JP7210339B2 - モータ制御装置、及びモータ制御方法 - Google Patents

Description

本実施形態は、モータ制御装置、及びモータ制御方法に関する。

直流モータの制御装置は、電流を制御して直流モータを適正に駆動することが望まれる。理想的には、直流モータＭにおいて、各巻線に同じ振幅の正弦波形状に制御した電流を流すことで、モータ振動／駆動音を抑えた回転を得ることが可能である。例えば、各巻線に同じ振幅の正弦波形状の電流を流しモータを回転させるマイクロステップ励磁制御は、モータ振動／駆動音を抑えるために有効である。より理想的な正弦波に近づけるために、電流ステップ分解能を向上させたり、モータ電流制御の精度を向上させたりすることよって、モータ振動／駆動音を抑えることが行われる。

しかし製造バラツキ要因の角度精度バラツキがある。この場合、各巻線に理想的な正弦波形状に制御した電流を流しても、角度精度のバラツキにより、スムーズな回転が得られにくく、モータ振動／駆動音を完全に抑えることが困難である。それに対して、モータ振動／駆動音対策として、高精度のエンコーダ装置を用いて、電流を補正し、角度精度を向上させる手法があるが、システムが複雑になりやすく、製造コストが増大する可能性がある。

特開平１１－１８３９８号公報

一つの実施形態は、直流モータを適正に駆動できるモータ制御装置、及びモータ制御方法を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、検出回路と制御回路と駆動回路とを有する制御装置が提供される。検出回路は、第１のパラメータと第２のパラメータとをそれぞれ検出する。第１のパラメータは、直流モータにおける第１のコイルで発生する誘起電圧に関するパラメータである。直流モータは、第１のコイル及び第２のコイルを有する。第２のパラメータは、直流モータにおける第２のコイルで発生する誘起電圧に関するパラメータである。制御回路は、第１振幅制御値が維持された状態で第１のパラメータ及び第２のパラメータの差分が第２振幅制御値に対して増加関数である場合、第１のパラメータが第２のパラメータより大きいことに応じて、第１のコイルの電流の振幅制御値を維持しながら第２のコイルの電流の振幅制御値を増加させ、第１のパラメータが第２のパラメータより小さいことに応じて、第１振幅制御値を維持しながら第２振幅制御値を減少させる。駆動回路は、変更された電流の振幅制御値に応じて、第１のコイル及び第２のコイルをそれぞれ駆動する。

実施形態にかかるモータ制御システムの構成図である。 実施形態における補正動作（振幅を増加させる場合）を示す波形図である。 実施形態における補正動作（振幅を減少させる場合）を示す波形図である。 実施形態における制御装置の構成図である。 実施形態におけるパラメータの判定動作を示す波形図である。 実施形態の変形例における制御装置の構成図である。 実施形態の変形例におけるパラメータの判定動作を示す波形図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるモータ制御システムを詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係るモータ制御システム１の構成図である。モータ制御システム１は、直流モータＭの駆動制御を行う。直流モータＭは、例えばステッピングモータである。直流モータＭは、複数相の巻線（複数のコイル）を有する。以下では、直流モータＭが２相（Ａ相及びＢ相）の巻線を有する場合について例示するが、本実施形態は、直流モータＭが３以上の多相の巻線を有する場合についても適用可能である。

モータ制御システム１は、電源起動時等の初期設定の期間において、複数相の巻線に対してフィードバック制御を行い、電流の振幅制御値を互いにアンバランスに設定する。すなわち、モータ制御システム１は、各相の巻線に電流を供給し、発生する誘起電圧に関するパラメータを検出する。このパラメータの検出を通じて、モータ制御システム１は、角度精度バラツキを測定し、複数相のパラメータの差分をキャンセルするように、電流の振幅制御値をあえてアンバランスに設定する。そして、モータ制御システム１は、通常動作の期間において、設定された振幅制御値を用いて、電流をフィードフォワード制御する。これにより、モータ制御システム１は、通常動作の期間において、角度精度バラツキの影響を相殺でき、スムーズな回転を得ることができ、モータ振動／駆動音を抑えることができる。

図１のモータ制御システム１は、制御装置２及び電源回路３を含む。制御装置２は、電源回路３及び直流モータＭに接続され、直流モータＭの駆動を制御する。直流モータＭは、複数の磁極を含むロータ（図示せず）とＡ相の巻線Ｌ_Ａ（第１のコイル）とＢ相の巻線Ｌ_Ｂ（第２のコイル）とを含むステータとを有する。

制御装置２は、駆動回路１０、検出回路２０、及び制御回路５０を有する。駆動回路１０、検出回路２０、及び制御回路５０を含む構成は、ＭＣＵ（マイクロコントローラーユニット）やアナログ回路として実装される。制御装置２は、外部接続のための端子として、端子ＶＭ、端子ＶＲＥＦ、端子ＯＵＴＡ＋、端子ＯＵＴＡ－、端子ＯＵＴＢ＋、端子ＯＵＴＢ－、端子ＲＳＡ、端子ＲＳＢ、端子ＧＮＤを有する。

駆動回路１０は、各巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂに電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂを供給する。検出回路２０は、各巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂで発生する誘起電圧に関連した物理量に応じて、パラメータＰＭ_Ａ（第１のパラメータ）とパラメータＰＭ_Ｂ（第２のパラメータ）とを検出する。誘起電圧に関連した物理量は、例えば、巻線に流れる電流が略ゼロから所定値（例えば、各相の９０°の位相タイミングの目標電流値）に到達する際の変化の速さであってもよいし、巻線の目標電流が略ゼロである期間に巻線で発生する電圧であってもよい。検出回路２０は、パラメータＰＭ_Ａ，ＰＭ_Ｂを制御回路５０へ供給する。

