(57)【要約】【課題】  モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできるモータ制御回路を提供すること。【解決手段】  ３相コイルを有する３相センサレスブラシレスモータ５の３相コイル内の非駆動コイルを検出コイルとして逆起電力を検出し、検出した逆起電力(BEMF)のゼロクロスタイミングを用いて制御を行うモータ制御回路１において、各相コイルの次回のゼロクロスタイミングを予測するゼロクロスタイミング予測部２３と、予測されたゼロクロスタイミングを用いて、制御回路側の異常を判定する異常判定部２５を備えた。【選択図】        図１
2009261107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相コイルを有するモータのコイル間接続位置より逆起電力を検出し、検出した逆起電力の電圧ゼロクロスタイミングを用いてモータ回転制御を行うモータ制御回路において、
各相コイルの次回のゼロクロスタイミングを予測するゼロクロスタイミング予測手段と、
予測されたゼロクロスタイミングを用いて、制御回路側の異常を判定する異常判定手段と、
を備えたことを特徴とするモータ制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段により異常と判定されると、異常相で検出したゼロクロスタイミングを用いないようにし、且つ異常相のゼロクロスタイミングを作成して出力するゼロクロスタイミング補償手段を備えた、
ことを特徴とするモータ制御回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータ制御回路において、
前記モータのコイルとブリッジ点で接続されるように、２つのスイッチ素子で構成したハーフブリッジ回路を各相に設けた駆動スイッチ手段と、
前記ハーフブリッジ回路で駆動するコイルの中点の電位から設定された基準電圧を出力する中点電位出力手段と、
を備え、
前記異常判定手段は、前記中点電位出力手段からの基準電圧と、各相における前記ブリッジ点の電圧を、予測されたゼロクロスタイミングにおいて比較して異常を判定する、
ことを特徴とするモータ制御回路。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する周期と検出されたゼロクロスタイミングから演算する周期を比較して異常を判定する、
ことを特徴とするモータ制御回路。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する他相との周期差と、検出された複数相のゼロクロスタイミングから演算する周期差を比較して異常を判定する、
ことを特徴とするモータ制御回路。
【請求項６】
請求項２に記載のモータ制御回路において、
前記ゼロタイミング補償手段は、異常と判断した相以外のゼロクロスタイミングから異常と判定した相のゼロクロスタイミングを生成する、
ことを特徴とするモータ制御回路。
【請求項７】
請求項３に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段は、予測されたゼロクロスタイミングにおける前記中点電位出力手段からの基準電圧及び各相における前記ブリッジ点の電圧の電圧差から前記スイッチング素子の異常を判定するスイッチング素子異常判定手段を備えた、
ことを特徴とするモータ制御回路。
【請求項８】
請求項４に記載のモータ制御回路において、
前記異常判定手段は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する周期と検出されたゼロクロスタイミングから演算する周期の時間差から前記スイッチング素子の異常を判定するスイッチング素子異常判定手段を備えた、
ことを特徴とするモータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサレスモータのモータ制御回路の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、３相のブラシレスモータにおいて、各相の逆起電圧と中点電圧をそれぞれ比較することにより、回転子の回転位置を検出し、モータ制御を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−２９９２８３号公報（第２−７頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら従来にあっては、モータ制御回路の異常診断が充分ではなