(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的簡素な構成で、モータの回転検出誤差を高い精度で補正できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置１０は、電気角情報を生成する除算部１２と、生成された電気角情報に対応する駆動信号を駆動部４０に出力する駆動制御部１４とを有している。除算部１２において、除算回路１２０が、制御動作の基準となる基準クロック信号Ｓ１を計数し、第１計数情報Ｓ４を出力するとともに、モータ５０の回転位置に対応する位置情報（ＦＧ信号）の周期を所定の周期で計数する。剰余補正回路１２１は、基準クロック信号Ｓ１の計数結果に基づいて、位置情報の周期の除算における剰余を検出するとともに、検出した剰余を除算回路１２０による計数結果に補正を実行して、電気角情報を生成する。各動作は、基準クロック信号に同期して行われる。【選択図】図１
2013215054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに駆動電力を供給する駆動部を制御するモータ制御装置であって、
制御動作の基準となる基準クロック信号に同期して、前記モータで検出された前記モータの回転位置に対応する位置情報の周期の除算を実行し、その結果に応じて電気角を更新するタイミングの基となる電気角更新情報を生成する除算部と、
前記基準クロック信号に同期して、前記除算部で生成された前記電気角更新情報に対応する駆動信号を前記駆動部に出力する駆動制御部とを備える、モータ制御装置。
【請求項２】
前記除算部は、少なくとも、
前記基準クロック信号の計数を行うとともに、
前記基準クロック信号の計数結果に基づいて、所定の周期で前記位置情報の計数を行う除算回路と、
前記基準クロック信号の計数結果に基づいて前記除算における剰余を検出するとともに、前記位置情報を所定の周期で計数した結果と前記剰余とに基づいて前記剰余を補正する剰余補正回路とを備え、
前記除算回路と前記剰余補正回路とは、それぞれ、前記基準クロック信号に同期して動作する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記除算回路は、少なくとも、
前記基準クロック信号に同期して前記基準クロック信号を初期値から所定の値まで計数し、その結果を第１計数情報として出力し、
前記第１計数情報が所定の値に達したときに、前記第１計数情報を出力するとともに、前記基準クロック信号の計数を初期値から行う第１計数回路と、
前記基準クロック信号に同期して前記第１計数情報を計数し、
前記位置情報に応じた所定のタイミングで、前記剰余補正部に前記第１計数情報の計数結果を第２計数情報として出力するとともに、前記第１計数情報の計数を初期値から行う第２計数回路とを備える、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記剰余補正回路は、
前記位置情報に応じた所定のタイミングにおいて、前記第１計数情報が前記所定の値に達していないとき、前記第１計数情報を剰余情報として検出し、
前記基準クロック信号と前記位置情報とに同期して、前記第２計数情報と前記剰余情報とに基づいて前記剰余を補正し、
前記剰余は、前記補正に伴い減算され、
前記補正は、前記剰余の残量がゼロ以外の場合にのみ行われる、請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置は、その全部又は一部が集積回路装置としてパッケージ化されている、請求項１から４のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
モータに駆動電力を供給する駆動部に対して電気角更新情報に基づく駆動信号を出力することで前記駆動部を制御するモータ制御装置の制御方法であって、
制御動作の基準となる基準クロック信号を、前記基準クロック信号に同期して計数する第１計数ステップと、
前記第１計数ステップの計数結果に基づいて、前記基準クロック信号に同期して、前記モータで検出された前記モータの回転位置に対応する位置情報を所定の周期で計数する第２計数ステップと、
前記基準クロック信号に同期して、前記第１計数ステップの計数結果に基づいて前記位置情報の周期の除算における剰余を検出するとともに、前記第２計数ステップの計数結果と前記剰余とに基づいて前記剰余を補正して前記電気角更新情報を生成する剰余補正ステップとを備える、モータ制御装置の制御方法。
【請求項７】
モータに駆動電力を供給する駆動部に対して電気角更新情報に基づく駆動信号を出力することで前記駆動部を制御するモータ制御装置の制御プログラムであって、
制御動作の基準となる基準クロック信号を、前記基準クロック信号に同期して計数する第１計数ステップと、
前記第１計数ステップの計数結果に基づいて、前記基準クロック信号に同期して、前記モータで検出された前記モータの回転位置に対応する位置情報を所定の周期で計数する第２計数ステップと、
前記基準クロック信号に同期して、前記第１計数ステップの計数結果に基づいて前記位置情報の周期の除算における剰余を検出するとともに、前記第２計数ステップの計数結果と前記剰余とに基づいて前記剰余を補正して前記電気角更新情報を生成する剰余補正ステップとをコンピュータに実行させる、モータ制御装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムに関し、特に、モータの回転検出誤差を補正するモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動時に発生する振動や騒音を低くすることが求められている。例えば下記特許文献１には、モータ駆動コイルに連続的に変化する正弦波状の電流を流すことにより、モータ駆動時のトルクリップルを低減し、振動や騒音の発生を低減することが開示されている。
【０００３】
