JP6198676B2 - モータ駆動制御方法およびモータ駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータのコイルに電流を流して、モータを駆動する駆動制御方法、および、モータ駆動制御装置に関する。

単相モータの駆動制御方法について、以下に説明する。
図１０は、比較例のモータ駆動制御装置を示す概略の構成図である。
図１０に示すように、比較例のモータ駆動制御装置１０１は、単相のブラシレスモータであるモータ２０の駆動を制御する。モータ２０は、例えば、ホール素子である位置検出器３０と、モータコイルＬｍとを備える。このモータ駆動制御装置１０１は、制御回路部１０４と、プリドライブ回路１０３と、Ｈブリッジ回路１０２とを備える。

制御回路部１０４は、位置検出器３０からの位置検出信号Ｓｐ（位置情報）に基づき、駆動制御信号Ｓｄを生成してプリドライブ回路１０３に出力する。
プリドライブ回路１０３は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、駆動信号Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２を生成する。生成した駆動信号Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２は、Ｈブリッジ回路１０２に出力される。
Ｈブリッジ回路１０２は、直流電源Ｖｄｄとグランドとの間に接続されたスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２を備える第１直列回路と、この第１直列回路に並列に接続されたスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４を備える第２直列回路とを備える。
スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである。
スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２との接続ノードと、スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４との接続ノードとの間には、モータ２０のモータコイルＬｍが接続される。
モータ駆動制御装置１０１は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４およびスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３を相補的にオン／オフしてモータコイルＬｍに流れるコイル電流ＩＬの方向を変化させる。これにより、モータ２０を駆動する。

図１１は、比較例の各通電制御期間のスイッチ素子の動作を示す図である。
ここでは、具体例として、モータ駆動制御装置１０１の通電制御によるスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の動作状態を示している。
第１通電制御期間（第１期間）において、スイッチ素子Ｑ１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３は、オフする。スイッチ素子Ｑ４は、オンする。なお、スイッチ素子Ｑ１は、ＰＷＭ制御とせず、オン制御としてもよい。
ＰＷＭ制御期間（第２期間）において、スイッチ素子Ｑ１は、所定のオンデューティでＰＷＭ制御される。ここでは、オフとオンにより、１周期のＰＷＭパルスを出力している。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３は、第１通電制御期間と同様にオフする。スイッチ素子Ｑ４は、第１通電制御期間と同様にオンする。
全相オフ制御期間（第３期間）において、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、オフする。
第２通電制御期間（第４期間）において、スイッチ素子Ｑ３は、ＰＷＭ制御される。スイッチ素子Ｑ２は、オンする。スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４は、オフする。なお、スイッチ素子Ｑ３は、ＰＷＭ制御とせず、オン制御としてもよい。

図１２は、比較例のコイル電流の変化を示すグラフである。図１１の制御方法におけるモータコイルＬｍに流れるコイル電流ＩＬの変化を示す。グラフの縦軸は、電流値を示している。グラフの横軸は、時刻を示している。

第１通電制御期間において、コイル電流ＩＬは、電流値Ｉａを維持する。
時刻ｔ１１〜ｔ１２のＰＷＭ制御期間において、コイル電流ＩＬは、電流値Ｉａから電流値Ｉｂに減少する。
時刻ｔ１２〜ｔ１３の全相オフ制御期間において、コイル電流ＩＬは、急激に減少して０Ａとなる。
時刻ｔ１３以降の第２通電制御期間において、コイル電流ＩＬは、徐々に減少して電流値（−Ｉａ）に到達し、この電流値（−Ｉａ）を維持する。

このように、比較例の制御方法では、通電切り替え時に全相オフ期間が設けられているため、モータコイルＬｍに大きなエネルギが蓄積されたまま、このモータコイルＬｍに流れるコイル電流ＩＬの向きが急激に切り替わる。そのため、電源ラインに多くの回生電流が流れて、大きなキックバック現象が発生し、単相モータの振動やノイズが大きくなるという問題がある。

このような問題に対して、キックバック現象を抑制するモータ制御方法が開示されている。特許文献１の要約の解決手段には、「第１〜第４のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４間に架け渡されたモータコイル８４を制御してモータ８０を制御する方法であって、前記第１Ｔｒ１からモータコイル８４を介して前記第４Ｔｒ４側に通電させる第１通電制御ステップと、第１Ｔｒ１をＰＷＭ制御する第１ＰＷＭ制御ステップと、前記第３Ｔｒ３から前記モータコイル８４を介して第４Ｔｒ４側に回生電流を発生させる回生制御ステップと、第３Ｔｒ３から前記モータコイル８４を介して第４Ｔｒ４側に通電するノーオーバーラップ制御ステップと、前記第２Ｔｒ２をＰＷＭ制御する第２ＰＷＭ制御ステップと、第２Ｔｒ２のＰＷＭ制御を停止して第２Ｔｒ２から前記モータコイル８４を介して第３Ｔｒ３側に通電させる第２通電制御ステップとを含む。」と記載されている。