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできるモータ制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、複数相コイルを有するモータの前記コイル間の接続位置より逆起電力を検出し、検出した逆起電力の電圧ゼロクロスタイミングを用いてモータ回転制御を行うモータ制御回路において、各相コイルの次回のゼロクロスタイミングを予測するゼロクロスタイミング予測手段と、予測されたゼロクロスタイミングを用いて、制御回路側の異常を判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のモータ制御回路を実現する実施の形態を、請求項１，２，３に係る発明に対応する実施例１と、請求項１，２，４に係る発明に対応する実施例２と、請求項１，２，５，６に係る発明に対応する実施例３と、請求項１，２，３，７に係る発明に対応する実施例４と、請求項１，２，４，８に係る発明に対応する実施例５とに基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のスター結線モータでのモータ制御回路の回路構成を示す図である。
実施例１のモータ制御回路１は、図１に示すように制御回路２、駆動ＴＲ回路３、BEMF検知回路４を備え、３相センサレスブラシレスモータ５の駆動を制御する。また、実施例１ではA/Dインターフェース回路６を備えている。なおBEMFは、Back Electromotive Force：逆起電力であり、以下BEMFと省略する。
制御回路２は、具体的には例えばマイコンであり、３相センサレスブラシレスモータ５に対する、図示しない外部ユニット，センサよりのモータ回転数指示入力である回転入力７が入力され、また、BEMF検知回路４からのＢＥＭＦ電圧ゼロクロス（以下ゼロクロス）信号が入力される。そして、制御演算を行い、駆動ＴＲ回路３へＰＷＭ制御信号を出力する。
また、制御回路２は、A/Dインターフェース回路６からの中点電圧信号を入力し、デジタル変換して演算するA/D変換回路２１を備えている。
【０００９】
駆動ＴＲ回路３は、各相ごとにアッパー側のスイッチ素子(Ｑu1，Ｑv1，Ｑw1）とロワ側のスイッチ素子(Ｑu2，Ｑv2，Ｑw2）によりハーフブリッジ回路を構成し、インバータとして機能する回路である。
なお、全てのスイッチ素子の制御信号（ベース入力、ゲート入力）は、制御回路２からのＰＷＭ制御信号となる。
さらに具体的に例えばＵ相について説明すると、電源電圧Ｖbatからグランドまでの間に、スイッチ素子Ｑu1，Ｑu2を配置し、その中間と、３相センサレスブラシレスモータ５のＵ相コイルを接続する。Ｖ相、Ｗ相についても同様に構成する。
【００１０】
BEMF検知回路４は、中点電位回路４１を備えている。中点電位回路４１は、電源電圧Ｖbatからグランドまでの間に、抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列に配置し、その中間電圧を出力する。つまり抵抗Ｒ１，Ｒ２を分圧抵抗とし、基準値電圧（閾値電圧）を出力する。
そして、BEMF検知回路４は、各相ごとに設けられた電圧比較器ＯＰ１〜ＯＰ３のプラス入力端子に各相のコイルと駆動ＴＲ回路３の中間を検出するように抵抗Ｒ３〜Ｒ５を介して入力する。さらに、電圧比較器ＯＰ１〜ＯＰ３のマイナス入力端子には、中点電位回路４１からの基準値電圧を入力する。
電圧比較器ＯＰ１〜ＯＰ３は、基準電圧と各相コイルからの入力を比較し、比較結果をゼロクロス信号として出力する。
【００１１】
３相センサレスブラシレスモータ５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相による３相モータであり、ブラシを用いないモータである。また、コイル自体をセンサとして用いるため、回転位置検出用のセンサを持たないモータである。
A/Dインターフェース回路６は、BEMFゼロクロス検知回路への入力電圧と、電源電圧の中点(1/2)とを入力変換し、ゼロクロス予測タイミングでのBEMF電圧と中点電位とのズレを制御回路２で演算できるようにする。
【００１２】
次に制御回路２のさらに詳細な構造について説明する。
図２は実施例１のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
制御回路２は、上記説明したA/D変換回路２１に加えて、PWM制御部２２、ゼロクロスタイミング予測部２３、タイミング調整部２４、異常判定部２５、ゼロクロスタイミング作成部２６を備えている。
