JP7599372B2 - MOTOR DRIVE CONTROL DEVICE, MOTOR UNIT, AND MOTOR DRIVE CONTROL METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a motor drive control device, a motor unit, and a motor drive control method.
一般に、多相のコイルを有するモータを正弦波駆動する場合、モータの各相について、コイルの誘起電圧の位相とコイル電流(相電流)の位相とを合わせることで、モータを効率良く駆動させることができることが知られている。 In general, when a motor having multiple phase coils is sinusoidally driven, it is known that the motor can be driven efficiently by matching the phase of the induced voltage in the coil and the phase of the coil current (phase current) for each phase of the motor.
しかしながら、モータの回転速度、モータの負荷、および温度によるモータ特性の変化等により、誘起電圧の位相とコイル電流(相電流)の位相との間にずれが生じ、モータの駆動効率が悪化する場合がある。 However, due to the motor's rotational speed, motor load, and changes in motor characteristics due to temperature, a shift can occur between the phase of the induced voltage and the phase of the coil current (phase current), which can degrade the motor's driving efficiency.
このような問題を解決するための技術として、モータのコイル電流の位相に対してコイルの駆動電圧の位相を調整する方法が特許文献1に開示されている。具体的に、特許文献1に開示されたモータ駆動制御装置は、当該コイルの駆動電圧を停止することにより、モータの所定の相のコイルに生ずる誘起電圧がゼロとなる点(電圧ゼロクロス点)の前後に、誘起電圧を検出するための検出区間を設ける。そして、モータ駆動制御装置は、その検出区間においてコイルの端子電圧と閾値電圧との大小比較を行うことにより、コイルの誘起電圧の位相を検出し、駆動電圧の位相を調整する。 As a technique for solving such problems, Patent Document 1 discloses a method for adjusting the phase of the drive voltage of a coil relative to the phase of the coil current of the motor. Specifically, the motor drive control device disclosed in Patent Document 1 provides a detection section for detecting induced voltage before and after the point where the induced voltage generated in a coil of a specified phase of the motor becomes zero (voltage zero cross point) by stopping the drive voltage of the coil. The motor drive control device then detects the phase of the induced voltage of the coil by comparing the magnitude of the coil terminal voltage with a threshold voltage in the detection section, and adjusts the phase of the drive voltage.
しかしながら、特許文献1に開示された技術は、検出期間においてコイルの駆動を停止させる必要がある。そのため、コイルの駆動を停止させる期間(検出期間)の長さを適切に設定しなければ、モータの駆動波形が乱れ、モータの回転が不安定になる虞がある。 However, the technology disclosed in Patent Document 1 requires that the coil be stopped during the detection period. Therefore, if the length of the period during which the coil is stopped (detection period) is not set appropriately, the motor drive waveform may be disturbed, and the motor rotation may become unstable.
そこで、本願発明者らは、モータの駆動効率を向上させるための新たなモータ駆動制御技術が必要であると考えた。 The inventors therefore felt that a new motor drive control technology was needed to improve the drive efficiency of the motor.
本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、モータの駆動効率を向上させることを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems and improve the driving efficiency of the motor.
本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、少なくとも1相のコイルを有するモータを駆動するためのPWM信号である駆動制御信号を生成する制御回路と、前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含み、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替える駆動回路と、を備え、前記制御回路は、前記モータの所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する目標点決定部と、前記PWM信号の1周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する電流ゼロクロス点推定部と、前記目標点決定部によって決定された前記目標点と前記電流ゼロクロス点推定部によって推定された前記ゼロクロス点との位相差に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する位相調整判定部と、前記位相調整判定部による判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、を有することを特徴とする。 A motor drive control device according to a representative embodiment of the present invention includes a control circuit that generates a drive control signal, which is a PWM signal for driving a motor having a coil of at least one phase, and a drive circuit that includes a high-side switch and a low-side switch that are connected in series to each other and are provided corresponding to the coil of each phase of the motor, and that alternately turns on and off the high-side switch and the low-side switch in response to the drive control signal to switch the direction of current flow to the coil of the corresponding phase, and the control circuit is synchronized with the induced voltage of the coil of a specified phase of the motor, and determines a target point of zero crossing of the coil current of the specified phase based on a position detection signal that corresponds to the rotational position of the rotor of the motor. a current zero-cross point estimation unit that compares, for each cycle of the PWM signal, the drive voltage of the coil of the specified phase with at least one of the on-period and off-period of the signal that turns on and off the high-side switch corresponding to the specified phase and estimates the zero-cross point of the coil current of the specified phase based on the comparison result; a phase adjustment determination unit that determines whether or not phase adjustment of the coil current is required based on the phase difference between the target point determined by the target point determination unit and the zero-cross point estimated by the current zero-cross point estimation unit; and a drive control signal generation unit that generates the drive control signal based on the determination result by the phase adjustment determination unit.
本発明の一態様によれば、モータの駆動効率を向上させることが可能となる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to improve the driving efficiency of the motor.
1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
1. Overview of the embodiment First, an overview of a representative embodiment of the invention disclosed in this application will be described. Note that in the following description, as an example, reference numerals in the drawings corresponding to components of the invention are given in parentheses.
〔1〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置(1)は、少なくとも1相のコイルを有するモータ(5)を駆動するためのPWM信号である駆動制御信号(Sd,Suu,Sul,Svu,Svl,Swu,Swl)を生成する制御回路(2)と、前記モータの各相のコイル(Lu,Lv,Lw)に対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチ(QuH,QvH,QwH)およびローサイドスイッチ(QuL,QvL,QwL)を含み、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替える駆動回路(3)と、を備え、前記制御回路は、前記モータの所定の相(例えば、U相)のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号(Shu)に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点(P(tp))を決定する目標点決定部(12)と、前記PWM信号の1周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧(Vu)と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチ(Suu)のオン期間(第2期間Th)およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点(Q(tq))を推定する電流ゼロクロス点推定部(14)と、前記目標点決定部によって決定された前記目標点と前記電流ゼロクロス点推定部によって推定された前記ゼロクロス点との位相差(Δφ=tp-tq)に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する位相調整判定部(15)と、前記位相調整判定部による判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部(16)と、を有することを特徴とする。 [1] A motor drive control device (1) according to a representative embodiment of the present invention includes a control circuit (2) that generates a drive control signal (Sd, Suu, Sul, Svu, Svl, Swu, Swl) which is a PWM signal for driving a motor (5) having a coil of at least one phase, and a drive circuit (3) that includes high-side switches (QuH, QvH, QwH) and low-side switches (QuL, QvL, QwL) connected in series to each other and provided corresponding to the coils (Lu, Lv, Lw) of each phase of the motor, and alternately turns on and off the high-side switch and the low-side switch in response to the drive control signal to switch the direction of current flow to the coil of the corresponding phase, and the control circuit synchronizes with the induced voltage of the coil of a predetermined phase (e.g., U phase) of the motor and, based on a position detection signal (Shu) corresponding to the rotational position of the rotor of the motor, The system is characterized by having a target point determination unit (12) that determines a target point (P(tp)) of the zero cross of the coil current of the specified phase, a current zero cross point estimation unit (14) that compares the drive voltage (Vu) of the coil of the specified phase with at least one of the on period (second period Th) and the off period of the high side switch (Suu) corresponding to the specified phase for each period of the PWM signal, and estimates the zero cross point (Q(tq)) of the coil current of the specified phase based on the comparison result, a phase adjustment determination unit (15) that determines whether or not phase adjustment of the coil current is required based on the phase difference (Δφ=tp-tq) between the target point determined by the target point determination unit and the zero cross point estimated by the current zero cross point estimation unit, and a drive control signal generation unit (16) that generates the drive control signal based on the determination result by the phase adjustment determination unit.
〔2〕上記〔1〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致するか否かを判定するとともに、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングを前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点と推定してもよい。 [2] In the motor drive control device described in [1] above, the current zero cross point estimation unit may determine whether the on-period of the drive voltage coincides with the on-period of the signal that turns the high-side switch on and off, detect at least one of the timing at which the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns the high-side switch on and off switch from a state in which they coincide to a state in which they do not coincide, and the timing at which the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns the high-side switch on and off switch from a state in which they do not coincide to a state in which they coincide, and estimate the detected timing as the zero cross point of the coil current of the specified phase.
〔3〕上記〔2〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間との差(|Th-Tv|)が閾値(Tth)未満の場合に、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致していると判定し、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間との差(|Th-Tv|)が閾値(Tth)以上の場合に、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致していないと判定してもよい。 [3] In the motor drive control device described in [2] above, the current zero cross point estimation unit may determine that the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns the high-side switch on and off match when the difference (|Th-Tv|) between the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns the high-side switch on and off is less than a threshold (Tth), and may determine that the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns the high-side switch on and off do not match when the difference (|Th-Tv|) between the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns the high-side switch on and off is equal to or greater than a threshold (Tth).
〔4〕上記〔3〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記駆動制御信号生成部は、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのオン・オフ状態が切り替わるとき、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとが同時にオフするデッドタイム期間(Td)が形成されるように前記駆動制御信号を生成し、前記閾値は、前記デッドタイム期間に基づく値(Td)であってもよい。 [4] In the motor drive control device described in [3] above, the drive control signal generation unit generates the drive control signal so that when the on/off states of the high-side switch and the low-side switch are switched, a dead time period (Td) is formed during which the high-side switch and the low-side switch are simultaneously turned off, and the threshold value may be a value (Td) based on the dead time period.
〔5〕上記〔2〕乃至〔4〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングを、前記コイル電流の極性が正から負に切り替わるゼロクロス点と判定し、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングを、前記コイル電流の極性が負から正に切り替わるゼロクロス点であると判定してもよい。 [5] In the motor drive control device described in any one of [2] to [4] above, the current zero cross point estimation unit may determine the timing at which the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns on and off the high-side switch switch from a state in which they match to a state in which they do not match to be a zero cross point at which the polarity of the coil current switches from positive to negative, and may determine the timing at which the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns on and off the high-side switch switch from a state in which they do not match to a state in which they do not match to be a zero cross point at which the polarity of the coil current switches from negative to positive.
〔6〕上記〔1〕乃至〔5〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記位相調整判定部は、前記目標点と前記コイル電流のゼロクロス点との位相差を算出し、前記駆動制御信号の出力タイミングを前記位相差に応じた時間だけずらすように前記駆動制御信号生成部に指示してもよい。 [6] In the motor drive control device described in any one of [1] to [5] above, the phase adjustment determination unit may calculate a phase difference between the target point and a zero cross point of the coil current, and instruct the drive control signal generation unit to shift the output timing of the drive control signal by a time corresponding to the phase difference.
〔7〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニット(100)は、上記〔1〕乃至〔6〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置(1)と、前記モータ(5)と、を備えることを特徴とする。 [7] A motor unit (100) according to a representative embodiment of the present invention is characterized by comprising a motor drive control device (1) described in any one of [1] to [6] above and the motor (5).