特開２００９−２９６８５０号公報

上記の特許文献１のモータ制御方法には、次の様な問題がある。すなわち、回生するエネルギが比較的小さい場合は、回生制御ステップ、ノーオーバーラップ制御ステップなどによってモータコイルに蓄積したエネルギを全て放出することができる。しかし、回生するエネルギが比較的大きい場合、これらの制御ステップを用いても、モータコイルに蓄積したエネルギを効果的に放出することができない。よって、キックバック現象の発生により、モータが振動し、ノイズが発生する虞がある。

そこで、本発明は、モータのコイル電流の方向を変化させる通電切り替えの際に、モータコイルに蓄積したエネルギを効果的に放出することができ、キックバック現象の発生を抑制して、モータの振動やノイズを抑制できるモータ駆動制御方法およびモータ駆動制御装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するため、第１の発明は、直流電源とグランドとの間に接続された第１、第２スイッチ素子を備える第１直列回路と、これに並列接続された第３、第４スイッチ素子を備える第２直列回路と、この第１スイッチ素子と第２スイッチ素子との接続ノードと、第３スイッチ素子と第４スイッチ素子との接続ノードとの間に接続されたモータコイルとからなるＨブリッジ回路に対し、第１、第２、第３および第４スイッチ素子のオン／オフを制御して、モータコイルの駆動によりモータの回転を駆動制御する方法である。このモータ駆動制御方法は、第１通電制御期間において、第２、第３スイッチ素子をオフし、第１スイッチ素子をオンまたはＰＷＭ制御すると共に第４スイッチ素子をオンするステップを実行する。この第１通電制御期間の後のＰＷＭ制御期間において、第１スイッチ素子を所定のオンデューティで所定回数だけＰＷＭ制御するステップを実行する。このＰＷＭ制御期間の後の回生制御期間において、第１スイッチ素子をオフするステップを実行する。この回生制御期間の後のキックバック抑制期間において、第２スイッチ素子をオンすると共に第４スイッチ素子をオフする第１キックバック抑制期間、および、第２スイッチ素子をオフすると共に第４スイッチ素子をオンする第２キックバック抑制期間を所定回数繰り返すステップを実行する。このキックバック抑制期間の後の第２通電制御期間において、第２スイッチ素子をオンすると共に第３スイッチ素子をオンまたはＰＷＭ制御するステップを実行する。

第２の発明は、直流電源とグランドとの間に接続された第１および第２スイッチ素子からなる第１直列回路と、この第１直列回路に並列に接続された第３および第４スイッチ素子からなる第２直列回路と、第１スイッチ素子と第２スイッチ素子との接続ノードと第３スイッチ素子と第４スイッチ素子との接続ノードとの間に接続されたモータコイルと、からなるＨブリッジ回路と、このＨブリッジ回路の第１、第２、第３および第４スイッチ素子を駆動する駆動信号を生成するプリドライブ回路と、このプリドライブ回路から出力される駆動信号を制御する駆動制御信号を生成する制御回路部とを含むモータ駆動制御装置である。制御回路部は、第１スイッチ素子をオンまたはＰＷＭ制御とし、第４スイッチ素子をオンにすると共に第２および第３スイッチ素子をオフにする第１通電制御パターンを生成し、この第１通電制御パターンの生成後に、第１スイッチ素子を所定のオンデューティで所定回数だけＰＷＭ制御するＰＷＭ制御通電パターンを生成し、このＰＷＭ制御通電パターンの生成後に、第１スイッチ素子をオフする回生制御通電パターンを生成し、この回生制御通電パターンの生成後に、第２スイッチ素子をオンすると共に第４スイッチ素子をオフする第１キックバック抑制通電パターン、および、第２スイッチ素子をオフすると共に第４スイッチ素子をオンする第２キックバック抑制通電パターンと、これらの繰り返し回数の情報とを含むキックバック抑制通電パターンを生成し、このキックバック抑制通電パターンの生成後に、第３スイッチ素子をオンまたはＰＷＭ制御する第２通電制御パターンを生成する通電パターン生成部と、通電パターン生成部が生成した通電パターンと、モータの位置情報とに基づいて駆動制御信号を生成するモータ制御部とを備える。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、モータのコイル電流の方向を変化させる通電切り替えの際に、モータコイルに蓄積したエネルギを効果的に放出することができ、キックバック現象の発生を抑制して、モータの振動やノイズを抑制できるモータ駆動制御方法およびモータ駆動制御装置を提供することができる。

本実施形態におけるモータ駆動制御装置を示す概略の構成図である。 本実施形態における各通電制御期間のスイッチ素子の動作を示す図である。 第１通電制御期間とＰＷＭ制御期間の電流経路を示す図である。 回生制御期間の電流経路を示す図である。 第１キックバック抑制期間と第２キックバック抑制期間の電流経路を示す図である。 短絡防止期間と第２通電制御期間の電流経路を示す図である。 本実施形態における各駆動信号波形と出力信号波形を示す図である。 本実施形態におけるコイル電流の変化を示すグラフである。 本実施形態におけるモータ制御方法を示すフローチャートである。 比較例のモータ駆動制御装置を示す概略の構成図である。 比較例の各通電制御期間のスイッチ素子の動作を示す図である。 比較例のコイル電流の変化を示すグラフである。

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態の構成）
図１は、本実施形態におけるモータ駆動制御装置１を示す概略の構成図である。
図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、単相のブラシレスモータであるモータ２０の駆動を制御する。モータ２０は、例えば、ホール素子である位置検出器３０と、モータコイルＬｍとを備える。このモータ駆動制御装置１は、制御回路部４と、プリドライブ回路３と、Ｈブリッジ回路２とを備える。