PWM制御部２２は、各相のゼロクロス信号入力から、各相毎のＴＲ駆動タイミング（転流タイミング）と、そのＴＲ駆動タイミングで出力する各相毎のＰＷＭ値（実際のモータ回転数を演算し、演算した回転数が、モータ回転数（指示）入力７によりきまる制御すべき目標回転数になるような各相毎のＰＷＭ制御値）からなるPWM制御信号を生成し、駆動ＴＲ回路３へ出力する。
【００１３】
ゼロクロスタイミング予測部２３は、異常判定部２５よりの異常判定データとPWM制御部２２で演算される制御回転数（目標回転数へ向かわせるための演算ステップにおいて制御する回転数）、ゼロクロスタイミング作成部２６よりの、ＢＥＭＦゼロクロス検知データから、各相におけるゼロクロスタイミングを予測する。
タイミング調整部２４は、実際に発生する検知タイミングと予測していたタイミングとのズレを調整する。
異常判定部２５は、予測されたゼロクロスタイミングにおける中点電圧とブリッジ電圧との比較により異常を判定し、ゼロクロスタイミング作成部２６へ判定結果を出力する。
【００１４】
ゼロクロスタイミング作成部２６は、異常相のゼロクロス信号を作成し、PWM制御部２２へ出力する。
【００１５】
次に作用を説明する。
[ゼロクロス信号によるモータ制御]
ここで、実施例１のモータ制御回路１の制御回路２のPWM制御部２２で実行しているゼロクロス信号によるモータ制御について説明する。
実施例１では、１２０°駆動制御を行っており、BEMF検知回路４で各相のBEMFを検出し、各相ごとにBEMFの位相のゼロクロスポイントを検出することで、各相のステータコイルの駆動タイミング、つまり転流タイミング制御する。
【００１６】
そして、転流タイミングでの各相コイルの駆動は、インバータとして機能する駆動ＴＲ回路３のハーフブリッジ回路により駆動され、駆動時にＰＷＭ制御によりコイルに印加する電圧を制御することで、３相センサレスブラシレスモータ５の回転速度を制御する。
【００１７】
BEMFによるゼロクロス検知は、ハーフブリッジでオフ状態のブリッジ回路のブリッジポイントに現れる電圧変化により行われる。具体的には、３相スター結線の３相センサレスブラシレスモータ５におけるBEMFのゼロクロス検知点、つまりハーフブリッジのオフタイミングのブリッジ回路のブリッジ点には、コイルに印加されている電源電圧の約1/2の電位を基準として、ＢＥＭＦが重畳されるため、電源電圧の約1/2の電位をゼロとし、この基準電位を重畳したＢＥＭＦの電圧がクロスするタイミングを検知する事をゼロクロスとする。つまり、BEMFでゼロクロスを検知する際の閾値は電源電圧の1/2電位となる。
【００１８】
さらに、言い換えて説明する。
例えば、３相センサレスブラシレスモータ５をＰＷＭ駆動する際、スイッチ素子Ｑu1とＱv2がオンとなり、他がオフであるとする。
すると、電源電圧Ｖbatからスイッチ素子Ｑu1を経て、３相センサレスブラシレスモータ５のコイル５ｕ、コイル５ｖを経て、スイッチ素子Ｑv2からグランドへ向かう電流経路で電流が流れることになる。
この際に、コイル５ｗを駆動するためのスイッチ素子Ｑw1，Ｑw2のブリッジ点は、コイル５ｕ、コイル５ｖの中点接続電圧をコイル５ｗで検出している状態と言える。このオフ状態のブリッジ点の電圧は上記説明した様に、1/2Ｖbatを基準に、各コイルに発生するＢＥＭＦ電圧が重畳された電圧波形が観測される。そして、このブリッジ点の電圧を基準電圧と比較すれば、ゼロクロス信号を得ることになる。実施例１では、ゼロクロス信号を制御回路２へ入力し、転流タイミングを得ることで３相センサレスブラシレスモータ５を駆動制御する。
【００１９】
[BEMFゼロクロス信号の電圧による異常判定作用と転流補償作用]
実施例１では、制御回転数より、BEMFのゼロクロス発生タイミングを予測し、ゼロクロス予測タイミングで実際に発生するBEMFゼロクロス電圧と期待値である中点電位とのズレで異常を判断し、正常な相のBEMFゼロクロス検知(発生)タイミングより異常な相の転流タイミングを精度良<補償する。(標準的な転流タイミングは、ゼロクロス検知より電気角で30度後となる)
【００２０】
まずゼロクロスタイミング予測部２３におけるBEMFのゼロクロスタイミングの予測について説明する。
図３は実施例１において３相のうちの１相のゼロクロスタイミングが異常を生じた場合のタイムチャートである。
３相センサレスブラシレスモータ５でのゼロクロスタイミング基準で表現した電気角(実際のモータでの電気角とは異なる)では、制御回転数より決まる各相の制御電気角ベースでの0(360)度、120度、240度点での時間間隔となり、前相のBEMFゼロクロス発生点を基点にした、次相のゼロクロス発生予測タイミングを(Tzul、Tzvl、Tzwl)としてある。