〔8〕本発明の代表的な実施の形態に係る方法は、少なくとも1相のコイルを有するモータを駆動するためのPWM信号である駆動制御信号を生成する制御回路(2)と、前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含み、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン/オフさせて対応する相のコイルの通電方向を切り替える駆動回路(3)と、を備えるモータ駆動制御装置(1)によるモータ制御方法である。本方法は、前記制御回路が、前記モータの所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する第1ステップ(S3)と、前記制御回路が、前記PWM信号の1周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する第2ステップ(S4)と、前記制御回路が、前記第1ステップにおいて決定された前記目標点と前記第2ステップにおいて推定された前記ゼロクロス点との位相差に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する第3ステップ(S52,S53)と、前記制御回路が、前記第3ステップにおける判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する第4ステップ(S54~S56)と、を含むことを特徴とする。 [8] A method according to a representative embodiment of the present invention is a motor control method using a motor drive control device (1) that includes a control circuit (2) that generates a drive control signal, which is a PWM signal for driving a motor having a coil of at least one phase, and a drive circuit (3) that includes a high-side switch and a low-side switch connected in series to each other and provided corresponding to the coil of each phase of the motor, and that alternately turns on and off the high-side switch and the low-side switch in response to the drive control signal to switch the direction of current flow to the coil of the corresponding phase. This method includes a first step (S3) in which the control circuit determines a target point of zero crossing of the coil current of a predetermined phase based on a position detection signal that is synchronized with the induced voltage of the coil of a predetermined phase of the motor and corresponds to the rotational position of the rotor of the motor; a second step (S4) in which the control circuit compares the drive voltage of the coil of the predetermined phase with at least one of the on-period and off-period of the signal that turns on and off the high-side switch corresponding to the predetermined phase for each period of the PWM signal, and estimates the zero-crossing point of the coil current of the predetermined phase based on the comparison result; a third step (S52, S53) in which the control circuit determines whether or not phase adjustment of the coil current is required based on the phase difference between the target point determined in the first step and the zero-crossing point estimated in the second step; and a fourth step (S54 to S56) in which the control circuit generates the drive control signal based on the determination result in the third step.
2.実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
2. Specific Examples of the Embodiments Specific examples of the embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, components common to the respective embodiments are designated by the same reference numerals, and repeated description will be omitted.
≪実施の形態≫
図1は、本発明の実施の形態に係るモータ駆動制御装置を備えたモータユニットの構成を示す図である。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a motor unit equipped with a motor drive control device according to an embodiment of the present invention.
図1に示されるモータユニット100は、モータ5と、位置検出装置6と、モータ駆動制御装置1とを備えている。
The
モータ5は、少なくとも1つのコイルを有するモータである。例えば、モータ5は、3相(U相、V相、およびW相)のコイル(巻線)Lu,Lv,Lwを有するブラシレスDCモータである。
Motor 5 is a motor having at least one coil. For example,
位置検出装置6は、モータ5の回転子(ロータ)の回転に応じた位置検出信号Shuを生成する装置である。位置検出装置6は、例えば、ホール(HALL)素子である。ホール素子は、ロータの磁極を検出し、ロータの回転に応じて電圧が変化するホール信号を出力する。ホール信号は、例えば、パルス信号であり、位置検出信号Shuとしてモータ駆動制御装置1に入力される。
The
モータユニット100において、位置検出装置6としての一つのホール素子が、モータ5のU相、V相、およびW相のコイルLu,Lv,Lwの何れか一つに対応する位置に配置されている。このため、位置検出装置6から出力されるホール信号は、モータ5のU相、V相、およびW相のコイルLu,Lv,Lwの何れか一つの誘起電圧に同期する信号となる。
In the
本実施の形態では、位置検出装置6としての一つのホール素子は、例えば、U相のコイルに対応する位置に配置されている。これにより、位置検出信号(ホール信号)Shuは、モータ5のU相のコイルLuの誘起電圧に同期し、且つモータ5のロータの回転位置に対応する信号となる。
In this embodiment, one Hall element serving as the
なお、詳細は後述するが、本実施の形態では、具体例として、位置検出装置6は、位置検出装置6から出力される位置検出信号(ホール信号)Shuの立ち上がりエッジがU相のコイルLuの誘起電圧のゼロクロス点から電気角30度遅れたタイミングで検出できる位置に配置されている。
Although details will be described later, in this embodiment, as a specific example, the
モータ駆動制御装置1は、モータ5の駆動を制御する装置である。モータ駆動制御装置1は、例えば、U相のコイルLuに対応する位置に設けられた1つの位置検出装置6(ホール素子)からの位置検出信号Shuに基づく1センサ駆動方式により、モータ5の正弦波駆動を行う。
The motor drive control device 1 is a device that controls the drive of the
具体的には、モータ駆動制御装置1は、制御回路2と、駆動回路3と、相電圧検出回路4とを備えている。モータ駆動制御装置1は、外部の直流電源(不図示)から直流電圧Vddの供給を受ける。直流電圧Vddは、例えば、保護回路等を介してモータ駆動制御装置1内の電源ライン(不図示)に供給され、電源ラインを介して制御回路2および駆動回路3に電源電圧としてそれぞれ入力される。
Specifically, the motor drive control device 1 includes a
なお、制御回路2には、直流電圧Vddが直接供給されるのではなく、例えば、レギュレータ回路によって直流電圧Vddを降圧した電圧が、電源電圧として制御回路2に供給されてもよい。
In addition, the DC voltage Vdd may not be directly supplied to the
駆動回路3は、後述する制御回路2から出力された駆動制御信号Sdに基づいて、モータ5を駆動する回路である。駆動制御信号Sdは、モータ5の駆動を制御するための信号である。例えば、駆動制御信号Sdは、モータ5を正弦波駆動するためのPWM信号である。
The
駆動回路3は、駆動制御信号Sdに基づいて直流電圧Vddとグラウンド電位GNDとの間でモータ5のコイルの接続先を切り替えることにより、モータ電流の向きを切り替えてモータ5を回転させる。具体的に、駆動回路3は、モータ5の各相のコイルLu,Lu,Lwに対応して設けられ、互いに直列に接続されたハイサイドスイッチQuH,QvH,QwHおよびローサイドスイッチQuL,QvL,QwLを含む。駆動回路3は、駆動制御信号SdとしてのPWM信号Suu,Sul,Svu,Svl,Swu,Swlに応じて、ハイサイドスイッチQuH,QvH,QwHとローサイドスイッチQuL,QvL,QwLをオン・オフさせて、各コイルLu,Lv,Lwの通電方向を切り替える。
The
PWM信号Suu,Sul,Svu,Svl,Swu,Swlは、ハイサイドスイッチQuH,QvH,QwHおよびローサイドスイッチQuL,QvL,QwLの6つのスイッチ毎に対応して入力され、対応するスイッチのオン・オフを切り替える。 The PWM signals Suu, Sul, Svu, Svl, Swu, and Swl are input to each of the six high-side switches QuH, QvH, and QwH and the six low-side switches QuL, QvL, and QwL, and turn the corresponding switches on and off.
例えば、ハイサイドスイッチQuH,QvH,QwHは、Pチャネル型のMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)であり、ローサイドスイッチQuL,QvL,QwLは、Nチャネル型のMOSFETである。 For example, the high-side switches QuH, QvH, and QwH are P-channel MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors), and the low-side switches QuL, QvL, and QwL are N-channel MOSFETs.
なお、ハイサイドスイッチQuH,QvH,QwH、およびローサイドスイッチQuL,QvL,QwLは、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の他の種類のパワートランジスタであってもよい。 The high-side switches QuH, QvH, and QwH and the low-side switches QuL, QvL, and QwL may be other types of power transistors, such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
図1に示すように、U相のハイサイドスイッチQuHとローサイドスイッチQuLとは、直流電圧Vddとグラウンド電位GNDとの間に直列に接続されて、一つのスイッチングレグ(アーム)を構成している。ハイサイドスイッチQuHとローサイドスイッチQuLとの接続点は、コイルLuの一端に接続されている。ハイサイドスイッチQuHのオン・オフは、PWM信号Suuによって切り替えられる。ローサイドスイッチQuLのオン・オフは、PWM信号Sulによって切り替えられる。 As shown in FIG. 1, the U-phase high-side switch QuH and low-side switch QuL are connected in series between the DC voltage Vdd and the ground potential GND to form one switching leg (arm). The connection point between the high-side switch QuH and the low-side switch QuL is connected to one end of the coil Lu. The high-side switch QuH is switched on and off by the PWM signal Suu. The low-side switch QuL is switched on and off by the PWM signal Sul.
V相のハイサイドスイッチQvHとローサイドスイッチQvLとは、直流電圧Vddとグラウンド電位GNDとの間に直列に接続されて、一つのスイッチングレグを構成している。ハイサイドスイッチQvHとローサイドスイッチQvLとの接続点は、コイルLvの一端に接続されている。ハイサイドスイッチQvHのオン・オフは、PWM信号Svuによって切り替えられる。ローサイドスイッチQvLのオン・オフは、PWM信号Svlによって切り替えられる。 The V-phase high-side switch QvH and low-side switch QvL are connected in series between the DC voltage Vdd and the ground potential GND to form one switching leg. The connection point between the high-side switch QvH and the low-side switch QvL is connected to one end of the coil Lv. The high-side switch QvH is switched on and off by the PWM signal Svu. The low-side switch QvL is switched on and off by the PWM signal Svl.
W相のハイサイドスイッチQwHとローサイドスイッチQwLとは、直流電圧Vddとグラウンド電位GNDとの間に直列に接続されて、一つのスイッチングレグを構成している。ハイサイドスイッチQwHとローサイドスイッチQwLとの接続点は、コイルLwの一端に接続されている。ハイサイドスイッチQwHのオン・オフは、PWM信号Swuによって切り替えられる。ローサイドスイッチQwLのオン・オフは、PWM信号Swlによって切り替えられる。 The W-phase high-side switch QwH and low-side switch QwL are connected in series between the DC voltage Vdd and the ground potential GND to form one switching leg. The connection point between the high-side switch QwH and the low-side switch QwL is connected to one end of the coil Lw. The high-side switch QwH is switched on and off by the PWM signal Swu. The low-side switch QwL is switched on and off by the PWM signal Swl.
なお、ハイサイドスイッチQuH,QvH,QwHおよびローサイドスイッチQuL,QvL,QwLとしての各トランジスタには寄生ダイオードが形成されており、これらのダイオードは、コイル電流を直流電圧Vddまたはグラウンド電位GNDに戻す還流ダイオードとして機能する。 In addition, parasitic diodes are formed in each transistor of the high-side switches QuH, QvH, QwH and the low-side switches QuL, QvL, QwL, and these diodes function as freewheeling diodes that return the coil current to the DC voltage Vdd or ground potential GND.