また、振動や騒音を低くするには、モータの回転検出誤差を適切に補正してモータの制御を適切に行うことが有効である。下記特許文献２や特許文献３には、モータの回転角度を検出する回転角度センサの製造ばらつきなどに起因して発生するモータの回転検出誤差を補正することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９９７７８号公報
【特許文献２】特開２０１１−０３６０４１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１３５７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようにモータの制御を適切に行うためには、モータの回転検出誤差を適切に補正し、モータの電気角を示す情報を適切に得ることが必要である。従来の技術では、モータの位置検出信号の電気角単位周期（１周期）を特定の周期に分割するために、除算回路を用いた除算が行われることがあった。しかしながら、除算回路は、複雑で回路規模が大きいものであり、冗長な処理を伴うものである。また、除算回路を用いると、消費電力が増大したり、ノイズが発生したり、さらに、演算時間が長くなったりするという問題がある。
【０００６】
ところで、除算を行なう従来の方法として、いわゆる非同期でモータの位置検出信号の除算を実現する方法がある。このような制御を行う非同期型システムとしては、例えば、除算用のタイミングの基準となる信号を別途発生させて、このタイミングで位置検出信号の周期を除算し、除算結果を本来のモータの動作タイミングに合うようにして出力するものが考えられる。しかしながら、このような構成により除算を実現する場合には、除算結果や剰余値の補正結果とモータの駆動信号とを同期させるため、処理タイミングの調整を行う構成が必要になる。処理タイミングの調整は、除算の精度が低下したり剰余値の補正精度が低くなったりすることを防止するために、より正確に行うことが必要となり、回路構成が複雑になることがある。これに対して、構成や処理を簡素化するために、除算を整数精度で行い、剰余値を放棄することも考えられる。しかしながら、この場合、剰余値振動や騒音の低減が不十分となる。
【０００７】
上述の特許文献２や特許文献３に記載の構成も、上述と同様に複雑な処理を行うものであり、容易には実現できないものである。
【０００８】
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、比較的簡素な構成で、モータの回転検出誤差を高い精度で補正することができるモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータに駆動電力を供給する駆動部を制御するモータ制御装置は、制御動作の基準となる基準クロック信号に同期して、モータで検出されたモータの回転位置に対応する位置情報の周期の除算を実行し、その結果に応じて電気角を更新するタイミングの基となる電気角更新情報を生成する除算部と、基準クロック信号に同期して、除算部で生成された電気角更新情報に対応する駆動信号を駆動部に出力する駆動制御部とを備える。
【００１０】
好ましくは除算部は、少なくとも、基準クロック信号の計数を行うとともに、基準クロック信号の計数結果に基づいて、所定の周期で位置情報の計数を行う除算回路と、基準クロック信号の計数結果に基づいて除算における剰余を検出するとともに、位置情報を所定の周期で計数した結果と検出した剰余とに基づいて剰余を補正する剰余補正回路とを備え、除算回路と剰余補正回路とは、それぞれ、基準クロック信号に同期して動作する。
【００１１】
好ましくは除算回路は、少なくとも、基準クロック信号に同期して基準クロック信号を初期値から所定の値まで計数し、その結果を第１計数情報として出力し、第１計数情報が所定の値に達したときに、第１計数情報を出力するとともに、基準クロック信号の計数を初期値から行う第１計数回路と、基準クロック信号に同期して第１計数情報を計数し、位置情報に応じた所定のタイミングで、剰余補正部に第１計数情報の計数結果を第２計数情報として出力するとともに、第１計数情報の計数を初期値から行う第２計数回路とを備える。
【００１２】
好ましくは剰余補正回路は、位置情報に応じた所定のタイミングにおいて、第１計数情報が所定の値に達していないとき、第１計数情報を剰余情報として検出し、基準クロック信号と位置情報とに同期して、第２計数情報と剰余情報とに基づいて剰余を補正し、剰余は、補正に伴い減算され、補正は、剰余の残量がゼロ以外の場合にのみ行われる。
【００１３】
好ましくはモータ制御装置は、その全部又は一部が集積回路装置としてパッケージ化されている。
【００１４】
この発明の他の局面に従うと、モータに駆動電力を供給する駆動部に対して電気角更新情報に基づく駆動信号を出力することで駆動部を制御するモータ制御装置の制御方法は、制御動作の基準となる基準クロック信号を、基準クロック信号に同期して計数する第１計数ステップと、第１計数ステップの計数結果に基づいて、基準クロック信号に同期して、モータで検出されたモータの回転位置に対応する位置情報を所定の周期で計数する第２計数ステップと、基準クロック信号に同期して、第１計数ステップの計数結果に基づいて位置情報の周期の除算における剰余を検出するとともに、第２計数ステップの計数結果と検出した剰余とに基づいて剰余を補正して電気角更新情報を生成する剰余補正ステップとを備える。
【００１５】
この発明のさらに他の局面に従うと、モータに駆動電力を供給する駆動部に対して電気角更新情報に基づく駆動信号を出力することで駆動部を制御するモータ制御装置の制御プログラムは、制御動作の基準となる基準クロック信号を、基準クロック信号に同期して計数する第１計数ステップと、第１計数ステップの計数結果に基づいて、基準クロック信号に同期して、モータで検出されたモータの回転位置に対応する位置情報を所定の周期で計数する第２計数ステップと、基準クロック信号に同期して、第１計数ステップの計数結果に基づいて位置情報の周期の除算における剰余を検出するとともに、第２計数ステップの計数結果と検出した剰余とに基づいて剰余を補正して電気角更新情報を生成する剰余補正ステップとをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