【００２１】
タイミングの予測は、回転数から推定した周期に加減速制御分を見込んだ値(Tul、Tv1、Twl)を基に行うが、タイミング調整部２４により、実際に発生する検知タイミングと予測していたタイミングとのズレ(加減速量等)より次回予測タイミングに対して予測タイミングの微調整が実施される。
【００２２】
そして、上記で予測した、各相のゼロクロス予測タイミング(Tzul、Tzvl、Tzwl、)を基に、下記方法によりBEMFゼロクロスタイミングの異常検知と、異常検知相へのゼロクロス予測タイミングと転流タイミングの補償を実施する。
【００２３】
次に異常判定部２５におけるゼロクロス発生予測タイミングを用いた異常検知について説明する。
図４はBEMF電圧のズレが生じた場合のモータ駆動波形の状態を示す説明波形図である。
実際のBEMF検知点でのBEMF電圧のズレ(ΔV)は、図４のようになる。BEMFが不具合等の異常により、本来の電圧(実線)より高くなれば、中点電位で検知する為、ゼロクロス検知のタイミングが早くなり、検知後のインターバル(Tz-c:標準は電気角で30°)後の相電流転流タイミングが早くなる（図４(b)参照）。
反対に、BEMFが不具合等の異常により、本来の電圧(実線)より低くなれば、相電流転流タイミングが遅くなる（図４(c)参照）。このタイミングが極端に(例えば数十度以上)ズレると、異音が発生したり、更に進むと、極端な場合、ＧＮＤ、又は電源電圧に固定となりゼロクロス検知が発生せず、モータ停止となる。
【００２４】
BEMF電圧はモータ(磁気回路の構成、性能)、回転数等で変わってくるが、モータの仕様が決定すれば、個別に決定できる。実施例１では、中点電位電圧に対し、検知回路を構成する部品の精度上、５〜１０％程度(電源電圧と同程度のBEMF電圧発生で、制御電気角度では３度〜６度程度)の精度で検知でき、それ以上のズレに対して異常判定を行うとし、その幅を図３では、Tnで示す。実施例１では、この幅Tnを、図４に示すように電圧で捉えるようにする（２ΔＶ＝Tn）。
【００２５】
実施例１において、ゼロクロス予測タイミングで検知すると、正常であれば、BEMF電位は、ゼロクロス点の為電源電圧の中点(１／２)電位を検知する（図４(a)参照）。例えば、電源電圧が12Vであれば、中点電位は6Vとなり、Ａ／Ｄ変換後は変換分解能が10bitであれば512LSB程度を計測するように図１のA/Dインターフェース回路６の定数を設定する。
また、電気角としての誤差を3度とした場合、BEMF発電電位が12VP-Pであれば、誤差許容Tnは0.3Vとなり、Ａ／Ｄ変換値では、２５LSB程度となり、512±25LSBが判定値となる。
【００２６】
以上のように、異常判定は、ゼロクロス予測タイミングで電源電圧と、BEMF電圧の電圧を比較し、BEMF電位が、１／２電源電圧＋許容電圧(例では512±25LSB)を超えた場合に計測している相のBEMFゼロクロスタイミング異常と判定する。
異常判定部２５で判定された信号はゼロクロスタイミング作成部２６へ伝達される。ゼロクロスタイミング作成部２６は、異常判定部２５からの信号が正常であれば、ゼロクロス信号入力で検知したゼロクロスタイミングデータを、異常であれば、ゼロクロスタイミング予測部２３とタイミング調整部２４で生成した異常相のゼロクロスタイミング予測データを、各相のゼロクロスタイミングデータとしてタイミング作成しＰＷＭ制御部２２に出力（伝達）する。
【００２７】
従って、異常判定部２５での異常判定直後の、ゼロクロスタイミング作成部２６のＰＷＭ制御部２２に伝達するデータは、具体的には、タイミング図３で(Tzul，Tzvl，Tzwl)である。
【００２８】
次に、ゼロクロスタイミング予測部２３で次回以降の異常判定相の予測タイミングの設定について説明する。
次回以降の異常判定相の予測タイミング設定には、異常判定部２５に異常と判定された相の前後の相とのゼロクロス間の時間Tzuw＝Tzv2+Tzw2の1/2をとり、異常相のゼロクロス予測タイミング(Tzv3)とする。なお、相のゼロクロス異常相が連続する場合は、相数に応じた等分割で各異常相のゼロクロス予測タイミングの基点とする。
【００２９】
図５は実施例１において３相のうちの１相のゼロクロスタイミングがなくなる異常を生じた場合のタイムチャートである。
