[go: up one dir, main page]

WO2023171392A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
WO2023171392A1
WO2023171392A1 PCT/JP2023/006473 JP2023006473W WO2023171392A1 WO 2023171392 A1 WO2023171392 A1 WO 2023171392A1 JP 2023006473 W JP2023006473 W JP 2023006473W WO 2023171392 A1 WO2023171392 A1 WO 2023171392A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
motor
short
time
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/006473
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直之 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MinebeaMitsumi Inc filed Critical MinebeaMitsumi Inc
Priority to US18/843,822 priority Critical patent/US20250183825A1/en
Priority to CN202380020447.2A priority patent/CN118679674A/zh
Publication of WO2023171392A1 publication Critical patent/WO2023171392A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/36—Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/027—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an over-current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/12—Control or stabilisation of current

Definitions

  • the present invention relates to a motor drive control device, a motor unit, and a motor drive control method, and for example, to a motor drive control device for driving a stepping motor.
  • Patent Document 1 discloses a motor drive control device equipped with a current limiting function that limits the current flowing through the coil of a stepping motor so that it does not exceed a preset value. ing.
  • the current limiting function disclosed in Patent Document 1 is a function for limiting the current of the coil when switching the drive mode of the motor from excitation mode (charge mode) to decay mode, for example. Therefore, unless the current in the coil exceeds a preset limit value for a certain period of time or more, the current is not limited, and it is not possible to prevent a large current from flowing instantaneously.
  • the current limit function of a microcontroller is not specialized for detecting coil short circuits, and even if this function is simply used, if a large current does not flow for a certain period of time, a coil short circuit will occur. cannot be detected.
  • a motor drive control device having an overcurrent detection function that operates when a large current flows is also known.
  • some overcurrent detection functions allow the settings of the detection time and detection current value to be changed using a microcontroller, the degree of freedom is limited. Therefore, even if the motor drive control device has an overcurrent detection function, a short circuit in the coil cannot be detected unless a large current flows for a certain period of time or more.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to enable faster detection of short circuits in the coils of a motor.
  • a motor drive control device includes a control circuit that generates a drive control signal for controlling the drive of a motor, and a control circuit that excites a coil of the motor based on the drive control signal.
  • the control circuit includes a drive control signal generation unit that generates the drive control signal so that the motor is in a drive state according to the drive command, and a drive control signal generation unit that limits the current flowing through the coil.
  • a current limit value setting unit that sets a reference current limit value; and an instruction to the drive control signal generation unit to stop excitation of the coil when the current flowing through the coil reaches the current limit value.
  • a current limiter a timer that measures the time during which the coil is excited by the drive circuit, and a determination as to whether or not the coil of the motor is short-circuited based on the time measured by the timer.
  • a short-circuit determination unit that performs a short-circuit determination process, and the short-circuit determination unit determines that the coil is short-circuited when the time measured by the timer is smaller than a threshold value in the short-circuit determination process. It is characterized by
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a motor unit according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a connection relationship between an H-bridge circuit and a motor coil.
  • FIG. 3 is a diagram showing a connection relationship between an H-bridge circuit and a motor coil.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a control circuit in a motor drive control device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of waveforms of currents in coils of each phase when the motor is driven by a one-phase excitation method in a normal control mode.
  • 5 is an enlarged diagram of a current waveform in a range indicated by reference numeral 410 in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a waveform of a current in an A-phase coil when the motor is driven in a hold control mode before the start of normal driving of the motor.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the characteristics of the coil current in the hold control mode before the start of normal driving of the motor.
  • It is a flow chart which shows the flow of short circuit judgment processing by a control circuit in a motor drive control device concerning an embodiment.
  • It is a flowchart which shows the flow of calculation processing (step S2) of cumulative time.
  • step S7 shows the flow of the process for determining the presence or absence of a short circuit of a coil.
  • a motor drive control device (3) includes a control circuit (1) that generates a drive control signal (Sd) for controlling the drive of a motor (4); a drive circuit (2) that excites the coils (41, 41A, 41B) of the motor based on the drive control signal; a drive control signal generation unit (10) that generates the drive control signal so that ), a current limiter (16) that instructs the drive control signal generator to stop excitation of the coil when the current flowing through the coil reaches the current limit value; A timing unit (19) that measures the time during which the coil is excited; and a short circuit that performs a short-circuit determination process that determines whether the coil of the motor is short-circuited based on the time measured by the timing unit. a determination unit (17), and the short circuit determination unit determines that the coil is short-circuited when the time measured by the timer is smaller than a threshold value in the short circuit determination process. shall be.
  • the motor is a stepping motor having the two-phase coils (41A, 41B), and the timekeeping section is configured to control the coils for each phase.
  • the short-circuit determination unit may measure the excitation time, and perform the short-circuit determination process for each phase based on the time for each phase measured by the time measurement unit.
  • the timer repeatedly measures the time during which the coil is energized, and the short-circuit determination unit measures a preset number of measurements. If the time (cumulative time, average time, etc.) based on the time measured by the timer is smaller than the threshold, it may be determined that the coil in the motor is short-circuited.
  • the short-circuit determination unit performs cumulative time calculation to calculate a cumulative time (Ta) obtained by accumulating the measurement time by the clock unit for a preset number of measurements. and a determination unit (171) that determines that the coil in the motor is short-circuited when the cumulative time is smaller than the threshold.
  • the control circuit selects a control mode for controlling the drive of the motor before the start of normal drive or during the normal drive.
  • the current limit value setting section changes the current limit value to a predetermined value over time during a period in which the control mode is the hold control mode.
  • the current limit value setting unit includes a first period (710) and a second period (711) in which the current limit value setting unit fixes the current limit value to the predetermined value, and the current limit value setting unit fixes the current limit value to the predetermined value.
  • the current limit value may be kept constant during a part of the period (712), and the short circuit determination section may perform the short circuit determination process during the part of the period (712).
  • the control circuit controls the rotational position specified by the drive command as a control mode for controlling the drive of the motor.
  • the motor may have a normal control mode for moving the rotor of the motor up to a point, and the short circuit determining section may perform the short circuit determining process in the normal control mode.
  • the drive circuit includes a plurality of switching elements (22 to 25) whose on/off is controlled by the drive control signal.
  • the time measuring section measures the time during which the plurality of switching elements are turned on so that current flows in the coil in one direction, and the measured time is It may also be the time when the coil is excited.
  • a motor unit (5) includes the motor drive control device (3) according to any one of [1] to [8] above, and the motor (4). It is characterized by comprising the following.
  • a method is a motor drive control method in which a coil (41, 41A, 41B) of a motor (4) is excited to rotate a rotor (40) of the motor. a first step of exciting the coil so that the motor is in a driving state according to the drive command (Sc), and a current flowing through the coil serving as a reference current for limiting the current flowing through the coil.
  • a second step of stopping the excitation of the coil when the limit value is exceeded a third step of measuring the time during which the coil is energized; and based on the time measured in the third step, a fourth step of performing a short-circuit determination process (S2 to S7) to determine whether the coil of the motor is short-circuited;
  • the present invention is characterized in that it includes a step (S7, S71, S72) of determining that the coil is short-circuited if the time spent is smaller than a threshold value.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a motor unit 5 according to an embodiment.
  • the motor unit 5 includes a motor 4 and a motor drive control device 3 that drives the motor 4.
  • the motor unit 5 is applicable to various devices that use a motor as a power source, such as an actuator that can be used in HVAC (Heating Ventilation and Air-Conditioning) as an air conditioning unit for vehicle use.
  • HVAC Heating Ventilation and Air-Conditioning
  • the motor 4 is, for example, a stepping motor.
  • the motor 4 will be described as a two-phase stepping motor.
  • the motor 4 includes a rotor 40, an A-phase coil 41A, A-phase stator yokes 42A_1 and 42A_2, a B-phase coil 41B, and B-phase stator yokes 42B_1 and 42B_2.
  • the rotor 40 includes permanent magnets that are multi-pole magnetized so that south poles and north poles are alternately arranged along the circumferential direction.
  • FIG. 1 the case where the rotor 40 has two poles is shown as an example.
  • the stator yokes 42A_1, 42A_2, 42B_1, and 42B_2 are provided at positions that divide the circumferential direction of the rotor 40 into four equal parts.
  • the A-phase stator yoke 42A_1 and the A-phase stator yoke 42A_2 are arranged to face each other with the rotor 40 in between.
  • the B-phase stator yoke 42B_1 and the B-phase stator yoke 42B_2 face each other with the rotor 40 in between, and are perpendicular to the direction in which the A-phase stator yoke 42A_1 and the A-phase stator yoke 42A_2 are lined up. It is arranged so that
  • Winding wires are wound in the same direction around the stator yokes 42A_1, 42A_2, 42B_1, and 42B_2.
  • the windings wound around the stator yoke 42A_1 and the stator yoke 42A_2 are connected in series, and both windings are collectively referred to as an A-phase "coil 41A.”
  • the windings wound around the stator yoke 42B_1 and the stator yoke 42B_2 are connected in series, and both windings are collectively referred to as a B-phase "coil 41B.”
  • the A-phase stator yokes 42A_1 and 42A_2 When current flows through the A-phase coil 41A, the A-phase stator yokes 42A_1 and 42A_2 are excited, and when current flows through the B-phase coil 41B, the B-phase stator yokes 42B_1 and 42B_2 are excited.
  • the rotor 40 rotates by periodically switching the phase of the current flowing through each of the coils 41A and 41B.
  • An output shaft (not shown) is connected to the rotor 40, and by driving the output shaft by the rotational force of the rotor 40, the function as the actuator described above is realized, for example.
  • coil 41 when the coils 41A and 41B are not distinguished from each other, they may be simply referred to as "coil 41.”
  • the motor drive control device 3 is a device for driving the motor 4.
  • the motor drive control device 3 controls the rotation and stopping of the motor 4 by controlling the energization state of the coils 41A and 41B of each phase of the motor 4 based on the drive command Sc from the host device 6, for example.
  • the motor drive control device 3 includes a control circuit 1 and a drive circuit 2.
  • the drive circuit 2 is a circuit that energizes the coils 41A and 41B of the motor 4 to drive the motor 4.
  • the drive circuit 2 rotates the rotor 40 of the motor 4 by exciting the coils 41A and 41B of the motor 4 based on the drive control signal Sd output from the control circuit 1.
  • the drive circuit 2 includes an inverter circuit 21A for exciting the A-phase coil 41A, an inverter circuit 21B for exciting the B-phase coil 41B, and a current detection circuit 20A for detecting the current of the A-phase coil 41A. , and a current detection circuit 20B that detects the current of the B-phase coil 41B.
  • the inverter circuits 21A and 21B are, for example, H-bridge circuits.
  • the inverter circuit 21A will also be referred to as the "H bridge circuit 21A”
  • the inverter circuit 21B will also be referred to as the "H bridge circuit 21B”.
  • H-bridge circuit 21A and the H-bridge circuit 21B are not distinguished, they are simply referred to as "H-bridge circuit 21.”
  • the H-bridge circuit 21A and the H-bridge circuit 21B have the same circuit configuration.
  • the configuration of the A-phase H bridge circuit 21A will be described below as a representative example.
  • FIGS 2A and 2B are diagrams showing the connection relationship between the H-bridge circuit 21A and the coil 41A of the motor 4.
  • the H-bridge circuit 21A includes a plurality of switching elements 22 to 25 whose ON/OFF states are controlled by the drive control signal Sd.
  • the switching element 22 and the switching element 23 are connected in series between the power supply voltage Vdd and the ground voltage.
  • switching element 24 and switching element 25 are connected in series between power supply voltage Vdd and ground voltage.
  • the node where the switching element 22 and the switching element 23 are connected to each other is connected to the negative terminal AN of the coil 41A, and the node where the switching element 24 and the switching element 25 are connected to each other is connected to the positive terminal AN of the coil 41A. Connected to terminal AP.
  • the switching elements 22 to 25 are, for example, transistors. Note that, as shown in FIGS. 2A and 2B, diodes 26 to 29 may be connected in parallel with each switching element 22 to 25.
  • the diodes 26 to 29 may be parasitic diodes included in transistors as the switching elements 22 to 25, or may be diode elements as electronic components separate from the switching elements 22 to 25.
  • the switching elements 22 to 25 are selectively turned on and off based on the drive control signal Sd, thereby switching the energization state of the coil 41A.
  • the drive control signal Sd controls the switching element 23. , 24 are turned on, and the switching elements 22 and 25 are turned off.
  • FIG. 2B by turning off all the switching elements 22 to 25 in the feedthrough protection mode, a current flows from the ground potential through the diodes 29 and 26 to the power supply voltage Vdd.
  • the switching elements 22 and 25 are activated by the drive control signal Sd. It turns on, and turns off the switching elements 23 and 24.
  • the energization state (energization direction) of the A-phase coil 41A can be switched.
  • the energization state of the B phase coil 41B can be switched by selectively turning on and off the switching elements 22 to 25 of the H bridge circuit 21B.
  • the current detection circuit 20A is connected to the H-bridge circuit 21A, detects the current flowing through the coil 41A, and outputs a current detection signal Sia.
  • the current detection circuit 20B is connected to the H bridge circuit 21B, detects the current flowing through the coil 41B, and outputs a current detection signal Sib.
  • the current detection circuits 20A and 20B include, for example, a shunt resistor.
  • the shunt resistor is connected in series with the H bridge circuits 21A and 21B between the power supply voltage Vdd and the ground voltage, and outputs the voltage generated across the shunt resistor as current detection signals Sia and Sib.
  • the current detection circuits 20A and 20B can adopt various known circuit configurations capable of detecting the current flowing through the coils 41A and 41B of the motor 4, and are limited to the circuit configuration including the above-mentioned shunt resistor. isn't it.
  • the drive circuit 2 may include a predrive circuit for driving the switching elements 22 to 25 of each H bridge circuit 21A, 21B based on the drive control signal Sd.
  • the control circuit 1 is a circuit that performs overall control of the motor drive control device 3.
  • the control circuit 1 includes, for example, a processor such as a CPU, various storage devices such as RAM and ROM, and peripherals such as a timer (counter), an A/D conversion circuit, a D/A conversion circuit, and an input/output I/F circuit.
  • a program processing device for example, a microcontroller
  • the control circuit 1 is packaged as, for example, an IC (integrated circuit), but the control circuit 1 is not limited to this. Note that the control circuit 1 and the drive circuit 2 may be packaged into one.
  • the control circuit 1 has a function of controlling the drive of the motor 4 by, for example, generating a drive control signal Sd and applying it to the drive circuit 2, and a function of detecting a short circuit in the coil 41 of the motor 4. .
