると良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された例えば自動車搭載機器に適用されるブラシレスモータ用駆動装置を示す概略ブロック図である。図示例のものにあっては、外部指令制御ユニット１とブラシレスモータ（以下モータと呼称）２との間に本発明の主制御を行う駆動制御手段としてのドライバ３が設けられている。なお、外部指令制御ユニット１は、モータ２の駆動を指令するためのものである。また、モータ２により駆動されるものはアクチュエータやポンプなどがある。
【００１０】
ドライバ３内には、モータ駆動の主制御を行うためのＣＰＵ４と、ＣＰＵ４からの制御信号に応じてモータ２に適切な駆動電流を流すためのプリドライバ５及びパワー素子により構成されているフルブリッジ回路６とが設けられている。モータ２には磁極センサとしてのホールＩＣ７ｕ・７ｖ・７ｗが設けられている。図示例では３相モータであり、３相に合わせた３本の信号線がホールＩＣ７ｕ・７ｖ・７ｗからドライバ３に接続されている。また、ドライバ３内には、ホールＩＣ７ｕ・７ｖ・７ｗからの磁極検出信号を例えば矩形波とするように処理する入力Ｉ／Ｆ回路８が設けられており、入力Ｉ／Ｆ回路８により矩形波処理された磁極検出信号はＣＰＵ４に入力するようになっている。
【００１１】
そして、ＣＰＵ４内には、外部指令制御ユニット１からの指令信号（運転／停止回転数指令など）に基づいてモータ２を所定速度及び所定方向に回転させるための各制御値を演算して出力するための演算部４ａと、相検出信号に応じて位置検出情報を演算部４ａと外部指令制御ユニット１とに出力する位置検出部４ｂとが設けられている。さらに、ドライバ３には外部の例えばイグニッションスイッチ９による外部から入力される起動信号としてのスイッチオン信号が入力されるようになっており、そのイグニッションスイッチ９のオン信号の入力時からモータ２に対する通電の所定の起動パターンを演算部４ａに出力する起動パターン発生部４ｃと、位置検出部４ｂからの位置検出情報が入力されたら起動パターン発生部４ｃに起動パターンの出力を停止する停止信号を出力すると共に演算部４ａにその情報を出力する起動パターン停止処理部４ｄと、位置検出部４ｂでルーチン処理の所定回数（所定時間）の間に位置検出情報の変化が起きなかった場合にその変化しないという信号を受けてエラー信号を外部指令制御ユニット１に送信するエラー検出部４ｅとが設けられている。
【００１２】
次に図２のフロー図を参照して本発明に基づく起動時の制御要領について以下に示す。なお、図２のフロー（ルーチン）に入る前提条件としてはイグニッションスイッチ９のスイッチオン信号の入力である。
【００１３】
まず、ステップＳＴ１でホールＩＣ７ｕ・７ｖ・７ｗによるモータ２のロータの位置検出を行う。ロータの磁極に対するホールＩＣ７ｕ・７ｖ・７ｗの検出レベルの高（Ｈ）低（Ｌ）のパターンは設計段階で分かっており、各ホールＩＣ７ｕ・７ｖ・７ｗによる検出レベルパターンが例えば図３に示されるように任意の位置を０度とした場合に図に示されるようになり、ホールＩＣ７ｕがＨ状態で、ホールＩＣ７ｖがＬ状態で、ホールＩＣ７ｗがＨ状態の場合にはロータが０度〜６０度の範囲の位置にあることが分かる。
【００１４】
次のステップＳＴ２では例えば演算部４ａ内に設けられているカウンタをリセットするべくそのカウントＣＮＴを０としてステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ３では、上記イグニッションスイッチ９のオン信号を受けて起動パターン発生部４ｃでモータ２への通電制御に用いる所定の起動用通電パターンを発生する。この起動用通電パターンは、例えば図４（ａ）に示されるように所定の周期Ｔｃ（例えば５０msec）毎に所定の通電時間Ｔｉ（例えば４msec）にてモータ２に電流を流すパターンであって良い。
【００１５】
なお、図４（ａ）に示される通電時間Ｔｉの波形は、図では矩形波として示されているが、より詳しくは図４（ｂ）に示されるようにパルス状の印加電圧を通電時間Ｔｉの間発生させるものであって良い。そのようにすることにより、モータに流れる電流量は徐々に増加するので、急激なロック電流を防ぐことができる。また、図４（ｂ）に示される各パルス状の印加電圧信号の発生はＰＷＭ制御におけるキャリア周波数による。また、印加電圧の最大値すなわち通電電流の最大値はモータ２の許容し得る最大値となるように印加電圧による波形を設定すると良い。そのようにすることにより、図４（ａ）に示される１つの通電波形で大きくかつ衝撃的な駆動トルクが発生し得る。
【００１６】