図５は、Ｖ相のBEMFゼロクロス検知信号が、BEMF検知回路４より出力が無い場合で、Ｖ相の異常検知直後は、Tzvlの予測タイミングでのゼロクロスを基点とし、転流させる。次回のＶ相ゼロクロス予想タイミングは、Ｕ相とＷ相のゼロクロス検知時間間隔Tzuw＝Tzw2の1/2をＵ相ゼロクロス基点で、Ｖ相のゼロクロス予想タイミングTzv3とする。
【００３０】
次に、効果を説明する。
実施例１のモータ制御回路にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３１】
(1)３相コイルを有する３相センサレスブラシレスモータ５の３相コイルにおいて、コイル間の接続位置より逆起電力を検出し、検出した逆起電力の電圧ゼロクロスタイミングを用いてモータ回転制御を行うモータ制御回路１において、各相コイルの次回のゼロクロスタイミングを予測するゼロクロスタイミング予測部２３と、予測されたゼロクロスタイミングを用いて、制御回路側の異常を判定する異常判定部２５を備えたため、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
【００３２】
(2)上記(1)において、異常判定部２５により異常と判定されると、異常相で検出したゼロクロスタイミングを用いないようにし、且つ異常相のゼロクロスタイミングを作成して出力するゼロクロスタイミング作成部２６を備えたため、異常なゼロクロスタイミングを用いて制御が行われないようにし、且つその代わりとなるよう生成したゼロクロスタイミングにより良好に制御が継続するようにし、モータ制御回路の異常時に、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
【００３３】
(3)上記(1)又は(2)において、３相センサレスブラシレスモータ５のコイルとブリッジ点で接続されるように、２つのスイッチ素子（Ｑu1とＱu2、Ｑv1とＱv2、Ｑw1とＱw2）で構成したハーフブリッジ回路を各相に設けた駆動ＴＲ回路３と、スター結線の中点の電位から設定された基準電圧を出力する中点電位回路４１を備え、異常判定部２５は、中点電位回路４１からの基準電圧と、各相におけるブリッジ点の電圧を、予測されたゼロクロスタイミングにおいて比較して異常を判定するため、BEMFのゼロクロスタイミングの異常を電圧比較により精度よく検出して、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができる。
【実施例２】
【００３４】
実施例２はゼロクロス信号の周期異常を検出する例である。
構成を説明する。
図６は実施例２のモータ制御回路の回路構成を示す図である。
実施例２のモータ制御回路１は、ゼロクロス信号から異常判定を行う。モータ制御回路１は、制御回路２、駆動ＴＲ回路３、BEMF検知回路４、３相センサレスブラシレスモータ５を備え、A/Dインターフェース回路６を備えていない。
【００３５】
図７は実施例２のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
実施例２の制御回路２は、PWM制御部２２、ゼロクロスタイミング予測部２３、タイミング調整部２４、ゼロクロスタイミング作成部２６、異常判定部２７、を備え、A/D変換回路２１を備えていない。
【００３６】
異常判定部２７は、前回の検出ゼロクロスタイミング及び予測されたゼロクロスタイミングから演算される周期と、前回の検出ゼロクロスタイミング及び今回検出されたゼロクロスタイミングから演算される周期とを比較して異常判定を行う。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００３７】
作用を説明する。
[BEMFゼロクロス信号の周期による異常判定作用と転流補償作用]
実施例２の異常判定部２７では、予測値に対するズレ量、つまりタイミングの許容誤差を図３の時間Tnとし、Tn以上のズレに対して異常の判定を行う。なお、実際の回路構成、制御電気角度では、時間Tnは±3度〜6度程度の精度となる。
図３を用いて説明すると、Ｖ相のゼロクロス信号にズレが生じた場合、Ｕ相はTzulの正常信号が、Ｖ相はTzv2の短いタイミングでBEMFのゼロクロス信号が発生し、予測値に対し時間Tn以上のズレである為、Ｖ相は異常と判定される。
Ｗ相にはTzw2の長い信号が検知されるが、異常Ｖ相の予測値Tzvl(誤差∠jTV2)で補正された後判定され、正常と判定される。
【００３８】
図５を用いてさらに、Ｖ相のゼロクロス信号が消失した場合を説明する。この場合、Ｕ相はTzulの正常信号であり、Ｖ相は検知信号が無く、Ｖ相のゼロクロス予測タイミング＋時間Tnを経過した時点で、故障判定となる。
Ｗ相にはTzw2の長い信号が検知されるが、故障Ｖ相の予測値Tzvlで補正された後判定され、正常と判定される。