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the control circuit 1 in the motor drive control device 3 according to the embodiment.
  • the control circuit 1 includes a drive control signal generation section 10, a current value acquisition section 14, a current limit value setting section 15, a current limit section 16, a short-circuit It has a determination section 17, a storage section 18, and a timekeeping section 19.
  • These functional units include, for example, a program processing device (microcontroller) as the control circuit 1 described above, in which a processor executes calculations using various parameters stored in a storage device according to a program stored in the storage device. This is realized by controlling peripheral circuits such as A/D conversion circuits and timers.
  • a program processing device microcontroller
  • peripheral circuits such as A/D conversion circuits and timers.
  • the drive control signal generation unit 10 is a functional unit that generates a drive control signal Sd so that the motor 4 is in a drive state according to the drive command Sc.
  • the drive control signal generation section 10 includes a drive command acquisition section 11, a control mode determination section 12, and a signal output section 13.
  • the drive command acquisition unit 11 acquires a drive command Sc for the motor 4 input from the outside of the motor drive control device 3 (for example, the host device 6).
  • the drive command Sc includes, for example, information specifying the rotational position of the motor 4, information instructing the rotation of the motor 4 to stop, and the like.
  • the drive command Sc is, for example, a PWM signal.
  • the drive command acquisition unit 11 acquires information on the target rotational position of the motor 4 (target rotational position) by, for example, analyzing the drive command Sc, and provides the information to the control mode determination unit 12.
  • the control mode determining unit 12 determines a control mode for controlling the drive of the motor 4.
  • the signal output section 13 generates and outputs a drive control signal Sd according to the control mode determined by the control mode determination section 12.
  • the drive control signal Sd is a signal for controlling on/off of each of the switching elements 22 to 25 of the H bridge circuits 21A and 21B.
  • the control circuit 1 has, for example, a normal control mode and a hold control mode as control modes.
  • the normal control mode is a control mode for moving (rotating) the rotor 40 of the motor 4 to the rotational position (target rotational position) specified by the drive command Sc given from the host device 6. Note that in the following description, driving the motor 4 in the normal control mode is also referred to as "normal drive.”
  • the rotor 40 of the motor 4 is moved (rotated) to a predetermined standby position (target standby position) before the normal drive of the motor 4 starts or before the normal drive stops, and then the rotor 40 is put on standby.
  • This is a control mode for maintaining (holding) in position.
  • the control mode determining unit 12 sets the control mode to the hold control mode.
  • the signal output unit 13 sends the drive control signal Sd to move the rotor 40 (output shaft) of the motor 4 to a preset target standby position (initial position). Generate and output.
  • the signal output unit 13 stops the rotor 40 at the initial position (fixed ) and outputs the drive control signal Sd.
  • the control mode determining unit 12 switches the control mode from the hold control mode to the normal control mode.
  • the signal output unit 13 generates and outputs a drive control signal Sd so that the rotor 40 moves to the target rotational position specified by the drive command Sc, and the motor 4 starts normal driving.
  • the control mode determining unit 12 switches the control mode from the normal control mode to the hold control mode before the normal drive of the motor 4 is stopped.
  • the signal output unit 13 keeps the rotor 40 at the target standby position in order to prevent the rotor 40 from moving from the target standby position due to a load being applied to the rotor 40.
  • a drive control signal Sd is generated and output to stop the drive. As a result, the rotor 40 of the motor 4 moves to the target standby position and is fixed at that position.
  • the signal output unit 13 drives the A-phase coil 41A and the B-phase coil 41B to excite the A-phase coil 41A and the B-phase coil 41B at a predetermined timing based on a predetermined excitation method in order to move the rotor 40 to a target rotational position or a target standby position.
  • a control signal Sd is generated and output.
  • the predetermined excitation method is, for example, any one of the known one-phase excitation method, two-phase excitation method, 1-2-phase excitation method, and microstep method.
  • Information specifying the excitation method is stored in the storage section 18, for example, and the signal output section 13 generates the drive control signal Sd according to the information specifying the excitation method stored in the storage section 18.
  • the signal output unit 13 When generating the drive control signal Sd using the one-phase excitation method, the signal output unit 13 operates, for example, during the "A-phase (+) excitation period" during which current flows from the terminal AP of the A-phase coil 41A to the terminal AN, and during the B-phase coil 41A during the "A-phase (+) excitation period".
  • B-phase (+) excitation period in which current flows from terminal BP to terminal BN of coil 41B
  • A-phase (-) excitation period in which current flows from terminal AN of A-phase coil 41A to terminal AP
  • a drive control signal Sd is generated and outputted so that the energization states of the A and B phase coils 41A and 41B are switched in the order of the "B phase (-) excitation period” in which current flows from the terminal BN to the terminal BP of the coil 41B.
  • the signal output unit 13 outputs a drive control signal Sd such that the switching elements 23 and 24 of the H bridge circuit 21 are turned off and the switching elements 22 and 25 are turned on. generate.
  • the signal output unit 13 generates a drive control signal Sd to turn on the switching elements 23 and 24 while turning off the switching elements 22 and 25 of the H bridge circuit 21A. do.
  • the signal output unit 13 similarly generates the drive control signal Sd for the "B-phase (+) excitation period” and the "B-phase (-) excitation period", and outputs the drive control signal Sd to the switching elements 22 to 25 of the B-phase H bridge circuit 21B. Selectively turn on/off.
  • the storage unit 18 is a functional unit for storing various data necessary for motor drive control by the control circuit 1.
  • the storage unit 18 stores various data necessary for generating the drive control signal Sd and various data necessary for a short-circuit determination process for determining whether the coil 41 of the motor 4 is short-circuited.
  • the storage unit 18 stores information 180 about current limit value Ith, information 181 about judgment reference number Nth, information 182 about judgment reference time Tth, information 183 about cumulative time Ta, and specifying the above-mentioned excitation method. information is stored.
  • the current value acquisition unit 14 is a functional unit that acquires the value of the current flowing through the coil 41 of each phase of the motor 4.
  • Current detection signals Sia and Sib output from the current detection circuits 20A and 20B of the drive circuit 2 are input to the current value acquisition unit 14.
  • the current value acquisition unit 14 includes, for example, an A/D conversion circuit, and the A/D conversion circuit converts the input voltage as the current detection signal Sia into a digital value, and converts the input voltage as the current detection signal Sia into a digital value as the current value of the A-phase coil 41A. Output.
  • the current value acquisition unit 14 converts the voltage as the current detection signal Sib into a digital value using, for example, an A/D conversion circuit, and outputs the digital value as a current value of the B-phase coil 41B.
  • the current limit value setting section 15 is a functional section for setting the current limit value Ith.
  • the current limit value Ith is a reference value for limiting the current flowing through the coil 41 of the motor 4, in other words, it is a value that determines the upper limit of the current flowing through the coil 41.
  • Information regarding the current limit value Ith is stored in advance in the storage unit 18, for example, as information 180 about the current limit value Ith.
  • Current limit value setting section 15 provides current limit value Ith to current limit section 16 based on information 180 of current limit value Ith read from storage section 18 .
  • the current limit value setting unit 15 may output a constant (fixed value) current limit value Ith, or may change the current limit value Ith over time.
  • the current limiter 16 is a functional unit that monitors the current flowing through the coil 41 of the motor 4 and controls the current so that it does not exceed the current limit value Ith. Current monitoring by the current limiter 16 is performed for each phase of the motor 4. For example, during the "A-phase (+) excitation period” and “A-phase (-) excitation period” during which the A-phase coil 41A is excited, the current of the A-phase coil 41A (current detection signal Sia) is monitored, During the "B-phase (+) excitation period” and “B-phase (-) excitation period” during which the B-phase coil 41B is excited, the current (current detection signal Sib) of the B-phase coil 41B is monitored.
  • the current limiter 16 instructs the drive control signal generator 10 to stop excitation of the coil 41 when the current flowing through the coil 41 reaches the current limit value Ith. For example, the current limiter 16 compares the current value of the coil 41 output from the current value acquisition unit 14 with the current limit value Ith, and when the current value of the coil 41 is equal to or greater than the current limit value Ith, 41, that is, a signal instructing to stop turning on (turn off) each of the switching elements 22 to 25 of the H bridge circuit 21 using the drive control signal Sd.
  • the signal output unit 13 generates and outputs a drive control signal Sd to stop excitation of the coil 41 while the current limiter 16 outputs a signal instructing to stop excitation of the coil 41.
  • the signal output section 13 receives a signal from the current limiting section 16 that instructs to stop excitation of the A-phase coil 41A
  • the signal output section 13 , the switching elements 22 and 25 in the A-phase H bridge circuit 21A are stopped being turned on (turned off), and the drive control signal Sd is generated so that all the switching elements 22 to 25 are turned off (see FIG. 2B).
  • the current of the A-phase coil 41A is limited so as not to exceed the current limit value Ith.
  • the current of the B-phase coil 41B is also limited by the same method.
  • the clock unit 19 is a functional unit that measures the time during which the coil 41 of the motor 4 is excited by the drive circuit 2 (excitation period).
  • the clock unit 19 is realized by using, for example, a counter in a microcontroller that constitutes the control circuit 1.
  • the timer 19 measures the time during which the coils 41A and 41B are excited for each phase of the motor 4 (hereinafter also referred to as "excitation time”). For example, by monitoring the drive control signal Sd, the timer 19 measures the time during which the plurality of switching elements 22 to 25 are turned on so that current flows in the coil 41 in one direction, and the measured time is 41 is excited.
  • the timer 19 monitors the drive control signal Sd to control the switching elements 22 and 25 in the H-bridge circuit 21A.
  • the counter starts measuring time.
  • the timer 19 detects that the switching elements 22 and 25 are turned off during the "+A phase excitation period”
  • the timer 19 stops measuring time by the counter, and stores the measured time in the storage 18, for example. and reset the counter.
  • the timer 19 repeatedly measures the time during which the coil 41 is excited in accordance with the on and off states of the switching elements of the H-bridge circuit 21.
  • the short-circuit determination unit 17 performs a short-circuit determination process to determine whether or not the coil 41 of the motor 4 is short-circuited based on the excitation time (hereinafter also referred to as “measured time”) measured by the timer 19. It is a functional part.
  • the short circuit determination unit 17 performs short circuit determination processing for each phase based on the measured time for each phase by the clock unit 19. For example, the short-circuit determination unit 17 identifies the excited phase by monitoring the drive control signal Sd, and uses the measurement time of the identified phase to perform a short-circuit determination process for the coil 41 of the excited phase. . In the short-circuit determination process, the short-circuit determining unit 17 determines that the coil 41 to be monitored is short-circuited when the measurement time measured by the clock unit 19 is smaller than a threshold value.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the waveform of the current in the coils 41A and 41B of each phase when the motor 4 is driven by the one-phase excitation method in the normal control mode.
  • the temporal changes in the currents of the coils 41A and 41B when the excitation of the coil 41 is switched are shown in the order of the period and the B-phase (-) excitation period.
  • the solid line indicated by reference numeral 400 represents the characteristics of the current flowing through the A-phase coil 41A when the A-phase coil 41A is normal
  • the dashed line indicated by reference numeral 401 represents the characteristic of the current flowing through the A-phase coil 41A when the A-phase coil 41A is normal. It shows the characteristics of the current flowing through the B-phase coil 41B when the coil 41B is normal.
  • a solid line indicated by reference numeral 403 represents the characteristics of the B-phase current when the B-phase coil 41B is short-circuited.
  • the current limit value Ith is set to "I5".
  • FIG. 5 is an enlarged diagram of the current waveform in the range of reference numeral 410 in FIG.
  • the current limiter 16 stops excitation of the coil 41 (switching A signal indicating that the elements 22 and 25 are turned off is output.
  • the signal output section 13 stops outputting the drive control signal Sd in response to the signal from the current limiting section 16 so as to turn off the switching elements 22 and 25.
  • the current in the coil 41 gradually decreases from "I5".
  • the signal output unit 13 outputs the drive control signal Sd again to turn on the switching elements 22 and 25.
  • the coil 41 to be excited is detected on the B-phase side immediately after switching from the A-phase to the B-phase.
  • the applied current increases sharply.
  • the current limiter 16 detects that the current of the phase to be monitored has reached the current limit value Ith, and then Until the excitation is stopped, the current exceeds the current limit value Ith. Thereafter, when the switching elements 22 and 25 are turned off, the current in the coil 41 drops sharply, but when the switching elements 22 to 25 are turned on after a certain period of time Toff has passed, the current in the coil 41 again reaches the current limit value Ith. exceed. Therefore, when the coil 41 of the motor 4 is short-circuited, as shown in FIG. Become.
  • the short-circuit determination unit 17 determines that the time from the start of excitation of the coil 41 until the excitation is stopped, that is, the time measured by the timer 19 is smaller than the threshold value. In this case, it is determined that the coil 41 is short-circuited.
  • the short-circuit determination unit 17 compares the measurement time for one time with a threshold value, and determines that the coil 41 of the phase to be monitored is short-circuited when the measurement time for one time is smaller than the threshold value. More preferably, the short-circuit determination unit 17 may determine that the coil 41 is short-circuited when the time based on the measurement time by the clock unit 19 for a preset number of measurements is smaller than a threshold value.
  • the time based on the measurement time by the clock unit 19 for the preset number of measurements may be the cumulative time Ta obtained by accumulating the measurement time by the clock unit 19 for the preset number of measurements, or the time based on the measurement time for the preset number of measurements.
  • the average value (average time) of the time measured by the timer 19 can be exemplified.
  • a case where the short circuit determination process is performed based on the cumulative time Ta will be described in detail.
  • the short circuit determining section 17 may include, for example, a cumulative time calculating section 170 and a determining section 171.
  • the cumulative time calculation unit 170 is a functional unit that accumulates the plurality of measurement times measured by the time measurement unit 19.
  • the cumulative time calculation section 170 integrates the measurement time for a preset number of times measured by the timer section 19, and calculates the cumulative time Ta.
  • a determination reference number Nth indicating the number of measurements serving as a determination criterion in the short circuit determination process is stored in advance in the storage unit 18 as information 181 of the determination reference number Nth.
  • the cumulative time calculation unit 170 integrates the measurement time for the number of measurements specified by the determination reference number Nth stored in the storage unit 18, and stores it in the storage unit 18 as the cumulative time Ta.
  • the determining unit 171 is a functional unit that determines whether there is a short circuit in the coil 41 based on the cumulative time Ta.
  • the determination unit 171 determines that the coil 41 is short-circuited when the cumulative time Ta stored in the storage unit 18 is smaller than the determination reference time Tth.