制御回路５０は、パラメータＰＭ_ＡとパラメータＰＭ_Ｂとの差分に応じて制御信号ＣＳ_Ａ，ＣＳ_Ｂを生成し、駆動回路１０を制御する。制御回路５０は、端子ＶＲＥＦを介して参照電圧Ｖ_ＲＥＦである外部の電圧源Ｅに接続されている。図２及び図３は、実施形態における補正動作を示す波形図である。制御回路５０は、制御波形パターンＣＷ_Ａ，ＣＷ_Ｂが予め設定されているか、方形波形から所定のパラメータを用いた演算を行って制御波形パターンＣＷ_Ａ，ＣＷ_Ｂを生成する。制御波形パターンＣＷ_Ａ，ＣＷ_Ｂは、最大振幅が互い略均等であり位相が互いに略９０°ずれた波形を有する。制御波形パターンＣＷ_Ａ，ＣＷ_Ｂは、巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂの目標電流を示している。

制御回路５０は、参照電圧ＶＲＥＦと制御波形パターンＣＷ_Ａ，ＣＷ_Ｂとを用いて、巻線Ｌ_Ａの電流の振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡと巻線Ｌ_Ｂの電流の振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢとを生成する。例えば、制御回路５０は、制御波形パターンＣＷ_Ａ，ＣＷ_Ｂにおける振幅に比例した変換係数、すなわち制御タイミングに対応した変換係数を有している。制御回路５０は、参照電圧ＶＲＥＦに対して、その変換係数を乗算して振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡ，Ｖ_ＲＥＦＢを求める。

制御回路５０は、補正回路３０及び駆動制御回路４０を有する。補正回路３０は、巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂの目標電流の振幅を互いにアンバランスにする。補正回路３０は、パラメータＰＭ_ＡとパラメータＰＭ_Ｂとの差分に応じて、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡとＶ_ＲＥＦＢの少なくとも一方を補正する。例えば制御装置２がＡ相を基準にして制御を行う場合、補正回路３０は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡを維持しながら、パラメータＰＭ_Ａ，ＰＭ_Ｂの差分が小さくなる方向に、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを補正する。振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡ，Ｖ_ＲＥＦＢはそれぞれ、巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂの目標電流の振幅に対応する電流判定ノードの目標電圧の振幅に対応している。

例えば、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡが維持された状態でパラメータＰＭ_Ａ，ＰＭ_Ｂの差分が振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢに対して増加関数である場合を考える。初期状態において、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、９０°の位相タイミングを含む期間ＴＰ１，ＴＰ２に対して、Ｖ_ＲＥＦＡ＝Ｖ_ＲＥＦＢ＝Ｖ１に設定されているとする。検出回路２０でＰＭ_Ａ＞ＰＭ_Ｂと判定されると、補正回路３０は、期間ＴＰ１に対する振幅制御値をＶ_ＲＥＦＡ＝Ｖ１に維持したまま、図２（ｂ）に示すように、期間ＴＰ２に対する振幅制御値を増加させてＶ_ＲＥＦＢ＝Ｖ２（＞Ｖ１）に補正する。また、検出回路２０でＰＭ_Ａ＜ＰＭ_Ｂと判定されると、補正回路３０は、期間ＴＰ１に対する振幅制御値をＶ_ＲＥＦＡ＝Ｖ１に維持したまま、図３（ｂ）に示すように、期間ＴＰ２に対する振幅制御値を減少させてＶ_ＲＥＦＢ＝Ｖ３（＜Ｖ１）に補正する。

あるいは、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡが維持された状態でパラメータＰＭ_Ａ,ＰＭ_Ｂの差分が振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢに対して減少関数である場合を考える。検出回路２０でＰＭ_Ａ＞ＰＭ_Ｂと判定されると、補正回路３０は、期間ＴＰ１に対する振幅制御値をＶ_ＲＥＦＡ＝Ｖ１に維持したまま、図３（ｂ）に示すように、期間ＴＰ２に対する振幅制御値を減少させてＶ_ＲＥＦＢ＝Ｖ３（＜Ｖ１）に補正する。また、検出回路２０でＰＭ_Ａ＜ＰＭ_Ｂと判定されると、補正回路３０は、期間ＴＰ１に対する振幅制御値をＶ_ＲＥＦＡ＝Ｖ１に維持したまま、図２（ｂ）に示すように、期間ＴＰ２に対する振幅制御値を増加させてＶ_ＲＥＦＢ＝Ｖ２（＞Ｖ１）に補正する。

なお、図２、図３では、制御装置２がマイクロステップ励磁制御を行う場合の波形を例示しているが、他の励磁制御（例えば、２相励磁制御、１－２相励磁制御など）を行うについても、同様に適用可能である。

補正回路３０は、補正後の振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡ，Ｖ_ＲＥＦＢを駆動制御回路４０へ供給する。駆動制御回路４０は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡ，Ｖ_ＲＥＦＢに応じて、Ａ相、Ｂ相それぞれの制御信号ＣＳ_Ａ，ＣＳ_Ｂを生成して駆動回路１０へ供給する。