これらの発明に従うと、制御動作の基準となる基準クロック信号に同期して、モータの回転位置に対応する位置情報の周期の除算が可能となる。したがって、比較的簡素な構成で、モータの回転検出誤差を高い精度で補正できるモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係るモータ制御装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】除算部の要部の構成を示すブロック図である。
【図３】除算部の動作を説明する図である。
【図４】除算部で行われる動作の内容を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ制御装置について説明する。
【００１９】
モータ制御装置は、モータを制御する。モータ制御装置は、例えば、モータ駆動装置に設けられて用いられる。モータ駆動装置は、電源から供給される電力に基づいて、駆動部からモータに駆動電力を供給し、モータを駆動させるものである。モータ駆動装置において、モータ制御装置によって、モータの駆動が制御される。
【００２０】
［実施の形態］
【００２１】
図１は、本実施の形態に係るモータ制御装置の要部の構成を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、モータ駆動装置１は、モータ制御装置１０と、電源部３０と、駆動部４０と、モータ５０とを有している。電源部３０は、外部の交流電源２０からモータ駆動装置１に供給される電力を変換して出力するコンバータである。駆動部４０は、例えば、インバータである。駆動部４０は、電源部３０から出力された電力を用いて、モータ５０に駆動電力を供給する。モータ制御装置１０は、駆動部４０に駆動信号（駆動パルス）を出力する。駆動部４０は、駆動信号に基づいて、モータ５０に駆動電力を供給する。これにより、モータ制御装置１０は、モータ５０を制御し、モータ５０を駆動させる。
【００２３】
モータ制御装置１０には、基準クロック信号Ｓ１と、モータ５０から出力された、モータ５０の回転に対応する信号（モータ５０の回転位置に対応する位置情報）Ｓ２とが入力される。モータ制御装置１０は、これらの入力された信号に基づいて、モータ５０の制御を行う。
【００２４】
基準クロック信号Ｓ１は、モータ制御装置１０の制御の基準となる信号である。基準クロック信号Ｓ１は、例えば、駆動部４０に供給する駆動信号の周波数より十分高い周波数のパルス信号である。基準クロック信号Ｓ１は、例えば、数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚ程度に設定されている。
【００２５】
本実施の形態においては、モータ５０は、モータ制御装置１０に、モータ５０で検出した位置情報として、ホール信号などの位置情報信号Ｓ２を出力する。例えば、モータ５０が３相モータである場合は、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相からそれぞれ検出された位置情報信号Ｓ２をデコードすることで、ＦＧ信号Ｓ１３が生成される。
【００２６】
モータ制御装置１０は、大まかに、ＦＧ信号生成部１５と、変化タイミング生成部１１と、除算部１２と、タイミングパルス生成部１３と、駆動制御部１４とを備えている。これらのモータ制御装置１０の各部には、基準クロック信号Ｓ１が入力される。モータ制御装置１０は、基準クロック信号Ｓ１に同期して、後述のようにモータ５０の制御を行う構成となっている。
【００２７】
ＦＧ信号生成部１５には、位置情報信号Ｓ２が入力される。ＦＧ信号生成部１５は、位置情報信号Ｓ２に基づいて、ＦＧ信号Ｓ１３を生成し、出力する。なお、後述する変化タイミング生成部１１に変化タイミング信号Ｓ３を生成するために必要となる信号（例えば、ＦＧ信号Ｓ１３など）が入力される構成であれば、ＦＧ信号生成部１５は、必ずしもモータ制御装置１０に備える必要はない。
【００２８】
変化タイミング生成部１１には、基準クロック信号Ｓ１及びＦＧ信号Ｓ１３が入力される。変化タイミング生成部１１は、位置情報信号Ｓ２を基準クロック信号Ｓ１に同期させるとともに、位置情報信号Ｓ２に基づいて、変化タイミング信号Ｓ３を生成し、出力する。変化タイミング信号Ｓ３は、例えば、位置情報信号Ｓ２から生成されるＦＧ信号Ｓ１３のレベルがハイからロー、またはローからハイに変化したときに所定期間ハイを出力するパルス状の信号である。
【００２９】
除算部１２には、基準クロック信号Ｓ１のほか、変化タイミング生成部１１から出力された変化タイミング信号Ｓ３が入力される。除算部１２は、基準クロック信号Ｓ１に同期して、所定の除数（実施の形態では１２）によって、変化タイミング信号Ｓ３の周期（あるいはＦＧ信号Ｓ１３の周期）の除算を実行する。そして、除算結果に基づいて、電気角更新情報Ｓ１２を生成し、出力する。電気角更新情報Ｓ１２は、モータ制御装置１０から駆動部４０に出力される駆動信号を生成する基となる信号である。すなわち、電気角更新情報Ｓ１２は、モータ５０の回転に伴う電気角の変移に応じてモータ５０に供給する駆動信号を順次更新するために必要となる信号である。なお、ＦＧ信号Ｓ１３の周期を被除数とした場合、所定の除数を２４とすれば、除算結果は上記と等価となる。
【００３０】
タイミングパルス生成部１３には、基準クロック信号Ｓ１のほか、除算部１２から出力された電気角更新情報Ｓ１２が入力される。タイミングパルス生成部１３は、電気角更新情報Ｓ１２に基づいてモータ５０の駆動信号を更新するタイミングを示す信号を出力する。タイミングパルス生成部１３は、基準クロック信号Ｓ１に同期して、信号を出力する。
【００３１】
駆動制御部１４には、基準クロック信号Ｓ１のほか、タイミングパルス生成部１３から出力された信号が入力される。駆動制御部１４は、基準クロック信号Ｓ１に同期して駆動信号を出力するとともに、タイミングパルス生成部１３から出力された信号に基づくタイミングで、基準クロック信号Ｓ１に同期して駆動信号を更新して出力する。駆動信号は、例えば、ＰＷＭ信号である。駆動信号が駆動部４０に入力されることで、駆動部４０は、駆動信号に基づいてモータ５０を駆動させることができる。
