WO2018150908A1 - モータ制御装置およびモータ制御装置の制御方法 - Google Patents

モータ制御装置およびモータ制御装置の制御方法 Download PDF

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energization
angle
position detection
correction
control
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池田　健
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Mitsuba Corp
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Mitsuba Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device and a control method for the motor control device.
  • the brushless motor includes a stator having three-phase coils U, V and W, and a rotor having a field permanent magnet.
  • the brushless motor is driven by performing energization control of the stator according to the rotational position of the rotor.
  • the rotational position of the rotor is acquired by detecting, for example, the position of the magnetic pole of the rotor or the position of the magnetic pole of the sensor magnet that rotates with the rotor using a plurality of Hall sensors.
  • detection errors occur due to variations in the arrangement of the Hall sensors, variations in magnetic poles facing the Hall sensors, and the like (for example, Patent Documents 1 to 3).
  • Patent Documents 1 to 3 show a configuration for correcting a detection error of the rotational position of the rotor.
  • the positional deviation of each Hall sensor measured in advance from the normal position is stored, and the rotational position detection error is corrected based on the stored information.
  • the position deviation is measured by checking the output of the Hall sensor while rotating the rotor angle in increments of 0.1 °, for example.
  • the ideal period between the magnetic poles is calculated by measuring the period of one rotation of the sensor magnet and dividing the measured period of one rotation by the number of magnetic poles.
  • the detection error in each sensor is calculated using the calculated ideal period.
  • the detection error is calculated by rotating the rotor at a predetermined rotational speed and comparing the theoretical value when there is no error with the actual measurement result.
  • positional deviation is measured by checking the output of each Hall sensor while measuring the rotational position of the rotor using a measuring device different from the Hall sensor.
  • it is possible to acquire the positional deviation of the Hall sensor and the magnetic pole position with reference to the predetermined position of the rotor.
  • the detection position can be corrected for each hall sensor with the predetermined position as a reference.
  • there is a problem that the measurement of the displacement is costly.
  • An object of an aspect of the present invention is to provide a motor control device and a motor control device control method capable of accurately correcting a rotational position detection error at a low cost.
  • One aspect of the present invention is a motor control device that performs energization control on a three-phase coil of a brushless motor to control rotation of a rotor, and includes a plurality of switching elements that are arranged so as to be able to switch a current flowing through the coil A plurality of sensors for detecting the rotational position of the rotor; and controlling the energization pattern of each switching element based on a position detection signal obtained by correcting a position detection signal output from the plurality of sensors using a predetermined correction coefficient. And a controller that outputs a drive signal for performing the correction before and after correction of the position detection signal of a predetermined sensor among the plurality of sensors with respect to a set value of an advance angle of the energization control.
  • a correction angle corresponding to the difference between the output patterns and a plurality of the energization patterns including the plurality of energization patterns are used to select different output patterns. From selected according to the conduction angle of the power control and the advance angle obtained by adding the correction angle.
  • the energization pattern is controlled in synchronization with the rising or falling timing of the position detection signal, and the plurality of output patterns have the same switching element continuously over the three or more timings.
  • a control method for a motor control device is a control method for a motor control device that performs energization control on a three-phase coil of a brushless motor to control rotation of a rotor
  • the motor control device includes: a plurality of switching elements arranged to be able to switch a current flowing through the coil; a plurality of sensors that detect a rotational position of the rotor; and a position detection signal that is an output of the plurality of sensors.
  • a control unit that outputs a drive signal for controlling the energization pattern of each switching element based on the position detection signal corrected using the correction coefficient, and the control method is configured to control the energization control by the control unit.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the control system of the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the structure with respect to the sensor magnet of the three Hall sensors shown in FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the operation example of the motor control apparatus shown in FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the operation example of the motor control apparatus shown in FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the operation example of the motor control apparatus shown in FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the operation example of the motor control apparatus shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the change of the electricity supply pattern based on the 1st output pattern which the motor control apparatus shown in FIG. 1 uses. It is a figure which shows the 1st output pattern which the motor control apparatus shown in FIG. 1 uses.
  • FIG. 1 It is explanatory drawing which shows the change of the electricity supply pattern based on the 2nd output pattern which the motor control apparatus shown in FIG. 1 uses. It is a figure which shows the 2nd output pattern which the motor control apparatus shown in FIG. 1 uses. 3 is a flowchart illustrating an operation example of an output pattern selection unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a control system of the motor control device 4 of the present embodiment.
  • FIG. 1 shows the configuration of the brushless motor 1 and the motor control device 4.
  • the brushless motor 1 includes a stator having three-phase coils U, V, and W, and a rotor having a field permanent magnet.
  • a sensor magnet 2 that rotates together with the rotor is attached to the rotation shaft of the rotor.
  • the sensor magnet 2 is alternately magnetized with S and N poles in the rotational direction.
  • three Hall sensors 3U, 3V and 3W sensors for detecting the rotational position are attached at intervals of 120 ° in the rotational direction so that the switching of the magnetic poles of the sensor magnet 2 can be detected.
  • the three hall sensors 3U, 3V, and 3W are attached to a planar substrate 3B that is separated from the sensor magnet 2, as shown in FIG.
  • the distance Lv to the center line 2C in the rotation of the sensor magnet 2 of the hall sensor 3V (predetermined sensor) is the shortest distance among the distances Lu, Lv and Lw of the three hall sensors 3U, 3V and 3W.
  • the Hall sensor 3V is a predetermined sensor that serves as a reference when calculating the V-phase correction angle described later, but other Hall sensors are attached to the planar substrate 3B at the shortest distance. In the case of being present, another Hall sensor attached to the planar substrate 3B at the shortest distance may be a predetermined sensor.
  • the motor control device 4 is supplied with an inverter circuit 6 for switching currents to be passed from the DC power supply 5 to the coils U, V and W, three hall sensors 3U, 3V and 3W, and outputs of the hall sensors 3U, 3V and 3W. And a control circuit 7 for switching the inverter circuit 6.
  • first arm 11, a second arm 12, and a third arm 13 are connected in parallel to the DC power supply 5.
  • first arm 11 the connection point between the two switching elements WH and WL is connected to the coil W.
  • second arm 12 the connection point between the two switching elements VH and VL is connected to the coil V.
  • third arm 13 the connection point between the two switching elements UH and UL is connected to the coil U.
  • the switching elements WH, WL, VH, VL, UH and UL are connected to an IGBT (insulated gate bipolar transistor), a cathode connected to the collector of the IGBT, and an anode connected to the emitter of the IGBT.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the coils U, V, and W are star-connected. The ends of the coils U, V, and W opposite to the intersection (neutral point) side are electrically connected to the inverter circuit 6, respectively.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • the hall sensors 3U, 3V and 3W included in the motor control device 4 are constituted by, for example, a hall IC (integrated circuit).
  • the hall sensors 3U, 3V and 3W detect the rotational position of the rotary shaft, and the hall sensor 3U outputs a position detection signal Hu to the control circuit 7 as an output signal corresponding to the U phase.
  • the Hall sensor 3V outputs a position detection signal Hv to the control circuit 7 as an output signal corresponding to the V phase
  • the Hall sensor 3W outputs to the control circuit 7 as an output signal corresponding to the W phase.
  • a position detection signal Hw is output.
  • the control circuit 7 includes a gate control voltage output unit 8 and a control unit 9.
  • the gate control voltage output unit 8 is based on the PWM signals (drive signals) CWH, CWL, CVH, CVL, CUH and CUL input from the drive signal generation unit 91, and the switching elements WH, WL, VH, VL, UH and UL.
  • PWM signals GWH, GWL, GVH, GVL, GUH, and GUL applied to each gate are generated and output.