駆動回路１０は、制御信号ＣＳ_Ａ，ＣＳ_Ｂに従い、各巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂに電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂを供給し、直流モータＭを駆動する。例えば、振幅を増加させる補正が行われた場合、駆動回路１０は、期間ＴＰ１において、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡ（＝Ｖ１）に応じた電流Ｉ_Ａを巻線Ｌ_Ａに流す。また、駆動回路１０は、期間ＴＰ２において、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢ（＝Ｖ２）に応じた電流Ｉ_Ｂを巻線Ｌ_Ｂに流す。あるいは、振幅を減少させる補正が行われた場合、駆動回路１０は、期間ＴＰ１において、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡ（＝Ｖ１）に応じた電流Ｉ_Ａを巻線Ｌ_Ａに流し、期間ＴＰ２において、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢ（＝Ｖ３）に応じた電流Ｉ_Ｂを巻線Ｌ_Ｂに流す。これにより、直流モータＭは、角度精度のバラツキをキャンセルするように、巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂが駆動される。

ここで、直流モータＭの製造バラツキは、電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂが供給された際に発生する誘起電圧のバラツキとして現れる。誘起電圧のバラツキがある場合、各巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂに流れる電流が略ゼロから所定値（例えば、各相の９０°の位相タイミングの目標電流値）に到達する際の変化の速さが誘起電圧の影響で異なる。このため、パラメータＰＭ_Ａ,ＰＭ_Ｂは、巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂに流れる電流が略ゼロから所定値に到達するまでの時間であってもよい。すなわち、巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂに流れる電流が略ゼロから所定値に到達するまでの時間を通じて、誘起電圧のバラツキを間接的に把握することが可能である。

図４は、制御装置２の具体的な構成図である。駆動回路１０は、Ａ相駆動回路１１及びＢ相駆動回路１２を有する。検出回路２０は、Ａ相検出回路２１及びＢ相検出回路２２を有する。駆動制御回路４０は、Ａ相制御回路４１及びＢ相制御回路４２を有する。

Ａ相駆動回路１１は、端子ＶＭを介して電源電圧Ｖ_Ｍを供給する電源回路３に接続され、端子ＯＵＴＡ＋及び端子ＯＵＴＡ－を介して巻線Ｌ_Ａに接続され、端子ＲＳＡを介して抵抗素子Ｒ１に接続されている。電源回路３は、電源３ａを有する。電源３ａの一端は端子ＶＭに接続され、他端はグランド電位に接続されている。巻線Ｌ_Ａの一端は端子ＯＵＴＡ＋に接続され、他端は端子ＯＵＴＡ－に接続されている。Ａ相駆動回路１１は、端子ＯＵＴＡ＋及びＯＵＴＡ－を介して巻線Ｌ_Ａに電流Ｉ_Ａを流す。抵抗素子Ｒ１の一端は端子ＲＳＡに接続され、他端はグランド電位に接続されている。抵抗素子Ｒ１は、巻線Ｌ_Ａに流れる電流を検出する。抵抗素子Ｒ１は、巻線Ｌ_Ａに流れる電流を電圧Ｖ_ＲＳＡに変換する。電圧Ｖ_ＲＳＡは、端子ＲＳＡの電圧であり、巻線Ｌ_Ａに流れる電流に対応した電圧である。

Ａ相駆動回路１１は、ノードＮ１及びＮ３の間に複数のスイッチング素子１１１～１１４が接続されたブリッジ回路（例えば、Ｈブリッジ回路）を有する。ノードＮ１は、Ａ相駆動回路１１における入力側のノードであり、端子ＶＭに接続されている。ノードＮ３は、Ａ相駆動回路１１における出力側のノードであり、端子ＲＳＡに接続されている。

各スイッチング素子１１１～１１４は、制御端子がＡ相制御回路４１に接続されており、Ａ相制御回路４１からの制御信号ＣＳ_Ａによりオン・オフし、巻線Ｌ_Ａに電流Ｉ_Ａを流す。スイッチング素子１１１，１１２は、ブリッジ回路における上アームを構成し、それぞれ、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ１，ＰＴ２及びダイオードを有する。トランジスタＰＴ１，ＰＴ２はそれぞれ、ソースがノードＮ１に接続され、ドレインが端子ＯＵＴＡ＋，ＯＵＴＡ－に接続され、ゲートがＡ相制御回路４１に接続されている。ダイオードは、カソードがトランジスタＰＴ１，ＰＴ２のドレインに接続され、アノードがトランジスタＰＴ１，ＰＴ２のソースに接続されている。

スイッチング素子１１３，１１４は、ブリッジ回路における下アームを構成し、それぞれ、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ１，ＮＴ２及びダイオードを有する。トランジスタＮＴ１，ＮＴ２はそれぞれ、ソースがノードＮ３に接続され、ドレインが端子ＯＵＴＡ＋，ＯＵＴＡ－に接続され、ゲートがＡ相制御回路４１に接続されている。ダイオードは、カソードがトランジスタＮＴ１，ＮＴ２のソースに接続され、アノードがトランジスタＮＴ１，ＮＴ２のドレインに接続されている。

Ａ相制御回路４１は、巻線Ｌ_Ａに流れる電流を検出した結果に応じてＡ相駆動回路１１による巻線Ｌ_Ａの駆動を制御する。Ａ相制御回路４１は、電流判定回路（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４１１、ＰＷＭ制御回路（ＰＷＭ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４１２、及びプリドライバ回路（Ｐｒｅ Ｄｒｉｖｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４１３を有する。電流判定回路４１１は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡを補正回路３０から供給され、ノードＮ３を介して電圧Ｖ_ＲＳＡを検出し、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡ及び電圧Ｖ_ＲＳＡの差分をＰＷＭ制御回路４１２へ供給する。ＰＷＭ制御回路４１２は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡ及び電圧Ｖ_ＲＳＡの差分に応じて、ＰＷＭ制御信号を生成してプリドライバ回路４１３へ供給する。プリドライバ回路４１３は、ＰＷＭ制御信号に従って生成された制御信号を各スイッチング素子１１１～１１４の制御端子へ供給する。