【００３２】
［除算部１２の構成］
【００３３】
除算部１２は、除算回路１２０と、剰余補正回路１２１と、出力回路１２２とを有している。除算回路１２０は、変化タイミング信号Ｓ３の周期について、所定の除数によって除算を行ったときの商（整数部）を計数する基となり、剰余（余り）を検出する基となる第１計数情報Ｓ４を出力する。また、除算回路１２０は、第１計数情報Ｓ４を出力するとともに、変化タイミング信号Ｓ３の周期について、所定の除数によって除算を行ったときの商に対応する第２計数値情報Ｓ７を出力する。第２計数値情報Ｓ７は、変化タイミング信号Ｓ３の周期に対応するものとなる。すなわち、第２計数値情報Ｓ７は、ＦＧ信号Ｓ１３や位置情報信号Ｓ２の周期に対応するものである。剰余補正回路１２１は、第１計数情報Ｓ４を検出することで得られる第１計数値情報Ｓ５と第２計数値情報Ｓ７とに基づいて、剰余が発生したときにその剰余分を除算結果に反映させる。出力回路１２２は、変化タイミング信号Ｓ３の周期についての除算結果に対応する電気角更新情報Ｓ１２を出力する。
【００３４】
図２は、除算部１２の要部の構成を示すブロック図である。除算部１２を構成する除算回路１２０、剰余補正回路１２１、及び出力回路１２２のそれぞれの構成は、例えば次の通りである。
【００３５】
［除算回路１２０の構成］
【００３６】
図２に示されるように、除算回路１２０は、第１計数回路２０１、第２計数回路２０２、及び第２計数値検出回路２０３を有している。除算回路１２０には、基準クロック信号Ｓ１と、変化タイミング信号Ｓ３とが入力される。
【００３７】
第１計数回路２０１は、カウンタである。第１計数回路２０１には、基準クロック信号Ｓ１と、変化タイミング信号Ｓ３とが入力される。第１計数回路２０１は、基準クロック信号Ｓ１に同期して、基準クロック信号Ｓ１について初期値から所定の値までの計数を繰り返し実行する。ここで、所定の値は除算の除数に相当する値である。第１計数回路２０１は、計数結果を第１計数情報Ｓ４として出力する。第１計数回路２０１は、初期値から所定の値までの計数を完了すると、再び初期値から基準クロックＳ１の計数を実行して第１計数情報Ｓ４の取得を行う。また、第１計数回路２０１は、変化タイミング信号Ｓ３が入力されると、計数を終了するとともに初期値から基準クロック信号Ｓ１の計数をやり直して第１計数情報Ｓ４の取得を行う。
【００３８】
第２計数回路２０２は、カウンタである。第２計数回路２０２には、基準クロック信号Ｓ１、変化タイミング信号Ｓ３、及び第１計数情報Ｓ４が入力される。第２計数回路２０２は、第１計数回路２０１が基準クロック信号Ｓ１を初期値から（除算の除数に相当する）所定の値までの計数を完了した回数を、初期値から計数する。計数は、基準クロック信号Ｓ１に同期して、第１計数情報Ｓ４に基づいて行われる。第２計数回路２０２は、計数結果を第２計数情報Ｓ６として出力する。第２計数回路２０２は、第２計数値検出回路２０３から第２計数値情報Ｓ７が出力されると、第１計数回路２０１が基準クロック信号Ｓ１の初期値から（除算の除数に相当する）所定の値までの計数を完了した回数の計数を、初期値から実行して、第２計数情報Ｓ６の取得を行う。また、第２計数回路２０２は、変化タイミング信号Ｓ３が入力されると、計数を終了し初期値から第１計数情報Ｓ４の計数をやり直して第２計数情報Ｓ６の取得を行う。
【００３９】
第２計数値検出回路２０３は、レジスタである。第２計数値検出回路２０３には、基準クロック信号Ｓ１、変化タイミング信号Ｓ３、及び第２計数情報Ｓ６が入力される。第２計数値検出回路２０３は、第２計数情報Ｓ６を基準クロック信号Ｓ１に同期させて、第２計数値情報Ｓ７として出力する。換言すると、第２計数値情報Ｓ７は、基準クロック信号Ｓ１に同期した第２計数情報Ｓ６である。第２計数情報Ｓ６及び基準クロック信号Ｓ１に同期後の第２計数値情報Ｓ７は、除算の商に相当する情報となる。
【００４０】
［剰余補正回路１２１の構成］
【００４１】
図２に示されるように、剰余補正回路１２１は、加算回路２１１、第１計数値検出回路２１２、減算回路２１３、剰余残量判定回路２１４、及び選択回路２１５を有している。剰余補正回路１２１には、基準クロック信号Ｓ１、変化タイミング信号Ｓ３、第１計数情報Ｓ４、第２計数値情報Ｓ７が入力される。
【００４２】
加算回路２１１は、第２計数値情報Ｓ７に基準クロック信号Ｓ１の１計数分を加算して、加算情報Ｓ８として出力する。
【００４３】
第１計数値検出回路２１２は、レジスタである。第１計数値検出回路２１２には、変化タイミング信号Ｓ３と第１計数情報Ｓ４が入力される。第１計数値検出回路２１２は、初期値から所定の値までの基準クロック信号Ｓ１の計数が完了したときの第１計数情報Ｓ４と、変化タイミング信号Ｓ３が入力されて初期値から所定の値までの基準クロック信号Ｓ１の計数が完了せずに終了したときの第１計数情報Ｓ４とのいずれかを検出する。第１計数値検出回路２１２は、検出結果を第１計数値情報Ｓ５として出力する。初期値から所定の値までの基準クロック信号Ｓ１の計数が完了せずに終了した場合において、第１計数値情報Ｓ５は、除算の剰余値を補正する基となる情報となる。
【００４４】
減算回路２１３は、除算の剰余値を補正する基となる情報として第１計数値情報Ｓ５が入力されると、電気角更新情報Ｓ１２の周期で、第１計数値情報Ｓ５が有する剰余値から、基準クロック信号Ｓ１の１計数分ずつを減算し、結果を剰余残量情報Ｓ１０として出力する。剰余残量情報Ｓ１０は剰余値の残量を有する情報であり、減算は剰余残量情報Ｓ１０がゼロになるまで実行される。
【００４５】
剰余残量判定回路２１４は、剰余残量情報Ｓ１０が入力されると、剰余値がゼロであるか否かの判定を行い、判定の結果を剰余判定情報Ｓ１１として出力する。
【００４６】