  • the determination reference time Tth is a time (threshold value) serving as a reference for determining whether there is a short circuit in the coil 41, and is stored in advance in the storage unit 18, for example, as information 182 on the determination reference time Tth.
  • the determination reference time Tth is set to a time sufficiently shorter than the time from when the coil 41 starts excitation until the current in the coil 41 reaches the current limit value Ith when the coil 41 is normal. It is preferable to leave it there.
  • the cumulative time calculation unit 170 calculates that the measurement by the timer unit 19 during the B-phase excitation period is The number of measurements performed by the timer 19 is counted by incrementing the value of the counter (+1) each time the process is started. Every time the cumulative time calculation unit 170 counts up the number of measurements, the cumulative time calculation unit 170 integrates the measurement time by the clock unit 19 and stores it in the storage unit 18 as the cumulative time Ta. Then, when the number of measurements reaches two, the cumulative time calculation unit 170 adds the second measurement time to the cumulative value of the measurement times up to that point, and ends the integration of the measurement times.
  • the determination unit 171 compares the cumulative time Ta stored in the storage unit 18 with the determination reference time Tth. When the cumulative time Ta is equal to or longer than the determination reference time Tth, the determination unit 171 determines that the B-phase coil 41B is not short-circuited, and continues the excitation control of the coil 41 in the normal control mode.
  • the determination unit 171 outputs an abnormality detection signal So including information indicating that the B-phase coil 41B is short-circuited.
  • the abnormality detection signal So is input to the host device 6, for example.
  • the abnormality detection signal So may be input to the signal output section 13.
  • the signal output unit 13 controls the excitation of the B-phase coil 41B (switching of the H bridge circuit 21B) after the time when the B-phase coil 41B is determined to be short-circuited. ) may be stopped.
  • the short circuit determination unit 17 performs the short circuit determination process when the control mode is the normal control mode, but the short circuit determination unit 17 similarly performs the short circuit determination process when the control mode is the hold control mode. may perform short circuit determination processing.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the waveform of the current in the A-phase coil 41A when the motor 4 is driven in the hold control mode before the start of normal driving of the motor 4.
  • the dotted line indicated by reference numeral 600 represents the current limit value Ith.
  • a dashed line indicated by reference numeral 601 represents the characteristics of the current flowing through the A-phase coil 41A when the A-phase coil 41A is normal.
  • a solid line indicated by reference numeral 602 represents the characteristics of the current on the A-phase side when the A-phase coil 41A is short-circuited.
  • the A-phase coil 41A when the coil 41 is in a normal state with no short circuit, the A-phase coil 41A is excited in the hold control mode, and the current flowing through the A-phase coil 41A is linear.
  • the excitation of the A-phase coil 41A is stopped, and after a predetermined period of time, the A-phase coil 41A is excited again.
  • the hold control period one phase or two phases are excited to attract the rotor 40 to the hold position (target rotational position or target standby position), and the rotor 40 continues to be attracted to that position, so the excitation phase is switched. Not done.
  • the A-phase current sharply increases immediately after the excitation of the A-phase coil 41A starts, and the current After reaching the current limit value Ith, the excitation of the A-phase coil 41A is stopped, and the current sharply decreases.
  • the cumulative time calculation unit 170 calculates that the measurement by the timer unit 19 is not possible during the A-phase excitation period.
  • the number of measurements performed by the clock section 19 is counted, for example, by incrementing (+1) the value of a counter.
  • the cumulative time calculation unit 170 integrates the measurement time by the clock unit 19, and stores the cumulative time Ta in the storage unit 18 as information 183 of the cumulative time Ta. Then, when the number of measurements reaches 10, the cumulative time calculation unit 170 adds the 10th measurement time to the cumulative value of the measurement times up to that point, and ends the integration of the measurement times.
  • the determination unit 171 determines that the A-phase coil 41A is short-circuited. Then, it outputs an abnormality detection signal So containing information indicating that the A-phase coil 41A is short-circuited. Then, the signal output unit 13 performs drive control such that, for example, the excitation of the A-phase coil 41A is stopped after the time when the abnormality detection signal So is output (timing after the 10th measurement time ts9 is calculated). Generate signal Sd.
  • control circuit 1 may change the current of the coil 41 to a target value over time.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the current characteristics of the coil 41 in the hold control mode before the start of normal driving of the motor 4.
  • the first period 710 corresponds to a period during which the rotor 40 of the motor 4 is moved to the target standby position at the start of driving (the period during which it is attracted), and the second period 711 corresponds to the period after the rotor 40 is moved until the start of driving. This is the period during which the drive is held at the standby position at the start of driving.
  • the short circuit determination unit 17 may perform the short circuit determination process at any timing during the first period 710. For example, the short circuit determination unit 17 may perform the short circuit determination process at time t3 when the current (current limit value Ith) of the coil 41 becomes I2.
  • the current limit value Ith is kept constant during a part of the first period 710 in which the current increases, and Short circuit determination processing may be performed during the period.
  • the current limit value setting unit 15 changes the current limit value Ith to a predetermined value (for example, I3) over time during a part of the first period 710 from time t0 to time t2.
  • the short circuit determination unit 17 performs short circuit determination processing. According to this, the current in the coil 41 becomes approximately constant during the period in which the short circuit determination process is performed, so that it is possible to determine with higher accuracy whether or not there is a short circuit in the coil 41.
  • the period 712 during which the current limit value Ith is constant does not necessarily have to be the first period of the first period 710.
  • the current limit value Ith may be kept constant during a part of the period from time t3 to time t4 in FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of short circuit determination processing by the control circuit 1 in the motor drive control device 3 according to the embodiment.
  • a process flow when performing short circuit determination processing based on the above-mentioned cumulative time Ta will be described.
  • the short circuit determination unit 17 performs the measurement of the timer unit 19. Based on the status, a flag indicating the measurement status is set.
  • the flag indicating the measurement state is set to "measurement stopped (for example, 0)" as an initial value.
  • the timer 19 starts measuring the excitation time.
  • the short circuit determination unit 17 sets a flag indicating the measurement state to “start measurement (for example, 1)” in response to the start of measurement by the timer 19 (step S1).
  • the short circuit determination unit 17 performs a process of calculating the cumulative time Ta (step S2).
  • FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the cumulative time Ta calculation process (step S2).
  • the short-circuit determining unit 17 first determines whether the flag indicating the measurement state is "start measurement” (step S21). If the flag indicating the measurement state is not "measurement start", that is, if the flag indicating the measurement state is "measurement stop” (step S21: NO), the short circuit determination unit 17 calculates the cumulative time Ta (step S2) end.
  • the short circuit determination unit 17 determines whether the current in the coil 41 of the phase to be monitored has reached the current limit value Ith. (Step S22). For example, the short circuit determining unit 17 determines whether the current in the coil 41 of the phase to be monitored has reached the current limit value Ith by monitoring whether the clock unit 19 is measuring the excitation time. do.
  • the short-circuit determination unit 17 determines that the current in the coil 41 of the phase to be monitored has not reached the current limit value Ith (step S22: NO), and The time Ta calculation process (step S2) ends.
  • the short-circuit determining unit 17 determines that the current in the coil 41 of the phase to be monitored has reached the current limit value Ith (step S22: YES), the measurement time corresponding to the number of measurements measured by the timer unit 19 is accumulated to calculate the cumulative time Ta (step S23). Further, the short circuit determining unit 17 switches the flag indicating the measurement state from "start measurement” to "stop measurement” (step S24). Thereafter, the short circuit determination unit 17 ends the cumulative time Ta calculation process (step S2).
  • step S3 determines whether the flag indicating the measurement state is "measurement stopped” (step S3). If the flag indicating the measurement state is not "measurement stopped” (step S3: NO), the short circuit determination unit 17 returns to step S2.
  • step S3 If the flag indicating the measurement state is "measurement stopped” (step S3: YES), the short circuit determination unit 17 counts up the number of measurements (+1) (step S4). Next, the short circuit determination unit 17 determines whether the number of measurements has reached the determination reference number Nth (step S5). If the number of measurements has not reached the determination reference number Nth (step S5: NO), the short circuit determination unit 17 waits until the start of the next measurement (step S6). After that, the short circuit determination unit 17 returns to step S1.
  • step S7 determines whether there is a short circuit in the coil 41 of the phase to be monitored.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the process (step S7) for determining whether there is a short circuit in the coil 41.
  • step S7 the short circuit determination unit 17 first determines whether the cumulative time Ta is smaller than the determination reference time Tth (step S71). If the cumulative time Ta is smaller than the determination reference time Tth (step S71: YES), the short-circuit determining unit 17 determines that the coil 41 of the phase to be monitored is short-circuited (step S72). In this case, the short circuit determination unit 17 outputs the abnormality detection signal So, and ends the process of step S7.
  • step S71: NO the short-circuit determination unit 17 determines that the coil 41 of the phase to be monitored is not short-circuited (step S73), and in step S7 The process is ended and the cumulative time Ta is reset. Note that the short circuit determination process is repeatedly performed at regular intervals.
  • the control circuit 1 measures the time during which the coil 41 is excited (excitation time), and when the current of the coil 41 reaches the current limit value Ith. The excitation is stopped and the measurement of the excitation time is also stopped.
  • the control circuit 1 determines that the coil 41 is short-circuited when the measured time is smaller than the threshold value. Thereby, a short circuit in the coil 41 of the motor 4 can be detected more quickly.
  • microcontrollers for motor drive control, etc. which do not have a conventional coil short circuit detection function, turn on each switching element of the H-bridge circuit as a motor drive circuit during the period when the motor coil is excited. Many of them have a function to measure the period during which they are being used.
  • a conventional microcontroller for motor drive control is applied as the control circuit 1 according to the present embodiment, and a program (software) related to the short circuit determination process described above is incorporated into the microcontroller. It becomes possible to realize the short circuit detection function of the motor 4 at low cost using an existing microcontroller without developing new hardware.
  • the control circuit 1 measures the time during which the coils 41A and 41B are excited for each phase of the motor 4, and performs short circuit determination processing for each phase based on the measured time for each phase. . According to this, even if the motor 4 has a plurality of phase coils 41, it is possible to reliably detect a short circuit in the coils 41.
  • the control circuit 1 calculates an excitation time (cumulative time or average time) based on the measurement time for a preset number of measurements, and when the excitation time is smaller than a threshold value, the control circuit 1 calculates the excitation time (cumulative time or average time) It may be determined that the coil 41 is short-circuited. According to this, for example, even if the current in the coil 41 suddenly increases due to load fluctuation of the motor 4 while the motor 4 is in a normal state, false detection of a short circuit in the coil 41 can be prevented, and more accurate detection can be achieved. It becomes possible to realize a high level of short circuit detection function.
  • the control circuit 1 has a hold control mode for moving the rotor 40 of the motor 4 to a predetermined standby position and maintaining it as a control mode for controlling the drive of the motor 4.
  • the control circuit 1 may perform the short circuit determination process during the period when the control mode is the hold control mode. According to this, for example, when operating the motor 4 in the hold control mode before starting the normal drive of the motor 4, a short circuit in the coil 41 is detected before starting the normal drive of the motor 4, and the drive of the motor 4 is stopped. becomes possible. This makes it possible to improve the safety of driving the motor 4.
  • the short circuit determination process may be performed in the period 712 using I1).
  • control circuit 1 also operates as a control mode for controlling the drive of the motor 4, in a normal control mode for moving the rotor 40 of the motor 4 to the rotational position specified by the drive command Sc.
  • the short circuit determination process may be performed in the normal control mode. According to this, even if a short circuit occurs in the coil 41 during normal driving of the motor 4, it is possible to promptly detect the short circuit in the coil 41.
  • the drive circuit 2 includes H-bridge circuits 21A and 21B each including a plurality of switching elements 22 to 25 whose on/off is controlled by a drive control signal Sd, and the control circuit 1 includes a coil
  • the time during which the plurality of switching elements 22 to 25 are turned on so that current flows in one direction through the coil 41 is measured, and the measured time is defined as the time during which the coil 41 is excited (excitation time). According to this, by monitoring the drive control signal Sd, it is possible to easily determine whether or not the coil 41 is excited, thereby making it easy to measure the time during which the coil 41 is excited.
  • the number of phases of the motor 4 in the above embodiment is not limited to two phases.
  • the motor 4 in the above embodiment is not limited to a stepping motor.
  • the motor may be a brushless DC motor.
  • the present invention is not limited to this.
  • the current (current limit value Ith) may increase stepwise or curved.
  • the short-circuit determination process of the coil 41 in the hold control mode is not limited to the period of the hold control mode before the normal drive of the motor 4 shown in FIG. 6 or 7 is started; It is also applicable to the mode period.
  • the case where the measurement time by the timer 19 is accumulated by a predetermined number of times is illustrated, but the number of measurements to be accumulated is not particularly limited.
  • short circuit determination may be performed by comparing one measurement time with a threshold value without integrating the measurement time.
  • the switching element when the coil is excited, the switching element is not turned off during the period from when the switching element is turned on until the current in the coil reaches the current limit value.
  • the switching element repeats on/off depending on the carrier frequency even before the coil current reaches the current limit value.
  • the present invention can also be used in such control cases. Note that in the above embodiment, the time from when the switching element is turned on until the coil current reaches the current limit value and the switching element is turned off is measured, but in the case of PWM control, the time from when the coil excitation is started is measured. By measuring the time it takes for the current in the coil to reach the current limit value, the same effects as in the above embodiment can be obtained.
  • each functional part of the control circuit 1 is mainly realized by program processing of a microcontroller, etc.
  • the present invention is not limited to this, and part or all of each functional part of the control circuit 1 is realized by a dedicated circuit (hardware). It may also be realized by (ware).
  • the above-mentioned flowchart shows an example for explaining the operation, and is not limited thereto. That is, the steps shown in each figure of the flowchart are specific examples, and the flowchart is not limited to this flow. For example, the order of some processes may be changed, other processes may be inserted between each process, or some processes may be performed in parallel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