また、Ａ相検出回路２１は、電圧Ｖ_ＲＳＡの振幅が所定値に達するまでの時間をパラメータＰＭ_Ａとして検出する。例えば、Ａ相検出回路２１は、電圧Ｖ_ＲＳＡの振幅が略ゼロから振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに達するまでの時間ＴａをパラメータＰＭ_Ａとして検出する。

Ａ相検出回路２１は、電流判定回路４１１及び時間測定回路（Ｔｉｍｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２１２を有する。電流判定回路４１１は、Ａ相制御回路４１及びＡ相検出回路２１により共有されている。電流判定回路４１１は、電圧Ｖ_ＲＳＡを時間測定回路２１２へ供給する。また、電流判定回路４１１は、電圧Ｖ_ＲＳＡが振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに達しているか否かの判定を行った結果を時間測定回路２１２へ供給する。時間測定回路２１２は、電圧Ｖ_ＲＳＡの値が略ゼロから増加し始めたタイミングで時間の測定を開始し、電圧Ｖ_ＲＳＡが振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに達している旨の判定結果を受けたタイミングで時間の測定を完了させる。例えば、時間測定回路２１２は、タイマを有し、電圧Ｖ_ＲＳＡが略ゼロから上昇し始めたタイミングで、タイマのカウント動作を開始し、電圧Ｖ_ＲＳＡが振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに達している旨の判定結果を受けたタイミングで、タイマのカウント動作を完了させる。これにより、時間測定回路２１２は、電圧Ｖ_ＲＳＡの振幅が略ゼロから振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに達するまでの時間Ｔａを測定する。

Ｂ相駆動回路１２は、端子ＶＭを介して電源回路３に接続され、端子ＯＵＴＢ＋及び端子ＯＵＴＢ－を介して巻線Ｌ_Ｂに接続され、端子ＲＳＢを介して抵抗素子Ｒ２に接続されている。巻線Ｌ_Ｂの一端は端子ＯＵＴＢ＋に接続され、他端は端子ＯＵＴＢ－に接続されている。Ｂ相駆動回路１２は、端子ＯＵＴＢ＋及びＯＵＴＢ－を介して巻線Ｌ_Ｂに電流Ｉ_Ｂを流す。抵抗素子Ｒ２の一端は端子ＲＳＢに接続され、他端はグランド電位に接続されている。抵抗素子Ｒ２は、巻線Ｌ_Ｂに流れる電流を検出する。抵抗素子Ｒ２は、巻線Ｌ_Ｂに流れる電流を電圧Ｖ_ＲＳＢに変換する。電圧Ｖ_ＲＳＢは、端子ＲＳＢの電圧であり、巻線Ｌ_Ｂに流れる電流に対応した電圧である。

Ｂ相駆動回路１２は、ノードＮ２及びＮ４の間に複数のスイッチング素子１２１～１２４が接続されたブリッジ回路を有する。ノードＮ２は、Ｂ相駆動回路１２における入力側のノードであり、端子ＶＭに接続されている。ノードＮ４は、Ｂ相駆動回路１２における出力側のノードであり、端子ＲＳＢに接続されている。

各スイッチング素子１２１～１２４は、制御端子がＢ相制御回路４２に接続されており、Ｂ相制御回路４２からの制御信号ＣＳ_Ｂによりオン・オフし、巻線Ｌ_Ｂに電流Ｉ_Ｂを流す。スイッチング素子１２１，１２２は、ブリッジ回路における上アームを構成し、それぞれ、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ３，ＰＴ４及びダイオードを有する。トランジスタＰＴ３，ＰＴ４はそれぞれ、ソースがノードＮ２に接続され、ドレインが端子ＯＵＴＢ＋，ＯＵＴＢ－に接続され、ゲートがＢ相制御回路４２に接続されている。ダイオードは、カソードがトランジスタＰＴ３，ＰＴ４のドレインに接続され、アノードがトランジスタＰＴ３，ＰＴ４のソースに接続されている。

スイッチング素子１２３，１２４は、ブリッジ回路における下アームを構成し、それぞれ、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ３，ＮＴ４及びダイオードを有する。トランジスタＮＴ３，ＮＴ４は、それぞれ、ソースがノードＮ４に接続され、ドレインが端子ＯＵＴＢ＋，ＯＵＴＢ－に接続され、ゲートがＢ相制御回路４２に接続されている。ダイオードは、カソードがトランジスタＮＴ３，ＮＴ４のソースに接続され、アノードがトランジスタＮＴ３，ＮＴ４のドレインに接続されている。