次のステップＳＴ４では上記起動パターンを用いた起動制御を行う。本図示例の場合には図４（ａ）に示されるようにパルス状の通電波形を３回出力し、その後停止状態になる。なお、転流の順序は上記位置検出に基づいて行うことができる。次のステップＳＴ５では、ホールＩＣ７ｕ・７ｖ・７ｗの検出信号に変化が生じたか否かを判別する。起動制御でモータ２が回転し始めた場合には起動時とは異なる検出信号の組み合わせに変化するのに対して、そのような検出信号の変化が見られない場合にはモータ２が何らかの原因により固着状態であるとしてステップＳＴ６に進む。
【００１７】
ステップＳＴ６では、上記カウントＣＮＴが２を越えているか否かを判別する。起動制御を１回行ってこのステップに来た場合には未だカウントＣＮＴは０であり、その場合も含めてカウントＣＮＴが２以下の場合にはステップＳＴ７に進む。ステップＳＴ７では時間Ｔがタイムアップしているか否かを判別する。タイムアップ時間としては、上記ステップＳＴ４による最後の通電波形出力から一定時間Ｔｒとし、タイムアップしていない場合にはステップＳＴ５に戻る。タイムアップした場合にはステップＳＴ８に進み、そこでカウントＣＮＴに１を加算してステップＳＴ４に戻る。ステップＳＴ４に戻った場合には図４（ａ）の通電処理を１回行ったにもかかわらずモータ２が回転しなかったとして、その回数をカウントＣＮＴとして記憶する。
【００１８】
本図示例ではカウントＣＮＴが２になるまでステップＳＴ５〜ＳＴ８を繰り返すようにしており、その場合には図４（ａ）に示されるように通電処理を３回まで行うことになる。その３回までにモータ２が回転してホールＩＣ７ｕ・７ｖ・７ｗの検出信号のパターン変化が生じたらステップＳＴ５からステップＳＴ９に進み、そこで起動パターンの発生を停止する。具体的には、上記したように起動パターン停止処理部４ｄから起動パターン発生部４ｃに起動パターンの出力を停止する停止信号を出力し、起動パターン発生部４ｃではそれを受けて図４（ａ）に示される起動パターンの信号出力を停止する。
【００１９】
ステップＳＴ９の次のステップＳＴ１０では、上記起動処理でモータ２が回転し始めたことから通常の起動処理に移行する。所定の回転速度までソフトスタート処理を行うように設定してある場合にはステップＳＴ１０でソフトスタートの処理を行い、本起動処理ルーチンを終了する。なお、この場合には通常の駆動制御（例えば定速度制御）のフローに移る。
【００２０】
それに対して、上記ステップＳＴ６でカウントＣＮＴが３以上であると判別された場合にはステップＳＴ１１に進み、設定した起動処理では起動できなかったとして、モータ２の駆動制御の停止処理を行う。例えば、演算部４ａでの駆動制御の継続を停止すると共に、エラー検出部４ｅにあっても、位置検出部４ｂでの位置検出の変化が生じなかった結果を受けて起動失敗のエラー信号を外部指令制御ユニット１に出力する。これにより、それ以上のモータ２への無駄な通電が停止されると共に、外部指令制御ユニット１によりエラー表示することによりユーザが起動に失敗したことを知ることができる。
【００２１】
このように起動処理を行うことにより、例えばモータ２により駆動される被駆動部材の一部が固定物に対して固着していた場合でも、上記図示例では少なくとも３回の衝撃的な駆動トルクを発生させた起動をモータ２に対して行うことができる。
【００２２】
なお、図示例では図２のフローの条件としてイグニッションスイッチ９のスイッチオン信号の入力としており、モータ２の環境状態に関係なく常に上記した起動処理を行うようにしている。固着していない場合には特に必要ないが、起動時に毎回上記処理を行うようにしても何ら問題はない。円滑に起動する場合にはステップＳＴ５からステップＳＴ９に進むだけである。また、パルス状の通電波形のため過電流による影響もないため、耐久性が劣化するという問題も生じない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明が適用された例えば自動車搭載機器に適用されるブラシレスモータ用駆動装置を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明に基づくフロー図である。
【図３】ホールＩＣによる検出状態に応じたモータ位置を示す説明図である。
【図４】（ａ）は本発明に基づく起動用通電パターンを示す図であり、（ｂ）はパルス状通電波形の細部を時間軸に延ばして示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  外部指令制御ユニット
２  モータ
３  ドライバ
４  ＣＰＵ
４ａ  演算部、４ｂ  位置検出部、４ｃ  起動パターン発生部
４ｄ  起動パターン停止処理部、４ｅ  エラー検出部
７ｕ・７ｖ・７ｗ  ホールＩＣ
９  イグニッションスイッチ
【図１】
2007151267.tif 000003
【図２】
2007151267.tif 000004
【図３】
2007151267.tif 000005
【図４】
2007151267.tif 000006