モータのコイルの短絡をより速やかに検出する。　モータ駆動制御装置（３）において、制御回路（１）は、モータ（４）が駆動指令（Ｓｃ）に応じた駆動状態となるように駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する駆動制御信号生成部（１０）と、電流制限値（Ｉｔｈ）を設定する電流制限値設定部（１５）と、モータ（４）のコイル（４１）に流れる電流が電流制限値（Ｉｔｈ）に到達した場合に、コイル（４１）の励磁を停止することを駆動制御信号生成部（１０）に指示する電流制限部（１６）と、駆動回路（２）によってコイル（４１）が励磁されている時間を計測する計時部（１９）と、計時部（１９）によって計測された時間に基づいて、コイル（４１）が短絡しているか否かを判定する短絡判定処理を行う短絡判定部（１７）と、を有し、短絡判定部（１７）は、短絡判定処理において、計時部（１９）によって計測された時間が閾値より小さい場合に、コイル（４１）が短絡していると判定する。

Description

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
　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し、例えば、ステッピングモータを駆動するためのモータ駆動制御装置に関する。
　モータにおいて、何らかの原因でコイルが短絡した場合、モータを駆動するインバータ回路等の駆動回路およびモータに大電流が流れることにより、駆動回路およびモータが故障するおそれがある。コイルの短絡に起因する故障を回避するためには、コイルが短絡状態であることをより速やかに検出して、モータの駆動を停止する必要がある。
　モータの電流を制御する従来技術として、例えば、特許文献１に、ステッピングモータのコイルに流れる電流が予め設定された値を超えないように制限する電流制限機能を備えたモータ駆動制御装置が開示されている。
特開２０１８―２０７６０７号公報
　ところで、一般的なモータの駆動制御を行うマイクロコントローラ等のプログラム処理装置の多くは、特許文献１に開示されている電流制限機能を有している。しかしながら、特許文献１に開示された電流制限機能は、例えば、モータの駆動モードを励磁モード（チャージモード）から減衰モードに切り替えるときにコイルの電流を制限するための機能である。したがって、コイルの電流が予め設定された制限値を超えた状態が一定時間以上継続しなければ、電流は制限されないため、瞬間的に流れる大電流を防ぐことはできない。このように、マイクロコントローラの電流制限機能は、コイルの短絡を検出することに特化したものではなく、この機能を単純に利用したとしても、大電流が一定時間以上流れなければ、コイルの短絡を検出することができない。
　また、大電流が流れたときに動作する過電流検出機能を有するモータ駆動制御装置も知られている。この過電流検出機能は、マイクロコントローラによって検出時間および検出電流値の設定を変更できるものもあるが、その自由度は少ない。したがって、過電流検出機能を有しているモータ駆動制御装置であっても、大電流が一定時間以上流れなければ、コイルの短絡を検出することができない。
　本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、モータのコイルの短絡をより速やかに検出できるようにすることを目的とする。
　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、モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路と、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータのコイルを励磁する駆動回路と、を備え、前記制御回路は、前記モータが駆動指令に応じた駆動状態となるように前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、前記コイルに流れる電流を制限するための基準となる電流制限値を設定する電流制限値設定部と、前記コイルに流れる電流が前記電流制限値に到達した場合に、前記コイルの励磁を停止することを前記駆動制御信号生成部に指示する電流制限部と、前記駆動回路によって前記コイルが励磁されている時間を計測する計時部と、前記計時部によって計測された時間に基づいて、前記モータの前記コイルが短絡しているか否かを判定する短絡判定処理を行う短絡判定部と、を有し、前記短絡判定部は、前記短絡判定処理において、前記計時部によって計測された時間が閾値より小さい場合に前記コイルが短絡していると判定することを特徴とする。
　本発明に係るモータ駆動制御装置によれば、モータのコイルの短絡をより速やかに検出できる。
実施の形態に係るモータユニットの構成を示すブロック図である。 Ｈブリッジ回路とモータのコイルとの接続関係を示す図である。 Ｈブリッジ回路とモータのコイルとの接続関係を示す図である。 実施の形態に係るモータ駆動制御装置における制御回路の構成を示す図である。 通常制御モードにおいて、１相励磁方式によってモータを駆動したときの各相のコイルの電流の波形の一例を示す図である。 図４における参照符号４１０の範囲の電流の波形を拡大した図である。 モータの通常駆動開始前のホールド制御モードにおいてモータを駆動したときのＡ相のコイルの電流の波形の一例を示す図である。 モータの通常駆動開始前のホールド制御モードでのコイルの電流の特性の一例を示す図である。 実施の形態に係るモータ駆動制御装置における制御回路による短絡判定処理の流れを示すフローチャートである。 累積時間の算出処理（ステップＳ２）の流れを示すフローチャートである。 コイルの短絡の有無を判定するための処理（ステップＳ７）の流れを示すフローチャートである。
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〕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（３）は、モータ（４）の駆動を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する制御回路（１）と、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータのコイル（４１，４１Ａ，４１Ｂ）を励磁する駆動回路（２）と、を備え、前記制御回路は、前記モータが駆動指令（Ｓｃ）に応じた駆動状態となるように前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部（１０）と、前記コイルに流れる電流を制限するための基準となる電流制限値（Ｉｔｈ）を設定する電流制限値設定部（１５）と、前記コイルに流れる電流が前記電流制限値に到達した場合に、前記コイルの励磁を停止することを前記駆動制御信号生成部に指示する電流制限部（１６）と、前記駆動回路によって前記コイルが励磁されている時間を計測する計時部（１９）と、前記計時部によって計測された時間に基づいて、前記モータの前記コイルが短絡しているか否かを判定する短絡判定処理を行う短絡判定部（１７）と、を有し、前記短絡判定部は、前記短絡判定処理において、前記計時部によって計測された時間が閾値より小さい場合に前記コイルが短絡していると判定することを特徴とする。
　〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記モータは、２相の前記コイル（４１Ａ，４１Ｂ）を有するステッピングモータであって、前記計時部は、相毎に、前記コイルが励磁された時間を計測し、前記短絡判定部は、前記計時部によって計測された相毎の前記時間に基づいて、相毎に前記短絡判定処理を行ってもよい。
　〔３〕上記〔１〕または〔２〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記計時部は、前記コイルが励磁された時間を繰り返し計測し、前記短絡判定部は、予め設定された計測回数分の前記計時部による計測時間に基づく時間（累積時間、平均時間等）が前記閾値より小さい場合に、前記モータにおいて前記コイルが短絡していると判定してもよい。
　〔４〕上記〔３〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記短絡判定部は、予め設定された計測回数分の前記計時部による計測時間を累積した累積時間（Ｔａ）を算出する累積時間算出部（１７０）と、前記累積時間が前記閾値より小さい場合に、前記モータにおいて前記コイルが短絡していると判定する判定部（１７１）と、を含んでいてもよい。
　〔５〕上記〔１〕乃至〔４〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、前記モータの駆動を制御するための制御モードとして、通常駆動の開始前または前記通常駆動の停止前に、前記モータのロータ（４０）を所定の待機位置まで移動させて維持するためのホールド制御モードを有し、前記短絡判定部は、前記制御モードが前記ホールド制御モードである期間に、前記短絡判定処理を行ってもよい。
　〔６〕上記〔５〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御モードが前記ホールド制御モードである期間において、前記電流制限値設定部が時間の経過とともに前記電流制限値を所定値まで変化させる第１期間（７１０）と、前記電流制限値設定部が前記電流制限値を前記所定値に固定する第２期間（７１１）と、を含み、前記電流制限値設定部は、前記第１期間内の一部の期間（７１２）において、前記電流制限値を一定にし、前記短絡判定部は、前記一部の期間において前記短絡判定処理を行ってもよい。
　〔７〕上記〔１〕乃至〔６〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、前記モータの駆動を制御するための制御モードとして、前記駆動指令によって指定された回転位置まで前記モータのロータを移動させるための通常制御モードを有し、前記短絡判定部は、前記通常制御モードにおいて前記短絡判定処理を行ってもよい。
　〔８〕上記〔１〕乃至〔７〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置において、前記駆動回路は、前記駆動制御信号によってオン・オフが制御される複数のスイッチング素子（２２～２５）から成るＨブリッジ回路（２１，２１Ａ，２１Ｂ）を含み、前記計時部は、前記コイルに一方向に電流が流れるように前記複数のスイッチング素子がオンされている時間を計測し、計測した時間を前記コイルが励磁された時間としてもよい。
　〔９〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニット（５）は、上記〔１〕乃至〔８〕の何れかに記載のモータ駆動制御装置（３）と、前記モータ（４）と、を備えることを特徴とする。
　〔１０〕本発明の代表的な実施の形態に係る方法は、モータ（４）のコイル（４１，４１Ａ，４１Ｂ）を励磁して前記モータのロータ（４０）を回転させるモータ駆動制御方法であって、前記モータが駆動指令（Ｓｃ）に応じた駆動状態となるように前記コイルを励磁する第１ステップと、前記コイルに流れる電流が、前記コイルに流れる電流を制限するための基準となる電流制限値を超えた場合に、前記コイルの励磁を停止する第２ステップと、前記コイルが励磁されている時間を計測する第３ステップと、前記第３ステップにおいて計測された時間に基づいて、前記モータの前記コイルが短絡しているか否かを判定する短絡判定処理（Ｓ２～Ｓ７）を行う第４ステップと、を含み、前記第４ステップにおける前記短絡判定処理は、前記第３ステップにおいて計測された時間が閾値より小さい場合に、前記コイルが短絡していると判定するステップ（Ｓ７，Ｓ７１，Ｓ７２）を含むことを特徴とする。
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。
　≪実施の形態１≫
　図１は、実施の形態に係るモータユニット５の構成を示すブロック図である。
　図１に示すように、モータユニット５は、モータ４と、モータ４を駆動するモータ駆動制御装置３と、を備えている。モータユニット５は、例えば、車載用途の空調ユニットとしてのＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ　Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｉｒ－Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）で使用可能なアクチュエータ等のモータを動力源として用いる各種装置に適用可能である。
　モータ４は、例えば、ステッピングモータである。本実施の形態では、一例として、モータ４が２相ステッピングモータとして説明する。
　モータ４は、ロータ４０と、Ａ相のコイル４１Ａと、Ａ相のステータヨーク４２Ａ＿１，４２Ａ＿２と、Ｂ相のコイル４１Ｂと、Ｂ相のステータヨーク４２Ｂ＿１，４２Ｂ＿２と、を有している。
　ロータ４０は、円周方向に沿って、Ｓ極とＮ極とが交互に配置されるように多極着磁された永久磁石を備えている。なお、図１では、ロータ４０が２極である場合が一例として示されている。
　ステータヨーク４２Ａ＿１，４２Ａ＿２，４２Ｂ＿１，４２Ｂ＿２は、ロータ４０の周囲の周回方向を四等分する位置に設けられている。例えば、Ａ相のステータヨーク４２Ａ＿１とＡ相のステータヨーク４２Ａ＿２とは、ロータ４０を挟んで互いに対向するように配置されている。また、Ｂ相のステータヨーク４２Ｂ＿１とＢ相のステータヨーク４２Ｂ＿２とは、ロータ４０を挟んで互いに対向し、かつＡ相のステータヨーク４２Ａ＿１とＡ相のステータヨーク４２Ａ＿２とが並ぶ方向に対して垂直となるように、配置されている。
　ステータヨーク４２Ａ＿１，４２Ａ＿２，４２Ｂ＿１，４２Ｂ＿２には、巻線（コイル）が同方向に巻回されている。例えば、ステータヨーク４２Ａ＿１とステータヨーク４２Ａ＿２に巻回された巻線は直列に接続されており、両巻線を合わせてＡ相の「コイル４１Ａ」と称する。同様に、ステータヨーク４２Ｂ＿１とステータヨーク４２Ｂ＿２に巻回された巻線は直列に接続されており、両巻線を合わせてＢ相の「コイル４１Ｂ」と称する。
　Ａ相のコイル４１Ａに電流が流れることにより、Ａ相のステータヨーク４２Ａ＿１，４２Ａ＿２が励磁され、Ｂ相のコイル４１Ｂに電流が流れることにより、Ｂ相のステータヨーク４２Ｂ＿１，４２Ｂ＿２が励磁される。コイル４１Ａ，４１Ｂのそれぞれに流れる電流の位相が周期的に切り替えられることにより、ロータ４０が回転する。ロータ４０には、出力軸（図示せず）が接続されており、ロータ４０の回転力によって出力軸が駆動されることにより、例えば、上述したアクチュエータとしての機能が実現される。
　なお、本実施の形態において、コイル４１Ａ，４１Ｂをそれぞれ区別しない場合には、単に、「コイル４１」と表記する場合がある。
　モータ駆動制御装置３は、モータ４を駆動するための装置である。モータ駆動制御装置３は、例えば、上位装置６からの駆動指令Ｓｃに基づいて、モータ４の各相のコイル４１Ａ，４１Ｂの通電状態を制御することにより、モータ４の回転および停止を制御する。