制御回路部４は、モータ制御部４１と、通電パターン生成部４２とを備える。この制御回路部４は、位置検出器３０からの位置検出信号Ｓｐ（位置情報）に基づき、駆動制御信号Ｓｄを生成してプリドライブ回路３に出力する。
通電パターン生成部４２は、通電パターン記憶部４２１を備える。通電パターン生成部４２は、各通電制御期間の通電パターン情報Ｓｅを生成する。通電パターン記憶部４２１は、通電パターン情報Ｓｅを記憶（格納）する。しかし、これに限られず、通電パターン生成部４２は、外部の記憶装置などから通電パターンをその都度読み込むなどの方法で、通電パターン情報Ｓｅを生成してもよい。よって、通電パターン記憶部４２１は、このモータ駆動制御装置１に必須の構成要素ではない。
モータ制御部４１は、モータ２０の位置情報である位置検出信号Ｓｐと、通電パターン情報Ｓｅとに基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成する。

プリドライブ回路３は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、駆動信号Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２を生成する。生成した駆動信号Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２は、Ｈブリッジ回路２に出力される。
Ｈブリッジ回路２は、直流電源Ｖｄｄとグランドとの間に接続されたスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２を備える第１直列回路と、この第１直列回路に並列に接続されたスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４を備える第２直列回路とを備える。
スイッチ素子Ｑ１（第１スイッチ素子）は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴであり、ソース（一端）が直流電源Ｖｄｄに接続され、ドレイン（他端）がスイッチ素子Ｑ２（第２スイッチ素子）に接続される。スイッチ素子Ｑ２は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである。このスイッチ素子Ｑ２のドレイン（一端）がスイッチ素子Ｑ１のドレイン（他端）に接続され、スイッチ素子Ｑ２のソース（他端）がグランドに接続される。スイッチ素子Ｑ３（第３スイッチ素子）とスイッチ素子Ｑ４（第４スイッチ素子）とを備える第２直列回路は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２を備える第１直列回路と同様に構成される。なお、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、ＭＯＳＦＥＴに限られず、他の種類の半導体スイッチ素子を用いてもよい。
モータ２０のモータコイルＬｍの第１の端部は、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２との接続ノードに接続され、出力信号Ｍ１が出力される。モータコイルＬｍの第２の端部は、スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４との接続ノードに接続され、出力信号Ｍ２が出力される。

図２は、本実施形態における各通電制御期間のスイッチ素子の動作を示す図である。ここでは、モータ駆動制御装置１の通電制御により、第１通電制御期間から第２通電制御期間に遷移する際のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の動作状態を示している。
第１通電制御期間（第１期間）において、スイッチ素子Ｑ１は、ＰＷＭ制御される。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３は、オフする。スイッチ素子Ｑ４は、オンする。以下、この通電パターンを、第１通電制御パターンと呼ぶ。
ＰＷＭ制御期間（第２期間）において、スイッチ素子Ｑ１は、所定のオンデューティで１回だけＰＷＭ制御される。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３は、第１通電制御期間と同様にオフする。スイッチ素子Ｑ４は、第１通電制御期間と同様にオンする。以下、この通電パターンを、ＰＷＭ制御通電パターンと呼ぶ。ここでは、スイッチ素子Ｑ１のオフとオンにより、ＰＷＭパルスを１個だけ生成している。

回生制御期間（第３期間）において、スイッチ素子Ｑ１はオフする。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３は、ＰＷＭ制御期間と同様にオフする。スイッチ素子Ｑ４は、ＰＷＭ制御期間と同様にオンする。以下、この通電パターンを、回生制御通電パターンと呼ぶ。
キックバック抑制期間（第４期間）は、第１キックバック抑制期間と第２キックバック抑制期間の組み合わせである。第１キックバック抑制期間において、スイッチ素子Ｑ１は、オフする。スイッチ素子Ｑ２は、オンする。スイッチ素子Ｑ３は、回生制御期間と同様にオフする。スイッチ素子Ｑ４は、オフする。以下、この通電パターンを、第１キックバック抑制通電パターンと呼ぶ。

