(57)【要約】【課題】ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことが可能なモータ駆動装置を提供する。【解決手段】始動したモータ５２の回転速度が角度補正回転速度に達した場合に、センサ信号補正量算出部７２は、誘起電圧検出部７０が検出したＵ相コイル１４Ｕ、Ｖ相コイル１４Ｖ、Ｗ相コイル１４Ｗの誘起電圧に基づくロータの回転位置に基づいてホールセンサ１２Ｂが検出したロータの回転位置の補正量を算出する。マイコン３２は、モータ５２の回転速度が角度補正回転速度に達した場合に、いずれか１相のコイルを無通電にし、かつ他の２相のコイルに通電して、当該角度補正回転速度を維持するようにインバータ回路４０を制御する。【選択図】図２
2016136820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータのロータの回転軸に取り付けられた磁石の磁界を検知し、該検知した磁界に基づいて前記三相モータのロータの回転位置を検出する磁界回転位置検出部と、
前記三相モータの無通電相のコイルに生じた誘起電圧に基づいて、前記三相モータのロータの回転位置を検出する誘起電圧回転位置検出部と、
前記三相モータの各相のコイルに印加する電圧を生成するインバータ回路と、
前記三相モータの回転速度が所定回転速度に達した場合に、前記磁界回転位置検出部で検出した回転位置を、前記誘起電圧回転位置検出部が検出した回転位置と等しくするための補正値を演算する演算部と、
回転速度を上昇させる電圧が前記三相モータに供給されるように前記インバータ回路を制御し、前記三相モータの回転速度が前記所定回転速度に達してから所定期間の間、いずれか１相のコイルを無通電にし、かつ他の２相のコイルに通電する電圧が、前記三相モータに供給されるように前記インバータ回路を制御し、前記所定期間経過後は、前記磁界回転位置検出部で検出した回転位置を前記補正値を用いて補正した回転位置に基づいて前記三相モータに電圧が供給されるように前記インバータ回路を制御する制御部と、
を含むモータ駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、いずれか１相のコイルを無通電にし、他の２相のコイルに通電する場合に、該他の２相のコイルの一方のコイルから他方のコイルへ通電した後、前記他方のコイルから前記一方のコイルへ通電するように前記インバータ回路を制御する請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電後の前記他方のコイルから前記一方のコイルへの通電は、前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電よりも短時間である請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記所定期間経過後、前記補正値で補正した前記ロータの回転位置に基づいて、前記三相モータの回転速度が前記所定回転速度から上位制御装置から入力された目標回転速度となるように前記インバータ回路を制御する請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記演算部は、各相において、前記補正値の算出を所定回数実行すると共に、所定回数算出した補正値の平均値を算出し、
前記制御部は、各相における補正値の平均値で前記磁界回転位置検出部が検出した前記ロータの回転位置を補正する請求項１〜４のいずれか１項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。
【背景技術】
【０００２】
車両用エアコンのブロアモータ等に用いられるブラシレスＤＣモータ（以下、「モータ」と略記）の駆動装置は、ロータの位置に対応した位相の電圧をＦＥＴ（電界効果トランジスタ）をスイッチング素子に用いたインバータ回路に生成させ、生成させた電圧をモータのコイルに印加させている。
【０００３】
ロータの位置の検出は、ロータ又はロータの位置検出のためにモータのシャフトと同軸に設けられているセンサマグネットの磁界を、半導体であるホール素子を用いたホールセンサによって検知する。しかしながら、ホールセンサの取り付け位置にずれがあると、ロータの位置を正確に検出できず、モータの回転が不整となる。
【０００４】
特許文献１には、モータの各コイルへの通電を一定時間停止して無通電状態となった各コイルに生じた誘起電圧に基づいてロータの位置を算出し、算出したロータの位置でホールセンサが検出するロータの位置を補正するブラシレスモータ制御装置の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６８６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図９は、特許文献１に記載のブラシレスモータ制御装置におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。図９では、モータ始動後は第１加速段階１０４において角度補正回転速度までモータの回転速度１０２を上げる。そして、モータの回転速度１０２が角度補正回転速度に達したら、インバータ回路のＦＥＴをオフにしてモータのコイルへの通電を停止し、モータを空転させる角度補正段階１０６に移行する。