選択回路２１５には、第２計数値情報Ｓ７、加算情報Ｓ８、及び剰余判定情報Ｓ１１が入力される。選択回路２１５は、剰余値がゼロではないとする判定結果として剰余判定情報Ｓ１１が入力される場合には、加算情報Ｓ８を選択して、選択結果情報Ｓ９として出力する。また、剰余値がゼロであるとする判定結果として剰余判定情報Ｓ１１が入力される場合には、第２計数値情報Ｓ７を選択して、選択結果情報Ｓ９として出力する。すなわち、剰余の残量が存在する場合には、除算の商である第２計数値情報Ｓ７に基準クロック信号Ｓ１の１計数分の剰余（時間）補正が行われ、剰余の残量が存在しない場合には、除算の商である第２計数値情報Ｓ７に補正は行われない。
【００４７】
［出力回路１２２の構成］
【００４８】
図２に示されるように、出力回路１２２は、比較回路２２１と、第３計数回路２２２とを有している。出力回路１２２には、基準クロック信号Ｓ１と、変化タイミング信号Ｓ３と、選択結果情報Ｓ９とが入力される。
【００４９】
比較回路２２１には、選択結果情報Ｓ９と、第３計数回路２２２の計数結果であるタイミングパルス生成信号Ｓ１４とが入力される。比較回路２２１は、選択結果情報Ｓ９が入力されると、選択結果情報Ｓ９に基づいた周期で、タイミングパルス生成信号Ｓ１４で規定されるパルス幅（本実施形態では基準クロック信号Ｓ１の正極性のパルス幅）のタイミングパルスを、電気角更新情報Ｓ１２として出力する。比較回路２２１は、計数結果が選択結果情報Ｓ９に基づく周期に達すると、電気角更新情報Ｓ１２を出力する。
【００５０】
第３計数回路２２２には、基準クロック信号Ｓ１、変化タイミング信号Ｓ３、及び電気角更新情報Ｓ１２が入力される。第３計数回路２２２は、カウンタである。第３計数回路２２２は、電気角更新情報Ｓ１２が入力されると、基準クロック信号Ｓ１の計数（カウント）を開始して、計数結果をタイミングパルス生成信号Ｓ１４として出力する。変化タイミング信号Ｓ３が入力されると、計数を終了し、初期値から基準クロック信号Ｓ１の計数をやり直して、タイミングパルス生成信号Ｓ１４の取得を行う。
【００５１】
［除算部１２の動作の説明］
【００５２】
図３を参照して、除算回路１２０、剰余補正回路１２１及び出力回路１２２の動作を説明する。
【００５３】
図３において、上段から順に、（ａ）：基準クロック信号Ｓ１、（ｂ）：変化タイミング信号Ｓ３、（ｃ）：第１計数情報Ｓ４、（ｄ）：第２計数情報Ｓ６、（ｅ）第２計数値情報Ｓ７、（ｆ）第１計数値情報Ｓ５、を参照して、除算回路１２０の動作を説明する。
【００５４】
本実施の形態において、変化タイミング生成部１１は、モータ５０の位置情報信号Ｓ２からデコードされる（図３には図示しない）ＦＧ信号Ｓ１３の立ち上がり及び立ち下がりを検出し、検出した立ち上がり及び立ち下がりのタイミングで、変化タイミング信号Ｓ３を出力する。この場合、変化タイミング信号Ｓ３は、ＦＧ信号Ｓ１３の半周期毎に出力される。換言すると、変化タイミング生成部１１は、ＦＧ信号Ｓ１３の半周期を計測し、その結果を保持する。
【００５５】
なお、図３においては、変化タイミング信号Ｓ３のパルス幅（オン時間）は、第１計数情報Ｓ４の１つの計数値の幅（すなわち基準クロック信号Ｓ１の１周期分の幅）と略同じ幅で表記されているが、変化タイミング信号Ｓ３のパルス幅はこれに限定されるものではない。
【００５６】
第１計数回路２０１は、ＦＧ信号Ｓ１３の半周期を所定の電気角分に相当する時間に分割（分周）する。例えば、第１計数回路２０１は、ＦＧ信号Ｓ１３の半周期を１２分割する。ここで、モータ５０が３相方式で、各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の位置情報信号Ｓ２からＦＧ信号Ｓ１３がデコードされる場合には、ＦＧ信号Ｓ１３の半周期を１２分割すると電気角の５度に相当するタイミング情報を得ることが出来る。本実施の形態において、ＦＧ信号Ｓ１３についての分割は、従来の除算方法とは異なる方法を用いて行われる。
【００５７】
すなわち、本実施の形態において、第１計数回路２０１は、基準クロック信号Ｓ１に同期して基準クロック信号Ｓ１の計数を行う。第１計数回路２０１は、初期値から除算部１２において予め設定されている（除算の除数に相当する）値まで計数を完了すると、第１計数情報Ｓ４を、第２計数回路２０２と、剰余補正回路１２１とに伝送するとともに、再度初期値から計数を開始することを繰り返す。例えば、第１計数回路２０１は、第１計数情報Ｓ４の計数値が除数に対応するように設定されている値に達すると（図３の（ｃ）において、「１２」）、第１計数情報Ｓ４を第２計数回路２０２に出力する。また、このとき、第１計数回路２０１は、計数を完了して、再び初期値「１」から計数を行う。ここで除数とは、除算の分母であり、変化タイミング信号Ｓ３の周期（ＦＧ信号Ｓ１３の半周期）を分周する分周比に相当する値である。なお、基準クロック信号Ｓ１を計数して得られる「１」〜「１２」の各計数値には、大きさの差はない。
【００５８】
ここで、第１計数回路２０１が初期値から計数を開始してから、次に除数に相当する値までの計数を完了するまでの間に、モータ５０の回転に基づいて、変化タイミング信号Ｓ３の次のパルスが入力される場合がある。例えば、図３において、変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ２が入力されたとき、第１計数情報Ｓ４の計数値は、除数である「１２」に達しておらず、「２」となっている。このとき、パルスＴ１が入力されてから、次の変化タイミング信号Ｓ３であるパルスＴ２が入力されるまでに、除数である「１２」までの計数を完了せず計数を途中で終了した値「２」を示す信号が、剰余補正回路１２１に送られる。この「２」は、変化タイミング信号Ｓ３の、パルスＴ１からパルスＴ２までの周期の除算における剰余を示す値となる。これにより、後述するように、第１計数値検出回路２１２において、剰余を検出することができる。なお、第１計数回路２０１は、変化タイミング信号Ｓ３のパルスの立ち下がりのタイミングを基準に計数を終了して、初期値から基準クロックＳ１の計数を行う。
【００５９】