第２キックバック抑制期間において、スイッチ素子Ｑ１は、第１キックバック抑制期間と同様にオフする。スイッチ素子Ｑ２は、オフする。スイッチ素子Ｑ３は、第１キックバック抑制期間と同様にオフする。スイッチ素子Ｑ４は、オンする。以下、この通電パターンを、第２キックバック抑制通電パターンと呼ぶ。第２キックバック抑制通電パターンは、回生制御通電パターンと同様である。
短絡防止制御期間（第５期間）において、スイッチ素子Ｑ１は、第２キックバック抑制期間と同様にオフする。スイッチ素子Ｑ２は、オンする。スイッチ素子Ｑ３は、第２キックバック抑制期間と同様にオフする。スイッチ素子Ｑ４は、オフする。以下、この通電パターンを、短絡防止制御通電パターンと呼ぶ。短絡防止制御通電パターンは、第１キックバック抑制通電パターンと同様である。
第２通電制御期間（第６期間）において、スイッチ素子Ｑ１は、短絡防止制御期間と同様にオフする。スイッチ素子Ｑ２は、短絡防止制御期間と同様にオンする。スイッチ素子Ｑ３は、ＰＷＭ制御される。スイッチ素子Ｑ４は、オフする。以下、この通電パターンを、第２通電制御パターンと呼ぶ。
第２通電制御期間から第１通電制御期間に遷移する際の各制御期間は、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ３とが入れ替わり、スイッチ素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ４とが入れ替わって動作する他は、前記制御期間の動作と同様である。
通電パターン生成部４２（図１参照）は、第１通電制御パターン、ＰＷＭ制御通電パターン、回生制御通電パターン、第１、第２キックバック抑制通電パターン、短絡防止制御通電パターン、および、第２通電制御パターンを生成する。
通電パターン記憶部４２１（図１参照）は、第１通電制御パターンの情報、ＰＷＭ制御通電パターンの情報、回生制御通電パターンの情報、第１、第２キックバック抑制通電パターンの情報、短絡防止制御通電パターンの情報、および、第２通電制御パターンの情報を格納する。

図３（ａ），（ｂ）は、第１通電制御期間とＰＷＭ制御期間の電流経路を示す図である。
図３（ａ）は、第１通電制御期間（図２参照）の電流経路を示す図である。
スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４には、それぞれ寄生ダイオードＤ１〜Ｄ４が形成される。以下、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に並列に、各寄生ダイオードＤ１〜Ｄ４を図示する。
第１通電制御期間において、スイッチ素子Ｑ１は、ＰＷＭ制御される。スイッチ素子Ｑ４は、オンする。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３は、オフする。
破線で示す電流は、直流電源Ｖｄｄからスイッチ素子Ｑ１、モータコイルＬｍ、スイッチ素子Ｑ４を介してグランドに流れる。このときコイル電流ＩＬは、電流値Ｉａを維持する。なお、スイッチ素子Ｑ１は、ＰＷＭ制御に限定されず、オンしてもよい。

図３（ｂ）は、ＰＷＭ制御期間（第２期間）の電流経路を示す図である。
ＰＷＭ制御期間において、スイッチ素子Ｑ１は、所定のオンデューティで１回だけＰＷＭ制御される。ここで１回とは、ＰＷＭパルス数が１のことをいう。しかし、これに限られず、少なくとも１回以上の所定回数であればよい。スイッチ素子Ｑ４は、オンする。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３は、オフする。所定のオンデューティとは、ＰＷＭ信号の１周期に対するオン期間の割合のことである。
ＰＷＭ制御期間のＰＷＭ信号のオンデューティを調整することにより、コイル電流ＩＬを所望の変化量で徐々に減少させることができる。このＰＷＭ制御のパルス数（所定回数）は、モータ仕様に基づいて適切な回数に設定される。
破線で示す電流は、第１期間と同様に、直流電源Ｖｄｄからスイッチ素子Ｑ１、モータコイルＬｍ、スイッチ素子Ｑ４を介してグランドに流れる。

図４は、回生制御期間（図２参照）の電流経路を示す図である。
回生制御期間において、スイッチ素子Ｑ１は、オフする。スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３は、オフを継続する。スイッチ素子Ｑ４は、オンを継続する。
破線で示す電流は、スイッチ素子Ｑ２の寄生ダイオードＤ２からモータコイルＬｍを介してスイッチ素子Ｑ４の方向に回生される。

図５（ａ），（ｂ）は、第１キックバック抑制期間と第２キックバック抑制期間の電流経路を示す図である。
図５（ａ）は、第１キックバック抑制期間（図２参照）の電流経路を示す図である。
第１キックバック抑制期間において、スイッチ素子Ｑ２はオンする。スイッチ素子Ｑ４はオフする。スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３は、オフを継続する。
破線で示す電流は、スイッチ素子Ｑ４の寄生ダイオードＤ４からモータコイルＬｍを介して、スイッチ素子Ｑ２の方向に回生される。コイル電流ＩＬは、ゼロを維持する。
本実施形態では、第１キックバック抑制期間だけでは、モータコイルＬｍに蓄積したエネルギの回生が充分に行えない。よって、以下に示す第２キックバック抑制期間に遷移する。

図５（ｂ）は、第２キックバック抑制期間（図２参照）の電流経路を示す図である。
第２キックバック抑制期間において、スイッチ素子Ｑ２はオフする。スイッチ素子Ｑ４はオンする。スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３は、オフを継続する。
破線で示す電流は、スイッチ素子Ｑ２の寄生ダイオードＤ２からモータコイルＬｍを介して、スイッチ素子Ｑ４に向けて回生される。コイル電流ＩＬは、ゼロを維持する。
キックバック抑制期間は、この第１キックバック抑制通電パターンから第２キックバック抑制通電パターンへの遷移を、所定回数繰り返す。ここで所定回数とは、少なくとも１回であり、モータコイルＬｍに蓄えられるエネルギの大きさに応じている。