なお、駆動回路3は、駆動制御信号Sdに基づいて各相のハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを駆動するためのプリドライブ回路を有していてもよい。また、図1に示すように、駆動回路3のグラウンド電位GND側には、モータ5の電流を検出するためのセンス抵抗が接続されていてもよい。
The
相電圧検出回路4は、モータ5の所定の相のコイルの駆動電圧を検出するための回路である。本実施の形態において、相電圧検出回路4は、例えば、U相のコイルLuの駆動電圧Vuを検出して、制御回路2に入力する。相電圧検出回路4は、例えば、U相のハイサイドスイッチQuHおよびローサイドスイッチQuLが接続されるコイルLuの一端とグラウンド電位GNDとの間に接続された抵抗分圧回路である。
The phase voltage detection circuit 4 is a circuit for detecting the drive voltage of a coil of a specific phase of the
なお、図1には、相電圧検出回路4としての抵抗分圧回路によってコイルLuの駆動電圧Vuを分圧して制御回路2に入力する構成を一例として示しているが、相電圧検出回路4を設けることなく、制御回路2にコイルLuの駆動電圧Vuを直接入力してもよい。
Note that FIG. 1 shows an example of a configuration in which the drive voltage Vu of the coil Lu is divided by a resistive voltage divider circuit serving as the phase voltage detection circuit 4 and input to the
制御回路2は、モータ駆動制御装置1の動作を統括的に制御するための回路である。本実施の形態において、制御回路2は、例えば、CPU等のプロセッサと、RAM,ROM、フラッシュメモリ等の各種記憶装置と、カウンタ(タイマ)、A/D変換回路、D/A変換回路、クロック発生回路、および入出力インターフェース回路等の周辺回路とがバスや専用線を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置である。例えば、制御回路2は、マイクロコントローラ(MCU:Micro Controller Unit)である。
The
なお、制御回路2と駆動回路3とは、一つの半導体集積回路(IC:Integrated Circuit)としてパッケージ化された構成であってもよいし、個別の集積回路として夫々パッケージ化されて回路基板に実装され、回路基板上で互いに電気的に接続された構成であってもよい。
The
制御回路2は、駆動制御信号Sdを生成して駆動回路3に与えることにより、モータ5の通電制御を行う基本機能を有している。具体的に、制御回路2は、外部(例えば、上位装置)から入力された、モータ5の駆動に関する目標値を指示する駆動指令信号Scと、位置検出装置6から入力された位置検出信号Shuとに基づいて、モータ5が駆動指令信号Scで指定された駆動状態となるように駆動制御信号Sdを生成して駆動回路3に与える。
The
また、制御回路2は、上記基本機能に加えて、モータ5の駆動効率を向上させるために、モータ5の所定の相のコイルの誘起電圧の位相とコイル電流の位相とが一致するようにモータ5の通電タイミングを調整する機能(以下、「位相調整機能」とも称する。)を有する。
In addition to the above basic functions, the
図1に示すように、制御回路2は、上述した各機能を実現するための機能部として、例えば、駆動指令解析部11、目標点決定部12、相電圧入力部13、電流ゼロクロス点推定部14、位相調整判定部15、および駆動制御信号生成部16を有している。
As shown in FIG. 1, the
制御回路2の上述した各機能部は、例えば、制御回路2としてのMCUのプログラム処理によって実現される。具体的には、制御回路2としてのMCUを構成するプロセッサが、メモリに格納されたプログラムにしたがって各種の演算を行ってMCUを構成する各種周辺回路を制御することにより、上述した各機能部が実現される。
The above-mentioned functional units of the
駆動指令解析部11は、例えば、上位装置(不図示)から出力された駆動指令信号Scを受信する。駆動指令信号Scは、モータ5の駆動に関する目標値を指示する信号であって、例えば、モータ5の目標回転速度を指示する速度指令信号である。
The drive
駆動指令解析部11は、駆動指令信号Scによって指定された目標回転速度を解析する。例えば、駆動指令信号Scが目標回転速度に対応するデューティ比を有するPWM信号である場合、駆動指令解析部11は、駆動指令信号Scのデューティ比を解析し、そのデューティ比に対応する回転速度の情報を目標回転速度S1として出力する。
The drive
駆動制御信号生成部16は、モータ5の回転速度が目標回転速度S1に一致するようにモータ5の操作量S3を算出し、算出した操作量S3に基づいて駆動制御信号Sdを生成する。なお、駆動制御信号生成部16の機能のうち位相調整に関する機能については、後述する。
The drive
駆動制御信号生成部16は、例えば、PWM指令部17およびPWM信号生成部18を有する。PWM指令部17は、駆動指令解析部11から出力された目標回転速度S1と、後述する位相調整判定部15からの判定結果S2とに基づいて、モータ5の操作量S3を算出する。
The drive control
操作量S3は、モータ5を目標回転速度S1で回転させるために必要なモータ5の駆動量を指定する情報を含む。例えば、本実施の形態のようにモータ5をPWM駆動する場合には、操作量S3は、駆動制御信号SdとしてのPWM信号の周期(PWM周期)を指定する値と、PWM信号のオン期間を指定する値と、PWM信号の出力タイミングを指定する値とを含んでいる。なお、PWM信号の出力タイミングを指定する値の詳細については、後述する。
The operation amount S3 includes information specifying the drive amount of the
例えば、PWM指令部17は、駆動指令解析部11から出力された目標回転速度S1に基づいて、駆動制御信号SdのPWM周期を指定する値と、PWM信号のオン期間を指定する値とを算出し、操作量S3として出力する。
For example, the
なお、モータ駆動制御装置1がフィードバック制御機能を有している場合には、例えば、PWM指令部17は、位置検出信号Shuに基づいてモータ5の実回転速度を算出し、算出した実回転速度が目標回転速度S1に一致するようにPID(Proportional-Integral-Differential)制御演算を行って、モータ5の操作量S3(PWM周期およびオン期間)を算出してもよい。
If the motor drive control device 1 has a feedback control function, for example, the
PWM信号生成部18は、PWM指令部17によって算出された操作量S3に基づいて、駆動制御信号Sdを生成する。具体的には、PWM信号生成部18は、操作量S3によって指定されたPWM周期およびオン期間を有する6種類のPWM信号Suu,Sul,Svu,Svl,Swu,Swlをそれぞれ生成し、駆動制御信号Sdとして出力する。PWM信号Suuは、U相のハイサイドスイッチQuHのオン・オフを切り替える信号である。PWM信号Sulは、U相のローサイドスイッチQuLのオン・オフを切り替える信号である。PWM信号Svuは、V相のハイサイドスイッチQvHのオン・オフを切り替える信号である。PWM信号Svlは、V相のローサイドスイッチQvLのオン・オフを切り替える信号である。PWM信号Swuは、W相のハイサイドスイッチQwHのオン・オフを切り替える信号である。PWM信号Swlは、W相のローサイドスイッチQwLのオン・オフを切り替える信号である。
The PWM signal generating unit 18 generates the drive control signal Sd based on the operation amount S3 calculated by the
本実施の形態において、U相、V相、およびW相の各スイッチレグを構成するハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが同時にオンしないようにするために、デッドタイム期間Tdが設けられている。すなわち、PWM信号生成部18は、U相、V相、およびW相の各スイッチレグを構成するハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチのオン/オフ状態が切り替わるとき、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが同時にオフするデッドタイム期間Tdが形成されるように、駆動制御信号Sd(上記6種類のPWM信号)を生成する。なお、デッドタイム期間Tdの詳細については、後述する。 In this embodiment, a dead time period Td is provided to prevent the high-side switch and the low-side switch constituting each switch leg of the U-phase, V-phase, and W-phase from being turned on at the same time. That is, the PWM signal generating unit 18 generates the drive control signal Sd (the six types of PWM signals described above) so that when the high-side switch and the low-side switch constituting each switch leg of the U-phase, V-phase, and W-phase are switched between on/off states, a dead time period Td is formed in which the high-side switch and the low-side switch are turned off at the same time. Details of the dead time period Td will be described later.
目標点決定部12、相電圧入力部13、電流ゼロクロス点推定部14、および位相調整判定部15は、上述したモータ5の位相調整機能を実現するための機能部である。各機能部について詳細に説明する前に、本実施の形態に係る位相調整機能の概要について説明する。
The target
図2は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置1による位相調整機能を説明するための図である。
図2の上段には位置検出装置6から出力される位置検出信号(ホール信号)Shuの波形200が示され、中段には、U相のコイルLuの駆動電圧Vuの波形201とU相のコイルLuの誘起電圧の波形202が示され、下段には、U相のコイルLuのコイル電流Iuの波形203が示されている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the phase adjustment function of the motor drive control device 1 according to the embodiment.
The upper part of Figure 2 shows a waveform 200 of the position detection signal (Hall signal) Shu output from the
上述したように、一般に、モータの回転速度、モータの負荷、および温度によるモータ特性の変化等により、モータの誘起電圧の位相とコイル電流の位相との間にずれが生じる場合がある。例えば、図2には、U相のコイル電流Iuの位相が、U相のコイルLuの誘起電圧の位相に対して遅れている場合が示されている。 As mentioned above, generally, due to the motor's rotation speed, motor load, and changes in motor characteristics due to temperature, etc., a shift may occur between the phase of the motor's induced voltage and the phase of the coil current. For example, Figure 2 shows a case where the phase of the U-phase coil current Iu lags behind the phase of the induced voltage in the U-phase coil Lu.
図2に示すように、コイル電流Iuと誘起電圧の間に位相のずれが生じた場合、モータ5の駆動効率が低下する。そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置1は、コイル電流Iuと誘起電圧の間のずれ(位相差)を検出し、その位相差が小さくなるように、モータの通電タイミングを調整する。
As shown in FIG. 2, if a phase shift occurs between the coil current Iu and the induced voltage, the driving efficiency of the
具体的には、先ず、モータ駆動制御装置1は、所定の相に対応して設けられた位置検出装置6(ホール素子)から出力される位置検出信号(ホール信号)Shuが所定の相のコイルの誘起電圧と同期することを利用して、誘起電圧のゼロクロス点を検出し、コイル電流Iuのゼロクロスの目標点Pとする。 Specifically, first, the motor drive control device 1 detects the zero-cross point of the induced voltage by taking advantage of the fact that the position detection signal (Hall signal) Shu output from the position detection device 6 (Hall element) provided corresponding to a specified phase is synchronized with the induced voltage of the coil of the specified phase, and sets this as the target point P of the zero cross of the coil current Iu.
本実施の形態では、例えば、図2に示すように、位置検出装置6の位置検出信号Shuの立ち上がりエッジがU相のコイルLuの誘起電圧のゼロクロス点から電気角30度遅れたタイミングで検出できる位置に位置検出装置6を予め配置しておく。これにより、モータ駆動制御装置1は、位置検出信号Shuのエッジを検出することにより、コイルLuの誘起電圧のゼロクロス点を検出(推定)することができる。
In this embodiment, for example, as shown in FIG. 2, the
なお、位置検出装置6の設置場所は、位置検出信号Shuの立ち上がりエッジが検出されるタイミングと所定の相のコイルの誘起電圧のゼロクロス点との位相差が分かっている位置であればよく、上述の例に限定されない。
The location of the
モータ駆動制御装置1は、位置検出信号Shuの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを検出し、検出した少なくとも一方のエッジから誘起電圧のゼロクロス点を推定する。モータ駆動制御装置1は、推定した誘起電圧のゼロクロス点をコイル電流Iuのゼロクロスの目標点Pとして決定する。 The motor drive control device 1 detects the rising edge or falling edge of the position detection signal Shu, and estimates the zero-cross point of the induced voltage from at least one of the detected edges. The motor drive control device 1 determines the estimated zero-cross point of the induced voltage as the target point P of the zero-cross of the coil current Iu.
次に、モータ駆動制御装置1は、所定の相(本実施の形態では、U相)のコイルの駆動電圧(相電圧)と、所定の相に対応するハイサイドスイッチをオン・オフするための信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて、モータの所定の相のコイル電流のゼロクロス点Qを推定する。なお、コイル電流のゼロクロス点の推定方法の詳細は後述する。 The motor drive control device 1 then compares the drive voltage (phase voltage) of the coil of a specified phase (U phase in this embodiment) with at least one of the on-period and off-period of a signal for turning on and off the high-side switch corresponding to the specified phase, and estimates the zero-cross point Q of the coil current of the specified phase of the motor based on the comparison result. The method of estimating the zero-cross point of the coil current will be described in detail later.