【０００７】
角度補正段階１０６では、無通電となった各相のコイルに発生した誘起電圧を検知し、検知した誘起電圧に基づいてロータの位置を算出すると共に、ホールセンサを用いて検知されるロータの位置のズレを算出する。そして、ホールセンサが検知したロータ位置の補正量を算出する。
【０００８】
図９の第２加速段階１０８では、角度補正段階１０６で算出した補正量に基づいてホールセンサが検知したロータ位置を補正し、インバータ回路のＦＥＴを作動させてモータのコイルに印加する電圧を生成し、モータの回転速度１０２を目標回転速度１００まで上昇させる。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のブラシレスモータ制御装置では、モータが無通電状態となって空転する角度補正段階１０６において、モータの出力軸に外力が作用すると、図９に示したようにモータの回転速度が低下するおそれがあるという問題点が考えられる。
【００１０】
モータの出力軸に作用する外力は、例えばモータが車両用エアコンのブロアモータである場合には、窓を開放する等によって車室内に流れ込んだ走行風が車両用エアコンの送風口に入り込み、車両用エアコンのファンに干渉することによって生じ得る。
【００１１】
モータの出力軸に何らかの外力が作用すると、空転しているモータの定常回転が妨げられ、誘起電圧に基づくロータの位置検出が困難になるという問題点があった。
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことが可能な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】
【００１３】
前記課題を解決するために、請求項１記載のモータ駆動装置は、三相モータのロータの回転軸に取り付けられた磁石の磁界を検知し、該検知した磁界に基づいて前記三相モータのロータの回転位置を検出する磁界回転位置検出部と、前記三相モータの無通電相のコイルに生じた誘起電圧に基づいて、前記三相モータのロータの回転位置を検出する誘起電圧回転位置検出部と、前記三相モータの各相のコイルに印加する電圧を生成するインバータ回路と、前記三相モータの回転速度が所定回転速度に達した場合に、前記磁界回転位置検出部で検出した回転位置を、前記誘起電圧回転位置検出部が検出した回転位置と等しくするための補正値を演算する演算部と、回転速度を上昇させる電圧が前記三相モータに供給されるように前記インバータ回路を制御し、前記三相モータの回転速度が前記所定回転速度に達してから所定期間の間、いずれか１相のコイルを無通電にし、かつ他の２相のコイルに通電する電圧が、前記三相モータに供給されるように前記インバータ回路を制御し、前記所定期間経過後は、前記磁界回転位置検出部で検出した回転位置を前記補正値を用いて補正した回転位置に基づいて、前記三相モータに電圧が供給されるように前記インバータ回路を制御する制御部と、を含んでいる。
【００１４】
このモータ駆動装置によれば、誘起電圧に基づいて検出されたロータの回転位置によってロータの磁界に基づいて検出されたロータの回転位置を補正する補正値を算出する間は、三相モータの回転速度が一定になるようにインバータ回路を制御している。ロータの回転位置の補正値を算出している間も、三相モータは通電されているので、走行風等の外力が三相モータの出力軸に作用しても、三相モータの回転速度は維持され得る。その結果、モータのコイルに印加する電圧は、ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことができる。
【００１５】
請求項２記載のモータ駆動装置は、請求項１記載のモータ駆動装置において、前記制御部は、いずれか１相のコイルを無通電にし、他の２相のコイルに通電する場合に、該他の２相のコイルの一方のコイルから他方のコイルへ通電した後、前記他方のコイルから前記一方のコイルへ通電するように前記インバータ回路を制御する。
【００１６】
通電したコイルに当該通電とは逆方向の電流を通電することにより、通電後のコイルに流れ続ける電流を相殺でき、当電流の無通電相に対する影響を低減できる。その結果、無通電相に生じる誘起電圧を正確に検知でき、誘起電圧に基づくロータの回転位置を正確に検出できる。
【００１７】
請求項３記載のモータ駆動装置は、請求項２記載のモータ駆動装置において、前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電後の前記他方のコイルから前記一方のコイルへの通電は、前記一方のコイルから前記他方のコイルへの通電よりも短時間である。
【００１８】
このモータ駆動装置は、このモータ制御装置によれば、通電後のコイルに流れ続ける電流を相殺する逆方向の通電を短時間で行うことにより、無通電相に生じる誘起電圧を正確に検知でき、誘起電圧に基づくロータの回転位置を正確に検出できる。
【００１９】
請求項４記載のモータ駆動装置は、請求項１〜３のいずれか１記載のモータ駆動装置において、前記制御部は、前記所定期間経過後、前記補正値で補正した前記ロータの回転位置に基づいて、前記三相モータの回転速度が前記所定回転速度から上位制御装置から入力された目標回転速度となるように前記インバータ回路を制御する。