第１キックバック抑制期間から第２キックバック抑制期間への切り替わりの時、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４が全相オフとなる瞬間がある。このとき、回生しきれなかったモータコイルＬｍのエネルギは、直流電源Ｖｄｄ側に負電流として回生する虞がある。しかし、このあと、スイッチ素子Ｑ４のオンにより、グランド側への回生に切り替わる。よって、直流電源Ｖｄｄ側へ回生される負電流のピークを問題無い程度の大きさに抑えることができる。
第２キックバック抑制期間から第１キックバック抑制期間への切り替わりの時も、短い間であるが、モータコイルＬｍのエネルギは、直流電源Ｖｄｄ側に負電流として回生する虞がある。直流電源Ｖｄｄ側へのコイルエネルギの回生は、瞬間的かつ断続的であり、キックバック抑制期間の切替え毎に徐々に行われる。よって、直流電源Ｖｄｄ側の回生電流（負電流）のピークを抑えることができる。

このように、本実施形態のモータ駆動制御方法は、第１、第２キックバック抑制期間の切替えを行うことで、グランド側へのエネルギ回生に加えて、直流電源Ｖｄｄ側へのエネルギ回生も併せて行うことができる。その相乗効果により、同じ時間、一方側のグランド回生（キックバック回生）を続けたときよりも、更に多くのエネルギの回生が可能となり、よって、効率的にエネルギを回生できる。
すなわち、相切り替えの通電タイミングという制約の中、このキックバック抑制期間の切替え動作により、限られた時間内に、早くかつ効率的なエネルギ回生を行うことができる。

図６（ａ），（ｂ）は、短絡防止制御期間と第２通電制御期間の電流経路を示す図である。
図６（ａ）は、短絡防止制御期間（図２参照）の電流経路を示している。
短絡防止制御期間において、スイッチ素子Ｑ２は、オンする。スイッチ素子Ｑ４は、オフする。スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３は、オフする。この短絡防止制御期間は、例えば、数ｍ秒程度である。
破線で示す電流は、スイッチ素子Ｑ４の寄生ダイオードＤ４からモータコイルＬｍを介して、スイッチ素子Ｑ２に向けて流れる。コイル電流ＩＬは、ゼロから徐々にマイナスの値になる。
この短絡防止制御期間を設けることにより、スイッチ素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ４とが同時にオンすることによる短絡状態の発生を防止することができる。ただし、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング速度が速く、短絡の発生が無いと特定できる場合は、本期間を不要とすることができるので、必須の期間ではない。

図６（ｂ）は、第２通電制御期間（図２参照）の電流経路を示している。
第２通電制御期間において、スイッチ素子Ｑ２は、オンする。スイッチ素子Ｑ３は、ＰＷＭ制御される。スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４は、オフする。
破線で示す電流は、電源からスイッチ素子Ｑ３、モータコイルＬｍ、スイッチ素子Ｑ２を介してグランドに流れる。このときコイル電流ＩＬは、徐々に減少して電流値（−Ｉａ）となる。なお、スイッチ素子Ｑ３は、ＰＷＭ制御に限定されず、オンされてもよい。

図７は、本実施形態における各駆動信号波形と出力信号波形を示すタイムチャートである。このタイムチャートでは、位置検出信号Ｓｐと、駆動信号Ｈ１，Ｌ１，Ｈ２，Ｌ２と、出力信号Ｍ１，Ｍ２とを示している。出力信号Ｍ１は、モータコイルＬｍ（図１参照）の第１の端部の信号である。出力信号Ｍ２は、モータコイルＬｍ（図１参照）の第２の端部の信号である。なお、駆動信号Ｈ１，Ｈ２は、アクティブ・ローの信号である。
第１通電制御期間において、位置検出信号ＳｐはＬレベルである。
駆動信号Ｈ１は、ＨレベルとＬレベルとを繰り返して、スイッチ素子Ｑ１をＰＷＭ制御させる。駆動信号Ｌ１は、Ｌレベルであり、スイッチ素子Ｑ２をオフさせる。駆動信号Ｈ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ３をオフさせる。駆動信号Ｌ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ４をオンさせる。
このとき、出力信号Ｍ１は、駆動信号Ｈ１の電圧が反転した信号となる。出力信号Ｍ２は、Ｌレベルとなる。第１通電制御期間にて、位置検出信号Ｓｐがオンしたことを検知すると、モータ駆動制御装置１は、ＰＷＭ制御期間に遷移する。この遷移が行われるのは、時刻ｔ１である。

ＰＷＭ制御期間以降、位置検出信号ＳｐはＨレベルであり、よってオン状態である。
ＰＷＭ制御期間において、駆動信号Ｈ１は、所定のオフデューティでＨレベルとＬレベルとを所定回数だけ繰り返して、スイッチ素子Ｑ１をＰＷＭ制御させる。駆動信号Ｌ１は、Ｌレベルであり、スイッチ素子Ｑ２をオフさせる。駆動信号Ｈ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ３をオフさせる。駆動信号Ｌ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ４をオンさせる。
駆動信号Ｈ１は、１回のＨレベルとＬレベルにより、スイッチ素子Ｑ１をＰＷＭ制御させる。例えば、このＨレベル期間は１０μ秒であり、Ｌレベル期間は１μ秒である。これにより、スイッチ素子Ｑ１を所定のデューティでオン／オフさせる。駆動信号Ｌ１は、Ｌレベルであり、スイッチ素子Ｑ２をオフさせる。駆動信号Ｈ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ３をオフさせる。駆動信号Ｌ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ４をオンさせる。
このとき、出力信号Ｍ１は、駆動信号Ｈ１の電圧が反転した信号となる。出力信号Ｍ２は、Ｌレベルとなる。ＰＷＭ制御期間にて、ＰＷＭ制御パルスを所定回数だけ出力すると、モータ駆動制御装置１は、回生制御期間に遷移する。この遷移は、時刻ｔ２に行われる。
なお、ＰＷＭ制御期間においては、第１通電制御期間のオンデューティよりも小さなオンデューティで、スイッチ素子Ｑ１のＰＷＭ制御を開始し、回数を追うごとにオンデューティを小さくすることによっても、モータコイルＬｍのエネルギを徐々に減少させることができる。