そして、モータ駆動制御装置1は、推定したコイル電流Iuのゼロクロス点Qがコイル電流Iuのゼロクロスの目標点P(誘起電圧のゼロクロス点)に一致するように、コイル電流Iuの位相を調整する。例えば、図2に示すように、U相のコイル電流Iuのゼロクロス点Qが目標点Pに一致するように、U相のコイルLuの駆動電圧Vuを印加するタイミングを調整する(進角制御または遅角制御を行う)ことにより、コイル電流Iuの位相を調整する。これにより、モータ駆動制御装置1は、モータ5の駆動効率を向上させることが可能となる。
以下、上述した位相調整機能を実現するための各機能部について、詳細に説明する。
Then, the motor drive control device 1 adjusts the phase of the coil current Iu so that the zero-cross point Q of the estimated coil current Iu coincides with the zero-cross target point P of the coil current Iu (the zero-cross point of the induced voltage). For example, as shown in Fig. 2, the phase of the coil current Iu is adjusted by adjusting the timing of application of the drive voltage Vu to the U-phase coil Lu (performing advance angle control or delay angle control) so that the zero-cross point Q of the U-phase coil current Iu coincides with the target point P. This enables the motor drive control device 1 to improve the drive efficiency of the
Hereinafter, each of the functional units for realizing the above-mentioned phase adjustment function will be described in detail.
目標点決定部12は、モータ5の所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つモータ5のロータの回転位置に対応する位置検出信号Shuに基づいて、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する。
The target
本実施の形態では、目標点決定部12は、U相のコイルLuの誘起電圧に同期する位置検出信号Shuの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを検出し、検出したエッジに基づいて、U相のコイルLuの誘起電圧のゼロクロス点、すなわちU相のコイル電流Iuのゼロクロスの目標点Pを決定する。例えば、図2において、目標点決定部12が時刻t1において位置検出信号Shuの立ち上がりエッジを検出した場合、目標点決定部12は、時刻t1よりも電気角30度だけ進んだ時刻(タイミング)t0を目標点Pと決定する。なお、位置検出信号Shuの立ち下がりエッジを検出する場合も同様の方法で目標点Pを決定する。
In this embodiment, the target
相電圧入力部13は、モータ5の所定の相の電圧の値を取得する。例えば、相電圧入力部13は、相電圧検出回路4によって検出されたU相のコイルLuの駆動電圧Vuを取得し、デジタル値に変換して電流ゼロクロス点推定部14に与える。
The phase
電流ゼロクロス点推定部14は、PWM信号である駆動制御信号Sdの1周期毎に、所定の相のコイルの駆動電圧(相電圧)と、所定の相に対応するハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて、所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する機能部である。以下、電流ゼロクロス点推定部14によるコイル電流のゼロクロス点の推定方法について、図を用いて詳細に説明する。
The current zero cross
図3Aは、U相のコイル電流Iuが正(+)極性から負(-)極性に切り替わるときのU相のPWM信号Suu,SulおよびコイルLuの駆動電圧Vuの変化を示すタイミングチャートである。
図3Bは、U相のコイル電流Iuが負(-)極性から正(+)極性に切り替わるときのU相のPWM信号Suu,SulおよびコイルLuの駆動電圧Vuの変化を示すタイミングチャートである。
FIG. 3A is a timing chart showing changes in the U-phase PWM signals Suu, Sul and the drive voltage Vu of the coil Lu when the U-phase coil current Iu switches from positive (+) polarity to negative (-) polarity.
FIG. 3B is a timing chart showing changes in the U-phase PWM signals Suu, Sul and the drive voltage Vu of the coil Lu when the U-phase coil current Iu switches from negative (-) polarity to positive (+) polarity.
図3Aおよび図3Bにおいて、上段から下段に向かって、U相のコイル電流Iu、U相のハイサイドスイッチQuHを駆動するためのPWM信号Suu、U相のローサイドスイッチQuLを駆動するためのPWM信号Sul、U相のコイルLuの駆動電圧Vuの順にそれぞれの波形が示されている。なお、図3Aおよび図3Bにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は電流または電圧をそれぞれ表している。 In Figures 3A and 3B, from top to bottom, the waveforms of the U-phase coil current Iu, the PWM signal Suu for driving the U-phase high-side switch QuH, the PWM signal Sul for driving the U-phase low-side switch QuL, and the drive voltage Vu of the U-phase coil Lu are shown in that order. Note that in Figures 3A and 3B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents current or voltage, respectively.
図4Aは、U相のコイルLuに正(+)極性のコイル電流が流れている状態において、U相のハイサイドスイッチQuHおよびローサイドスイッチQuLがオフしたときの状態を説明するための図である。
図4Bは、U相のコイルLuに負(-)極性のコイル電流が流れている状態において、U相のハイサイドスイッチQuHおよびローサイドスイッチQuLがオフしたときの状態を説明するための図である。
FIG. 4A is a diagram for explaining a state when the high-side switch QuH and the low-side switch QuL of the U-phase are turned off while a positive (+) polarity coil current is flowing through the U-phase coil Lu.
FIG. 4B is a diagram for explaining a state when the U-phase high-side switch QuH and low-side switch QuL are turned off while a negative (−) polarity coil current is flowing through the U-phase coil Lu.
例えば、図3Aに示すように、PWM信号Suuがハイレベルであり、PWM信号Sulがローレベルであるとき、U相のハイサイドスイッチQuHがオンし、且つU相のローサイドスイッチQuLがオフする。このとき、直流電圧VddからU相のハイサイドスイッチQuHを経由してU相のコイルLuに電流が流れ込むため、U相のコイル電流Iuは正(+)極性となる。 For example, as shown in FIG. 3A, when the PWM signal Suu is at a high level and the PWM signal Sul is at a low level, the U-phase high-side switch QuH is turned on and the U-phase low-side switch QuL is turned off. At this time, current flows from the DC voltage Vdd through the U-phase high-side switch QuH to the U-phase coil Lu, so the U-phase coil current Iu has a positive (+) polarity.
この状態、すなわちU相のコイルLuに正(+)極性のコイル電流Iuが流れている状態において、U相のハイサイドスイッチQuHおよびローサイドスイッチQuLを共にオフしたとき、コイルLuは電流を流し続けようとする。そのため、図4Aに示すように、グラウンド電位GNDからローサイドスイッチQuLの寄生ダイオードを経由して、正極性のコイル電流Iuが流れる。その結果、コイルLuの駆動電圧Vuがグラウンド電位GND付近まで低下する。 In this state, that is, when a positive (+) coil current Iu flows through the U-phase coil Lu, when the U-phase high-side switch QuH and low-side switch QuL are both turned off, the coil Lu tries to continue to pass current. Therefore, as shown in FIG. 4A, a positive coil current Iu flows from the ground potential GND through the parasitic diode of the low-side switch QuL. As a result, the drive voltage Vu of the coil Lu drops to near the ground potential GND.
したがって、図3Aに示すように、U相のコイル電流Iuが正(+)極性であるときのU相のハイサイドスイッチQuHとローサイドスイッチQuLとが共にオフするデッドタイム期間Tdでは、U相の駆動電圧Vuはローレベルとなる。 Therefore, as shown in FIG. 3A, when the U-phase coil current Iu is positive (+) polarity, during the dead time period Td when both the U-phase high-side switch QuH and the U-phase low-side switch QuL are off, the U-phase drive voltage Vu is at a low level.
その結果、図3Aに示すように、U相のコイル電流Iuが正(+)極性となる期間では、PWM信号Suuの1周期において、U相のコイルLuの駆動電圧Vuがハイレベルとなる第1期間Tvと、U相のハイサイドスイッチQuHのオン・オフを切り替えるPWM信号Suuがハイレベルとなる第2期間Thとが一致する。 As a result, as shown in FIG. 3A, during the period when the U-phase coil current Iu is positive (+), in one cycle of the PWM signal Suu, the first period Tv during which the drive voltage Vu of the U-phase coil Lu is at a high level coincides with the second period Th during which the PWM signal Suu that switches the U-phase high-side switch QuH on and off is at a high level.
一方、図3Bに示すように、PWM信号Suuがローレベルであり、PWM信号Sulがハイレベルであるとき、U相のハイサイドスイッチQuHがオフし、U相のローサイドスイッチQuLがオンする。このとき、U相のコイルLuからU相のローサイドスイッチQuLを経由してグラウンド電位GND側に電流が流れ込むため、U相のコイル電流Iuは負(-)極性となる。 On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the PWM signal Suu is at a low level and the PWM signal Sul is at a high level, the U-phase high-side switch QuH is turned off and the U-phase low-side switch QuL is turned on. At this time, current flows from the U-phase coil Lu to the ground potential GND via the U-phase low-side switch QuL, so the U-phase coil current Iu has a negative (-) polarity.
この状態、すなわちU相のコイルLuに負(-)極性のコイル電流Iuが流れている状態において、U相のハイサイドスイッチQuHおよびローサイドスイッチQuLを共にオフしたとき、コイルLuは電流を流し続けようとする。そのため、図4Bに示すように、U相のコイルLuから、ハイサイドスイッチQuHの寄生ダイオードを経由して、直流電圧Vdd側に負極性のコイル電流Iuが流れる。その結果、コイルLuの駆動電圧Vuが直流電圧Vdd付近まで上昇する。 In this state, i.e., when a negative (-) coil current Iu flows through the U-phase coil Lu, when the U-phase high-side switch QuH and low-side switch QuL are both turned off, the coil Lu tries to continue to pass current. Therefore, as shown in FIG. 4B, a negative coil current Iu flows from the U-phase coil Lu to the DC voltage Vdd side via the parasitic diode of the high-side switch QuH. As a result, the drive voltage Vu of the coil Lu rises to near the DC voltage Vdd.
したがって、図3Bに示すように、U相のコイル電流Iuが負(-)極性であるときのU相のハイサイドスイッチQuHとローサイドスイッチQuLとが共にオフするデッドタイム期間Tdでは、U相の駆動電圧Vuはハイレベルとなる。 Therefore, as shown in FIG. 3B, when the U-phase coil current Iu is negative (-) polarity, during the dead time period Td when both the U-phase high-side switch QuH and the U-phase low-side switch QuL are off, the U-phase drive voltage Vu is at a high level.
その結果、図3Bに示すように、U相のコイル電流Iuが負(-)極性となる期間では、PWM信号Suuの1周期において、U相のコイルLuの駆動電圧Vuがハイレベルとなる第1期間Tvよりも、U相のハイサイドスイッチQuHのオン・オフを切り替えるPWM信号Suuがハイレベルとなる第2期間Thの方が長くなり、第1期間Tvと第2期間Thとが不一致となる。 As a result, as shown in FIG. 3B, during the period when the U-phase coil current Iu is negative (-) polarity, in one cycle of the PWM signal Suu, the second period Th during which the PWM signal Suu that switches the U-phase high-side switch QuH on and off is at a high level is longer than the first period Tv during which the drive voltage Vu of the U-phase coil Lu is at a high level, and the first period Tv and the second period Th do not match.
以上説明したように、モータをPWM駆動するとき、PWM信号Suuの1周期において、所定の相のコイル電流が正極性となる期間では、第1期間Tvと第2期間Thとが一致し、コイル電流が負極性となる期間では、第1期間Tvと第2期間Thとが不一致となる。 As described above, when the motor is PWM driven, in one cycle of the PWM signal Suu, the first period Tv and the second period Th coincide during the period when the coil current of a specified phase is positive, and the first period Tv and the second period Th do not coincide during the period when the coil current is negative.
したがって、図3Aおよび図3Bに示すように、第1期間Tvと第2期間Thとが一致する状態から第1期間Tvと第2期間Thとが不一致となる状態に遷移するタイミングと、第1期間Tvと第2期間Thとが不一致の状態から第1期間Tvと第2期間Thとが一致する状態に遷移するタイミングとを検出すれば、所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定することが可能となる。 Therefore, as shown in Figures 3A and 3B, by detecting the timing of the transition from a state in which the first period Tv and the second period Th match to a state in which the first period Tv and the second period Th do not match, and the timing of the transition from a state in which the first period Tv and the second period Th do not match to a state in which the first period Tv and the second period Th match, it is possible to estimate the zero-crossing point of the coil current of a specified phase.