【００２０】
このモータ駆動装置によれば、ロータの回転位置の補正値を算出後は、当該補正値で算出したロータの回転位置に基づいて三相モータに印加する電圧を制御して、三相モータの回転速度を目標回転速度まで到達させている。補正されたロータの回転位置に基づいて三相モータの回転を制御することにより、三相モータの回転速度を円滑に変化させることが可能となる。
【００２１】
請求項５記載のモータ駆動装置は、請求項１〜４のいずれか１項記載載のモータ駆動装置において、前記演算部は、各相において、前記補正値の算出を所定回数実行すると共に、所定回数算出した補正値の平均値を算出し、前記制御部は、各相における補正値の平均値で前記磁界回転位置検出部が検出した前記ロータの回転位置を補正する。
【００２２】
このモータ駆動装置によれば、複数回算出したロータの回転位置の補正値の平均値を、ロータの回転位置の補正に用いることにより、ホールセンサが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置を用いたモータユニットの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置においてモータが角度補正回転速度で回転している場合の各相の端子電圧、誘起電圧に基づく位置信号及びホールセンサ信号の各々の一例を同じ時間軸で対比させた図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るモータのＵ相コイルからＶ相コイルへの通電における各相とＧＮＤ間の電流を示した概略図である。にする。
【図６】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置における平衡駆動でのインバータＦＥＴのゲートに印加される信号の一例を示した概略図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置におけるモータの回転速度の制御の一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の角度補正処理の一例を示したフローチャートである。
【図９】ブラシレスモータ制御装置におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０を用いたモータユニット１０の構成を示す概略図である。図１の本実施の形態に係るモータユニット１０は、一例として車両用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。
【００２５】
本実施の形態に係るモータユニット１０は、ステータ１４の外側にロータ１２が設けられた、アウターロータ構造の三相モータに係るものである。ステータ１４はコア部材に導線が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。ステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、後述するモータ駆動装置２０の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。
【００２６】
ロータ１２の内側（図示せず）にはロータマグネットが設けられており、ロータマグネットは、ステータ１４で生じた回転磁界に対応することにより、ロータ１２を回転させる。ロータ１２にはシャフト１６が設けられており、ロータ１２と一体になって回転する。図１には示していないが、本実施の形態ではシャフト１６には、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが設けられ、当該多翼ファンがシャフト１６と共に回転することにより、車両用エアコンにおける送風が可能となる。
【００２７】
ステータ１４は、上ケース１８を介して、モータ駆動装置２０に取り付けられる。モータ駆動装置２０は、モータ駆動装置２０の基板２２と、基板２２上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク２４とを備えている。ロータ１２、ステータ１４及びモータ駆動装置２０を含んで構成されるモータユニット１０には、下ケース６０が取り付けられる。
【００２８】
図２は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０の概略を示す図である。インバータ回路４０は、モータ５２のステータ１４のコイルに供給する電力をスイッチングする。例えば、インバータＦＥＴ４４Ａ，４４ＤはＵ相コイル１４Ｕに、インバータＦＥＴ４４Ｂ，４４ＥはＶ相コイル１４Ｖに、インバータＦＥＴ４４Ｃ，４４ＦはＷ相コイル１４Ｗに、各々供給する電力のスイッチングを行う。
【００２９】
インバータＦＥＴ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの各々のドレインは、ノイズ除去用のチョークコイル４６を介して車載のバッテリ８０の正極に接続されている。また、インバータＦＥＴ４４Ｄ，４４Ｅ，４４Ｆの各々のソースは、逆接防止ＦＥＴ４８を介してバッテリ８０の負極に接続されている。