  • the control unit 9 is a microcomputer (processor) provided with a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) and the like.
  • the ROM includes a rewritable nonvolatile storage device such as a flash memory.
  • the control unit 9 includes a drive signal generation unit 91, a position correction unit 92, an output pattern selection unit 93, a correction information generation unit 94, and a storage unit 95.
  • the storage unit 95 stores drive information 951, a correction coefficient 952, a V-phase correction angle 953, a first output pattern 954, and a second output pattern 955.
  • the motor control device 4 of this embodiment has at least the following two functions. That is, the motor control device 4 generates and stores correction information for correcting detection errors of the position detection signals Hu, Hv and Hw of the hall sensors 3U, 3V and 3W, and the hall sensors 3U, 3V and Based on the 3W position detection signals Hu, Hv, and Hw and the stored correction information, the brushless motor 1 is driven and controlled (hereinafter referred to as a drive control function).
  • the drive information 951 stored in the storage unit 95 is information representing how the control circuit 7 drives the inverter circuit 6 in the drive control function.
  • the drive information 951 includes, for example, an operation command related to driving of the brushless motor 1 (representing command contents such as start, stop, normal rotation, reverse rotation, output, rotation speed, etc.), advance angle and energization in the energization control of the inverter circuit 6. It includes information representing the correspondence with the corner command value.
  • the drive signal generation unit 91 determines the advance angle value and the energization angle value by referring to the drive information 951, for example.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an example of the position detection signals Hu, Hv, and Hw output from the hall sensors 3U, 3V, and 3W, and the advance angle and the energization angle in the energization control of the inverter circuit 6.
  • FIG. 3 shows a correspondence relationship between the position detection signals Hu, Hv, and Hw and an angle region in which the switching element VH is turned on.
  • the horizontal axis represents the rotational position of the magnetic pole of the rotor of the brushless motor 1 in electrical angle.
  • the position detection signals Hu, Hv, and Hw have a phase difference of 120 ° from each other with an electrical angle of 360 ° as one cycle, and change to an H level or an L level every 180 °.
  • the change from the L level to the H level of the position detection signal Hu is referred to as a hole edge HE1.
  • the change from the H level to the L level of the position detection signal Hu is referred to as a hole edge HE4.
  • the change from the L level to the H level of the position detection signal Hv is referred to as a hole edge HE3.
  • a change from the H level to the L level of the position detection signal Hv is referred to as a hole edge HE6.
  • the change from the L level to the H level of the position detection signal Hw is referred to as a hole edge HE5.
  • the change from the H level to the L level of the position detection signal Hw is referred to as a hole edge HE2.
  • the electrical angle between the hole edges is 60 °.
  • the area between the hole edge HE1 and the hole edge HE2 is referred to as a hole stage 1 (hereinafter simply referred to as stage 1 (hereinafter the same)).
  • stage 1 the area between the hole edge HE2 and the hole edge HE3
  • stage 3 the hole edge HE4
  • a stage 3 the hole edge HE3 and the hole edge HE4
  • a portion between the hole edge HE4 and the hole edge HE5 is referred to as a stage 4.
  • a portion between the hole edge HE5 and the hole edge HE6 is referred to as a stage 5.
  • a portion between the hole edge HE6 and the hole edge HE1 is referred to as a stage 6.
  • the drive signal generation unit 91 turns on the switching element VH in synchronization with the hall edge HE3 and synchronizes with the hall edge HE5. Turn off.
  • the hall sensors 3U, 3V and 3W generate the hall edges HE1 to HE6 at positions where the position detection signals Hu, Hv and Hw are advanced by 30 ° in electrical angle with respect to the magnetic pole position of the rotor. Has been placed. Therefore, when the switching element VH is turned on in synchronization with the hole edge HE3, the advance value becomes 30 °.
  • the drive signal generation unit 91 changes the values of the advance angle and the energization angle based on the energization control with the advance angle of 30 ° and the energization angle of 120 °.
  • the drive signal generation unit 91 retards the switching element VH by 10 ° from the hall edge HE3 and 5 °.
  • the advanced rotation position rotates on at the advanced rotation position (rotation position delayed by 5 ° from the hole edge HE3).
  • the drive signal generator 91 is turned off at a rotational position where the switching element VH is retarded by 15 ° from the hole edge HE5.
  • the drive signal generation unit 91 advances the switching element VH by 30 ° from the hall edge HE 3 and further 22 Turned on at a rotational position advanced by 5 ° (rotational position advanced by 52.5 ° from the hole edge HE3).
  • the correction coefficient 952 and the V-phase correction angle 953 stored in the storage unit 95 are information for correcting detection errors included in the position detection signals Hu, Hv, and Hw output from the hall sensors 3U, 3V, and 3W. It is generated by the correction information generation unit 94.
  • the correction information generation unit 94 generates a correction coefficient 952 and a V-phase correction angle 953 based on the position detection signals Hu, Hv, and Hw output from the hall sensors 3U, 3V, and 3W.
  • the correction coefficient 952 is a coefficient for correcting the variation when there is a variation in the interval between the hole edges HE1 to HE6 in the position detection signals Hu, Hv, and Hw.
  • 4 shows the position detection signals Hu, Hv, and Hw, and the position detection signals Huc, Hvc, and Hwc obtained by correcting the position detection signals Hu, Hv, and Hw by the position correction unit 92.
  • 3 is a diagram illustrating an example of energization control in the same manner as FIG.
  • the correction information generation unit 94 measures the time intervals T1 to T6 of the hole edges HE1 to HE6 in the position detection signals Hu, Hv and Hw with the brushless motor 1 rotated at a constant speed. Then, the correction information generation unit 94 determines, as a reference hole edge, a hole edge whose time interval is reduced by widening the position of the hole edge in the rotation direction of the brushless motor 1 out of the two hole edges having the minimum time interval. Any one of the position detection signals Hu, Hv and Hw corresponding to the phase with the reference hole edge is determined as the reference position detection signal. In the example shown in FIG.
  • the time interval T4 is the smallest, and the hole edge HE4 and the hole edge HE5 that have a time interval that becomes smaller by moving the position of the hole edge in the rotation direction is the hole edge HE4. is there. Therefore, the hole edge HE4 becomes the reference hole edge, and the position detection signal Hu becomes the reference position detection signal.
  • the correction information generation unit 94 calculates an average value of time intervals corresponding to the H level or L level of the determined reference position detection signal.
  • the correction information generation unit 94 calculates an average value of the time intervals T1, T2, and T3 corresponding to the H level of the position detection signal Hu determined as the reference position detection signal, and supports the L level.
  • the average value of the time intervals T4, T5 and T6 to be calculated is calculated.
  • the correction information generation unit 94 calculates the ratio between the calculated average value and each time interval as a correction coefficient for each of the hole edges HE1 to HE6.
  • the correction information generation unit 94 stores the calculated correction coefficient for each of the hole edges HE1 to HE6 in the storage unit 95 as the correction coefficient 952 together with information for specifying the reference position detection signal.
  • the position correction unit 92 uses the correction coefficient 952 generated by the correction information generation unit 94 to correct the intervals between the hole edges HE1 to HE6 in the position detection signals Hu, Hv, and Hw, thereby correcting the position detection signal.
  • Huc, Hvc, and Hwc are generated and output to the drive signal generation unit 91.
  • the position correction unit 92 corrects the positions of the hole edges HE1 to HE6 in the position detection signals Hu, Hv, and Hw using the correction coefficient 952, and sets the equally spaced hole edges HE1c to HE6c.
  • the position detection signals Huc, Hvc and Hwc having the same are generated.