　図１に示すように、モータ駆動制御装置３は、制御回路１と駆動回路２を有している。
　駆動回路２は、モータ４のコイル４１Ａ，４１Ｂに通電して、モータ４を駆動する回路である。駆動回路２は、制御回路１から出力される駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ４のコイル４１Ａ，４１Ｂを励磁することにより、モータ４のロータ４０を回転させる。
　駆動回路２は、Ａ相のコイル４１Ａを励磁するためのインバータ回路２１Ａと、Ｂ相のコイル４１Ｂを励磁するためのインバータ回路２１Ｂと、Ａ相のコイル４１Ａの電流を検出する電流検出回路２０Ａと、Ｂ相のコイル４１Ｂの電流を検出する電流検出回路２０Ｂと、を有している。
　インバータ回路２１Ａ，２１Ｂは、例えば、Ｈブリッジ回路である。以下、インバータ回路２１Ａを「Ｈブリッジ回路２１Ａ」、インバータ回路２１Ｂを「Ｈブリッジ回路２１Ｂ」とも称する。また、Ｈブリッジ回路２１ＡとＨブリッジ回路２１Ｂとを区別しない場合には、単に、「Ｈブリッジ回路２１」と表記する。
　Ｈブリッジ回路２１ＡとＨブリッジ回路２１Ｂは、例えば、互いに同一の回路構成を有している。以下、代表的にＡ相のＨブリッジ回路２１Ａの構成について説明する。
　図２Ａおよび図２Ｂは、Ｈブリッジ回路２１Ａとモータ４のコイル４１Ａとの接続関係を示す図である。
　図２Ａおよび図２Ｂに示すように、Ｈブリッジ回路２１Ａは、駆動制御信号Ｓｄによってオン・オフが制御される複数のスイッチング素子２２～２５を有している。
　スイッチング素子２２とスイッチング素子２３とは、電源電圧Ｖｄｄとグラウンド電圧との間に直列に接続されている。同様に、スイッチング素子２４とスイッチング素子２５とは、電源電圧Ｖｄｄとグラウンド電圧との間に直列に接続されている。スイッチング素子２２とスイッチング素子２３とが互いに接続されるノードは、コイル４１Ａの負極側の端子ＡＮに接続され、スイッチング素子２４とスイッチング素子２５とが互いに接続されるノードは、コイル４１Ａの正極側の端子ＡＰに接続されている。
　スイッチング素子２２～２５は、例えば、トランジスタである。なお、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、各スイッチング素子２２～２５と並列にダイオード２６～２９が接続されていてもよい。ダイオード２６～２９は、スイッチング素子２２～２５としてのトランジスタが有する寄生ダイオードであってもよいし、スイッチング素子２２～２５とは別の電子部品としてのダイオード素子であってもよい。
　スイッチング素子２２～２５は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて選択的にオン・オフが制御されることにより、コイル４１Ａの通電状態を切り替える。例えば、図２Ａに示すように、チャージモードとして、Ａ相のコイル４１Ａの端子ＡＰから端子ＡＮに向かって電流Ｉを流す場合（Ａ相＋励磁）には、駆動制御信号Ｓｄによって、スイッチング素子２３，２４をオンし、スイッチング素子２２，２５をオフさせる。その後、図２Ｂに示すように、貫通保護モードとして、全てのスイッチング素子２２～２５をオフさせることにより、グラウンド電位からダイオード２９，２６を通って電源電圧Ｖｄｄに電流が流れる。
　一方、図示はしないが、励磁モードとしてＡ相のコイル４１Ａの端子ＡＮから端子ＡＰに向かって電流－Ｉを流す場合（Ａ相－励磁）には、駆動制御信号Ｓｄによってスイッチング素子２２，２５をオンし、スイッチング素子２３，２４をオフさせる。
　このように、駆動制御信号Ｓｄに基づいてＨブリッジ回路２１Ａのスイッチング素子２２～２５を選択的にオン・オフさせることにより、Ａ相のコイル４１Ａの通電状態（通電方向）切り替えることができる。Ｂ相についても同様に、Ｈブリッジ回路２１Ｂのスイッチング素子２２～２５を選択的にオン・オフさせることにより、Ｂ相のコイル４１Ｂの通電状態を切り替えることができる。
　電流検出回路２０Ａは、Ｈブリッジ回路２１Ａと接続され、コイル４１Ａに流れる電流を検出し、電流検出信号Ｓｉａを出力する。電流検出回路２０Ｂは、Ｈブリッジ回路２１Ｂと接続され、コイル４１Ｂに流れる電流を検出し、電流検出信号Ｓｉｂを出力する。電流検出回路２０Ａ，２０Ｂは、例えば、シャント抵抗を含む。シャント抵抗は、例えば、電源電圧Ｖｄｄとグラウンド電圧との間にＨブリッジ回路２１Ａ，２１Ｂと直列に接続され、シャント抵抗の両端に発生した電圧を電流検出信号Ｓｉａ，Ｓｉｂとして出力する。なお、電流検出回路２０Ａ，２０Ｂは、モータ４のコイル４１Ａ，４１Ｂに流れる電流を検出可能な公知の種々の回路構成を採用することができ、上述のシャント抵抗を含む回路構成に限定されるものではない。
　駆動回路２は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて各Ｈブリッジ回路２１Ａ，２１Ｂのスイッチング素子２２～２５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。
　制御回路１は、モータ駆動制御装置３の統括的な制御を行う回路である。
　制御回路１は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の各種記憶装置と、タイマ（カウンタ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、および入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路とがバス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（例えば、マイクロコントローラ）である。本実施の形態において、制御回路１は、例えば、ＩＣ（集積回路）としてパッケージ化されているが、これに限られるものではない。なお、制御回路１と駆動回路２とが一つにパッケージ化されていてもよい。
　制御回路１は、例えば、駆動制御信号Ｓｄを生成して駆動回路２に与えることによりモータ４の駆動を制御する機能と、モータ４のコイル４１の短絡を検出する機能と、を有している。
　図３は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置３における制御回路１の構成を示す図である。
　図３に示すように、制御回路１は、上述した機能を実現するための機能部として、駆動制御信号生成部１０、電流値取得部１４、電流制限値設定部１５、電流制限部１６、短絡判定部１７、記憶部１８、および計時部１９を有している。
　これらの機能部は、例えば、上述した制御回路１としてのプログラム処理装置（マイクロコントローラ）において、プロセッサが記憶装置に記憶されたプログラムにしたがって記憶装置に記憶された各種パラメータを用いて演算を実行し、Ａ／Ｄ変換回路やタイマ等の周辺回路を制御することにより、実現される。
　駆動制御信号生成部１０は、モータ４が駆動指令Ｓｃに応じた駆動状態となるように駆動制御信号Ｓｄを生成する機能部である。例えば、駆動制御信号生成部１０は、駆動指令取得部１１、制御モード決定部１２、および信号出力部１３を有する。
　駆動指令取得部１１は、モータ駆動制御装置３の外部（例えば、上位装置６）から入力されたモータ４に対する駆動指令Ｓｃを取得する。駆動指令Ｓｃは、例えば、モータ４の回転位置を指定する情報やモータ４の回転の停止を指示する情報等が含まれる。駆動指令Ｓｃは、例えば、ＰＷＭ信号である。
　駆動指令取得部１１は、例えば、駆動指令Ｓｃを解析することにより、モータ４の目標とする回転位置の情報（目標回転位置）を取得し、制御モード決定部１２に与える。
　制御モード決定部１２は、モータ４の駆動を制御するための制御モードを決定する。信号出力部１３は、制御モード決定部１２によって決定された制御モードにしたがって駆動制御信号Ｓｄを生成して出力する。
　駆動制御信号Ｓｄは、Ｈブリッジ回路２１Ａ，２１Ｂの各スイッチング素子２２～２５のオン・オフを制御するための信号である。
　制御回路１は、制御モードとして、例えば、通常制御モードとホールド制御モードを有している。
　通常制御モードは、上位装置６から与えられた駆動指令Ｓｃによって指定された回転位置（目標回転位置）までモータ４のロータ４０を移動（回転）させるための制御モードである。なお、以下の説明では、通常制御モードにおいてモータ４を駆動することを、「通常駆動」とも称する。
　ホールド制御モードは、モータ４の通常駆動の開始前または通常駆動の停止前に、所定の待機位置（目標待機位置）までモータ４のロータ４０を移動（回転）させて、その後、ロータ４０を待機位置に維持（保持）するための制御モードである。
　例えば、モータ駆動制御装置３に電源電圧が供給され、モータ駆動制御装置３が起動した後の初期状態において、制御モード決定部１２は、制御モードをホールド制御モードに設定する。モータ４の通常駆動開始前のホールド制御モードにおいて、信号出力部１３は、モータ４のロータ４０（出力軸）を予め設定された目標待機位置（初期位置）まで移動するように駆動制御信号Ｓｄを生成して出力する。ロータ４０が初期位置まで到達したら、信号出力部１３は、ロータ４０に負荷が加わるなどによってロータ４０が初期位置から移動することを防止するために、ロータ４０を初期位置で停止させる（固定される）ように駆動制御信号Ｓｄを生成して出力する。
　その後、制御回路１が上位装置６から駆動指令Ｓｃを受け付けた場合、制御モード決定部１２は、制御モードをホールド制御モードから通常制御モードに切り替える。通常制御モードにおいて、信号出力部１３は、駆動指令Ｓｃによって指定された目標回転位置までロータ４０が移動するように駆動制御信号Ｓｄを生成して出力し、モータ４は通常駆動を開始する。ロータ４０が目標回転位置に到達したら、制御モード決定部１２は、制御モードを通常制御モードからモータ４の通常駆動停止前のホールド制御モードに切り替える。
　モータ４の通常駆動停止前のホールド制御モードにおいて、信号出力部１３は、ロータ４０に負荷が加わるなどによってロータ４０が目標待機位置から移動することを防止するために、ロータ４０を目標待機位置で停止させるように駆動制御信号Ｓｄを生成し、出力する。その結果、モータ４のロータ４０は、目標待機位置まで移動し、その位置で固定される。
　信号出力部１３は、ロータ４０を目標回転位置あるいは目標待機位置まで移動させるために、所定の励磁方式に基づく所定のタイミングでＡ相のコイル４１ＡとＢ相のコイル４１Ｂを励磁するように、駆動制御信号Ｓｄを生成して出力する。
　ここで、所定の励磁方式とは、例えば、公知の、１相励磁方式、２相励磁方式、１－２相励磁方式、およびマイクロステップ方式の何れかである。励磁方式を指定する情報は、例えば、記憶部１８に記憶されており、信号出力部１３は、記憶部１８に記憶されている励磁方式を指定する情報にしたがって、駆動制御信号Ｓｄを生成する。
　１相励磁方式によって駆動制御信号Ｓｄを生成する場合、信号出力部１３は、例えば、Ａ相のコイル４１Ａの端子ＡＰから端子ＡＮに電流を流す“Ａ相（＋）励磁期間”、Ｂ相のコイル４１Ｂの端子ＢＰから端子ＢＮに電流を流す“Ｂ相（＋）励磁期間”、Ａ相のコイル４１Ａの端子ＡＮから端子ＡＰに電流を流す“Ａ相（－）励磁期間”、Ｂ相のコイル４１Ｂの端子ＢＮから端子ＢＰに電流を流す“Ｂ相（－）励磁期間”の順にＡ，Ｂ相のコイル４１Ａ，４１Ｂの通電状態が切り替わるように、駆動制御信号Ｓｄを生成して出力する。
　例えば、“Ａ相（＋）励磁期間”では、信号出力部１３は、Ｈブリッジ回路２１のスイッチング素子２３，２４をオフさせた状態で、スイッチング素子２２，２５をオンするように駆動制御信号Ｓｄを生成する。“Ａ相（－）励磁期間”では、信号出力部１３は、Ｈブリッジ回路２１Ａのスイッチング素子２２，２５をオフさせた状態で、スイッチング素子２３，２４をオンするように駆動制御信号Ｓｄを生成する。信号出力部１３は、“Ｂ相（＋）励磁期間”および“Ｂ相（－）励磁期間”についても同様に駆動制御信号Ｓｄを生成し、Ｂ相のＨブリッジ回路２１Ｂのスイッチング素子２２～２５を選択的にオン／オフする。
　記憶部１８は、制御回路１によるモータ駆動制御に必要な各種データを記憶するための機能部である。例えば、記憶部１８は、駆動制御信号Ｓｄを生成するために必要な各種データと、モータ４のコイル４１が短絡しているか否かを判定する短絡判定処理に必要な各種データと、を記憶する。例えば、記憶部１８には、後述する、電流制限値Ｉｔｈの情報１８０、判定基準回数Ｎｔｈの情報１８１、判定基準時間Ｔｔｈの情報１８２、および累積時間Ｔａの情報１８３と、上述した励磁方式を指定する情報とが記憶されている。
　電流値取得部１４は、モータ４の各相のコイル４１に流れる電流の値を取得する機能部である。電流値取得部１４には、駆動回路２の電流検出回路２０Ａ，２０Ｂから出力された電流検出信号Ｓｉａ，Ｓｉｂが入力される。電流値取得部１４は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路を含み、Ａ／Ｄ変換回路によって、入力された電流検出信号Ｓｉａとしての電圧をデジタル値に変換し、Ａ相のコイル４１Ａの電流値として出力する。同様に、電流値取得部１４は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路によって、電流検出信号Ｓｉｂとしての電圧をデジタル値に変換し、Ｂ相のコイル４１Ｂの電流値として出力する。
　電流制限値設定部１５は、電流制限値Ｉｔｈを設定するための機能部である。
　電流制限値Ｉｔｈは、モータ４のコイル４１に流れる電流を制限するための基準となる値であり、換言すれば、コイル４１の電流の上限を定める値である。
　電流制限値Ｉｔｈに関する情報は、例えば、予め、電流制限値Ｉｔｈの情報１８０として、記憶部１８に記憶されている。電流制限値設定部１５は、記憶部１８から読み出した電流制限値Ｉｔｈの情報１８０に基づいて、電流制限値Ｉｔｈを電流制限部１６に与える。後述するように、電流制限値設定部１５は、一定（固定値）の電流制限値Ｉｔｈを出力してもよいし、時間の経過とともに電流制限値Ｉｔｈを変化させてもよい。
　電流制限部１６は、モータ４のコイル４１に流れる電流を監視し、当該電流が電流制限値Ｉｔｈを超えないように制御する機能部である。電流制限部１６による電流の監視は、モータ４の相毎に行われる。例えば、Ａ相のコイル４１Ａが励磁される“Ａ相（＋）励磁期間”および“Ａ相（－）励磁期間”には、Ａ相のコイル４１Ａの電流（電流検出信号Ｓｉａ）を監視し、Ｂ相のコイル４１Ｂが励磁される“Ｂ相（＋）励磁期間”および“Ｂ相（－）励磁期間”には、Ｂ相のコイル４１Ｂの電流（電流検出信号Ｓｉｂ）を監視する。
　電流制限部１６は、コイル４１に流れる電流が電流制限値Ｉｔｈに到達した場合に、コイル４１の励磁を停止することを駆動制御信号生成部１０に指示する。例えば、電流制限部１６は、電流値取得部１４から出力されたコイル４１の電流値と電流制限値Ｉｔｈとを比較し、コイル４１の電流値が電流制限値Ｉｔｈ以上となった場合に、コイル４１の励磁を停止すること、すなわち駆動制御信号ＳｄによるＨブリッジ回路２１の各スイッチング素子２２～２５のオンを停止する（オフする）ことを指示する信号を出力する。