【００３０】
本実施の形態では、シャフト１６と同軸に設けられたロータマグネット１２Ａ又はセンサマグネットの磁界をロータ１２の回転位置を示す磁界としてホールセンサ１２Ｂが検出する。マイコン３２は、ホールセンサ１２Ｂにより検出された磁界に基づいてロータ１２の回転速度及び位置（回転位置）を検出し、ロータ１２の回転速度及び回転位置に応じてインバータ回路４０のスイッチングの制御を行う。
【００３１】
マイコン３２には、エアコンのスイッチ操作に対応してエアコンを制御するエアコンＥＣＵ８２からのロータ１２の回転速度に係る速度指令値を含む制御信号が入力される。また、マイコン３２には、サーミスタ５４Ａと抵抗５４Ｂとで構成された分圧回路５４と、インバータ回路４０とバッテリ８０の負極との間に設けられた電流検出部５６とが接続されている。
【００３２】
分圧回路５４を構成するサーミスタ５４Ａは、回路の基板２２の温度に応じて抵抗値が変化するので、分圧回路５４が出力する信号の電圧は基板２２の温度に応じて変化する。マイコン３２は、分圧回路５４から出力される信号の電圧の変化に基づいて、基板２２の温度を算出する。
【００３３】
電流検出部５６は、抵抗値が０．２ｍΩ〜数Ω程度のシャント抵抗５６Ａと、シャント抵抗５６Ａの両端の電位差を増幅してシャント抵抗５６Ａの電流に比例する電圧値を信号として出力するアンプ５６Ｂとを含み、アンプ５６Ｂが出力した信号は、マイコン３２の温度保護制御部６２に入力される。温度保護制御部６２は、アンプ５６Ｂが出力した信号に基づいて、インバータ回路４０の電流を算出する。
【００３４】
本実施の形態では、サーミスタ５４Ａを含む分圧回路５４からの信号、電流検出部５６が出力した信号、及びホールセンサ１２Ｂが出力した信号は、マイコン３２内の温度保護制御部６２に入力される。温度保護制御部６２は、各々入力された信号に基づいて基板２２の素子の温度、インバータ回路４０の電流、及びロータ１２の回転速度等を算出する。また、温度保護制御部６２には、電源であるバッテリ８０が接続されており、温度保護制御部６２は、バッテリ８０の電圧を電源電圧値として検知する。
【００３５】
エアコンＥＣＵ８２からの制御信号は、マイコン３２内の速度制御部６４に入力される。速度制御部６４には、ホールセンサ１２Ｂが出力した信号も入力される。速度制御部６４は、エアコンＥＣＵ８２からの制御信号並びにホールセンサ１２Ｂからの信号に基づくロータ１２の回転速度及び回転位置に基づいて、インバータ回路４０のスイッチングの制御に係るＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御のデューティ比を算出する。
【００３６】
速度制御部６４が算出したデューティ比を示す信号は、ＰＷＭ出力部６６と温度保護制御部６２とに入力される。温度保護制御部６２は、基板２２の素子の温度と、ロータ１２の回転速度と、モータ５２及びモータ駆動装置２０の回路の負荷と、に基づいて、速度制御部６４が算出したデューティ比を補正して、速度制御部６４にフィードバックする。モータ及び回路の負荷は、例えば、インバータ回路４０の電流、電源電圧又はインバータ回路４０が生成した電圧のデューティ比である。本実施の形態では、インバータ回路４０が生成した電圧のデューティ比はＰＷＭ出力部６６がインバータ回路４０に生成させる電圧のデューティ比と同じである。図２に示したように、ＰＷＭ出力部６６がインバータ回路４０に生成させる電圧のデューティ比を示す信号は、温度保護制御部６２にも入力されている。
【００３７】
また、温度保護制御部６２には、記憶装置であるメモリ６８が接続されている。メモリ６８は、モータ５２及び回路が過負荷状態になった場合にデューティ比を制限するための制限値等を記憶している。
【００３８】
速度制御部６４は、温度保護制御部６２による補正を、例えばＰＩ制御等によって自身が算出したデューティ比にフィードバックし、当該フィードバックを行ったデューティ比を示す信号をＰＷＭ出力部６６に出力する。ＰＷＭ出力部６６は、入力された信号が示すデューティ比の電圧を生成するようにインバータ回路４０のスイッチングを制御する。
【００３９】
本実施の形態では、Ｕ相コイル１４Ｕ，Ｖ相コイル１４Ｖ，Ｗ相コイル１４Ｗに各々生じた誘起電圧を検出し、検出した誘起電圧に基づいて算出したロータ１２の位置信号を出力する誘起電圧検出部７０を備えている。
【００４０】
また、本実施の形態では、ホールセンサ１２Ｂが検知したロータ１２の位置信号と、誘起電圧検出部７０が誘起電圧に基いて算出したロータ１２の位置信号とを比較して、ホールセンサ１２Ｂが検出したロータ１２の位置信号の補正量を算出するセンサ信号補正量算出部７２を備えている。センサ信号補正量算出部７２が算出した補正量は、前述の速度制御部６４に入力される。速度制御部６４は、ホールセンサ１２Ｂからの信号を上述の補正量で補正して、デューティ比を算出する。
【００４１】