異常判定後の補償処理については、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
効果を説明する。実施例２のモータ制御回路にあっては、(1)，(2)に加えて、以下の効果を有する。
(4)上記(1)又は(2)において、異常判定部２７は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する周期と検出されたゼロクロスタイミングから演算する周期を比較して異常を判定するため、予測するゼロクロスタイミングに設定した時間幅Tnの範囲内に検出されたゼロクロスタイミングから演算される周期が来るかどうかにより異常を精度よく判定し、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
その他作用効果は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００４０】
実施例３は、ゼロクロス信号の周期の長短を検出する例である。
実施例３の異常判定部２７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に検出されるゼロクロスタイミングの周期差により異常を判定する。
その他構成は、実施例２と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
作用を説明する。
[BEMFゼロクロス信号の周期長短による異常判定作用と転流補償作用]
実施例３の異常判定部２７では、実際のBEMFゼロクロス検知信号にズレが発生すると、各相のゼロクロスの検知タイミングが、予測タイミングに対して、許容ズレ範囲内のタイミングと、それよりズレた、長いタイミングと短いタイミングが検出される。そして、長いタイミングと短いタイミングの信号に挟まれたBEMFゼロクロス相が故障相と判断される。
【００４２】
図３を参照して、Ｖ相のゼロクロス信号にズレが生じた場合を説明する。この場合、Ｕ相はTzulの正常信号となり、Ｖ相はTzv2の短いタイミング信号が、Ｗ相にはTzw2の長い信号が検知される為、異常相はＶ相と判定される。
【００４３】
図５を参照して、さらにＶ相のゼロクロス信号が消失した場合について説明する。この場合、Ｕ相はTzulの正常信号が、Ｖ相は検知信号が無く、Ｗ相にはTzw2の長い信号が検知される為、異常相はＶ相と判定される。
【００４４】
次に、上記の判定で、ゼロクロスタイミングが故障と判定された相が検出された場合の処理について説明する。
【００４５】
周期性が正常と判断される相のゼロクロス間周期とゼロクロスタイミングをもちいて、異常と判断された相のゼロクロスタイミングを想定して、ゼロクロスタイミング故障相の転流制御を行う。
まず第１に、故障検知相の前の相で行われた補正量があった場合、その補正量で補正した、故障検知相の予測タイミングで転流制御する。
第２に、次回の故障判定相の予測タイミング設定には、故障と判定された相の前後の相のゼロクロス間の時間Tzとゼロクロスタイミングをもちいる。
【００４６】
さらに、正常相が複数ある場合、異常相の前後にある正常な２相のゼロクロス間の中間タイミング((Tzv2+Tzw2)/2)を、次回の異常予測タイミングの基点とする。相のゼロクロス故障相が連続する場合は、相数に応じた等分割で各異常相のゼロクロス予測タイミングの基点とする。
【００４７】
さらに、正常相が1相の場合、連続する異常相の直前の相のゼロクロス位置より、直前相の次回ゼロクロスタイミング予測周期Tzの1/相数(3相の場合1/3)づつ進んだ位置を故障相の次回ゼロクロス予測タイミングとして以後の相間転流制御をする。
【００４８】
効果を説明する。実施例３のモータ制御回路にあっては、上記(1)，(2)に加えて、以下の効果を有する。
(5)上記(1)又は(2)において、異常判定部２７は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する他相との周期差と、検出された複数相のゼロクロスタイミングから演算する周期差を比較して異常を判定するため、電気角上、ほぼ均等な差となる前後の他相との周期差から、周期の長短の異常を精度よく検出し、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
【００４９】