そこで、電流ゼロクロス点推定部14は、相電圧入力部13によって取得したU相のコイルLuの駆動電圧VuとU相のハイサイドスイッチQuHのPWM信号Suuとを監視し、PWM信号Suuの1周期毎に、U相のコイルLuの駆動電圧Vuがハイレベルとなる第1期間Tvと、U相のハイサイドスイッチQuHのPWM信号Suuがハイレベルとなる第2期間Thとを比較して、第1期間Tvと第2期間Thとが一致するか否かを判定する。
The current zero crossing
上述したように、駆動電圧Vuのハイレベルまたはローレベルへの切り替わり、およびPWM信号Suuのハイレベルまたはローレベルへの切り替わりは、U相のハイサイドスイッチQuHのオン・オフの切り替わりに対応している。したがって、以下の説明では、駆動電圧Vuがハイレベルとなる第1期間Tvを「オン期間Tv」と、PWM信号Suuがハイレベルとなる第2期間Thを「オン期間Th」と称する場合がある。 As described above, the switching of the drive voltage Vu to a high level or a low level and the switching of the PWM signal Suu to a high level or a low level correspond to the on/off switching of the U-phase high-side switch QuH. Therefore, in the following description, the first period Tv in which the drive voltage Vu is at a high level may be referred to as the "on period Tv," and the second period Th in which the PWM signal Suu is at a high level may be referred to as the "on period Th."
オン期間(第1期間)Tvとオン期間(第2期間)Thが一致しているか否かの判定は、以下のように行えばよい。
例えば、電流ゼロクロス点推定部14は、U相のコイルLuの駆動電圧Vuがハイレベルとなるオン期間Tvと、U相のハイサイドスイッチQuHのPWM信号Suuがハイレベルとなるオン期間Thとの差|Th-Tv|を算出し、その差|Th-Tv|が閾値Tth以上であるか否かを判定する。
Whether or not the on-period (first period) Tv and the on-period (second period) Th match may be determined as follows.
For example, the current zero-crossing
差|Th-Tv|が閾値Tth以上である場合には、電流ゼロクロス点推定部14は、オン期間Tvとオン期間Thとが一致していないと判定し、U相のコイル電流Iuが負極性であると判定する。一方、差|Th-Tv|が閾値Tth未満である場合には、電流ゼロクロス点推定部14は、オン期間Tvとオン期間Thとが一致していると判定し、U相のコイル電流Iuが正極性であると判定する。
When the difference |Th-Tv| is equal to or greater than the threshold value Tth, the current zero crossing
ここで、オン期間Tvおよびオン期間Thの一致/不一致を判定するための閾値Tthは、PWM信号である駆動制御信号Sdのデッドタイム期間Tdに基づいて設定すればよい。例えば、Tth=Tdとしてもよい。 Here, the threshold value Tth for determining whether the on-period Tv and the on-period Th match or not may be set based on the dead time period Td of the drive control signal Sd, which is a PWM signal. For example, Tth may be set to Td.
電流ゼロクロス点推定部14は、オン期間Tvとオン期間Thとが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、オン期間Tvとオン期間Thとが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングをU相のコイル電流Iuのゼロクロス点Qと推定する。
The current zero cross
具体的には、電流ゼロクロス点推定部14は、U相のコイルLuの駆動電圧Vuのオン期間(第1期間Tv)とU相のハイサイドスイッチQuHのPWM信号のオン期間(第2期間Th)とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングを、コイル電流Iuの極性が正から負に切り替わるゼロクロス点Qと判定する。また、電流ゼロクロス点推定部14は、オン期間Tvとオン期間Thとが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングを、コイル電流Iuの極性が負から正に切り替わるゼロクロス点Qであると判定する。
Specifically, the current zero cross
例えば、電流ゼロクロス点推定部14は、オン期間Tvとオン期間Thとが一致する状態(コイル電流Iuが正極性)においてハイレベルとなり、オン期間Tvとオン期間Thとが一致しない状態(コイル電流Iuが負極性)においてローレベルとなるゼロクロス点検出信号Sctを位相調整判定部15に出力する。
For example, the current zero-crossing
これにより、位相調整判定部15は、ゼロクロス点検出信号Sctのエッジ(立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ)を検出することにより、コイル電流Iuのゼロクロス点Qを知ることができる。例えば、ゼロクロス点検出信号Sctがハイレベルからローレベルに切り替わる立ち下がりエッジが検出されたタイミングが、コイル電流Iuが正極性から負極性に切り替わるゼロクロス点Qとなり、ゼロクロス点検出信号Sctがローレベルからハイレベルに切り替わる立ち上がりエッジが検出されたタイミングが、コイル電流Iuが負極性から正極性に切り替わるゼロクロス点Qとなる。
As a result, the phase
なお、本実施の形態では、上述したように、電流ゼロクロス点推定部14が、U相のコイルLuの駆動電圧Vuがハイレベルとなるオン期間(第1期間)Tvと、U相のハイサイドスイッチQuHのPWM信号Suuがハイレベルとなるオン期間(第2期間)Thとを比較して、コイル電流Iuのゼロクロス点Qを決定する場合を例示したが、これに限られない。例えば、電流ゼロクロス点推定部14は、PWM信号Suuの1周期毎に、U相のコイルLuの駆動電圧Vuがローレベルとなるオフ期間と、U相のハイサイドスイッチQuHのPWM信号Suuがローレベルとなるオフ期間とを比較し、2つのオフ期間が互いに一致するか否かを判定して、コイル電流Iuのゼロクロス点Qを決定してもよい。
In the present embodiment, as described above, the current zero cross
位相調整判定部15は、目標点決定部12によって決定されたコイル電流Iuのゼロクロスの目標点Pと電流ゼロクロス点推定部14によって推定されたコイル電流Iuのゼロクロス点Qとの位相差Δφに基づいて、コイル電流の位相調整の要否を判定する。
The phase
例えば、図2に示すように、位相調整判定部15は、目標点決定部12によって決定された目標点P(U相のコイルLuの誘起電圧のゼロクロス点)の位相(時刻tp)から、電流ゼロクロス点推定部14によって推定されたコイル電流Iuのゼロクロス点Qの位相(時刻tq)を減算した位相差Δφ(=tp-tq)を算出する。
For example, as shown in FIG. 2, the phase
位相調整判定部15は、駆動制御信号Sdの出力タイミングを、位相差Δφ(=tp-tq)に応じた時間だけずらすように、駆動制御信号生成部16に指示する。
具体的には、位相調整判定部15は、位相差Δφが正(+)の値である場合、例えば、位相差Δφが+φth以上である場合には、コイル電流Iuの位相がU相のコイルLuの誘起電圧の位相より進んでいると判定し、コイル電流Iuの位相を遅らせる進角制御を駆動制御信号生成部16に指示する。例えば、位相調整判定部15は、コイル電流Iuを位相差Δφだけ遅角させる進角制御の実行を指示する判定結果S2を出力する。
The phase
Specifically, when the phase difference Δφ is a positive (+) value, for example, when the phase difference Δφ is equal to or greater than +φth, the phase
位相差Δφが負(-)の値である場合、例えば、位相差Δφが-φth以下である場合には、位相調整判定部15は、コイル電流Iuの位相がU相のコイルLuの誘起電圧の位相より遅れていると判定し、コイル電流Iuの位相を進める進角制御の実行を駆動制御信号生成部16に指示する。例えば、位相調整判定部15は、コイル電流Iuを位相差Δφだけ進角させる進角制御の実行を指示する判定結果S2を出力する。
When the phase difference Δφ is a negative (-) value, for example, when the phase difference Δφ is less than or equal to -φth, the phase
また、位相調整判定部15は、例えば、位相差Δφが-φthより大きく、且つ+φthより小さい(-φth<Δφ<+φth)場合には、コイル電流Iuの位相がU相のコイルLuの誘起電圧の位相と略一致していると判定し、進角制御および遅角制御のいずれも実行しないことを指示する判定結果S2を出力する。
In addition, for example, when the phase difference Δφ is greater than -φth and less than +φth (-φth<Δφ<+φth), the phase
駆動制御信号生成部16は、位相調整判定部15の判定結果S2に基づいて、コイル電流Iuのゼロクロス点Qとゼロクロスの目標点Pと差が小さくなるように駆動制御信号Sdを生成する。具体的には、PWM指令部17が、位相調整判定部15の判定結果S2に基づいて、PWM信号の出力タイミングを指定する値を生成し、PWM周期およびPWM信号のオン期間の値とともに操作量S3として出力する。
The drive
ここで、PWM信号の出力タイミングを指定する値とは、駆動制御信号SdとしてのPWM信号を出力するための基準時刻に対する時間的なずれ幅(オフセット時間)を指定する値である。 Here, the value that specifies the output timing of the PWM signal is a value that specifies the time shift (offset time) from the reference time for outputting the PWM signal as the drive control signal Sd.
例えば、位相差Δφだけ進角させる進角制御の実行を指示する判定結果S2が位相調整判定部15から出力された場合には、PWM指令部17は、基準時刻よりも位相差Δφに相当する時間Δtφだけ早くPWM信号を出力させることを指示する値“-Δtφ”を算出し、PWM信号の出力タイミングを指定する値とする。
For example, when the phase
また、例えば、位相差Δφだけ遅角させる進角制御の実行を指示する判定結果S2が位相調整判定部15から出力された場合には、PWM指令部17は、基準時刻よりも位相差Δφに相当する時間Δtφだけ遅くPWM信号を出力させることを指示する値“+Δtφ”を算出し、PWM信号の出力タイミングを指定する値とする。
For example, when the phase
また、例えば、位相調整判定部15からの判定結果S2により、進角制御および遅角制御のいずれの実行も指示しない判定結果S2が出力された場合には、PWM指令部17は、PWM信号の出力タイミングを指定する値を“0(ゼロ)”とする。
Also, for example, if the phase
PWM信号生成部18は、駆動制御信号Sdを出力するとき、操作量S3に含まれるPWM信号の出力タイミングを指定する値に基づいて、駆動制御信号Sdを出力するタイミングを変化させる。例えば、駆動制御信号Sdを出力するための基準時刻が予め設定されており、PWM信号生成部18は、基準時刻から、PWM信号の出力タイミングを指定する値によって指定された時間だけずらしたタイミングで、駆動制御信号Sdを出力する。 When the PWM signal generating unit 18 outputs the drive control signal Sd, it changes the timing at which it outputs the drive control signal Sd based on a value that specifies the output timing of the PWM signal included in the operation amount S3. For example, a reference time for outputting the drive control signal Sd is set in advance, and the PWM signal generating unit 18 outputs the drive control signal Sd at a timing shifted from the reference time by the time specified by the value that specifies the output timing of the PWM signal.
例えば、PWM信号の出力タイミングを指定する値が“+Δtφ”である場合、PWM信号生成部18は、操作量S3に含まれるPWM周期およびオン期間の情報に基づいて生成した駆動制御信号Sdを、基準時刻よりもΔtφだけ遅らせて出力する。 For example, when the value specifying the output timing of the PWM signal is "+Δtφ", the PWM signal generating unit 18 outputs the drive control signal Sd generated based on the PWM cycle and on-period information included in the operation amount S3, delayed by Δtφ from the reference time.
例えば、PWM信号の出力タイミングを指定する値が“-Δtφ”である場合、PWM信号生成部18は、操作量S3に含まれるPWM周期およびオン期間の情報に基づいて生成した駆動制御信号Sdを、基準時刻よりもΔtφだけ早く出力する。 For example, when the value specifying the output timing of the PWM signal is "-Δtφ", the PWM signal generating unit 18 outputs the drive control signal Sd generated based on the PWM cycle and on-period information included in the operation amount S3, Δtφ earlier than the reference time.