図３は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０におけるモータ始動後の回転速度の変化の一例を示した概略図である。図３では、モータ始動後は第１加速段階９４において角度補正回転速度までモータ５２の回転速度９２を上げる。そして、モータ５２の回転速度９２が角度補正回転速度に達したら、モータ５２の回転速度を角度補正回転速度で維持するようにインバータ回路４０のＦＥＴを制御してモータ５２のコイルへ通電する角度補正段階９６に移行する。角度補正段階９６では、ホールセンサ１２Ｂが検出したロータ１２の回転位置に応じていずれか１相のコイルを無通電にし、他の２相のコイルに通電して角度補正回転速度を維持するデューティ比が算出され、算出されたデューティ比に基づいてインバータ回路４０が電圧を生成する。
【００４２】
角度補正段階９６では、モータ５２を無通電にしてモータ５２を空転させてはいないので、モータ５２のシャフトに多少の外力が作用しても、モータ５２の回転速度が角度補正回転速度から低下するおそれが少ない。なお、角度補正段階９６では、ホールセンサ１２Ｂが検知したロータ１２の回転位置は未補正だが、角度補正回転速度は、目標回転速度９０に比して低いので、ホールセンサ１２Ｂが検知したロータの回転位置に誤差があっても影響は軽微である。
【００４３】
角度補正段階９６では、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のコイルのうち無通電状態のコイルに発生した誘起電圧を検知し、検知した誘起電圧に基づいてロータ１２の回転位置を算出すると共に、ホールセンサ１２Ｂを用いて検知されるロータ１２の位置のズレを算出する。そして、ホールセンサ１２Ｂが検知したロータ１２の回転位置を、誘起電圧に基づいて算出したロータ１２の回転位置と等しくするための補正量を算出する。
【００４４】
図３の第２加速段階９８では、角度補正段階９６で算出した補正量に基づいてホールセンサ１２Ｂが検知したロータ位置を補正し、インバータ回路４０のＦＥＴを作動させてモータ５２のコイルに印加する電圧を生成し、モータ５２の回転速度９２を目標回転速度９０まで上昇させる。
【００４５】
図４は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０においてモータ５２が角度補正回転速度で回転している場合の各相の端子電圧、誘起電圧に基づく位置信号及びホールセンサ信号の各々の一例を同じ時間軸で対比させた図である。なお、図４の時間軸は電気角で表現されている。
【００４６】
図４に示したＵ相端子電圧１１０Ｕ、Ｖ相端子電圧１１０Ｖ、Ｗ相端子電圧１１０Ｗには、誘起電圧検出部７０が検知したものである。Ｕ相端子電圧１１０Ｕ、Ｖ相端子電圧１１０Ｖ、Ｗ相端子電圧１１０Ｗには、電圧が印加されない無通電区間１１６があり、当該無通電区間１１６ではＰＷＭ制御による小刻みな矩形波状ではなく、スロープ状に電圧が変化している。かかる無通電区間１１６における電圧の変化は、誘起電圧に基づくものである。
【００４７】
本実施の形態では、無通電区間１１６の電圧が、Ｕ相端子電圧１１０Ｕの場合にはＵ相基準電圧１１２Ｕに、Ｖ相端子電圧１１０Ｖの場合にはＶ相基準電圧１１２Ｖに、Ｗ相端子電圧１１０Ｗの場合にはＷ相基準電圧１１２Ｗに、なった時をゼロクロス点１１４とする。本実施の形態では、かかるゼロクロス点１１４に基づいてロータ１２の位置を検出する。なお、各相の基準電圧は、端子電圧のハイレベル時とローレベル時との中間値であって、必ずしも０Ｖではないが、概念上は０Ｖと規定してもよいので、誘起電圧が基準電圧となるポイントを上述のようにゼロクロス点と呼称する。
【００４８】
図４の位置信号は、図４に示した各相の端子電圧を誘起電圧検出部７０内のコンパレータ等の回路によって、各相の基準電圧以上の信号をハイレベル信号として抽出したものである。図４に示した位置信号では、ＰＷＭ制御による矩形波よりもデューティ比が大きな矩形波が、ローレベルからハイレベルに変化（以下、「立ち上がった」と呼称）するポイント及びハイレベルからローレベルに変化（以下、「立ち下がった」と呼称）するポイントをゼロクロス点１１４として抽出できる。
【００４９】
なお、各相の基準電圧は上述のように必ずしも０Ｖではないので、コンパレータ等の回路がハイレベル信号を抽出するための閾値となる基準電圧は、コンピュータを用いたモデリング及び実機での試験を通じて具体的に決定する。
【００５０】
図４には、Ｕ相ホールセンサ信号１２０Ｕ、Ｖ相ホールセンサ信号１２０Ｖ、Ｗ相ホールセンサ信号１２０Ｗが示されている。本実施の形態では、上述の各相の位置信号と各相のホールセンサ信号とに基づいてホールセンサ１２Ｂの位置ずれ誤差を算出する。当該誤差の算出は、一例として下記のように行われる。
【００５１】
まず、図４では、Ｗ相ホールセンサ信号１２０Ｗに基づいて、電気角３６０度時間１２４を計測する。電気角３６０度時間１２４は、ホールセンサ信号が立ち下がった時から次にホールセンサ信号が立ち下がった時までの時間である。又は、ホールセンサ信号が立ち上がった時から次にホールセンサ信号が立ち上がった時までの時間を電気角３６０度時間１２４としてもよい。
【００５２】
次に、下記の式（１）に記したように、計測した電気角３６０度時間１２４を１２で除算して理想電気角３０度時間１２２を算出する。
理想電気角３０度時間＝電気角３６０度時間／１２    ・・・（１）
【００５３】
次いで、下記の式（２）に示したように、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８を含んだ実電気角３０度時間１２６を算出する。