Ｂ相制御回路４２は、巻線Ｌ_Ｂに流れる電流を検出した結果に応じてＢ相駆動回路１２による巻線Ｌ_Ｂの駆動を制御する。Ｂ相制御回路４２は、電流判定回路（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４２１、ＰＷＭ制御回路（ＰＷＭ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４２２、及びプリドライバ回路（Ｐｒｅ Ｄｒｉｖｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４２３を有する。電流判定回路４２１は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを補正回路３０から供給され、ノードＮ４を介して電圧Ｖ_ＲＳＢを検出し、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢ及び電圧Ｖ_ＲＳＢの差分をＰＷＭ制御回路４２２へ供給する。ＰＷＭ制御回路４２２は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢ及び電圧Ｖ_ＲＳＢの差分に応じて、ＰＷＭ制御信号を生成してプリドライバ回路４２３へ供給する。プリドライバ回路４２３は、ＰＷＭ制御信号に従って生成された制御信号を各スイッチング素子１２１～１２４の制御端子へ供給する。

また、Ｂ相検出回路２２は、電圧Ｖ_ＲＳＢの振幅が所定値に達するまでの時間をパラメータＰＭ_Ｂとして検出する。例えば、Ｂ相検出回路２２は、電圧Ｖ_ＲＳＢの振幅が略ゼロから振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢに達するまでの時間ＴｂをパラメータＰＭ_Ｂとして検出する。

Ｂ相検出回路２２は、電流判定回路４２１及び時間測定回路（Ｔｉｍｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２２２を有する。電流判定回路４２１は、Ｂ相制御回路４２及びＢ相検出回路２２により共有されている。電流判定回路４２１は、電圧Ｖ_ＲＳＢを時間測定回路２２２へ供給する。また、電流判定回路４２１は、電圧Ｖ_ＲＳＢが振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢに達しているか否かの判定を行った結果を時間測定回路２２２へ供給する。時間測定回路２２２は、電圧Ｖ_ＲＳＢの値が略ゼロから増加し始めたタイミングで時間の測定を開始し、電圧Ｖ_ＲＳＢが振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢに達している旨の判定結果を受けたタイミングで時間の測定を完了させる。例えば、時間測定回路２２２は、タイマを有し、電圧Ｖ_ＲＳＢが略ゼロから上昇し始めたタイミングで、タイマのカウント動作を開始し、電圧Ｖ_ＲＳＢが振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢに達している旨の判定結果を受けたタイミングで、タイマのカウント動作を完了させる。これにより、時間測定回路２２２は、電圧Ｖ_ＲＳＢの振幅が略ゼロから振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢに達するまでの時間Ｔｂを測定する。

図５（ａ）は、制御回路５０によるＡ相のパラメータの判定動作を示す波形図であり、電圧Ｖ_ＲＳＡの振幅が所定値（目標電流Ｉ１）に達するまでの第１の時間を第１のパラメータとして検出する場合の動作が例示されている。タイミングｔ１において、Ａ相駆動回路１１は、スイッチング素子１１１，１１４を選択的にオンさせる。これにより、巻線Ｌ_Ａに電源電圧Ｖ_Ｍに略均等な電圧が印加され、巻線Ｌ_Ａに流れる電流が略ゼロから増加していき、電圧Ｖ_ＲＳＡが略ゼロから上昇していく。時間測定回路２１２は、時間の測定を開始する。タイミングｔ２において、巻線Ｌ_Ａに流れる電流が目標電流Ｉ１に達すると、電圧Ｖ_ＲＳＡがそれに対応する振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに達する。それに応じて、時間測定回路２１２は、時間の測定を完了させ、測定された時間Ｔａを補正回路３０へ供給する。

図５（ｂ）（ｃ）は、制御回路５０によるＢ相のパラメータの判定動作を示す波形図であり、電圧Ｖ_ＲＳＢの振幅が所定値に達するまでの第２の時間をパラメータＰＭ_Ｂとして検出する場合の動作が例示されている。図５（ｂ）では、時間Ｔｂ１が時間Ｔａより短い場合について例示されている。タイミングｔ１１において、Ｂ相駆動回路１２は、スイッチング素子１２１，１２４を選択的にオンさせる。これにより、巻線Ｌ_Ｂに電源電圧Ｖ_Ｍに略均等な電圧が印加され、巻線Ｌ_Ｂに流れる電流が略ゼロから増加していき、電圧Ｖ_ＲＳＢが略ゼロから上昇していく。時間測定回路２２２は、時間の測定を開始する。タイミングｔ１２において、巻線Ｌ_Ｂに流れる電流が目標電流Ｉ１に達すると、電圧Ｖ_ＲＳＢがそれに対応する振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢに達する。それに応じて、時間測定回路２２２は、時間の測定を完了させ、測定された時間Ｔｂ１を補正回路３０へ供給する。

図５（ｃ）では、時間Ｔｂ２が時間Ｔａより長い場合について例示されている。タイミングｔ２１において、Ｂ相駆動回路１２は、スイッチング素子１２１，１２４を選択的にオンさせる。これにより、巻線Ｌ_Ｂに電源電圧Ｖ_Ｍに略均等な電圧が印加され、巻線Ｌ_Ｂに流れる電流が略ゼロから増加していき、電圧Ｖ_ＲＳＢが略ゼロから上昇していく。時間測定回路２２２は、時間の測定を開始する。タイミングｔ２２において、巻線Ｌ_Ｂに流れる電流が目標電流Ｉ１に達すると、電圧Ｖ_ＲＳＢがそれに対応する振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢに達する。それに応じて、時間測定回路２２２は、時間の測定を完了させ、測定された時間Ｔｂ２を補正回路３０へ供給する。

補正回路３０は、端子ＶＲＥＦを介して参照電圧Ｖ_ＲＥＦを供給する電圧源Ｅに接続されている。電圧源Ｅの一端は端子ＶＲＥＦに接続され、他端はグランド電位に接続されている。補正回路３０は、時間比較回路（Ｔｉｍｅ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ）３１、補正パラメータ（Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）生成回路３２、Ａ相制御値（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ Ａｃｈ）補正回路３３、及びＢ相制御値（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｃｈ）補正回路３４を有する。