また、例えば、PWM信号の出力タイミングを指定する値が“0(ゼロ)”である場合、PWM信号生成部18は、操作量S3に含まれるPWM周期およびオン期間の情報に基づいて生成した駆動制御信号Sdを、出力タイミングをずらすことなく、基準時刻に出力する。なお、出力タイミングをずらさないということは、その時点で位相調整(進角、遅角制御)が行われていれば、その位相調整を維持することを意味する。 For example, when the value specifying the output timing of the PWM signal is "0 (zero)", the PWM signal generating unit 18 outputs the drive control signal Sd generated based on the PWM cycle and on-period information included in the operation amount S3 at the reference time without shifting the output timing. Note that not shifting the output timing means that if phase adjustment (advance angle, retard angle control) is being performed at that time, that phase adjustment is maintained.
次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置1によるモータ5の駆動制御の流れについて説明する。
Next, the flow of drive control of the
図5は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置1によるモータ駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。 Figure 5 is a flowchart showing the flow of the motor drive control process performed by the motor drive control device 1 according to the embodiment.
例えば、直流電圧Vddがモータ駆動制御装置1に投入され、モータ駆動制御装置1が起動したとき、先ず、モータ駆動制御装置1は、駆動指令信号Scが入力されているか否かを判定する(ステップS1)。駆動指令信号Scが入力されていない場合(ステップS1:NO)には、モータ駆動制御装置1は駆動指令信号Scが入力されるまで待機する。 For example, when the DC voltage Vdd is applied to the motor drive control device 1 and the motor drive control device 1 starts up, the motor drive control device 1 first determines whether or not the drive command signal Sc has been input (step S1). If the drive command signal Sc has not been input (step S1: NO), the motor drive control device 1 waits until the drive command signal Sc is input.
駆動指令信号Scが入力された場合(ステップS1:YES)、モータ駆動制御装置1は、モータ5の駆動制御を開始する(ステップS2)。具体的には、駆動制御信号生成部16が、駆動指令解析部11によって解析されたモータ5の目標回転速度S1に基づいてPWM周期とオン期間とを決定し、決定したPWM周期およびオン期間を有する6種類のPWM信号Suu等を生成し、駆動制御信号Sdとして駆動回路3に入力する。これにより、駆動回路3がモータ5のコイルLu,Lv,Lwの通電方向を切り替えて、モータ5を回転させる。
When the drive command signal Sc is input (step S1: YES), the motor drive control device 1 starts drive control of the motor 5 (step S2). Specifically, the drive control
次に、モータ駆動制御装置1は、U相のコイル電流Iuのゼロクロスの目標点Pを決定する(ステップS3)。例えば、上述したように、目標点決定部12が、位置検出信号Shuの立ち上がりエッジから電気角30度だけ進んだタイミングを目標点Pと決定する(図2参照)。
Next, the motor drive control device 1 determines the target point P of the zero crossing of the U-phase coil current Iu (step S3). For example, as described above, the target
次に、モータ駆動制御装置1は、U相のコイル電流Iuのゼロクロス点を推定する(ステップS4)。 Next, the motor drive control device 1 estimates the zero-crossing point of the U-phase coil current Iu (step S4).
図6は、図5におけるU相のモータ電流Iuのゼロクロス点を推定する処理(ステップS4)の流れを示すフローチャートである。 Figure 6 is a flowchart showing the process (step S4) of estimating the zero-crossing point of the U-phase motor current Iu in Figure 5.
ステップS4において、先ず、電流ゼロクロス点推定部14は、U相のハイサイドスイッチQuHを駆動するPWM信号Suuのデューティ比が0%であるか否かを判定する(ステップS41)。
In step S4, the current zero-cross
PWM信号Suuのデューティ比が0%である場合(ステップS41:YES)、電流ゼロクロス点推定部14は、U相のコイル電流Iuが負極性であると判定する(ステップS44)。PWM信号Suuのデューティ比が0%でない場合(ステップS41:NO)、電流ゼロクロス点推定部14は、U相のコイルLuの駆動電圧Vuがハイレベルとなるオン期間Tvと、U相のハイサイドスイッチQuHのPWM信号Suuがハイレベルとなるオン期間Thとの差|Th-Tv|を算出し、差|Th-Tv|が閾値Tth以上であるか否かを判定する(ステップS42)。
If the duty ratio of the PWM signal Suu is 0% (step S41: YES), the current zero cross
オン期間Tvとオン期間Thとの差|Th-Tv|が閾値Tth以上である場合には(ステップS42:YES)、電流ゼロクロス点推定部14は、オン期間Tvとオン期間Thとが一致していないと判定し、U相のコイル電流Iuが負極性であると判定する(ステップS44)。
If the difference |Th-Tv| between the on-period Tv and the on-period Th is equal to or greater than the threshold value Tth (step S42: YES), the current zero crossing
一方、オン期間Tvとオン期間Thとの差|Th-Tv|が閾値Tth未満である場合には(ステップS42:NO)、電流ゼロクロス点推定部14は、オン期間Tvとオン期間Thとが一致していると判定し、U相のコイル電流Iuが正極性であると判定する(ステップS43)。
On the other hand, if the difference |Th-Tv| between the on-period Tv and the on-period Th is less than the threshold value Tth (step S42: NO), the current zero crossing
ステップS43またはステップS44の後、電流ゼロクロス点推定部14は、モータ5のコイル電流Iuの極性が切り替わったか否かを判定する(ステップS45)。例えば、電流ゼロクロス点推定部14は、ステップS43またはステップS44で判定したコイル電流Iuの極性と、その前のステップS43またはステップS44で判定したコイル電流Iuの極性とが相違するか否かを判定する。
After step S43 or step S44, the current zero cross
コイル電流Iuの極性が切り替わっていない場合(ステップS45:NO)、すなわち、ステップS43またはステップS44で判定したコイル電流Iuの極性と、その前のステップS43またはステップS44で判定したコイル電流Iuの極性とが一致する場合、電流ゼロクロス点推定部14は、ステップS41に戻り、ステップS41~S45までの処理を再度実行する。
If the polarity of the coil current Iu has not switched (step S45: NO), i.e., if the polarity of the coil current Iu determined in step S43 or step S44 matches the polarity of the coil current Iu determined in the previous step S43 or step S44, the current zero cross
一方、コイル電流Iuの極性が切り替わっている場合(ステップS45:YES)、すなわち、ステップS43またはステップS44で判定したコイル電流Iuの極性と、その前のステップS43またはステップS44で判定したコイル電流Iuの極性とが一致しない場合、電流ゼロクロス点推定部14は、U相のコイル電流Iuのゼロクロス点Qを推定する(ステップS46)。例えば、電流ゼロクロス点推定部14は、ステップS43またはステップS44が実行された時刻とその直前のステップS43またはステップS44が実行された時刻との間の期間(ゼロクロス点存在範囲)Tz1(またはTz2)内の一点をU相のコイル電流Iuのゼロクロス点Qとする(図3Aまたは図3B参照)。これにより、ステップS4の処理が終了する。
On the other hand, if the polarity of the coil current Iu has switched (step S45: YES), that is, if the polarity of the coil current Iu determined in step S43 or step S44 does not match the polarity of the coil current Iu determined in the previous step S43 or step S44, the current zero cross
図5に示すように、ステップS4の終了後、モータ駆動制御装置1は、モータ5の通電タイミングの調整を行う(ステップS5)。 As shown in FIG. 5, after step S4 is completed, the motor drive control device 1 adjusts the energization timing of the motor 5 (step S5).
図7は、図5におけるモータ5の通電タイミングの調整処理(ステップS5)の流れを示すフローチャートである。
Figure 7 is a flowchart showing the flow of the process (step S5) for adjusting the energization timing of
ステップS5において、先ず、位相調整判定部15は、ステップS3で決定した目標点PとステップS4で推定したU相のコイル電流Iuのゼロクロス点Qとの位相差Δφ(=tp-tq)を算出する(ステップS51)。
In step S5, the phase
次に、位相調整判定部15は、ステップS51で算出した位相差Δφが+φth以上であるか否かを判定する(ステップS52)。位相差Δφが+φth以上である場合には(ステップS52:YES)、位相調整判定部15は、コイル電流Iuの位相がU相のコイルLuの誘起電圧の位相より進んでいると判定し、コイル電流Iuの位相を遅らせる遅角制御の実行を駆動制御信号生成部16に指示する(ステップS54)。これにより、上述したように、駆動制御信号生成部16が、位相差Δφに相当する時間Δtφだけ基準時刻よりも遅らせたタイミングで駆動制御信号Sdを出力する。
Next, the phase
一方、ステップS52において、位相差Δφが+φth未満の場合には(ステップS52:NO)、位相調整判定部15は、位相差Δφが-φth以下であるか否かを判定する(ステップS53)。位相差Δφが-φth以下である場合(ステップS53:YES)、位相調整判定部15は、コイル電流Iuの位相がU相のコイルLuの誘起電圧の位相より遅れていると判定し、コイル電流Iuの位相を進ませる進角制御の実行を駆動制御信号生成部16に指示する(ステップS55)。これにより、上述したように、駆動制御信号生成部16が、位相差Δφに相当する時間Δtφだけ基準時刻よりも早いタイミングで駆動制御信号Sdを出力する。
On the other hand, in step S52, if the phase difference Δφ is less than +φth (step S52: NO), the phase
一方、ステップS53において、位相差Δφが-φthより大きい場合(ステップS53:NO)、位相調整判定部15は、コイル電流Iuのゼロクロス点Qが目標点Pの目標範囲内にあると判定し、コイル電流Iuの位相調整を駆動制御信号生成部16に指示しない(ステップS56)。これにより、上述したように、駆動制御信号生成部16が、出力タイミングをずらすことなく、基準時刻において駆動制御信号Sdを出力する。
以上により、ステップS5の処理が終了する。
On the other hand, in step S53, if the phase difference Δφ is greater than −φth (step S53: NO), the phase
This completes the process in step S5.
図5に示すように、ステップS5の終了後、モータ駆動制御装置1は、ステップS2に戻り、ステップS2~S6の処理を繰り返し実行する。これにより、駆動効率が低下することなく、モータ5の回転が継続する。
As shown in FIG. 5, after step S5 is completed, the motor drive control device 1 returns to step S2 and repeats the processing of steps S2 to S6. This allows the
図8は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置1によってモータ5のコイル電流の位相調整を行ったときの各信号の電圧およびコイル電流の変化を表すタイミングチャートである。
Figure 8 is a timing chart showing the changes in the voltage and coil current of each signal when the motor drive control device 1 according to the embodiment adjusts the phase of the coil current of the
同図には、モータ駆動制御装置1によってモータ5のU相のコイル電流Iuの位相調整が実行されたときのモータユニット100の各電圧および電流の状態が示されている。
The figure shows the voltage and current states of the
図8において、上段から下段に向かって、位置検出信号(ホール信号)Shu、U相のハイサイドスイッチQuHのPWM信号Suu、U相の駆動電圧Vu、ゼロクロス点検出信号Sct、およびU相のコイル電流Iuの順に、それぞれの波形が示されている。また、図8において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧または電流を表している。 In FIG. 8, from top to bottom, the waveforms of the position detection signal (Hall signal) Shu, the PWM signal Suu of the U-phase high-side switch QuH, the U-phase drive voltage Vu, the zero-crossing point detection signal Sct, and the U-phase coil current Iu are shown in that order. In FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage or current.