(6)上記(2)に記載のモータ制御回路において、ゼロクロスタイミング作成部２６は、異常と判断した相以外のゼロクロスタイミングから異常と判定した相のゼロクロスタイミングをＰＷＭ制御部２２に出力するため、他相との関係性を考慮して、異常時に用いるゼロクロスタイミングを決定し、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例４】
【００５０】
実施例４は、異常判定部が比較電圧からスイッチ素子の異常を検出する例である。
構成を説明する。
図８は実施例４のモータ制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
実施例４では、異常判定部２５が、スイッチ素子異常判定部２５１を備える。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００５１】
作用を説明する。
[スイッチ素子の異常検出作用]
スイッチ素子異常判定部２５１は、ゼロクロスタイミング予測部２３で予測した各ゼロクロスタイミング(Tzu1，Tzv1，Tzw1)を基に、スイッチ素子の異常を検出する。BEMF検知相のインバータとして機能する駆動ＴＲ回路３のスイッチ素子が異常によって、通電オフ時に低抵抗成分を持つようになると、BEMF検知回路４で検知するブリッジ電圧、つまり相コイル結線の中点接続電位がΔＶズレることになる。
【００５２】
図９は実施例４の駆動の一つの回路状態を示す説明図である。
図９では、コイル部５w、５vが通電状態となるようスイッチ素子Ｑw1、Ｑv2をオンにし、他のスイッチ素子Ｑu1、Ｑu2、Ｑw2、Ｑv1がオフの状態とする。これにより、コイル部５Ｕからコンパレータへの出力によりBEMFの検出を行う。
【００５３】
図１０はスイッチ素子が正常な状態の等価回路を示す説明図である。
等価回路では、コイル部はコイルインピーダンスを表す抵抗と、BEMFを表す交流電源であり、スイッチ素子はスイッチとして表される。
図１１はスイッチ素子Ｑu2が低抵抗を持つ異常状態の場合の等価回路を示す説明図である。図１２はスイッチ素子Ｑu1が低抵抗を持つ異常状態の場合の等価回路を示す説明図である。
【００５４】
以下に、この等価回路を用いたスイッチ素子Ｑu1，Ｑu2の異常により生じた抵抗成分Ｒqu1，Ｒqu2とBEMFの電圧の偏りと、BEMFゼロクロス点について説明する。
各相のコイル抵抗成分は同じとみなすことができ、そのＮ倍の抵抗値をスイッチ素子が持つようになったとすると、BEMF測定点の電圧比を電圧Ｖsとして、等価回路より、下記関係が求められ影響度が推定できる。
【００５５】
まず図１２のようにハイサイドＱu1が異常の場合は下記のようになる。
【００５６】
（数１）  Ｖｓ＝（Ｎ＋３）／（２Ｎ＋３）×Ｖbat
【００５７】
次に図１１のようにローサイドＱu2が異常の場合は下記のようになる。
【００５８】
（数２）  Ｖｓ＝Ｎ／（２Ｎ＋３）×Ｖbat
【００５９】
以上の数１、数２から、具体的には、例えば５％以上のズレから判定する場合、比較電圧は1/2Ｖbatであり、0.5が基準のため、下記のときＮ値を求めればコイル抵抗の何倍の抵抗から検知できるかがわかる。
【００６０】
数１のハイサイドの式を用いると、（Ｎ＋３）／（２Ｎ＋３）＝0.525となり、Ｎ＝28.5（倍）となり、モータ（ステータ）コイルの抵抗が500mΩであれば、14.5Ωの劣化状態から検出可能となる。これは、実施例４のスイッチ素子異常判定部２５１が、早期にスイッチ素子の劣化状態を検出できることを示している。
また、BEMFの発電電圧は電源電圧（例えば１２Ｖ）相当発生する例では、ゼロクロス近辺においては、１度当たり約0.1Ｖの変化となるため、上記スイッチ素子異常では、約３度分の検知ズレから検知可能になる。
【００６１】
効果を説明する。
実施例４のモータ制御回路にあっては、上記(1)，(2)，(3)に加えて、以下の効果を有する。
(7)上記(3)において、異常判定部２５は、予測されたゼロクロスタイミングにおける中点電位回路４１からの基準電圧及び各相におけるブリッジ点の電圧の電圧差からスイッチ素子の異常を判定するスイッチ素子異常判定部２５１を備えたため、スイッチ素子の劣化を早期に検出して、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ異常モードが発生しないようにできる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例５】
【００６２】
実施例５は、異常判定部が比較周期からスイッチ素子の異常を検出する例である。
構成を説明する。
図１３は実施例５のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