時間比較回路３１は、時間Ｔａを時間測定回路２１２から供給され、時間Ｔｂを時間測定回路２２２から供給される。時間比較回路３１は、時間Ｔａと時間Ｔｂとを比較した結果を補正パラメータ生成回路３２へ供給する。補正パラメータ生成回路３２には、複数の電流補正量候補である補正パラメータが予め設定されている。電流補正量候補は、例えば、補正量「０％」、「＋１％」、及び「－１％」を含む。補正パラメータ生成回路３２は、比較結果に応じて、Ａ相とＢ相の補正パラメータを複数の電流補正量候補から選択し設定する。

Ａ相を基準にして制御を行う場合、補正パラメータ生成回路３２は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡを維持しながら、時間Ｔａと時間Ｔｂとの時間差が小さくなる方向に、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを補正するように、補正パラメータを生成してもよい。

例えば、図５（ｂ）の場合、時間比較回路３１はＴｂ１＜Ｔａの比較結果を補正パラメータ生成回路３２へ供給する。補正パラメータ生成回路３２は、Ａ相の電流を維持させる補正パラメータ（補正量「０％」）をＡ相制御値補正回路３３へ供給する。また、補正パラメータ生成回路３２は、Ｔｂ１＜Ｔａであることに応じて、Ｂ相の電流を所定割合増加させる補正パラメータ（補正量「＋１％」）をＢ相制御値補正回路３４へ供給する。これにより、Ａ相制御値補正回路３３は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡを維持したまま電流判定回路４１１へ供給する。一方、Ｂ相制御値補正回路３４は、Ｂ相の電流を所定割合（＋１％）増加させるように、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを増加させて電流判定回路４２１へ供給する。

あるいは、図５（ｃ）の場合、時間比較回路３１は、Ｔｂ２＞Ｔａの比較結果を補正パラメータ生成回路３２へ供給する。補正パラメータ生成回路３２は、Ｔｂ２＞Ｔａであることに応じて、Ｂ相の電流を所定割合減少させる補正パラメータ（補正量「－１％」）をＢ相制御値補正回路３４へ供給する。これにより、Ｂ相制御値補正回路３４は、Ｂ相の電流を所定割合（－１％）減少させるように、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを増加させて電流判定回路４１１へ供給する。

これにより、電流判定回路４１１，４２１は、補正後の振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡ，Ｖ_ＲＥＦＢと電圧Ｖ_ＲＳＡ，Ｖ_ＲＳＢとの差分をＰＷＭ制御回路４１２，４２２へ供給し、ＰＷＭ制御回路４１２，４２２は、その差分に応じて、ＰＷＭ制御信号を生成してプリドライバ回路４１３，４２３へ供給する。プリドライバ回路４１３，４２３は、ＰＷＭ制御信号に従って、生成された制御信号を各スイッチング素子１１１～１１４，１２１～１２４の制御端子へ供給する。この結果、時間Ｔａと時間Ｔｂとの時間差が小さくなる方向にアンバランスにされた巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂの目標電流の振幅で直流モータＭの巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂが駆動される。

以上のように、実施形態では、モータ制御システム１において、巻線の誘起電圧に関するパラメータについて複数相間の差分をキャンセルするように複数相の巻線の電流の振幅制御値を互いにアンバランスに設定する。例えば、巻線Ｌ_Ａに流れる電流が略ゼロから所定値に到達するまでの時間Ｔａと巻線Ｌ_Ｂに流れる電流が略ゼロから所定値に到達するまでの時間Ｔｂとの時間差が小さくなる方向に、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡとＶ_ＲＥＦＢとをアンバランスに設定する。これにより、エンコーダ装置を用いることなく、直流モータＭの製造バラツキによる角度精度のバラツキの影響を相殺できる。この結果、直流モータＭのスムーズな回転を得ることができ、モータ振動／駆動音を抑えることができる。したがって、モータ制御システム１において、コスト増加を抑制しながら製造バラツキによる影響を抑制できる。

なお、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡを維持しながら振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを増減させる代わりに、補正量を分割し、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡと振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢとをそれぞれ増減させてもよい。Ｔｂ＜Ｔａである場合、補正パラメータ生成回路３２は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに対して振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを相対的に所望の割合で増加させる補正（例えば、＋１０％の補正）を行う。補正パラメータ生成回路３２は、Ａ相の電流を所定割合減少させる補正パラメータ（例えば、補正量「－５％」）を生成し、Ｂ相の電流を所定割合増加させる補正パラメータ（例えば、補正量「＋５％」）を生成する。これにより、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに対して振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを相対的に所望の割合で増加させることができる。

あるいは、Ｔｂ＞Ｔａである場合、補正パラメータ生成回路３２は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに対して振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを相対的に所望の割合で減少させる補正（例えば、－１０％の補正）を行う。補正パラメータ生成回路３２は、Ａ相の電流を所定割合増加させる補正パラメータ（例えば、補正量「＋５％」）を生成し、Ｂ相の電流を所定割合減少させる補正パラメータ（例えば、補正量「－５％」）を生成する。これにより、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡに対して振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを相対的に所望の割合で減少させることができる。