図8に示されるように、時刻t1においてU相のコイル電流Iuが負から正に切り替わるゼロクロス点Qが検出され、そのゼロクロス点Qが、位置検出信号(ホール信号)Shuの立ち上がりエッジから電気角30度だけ位相が進んだ位置にある目標範囲(U相のコイル電流Iuのゼロクロスの目標点P)に一致するようにコイル電流Iuの位相が調整されていることが理解される。これにより、モータ5の誘起電圧とコイル電流Iuの位相が略一致することになるので、モータ5の駆動効率を向上させることが可能となる。
As shown in FIG. 8, at time t1, a zero-cross point Q where the U-phase coil current Iu switches from negative to positive is detected, and it can be seen that the phase of the coil current Iu is adjusted so that the zero-cross point Q coincides with a target range (target point P of the zero-cross of the U-phase coil current Iu) that is 30 electrical degrees in phase from the rising edge of the position detection signal (Hall signal) Shu. This results in the induced voltage of the
以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置1は、モータ5の所定の相のコイルの誘起電圧に同期する位置検出信号Shuに基づいて、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Pを決定するとともに、所定の相のコイルの駆動電圧のオン期間(第1期間)Tvと、所定の相のコイルを駆動するハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間(第2期間)Thとを比較し、その比較結果に基づいて所定の相のコイル電流のゼロクロス点Qを推定する。モータ駆動制御装置1は、推定した所定の相のコイル電流のゼロクロス点Qとゼロクロスの目標点Pとの位相差Δφ(=tp-tq)に基づいて、コイル電流の位相調整の要否を判定し、判定結果に基づいて、モータ5を駆動するための駆動制御信号Sd(PWM信号)を生成する。
As described above, the motor drive control device 1 according to this embodiment determines the zero-cross target point P of the coil current of a specified phase based on the position detection signal Shu synchronized with the induced voltage of the coil of a specified phase of the
上述したように、モータ5の所定の相のコイルに対応する位置に位置検出装置6(ホール素子)を配置することにより、所定の相のコイルの誘起電圧に同期した位置検出信号Shuを得ることができる。そして、位置検出信号Shuと誘起電圧との間の位相差が分かっていれば、位置検出信号Shuの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジに基づいて、誘起電圧のゼロクロス点、すなわち、モータ5の所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Pを決定することが可能となる。
As described above, by arranging the position detection device 6 (Hall element) at a position corresponding to the coil of a specified phase of the
更に、上述したように、モータ5の所定の相(例えば、U相)のコイル電流が正(+)極性である期間ではオン期間Tvとオン期間Thとが一致し、コイル電流が負(-)極性である期間ではオン期間Tvとオン期間Thとが不一致となるので、オン期間Tvとオン期間Thとを比較することにより、コイル電流が正極性から負極性に切り替わるゼロクロス点またはコイル電流が負極性から正極性に切り替わるゼロクロス点を検出することが可能となる。
Furthermore, as described above, during the period when the coil current of a specified phase (e.g., U phase) of the
具体的には、モータ駆動制御装置1は、オン期間Tvとオン期間Thとが一致するか否かを判定するとともに、オン期間Tvとオン期間Thが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、オン期間Tvとオン期間Thが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングを所定の相のコイル電流のゼロクロス点と推定する。
これによれば、モータ5のコイル電流を直接モニタしなくても、コイル電流のゼロクロス点を容易に推定することが可能となる。
Specifically, the motor drive control device 1 determines whether the on-period Tv and the on-period Th coincide with each other, and detects at least one of the timing when the on-period Tv and the on-period Th switch from a coincident state to a non-coincident state and the timing when the on-period Tv and the on-period Th switch from a non-coincident state to a coincident state, and estimates the detected timing as the zero-crossing point of the coil current of a specified phase.
This makes it possible to easily estimate the zero crossing point of the coil current without directly monitoring the coil current of the
そして、モータ駆動制御装置1は、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Pと所定の相のコイル電流のゼロクロス点Qとの位相差Δφに応じて位相調整を行うことにより、モータの所定の相のコイルの誘起電圧の位相とコイル電流の位相との位相差を小さくすることができる。 The motor drive control device 1 can reduce the phase difference between the phase of the induced voltage of a coil of a specified phase of the motor and the phase of the coil current by performing phase adjustment according to the phase difference Δφ between the zero-cross target point P of the coil current of a specified phase and the zero-cross point Q of the coil current of a specified phase.
以上のように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置1によれば、モータの駆動効率を向上させることが可能となる。 As described above, the motor drive control device 1 according to this embodiment makes it possible to improve the drive efficiency of the motor.
また、モータ駆動制御装置1は、オン期間Tvとオン期間Thとの差|Th-Tv|が閾値Tth未満場合に、オン期間Tvとオン期間Thとが一致していると判定し、オン期間Tvとオン期間Thとの差|Th-Tv|が閾値Tth以上の場合に、オン期間Tvとオン期間Thとが一致していないと判定する。 The motor drive control device 1 also determines that the on-period Tv and the on-period Th match when the difference |Th-Tv| between the on-period Tv and the on-period Th is less than the threshold value Tth, and determines that the on-period Tv and the on-period Th do not match when the difference |Th-Tv| between the on-period Tv and the on-period Th is equal to or greater than the threshold value Tth.
これによれば、オン期間Tvとオン期間Thとが理論上一致する条件であるにも関わらず、例えば、ハイサイドスイッチとしてのトランジスタの寄生ダイオード等の種々の要因によってオン期間Tvとオン期間Thとが完全に一致しない状態が発生した場合であっても、オン期間Tvとオン期間Thの一致・不一致を精度よく判定することが可能となる。 As a result, even if the on-period Tv and the on-period Th are theoretically equal to each other, and various factors, such as the parasitic diode of a transistor serving as a high-side switch, cause the on-period Tv and the on-period Th to not completely match, it is possible to accurately determine whether the on-period Tv and the on-period Th match or not.
また、モータ駆動制御装置1は、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチのオン・オフ状態が切り替わるとき、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが同時にオフするデッドタイム期間Tdが形成されるように駆動制御信号Sdを生成する。オン期間Tvとオン期間Thの一致・不一致を判定するための閾値Tthは、デッドタイム期間Tdに基づく値である。 The motor drive control device 1 also generates a drive control signal Sd so that when the high-side switch and the low-side switch are switched between on and off states, a dead time period Td is formed during which the high-side switch and the low-side switch are simultaneously turned off. The threshold value Tth for determining whether the on-period Tv and the on-period Th match or not is a value based on the dead time period Td.
図3Aおよび図3Bに示したように、オン期間Tvとオン期間Thとが不一致の場合、理論上、オン期間Tvは、デッドタイム期間Tdの2倍の時間だけオン期間Thよりも長くなる。すなわち、オン期間Tvとオン期間Thとの差はデッドタイム期間Tdに基づくので、例えば、Tth=Tdに設定することにより、オン期間Tvとオン期間Thの一致・不一致に関する判定精度を更に向上させることができる。 As shown in Figures 3A and 3B, when the on-period Tv and the on-period Th do not match, theoretically the on-period Tv is longer than the on-period Th by twice the dead-time period Td. In other words, since the difference between the on-period Tv and the on-period Th is based on the dead-time period Td, for example, by setting Tth = Td, the accuracy of determining whether the on-period Tv and the on-period Th match or not can be further improved.
また、モータ駆動制御装置1は、オン期間Tvとオン期間Thとが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングを、コイル電流の極性が正から負に切り替わるゼロクロス点と判定し、オン期間Tvとオン期間Thとが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングを、コイル電流の極性が負から正に切り替わるゼロクロス点であると判定する。
これによれば、コイル電流の極性が正から負に切り替わるゼロクロス点とコイル電流の極性が負から正に切り替わるゼロクロス点とを容易に区別して検出することが可能となる。
In addition, the motor drive control device 1 determines the timing when the on-period Tv and the on-period Th switch from a state in which they coincide to a state in which they do not coincide to be the zero-crossing point where the polarity of the coil current switches from positive to negative, and determines the timing when the on-period Tv and the on-period Th switch from a state in which they do not coincide to a state in which they coincide to be the zero-crossing point where the polarity of the coil current switches from negative to positive.
This makes it possible to easily distinguish and detect the zero-crossing points where the polarity of the coil current switches from positive to negative and the zero-crossing points where the polarity of the coil current switches from negative to positive.
また、モータ駆動制御装置1は、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Pとコイル電流のゼロクロス点Qとの位相差Δφ(=tp-tq)を算出し、駆動制御信号Sdの出力タイミングを、その位相差Δφに応じた時間Δtφ(=tp-tq)だけずらす。 The motor drive control device 1 also calculates the phase difference Δφ (= tp - tq) between the zero-cross target point P of the coil current of a specified phase and the zero-cross point Q of the coil current, and shifts the output timing of the drive control signal Sd by a time Δtφ (= tp - tq) that corresponds to the phase difference Δφ.
これによれば、所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点Pとコイル電流のゼロクロス点Qとの位相差Δφ、すなわち誘起電圧の位相とコイル電流の位相とのずれ幅に応じた分だけコイル電流(コイルの駆動電圧)の位相を調整するので、コイル電流の位相を誘起電圧の位相により確実に近づけることが可能となる。すなわち、上述した特許文献1のようにコイル電流のゼロクロス点を正確に検出せずに進角制御または遅角制御を行う従来技術に比べて、より高精度な位相調整が可能となり、モータの駆動効率をより向上させることが可能となる。 This adjusts the phase of the coil current (coil drive voltage) by an amount corresponding to the phase difference Δφ between the zero-cross target point P of the coil current of a specified phase and the zero-cross point Q of the coil current, i.e., the amount of deviation between the phase of the induced voltage and the phase of the coil current, making it possible to more reliably bring the phase of the coil current closer to the phase of the induced voltage. In other words, compared to the conventional technology of Patent Document 1 mentioned above, which performs advance or delay angle control without accurately detecting the zero-cross point of the coil current, more precise phase adjustment is possible, making it possible to further improve the drive efficiency of the motor.
≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
<<Extension of the embodiment>>
The invention made by the present inventors has been specifically described above based on an embodiment, but it goes without saying that the invention is not limited thereto and can be modified in various ways without departing from the spirit of the invention.
例えば、上記実施の形態では、モータ5の3相(U相、V相、およびW相)のうちU相のコイルに対して位置検出装置6を配置するとともに、U相の駆動電圧Vuおよびコイル電流Iuのゼロクロス点を検出する場合を例示したが、これに限れず、V相のコイルLvに対して位置検出装置6を配置して、V相の駆動電圧Vvおよびコイル電流Ivのゼロクロス点を検出してコイル電流Ivの位相調整を行ってもよいし、W相のコイルLwに対して位置検出装置6を配置して、W相の駆動電圧Vwおよびコイル電流Iwのゼロクロス点を検出してコイル電流Iwの位相調整を行ってもよい。また、U相、V相、W相のうちの2つの相あるいは全ての相に対して位置検出装置6を配置し、いずれかの相の駆動電圧およびコイル電流のゼロクロス点を検出し、検出した相のコイル電流の位相調整を行ってもよい。
For example, in the above embodiment, the
また上記実施の形態では、電流ゼロクロス点推定部14が、コイルLuの駆動電圧Vuのオン期間(第1期間Tv)とU相のハイサイドスイッチのPWM信号のオン期間(第2期間Th)とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミング(コイル電流Iuが正から負に切り替わるゼロクロス点Q)と、オン期間Tvオン期間Thとが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミング(コイル電流Iuが負から正に切り替わるゼロクロス点Q)の両方を検出する場合を例示したが、何れか一方のゼロクロス点Qを検出するようにしてもよい。例えば、電流ゼロクロス点推定部14は、コイル電流Iuが負から正に切り替わるゼロクロス点Qのみを検出してもよい。
In the above embodiment, the current zero cross
上記実施の形態において、モータ5の種類は、ブラシレスDCモータに限定されない。また、モータ5は、3相に限られず、例えば単相のブラシレスDCモータであってもよい。
In the above embodiment, the type of
上記実施の形態において、位置検出装置6としてホール素子を用いる場合を例示したが、これに限られない。例えば、位置検出装置6として、ホールIC、エンコーダ、レゾルバなどを設け、それらの検出信号を位置検出信号Shuとしてモータ駆動制御装置1に入力してもよい。
In the above embodiment, a Hall element is used as the
また、上述のフローチャートは一例であって、これらに限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されていてもよいし、処理が並列化されていてもよい。 The above-mentioned flowcharts are merely examples and are not limiting. For example, other processes may be inserted between each step, or the processes may be parallelized.