第２計数回路２０２は、基準クロック信号Ｓ１に同期して計数を行う。第２計数回路２０２は、変化タイミング信号Ｓ３と同期させて、変化タイミング信号Ｓ３のパルスの立ち下りを基準として計数を開始する。第２計数回路２０２は、第１計数情報Ｓ４として入力される、初期値から除数に相当する値までの計数（「１」〜「１２」）を、第１計数回路２０１が完了した回数を計数する。換言すると、第２計数回路２０２は、変化タイミング信号Ｓ３に応じた所定のタイミングで、第１計数情報Ｓ４の計数値が除数に対応するように設定されている値「１２」に達した回数を計数し、第２計数値検出回路２０３は、第２計数回路２０２の計数結果を検出して、検出結果を基準クロック信号Ｓ１に同期して第２計数値情報Ｓ７として出力する。第２計数回路２０２は、このようにして、周期的に入力される第１計数情報Ｓ４を用いて、変化タイミング信号Ｓ３の周期の計数を行う。
【００６０】
ここで、図３に示されている例において、変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ１の立ち下がり後に、第１計数回路２０１が初期値「１」から除数に対応する値「１２」までの計数を「Ｎ」回完了した後、次（「Ｎ＋１」回目）の計数を初期値「１」から「２」まで実行した時点で、変化タイミング信号Ｓ３の、次のパルスＴ２が入力されている。この結果、第２計数回路２０２は、除算結果の商として「Ｎ（白抜き表示部）」を取得する。「Ｎ」は、第１計数回路２０１が除数に対応する値「１２」までの計数を完了した回数である。また、第１計数回路２０１は、除数による除算によって発生した（割切れなかった）除算結果の剰余値として、計数を終了した時点の値「２（白抜き表示部）」を取得する。値「２」は、除数に対応する値「１２」ではないものとなる。第２計数情報Ｓ６（第２計数値情報Ｓ７）と第１計数情報Ｓ４（第１計数値情報Ｓ５）の剰余値とは、同期された状態で取得される。
【００６１】
次に、図３において、（ｇ）：剰余残量情報Ｓ１０、（ｈ）選択結果情報Ｓ９、（ｉ）電気角更新情報Ｓ１２、を参照して、剰余補正回路１２１の動作を説明する。
【００６２】
上述した方法によって得られた、除算結果の商である、第２計数情報Ｓ６（第２計数値情報Ｓ７）の「Ｎ（白抜き表示部）」と、除算結果の剰余値である、第１計数情報Ｓ４（第１計数値情報Ｓ５）の「２（白抜き表示部）」とを用いて、剰余値「２」の補正を行う方法の一例を示す。
【００６３】
図３に示されている、変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ２が入力されたことによって第１計数回路２０１が計数を終了した時点の第１計数情報Ｓ４の計数値「２（白抜き表示部）」は、変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ２から図示しない次のパルスＴ３までの期間において、補正が必要な剰余値の基となる情報として保持されている（Ｓ５：第１計数値情報）。
【００６４】
また、変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ１からパルスＴ２までの期間に、第２計数回路２０２が計数を完了している第２計数情報Ｓ６の計数値「Ｎ（白抜き表示部）」は、変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ２から図示しない次のパルスＴ３までの期間において、剰余補正回路１２１が実行する計数の基となる情報として保持されている（Ｓ７：第２計数値情報）。
【００６５】
変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ１からパルスＴ２までの期間に剰余値が発生した場合、剰余補正回路１２１は、変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ２から図示しない次のパルスＴ３までの期間に、剰余値について補正する。換言すると、剰余補正回路１２１は、変化タイミング信号Ｓ３の任意の周期に発生した剰余値を、変化タイミング信号Ｓ３の次の周期において補正する。これにより、除算部１２から出力されるべき電気角更新情報Ｓ１２は、モータ５０の動作が最適になるように補正されたものとなる。
【００６６】
補正は、例えば、次のようにして行われる。すなわち、剰余値の基となる情報である第１計数値情報Ｓ５が減算回路２１３に入力されると、電気角更新情報１２の周期で、第１計数値情報Ｓ５が有する剰余値から、基準クロック信号Ｓ１の１計数分ずつが減算される。減算された結果は、剰余残量情報Ｓ１０として出力される（図３において（ｇ））。剰余残量情報Ｓ１０は、剰余値の残量を有する情報であり、減算は、剰余残量情報Ｓ１０がゼロになるまで実行される。図３の（ｉ）に示されている電気角更新情報Ｓ１２において、時刻ｔ２のパルスから時刻ｔ２ａのパルスまでの期間の剰余値の残量は「２」となっている。時刻ｔ２ａのパルスから時刻ｔ２ｂのパルスまでの期間の剰余値の残量は、１計数分が減算されて「１」となっている。時刻ｔ２ｂのパルスから時刻ｔ２ｃのパルスまでの期間の剰余値（の残量）は、さらに１計数分が減算されて「０」となっている。時刻ｔ２ｃのパルスより後の期間においては、減算回路２１３で減算が行われないため、剰余値の残量は「０」となる。
【００６７】
剰余残量判定回路２１４は、剰余残量情報Ｓ１０が入力されると、剰余値の残量がゼロであるか否かの判定を行う。剰余残量判定回路２１４は、判定の結果を、図示しない剰余判定情報Ｓ１１として出力する。
【００６８】
加算回路２１１は、第２計数値情報Ｓ７に基準クロック信号Ｓ１の１計数分を加算して、図示しない加算情報Ｓ８として出力する。
【００６９】