回生制御期間において、駆動信号Ｈ１は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ１をオフさせる。駆動信号Ｌ１は、Ｌレベルであり、スイッチ素子Ｑ２をオフさせる。駆動信号Ｈ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ３をオフさせる。駆動信号Ｌ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ４をオンさせる。
このとき、出力信号Ｍ１は、当初はＬレベルであり、時間経過によりＨレベルとなる。出力信号Ｍ２は、Ｌレベルとなる。この回生制御期間は、例えば、数十ｍＳ程度である。その後、モータ駆動制御装置１は、キックバック抑制期間に遷移する。この遷移が行われるのは、時刻ｔ３である。

キックバック抑制期間において、駆動信号Ｈ１は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ１をオフさせる。駆動信号Ｌ１は、当初はＨレベルでスイッチ素子Ｑ２をオンさせ、その後Ｌレベルでスイッチ素子Ｑ２をオフさせ、これを所定回数だけ繰り返す。駆動信号Ｈ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ３をオフさせる。駆動信号Ｌ２は、当初はＬレベルでスイッチ素子Ｑ４をオフさせ、その後Ｈレベルでスイッチ素子Ｑ４をオンさせ、これを所定回数だけ繰り返す。その後、モータ駆動制御装置１は、短絡防止制御期間に遷移する。この遷移が行われるのは、時刻ｔ４である。

短絡防止制御期間において、駆動信号Ｈ１は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ１をオフさせる。駆動信号Ｌ１は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ２をオンさせる。駆動信号Ｈ２は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ３をオフさせる。駆動信号Ｌ２は、Ｌレベルであり、スイッチ素子Ｑ４をオフさせる。このとき、出力信号Ｍ１，Ｍ２は、Ｌレベルとなる。
その後、モータ駆動制御装置１は、第２通電制御期間に遷移する。この遷移が行われるのは、時刻ｔ５である。

第２通電制御期間において、位置検出信号ＳｐはＨレベルである。
駆動信号Ｈ１は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ１をオフさせる。駆動信号Ｌ１は、Ｈレベルであり、スイッチ素子Ｑ２をオンさせる。駆動信号Ｈ２は、ＬレベルとＨレベルとを繰り返して、スイッチ素子Ｑ３をＰＷＭ制御させる。駆動信号Ｌ２は、Ｌレベルであり、スイッチ素子Ｑ４をオフさせる。
このとき、出力信号Ｍ１は、Ｌレベルとなる。出力信号Ｍ２は、駆動信号Ｈ２の電圧が反転した信号となる。
この第２通電制御期間は、モータ駆動制御装置１が、位置検出信号Ｓｐのオフを検知するまで継続する。

図８は、本実施形態におけるコイル電流ＩＬの変化を示すグラフである。グラフの縦軸は、電流値を示している。グラフの横軸は、時刻を示している。
第１通電制御期間において、コイル電流ＩＬは、電流値Ｉａを維持する。
時刻ｔ１〜ｔ２のＰＷＭ制御期間において、コイル電流ＩＬは、電流値Ｉａから電流値Ｉｂに減少する。
時刻ｔ２〜ｔ３の回生制御期間において、コイル電流ＩＬは、電流値Ｉｂから０Ａまで徐々に減少する。
時刻ｔ３〜ｔ４のキックバック抑制期間において、コイル電流ＩＬは、０Ａを維持する。
時刻ｔ４〜ｔ５の短絡防止制御期間において、コイル電流ＩＬは、次第に減少して負の電流値となる。
時刻ｔ５以降の第２通電制御期間において、コイル電流ＩＬは、徐々に減少して電流値（−Ｉａ）となったのち、この電流値（−Ｉａ）を維持する。
このように、本実施形態の制御方法では、通電切り替え時にキックバック抑制期間が設けられている。よって、モータコイルＬｍに蓄積されたエネルギが充分に放出されたのち、このモータコイルＬｍに流れるコイル電流ＩＬの向きが切り替わる。そのため、電源ラインに流れる回生電流を抑えられる。よって、本実施形態の制御方法は、キックバック現象の発生を抑制し、モータの振動やノイズを抑制することができる。