  • the V-phase correction angle 953 is a V-phase hall sensor 3V when the correction coefficient 952 is calculated when the hall sensor 3V is used as a positioning reference with respect to the sensor magnet 2 in the structure shown in FIG. This is information for correcting the reference for energization control when the position detection signal is other than the position detection signal Hv. Specifically, in the example shown in FIG. 4, the difference between the hole edges HE3 and HE6 in the position detection signal Hv and the hole edges HE3c and HE6c in the corrected position detection signal Hvc is expressed as an electrical angle. The V-phase correction angle 953 is obtained.
  • V-phase correction angle 953 When the potential angle of the difference between the hole edge HE3 and the hole edge HE3c is different from the potential angle of the difference between the hole edge HE6 and the hole edge HE6c, for example, an average value of these potential angles is set as a V-phase correction angle 953. be able to.
  • the correction information generation unit 94 calculates the time interval between the hole edges HE1 to HE6 in the position detection signals Hu, Hv, and Hw measured with the brushless motor 1 rotated at a constant speed in the same manner as when calculating the correction coefficient 952.
  • the V-phase correction angle 953 can be determined using T1 to T6.
  • the correction information generation unit 94 stores the determined V-phase correction angle 953 in the storage unit 95. This V-phase correction angle 953 is used in energization control by the drive signal generation unit 91.
  • the drive signal generation unit 91 executes energization control based on the corrected position detection signals Huc, Hvc, and Hwc generated by the position correction unit 92. At that time, the drive signal generation unit 91 increases the advance value by the angle of the V-phase correction angle 953. Accordingly, the drive signal generation unit 91 can perform energization control on the basis of the hole edges HE3 and HE6 of the position detection signal Hv before correction in a pseudo manner. For example, in the example illustrated in FIG. 4, when performing energization control with an advance angle of 30 ° and an energization angle of 120 °, the drive signal generation unit 91 sets the advance angle to (the value of the V-phase correction angle 953 + 30 °). .
  • the drive signal generator 91 is turned on at a position where the switching element VH is advanced by the value of the V-phase correction angle 953 from the hall edge HE3c, and the switching element VH is advanced by the value of the V-phase correction angle 953 from the hall edge HE5c. Turn off at the position where it was moved.
  • FIG. 5 shows the position detection signals Hu, Hv, and Hw corrected by the position correction unit 92 with the position detection signals Hu, Hv, and Hw, and the position detection signals Hu, Hv, and Hw as shown in FIG. It is a figure which shows an example of electricity supply control similarly to FIG.
  • the example of energization control shown in FIG. 5 is a case where the advance angle is 60 ° and the energization angle is 165 °. If the advance angle corresponding to the V-phase correction angle 953 is not performed, the period during which the switching element VH is turned on is within the corrected stages 2 to 4 from the hole edges HE2c to HE5c. In this case, the switching element VH is turned on at a position delayed by 7.5 ° from the position of the hole edge HE2c, and the switching element VH is turned off at a position advanced by 7.5 ° from the position of the hole edge HE5c.
  • the energization control in which the advance angle shown in FIG. 5 is set to the V-phase correction angle + 60 ° is more than the energization control of the advance angle 60 ° and the energization angle 165 ° that does not have the advance of the V-phase correction angle 953. Theoretically, the error should be small.
  • an output pattern (second output pattern 955) corresponding to the excess angle (within the maximum V-phase correction angle) is prepared.
  • the output pattern includes a plurality of energization patterns.
  • the energization pattern is a combination of operation states of the plurality of switching elements WH, WL, VH, VL, UH, and UL.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the first output pattern 954.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the corrected position detection signals Huc, Hvc, and Hwc and the energization patterns of the respective switching elements UH, UL, VH, VL, WH, and WL, where the horizontal axis is an electrical angle. .
  • the switching elements UH, UL, VH, VL, WH and WL are continuously turned on (“ON”) or continuously turned off (“OFF”) (“ON” or “PWM”).
  • OFF continuously turned off
  • PWM controlled state PWM
  • Each stage 1 to 6 is further divided into three sections A, B and C, respectively. For the sections A, B and C, energization patterns are individually set. The periods (electrical angles) of the sections A, B and C vary depending on the advance value (including the V-phase correction angle) and the energization angle value.
  • the energization pattern of the section A indicates that the switching elements UH, UL, VH, VL, WH and WL are “OFF”, “OFF”, “PWM”, respectively. , “PWM”, “ON”, and “OFF”.
  • the energization pattern of the section B indicates that the switching elements UH, UL, VH, VL, WH and WL are combinations of “PWM”, “PWM”, “PWM”, “ON”, and “OFF”, respectively. It is.
  • the energization pattern of section C indicates that the switching elements UH, UL, VH, VL, WH and WL are combinations of “PWM”, “PWM”, “OFF”, “OFF”, “ON”, and “OFF”, respectively. It is.
  • FIG. 7 summarizes the example of the first output pattern 954 shown in FIG. 6 as a table.
  • the storage unit 95 stores the first output pattern 954 in a format as shown in FIG. 7, for example.
  • “1” indicates ON
  • “0” indicates OFF
  • “P” indicates PWM.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the second output pattern 955.
  • FIG. 8 shows the correspondence between the corrected position detection signals Huc, Hvc, and Hwc and the energization patterns of the switching elements UH, UL, VH, VL, WH, and WL, with the horizontal axis representing the electrical angle as in FIG. It is a figure which shows a relationship.
  • each of the stages 1 to 6 is further divided into three sections A, B, and C, respectively.
  • the periods (electrical angles) of the sections A, B and C vary depending on the advance value (including the V-phase correction angle) and the energization angle value.
  • the section C corresponds to the excess angle described with reference to FIG.
  • the electrical angle of the section C is set to (V phase correction angle + advanced angle (angle reduced by electrical angle 30 °) + energization angle (1/2 of the angle increased from 120 °)). Further, the electrical angle in the section C is limited to the value of the V-phase correction angle at the maximum.
  • the energization pattern of the section A is that the switching elements UH, UL, VH, VL, WH and WL are “PWM”, “PWM”, “PWM”, respectively. , “PWM”, “ON”, and “OFF”.
  • the energization pattern of the section B is a combination of the switching elements UH, UL, VH, VL, WH and WL of “PWM”, “PWM”, “OFF”, “OFF”, “ON” and “OFF”, respectively. It is.
  • the energization pattern of section C indicates that the switching elements UH, UL, VH, VL, WH and WL are combinations of “PWM”, “PWM”, “ON”, “OFF”, “ON”, and “OFF”, respectively. It is.
  • FIG. 9 summarizes the example of the second output pattern 955 shown in FIG. 8 as a table.
  • the storage unit 95 stores the second output pattern 955 in a format as shown in FIG. In FIG. 9, “1” is on, “0” is off, and “P” is PWM.
  • the output pattern selection unit 93 refers to the V phase correction angle 953 stored in the storage unit 95 and receives the set values of the advance angle and the energization angle in the energization control from the drive signal generation unit 91. And the output pattern selection part 93 selects an output pattern by the process shown in FIG. 10, for example, and transmits the information which shows the selected output pattern to the drive signal generation part 91.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an operation example of the output pattern selection unit 93.
  • the output pattern selection unit 93 performs the process shown in FIG. 10 when, for example, the setting value of the advance angle or the conduction angle is changed in the drive signal generation unit 91.
  • the output pattern selection unit 93 calculates a value of V-phase correction angle + advanced angle (angle reduced by 30 ° electrical angle) + energization angle (1 ⁇ 2 of the angle increased from 120 °) (step S1).