実電気角３０度時間
＝Ｗ相ゼロクロス点時間
−Ｗ相ホールセンサ信号立ち下がり時間        ・・・（２）
【００５４】
式（２）において、Ｗ相ホールセンサ信号立ち下がり時間は、Ｗ相でゼロクロス点１１４が検知された直後にＷ相ホールセンサ信号１２０Ｗの立ち下がりが検知された時間である。
【００５５】
そして、下記の式（３）を用いて、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８を算出する。
ホールセンサ位置ずれ誤差
＝理想電気角３０度時間−実電気角３０度時間    ・・・（３）
【００５６】
本実施の形態では、上述のように算出されたホールセンサ位置ずれ誤差１２８に基づいて、ホールセンサ信号の補正量を決定する。例えば、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８が正の値であれば、ホールセンサ信号をホールセンサ位置ずれ誤差１２８を遅角させる必要があり、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８が負の値であれば、ホールセンサ信号をホールセンサ位置ずれ誤差１２８を進角させる必要がある。従って、本実施の形態では、ホールセンサ信号に加算すべき補正量は、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８となる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、電気角３６０度時間１２４を計測したが、ホールセンサ信号が立ち下がった時から次にホールセンサ信号が立ち上がった時までの時間、又は、ホールセンサ信号が立ち上がった時から次にホールセンサ信号が立ち下がった時までの時間を電気角１８０度時間として計測してもよい。
【００５８】
電気角１８０度時間を計測した場合には、以下の式（４）に記したように、計測した電気角１８０度時間を６で除算して理想電気角３０度時間１２２を算出する。
理想電気角３０度時間＝電気角１８０度時間／６    ・・・（４）
【００５９】
上記の式（４）を用いて理想電気角３０度時間１２２を算出した後は、上記の式（２）及び式（３）を用いてホールセンサ位置ずれ誤差１２８を算出する。なお、上記は、Ｗ相におけるホールセンサ位置ずれ誤差１２８の算出について述べたが、Ｕ相、Ｖ相におけるホールセンサ位置ずれ誤差も同様に算出できるので、詳細な説明は省略する。
【００６０】
図５は、モータ５２のＵ相コイル１４ＵからＶ相コイル１４Ｖへの通電における各相とＧＮＤ間の電流を示した概略図である。本実施の形態では、角度補正回転速度は車両用エアコンが通常の作動をする場合よりも低速なので、モータ５２のコイルに印加する電圧のデューティ比を通常の作動時に比べて小さくする必要がある。そのため、以下に述べる平衡駆動と称するＰＷＭ制御によって生成した電圧をモータ５２のコイルに印加する。
【００６１】
図５の下段の表は上から順に、Ｕ相コイル１４Ｕに通電するためのスイッチングを行うインバータＦＥＴ４４Ａ及びインバータＦＥＴ４４Ｄのスイッチング概念、Ｖ相コイル１４Ｖに通電するためのスイッチングを行うインバータＦＥＴ４４Ｂ及びインバータＦＥＴ４４Ｅのスイッチング概念、Ｗ相コイル１４Ｗの電圧の変化を示している。
【００６２】
図５表のＵ相コイル１４Ｕに通電するためのスイッチングを行うインバータＦＥＴ４４Ａ及びインバータＦＥＴ４４Ｄのスイッチング概念では、インバータＦＥＴ４４Ａ及びインバータＦＥＴ４４Ｄが、交互にオンオフしていることを示している。また、Ｖ相コイル１４Ｖに通電するためのスイッチングを行うインバータＦＥＴ４４Ｂ及びインバータＦＥＴ４４Ｅのスイッチング概念では、インバータＦＥＴ４４Ａがオンの場合にはインバータＦＥＴ４４Ｅが、インバータＦＥＴ４４Ｄがオンの場合にはインバータＦＥＴ４４Ｂが、各々オンになることを示している。
【００６３】
図５において、電流１４４はインバータＦＥＴ４４Ａ及びインバータＦＥＴ４４Ｅがオンになった場合の電流である。電流１４４は、インバータＦＥＴ４４Ａを介してＵ相コイル１４Ｕに流れ、さらにＶ相コイル１４ＶとインバータＦＥＴ４４Ｅとを経由して接地領域に流れている。
【００６４】
図５において、電流１４６は、インバータＦＥＴ４４Ｂ及びインバータＦＥＴ４４Ｄがオンになった場合の電流である。電流１４６は、インバータＦＥＴ４４Ｂを介してＶ相コイル１４Ｖに流れ、さらにＵ相コイル１４ＵとインバータＦＥＴ４４Ｄとを経由して接地領域に流れている。電流１４６は、Ｕ相コイル１４Ｕ及びＶ相コイル１４Ｖにおいて電流１４４とは逆方向の電流である。
【００６５】
電流１４４が流れた影響により、Ｕ相コイル１４ＵからＶ相コイル１４Ｖへ電流を流そうとする起電力が生じ、インバータＦＥＴ４４Ａ，４４ＥがオフになってもＵ相コイル１４Ｕ及びＶ相コイル１４Ｖには電流１４４と同一方向の電流が生じ得る。インバータＦＥＴ４４Ａ，４４Ｅがオフになった後に生じた電流１４４と同一方向の電流は、無通電相であるＷ相に影響し、Ｗ相に生じている誘起電圧の波形が撹乱され、誘起電圧のゼロクロス点の正確な検知が困難になるおそれがある。
【００６６】