1…モータ駆動制御装置、2…制御回路、3…駆動回路、4…相電圧検出回路、5…モータ、6…位置検出装置、11…駆動指令解析部、12…目標点決定部、13…相電圧入力部、14…電流ゼロクロス点推定部、15…位相調整判定部、16…駆動制御信号生成部、17…PWM指令部、18…PWM信号生成部、100…モータユニット、200…位置検出信号Shuの波形、201…U相のコイルLuの駆動電圧Vuの波形、202…U相のコイルLuの誘起電圧の波形、203…U相のコイルLuのコイル電流Iuの波形、Lu,Lv,Lw…コイル、Iu…U相のコイル電流、S1…目標回転速度、S2…判定結果、S3…操作量、Sc…駆動指令信号、Sct…ゼロクロス点検出信号、Shu…位置検出信号、Sd…駆動制御信号、Suu,Sul,Svu,Svl,Swu,Swl…PWM信号、Tv…コイルLuの駆動電圧Vuのオン期間(第1期間)、Th…PWM信号Suuのオン期間(第2期間)、Td…デッドタイム期間、QuH,QvH,QwH…ハイサイドスイッチ、QuL,QvL,QwL…ローサイドスイッチ、Δφ…位相差、+φth,-φth…閾値、Tth…閾値、Vu…コイルLuの駆動電圧、Vv…コイルLvの駆動電圧、Vw…コイルLwの駆動電圧、Vdd直流電圧、P…コイル電流Iuのゼロクロスの目標点、Q…コイル電流Iuのゼロクロス点。
1...motor drive control device, 2...control circuit, 3...drive circuit, 4...phase voltage detection circuit, 5...motor, 6...position detection device, 11...drive command analysis unit, 12...target point determination unit, 13...phase voltage input unit, 14...current zero cross point estimation unit, 15...phase adjustment judgment unit, 16...drive control signal generation unit, 17...PWM command unit, 18...PWM signal generation unit, 100...motor unit, 200...waveform of position detection signal Shu, 201...waveform of drive voltage Vu of U-phase coil Lu, 202...waveform of induced voltage of U-phase coil Lu, 203...waveform of coil current Iu of U-phase coil Lu, Lu, Lv, Lw...coil, Iu...U-phase coil current, S1...target rotation speed, S2...judgment result, S3...operation amount, Sc... Drive command signal, Sct...zero-cross point detection signal, Shu...position detection signal, Sd...drive control signal, Suu, Sul, Svu, Svl, Swu, Swl...PWM signal, Tv...on period (first period) of drive voltage Vu of coil Lu, Th...on period (second period) of PWM signal Suu, Td...dead time period, QuH, QvH, QwH...high-side switch, QuL, QvL, QwL...low-side switch, Δφ...phase difference, +φth, -φth...threshold, Tth...threshold, Vu...drive voltage of coil Lu, Vv...drive voltage of coil Lv, Vw...drive voltage of coil Lw, Vdd DC voltage, P...target point of zero cross of coil current Iu, Q...zero cross point of coil current Iu.
Claims (7)
前記モータの各相のコイルに対応して設けられた互いに直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含み、前記駆動制御信号に応じて前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチを交互にオン・オフさせて、対応する相のコイルの通電方向を切り替える駆動回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記モータの所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する目標点決定部と、
前記PWM信号の1周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する電流ゼロクロス点推定部と、
前記目標点決定部によって決定された前記目標点と前記電流ゼロクロス点推定部によって推定された前記ゼロクロス点との位相差に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する位相調整判定部と、
前記位相調整判定部による判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、を有し、
前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致するか否かを判定するとともに、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングを前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点と推定する
モータ駆動制御装置。 A control circuit that generates a drive control signal, which is a PWM signal for driving a motor having at least one phase coil;
a drive circuit including a high-side switch and a low-side switch connected in series to each other and provided corresponding to a coil of each phase of the motor, and alternately turning on and off the high-side switch and the low-side switch in response to the drive control signal to switch a current direction of the coil of the corresponding phase;
The control circuit includes:
a target point determination unit that is synchronized with an induced voltage in a coil of a predetermined phase of the motor and determines a target point of a zero cross of a coil current of the predetermined phase based on a position detection signal corresponding to a rotational position of a rotor of the motor;
a current zero-cross point estimating unit that compares, for each cycle of the PWM signal, a drive voltage of a coil of the predetermined phase with at least one of an on period and an off period of a signal that turns on and off the high-side switch corresponding to the predetermined phase, and estimates a zero-cross point of a coil current of the predetermined phase based on a result of the comparison;
a phase adjustment determination unit that determines whether or not a phase adjustment of the coil current is required based on a phase difference between the target point determined by the target point determination unit and the zero cross point estimated by the current zero cross point estimation unit;
a drive control signal generation unit that generates the drive control signal based on a result of the determination by the phase adjustment determination unit ,
The current zero-cross point estimating unit determines whether or not an on-period of the drive voltage coincides with an on-period of a signal that turns on and off the high-side switch, and detects at least one of a timing at which the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns on and off the high-side switch change from a coincident state to a non-coincident state and a timing at which the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns on and off the high-side switch change from a non-coincident state to a coincident state, and estimates the detected timing as a zero-cross point of a coil current of the specified phase.
Motor drive control device.
前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間との差が閾値未満の場合に、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致していると判定し、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間との差が前記閾値以上の場合に、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致していないと判定する
モータ駆動制御装置。 2. The motor drive control device according to claim 1 ,
the current zero cross point estimator determines that the on period of the drive voltage and the on period of the signal that turns the high-side switch on and off match when a difference between the on period of the drive voltage and the on period of the signal that turns the high-side switch on and off is less than a threshold, and determines that the on period of the drive voltage and the on period of the signal that turns the high-side switch on and off do not match when a difference between the on period of the drive voltage and the on period of the signal that turns the high-side switch on and off is equal to or greater than the threshold.
前記駆動制御信号生成部は、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのオン・オフ状態が切り替わるとき、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとが同時にオフするデッドタイム期間が形成されるように前記駆動制御信号を生成し、
前記閾値は、前記デッドタイム期間に基づく値である
モータ駆動制御装置。 3. The motor drive control device according to claim 2 ,
the drive control signal generation unit generates the drive control signal so that, when the on/off states of the high-side switch and the low-side switch are switched, a dead time period in which the high-side switch and the low-side switch are simultaneously turned off is formed;
The motor drive control device, wherein the threshold value is a value based on the dead time period.
前記電流ゼロクロス点推定部は、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングを、前記コイル電流の極性が正から負に切り替わるゼロクロス点と判定し、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングを、前記コイル電流の極性が負から正に切り替わるゼロクロス点であると判定する、
モータ駆動制御装置。 The motor drive control device according to any one of claims 1 to 3 ,
the current zero-cross point estimation unit determines a timing at which the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns on and off the high-side switch change from a state in which they coincide to a state in which they do not coincide to be a zero-cross point at which the polarity of the coil current changes from positive to negative, and determines a timing at which the on-period of the drive voltage and the on-period of the signal that turns on and off the high-side switch change from a state in which they do not coincide to a state in which they coincide to be a zero-cross point at which the polarity of the coil current changes from negative to positive;
Motor drive control device.
前記位相調整判定部は、前記目標点と前記コイル電流のゼロクロス点との位相差を算出し、前記駆動制御信号の出力タイミングを前記位相差に応じた時間だけずらすように前記駆動制御信号生成部に指示する
モータ駆動制御装置。 The motor drive control device according to any one of claims 1 to 4 ,
The phase adjustment determination unit calculates a phase difference between the target point and a zero cross point of the coil current, and instructs the drive control signal generation unit to shift an output timing of the drive control signal by a time corresponding to the phase difference.
前記モータと、を備える
モータユニット。 A motor drive control device according to any one of claims 1 to 5 ,
A motor unit comprising the motor.
前記制御回路が、前記モータの所定の相のコイルの誘起電圧に同期し、且つ前記モータのロータの回転位置に対応する位置検出信号に基づいて、前記所定の相のコイル電流のゼロクロスの目標点を決定する第1ステップと、
前記制御回路が、前記PWM信号の1周期毎に、前記所定の相のコイルの駆動電圧と、前記所定の相に対応する前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間およびオフ期間の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点を推定する第2ステップと、
前記制御回路が、前記第1ステップにおいて決定された前記目標点と前記第2ステップにおいて推定された前記ゼロクロス点との位相差に基づいて、前記コイル電流の位相調整の要否を判定する第3ステップと、
前記制御回路が、前記第3ステップにおける判定結果に基づいて、前記駆動制御信号を生成する第4ステップと、を含み、
前記第2ステップは、
前記制御回路が、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致するか否かを判定するステップと、
前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致する状態から一致しない状態に切り替わるタイミングと、前記駆動電圧のオン期間と前記ハイサイドスイッチをオン・オフさせる信号のオン期間とが一致しない状態から一致する状態に切り替わるタイミングの少なくとも一方を検出し、検出したタイミングを前記所定の相のコイル電流のゼロクロス点と推定するステップとを含む
モータ駆動制御方法。 A motor control method using a motor drive control device including: a control circuit that generates a drive control signal, which is a PWM signal for driving a motor having a coil of at least one phase; and a drive circuit that includes a high-side switch and a low-side switch that are connected in series to each other and are provided corresponding to the coil of each phase of the motor, and that alternately turns on and off the high-side switch and the low-side switch in response to the drive control signal to switch a current flow direction of the coil of the corresponding phase,
a first step in which the control circuit determines a zero-cross target point of a coil current of a predetermined phase of the motor based on a position detection signal that is synchronized with an induced voltage of the coil of the predetermined phase of the motor and corresponds to a rotational position of a rotor of the motor;
a second step in which the control circuit compares, for each cycle of the PWM signal, a drive voltage of a coil of the predetermined phase with at least one of an on period and an off period of a signal that turns on and off the high-side switch corresponding to the predetermined phase, and estimates a zero-cross point of a coil current of the predetermined phase based on a result of the comparison;
a third step in which the control circuit determines whether or not a phase adjustment of the coil current is required based on a phase difference between the target point determined in the first step and the zero cross point estimated in the second step;
a fourth step of the control circuit generating the drive control signal based on a result of the determination in the third step ;
The second step comprises:
a step of the control circuit determining whether an on-period of the drive voltage coincides with an on-period of a signal that turns on and off the high-side switch;
detecting at least one of a timing at which the on-period of the drive voltage and an on-period of a signal that turns on and off the high-side switch change from a state in which they coincide to a state in which they do not coincide, and a timing at which the on-period of the drive voltage and an on-period of a signal that turns on and off the high-side switch change from a state in which they do not coincide to a state in which they coincide, and estimating the detected timing as a zero-cross point of a coil current of the predetermined phase.
A motor drive control method.
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