　信号出力部１３は、電流制限部１６からコイル４１の励磁を停止することを指示する信号が出力されている間、コイル４１の励磁を停止するように駆動制御信号Ｓｄを生成し、出力する。例えば、“Ａ相（＋）励磁期間”において、信号出力部１３が、電流制限部１６からＡ相のコイル４１Ａの励磁を停止することを指示する信号が出力された場合、信号出力部１３は、Ａ相のＨブリッジ回路２１Ａにおけるスイッチング素子２２，２５のオンを停止し（オフし）、全てのスイッチング素子２２～２５がオフするように（図２Ｂ参照）、駆動制御信号Ｓｄを生成する。これにより、Ａ相のコイル４１Ａの電流は、電流制限値Ｉｔｈを超えないように制限される。Ｂ相のコイル４１Ｂの電流についても同様の手法により、制限される。
　計時部１９は、駆動回路２によってモータ４のコイル４１が励磁されている時間（励磁期間）を計測するための機能部である。計時部１９は、例えば、制御回路１を構成するマイクロコントローラ内のカウンタ等を用いることによって実現される。
　計時部１９は、モータ４の相毎に、コイル４１Ａ，４１Ｂが励磁されている時間（以下、「励磁時間」とも称する。）を計測する。例えば、計時部１９は、駆動制御信号Ｓｄを監視することにより、コイル４１に一方向に電流が流れるように複数のスイッチング素子２２～２５がオンしている時間を計測し、計測した時間をコイル４１が励磁された時間とする。
　例えば、Ａ相のコイル４１Ａの端子ＡＰから端子ＡＮに電流を流す“＋Ａ相励磁期間”において、計時部１９は、駆動制御信号Ｓｄを監視することにより、Ｈブリッジ回路２１Ａにおいてスイッチング素子２２，２５をオンし、且つスイッチング素子２３，２４をオフする制御が開始されたことを検出したとき、カウンタによる時間の計測を開始する。その後、計時部１９は、“＋Ａ相励磁期間”において、スイッチング素子２２，２５をオフしたことを検出したとき、カウンタによる時間の計測を停止し、計測した時間を、例えば記憶部１８に記憶するとともに、カウンタをリセットする。
　このように、計時部１９は、Ｈブリッジ回路２１のスイッチング素子のオンとオフに合わせて、コイル４１が励磁されている時間の計測を繰り返し行う。
　短絡判定部１７は、計時部１９によって計測された励磁時間（以下、「計測時間」とも称する。）に基づいて、モータ４のコイル４１が短絡しているか否かを判定する短絡判定処理を行う機能部である。
　短絡判定部１７は、計時部１９による相毎の計測時間に基づいて、相毎に短絡判定処理を行う。例えば、短絡判定部１７は、駆動制御信号Ｓｄを監視することにより、励磁される相を特定し、特定した相の計測時間を用いて、励磁されている相のコイル４１の短絡判定処理を行う。短絡判定部１７は、短絡判定処理において、計時部１９によって計測された計測時間が閾値より小さい場合に、監視対象のコイル４１が短絡していると判定する。
　図４は、通常制御モードにおいて１相励磁方式によってモータ４を駆動したときの各相のコイル４１Ａ，４１Ｂの電流の波形の一例を示す図である。
　図４には、通常制御モードにおいて１相励磁方式によってモータ４を駆動した場合において、時刻ｔ＝０から、Ａ相（＋）励磁期間、Ｂ相（＋）励磁期間、Ａ相（－）励磁期間、Ｂ相（－）励磁期間の順に、コイル４１の励磁を切り替えたときのコイル４１Ａ，４１Ｂの電流の時間的な変化が示されている。
　具体的には、参照符号４００で示される実線は、Ａ相のコイル４１Ａが正常であるときのＡ相のコイル４１Ａに流れる電流の特性を表し、参照符号４０１で示される一点鎖線は、Ｂ相のコイル４１Ｂが正常であるときのＢ相のコイル４１Ｂに流れる電流の特性を表している。また、参照符号４０３で示される実線は、Ｂ相のコイル４１Ｂが短絡しているときのＢ相の電流の特性を表している。図４において、電流制限値Ｉｔｈは“Ｉ５”に設定されている。
　参照符号４００，４０１に示されるように、コイル４１が短絡していない正常な状態である場合には、コイル４１の励磁状態が切り替わると、コイル４１に流れる電流が増加し、電流制限部１６によってコイル４１に流れる電流が電流制限値Ｉｔｈ＝Ｉ５を超えないように制御される。
　図５は、図４における参照符号４１０の範囲の電流の波形を拡大した図である。
　図５に示すように、Ａ相（＋）励磁期間において、コイル４１に流れる電流が電流制限値Ｉｔｈ＝Ｉ５に到達した時刻ｔ５０において、電流制限部１６が、コイル４１の励磁を停止する（スイッチング素子２２，２５がオフする）ことを指示する信号を出力する。信号出力部１３は、電流制限部１６からの信号に応じて、スイッチング素子２２，２５をオフするように駆動制御信号Ｓｄの出力を停止する。これにより、コイル４１の電流が“Ｉ５”から徐々に低下する。
　時刻ｔ５０から一定の期間Ｔｏｆｆが経過した時刻ｔ５１において、信号出力部１３は、再び、スイッチング素子２２，２５をオンするように駆動制御信号Ｓｄを出力する。
　このように、通常制御モードにおいてコイル４１が正常な状態である場合、コイル４１の電流は、電流制限値Ｉｔｈ（＝Ｉ５）を超えないように制御される。
　一方、例えば、通常制御モードにおいて、Ｂ相のコイル４１Ｂが短絡している場合、参照符号４０３に示すように、励磁対象のコイル４１がＡ相からＢ相に切り替わった直後、Ｂ相側で検出される電流が急峻に増加する。
　図４に示すように、監視対象の相のコイル４１が短絡している場合、電流制限部１６によって監視対象の相の電流が電流制限値Ｉｔｈに到達したことを検出してから監視対象の相の励磁を停止させるまでの間に、電流が電流制限値Ｉｔｈを超えてしまう。その後、スイッチング素子２２，２５がオフするとコイル４１の電流が急峻に低下するが、一定の期間Ｔｏｆｆの経過後、スイッチング素子２２～２５がオンすると、再び、コイル４１の電流が電流制限値Ｉｔｈを超える。したがって、モータ４のコイル４１が短絡した場合、図４に示すように、スイッチング素子２２，２５のオンの開始と停止に同期して、コイル４１の電流の急峻な増加と低下が繰り返されることになる。
　図４に示すように、モータ４において、コイル４１が短絡しているときの電流の時間的な変化の割合は、コイル４１が短絡していないときの電流の時間的な変化の割合に比べて非常に大きくなる。
　そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３において、短絡判定部１７は、コイル４１の励磁を開始してから励磁を停止するまでの時間、すなわち計時部１９による計測時間が閾値よりも小さい場合に、コイル４１が短絡していると判定する。
　例えば、短絡判定部１７は、１回分の計測時間と閾値とを比較し、１回分の計測時間が閾値より小さい場合に、監視対象の相のコイル４１が短絡していると判定する。より好ましくは、短絡判定部１７は、予め設定された計測回数分の計時部１９による計測時間に基づく時間が閾値より小さい場合に、コイル４１が短絡していると判定してもよい。
　予め設定された計測回数分の計時部１９による計測時間に基づく時間としては、予め設定された計測回数分の計時部１９による計測時間を累積した累積時間Ｔａや、予め設定された計測回数分の計時部１９による計測時間の平均値（平均時間）を例示することができる。ここでは、一例として、累積時間Ｔａに基づいて短絡判定処理を行う場合について、詳細に説明する。
　図３に示すように、短絡判定部１７は、例えば、累積時間算出部１７０と判定部１７１とを有していてもよい。
　累積時間算出部１７０は、計時部１９によって計測された複数回の計測時間を累積する機能部である。累積時間算出部１７０は、計時部１９によって計測された予め設定された回数分の計測時間を積算し、累積時間Ｔａを算出する。
　例えば、短絡判定処理における判定基準となる計測回数を示す判定基準回数Ｎｔｈが判定基準回数Ｎｔｈの情報１８１として、予め記憶部１８に記憶されている。累積時間算出部１７０は、例えば、記憶部１８に記憶されている判定基準回数Ｎｔｈによって指定された計測回数分の計測時間を積算し、累積時間Ｔａとして記憶部１８に記憶する。
　判定部１７１は、累積時間Ｔａに基づいてコイル４１の短絡の有無を判定する機能部である。判定部１７１は、記憶部１８に記憶されている累積時間Ｔａが判定基準時間Ｔｔｈより小さい場合に、コイル４１が短絡していると判定する。
　判定基準時間Ｔｔｈは、コイル４１の短絡の有無を判定するための基準となる時間（閾値）であって、例えば、判定基準時間Ｔｔｈの情報１８２として、記憶部１８に予め記憶されている。判定基準時間Ｔｔｈは、例えば、コイル４１が正常である場合にコイル４１の励磁を開始してからコイル４１の電流が電流制限値Ｉｔｈに到達するまでの時間よりも十分に短い時間に設定しておくことが好ましい。
　例えば、判定基準回数Ｎｔｈ＝２（回）であり、短絡判定対象のコイル４１がＢ相のコイル４１Ｂである場合、累積時間算出部１７０は、Ｂ相の励磁期間において、計時部１９による計測が開始される度にカウンタの値をカウントアップ（＋１）することにより、計時部１９による計測回数を計測する。累積時間算出部１７０は、計測回数をカウントアップする度に、計時部１９による計測時間を積算し、累積時間Ｔａとして記憶部１８に記憶する。そして、計測回数が２回となったとき、累積時間算出部１７０は、２回目の計測時間をそれまでの計測時間の累積値に加算し、計測時間の積算を終了する。
　判定部１７１は、計測回数が判定基準回数Ｎｔｈに到達したとき、記憶部１８に記憶されている累積時間Ｔａと判定基準時間Ｔｔｈを比較する。累積時間Ｔａが判定基準時間Ｔｔｈ以上である場合、判定部１７１は、Ｂ相のコイル４１Ｂが短絡していないと判定し、通常制御モードでのコイル４１の励磁制御を継続させる。
　一方、累積時間Ｔａが判定基準時間Ｔｔｈよりも小さい場合、判定部１７１は、Ｂ相のコイル４１Ｂが短絡していることを示す情報を含む異常検出信号Ｓｏを出力する。異常検出信号Ｓｏは、例えば、上位装置６に入力される。
　異常検出信号Ｓｏは、信号出力部１３に入力されてもよい。この場合、信号出力部１３は、Ｂ相のコイル４１Ｂの励磁期間において、Ｂ相のコイル４１Ｂが短絡していると判定された時点以降のＢ相のコイル４１Ｂの励磁（Ｈブリッジ回路２１Ｂのスイッチング）を停止してもよい。
　上述の例では、制御モードが通常制御モードであるときに、短絡判定部１７が短絡判定処理を行う場合について説明したが、制御モードがホールド制御モードである場合においても同様に、短絡判定部１７が短絡判定処理を行ってもよい。
　図６は、モータ４の通常駆動開始前のホールド制御モードにおいてモータ４を駆動したときのＡ相のコイル４１Ａの電流の波形の一例を示す図である。
　参照符号６００で示される点線は、電流制限値Ｉｔｈを表している。参照符号６０１で示される一点鎖線は、Ａ相のコイル４１Ａが正常であるときのＡ相のコイル４１Ａに流れる電流の特性を表している。一方、参照符号６０２で示される実線は、Ａ相のコイル４１Ａが短絡しているときのＡ相側の電流の特性を表している。
　参照符号６０１に示されるように、コイル４１が短絡していない正常な状態である場合には、ホールド制御モードにおいて、Ａ相のコイル４１Ａが励磁され、Ａ相のコイル４１Ａに流れる電流が直線的に増加し、電流制限値Ｉｔｈ＝Ｉ１を超えないように制御される。Ａ相のコイル４１Ａの電流が電流制限値Ｉｔｈ＝Ｉ１に到達すると、Ａ相のコイル４１Ａの励磁が停止され、所定時間の経過後に、再びＡ相のコイル４１Ａが励磁される。ホールド制御期間では、１相または２相を励磁して、ホールドする位置（目標回転位置、または目標待機位置）までロータ４０を引き付けて、その位置にロータ４０を引き付け続けるので、励磁相の切替は行われない。
　一方、ホールド制御モードにおいてＡ相のコイル４１Ａが短絡している場合、参照符号６０２に示すように、Ａ相のコイル４１Ａの励磁が開始された直後にＡ相の電流が急峻に増加し、電流が電流制限値Ｉｔｈに到達した後、Ａ相のコイル４１Ａの励磁が停止すると電流が急峻に低下する。
　このように、ホールド制御モードにおいてコイル４１が短絡している場合、通常制御モードの場合と同様に、モータ４の電流の急峻な増加と低下が繰り返される。
　例えば、判定基準回数Ｎｔｈ＝１０（回）であり、短絡判定対象のコイル４１がＡ相のコイル４１Ａである場合、累積時間算出部１７０は、Ａ相の励磁期間において、計時部１９による計測が開始される度に、例えばカウンタの値をカウントアップ（＋１）することにより、計時部１９による計測回数を計測する。累積時間算出部１７０は、計測回数をカウントアップする度に、計時部１９による計測時間を積算し、累積時間Ｔａが累積時間Ｔａの情報１８３として記憶部１８に記憶する。そして、計測回数が１０回となったとき、累積時間算出部１７０は、１０回目の計測時間をそれまでの計測時間の累積値に加算し、計測時間の積算を終了する。
　例えば、Ａ相のコイル４１Ａが短絡している場合、累積時間算出部１７０は、図６の参照符号６０２の電流変化に基づき、１回目から１０回目までの計測時間ｔｓ０～ｔｓ９を加算して累積時間Ｔａ１（＝ｔｓ０＋ｔｓ１＋…＋ｔｓ９）とする。また、例えば、Ａ相のコイル４１Ａが短絡していない場合、累積時間算出部１７０は、図６の参照符号６０１の電流変化に基づき、１回目から１０回目までの計測時間ｔｎ０～ｔｎ９を加算して累積時間Ｔａ２（＝ｔｎ０＋ｔｎ１＋…＋ｔｎ９）とする。
　判定部１７１は、計時部１９による計測回数が判定基準回数Ｎｔｈ（＝１０回）となったとき、累積時間算出部１７０によって算出された累積時間Ｔａと判定基準時間Ｔｔｈとを比較する。例えば、図６の参照符号６０１のように、１０回分の累積時間Ｔａ２が判定基準時間Ｔｔｈよりも大きい場合（Ｔａ２＞Ｔｔｈ）、判定部１７１は、Ａ相のコイル４１Ａが短絡していないと判定し、ホールド制御モードにおけるＡ相のコイル４１Ａの励磁制御を継続させる。
　一方、図６の参照符号６０２のように、１０回分の累積時間Ｔａ１が判定基準時間Ｔｔｈよりも小さい場合（Ｔａ１＜Ｔｔｈ）、判定部１７１は、Ａ相のコイル４１Ａが短絡していると判定し、Ａ相のコイル４１Ａが短絡していることを示す情報を含む異常検出信号Ｓｏを出力する。そして、信号出力部１３は、例えば、異常検出信号Ｓｏが出力された時点（１０回目の計測時間ｔｓ９が算出された後のタイミング）以降のＡ相のコイル４１Ａの励磁を停止させるように駆動制御信号Ｓｄを生成する。
　なお、ホールド制御モードにおいて、制御回路１は、コイル４１の電流を時間の経過とともに目標値まで変化させてもよい。
　図７は、モータ４の通常駆動開始前のホールド制御モードでのコイル４１の電流の特性の一例を示す図である。
　図７において、参照符号７０１で示される実線は、モータユニット５の起動時のホールド制御モードにおいて、電流制限値Ｉｔｈをゼロから目標値（＝Ｉ３）まで段階的に増加させたときの、コイル４１の電流の特性を表している。
　図７に示すように、制御モードがホールド制御モードである期間は、例えば、電流制限値設定部１５が時間の経過とともに電流制限値Ｉｔｈを所定値（目標値＝Ｉ３）まで変化させる第１期間７１０と、電流制限値設定部１５が電流制限値Ｉｔｈを所定値（目標値＝Ｉ３）に固定する第２期間７１１と、を含む。第１期間７１０は、モータ４のロータ４０を駆動開始時の目標待機位置まで移動する期間（引き付けられる期間）に相当し、第２期間７１１は、駆動開始時まで、ロータ４０を移動した後の駆動開始時の待機位置に保持する期間である。この場合、短絡判定部１７は、第１期間７１０の何れかのタイミングにおいて、短絡判定処理を行ってもよい。例えば、短絡判定部１７は、コイル４１の電流（電流制限値Ｉｔｈ）がＩ２となる時刻ｔ３において、短絡判定処理を行ってもよい。