  • the output pattern selection unit 93 determines whether or not the value calculated in step S1 is larger than 60 ° (step S2). When the calculated value is not larger than 60 ° (No in Step S2), the output pattern selection unit 93 selects the first output pattern 954 (Step S3).
  • Step S4 the output pattern selection unit 93 selects the second output pattern 955 (Step S4). After the processes in steps S1 to S4, the output pattern selection unit 93 transmits information indicating the selected output pattern to the drive signal generation unit 91, and ends the process.
  • the motor control device 4 of the present embodiment corrects variations in the position detection signals Hu, Hv, and Hw output from the hall sensors 3U, 3V, and 3W, and corrects the position detection signal Hvc in the hall.
  • the advance angle of the V-phase correction angle corresponding to the position difference between the edges H3c and H6c and the hall edge H3 and H6 of the position detection signal Hv of the hall sensor 3V is corrected. Therefore, the detection error of the rotational position of the rotor can be accurately corrected at a low cost.
  • the motor control device 4 of the present embodiment controls the energization control by selectively using two types of output patterns in the energization control and adding the V-phase correction angle to the set value of the advance angle.
  • the range (advance angle range and energization angle range) is not limited.
  • the present embodiment is a motor control device 4 that performs energization control on the three-phase coils U, V, and W of the brushless motor 1 to control rotation of the rotor.
  • the motor control device 4 includes a plurality of switching elements UH, UL, VH, VL, WH, and WL arranged so as to be able to switch currents flowing through the coils U, V, and W; and a plurality of holes that detect the rotational position of the rotor.
  • Sensors 3U, 3V, and 3W based on position detection signals Huc, Hvc, and Hwc obtained by correcting the position detection signals Hu, Hv, and Hw, which are outputs of the plurality of hall sensors 3U, 3V, and 3W, using a predetermined correction coefficient
  • a control unit 9 that outputs PWM signals (drive signals) CWH, CWL, CVH, CVL, CUH, and CUL for controlling energization patterns of the switching elements UH, UL, VH, VL, WH, and WL.
  • the control unit 9 determines the difference between before and after correction of the position detection signals Hv and Hvc of the hall sensor 3V (predetermined sensor) among the hall sensors 3U, 3V and 3W with respect to the set value of the advance angle of the energization control.
  • a corresponding V-phase correction angle (correction angle) is added, and an output pattern that is used when selecting an energization pattern including a plurality of energization patterns is determined from a different first output pattern and second output pattern. The selection is made according to the added advance angle and the energization angle of energization control.
  • the energization pattern is controlled in synchronization with the rising or falling timing (hall edge) of the position detection signals Huc, Hvc, and Hwc, and the first output pattern includes switching elements over three or more timings.
  • the second output pattern is an output pattern including an energization pattern in which the switching element is continuously in the same energization state over three or more timings. is there.
  • the motor control device 4 in the above-described embodiment may be realized by a computer.
  • a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed.
  • the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system.
  • the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
  • a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time.
  • the program may be a program for realizing a part of the above-described functions, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system. It may be realized using a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).
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Abstract

ブラシレスモータの３相のコイルに通電制御を行って、ロータの回転制御を行うモータ制御装置は、コイルに流す電流を切り替え可能に配置された複数のスイッチング素子と；ロータの回転位置を検出する複数のセンサと；複数のセンサの出力である位置検出信号を所定の補正係数を用いて補正した位置検出信号に基づいて各スイッチング素子の通電パターンを制御するための駆動信号を出力する制御部と；を備え、制御部は、通電制御の進角の設定値に対して、複数のセンサのうち所定のセンサの位置検出信号の補正前後の差分に対応する補正角を付加し、複数の通電パターンを含み通電パターンを選択する際に用いられる出力パターンを、異なる複数の出力パターンから、補正角を付加した進角と通電制御の通電角とに応じて選択する。