図９は、本実施形態におけるモータ制御方法を示すフローチャートである。
制御回路部４は、第１通電制御期間から第２通電制御期間に遷移する際に、以下の通電制御ステップを実行する。
ステップＳ１において、制御回路部４は、第１通電制御ステップの動作を行う。第１通電制御ステップの動作とは、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３をオフし、スイッチ素子Ｑ１をＰＷＭ制御すると共にスイッチ素子Ｑ４をオンする動作である。その後、制御回路部４は、位置検出信号Ｓｐに基づき、ステップＳ２の処理を行う。
ステップＳ２において、制御回路部４は、スイッチ素子Ｑ１を所定のオンデューティでＰＷＭ制御することにより、ＰＷＭ制御ステップの動作を行う。そして、制御回路部４は、所定時間が経過すると、ステップＳ３の処理を行う。
ステップＳ３において、制御回路部４は、スイッチ素子Ｑ１をオフすることにより、回生制御ステップの動作を行う。そして、制御回路部４は、所定時間が経過すると、ステップＳ４の処理を行う。
ステップＳ４において、制御回路部４は、スイッチ素子Ｑ２をオンすると共にスイッチ素子Ｑ４をオフすることにより、第１キックバック抑制ステップの動作を行う。そして、制御回路部４は、所定時間が経過するとステップＳ５の処理を行う。
ステップＳ５において、制御回路部４は、スイッチ素子Ｑ２をオフすると共にスイッチ素子Ｑ４をオンすることにより、第２キックバック抑制ステップの動作を行う。そして、制御回路部４は、所定時間が経過するとステップＳ６の処理を行う。

ステップＳ６において、制御回路部４は、第１、第２キックバック抑制ステップを予め設定されたＮ回だけ実行したか否かを判断する。制御回路部４は、第１、第２キックバック抑制ステップをＮ回だけ実行したならば（ＹＥＳ）、ステップＳ７の処理を行い、第１、第２キックバック抑制ステップの実行回数がＮ回に達していないならば（ＮＯ）、ステップＳ４の処理に戻る。ここでＮ回とは、予め設定される１以上の回数である。
ステップＳ７において、制御回路部４は、スイッチ素子Ｑ２をオンすると共にスイッチ素子Ｑ４をオフすることにより、短絡防止制御ステップの動作を行う。そして、制御回路部４は、所定時間が経過するとステップＳ８の処理を行う。
ステップＳ８において、制御回路部４は、スイッチ素子Ｑ２をオンすると共にスイッチ素子Ｑ３をＰＷＭ制御する第２通電制御ステップの動作を行う。その後、制御回路部４は、図９の処理を終了する。

本実施形態のモータ制御方法によれば、回生制御ステップにおいてコイル電流の回生が充分に行われなかった場合であっても、キックバック抑制ステップによって、モータコイルに蓄積したエネルギを効果的に放出可能である。よって、本実施形態のモータ制御方法は、キックバック現象の発生を適切に抑制して、モータ２０の振動とノイズとを抑制できる。

本実施形態のモータ制御方法によれば、第１キックバック抑制期間から第２キックバック抑制期間への遷移の繰り返し回数Ｎを調整可能である。モータコイルＬｍに蓄積するエネルギの大きさに応じて、繰り返し回数Ｎを調整することにより、モータ仕様に対して広く対応可能となる。このように、本実施形態のモータ制御方法は、キックバック現象の発生を適切に抑制して、モータの振動とノイズとを抑制できる。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｉ）のようなものがある。
（ａ） モータ駆動制御装置１の各構成要素は、少なくともその一部がハードウェアによる処理ではなく、ソフトウェアによる処理であってもよい。
（ｂ） モータ駆動制御装置１は、少なくともその一部を集積回路（ＩＣ）としてもよい。
（ｃ） モータ２０は、ブラシレスモータに限定されず、他の種類のモータであってもよい。

（ｄ） 位置検出方法は、ホール素子による方法に限定されず、基板に設けたコイルパターンを用いたパターンＦＧ（Frequency Generator）、逆起電圧の検出による回転速度情報などであってもよい。
（ｅ） 図７に示した各信号波形は一例であり、これに限定されない。
（ｆ） 図８に示したコイル電流ＩＬのグラフは一例であり、これに限定されない。
（ｇ） 図９に示したフローチャートは一例であり、これに限定されない。例えば、各ステップ間に他の処理が実行されてもよい。

（ｈ） 本発明は、第１、第２通電制御期間で上アームのスイッチ素子Ｑ１，Ｑ３をＰＷＭ制御またはオン制御し、その後の回生制御期間などで、下アームのスイッチ素子Ｑ２，Ｑ４に回生電流やキックバック電流を流している。しかし、これに限られず、本発明は、第１、第２通電制御期間で下アームのスイッチ素子をオンに制御またはＰＷＭ制御し、その後の回生制御期間などで、上アームのスイッチ素子に、回生電流やキックバック電流を流してもよい。
（ｉ） Ｈブリッジ回路２は、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４の一端が直流電源Ｖｄｄに接続され、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ４の他端がスイッチ素子Ｑ１，Ｑ３の一端にそれぞれ接続され、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ３の他端がグランドに接続されて構成されていてもよい。

１ モータ駆動制御装置
２ Ｈブリッジ回路
３ プリドライブ回路
４ 制御回路部
４１ モータ制御部
４２ 通電パターン生成部
４２１ 通電パターン記憶部
２０ モータ
３０ 位置検出器
Ｑ１〜Ｑ４ スイッチ素子
Ｄ１〜Ｄ４ 寄生ダイオード

Claims (7)