　一方で、電流制限値Ｉｔｈが変化している期間は、コイル４１に流れる電流の大きさが安定しない。そこで、ホールド制御モードにおいて、コイル４１の電流を目標電流まで変化させる制御を行う場合には、電流が増加する第１期間７１０における一部の期間に電流制限値Ｉｔｈを一定し、その一部の期間において短絡判定処理を行ってもよい。
　例えば、図７に示すように、電流制限値設定部１５が時間の経過とともに電流制限値Ｉｔｈを所定値（例えば、Ｉ３）まで変化させる第１期間７１０における時刻ｔ０から時刻ｔ２までの一部の期間７１２に、電流制限値設定部１５が電流制限値Ｉｔｈを一定（Ｉｔｈ＝Ｉ１）にする。これにより、期間７１２において、コイル４１の電流は、電流制限値Ｉｔｈ＝Ｉ１に制限され、略一定となる。この期間７１２の何れかのタイミング（例えば、時刻ｔ１）において、短絡判定部１７が短絡判定処理を行う。これによれば、短絡判定処理が行われる期間ではコイル４１の電流が略一定となるので、コイル４１の短絡の有無をより高精度に判定することが可能となる。
　なお、電流制限値Ｉｔｈが一定となる期間７１２は、必ずしも、第１期間７１０の最初の期間である必要はない。例えば、図７における時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間のおける一部の期間に電流制限値Ｉｔｈを一定にしてもよい。
　次に、制御回路１による短絡判定処理の流れについて、説明する。
　図８は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置３における制御回路１による短絡判定処理の流れを示すフローチャートである。
　ここでは、一例として、上述した累積時間Ｔａに基づいて短絡判定処理を行う場合の処理の流れについて、説明する。
　例えば、制御モードが通常制御モードまたはホールド制御モードに設定され、モータ駆動制御装置３が設定された制御モードでモータ４を駆動制御している場合において、短絡判定部１７は、計時部１９の計測状態に基づいて、計測状態を示すフラグを設定する。
　例えば、計測状態を示すフラグは、初期値として“計測停止（例えば、０）”が設定されている。モータ４の監視対象の相の励磁が開始されたとき、計時部１９が励磁時間の計測を開始する。このとき、短絡判定部１７は、計時部１９による計測の開始に応じて、計測状態を示すフラグを“計測開始（例えば、１）”に設定する（ステップＳ１）。
　次に、短絡判定部１７は、累積時間Ｔａの算出処理を行う（ステップＳ２）。
　図９は、累積時間Ｔａの算出処理（ステップＳ２）の流れを示すフローチャートである。
　累積時間Ｔａの算出処理において、短絡判定部１７は、先ず、計測状態を示すフラグが“計測開始”であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。計測状態を示すフラグが“計測開始”でない場合、すなわち、計測状態を示すフラグが“計測停止”の場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、短絡判定部１７は、累積時間Ｔａの算出処理（ステップＳ２）を終了する。
　一方、計測状態を示すフラグが“計測開始”である場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、短絡判定部１７は、監視対象の相のコイル４１の電流が電流制限値Ｉｔｈに到達したか否かを判定する（ステップＳ２２）。例えば、短絡判定部１７は、計時部１９が励磁時間の計測を行っているか否かを監視することにより、監視対象の相のコイル４１の電流が電流制限値Ｉｔｈに到達したか否かを判定する。
　計時部１９が励磁時間の計測を行っている場合、短絡判定部１７は、監視対象の相のコイル４１の電流が電流制限値Ｉｔｈに到達していないと判定し（ステップＳ２２：ＮＯ）、累積時間Ｔａの算出処理（ステップＳ２）を終了する。
　計時部１９が励磁時間の計測を行っていない（停止している）場合、短絡判定部１７は、監視対象の相のコイル４１の電流が電流制限値Ｉｔｈに到達したと判定し（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、計時部１９によって計測された計測回数分の計測時間を積算し、累積時間Ｔａを算出する（ステップＳ２３）。また、短絡判定部１７は、計測状態を示すフラグを“計測開始”から“計測停止”に切り替える（ステップＳ２４）。その後、短絡判定部１７は、累積時間Ｔａの算出処理（ステップＳ２）を終了する。
　図８に戻り、累積時間Ｔａの算出処理（ステップＳ２）の終了後、短絡判定部１７は、計測状態を示すフラグが“計測停止”であるか否かを判定する（ステップＳ３）。計測状態を示すフラグが“計測停止”でない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、短絡判定部１７は、ステップＳ２に戻る。
　計測状態を示すフラグが“計測停止”である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、短絡判定部１７は、計測回数をカウントアップ（＋１）する（ステップＳ４）。次に、短絡判定部１７は、計測回数が判定基準回数Ｎｔｈに到達したか否かを判定する（ステップＳ５）。計測回数が判定基準回数Ｎｔｈに到達していない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、短絡判定部１７は、次の計測開始まで待機する（ステップＳ６）。その後、短絡判定部１７は、ステップＳ１に戻る。
　一方、計測回数が判定基準回数Ｎｔｈに到達している場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、短絡判定部１７は、監視対象の相のコイル４１の短絡の有無を判定する（ステップＳ７）。
　図１０は、コイル４１の短絡の有無を判定するための処理（ステップＳ７）の流れを示すフローチャートである。
　ステップＳ７において、先ず、短絡判定部１７は、累積時間Ｔａが判定基準時間Ｔｔｈよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ７１）。累積時間Ｔａが判定基準時間Ｔｔｈよりも小さい場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、短絡判定部１７は、監視対象の相のコイル４１が短絡していると判定する（ステップＳ７２）。この場合、短絡判定部１７は、異常検出信号Ｓｏを出力し、ステップＳ７の処理を終了する。
　一方、累積時間Ｔａが判定基準時間Ｔｔｈ以上である場合（ステップＳ７１：ＮＯ）、短絡判定部１７は、監視対象の相のコイル４１が短絡していないと判定し（ステップＳ７３）、ステップＳ７の処理を終了し、累積時間Ｔａをリセットする。なお、短絡判定処理は、一定の間隔で繰り返し行われる。
　以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置３において、制御回路１は、コイル４１を励磁している時間（励磁時間）を計測し、コイル４１の電流が電流制限値Ｉｔｈに到達した場合に励磁を停止するともに、励磁時間の計測を停止する。
　上述したように、モータ４のコイル４１が短絡している場合には、コイル４１が短絡していない場合に比べて、コイル４１の励磁が開始されてからコイル４１の電流が電流制限値Ｉｔｈに到達して励磁が停止するまでの時間が短くなる。そこで、制御回路１は、計測時間が閾値より小さい場合に、コイル４１が短絡していると判定する。これにより、モータ４のコイル４１の短絡をより速やかに検出できる。
　また、従来のコイルの短絡検出機能を有していないモータ駆動制御用のマイクロコントローラ等は、モータのコイルを励磁している期間、すなわちモータの駆動回路としてのＨブリッジ回路の各スイッチング素子をオンしている期間を計測する機能を有しているものが多い。
　そのため、本実施の形態に係る制御回路１として、従来のモータ駆動制御用のマイクロコントローラを適用し、上述した短絡判定処理に係るプログラム（ソフトウェア）を上記マイクロコントローラに組み込むことにより、制御回路１として新たなハードウェアを開発することなく、既存のマイクロコントローラによってモータ４の短絡検出機能を低コストで実現することが可能となる。
　また、モータ駆動制御装置３において、制御回路１は、モータ４の相毎にコイル４１Ａ，４１Ｂが励磁された時間を計測し、相毎の計測時間に基づいて、相毎に短絡判定処理を行う。これによれば、モータ４が複数相のコイル４１を有している場合であっても、確実にコイル４１の短絡を検出することが可能となる。
　また、モータ駆動制御装置３において、制御回路１は、予め設定された計測回数分の計測時間に基づく励磁時間（累積時間または平均時間）を算出し、その励磁時間が閾値より小さい場合に、モータにおいてコイル４１が短絡していると判定してもよい。
　これによれば、例えば、モータ４が正常な状態においてモータ４の負荷変動等によってコイル４１の電流が急激に増加した場合であっても、コイル４１の短絡の誤検知を防止し、より精度の高い短絡検出機能を実現することが可能となる。
　また、モータ駆動制御装置３において、制御回路１は、モータ４の駆動を制御するための制御モードとして、モータ４のロータ４０を所定の待機位置まで移動させて維持するためのホールド制御モードを有し、制御回路１は、制御モードがホールド制御モードである期間に短絡判定処理を行ってもよい。
　これによれば、例えば、モータ４の通常駆動を開始する前にホールド制御モードで動作させる場合、モータ４の通常駆動を開始する前にコイル４１の短絡を検出し、モータ４の駆動を停止させることが可能となる。これにより、モータ４の駆動の安全性を向上させることが可能となる。
　また、図７に示したように、制御モードがホールド制御モードである期間において、制御回路１が時間の経過とともに電流制限値Ｉｔｈを所定値（Ｉ３）まで変化させる第１期間７１０と、制御回路１が電流制限値Ｉｔｈを所定値（Ｉ３）に固定する第２期間７１１と、を含み、制御回路１は、第１期間７１０内の一部の期間７１２において、電流制限値Ｉｔｈを一定値（例えば、Ｉ１）にし、当該期間７１２において短絡判定処理を行ってもよい。
　これによれば、電流を目標値まで増加させるホールド制御モードであっても、電流が変化しない期間が設けられ、その期間において短絡判定処理が行われるので、短絡判定の精度の低下を防ぐことが可能となる。
　また、モータ駆動制御装置３において、制御回路１は、モータ４の駆動を制御するための制御モードとして、駆動指令Ｓｃによって指定された回転位置までモータ４のロータ４０を移動させるための通常制御モードを有し、通常制御モードにおいて短絡判定処理を行ってもよい。
　これによれば、モータ４の通常駆動中にコイル４１の短絡が発生した場合であっても、コイル４１の短絡を速やかに検出することが可能となる。
　また、モータ駆動制御装置３において、駆動回路２は、駆動制御信号Ｓｄによってオン・オフが制御される複数のスイッチング素子２２～２５から成るＨブリッジ回路２１Ａ，２１Ｂを含み、制御回路１は、コイル４１に一方向に電流が流れるように複数のスイッチング素子２２～２５がオンされている時間を計測し、計測した時間をコイル４１が励磁された時間（励磁時間）とする。
　これによれば、駆動制御信号Ｓｄを監視することにより、コイル４１が励磁されているか否かを容易に判別することができるので、コイル４１が励磁されている時間の計測が容易となる。
　≪実施の形態の拡張≫
　以上、本発明者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。
　例えば、上記実施の形態におけるモータ４の相数は、２相に限定されない。
　また、上記実施の形態におけるモータ４は、ステッピングモータに限られない。例えば、モータは、ブラシレスＤＣモータであってもよい。
　また、図７に示したホールド制御モードの第１期間７１０において、電流（電流制限値Ｉｔｈ）が直線的に増加する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、第１期間７１０において電流（電流制限値Ｉｔｈ）が階段状に増加してもよいし、曲線状に増加してもよい。
　また、ホールド制御モードにおけるコイル４１の短絡判定処理は、図６または図７に示したモータ４の通常駆動開始前のホールド制御モードの期間に限定されず、モータ４の通常駆動停止前のホールド制御モードの期間にも適用可能である。
　また、上記実施の形態では、計時部１９による計測時間を所定回数分だけ累積する場合を例示したが、累積する計測回数は特に限定されない。例えば、上述したように、計測時間を積算せず、１回分の計測時間と閾値とを比較して短絡判定を行ってもよい。
　また、上記実施の形態では、コイルの励磁を行う場合、スイッチング素子をオンしてからコイルの電流が電流制限値に到達するまでの間にスイッチング素子がオフすることはない。一方、キャリア周波数毎にＰＷＭデューティを決定していくＰＷＭ制御の場合、コイルの電流が電流制限値に到達する前でもキャリア周波数に応じてスイッチング素子はオン／オフを繰り返す。そのような制御の場合でも本発明を用いることができる。なお、上記実施の形態はスイッチング素子がオンしてからコイルの電流が電流制限値に到達してスイッチング素子がオフするまでの時間を計測したが、ＰＷＭ制御の場合、コイルの励磁が開始されてからコイルの電流が電流制限値に到達するまでの時間を計測することで、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　また、制御回路１の各機能部が、主としてマイクロコントローラ等のプログラム処理によって実現される場合を例示したが、これに限られず、制御回路１の各機能部の一部または全部を専用回路（ハードウェア）によって実現してもよい。
　また、上述のフローチャートは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。
　１…制御回路、２…駆動回路、３…モータ駆動制御装置、４…モータ、５…モータユニット、６…上位装置、１０…駆動制御信号生成部、１１…駆動指令取得部、１２…制御モード決定部、１３…信号出力部、１４…電流値取得部、１５…電流制限値設定部、１６…電流制限部、１７…短絡判定部、１８…記憶部、１９…計時部、２０Ａ，２０Ｂ…電流検出回路、２１，２１Ａ，２１Ｂ…Ｈブリッジ回路（インバータ回路）、２２～２５…スイッチング素子、２６～２９…ダイオード、４０…ロータ、４１，４１Ａ，４１Ｂ…コイル、４２Ａ＿１，４２Ａ＿２，４２Ｂ＿１，４２Ｂ＿２…ステータヨーク、１７０…累積時間算出部、１７１…判定部、１８０…電流制限値Ｉｔｈの情報、１８１…判定基準回数Ｎｔｈの情報、１８２…判定基準時間Ｔｔｈの情報、１８３…累積時間Ｔａの情報、ＡＰ，ＡＮ，ＢＰ，ＢＮ…端子、Ｉｔｈ…電流制限値、Ｎｔｈ…判定基準回数、Ｓｃ…駆動指令、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｓｉａ，Ｓｉｂ…電流検出信号、Ｓｏ…異常検出信号、Ｔａ，Ｔａ１，Ｔａ２…累積時間、Ｔｔｈ…判定基準時間。