Description

モータ制御装置およびモータ制御装置の制御方法
　本発明は、モータ制御装置およびモータ制御装置の制御方法に関する。
　本願は、２０１７年２月１５日に出願された日本国特許出願２０１７－０２５９６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ブラシレスモータは、３相のコイルＵ、ＶおよびＷを有するステータと、界磁用の永久磁石を有するロータとを備える。ブラシレスモータは、ロータの回転位置に応じてステータの通電制御を行うことで駆動される。ロータの回転位置は、例えば、ロータが有する磁極の位置あるいはロータと共に回転するセンサマグネットの磁極の位置を複数のホールセンサ等を用いて検出することで、取得されている。ロータの回転位置の検出においては、ホールセンサの配置のばらつきや、ホールセンサが対向する磁極のバラツキ等によって検出誤差が発生する（例えば、特許文献１～３）。特許文献１～３には、ロータの回転位置の検出誤差を補正するための構成が示されている。
　特許文献１に記載されている構成では、予め計測した各ホールセンサの正規位置からの位置ずれを記憶しておき、記憶した情報に基づき回転位置の検出誤差が補正される。この場合に、位置ずれの計測は、ロータの角度を例えば０．１°刻みで回転させながらホールセンサの出力を確認することで行われる。また、特許文献２に記載されている構成では、センサマグネットが１回転する周期を計測し、計測した１回転分の周期を磁極数で除することで各磁極間の理想周期が算出される。そして、算出した理想周期を用いて各センサにおける検出誤差が算出される。また、特許文献３が記載されている構成では、ロータを所定回転数で回転させ、誤差がない場合の理論値と、実際の計測結果とを比較することで検出誤差が算出される。
日本国特開２００５－１１０３６３号公報 日本国特許第４７２４０２４号公報 日本国特開２０１０－１１９２２０号公報
　特許文献１に記載されている構成では、ロータの回転位置をホールセンサとは別の計測機器を用いて計測しながら各ホールセンサの出力を確認することで位置ずれが計測される。この構成では、ロータの所定位置を基準として、ホールセンサの位置ずれや磁極位置のずれを取得することができる。この場合、所定位置を基準としてホールセンサ毎に検出位置を補正することができる。しかしながら、位置ずれの計測にコストがかかってしまうという課題がある。
　一方、特許文献２および特許文献３に記載されている構成では、ホールセンサ間や磁極間の間隔のばらつきを補正することはできる。しかしながら、複数のホールセンサの検出位置のうち、どのホールセンサの検出位置が理論値に最も近いのかということまでは把握することができない。
　本発明の態様は、ロータの回転位置の検出誤差を低コストで精度良く補正することができるモータ制御装置およびモータ制御装置の制御方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、ブラシレスモータの３相のコイルに通電制御を行って、ロータの回転制御を行うモータ制御装置であって、前記コイルに流す電流を切り替え可能に配置された複数のスイッチング素子と；前記ロータの回転位置を検出する複数のセンサと；前記複数のセンサの出力である位置検出信号を所定の補正係数を用いて補正した位置検出信号に基づいて各スイッチング素子の通電パターンを制御するための駆動信号を出力する制御部と；を備え、前記制御部は、前記通電制御の進角の設定値に対して、前記複数のセンサのうち所定のセンサの前記位置検出信号の補正前後の差分に対応する補正角を付加し、複数の前記通電パターンを含み前記通電パターンを選択する際に用いられる出力パターンを、異なる複数の前記出力パターンから、前記補正角を付加した前記進角と前記通電制御の通電角とに応じて選択する。
　上記モータ制御装置では、前記通電パターンは、前記位置検出信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングに同期して制御され、前記複数の出力パターンは、３以上の前記タイミングにわたって前記スイッチング素子を継続的に同一の通電状態とする通電パターンを含まない第１出力パターンと、３以上の前記タイミングにわたって前記スイッチング素子を継続的に同一の通電状態とする通電パターンを含む第２出力パターンと、を含んでもよい。
　また、本発明の別の一態様に係るモータ制御装置の制御方法は、ブラシレスモータの３相のコイルに通電制御を行って、ロータの回転制御を行うモータ制御装置の制御方法であって、前記モータ制御装置は、前記コイルに流す電流を切り替え可能に配置された複数のスイッチング素子と；前記ロータの回転位置を検出する複数のセンサと；前記複数のセンサの出力である位置検出信号を所定の補正係数を用いて補正した位置検出信号に基づいて各スイッチング素子の通電パターンを制御するための駆動信号を出力する制御部と；を備え、前記制御方法は、前記制御部によって、前記通電制御の進角の設定値に対して、前記複数のセンサのうち所定のセンサの前記位置検出信号の補正前後の差分に対応する補正角を付加することと；複数の前記通電パターンを含み前記通電パターンを選択する際に用いられる出力パターンを、異なる複数の前記出力パターンから、前記補正角を付加した前記進角と前記通電制御の通電角とに応じて選択することと；を含む。
　本発明の態様によれば、ロータの回転位置の検出誤差を低コストで精度良く補正することができる。
本発明の実施形態に係るモータ制御装置の制御系統を示すブロック図である。 図１に示す３つのホールセンサのセンサマグネットに対する構造の一例を示す図である。 図１に示すモータ制御装置の動作例を説明するための説明図である。 図１に示すモータ制御装置の動作例を説明するための説明図である。 図１に示すモータ制御装置の動作例を説明するための説明図である。 図１に示すモータ制御装置が用いる第１出力パターンに基づく通電パターンの変化を示す説明図である。 図１に示すモータ制御装置が用いる第１出力パターンを示す図である。 図１に示すモータ制御装置が用いる第２出力パターンに基づく通電パターンの変化を示す説明図である。 図１に示すモータ制御装置が用いる第２出力パターンを示す図である。 図１に示す出力パターン選択部の動作例を示すフローチャートである。
　以下、実施形態を通じて本発明を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
　以下、本実施形態におけるモータ制御装置を、図面を用いて説明する。
　図１は、本実施形態のモータ制御装置４の制御系統を示すブロック図である。図１は、ブラシレスモータ１およびモータ制御装置４の構成を示している。ブラシレスモータ１は、３相のコイルＵ、ＶおよびＷを有するステータと、界磁用の永久磁石を有するロータとを備える。ロータの回転軸には、ロータと共に回転するセンサマグネット２が取り付けられている。
　センサマグネット２は、回転方向にＳ極とＮ極が交互に着磁されている。センサマグネット２の近傍には、回転位置を検出する３つのホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗ（センサ）が回転方向に１２０°の間隔で、センサマグネット２の磁極の切り替わりを検出できるように取り付けられている。３つのホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗは、図２に示すように、センサマグネット２から離間された平面的な基板３Ｂに取り付けられている。ホールセンサ３Ｖ（所定のセンサ）のセンサマグネット２の回転における中心線２Ｃに対する距離Ｌｖは、３つのホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗの距離Ｌｕ、ＬｖおよびＬｗのうち最短な距離である。このような構造では、センサマグネット２に対して３つのホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗのうち中心に位置し、かつ最短距離に位置するホールセンサ３Ｖを基準としてセンサマグネット２に対する位置決めを行うことが適切である。例えば、ホールセンサ３Ｕを基準とした場合、ホールセンサ３Ｗの検出誤差が、ホールセンサ３Ｖを基準とする場合と比較して大きくなりやすくなる。なお、本実施形態において、ホールセンサ３Ｖが後述するＶ相補正角を算出する際に基準となる所定のセンサであるが、他のホールセンサが最短な距離で平面的な基板３Ｂに取り付けられている場合、最短な距離で平面的な基板３Ｂに取り付けられている他のホールセンサが所定のセンサであってもよい。
　モータ制御装置４は、直流電源５からコイルＵ、ＶおよびＷに流す電流を切り換えるインバータ回路６と、３つのホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗと、各ホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗの出力が入力され、インバータ回路６のスイッチングを行う制御回路７とを有する。
　インバータ回路６は、３つのアーム（第１のアーム１１、第２のアーム１２および第３のアーム１３）が直流電源５に対して並列に接続されている。第１のアーム１１は、２つのスイッチング素子ＷＨおよびＷＬの接続点がコイルＷに接続されている。第２のアーム１２は、２つのスイッチング素子ＶＨおよびＶＬの接続点がコイルＶに接続されている。第３のアーム１３は、２つのスイッチング素子ＵＨおよびＵＬの接続点がコイルＵに接続されている。なお、図１に示す例では、スイッチング素子ＷＨ、ＷＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＵＨおよびＵＬを、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）と、ＩＧＢＴのコレクタに接続されたカソード及びＩＧＢＴのエミッタに接続されたアノードを有する環流ダイオードとから構成しているが、例えばＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）等から構成してもよい。コイルＵ、ＶおよびＷは、例えば、スター結線されている。交点（中性点）側と反対側のコイルＵ、ＶおよびＷの端部は、インバータ回路６にそれぞれ電気的に接続されている。