本実施の形態では、図５に示したように、電流１４４を通電した後に電流１４４とは逆方向の電流１４６をＵ相コイル１４Ｕ及びＶ相コイル１４Ｖに通電し、電流１４４と同一方向の電流を相殺している。その結果、Ｗ相コイル１４Ｗに生じる誘起電圧は、多少はスパイク波が生じるものの、波形が明瞭となりロータ１２の位置検出に至適な信号の抽出が容易となる。
【００６７】
図５に示したように、本実施の形態では、電流１４４を通電した直後に電流１４４とは逆方向の電流１４６を通電することにより、電流１４４に起因して発生する電流を相殺し、インバータ回路４０及びモータ５２のコイルの電位を平衡にする。本実施の形態では、図５に示した通電を行うためのＰＷＭ制御を平衡駆動と呼称する。本実施の形態では、少なくとも、図３に示した角度補正段階９６で平衡駆動によるＰＷＭ制御を行う必要があるが、モータ５２を始動する第１加速段階９４及びモータ５２の回転速度を目標回転速度９０にする第２加速段階９８においても平衡駆動によるＰＷＭ制御を行ってもよい。
【００６８】
図６は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０における平衡駆動でのインバータＦＥＴ４４Ａ〜４４Ｆのゲートに印加される信号の一例を示した概略図である。なお、ＰＷＭ周期１５０は、１のコイルから他のコイルを介して接地領域への通電するためのＰＷＭ制御に必要な周期で、図６では、Ｕ相コイル１４ＵからＶ相コイル１４Ｖを介して接地領域に１パルスを通電するためのＰＷＭ制御に要する周期である。本実施の形態では、ＰＷＭ周期１５０は、略５０μ秒である。
【００６９】
図６に示したように、平衡駆動では、デッドタイム１５２経過後にインバータＦＥＴ４４Ａ及びインバータＦＥＴ４４Ｅのゲートにハイレベル信号が印加されて、インバータＦＥＴ４４Ａ及びインバータＦＥＴ４４Ｅがオンになる。その結果、Ｕ相コイル１４Ｕ及びＶ相コイル１４Ｖには、図５に示した電流１４４が流れる。なお、デッドタイム１５２は、直列に接続されたＦＥＴが同時にオンになることを回避するための時間である。
【００７０】
その後、インバータＦＥＴ４４Ａ及びインバータＦＥＴ４４Ｅがオフになって、デッドタイム１５２が経過した後に、インバータＦＥＴ４４Ｄ及びインバータＦＥＴ４４Ｂのゲートにハイレベル信号が印加されて、インバータＦＥＴ４４Ｄ及びインバータＦＥＴ４４Ｂがオンになる。その結果、Ｕ相コイル１４Ｕ及びＶ相コイル１４Ｖには、図５に示した電流１４６が流れる。
【００７１】
Ｗ相コイル１４Ｗの通電に係るインバータＦＥＴ４４Ｃ及びインバータＦＥＴ４４Ｆは、ＰＷＭ周期１５０において共にオフであり、その結果、Ｗ相コイル１４Ｗは無通電となる。
【００７２】
前述のように、電流１４６は電流１４４とは逆方向なので、電流１４４の影響により、Ｕ相コイル１４Ｕ及びＶ相コイル１４Ｖに流れる電流を相殺することができる。その結果、電流１４４の通電に起因する無通電相の誘起電圧の変化を抑制することが可能となり、無通電相に生じた誘起電圧によるロータ１２の位置検出が容易となる。
【００７３】
電流１４４の影響による電流を相殺するための電流１４６の通電時間は、図６に示したように、電流１４４の通電時間よりも短時間でよい。電流１４４の通電時間に対する電流１４６の通電時間は、モータ５２の仕様等によって異なるので、実機を用いた実験等を通じて具体的に決定する。
【００７４】
図５、図６では、Ｕ相コイル１４Ｕ及びＶ相コイル１４Ｖの通電について説明したが、Ｖ相コイル１４Ｖ及びＷ相コイル１４Ｗの通電並びにＷ相コイル１４Ｗ及びＵ相コイル１４Ｕの通電の場合も、同様なので、詳細な説明は省略する。
【００７５】
図７は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０におけるモータ５２の回転速度の制御の一例を示したフローチャートである。ステップ７００では、エアコンスイッチがオンになったか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ７０２でモータ５２の回転を開始させる。モータ５２の回転を開始させるには種々の方法があるが、一例として、ロータ１２の位置をホールセンサ１２Ｂで検出し、次いで、ロータ位置に合わせた電圧を各相のコイルに印加する。そして、各相のコイルに印加する電圧を徐々に上げることにより、モータ５２の回転を開始させる。
【００７６】
ステップ７０４では、モータ５２の回転速度が角度補正回転速度に達したか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ７０６で後述する角度補正処理を行い、ホールセンサ位置ずれ誤差の補正量を算出する。
【００７７】
ステップ７０８では、ステップ７０６で算出した補正量で補正したホールセンサ１２Ｂの信号に基づいたＰＷＭ制御を行い、モータ５２の回転速度を目標回転速度まで変化させる。なお、ステップ７０６からステップ７０８への移行は、ステップ７０６でのホールセンサ位置ずれ誤差の補正量の算出を待って実行されるが、ステップ７０６でのホールセンサ位置ずれ誤差の補正量を算出するための所定時間の経過を待ってからステップ７０８へ移行してもよい。
【００７８】