あるいは、目標電流が略ゼロとなる期間が十分に確保できる励磁制御（例えば、１－２相励磁制御）で直流モータＭを駆動する場合、巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂの目標電流が略ゼロである期間では、巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂに電圧を印加しないため、誘起電圧を測定することが可能である。誘起電圧のバラツキは、間接的に測定する代わりに、直接的に測定してもよい。図６は、実施形態の変形例における制御装置２ｊの構成図である。制御装置２ｊは、検出回路２０及び制御回路５０に代えて、検出回路２０ｊ及び制御回路５０ｊを有する。制御回路５０ｊは、補正回路３０ｊ及び駆動制御回路４０ｊを有する。

検出回路２０ｊは、Ａ相検出回路２１ｊ及びＢ相検出回路２２ｊを有する。Ａ相検出回路２１ｊは、端子ＯＵＴＡ＋に接続され、巻線Ｌ_Ａの目標電流が略ゼロである期間に発生する誘起電圧をパラメータＰＭ_Ａとして検出する。例えば、Ａ相検出回路２１ｊは、巻線Ｌ_Ａの目標電流が略ゼロであることを示す情報に応じて、巻線Ｌ_Ａで発生する電圧をパラメータＰＭ_Ａとして検出する。

Ａ相検出回路２１ｊは、誘起電圧測定回路（Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２１１ｊを有する。誘起電圧測定回路２１１ｊは、巻線Ｌ_Ａの目標電流が略ゼロであることを示す判定結果を電流判定回路４１１から受けると、巻線Ｌ_Ａで発生する電圧Ｖａを誘起電圧として測定する。

Ｂ相検出回路２２ｊは、端子ＯＵＴＢ＋に接続され、巻線Ｌ_Ｂの目標電流が略ゼロである期間に発生する誘起電圧をパラメータＰＭ_Ｂとして検出する。例えば、Ｂ相検出回路２２ｊは、巻線Ｌ_Ｂの目標電流が略ゼロであることを示す情報に応じて、巻線Ｌ_Ｂで発生する電圧をパラメータＰＭ_Ｂとして検出する。

Ｂ相検出回路２２ｊは、誘起電圧測定回路（Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２２１ｊを有する。誘起電圧測定回路２２１ｊは、巻線Ｌ_Ｂの目標電流が略ゼロであることを示す判定結果を電流判定回路４２１から受けると、巻線Ｌ_Ｂで発生する電圧Ｖｂを誘起電圧として測定する。

図７は、実施形態の変形例におけるパラメータの判定動作を示す波形図である。図７（ａ）は、誘起電圧の変化の電圧波形パターンＶＷ_Ａｊ，ＶＷ_Ｂｊが正弦波状である場合が例示されている。図７（ｂ）は、制御波形パターンＣＷ_Ａｊ，ＣＷ_Ｂｊが１－２相励磁に従った制御波形パターンである場合が例示されている。制御波形パターンＣＷ_Ａｊで巻線Ｌ_Ａを駆動すると、巻線Ｌ_Ａには電圧波形パターンＶＷ_Ａｊで変化する誘起電圧が発生する。また、制御波形パターンＣＷ_Ｂｊで巻線Ｌ_Ｂを駆動すると、巻線Ｌ_Ｂには、電圧波形パターンＶＷ_Ｂｊで変化する誘起電圧が発生する。なお、目標電流が略ゼロである期間を電圧測定に十分な長さで確保可能な制御波形パターンであれば、他の制御波形パターンであってもよい。また、誘起電圧の変化は、他の電圧波形パターンを示してもよい。

制御波形パターンＣＷ_Ａｊにおける目標電流が略ゼロである期間ＴＰ１１の開始タイミングにおいて、Ａ相駆動回路１１は、スイッチング素子１１１～１１４をオフさせる。これにより、巻線Ｌ_Ａは実質的に電圧が印加されない状態になり、巻線Ｌ_Ａで発生する誘起電圧Ｖａが端子ＯＵＴＡ＋に現れる。誘起電圧測定回路２１１ｊは、端子ＯＵＴＡ＋に現れる電圧Ｖａの測定を開始する。期間ＴＰ１１の終了タイミングにおいて、誘起電圧測定回路２１１ｊは、端子ＯＵＴＡ＋に現れる電圧Ｖａを補正回路３０ｊへ供給する。

制御波形パターンＣＷ_Ｂｊにおける目標電流が略ゼロである期間ＴＰ１２の開始タイミングにおいて、Ｂ相駆動回路１２は、スイッチング素子１２１～１２４をオフさせる。これにより、巻線Ｌ_Ｂは実質的に電圧が印加されない状態になり、巻線Ｌ_Ｂで発生する誘起電圧Ｖｂが端子ＯＵＴＢ＋に現れる。誘起電圧測定回路２２１ｊは、端子ＯＵＴＢ＋に現れる電圧Ｖｂの測定を開始する。期間ＴＰ１２の終了タイミングにおいて、誘起電圧測定回路２２１ｊは、端子ＯＵＴＢ＋に現れる電圧Ｖｂを補正回路３０ｊへ供給する。

補正回路３０ｊは、時間比較回路３１に代えて、電圧比較回路（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ）３１ｊを有する。電圧比較回路３１ｊは、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとを比較した結果を補正パラメータ生成回路３２へ供給する。補正パラメータ生成回路３２は、比較結果に応じて、Ａ相とＢ相の電流補正量を電流補正量候補から選択し設定する。