選択回路２１５は、剰余値がゼロではないとする判定結果として剰余判定情報Ｓ１１が入力される場合には、加算情報Ｓ８を選択して、選択結果情報Ｓ９として出力する。また、剰余値がゼロであるとする判定結果として剰余判定情報Ｓ１１が入力される場合には、第２計数値情報Ｓ７を選択して、選択結果情報Ｓ９として出力する。図３の（ｇ）及び（ｈ）を参照して、剰余残量情報Ｓ１０が示す剰余値の残量が「２」、「１」である場合は、加算情報Ｓ８が選択された結果として選択結果情報Ｓ９が出力される。他方、剰余残量情報Ｓ１０が示す剰余値の残量が「０」である場合は、第２計数値情報Ｓ７が選択された結果として選択結果情報Ｓ９が出力される。このように、剰余値の残量が存在する場合には、除算の商である第２計数値情報Ｓ７に、基準クロック信号Ｓ１の１計数分の剰余補正（時間補正）が行われる。他方、剰余値の残量が存在しない場合には、除算の商である第２計数値情報Ｓ７に補正は行われない。
【００７０】
図３の（ｉ）を参照して、上述のように選択されて出力された選択結果情報Ｓ９は、出力回路１２２に入力される。これにより、選択結果情報Ｓ９に基づいた周期で、タイミングパルス生成信号Ｓ１４で規定されるパルス幅（本実施形態では基準クロック信号Ｓ１の正極性のパルス幅）のタイミングパルスが、電気角更新情報Ｓ１２として出力される。
【００７１】
このように補正が行われることで、例えば図３の（ｈ）及び（ｉ）に示されるように、電気角更新情報Ｓ１２は、選択回路２１５の選択結果である選択結果情報Ｓ９に対応するタイミングで出力される。電気角更新情報Ｓ１２は、第３計数回路２２２と比較回路２２１とによって、基準クロック信号Ｓ１に同期させて出力される。すなわち、電気角更新情報Ｓ１２の周期は、除算結果の商、及び除算結果の剰余値が反映されたものとなる。
【００７２】
変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ２の後では、上述のように２計数分だけの剰余値が補正される。ここで、電気角更新情報Ｓ１２の、パルスｔ２が、変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ２に対応して出力されたものと仮定すれば、パルスｔ２〜パルスｔ２ａ及びパルスｔ２ａ〜パルスｔ２ｂの期間は、それぞれ１計数分の剰余値「１」に対応した補正が行われることになる。したがって、このような補正が行われると、仮に補正が行われない場合において出力される、図示しないパルスｔ３よりも、２計数分の期間（基準クロック信号Ｓ１の２周期分の期間）だけ遅れて、図示しないパルスｔ３ａが出力される。なお、電気角更新情報Ｓ１２のパルスｔ２の出力タイミングは、変化タイミング信号Ｓ３の１周期前の期間に実行された補正結果に依存したタイミングであり、変化タイミング信号Ｓ３のパルスＴ２が入力されるタイミングと同じタイミングとなるように管理されているものではない（図３は、説明のために、便宜上同じタイミングで図示している）。
【００７３】
このように、除算部１２において行われる、除算回路１２０による基準クロック信号Ｓ１の計数と、周期の計数と、剰余補正回路１２１による剰余の補正とは、基準クロック信号Ｓ１に同期して、それぞれ独立して行われる。このように各部の動作が独立して行われることで、剰余の補正を、継続して行うことが可能になる。
【００７４】
除算部１２は、比較的単純な構成の回路を組み合わせて構成することができる。したがって、モータ制御装置１０の構成を比較的簡素なものとしつつ、モータ５０の回転検出誤差を高い精度で補正することができる。モータ制御装置１０の小型化、高速化、除算の高精度化を行いつつ、モータ５０を適切に制御することができる。
【００７５】
従来のような除算回路を用いた方法では、発生したすべての剰余値について、完全には補正できない場合がある。その場合には、モータ５０の駆動制御は、モータ５０の騒音や振動の要因を完全には取り除けないことになる。しかしながら、本実施の形態では、剰余値を破棄することなく、発生したすべての剰余値を基準クロック信号Ｓ１の精度で反映させたうえで電気角更新情報Ｓ１２を出力することができる。このように完全な補正を実現できるため、モータ５０の騒音や振動をより確実に低減することができる。
【００７６】
通常、モータ５０の駆動状態は絶えず変化する。そのため、ＦＧ信号Ｓ１３や変化タイミング信号Ｓ３の周期についての除算を行った場合に、剰余が発生しない除算結果を得ることは稀である。本実施の形態では、除算を実行すると剰余値が発生するという前提に立ち、基準クロック信号Ｓ１を用いることでモータ５０の制御の時間軸基準を統一するとともに、この基準にすべての制御を同期させる。したがって、モータ５０の動作状態の変化の検出と、検出結果に基づいて行う制御（補正）の精度を向上させることができる。
【００７７】
なお、剰余を補正するタイミングや、１回あたりに補正を行う剰余値の数は、上述に限定されるものではない。これらは、例えば、駆動するモータの特性やモータ制御にかかわる設計仕様などによって、決定されればよい。すなわち、補正処理の即応性をより重視する場合には、前回発生した剰余値を、すべて、第４計数回路２２４の最初に計数で補正するようにしてもよい。例えば、上述の図３に示されるような例において、第４計数部２２４の１回目の計数を「Ｎ＋２」回まで行うことで、２計数分の剰余値をすべてまとめて補正するなどしてもよい。また、剰余値を、離散的に補正してするようにしてもよく、補正に積分効果を持たせることで、滑らかな補正を行なうことが可能となる。
【００７８】
除算回路１２０や剰余補正回路１２１は、変化タイミング信号Ｓ３の立ち下がりのタイミングに代えて、変化タイミング信号Ｓ３の立ち上がりのタイミングを、これらの動作の基準としてもよい。また、変化タイミング信号Ｓ３に代えて、位置情報信号Ｓ２の立ち上がり、立ち下がりや、ＦＧ信号Ｓ１３の立ち上がり、立ち下がりを用いるようにしてもよい。換言すると、上記実施形態では、変化タイミング信号Ｓ３を用いて除算回路１２０と剰余補正回路１２１との計数開始タイミングを管理しているが、計数開始タイミングは、ＦＧ信号Ｓ１３の立ち上がりや立ち下がりのタイミングなどに同期させるようにしてもよい。
【００７９】
図４は、除算部１２で行われる動作の内容を説明するフローチャートである。
【００８０】
図４に示される動作の内容は、上述した本実施の形態の構成において行われるものである。ここで、除算部１２の処理は、例えば制御プログラムが実行されることにより実現されてもよい。以下の動作は、除算部１２が、制御回路を有し、制御プログラムを実行することで行うものとして説明する。