Claims (10)

  1. 　モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路と、
    　前記駆動制御信号に基づいて、前記モータのコイルを励磁する駆動回路と、を備え、
    　前記制御回路は、
    　前記モータが駆動指令に応じた駆動状態となるように前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、
    　前記コイルに流れる電流を制限するための基準となる電流制限値を設定する電流制限値設定部と、
    　前記コイルに流れる電流が前記電流制限値に到達した場合に、前記コイルの励磁を停止することを前記駆動制御信号生成部に指示する電流制限部と、
    　前記駆動回路によって前記コイルが励磁されている時間を計測する計時部と、
    　前記計時部によって計測された時間に基づいて、前記モータの前記コイルが短絡しているか否かを判定する短絡判定処理を行う短絡判定部と、を有し、
    　前記短絡判定部は、前記短絡判定処理において、前記計時部によって計測された時間が閾値より小さい場合に前記コイルが短絡していると判定する
    　モータ駆動制御装置。
  2. 　請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記モータは、２相の前記コイルを有するステッピングモータであって、
    　前記計時部は、相毎に、前記コイルが励磁された時間を計測し、
    　前記短絡判定部は、前記計時部によって計測された相毎の前記時間に基づいて、相毎に前記短絡判定処理を行う
    　モータ駆動制御装置。
  3. 　請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記計時部は、前記コイルが励磁された時間を繰り返し計測し、
    　前記短絡判定部は、予め設定された計測回数分の前記計時部による計測時間に基づく時間が前記閾値より小さい場合に、前記モータにおいて前記コイルが短絡していると判定する
    　モータ駆動制御装置。
  4. 　請求項３に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記短絡判定部は、
    　予め設定された計測回数分の前記計時部による計測時間を累積した累積時間を算出する累積時間算出部と、
    　前記累積時間が前記閾値より小さい場合に、前記モータにおいて前記コイルが短絡していると判定する判定部と、を含む
    　モータ駆動制御装置。
  5. 　請求項１乃至４の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記制御回路は、前記モータの駆動を制御するための制御モードとして、前記モータの通常駆動の開始前または前記通常駆動の停止前に、前記モータのロータを所定の待機位置まで移動させて維持するためのホールド制御モードを有し、
    　前記短絡判定部は、前記制御モードが前記ホールド制御モードである期間に、前記短絡判定処理を行う
    　モータ駆動制御装置。
  6. 　請求項５に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記制御モードが前記ホールド制御モードである期間において、前記電流制限値設定部が時間の経過とともに前記電流制限値を所定値まで変化させる第１期間と、前記電流制限値設定部が前記電流制限値を前記所定値に固定する第２期間と、を含み、
    　前記電流制限値設定部は、前記第１期間内の一部の期間において、前記電流制限値を一定にし、
    　前記短絡判定部は、前記一部の期間において前記短絡判定処理を行う
    　モータ駆動制御装置。
  7. 　請求項１乃至６の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記制御回路は、前記モータの駆動を制御するための制御モードとして、前記駆動指令によって指定された回転位置まで前記モータのロータを移動させるための通常制御モードを有し、
    　前記短絡判定部は、前記通常制御モードにおいて前記短絡判定処理を行う
    　モータ駆動制御装置。
  8. 　請求項１乃至７の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
    　前記駆動回路は、前記駆動制御信号によってオン・オフが制御される複数のスイッチング素子から成るＨブリッジ回路を含み、
    　前記計時部は、前記コイルに一方向に電流が流れるように前記複数のスイッチング素子がオンされている時間を計測し、計測した時間を前記コイルが励磁された時間とする
    　モータ駆動制御装置。
  9. 　請求項１乃至８の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置と、
    　前記モータと、を備える
    　モータユニット。
  10. 　モータのコイルを励磁して前記モータのロータを回転させるモータ駆動制御方法であって、
    　前記モータが駆動指令に応じた駆動状態となるように前記コイルを励磁する第１ステップと、
    　前記コイルに流れる電流が、前記コイルに流れる電流を制限するための基準となる電流制限値を超えた場合に、前記コイルの励磁を停止する第２ステップと、
    　前記コイルが励磁されている時間を計測する第３ステップと、
    　前記第３ステップにおいて計測された時間に基づいて、前記モータの前記コイルが短絡しているか否かを判定する短絡判定処理を行う第４ステップと、を含み、
    　前記第４ステップにおける前記短絡判定処理は、前記第３ステップにおいて計測された時間が閾値より小さい場合に、前記コイルが短絡していると判定するステップを含む
    　モータ駆動制御方法。
PCT/JP2023/006473 2022-03-09 2023-02-22 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 Ceased WO2023171392A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/843,822 US20250183825A1 (en) 2022-03-09 2023-02-22 Motor drive control device, motor unit, and motor drive control method
CN202380020447.2A CN118679674A (zh) 2022-03-09 2023-02-22 马达驱动控制装置、马达单元以及马达驱动控制方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022036195A JP2023131436A (ja) 2022-03-09 2022-03-09 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
JP2022-036195 2022-03-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023171392A1 true WO2023171392A1 (ja) 2023-09-14

Family

ID=87935022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/006473 Ceased WO2023171392A1 (ja) 2022-03-09 2023-02-22 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

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20250183825A1 (ja)
JP (1) JP2023131436A (ja)
CN (1) CN118679674A (ja)
WO (1) WO2023171392A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11356085A (ja) * 1998-06-10 1999-12-24 Aisin Seiki Co Ltd 電気モータのコイル短絡検出装置
JP2018021823A (ja) * 2016-08-03 2018-02-08 横河電機株式会社 駆動回路および電磁流量計

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11356085A (ja) * 1998-06-10 1999-12-24 Aisin Seiki Co Ltd 電気モータのコイル短絡検出装置
JP2018021823A (ja) * 2016-08-03 2018-02-08 横河電機株式会社 駆動回路および電磁流量計

Also Published As

Publication number Publication date
US20250183825A1 (en) 2025-06-05
JP2023131436A (ja) 2023-09-22
CN118679674A (zh) 2024-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018082581A (ja) モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法
JPH0847294A (ja) 直流サーボモータの制御装置及び方法
JP2012016221A (ja) モータ制御装置及び脱調状態検出方法
WO2023171392A1 (ja) 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
JP7158970B2 (ja) 異常検知装置、モータ装置、異常検知方法、及びモータの駆動制御方法
US11750125B2 (en) Motor drive control device, motor unit, and motor drive control method
JP2000188891A (ja) ブラシレスモータの駆動方法及び駆動装置
JP7269824B2 (ja) 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
JP2023084894A (ja) 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
JP6133177B2 (ja) モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法
KR100282366B1 (ko) 센서리스 비엘디씨(bldc) 모터의 구동방법
JPH09166610A (ja) モータの回転異常検出装置
WO2023228945A1 (ja) 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
US20250023496A1 (en) Motor drive control device, motor unit, and motor drive control method
JP7770251B2 (ja) 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
JP2006129543A (ja) ステッピングモータ駆動装置およびステッピングモータ駆動方法
US20220385215A1 (en) Motor drive control device, motor unit, and motor drive control method
JP7748317B2 (ja) モータ駆動制御装置、ファンユニット、およびモータ起動制御方法
JP2019146405A (ja) モータ制御装置及びモータ制御方法
JP2024142847A (ja) モータ駆動制御装置、アクチュエータ、およびモータ駆動制御方法
JP2021027747A (ja) 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
JP2023151233A (ja) モータ駆動制御装置、アクチュエータ、およびモータ駆動制御方法
CN118487229A (zh) 电机保护方法及相关设备
JPH08322281A (ja) 直流ブラシレスモータの保護装置
JPH10117494A (ja) 電流制限装置付直流電動機の制御回路

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23766570

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380020447.2

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18843822

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 23766570

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 18843822

Country of ref document: US