ステップ７１０では、モータ５２の回転速度が上位制御装置であるエアコンＥＣＵ８２から入力された目標回転速度に達したか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ７１２でエアコンスイッチがオフになったか否かを判定し、肯定判定の場合にはモータ５２の回転を停止して処理を終了する。
【００７９】
ステップ７１２で否定判定の場合には、ステップ７１４で目標回転速度が変更されたか否かを判定する。ステップ７１４で肯定判定の場合には、手順をステップ７０８に戻し、モータ５２の回転速度が変更された目標回転速度になるようにする。ステップ７１４で否定判定の場合には、手順をステップ７１２に戻し、エアコンスイッチがオフになった否かを判定する。
【００８０】
ステップ７１０で否定判定の場合には、ステップ７１６でエアコンスイッチがオフになったか否かを判定し、肯定判定の場合にはモータ５２の回転を停止して処理を終了する。ステップ７１６で否定判定の場合には、手順をステップ７０８に戻し、モータ５２の回転速度が目標回転速度になるようにする。
【００８１】
図８は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０の角度補正処理の一例を示したフローチャートである。ステップ８００では、モータ５２の回転速度を角度補正回転速度に維持しながら、図４に示した電気角３６０度時間１２４を計測する。
【００８２】
ステップ８０２では、モータ５２の回転速度を角度補正回転速度に維持しながら、図４で示した理想電気角３０度時間１２２を、電気角３６０度時間１２４と上述の式（１）とを用いて算出する。ステップ８０４では、モータ５２の回転速度を角度補正回転速度に維持しながら、図４に示した実電気角３０度時間１２６を、式（２）を用いて算出する。
【００８３】
ステップ８０６では、モータ５２の回転速度を角度補正回転速度に維持しながら、理想電気角３０度時間１２２、実電気角３０度時間１２６及び上述の式（３）を用いてホールセンサ位置ずれ誤差１２８を算出し、ホールセンサ位置ずれ誤差１２８に基づいて誤差の補正量を算出して処理をリターンする。
【００８４】
なお、角度補正処理は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各々で実行され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のホールセンサ位置ずれ誤差の補正量を算出する。当該補正量の算出は、各相において２回以上の複数回実行してもよく、複数回算出した補正量の平均値を確定した補正量とし、ホールセンサ信号の補正に用いてもよい。
【００８５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、角度補正段階においてモータ５２が一定速度で回転するようにインバータ回路４０制御することにより、ホールセンサ１２Ｂが検出するロータの回転位置の補正を的確に行うことが可能なモータ駆動装置２０を提供することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０…モータユニット、１２…ロータ、１２Ａ…ロータマグネット、１２Ｂ…ホールセンサ、１４…ステータ、１４Ｕ…Ｕ相コイル、１４Ｖ…Ｖ相コイル、１４Ｗ…Ｗ相コイル、１６…シャフト、１８…上ケース、２０…モータ駆動装置、２２…基板、２４…ヒートシンク、３２…マイコン、４０…インバータ回路、４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ，４４Ｅ，４４Ｆ…インバータＦＥＴ、４６…チョークコイル、４８…逆接防止ＦＥＴ、５２…モータ、５４…分圧回路、５４Ａ…サーミスタ、５４Ｂ…抵抗、５６…電流検出部、５６Ａ…シャント抵抗、５６Ｂ…アンプ、６０…下ケース、６２…温度保護制御部、６４…速度制御部、６６…ＰＷＭ出力部、６８…メモリ、７０…誘起電圧検出部、７２…センサ信号補正量算出部、８０…バッテリ、８２…エアコンＥＣＵ、９０…目標回転速度、９２…回転速度、９４…第１加速段階、９６…角度補正段階、９８…第２加速段階、１００…目標回転速度、１０２…回転速度、１０４…第１加速段階、１０６…角度補正段階、１０８…第２加速段階、１１０Ｕ…Ｕ相端子電圧、１１０Ｖ…Ｖ相端子電圧、１１０Ｗ…Ｗ相端子電圧、１１２Ｕ…Ｕ相基準電圧、１１２Ｖ…Ｖ相基準電圧、１１２Ｗ…Ｗ相基準電圧、１１４…ゼロクロス点、１１６…無通電区間、１２０Ｕ…Ｕ相ホールセンサ信号、１２０Ｖ…Ｖ相ホールセンサ信号、１２０Ｗ…Ｗ相ホールセンサ信号、１２２…理想電気角３０度時間、１２４…電気角 ３６０度時間、１２６…実電気角３０度時間、１２８…ホールセンサ位置ずれ誤差、１４４，１４６…電流、１５０…ＰＷＭ周期、１５２…デッドタイム
【図１】
2016136820.tif 000003
【図２】
2016136820.tif 000004
【図３】
2016136820.tif 000005
【図４】
2016136820.tif 000006
【図５】
2016136820.tif 000007
【図６】
2016136820.tif 000008
【図７】
2016136820.tif 000009
【図８】
2016136820.tif 000010
【図９】
2016136820.tif 000011