【００８１】
図４に示されるように、まず、ステップＳ１００において、除算部１２は、基準クロック信号Ｓ１が入力されたか否かを判断する。
【００８２】
ステップＳ１００において基準クロック信号Ｓ１が入力されていれば、ステップＳ１１０において、除算部１２は、変化タイミング信号Ｓ３が入力されたか否かを判断する。
【００８３】
ステップＳ１１０において変化タイミング信号Ｓ３が入力されていれば、ステップＳ１２０において、第１の計数が実行される。第１の計数により、第１計数情報Ｓ４が取得されると、次の処理に進む（ステップＳ１３０）。
【００８４】
ステップＳ１３０において、除算部１２は、取得された第１計数情報Ｓ４が、除数に相当する値に達しているか否かを判別する。第１計数情報Ｓ４が除数に相当する値に達していなければ、剰余があるか否かの検知へ進む（ステップＳ１６０）。第１計数情報Ｓ４が除数に相当する値に達していれば、次の処理に進む（ステップＳ１４０）。
【００８５】
ステップＳ１３０において第１計数情報Ｓ４が除数に相当する値に達していれば、ステップＳ１４０において、第２の計数が実行される。第２の計数により、第２計数値情報Ｓ７が取得されると、次の処理に進む（ステップＳ１５０）。
【００８６】
ステップＳ１５０において、除算部１２は、次の変化タイミング信号Ｓ３が入力されたか否かを検知する。次の変化タイミング信号Ｓ３が入力されるまで、ステップＳ１２０〜ステップＳ１５０までの処理を繰り返す。
【００８７】
ステップＳ１５０において次の変化タイミング信号Ｓ３が入力されたとき、ステップＳ１６０において、除算部１２は、剰余があるか否かを検知する。
【００８８】
ステップＳ１６０において剰余がある場合、ステップＳ１９０において、除算部１２は、加算情報Ｓ８を選択して剰余値の補正を行う。これにより、剰余値の補正がなされた選択結果情報Ｓ９が得られる。
【００８９】
ステップＳ１６０において剰余がない場合、ステップＳ１７０において、除算部１２は、第２計数値情報Ｓ７を選択し、剰余値の補正は行わない。これにより、剰余値の補正がなされない選択結果情報Ｓ９が得られる。
【００９０】
ステップＳ１７０、及びステップＳ１９０において得られた選択結果情報Ｓ９に基づいて、ステップＳ１８０において、除算部１２は、除算結果を確定し、電気角更新情報Ｓ１２を出力する。
【００９１】
このような処理が制御プログラムを実行させることで行われることにより、上述のように構成された回路を用いる場合と同様に、モータ５０の回転検出誤差を高い精度で補正することができる。なお、除算部１２で行われる工程のうち、一部分の工程が制御プログラムを実行させることで行われるようにしてもよい。例えば、除算回路１２０及び出力回路１２２がハードウェアにより実装されており、剰余補正回路１２１で行われる工程が、制御プログラムを実行させることにより実現されるようにしてもよい。
【００９２】
［その他］
【００９３】
本発明は、制御の対象となるモータを限定するものではない。
【００９４】
分割対象の期間は、ＦＧ信号Ｓ１３の半周期に限定されない。また、分割数は、上述の例に限定されるものではない。より細かく分割されてもよいし、より大きく分割されてもよい。
【００９５】
除算部やモータ制御装置の構成要素は、そのすべて又は一部が集積回路装置としてパッケージ化されて構成されていてもよい。このような集積回路装置を用いることで、装置の小型化や低消費電力化を進めることができる。
【００９６】
モータ駆動装置への電力の供給方法は、上述に限られない。例えば、モータ駆動装置には、直流電力が供給されてもよい。電源部の構成も、上述に限られず、供給される電力の種類、大きさや、駆動部の構成などに応じて、適切なものを用いるようにすればよい。
【００９７】
モータの種類は限定されない。また、駆動部は、モータを駆動することができるものであれば、その構成は限定されない。
【００９８】
上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。
【００９９】
上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャートや文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってＣＰＵなどにより実行される。
【０１００】
上記実施の形態は、すべ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る。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０１】
１  モータ駆動装置
１０  モータ制御装置（モータ制御部）
１１  変化タイミング生成部
１２  除算部
１３  タイミングパルス生成部
１４  駆動制御部
１５  ＦＧ信号生成部
２０  交流電源
３０  電源部（コンバータ）
４０  駆動部（インバータ）
５０  モータ
１２０  除算回路
１２１  剰余補正回路
１２２  出力回路
２０１  第１計数回路（カウンタ）
２０２  第２計数回路
２０３  第２計数値検出回路（レジスタ）
２１１  加算回路
２１２  第１計数値検出回路（レジスタ）
２１３  減算回路
２１４  剰余残量判定回路
２１５  選択回路
２２１  比較回路
２２２  第３計数回路（カウンタ）
Ｓ１  基準クロック信号
Ｓ２  位置情報信号（ホール信号）
Ｓ３  変化タイミング信号
Ｓ４  第１計数情報
Ｓ５  第１計数値情報（第１計数情報）
Ｓ６  第２計数情報
Ｓ７  第２計数値情報（第２計数情報）
Ｓ８  加算情報
Ｓ９  選択結果情報
Ｓ１０  剰余残量情報
Ｓ１１  剰余判定情報
Ｓ１２  電気角更新情報
Ｓ１３  ＦＧ信号
【図１】
2013215054.tif 000003
【図２】
2013215054.tif 000004
【図３】
2013215054.tif 000005
【図４】
2013215054.tif 000006