実施例５では、異常判定部２７が、スイッチ素子異常判定部２７１を備える。
その他構成は実施例２と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
作用を説明する。
[スイッチ素子の異常検出作用]
実施例５のスイッチ素子異常判定部２７１では、まず各相間でのゼロクロスタイミング間の時間Tにおいて、前回の計測値(例えばTv1)と今回の計測値（例えばTv2)を比較する。
そして、その差を判別することにすることにより、例えば、前回計測値より短い場合、アッパーアーム側のスイッチ素子が劣化（ショートモード）と判定し、前回計測値より長い場合、ロアアーム側のスイッチ素子が劣化（ショートモード）と判定する。
【００６４】
効果を説明する。
実施例５のモータ制御回路にあっては、上記(1)，(2)，(4)に加えて、以下の効果を有する。
(8)上記(4)において、異常判定部２７は、予測されたゼロクロスタイミングから演算する周期と検出されたゼロクロスタイミングから演算する周期の時間差からスイッチ素子の異常を判定するスイッチ素子異常判定部２７１を備えたため、スイッチ素子の劣化を早期に検出して、モータ制御回路の異常診断を充分に行うことができ、望まないモータ停止等が発生しないようにできる。
【００６５】
以上、本発明のモータ制御回路を実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、モータ結線には、スター結線やデルタ結線があり、他の結線であってもよい。
例えば、スイッチ素子としては、トランジスタやＦＥＴなどがあり、必要に応じて用いればよい。
【００６６】
例えば、実施例１では、PWM制御部２２は、目標回転数を外部ユニット等より回転数指示入力として入力し、その目標回転数になるよう制御しているが、予め設定された目標回転数になるよう制御するものであってもよい。
例えば、実施例４、実施例５では、異常判定部がスイッチ素子異常判定部を備えるようにしたが、別にあるいは、スイッチ素子異常判定部のみを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１のモータ制御回路の回路構成を示す図である。
【図２】実施例１のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
【図３】実施例１において３相のうちの１相のゼロクロスタイミングが異常を生じた場合のタイムチャートである。
【図４】BEMF電圧のズレが生じた場合のモータ駆動波形の状態を示す説明波形図である。
【図５】実施例１において３相のうちの１相のゼロクロスタイミングがなくなる異常を生じた場合のタイムチャートである。
【図６】実施例２のモータ制御回路の回路構成を示す図である。
【図７】実施例２のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
【図８】実施例４のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
【図９】実施例４の駆動の一つの回路状態を示す説明図である。
【図１０】スイッチ素子が正常な状態の等価回路を示す説明図である。
【図１１】スイッチ素子Ｑu2が低抵抗を持つ異常状態の場合の等価回路を示す説明図である。
【図１２】スイッチ素子Ｑu1が低抵抗を持つ異常状態の場合の等価回路を示す説明図である。
【図１３】実施例５のモータ制御回路の制御回路の制御ブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  モータ制御回路
２  制御回路
２１  A/D変換回路
２２  PWM制御部
２３  ゼロクロスタイミング予測部
２４  タイミング調整部
２５  異常判定部
２５１  スイッチ素子異常判定部
２６  ゼロクロスタイミング作成部
２７  異常判定部
２７１  スイッチ素子異常判定部
３  駆動ＴＲ回路
Ｑu1，Ｑu2  スイッチ素子
Ｑv1，Ｑv2  スイッチ素子
Ｑw1，Ｑw2  スイッチ素子
ＯＰ１〜ＯＰ３  比較器
４  BEMF検知回路
４１  中点電位回路
Ｒ１〜Ｒ５  抵抗
５  ３相センサレスブラシレスモータ
５ｕ  コイル
５ｖ  コイル
５ｗ  コイル
６  A/Dインターフェース回路
Ｒ６〜Ｒ１３  抵抗
７  検出回転数
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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