1. 直流電源とグランドとの間に接続された第１および第２スイッチ素子を備える第１直列回路と、
   前記第１直列回路に並列に接続された第３および第４スイッチ素子を備える第２直列回路と、
   前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子との接続ノードと前記第３スイッチ素子と前記第４スイッチ素子との接続ノードとの間に接続されたモータコイルと、
   からなるＨブリッジ回路に対し、
   前記第１、第２、第３および第４スイッチ素子のオン／オフを制御して前記モータコイルの駆動によりモータの回転を駆動制御する方法であって、
   第１通電制御期間において、前記第２および第３スイッチ素子をオフし、前記第１スイッチ素子をオンまたはＰＷＭ制御すると共に前記第４スイッチ素子をオンするステップと、
   前記第１通電制御期間の後のＰＷＭ制御期間において、前記第１スイッチ素子を所定のオンデューティで所定回数だけＰＷＭ制御するステップと、
   前記ＰＷＭ制御期間の後の回生制御期間において、前記第１スイッチ素子をオフするステップと、
   当該回生制御期間の後のキックバック抑制期間において、前記第２スイッチ素子をオンすると共に前記第４スイッチ素子をオフする第１キックバック抑制期間、および、前記第２スイッチ素子をオフすると共に前記第４スイッチ素子をオンする第２キックバック抑制期間を所定回数繰り返すステップと、
   当該キックバック抑制期間の後の第２通電制御期間において、前記第２スイッチ素子をオンすると共に前記第３スイッチ素子をオンまたはＰＷＭ制御するステップと、
   を実行することを特徴とするモータ駆動制御方法。
2. 前記第２キックバック抑制期間の後の短絡防止制御期間において、前記第２スイッチ素子をオンすると共に前記第４スイッチ素子をオフして、当該第４スイッチ素子から前記モータコイルを介して前記第２スイッチ素子側に電流を発生させるステップ、
   を実行し、
   前記短絡防止制御期間の後に、前記第２通電制御期間に係るステップを実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御方法。
3. 前記第１スイッチ素子の一端と前記第３スイッチ素子の一端とは、直流電源に接続され、
   前記第１スイッチ素子の他端は、前記第２スイッチ素子の一端に接続され、
   前記第３スイッチ素子の他端は、前記第４スイッチ素子の一端に接続され、
   前記第２スイッチ素子の他端と前記第４スイッチ素子の他端とは、グランドに接続される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御方法。
4. 前記第２スイッチ素子の一端と前記第４スイッチ素子の一端とは、直流電源に接続され、
   前記第２スイッチ素子の他端は、前記第１スイッチ素子の一端に接続され、
   前記第４スイッチ素子の他端は、前記第３スイッチ素子の一端に接続され、
   前記第１スイッチ素子の他端と前記第３スイッチ素子の他端とは、グランドに接続される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御方法。
5. 直流電源とグランドとの間に接続された第１および第２スイッチ素子からなる第１直列回路と、
   前記第１直列回路に並列に接続された第３および第４スイッチ素子からなる第２直列回路と、
   前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子との接続ノードと前記第３スイッチ素子と前記第４スイッチ素子との接続ノードとの間に接続されたモータコイルと、からなるＨブリッジ回路と、
   当該Ｈブリッジ回路の前記第１、第２、第３および第４スイッチ素子を駆動する駆動信号を生成するプリドライブ回路と、
   当該プリドライブ回路から出力される駆動信号を制御する駆動制御信号を生成する制御回路部と、
   を含むモータ駆動制御装置であって、
   前記制御回路部は、
   前記第１スイッチ素子をオンまたはＰＷＭ制御とし、前記第４スイッチ素子をオンにすると共に前記第２および第３スイッチ素子をオフにする第１通電制御パターンを生成し、
   当該第１通電制御パターンの生成後に、前記第１スイッチ素子を所定のオンデューティで所定回数だけＰＷＭ制御するＰＷＭ制御通電パターンを生成し、
   当該ＰＷＭ制御通電パターンの生成後に、前記第１スイッチ素子をオフする回生制御通電パターンを生成し、
   当該回生制御通電パターンの生成後に、前記第２スイッチ素子をオンすると共に前記第４スイッチ素子をオフする第１キックバック抑制通電パターン、および、前記第２スイッチ素子をオフすると共に前記第４スイッチ素子をオンする第２キックバック抑制通電パターンと、これらの繰り返し回数の情報とを含むキックバック抑制通電パターンを生成し、
   当該キックバック抑制通電パターンの生成後に、前記第３スイッチ素子をオンまたはＰＷＭ制御する第２通電制御パターンを生成する通電パターン生成部と、
   前記通電パターン生成部が生成した通電パターンと、モータの位置情報とに基づいて前記駆動制御信号を生成するモータ制御部と、を備える、
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
6. 前記通電パターン生成部は、
   前記キックバック抑制通電パターンの生成後に、前記第２スイッチ素子をオンすると共に前記第４スイッチ素子をオフする短絡防止制御通電パターンを生成する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動制御装置。
7. 前記通電パターン生成部は、前記第１通電制御パターンの情報、前記ＰＷＭ制御通電パターンの情報、前記回生制御通電パターンの情報、前記キックバック抑制通電パターンの情報、および、前記第２通電制御パターンの情報を格納する通電パターン記憶部を備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動制御装置。

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