Ａ相を基準にして制御を行う場合、補正パラメータ生成回路３２は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡを維持しながら、電圧Ｖａ，Ｖｂの電圧差が小さくなる方向に、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを補正するように、補正パラメータを生成してもよい。これにより、Ａ相制御値補正回路３３は、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡを維持して電流判定回路４１１へ供給する。Ｂ相制御値補正回路３４は、Ｂ相の電流を所定割合（例えば、１％）増加させるように、振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＢを増加させて電流判定回路４２１へ供給する。この結果、電圧Ｖａ，Ｖｂの電圧差が小さくなる方向にアンバランスにされた巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂの目標電流の振幅で巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂが駆動される。

このように、モータ制御システム１ｊにおいて、目標電流が略ゼロである期間に巻線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂで発生する電圧の差が小さくなる方向に、目標電流の振幅制御値Ｖ_ＲＥＦＡとＶ_ＲＥＦＢとをアンバランスに設定する。これによっても、エンコーダ装置を用いることなく、直流モータＭの製造バラツキによる角度精度のバラツキの影響を相殺できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１ｊ モータ制御システム、１０ 駆動回路、２０，２０ｊ 検出回路、３０，３０ｊ 補正回路、４０ 駆動制御回路、５０，５０ｊ 制御回路。

Claims (6)

1. 第１のコイル及び第２のコイルを有する直流モータにおける前記第１のコイルで発生する誘起電圧に関する第１のパラメータと前記第２のコイルで発生する誘起電圧に関する第２のパラメータとを検出する検出回路と、
   第１振幅制御値が維持された状態で前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの差分が第２振幅制御値に対して増加関数である場合、前記第１のパラメータが前記第２のパラメータより大きいことに応じて、前記第１のコイルの電流の前記第１振幅制御値を維持しながら前記第２のコイルの電流の前記第２振幅制御値を増加させ、前記第１のパラメータが前記第２のパラメータより小さいことに応じて、前記第１振幅制御値を維持しながら前記第２振幅制御値を減少させる制御回路と、
   前記第１振幅制御値及び前記第２振幅制御値に応じて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルをそれぞれ駆動する駆動回路と、
   を備えたモータ制御装置。
2. 第１のコイル及び第２のコイルを有する直流モータにおける前記第１のコイルで発生する誘起電圧に関する第１のパラメータと前記第２のコイルで発生する誘起電圧に関する第２のパラメータとを検出する検出回路と、
   第１振幅制御値が維持された状態で前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの差分が第２振幅制御値に対して減少関数である場合、前記第１のパラメータが前記第２のパラメータより大きいことに応じて、前記第１のコイルの電流の前記第１振幅制御値を維持しながら前記第２のコイルの電流の前記第２振幅制御値を減少させ、前記第１のパラメータが前記第２のパラメータより小さいことに応じて、前記第１振幅制御値を維持しながら前記第２振幅制御値を増加させる制御回路と、
   前記第１振幅制御値及び前記第２振幅制御値に応じて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルをそれぞれ駆動する駆動回路と、
   を備えたモータ制御装置。
3. 前記検出回路は、第１の期間において前記第１のコイルを流れる電流が所定値に達するまでの第１の時間を前記第１のパラメータとして検出し、前記第１の期間に対応した第２の期間において前記第２のコイルを流れる電流が前記所定値に達するまでの第２の時間を前記第２のパラメータとして検出し、
   前記制御回路は、前記第１の時間と前記第２の時間との時間差に応じて、前記第１振幅制御値と前記第２振幅制御値との少なくとも一方を変更する
   請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記検出回路は、前記第１のコイルの目標電流が略ゼロである第１の期間に前記第１のコイルで発生する第１の電圧を前記第１のパラメータとして検出し、前記第２のコイルの目標電流が略ゼロである第２の期間に前記第２のコイルで発生する第２の電圧を前記第２のパラメータとして検出し、
   前記制御回路は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との電圧差に応じて、前記第１振幅制御値と前記第２振幅制御値との少なくとも一方を変更する
   請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
5. 第１のコイル及び第２のコイルを有する直流モータにおける前記第１のコイルで発生する誘起電圧に関する第１のパラメータと前記第２のコイルで発生する誘起電圧に関する第２のパラメータとを検出することと、
   第１振幅制御値が維持された状態で前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの差分が第２振幅制御値に対して増加関数である場合、前記第１のパラメータが前記第２のパラメータより大きいことに応じて、前記第１のコイルの電流の前記第１振幅制御値を維持しながら前記第２のコイルの電流の前記第２振幅制御値を増加させ、前記第１のパラメータが前記第２のパラメータより小さいことに応じて、前記第１振幅制御値を維持しながら前記第２振幅制御値を減少させることと、
   前記第１振幅制御値及び前記第２振幅制御値に応じて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルを駆動することと、
   を備えたモータ制御方法。
6. 第１のコイル及び第２のコイルを有する直流モータにおける前記第１のコイルで発生する誘起電圧に関する第１のパラメータと前記第２のコイルで発生する誘起電圧に関する第２のパラメータとを検出することと、
   第１振幅制御値が維持された状態で前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの差分が第２振幅制御値に対して減少関数である場合、前記第１のパラメータが前記第２のパラメータより大きいことに応じて、前記第１のコイルの電流の前記第１振幅制御値を維持しながら前記第２のコイルの電流の前記第２振幅制御値を減少させ、前記第１のパラメータが前記第２のパラメータより小さいことに応じて、前記第１振幅制御値を維持しながら前記第２振幅制御値を増加させることと、
   前記第１振幅制御値及び前記第２振幅制御値に応じて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルを駆動することと、
   を備えたモータ制御方法。

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