速度ゼロでフル・トルクを実現する 業界初のセンサレス・モータ制御用組込みソフトウェアを発表

STマイクロエレクトロニクス（NYSE:STM、以下ST）は、STM32マイクロコントローラ（マイコン）上で動作するソフトウェア･アルゴリズム「STM32 ZeST」*（Zero Speed Full Torque：速度ゼロにおけるフル･トルク制御）を発表しました。このソフトウェア･アルゴリズムにより、センサレス･モータ･ドライブにおいて、速度ゼロでフル･トルクを発生させることができます。現在、一部の顧客に共有されているSTM32 ZeSTは、汎用ドライブで初めて速度ゼロにおけるフル･トルク制御を実現しており、これまで達成できなかったスムーズな動作と予測が可能になります。

電動工具や、ローリング･シャッター、洗濯機、ロボット芝刈機、空調システム、電動自転車などの機器では、モータを最大トルクで正しい方向で始動させ、最大負荷で即座に始動させる必要があります。また、これらすべてを最小限のエネルギー消費量で実現することが求められます。通常のセンサレス･ドライブでは、ゼロ速度でロータ位置を決定できないため、このような要件に適していません。従来、高い精度や効率、および正しい動作を保証するために、物理的な位置センサの追加や、特定のタイプのモータを使用する必要がありました。

STM32 ZeSTは、あらゆる種類の永久磁石同期型モータ（PMSM）でゼロ速度から最適なセンサレス制御を可能にする汎用ソリューションです。STM32 ZeSTアルゴリズムでは、これを実現するために、新しいHSO（High-Sensitivity Observer：高感度監視）アルゴリズムでシームレスに動作して、センサレス･モードでモータを制御します。また、組込みソフトウェア･ソリューションであるため、STM32マイコンにハードウェアや特別な周辺回路を追加する必要はありません。高効率のモータ制御を実現するために、実行時にはモータの抵抗も評価しています。

設計者は、STM32 ZeSTとHSOソフトウェア･アルゴリズムを使い、始動時の高ピーク電流を回避することで、アプリケーションの電力効率を向上させることができます。また、部品コスト（BOM）の削減に貢献するとともに、ホール･センサ内蔵のドライブと比較して信頼性を高めつつ、騒音を低減することもできます。STは、センサレス･ドライブがどのように始動し、超低速までのさまざまな速度で負荷を動かすことができるのかを示すデモ･モデルを構築しました。このモデルでは、電動バイクの車輪を用いて、モータが常に予想された方向に始動し、ゼロ速度で負荷を動かさずに保持できることを示しています。

また、STM32 ZeSTおよびHSOアルゴリズムの性能を評価し、迅速な開発スタートに貢献する評価ボードも提供されています。電源ボード「STEVAL-LVLP01」用にPWM（パルス幅変調）信号を生成する制御ボード「B-G473E-ZEST1S」などが含まれています。電源ボード「STEVAL-LVLP01」は、STの開発キット「B-MOTOR-PMSMA」に搭載されているような低消費電力 / 低電圧モータを駆動します。制御ボード「B-G473E-ZEST1S」は、新しい組込みモータ制御コネクタV2を使用して電源ボードに接続されます。

STは、さまざまなアプリケーションに対応し、電力効率やサイズ、性能、コストといった制約条件を満たすために、一般に普及しているモータ用のドライブ開発に向けた広範な追加サポートを提供しています。STM32ファミリでは、幅広い性能範囲のマイコンが提供されており、その多くがSTの先進的なモータ制御PWMタイマなどの実用的な機能を搭載しています。これらはすべて、STのモータ制御ソフトウェア開発キット（MC-SDK）でサポートされています。同キットには、モータ制御ファームウェア･ライブラリと専用の設定ツール（モータ制御ワークベンチ）が組み込まれています。いずれも、STM32Cube開発エコシステムおよび、マイコンの初期化コード自動生成ツール「STM32CubeMX」に対応しています。

HSOアルゴリズムは、最新のMCSDK（バージョン6.2）で利用可能です。STM32G4マイコン向けのデュアル･ドライブ･ソリューションは、MCSDKバージョン6.2を補完するもので、低コストのSTM32C0シリーズや高性能のSTM32H5シリーズなどもサポートしています。

STM32モータ制御の詳細および、HSOソフトウェア･アルゴリズムを含むMCSDK v6.2のダウンロードについては、ウェブサイトをご覧ください。STM32 ZeST SWアルゴリズムの詳細については、STのセールス･オフィスまたは販売代理店までお問い合わせください。

*STM32およびSTM32 ZeSTは、STMicroelectronics International NVもしくはEUおよび / またはその他の地域における関連会社の登録商標および / または未登録商標です。STM32は米国特許商標庁に登録されています。