　モータ制御装置４が有するホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗは、例えば、ホールＩＣ（集積回路）で構成される。ロータの回転軸が回転するとホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗは回転軸の回転位置を検出し、ホールセンサ３Ｕは、Ｕ相に対応する出力信号として、制御回路７に対して位置検出信号Ｈｕを出力し、ホールセンサ３Ｖは、Ｖ相に対応する出力信号として、制御回路７に対して位置検出信号Ｈｖを出力し、ホールセンサ３Ｗは、Ｗ相に対応する出力信号として、制御回路７に対して位置検出信号Ｈｗを出力する。
　制御回路７は、ゲート制御電圧出力部８と、制御部９とを含む。
　ゲート制御電圧出力部８は、駆動信号生成部９１から入力したＰＷＭ信号（駆動信号）ＣＷＨ、ＣＷＬ、ＣＶＨ、ＣＶＬ、ＣＵＨおよびＣＵＬに基づき、スイッチング素子ＷＨ、ＷＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＵＨおよびＵＬの各ゲートに印加されるＰＷＭ信号ＧＷＨ、ＧＷＬ、ＧＶＨ、ＧＶＬ、ＧＵＨおよびＧＵＬを生成して出力する。
　制御部９は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等を備えたマイクロコンピュータ（プロセッサ）である。ここで、ＲＯＭは、フラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性記憶装置を含む。制御部９は、駆動信号生成部９１と、位置補正部９２と、出力パターン選択部９３と、補正情報生成部９４と、記憶部９５を有する。記憶部９５は、駆動情報９５１、補正係数９５２、Ｖ相補正角９５３、第１出力パターン９５４および第２出力パターン９５５を記憶する。
　本実施形態のモータ制御装置４は、少なくとも次の２つの機能を有する。すなわち、モータ制御装置４は、ホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗの位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗが有する検出誤差を補正するための補正情報を生成して記憶する機能と、ホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗの位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗと記憶した補正情報とに基づき、ブラシレスモータ１を駆動制御する機能（以下、駆動制御機能という）とを有する。
　記憶部９５が記憶する駆動情報９５１は、駆動制御機能において、制御回路７がインバータ回路６をどのように駆動するかを表す情報である。駆動情報９５１は、例えば、ブラシレスモータ１の駆動に係る動作指令（始動、停止、正転、逆転、出力、回転数等の指令内容を表す）と、インバータ回路６の通電制御における進角および通電角の指令値との対応関係を表す情報を含む。駆動信号生成部９１は、例えば、駆動情報９５１を参照する等して、進角の値や通電角の値を決定する。
　図３は、ホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗが出力した位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗと、インバータ回路６の通電制御における進角および通電角の一例を説明するための説明図である。図３は、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗとスイッチング素子ＶＨがオンされる角度領域との対応関係を示す。横軸は、ブラシレスモータ１のロータの磁極の回転位置を電気角で表す。位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗは、電気角３６０°を１周期として、互いに１２０°の位相差を有し、１８０°毎にＨレベルまたはＬレベルに変化する。本実施形態では、位置検出信号ＨｕのＬレベルからＨレベルへの変化をホールエッジＨＥ１と称する。位置検出信号ＨｕのＨレベルからＬレベルへの変化をホールエッジＨＥ４と称する。位置検出信号ＨｖのＬレベルからＨレベルへの変化をホールエッジＨＥ３と称する。位置検出信号ＨｖのＨレベルからＬレベルへの変化をホールエッジＨＥ６と称する。位置検出信号ＨｗのＬレベルからＨレベルへの変化をホールエッジＨＥ５と称する。位置検出信号ＨｗのＨレベルからＬレベルへの変化をホールエッジＨＥ２と称する。ホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗが出力した位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗが誤差を含んでいないとすると（図３に示す例は位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗが誤差を含んでいない場合である）、各ホールエッジ間の電気角は６０°である。また、ホールエッジＨＥ１とホールエッジＨＥ２の間をホールステージ１（以下、単にステージ１という（以下、同様））と称する。ホールエッジＨＥ２とホールエッジＨＥ３の間をステージ２と称する。ホールエッジＨＥ３とホールエッジＨＥ４の間をステージ３と称する。ホールエッジＨＥ４とホールエッジＨＥ５の間をステージ４と称する。ホールエッジＨＥ５とホールエッジＨＥ６の間をステージ５と称する。ホールエッジＨＥ６とホールエッジＨＥ１の間をステージ６と称する。
　インバータ回路６の通電制御において進角を３０°とし、通電角を１２０°とする場合、駆動信号生成部９１は、スイッチング素子ＶＨをホールエッジＨＥ３に同期してオンし、ホールエッジＨＥ５に同期してオフする。本実施形態において、ホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗは、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗがロータの磁極位置に対して電気角で３０°進角した位置でホールエッジＨＥ１～ＨＥ６を発生するように配置されている。
　したがって、スイッチング素子ＶＨをホールエッジＨＥ３に同期してオンすることで、進角の値は３０°となる。本実施形態において、駆動信号生成部９１は、この進角３０°および通電角を１２０°の通電制御を基準として、進角と通電角の値を変化させる。
　また、例えば、インバータ回路６の通電制御において進角を２０°とし、通電角を１３０°とする場合、駆動信号生成部９１は、スイッチング素子ＶＨをホールエッジＨＥ３から１０°遅角させかつ５°進角させた回転位置（ホールエッジＨＥ３から５°遅角させた回転位置）でオンする。ここで、１０°の遅角分は、進角を２０°とする場合に基準となる進角３０°からの変化分（２０°－３０°＝－１０°）に対応する。また、５°の進角分は、基準となる通電角１２０°からの通電角１３０°の変化分の２分の１（（１３０°－１２０°）×０．５＝５°）に対応する。また、駆動信号生成部９１は、スイッチング素子ＶＨをホールエッジＨＥ５から１５°遅角させた回転位置でオフする。
　また、例えば、インバータ回路６の通電制御において進角を６０°とし、通電角を１６５°とする場合、駆動信号生成部９１は、スイッチング素子ＶＨをホールエッジＨＥ３から３０°進角させ且つさらに２２．５°進角させた回転位置（ホールエッジＨＥ３から５２．５°進角させた回転位置）でオンする。ここで、３０°の進角分は、進角を６０°とする場合に基準となる進角３０°からの変化分（６０°－３０°＝３０°）に対応する。また、２２．５°の進角分は、基準となる通電角１２０°からの通電角１６５°の変化分の２分の１（（１６５°－１２０°）×０．５＝２２．５°）に対応する。また、駆動信号生成部９１は、スイッチング素子ＶＨをホールエッジＨＥ５から７．５°進角させた回転位置でオフする。
　一方、記憶部９５が記憶する補正係数９５２とＶ相補正角９５３は、ホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗが出力する位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗが含む検出誤差を補正するための情報であり、補正情報生成部９４によって生成される。補正情報生成部９４は、ホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗが出力した位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗに基づいて、補正係数９５２とＶ相補正角９５３を生成する。
　まず、補正係数９５２について説明する。補正係数９５２は、例えば図４に示すように、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗにおけるホールエッジＨＥ１～ＨＥ６の間隔にばらつきがある場合に、ばらつきを補正するための係数である。なお、図４は、横軸を電気角とし、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗと、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗを位置補正部９２で補正した位置検出信号Ｈｕｃ、ＨｖｃおよびＨｗｃと、図３と同様にして通電制御の一例を示す図である。
　補正情報生成部９４は、ブラシレスモータ１を一定速度で回転させた状態で、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗにおけるホールエッジＨＥ１～ＨＥ６の時間間隔Ｔ１～Ｔ６を計測する。そして、補正情報生成部９４は、時間間隔が最小の２つのホールエッジのうち、ブラシレスモータ１の回転方向にホールエッジの位置を広げることで時間間隔が小さくなるホールエッジを基準ホールエッジと決定し、基準ホールエッジがある相に対応する位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗのいずれか１つを基準位置検出信号と決定する。図４に示す例では、時間間隔Ｔ４が最小であり、ホールエッジＨＥ４とホールエッジＨＥ５のうち、回転方向にホールエッジの位置を移動させることで時間間隔が小さくなるホールエッジは、ホールエッジＨＥ４である。したがって、ホールエッジＨＥ４が基準ホールエッジとなり、位置検出信号Ｈｕが基準位置検出信号となる。
　そして、補正情報生成部９４は、決定した基準位置検出信号のＨレベルまたはＬレベルに対応する時間間隔の平均値を算出する。図４に示す例では、補正情報生成部９４は、基準位置検出信号に決定した位置検出信号ＨｕのＨレベルに対応する時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の平均値を算出するとともに、Ｌレベルに対応する時間間隔Ｔ４、Ｔ５およびＴ６の平均値を算出する。さらに、補正情報生成部９４は、算出した平均値と各時間間隔との比の値を補正係数としてホールエッジＨＥ１～ＨＥ６毎に算出する。補正情報生成部９４は、算出したホールエッジＨＥ１～ＨＥ６毎の補正係数を、基準位置検出信号を特定する情報とともに、補正係数９５２として記憶部９５に記憶する。
　これに対し、位置補正部９２は、補正情報生成部９４が生成した補正係数９５２を用いて、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗにおけるホールエッジＨＥ１～ＨＥ６の間隔を補正し、補正した位置検出信号Ｈｕｃ、ＨｖｃおよびＨｗｃを生成して駆動信号生成部９１に対して出力する。図４に示す例では、位置補正部９２は、補正係数９５２を用いて、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗにおけるホールエッジＨＥ１～ＨＥ６の各位置を補正し、等間隔のホールエッジＨＥ１ｃ～ＨＥ６ｃを有する位置検出信号Ｈｕｃ、ＨｖｃおよびＨｗｃを生成する。
　次に、Ｖ相補正角９５３について説明する。Ｖ相補正角９５３は、図２に示すような構造においてホールセンサ３Ｖをセンサマグネット２に対する位置決めの基準としている場合に、補正係数９５２を算出する際の基準位置検出信号がＶ相のホールセンサ３Ｖの位置検出信号Ｈｖ以外であったときに、通電制御の基準を補正するための情報である。具体的には、図４に示す例において、位置検出信号ＨｖにおけるホールエッジＨＥ３およびＨＥ６と、補正後の位置検出信号ＨｖｃにおけるホールエッジＨＥ３ｃおよびＨＥ６ｃとの差を、電気角で表した値が、Ｖ相補正角９５３となる。ホールエッジＨＥ３とホールエッジＨＥ３ｃとの差の電位角とホールエッジＨＥ６とホールエッジＨＥ６ｃとの差の電位角とが異なる場合には、例えば、それら電位角の平均値をＶ相補正角９５３とすることができる。補正情報生成部９４は、補正係数９５２を算出する際と同様に、ブラシレスモータ１を一定速度で回転させた状態で計測された位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗにおけるホールエッジＨＥ１～ＨＥ６の時間間隔Ｔ１～Ｔ６を用いて、Ｖ相補正角９５３を決定することができる。補正情報生成部９４は、決定したＶ相補正角９５３を記憶部９５に記憶する。このＶ相補正角９５３は、駆動信号生成部９１による通電制御において使用される。
　駆動信号生成部９１は、位置補正部９２が生成した補正後の位置検出信号Ｈｕｃ、ＨｖｃおよびＨｗｃに基づいて通電制御を実行する。その際、駆動信号生成部９１は、Ｖ相補正角９５３の角度だけ、進角の値を増加させる。これによって、駆動信号生成部９１は、擬似的に補正前の位置検出信号ＨｖのホールエッジＨＥ３およびＨＥ６を基準として通電制御を行うことができる。例えば、図４に示す例では、進角３０°で通電角１２０°の通電制御を行う場合に、駆動信号生成部９１は、進角を（Ｖ相補正角９５３の値＋３０°）に設定する。駆動信号生成部９１は、スイッチング素子ＶＨをホールエッジＨＥ３ｃよりＶ相補正角９５３の値だけ進角させた位置でオンし、スイッチング素子ＶＨをホールエッジＨＥ５ｃよりＶ相補正角９５３の値だけ進角させた位置でオフする。
　しかしながら、駆動信号生成部９１による通電制御において、Ｖ相補正角９５３の値だけ進角の値を大きくする場合、次のような課題が生じる。すなわち、図５に示すように、通電角や進角の値が比較的大きい場合、Ｖ相補正角９５３を付加しないときには越えることがなかった他のホールステージに通電期間がわたってしまうことがあるという課題が生じる。図５は、横軸を電気角とし、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗと、位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗを位置補正部９２で補正した位置検出信号Ｈｕｃ、ＨｖｃおよびＨｗｃと、図３および図４と同様にして通電制御の一例を示す図である。
　図５に示す通電制御の例は、進角６０°で通電角１６５°とする場合である。仮にＶ相補正角９５３に対応する進角を行わなかったとすると、スイッチング素子ＶＨをオンさせる期間は、補正後のホールエッジＨＥ２ｃ～ＨＥ５ｃまでのステージ２～４に収まっている。この場合、ホールエッジＨＥ２ｃの位置から７．５°遅れた位置でスイッチング素子ＶＨがオンしホールエッジＨＥ５ｃの位置から７．５°進んだ位置でスイッチング素子ＶＨがオフする。これに対し、Ｖ相補正角９５３の値が７．５°を越えた場合、７．５°を越えた超過角の分だけ、ステージ１に通電期間がわたってしまっている。Ｖ相補正角９５３による進角の付加分は、本来、検出誤差を補正するために設定されたものである。
　よって、図５に示す進角をＶ相補正角＋６０°に設定する通電制御は、Ｖ相補正角９５３による進角の付加分を持たない進角６０°、通電角１６５°の通電制御よりも理論的には誤差が小さいはずである。しかしながら、通常、越えることがなかったホールステージに、他のホールステージに設定されている通電期間がわたることになると、ホールステージを単位として設定されている通常の通電パターンでは対応することができなくなる。Ｖ相補正角を付加する前には問題なく実行することができた進角６０°、通電角１６５°の通電制御が、Ｖ相補正角を付加することで実行できなくなるという課題が生じる。
　そこで、本実施形態では、通常の出力パターン（第１出力パターン９５４）に加え、超過角（ただし最大でＶ相補正角以内）に対応した出力パターン（第２出力パターン９５５）を用意し、超過角の有無に応じて、使用する出力パターンを切り替えることで、本来、実行することが可能なＶ相補正角の付加によるステージを越えた通電期間にも対応できるようにした。なお、出力パターンは、複数の通電パターンを含む。通電パターンは、複数のスイッチング素子ＷＨ、ＷＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＵＨおよびＵＬの動作状態の組み合わせである。
　図６は、第１出力パターン９５４の例を説明するための図である。図６は、横軸を電気角とし、補正後の位置検出信号Ｈｕｃ、ＨｖｃおよびＨｗｃと、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬの通電パターンとの対応関係を示す図である。通電パターンは、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬが、継続的にオンされた状態（「ＯＮ」）もしくは継続的にオフ「ＯＦＦ」された状態（「ＯＮ」または「ＰＷＭ」以外の期間）または一定の周期でオンまたはオフに制御された状態（ＰＷＭ制御された状態）（「ＰＷＭ」）のいずれかの組み合わせである。各ステージ１～６は、さらに３つの区間Ａ、ＢおよびＣにそれぞれ区分されている。区間Ａ、ＢおよびＣに対しては個別に通電パターンが設定されている。区間Ａ、ＢおよびＣの期間（電気角）は、進角の値（Ｖ相補正角を含む）と通電角の値によって変化する。
　例えば、ホールエッジＨＥ１ｃとホールエッジＨＥ２ｃで囲まれたステージ１では、区間Ａの通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＯＦＦ」、「ＯＦＦ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＮ」、および「ＯＦＦ」の組み合わせである。また、区間Ｂの通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＮ」、および「ＯＦＦ」の組み合わせである。また、区間Ｃの通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＦＦ」、「ＯＦＦ」、「ＯＮ」、および「ＯＦＦ」の組み合わせである。
　また、図７は、図６に示す第１出力パターン９５４の例をテーブルとしてまとめたものである。記憶部９５は、例えば、図７に示すような形式で第１出力パターン９５４を記憶する。図７において、「１」はオン、「０」はオフ、「Ｐ」はＰＷＭを表す。
　図８は、第２出力パターン９５５の例を説明するための図である。図８は、図６と同様に、横軸を電気角とし、補正後の位置検出信号Ｈｕｃ、ＨｖｃおよびＨｗｃと、各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬの通電パターンとの対応関係を示す図である。第１出力パターン９５４と同様、各ステージ１～６は、さらに３つの区間Ａ、ＢおよびＣにそれぞれ区分されている。区間Ａ、ＢおよびＣの期間（電気角）は、進角の値（Ｖ相補正角を含む）と通電角の値によって変化する。ここで、区間Ｃは、図５を参照して説明した超過角に対応する。したがって、区間Ｃの電気角は、（Ｖ相補正角＋進角（電気角３０°分減じた角度）＋通電角（１２０°から増加した角度の１／２））に設定される。また、区間Ｃの電気角は、最大でＶ相補正角の値に制限される。
　例えば、ホールエッジＨＥ１ｃとホールエッジＨＥ２ｃで囲まれたステージ１では、区間Ａの通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＮ」、および「ＯＦＦ」の組み合わせである。また、区間Ｂの通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＦＦ」、「ＯＦＦ」、「ＯＮ」、および「ＯＦＦ」の組み合わせである。また、区間Ｃの通電パターンが、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬがそれぞれ「ＰＷＭ」、「ＰＷＭ」、「ＯＮ」、「ＯＦＦ」、「ＯＮ」、および「ＯＦＦ」の組み合わせである。
　また、図９は、図８に示す第２出力パターン９５５の例をテーブルとしてまとめたものである。記憶部９５は、例えば、図９に示すような形式で第２出力パターン９５５を記憶する。図９において、「１」はオン、「０」はオフ、「Ｐ」はＰＷＭを表す。
　図１に示す駆動信号生成部９１は、出力パターン選択部９３が選択した出力パターン（第１出力パターン９５４または第２出力パターン９５５）を用いて、通電制御を行う。出力パターン選択部９３は、記憶部９５が記憶するＶ相補正角９５３を参照するとともに、駆動信号生成部９１から通電制御における進角と通電角の設定値を受信する。そして、出力パターン選択部９３は、例えば図１０に示す処理によって出力パターンを選択し、選択した出力パターンを示す情報を駆動信号生成部９１へ送信する。
　図１０は、出力パターン選択部９３の動作例を示すフローチャートである。出力パターン選択部９３は、例えば、駆動信号生成部９１において進角や通電角の設定値が変更された場合に、図１０に示す処理を実行する。出力パターン選択部９３は、Ｖ相補正角＋進角（電気角３０°分減じた角度）＋通電角（１２０°から増加した角度の１／２）の値を算出する（ステップＳ１）。次に、出力パターン選択部９３は、ステップＳ１で算出した値が６０°より大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。算出値が６０°より大きくない場合（ステップＳ２でＮｏの場合）、出力パターン選択部９３は、第１出力パターン９５４を選択する（ステップＳ３）。算出値が６０°より大きい場合（ステップＳ２でＹｅｓの場合）、出力パターン選択部９３は、第２出力パターン９５５を選択する（ステップＳ４）。出力パターン選択部９３は、ステップＳ１～Ｓ４の処理の後、選択した出力パターンを示す情報を駆動信号生成部９１へ送信し、処理を終了する。
　以上のようにして、本実施形態のモータ制御装置４は、ホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗが出力した位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗのばらつきを補正するとともに、補正後の位置検出信号ＨｖｃのホールエッジＨ３ｃおよびＨ６ｃとホールセンサ３Ｖの位置検出信号ＨｖのホールエッジＨ３およびＨ６との各位置の差に応じたＶ相補正角の進角を通電制御の進角の設定値に付加することで、通電制御における基準となる位置を補正する。
　よって、ロータの回転位置の検出誤差を低コストで精度良く補正することができる。さらに、本実施形態のモータ制御装置４は、通電制御において、２種類の出力パターンを選択的に使用することで、Ｖ相補正角を進角の設定値に付加することで、通電制御の制御範囲(進角の範囲や通電角の範囲）が制限されてしまうことがないようにした。
　また、本実施形態は、ブラシレスモータ１の３相のコイルＵ、ＶおよびＷに通電制御を行って、ロータの回転制御を行うモータ制御装置４である。このモータ制御装置４は、コイルＵ、ＶおよびＷに流す電流を切り替え可能に配置された複数のスイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬと；ロータの回転位置を検出する複数のホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗと；複数のホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗの出力である位置検出信号Ｈｕ、ＨｖおよびＨｗを所定の補正係数を用いて補正した位置検出信号Ｈｕｃ、ＨｖｃおよびＨｗｃに基づいて各スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬの通電パターンを制御するためのＰＷＭ信号（駆動信号）ＣＷＨ、ＣＷＬ、ＣＶＨ、ＣＶＬ、ＣＵＨおよびＣＵＬを出力する制御部９と；を備える。この制御部９は、通電制御の進角の設定値に対して、複数のホールセンサ３Ｕ、３Ｖおよび３Ｗのうちホールセンサ３Ｖ（所定のセンサ）の位置検出信号ＨｖおよびＨｖｃの補正前後の差分に対応するＶ相補正角（補正角）を付加し、複数の通電パターンを含み通電パターンを選択する際に用いられる出力パターンを、異なる第１出力パターンと第２出力パターンから、Ｖ相補正角を付加した進角と通電制御の通電角とに応じて選択する。
　また、本実施形態は、通電パターンが位置検出信号Ｈｕｃ、ＨｖｃおよびＨｗｃの立ち上がりまたは立ち下がりのタイミング（ホールエッジ）に同期して制御され、第１出力パターンは、３以上のタイミングにわたってスイッチング素子を継続的に同一の通電状態とする通電パターンを含まない出力パターンであり、第２出力パターンは、３以上の前記タイミングにわたってスイッチング素子を継続的に同一の通電状態とする通電パターンを含む出力パターンである。
　また、上述した実施形態におけるモータ制御装置４をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１　ブラシレスモータ
３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ　ホールセンサ（センサ）
４　モータ制御装置
６　インバータ回路
７　制御回路
８　ゲート制御電圧出力部
９　制御部
９１　駆動信号生成部
９２　位置補正部
９３　出力パターン選択部
９４　補正情報生成部
９５　記憶部
９５１　駆動情報
９５２　補正係数
９５３　Ｖ相補正角
９５４　第１出力パターン
９５５　第２出力パターン
Ｕ、Ｖ、Ｗ　コイル
ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ　スイッチング素子

Claims (3)

  1. 　ブラシレスモータの３相のコイルに通電制御を行って、ロータの回転制御を行うモータ制御装置であって、
    　前記コイルに流す電流を切り替え可能に配置された複数のスイッチング素子と；
    　前記ロータの回転位置を検出する複数のセンサと；
    　前記複数のセンサの出力である位置検出信号を所定の補正係数を用いて補正した位置検出信号に基づいて各スイッチング素子の通電パターンを制御するための駆動信号を出力する制御部と；を備え、
    　前記制御部は、
    　前記通電制御の進角の設定値に対して、前記複数のセンサのうち所定のセンサの前記位置検出信号の補正前後の差分に対応する補正角を付加し、
    　複数の前記通電パターンを含み前記通電パターンを選択する際に用いられる出力パターンを、異なる複数の前記出力パターンから、前記補正角を付加した前記進角と前記通電制御の通電角とに応じて選択する
    　モータ制御装置。
  2. 　前記通電パターンは、前記位置検出信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングに同期して制御され、
    　前記複数の出力パターンは、
    　　３以上の前記タイミングにわたって前記スイッチング素子を継続的に同一の通電状態とする通電パターンを含まない第１出力パターンと、
    　　３以上の前記タイミングにわたって前記スイッチング素子を継続的に同一の通電状態とする通電パターンを含む第２出力パターンと、を含む
    　請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　ブラシレスモータの３相のコイルに通電制御を行って、ロータの回転制御を行うモータ制御装置の制御方法であって、
    　前記モータ制御装置は、
    　前記コイルに流す電流を切り替え可能に配置された複数のスイッチング素子と；
    　前記ロータの回転位置を検出する複数のセンサと；
    　前記複数のセンサの出力である位置検出信号を所定の補正係数を用いて補正した位置検出信号に基づいて各スイッチング素子の通電パターンを制御するための駆動信号を出力する制御部と；を備え、
    　前記制御方法は、前記制御部によって、
    　前記通電制御の進角の設定値に対して、前記複数のセンサのうち所定のセンサの前記位置検出信号の補正前後の差分に対応する補正角を付加することと；
    　複数の前記通電パターンを含み前記通電パターンを選択する際に用いられる出力パターンを、異なる複数の前記出力パターンから、前記補正角を付加した前記進角と前記通電制御の通電角とに応じて選択することと；を含む
    　モータ制御装置の制御方法。
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