JP2006074899A - 電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】比較処理手段として汎（はん）用のコンパレータを使用することができ、電動駆動制御装置のコストを低くすることができるようにする。
【解決手段】電動機械と、磁極位置算出処理手段と、パターン発生処理手段と、パルスパターンに基づいて、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング角を算出するスイッチング角算出処理手段と、磁極位置と算出されたスイッチング角とを比較し、比較信号を発生させる比較処理手段と、比較結果を表す比較信号に基づいてＰＷＭ信号を発生させるオン・オフ出力処理手段とを有する。この場合、磁極位置と算出されたスイッチング角とが比較され、比較信号に基づいてＰＷＭ信号が発生させられるので、比較処理手段として汎用のコンパレータを使用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラムに関するものである。

従来、電動機械として配設された駆動モータ又は発電機には、回転自在に配設され、Ｎ極及びＳ極の永久磁石から成る磁極対を備えたロータ、該ロータより径方向外方に配設され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備えたステータ等が配設される。

そして、駆動モータ又は発電機を駆動し、駆動モータのトルクである駆動モータトルク、又は発電機のトルクである発電機トルクを発生させるために電動駆動装置が配設され、該電動駆動装置の制御を行うために電動駆動制御装置が配設される。該電動駆動制御装置は、駆動モータを駆動するために駆動モータ制御装置を、発電機を駆動するために発電機制御装置を、それぞれ電動機械制御装置として備え、該電動機械制御装置において発生させられたＵ相、Ｖ相及びＷ相のＰＷＭ信号をインバータに送り、該インバータにおいて発生させられた相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流を前記各ステータコイルに供給することによってＰＷＭ制御を行い、前記駆動モータトルク及び発電機トルクを発生させるようになっている。

ところで、ＰＷＭ制御には、正弦波ＰＷＭパターンで非同期ＰＷＭ信号を発生させる非同期ＰＷＭ制御、及び奇数個のパルスから成るパルスパターン、すなわち、１パルスパターン、３パルスパターン、５パルスパターン、７パルスパターン、…で同期ＰＷＭ信号を発生させる同期ＰＷＭ制御があり、非同期ＰＷＭ制御と同期ＰＷＭ制御とを切り換えることができるようにした電動駆動制御装置が提供されている。該電動駆動制御装置においては、中速回転領域又は低速回転領域においては非同期ＰＷＭ制御が行われ、高速回転領域においては同期ＰＷＭ制御が行われる（例えば、特許文献１参照。）。

次に、同期ＰＷＭ制御を行うことができるようにした駆動モータ制御装置について説明する。

図２は従来の駆動モータ制御装置の要部を示すブロック図である。

図において、２２は位相カウンタであり、該位相カウンタ２２は、図示されない磁極位置センサから磁極位置信号として送られたＡ相の信号ＳＧ−Ａ及びＢ相の信号ＳＧ−Ｂを受け、信号ＳＧ−Ａ、ＳＧ−Ｂに基づいて磁極位置θを算出する。

また、４８は電圧指令値算出処理部であり、該電圧指令値算出処理部４８は、電流制御部６１及び電圧指令変換部６３を備え、電流制御部６１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ^* 及びｑ軸電流指令値ｉｑ^* を読み込み、該ｄ軸電流指令値ｉｄ^* 及びｑ軸電流指令値ｉｑ^* に基づいてｄ軸電圧指令値ｖｄ^* 及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^* を算出し、前記電圧指令変換部６３は、前記ｄ軸電圧指令値ｖｄ^* 及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^* を読み込み、ｄ軸電圧指令値ｖｄ^* 及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^* に基づいて電圧振幅｜ｖ｜及びｄ−ｑ座標上の電圧位相角γを算出する。

そして、５０はＰＷＭ発生器であり、該ＰＷＭ発生器５０は、加算器６５、変調率算出部７１、パターン発生部７２、比較処理手段としてのマグニチュードコンパレータ７４及びオン・オフ出力部７５を備え、前記磁極位置θ、電圧振幅｜ｖ｜及び電圧位相角γを読み込み、例えば、１パルスパターンでＵ相、Ｖ相及びＷ相の同期ＰＷＭ信号であるパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させる。

そのために、前記加算器６５は、前記磁極位置θ及び電圧位相角γを受け、磁極位置θに電圧位相角γを加算し、固定座標上の電圧位相角βを算出する。また、前記変調率算出部７１は、インバータの直流電圧Ｖｄｃを読み込むとともに、電圧指令変換部６３から電圧振幅｜ｖ｜を読み込み、該電圧振幅｜ｖ｜及び許容される電圧を表す値０．７８×Ｖｄｃに基づいて、電圧利用率を表す変調率ρ
ρ＝｜ｖ｜／（０．７８×Ｖｄｃ）
を算出する。

そして、前記パターン発生部７２は、変調率ρを読み込み、該変調率ρに対応させて１パルスパターンを発生させ、該１パルスパターンを規定するために、固定座標上の各相のスイッチング角を表すスイッチング電圧位相角βｊ（ｊ＝ｕ、ｖ、ｗ）及び出力レベルｖａを算出する。また、前記マグニチュードコンパレータ７４は、前記電圧位相角β及びスイッチング電圧位相角βｊを読み込み、電圧位相角βがスイッチング電圧位相角βｊを超えるタイミングでオン・オフ切換信号εを発生させる。そして、オン・オフ出力部７５は、出力レベルｖａ及びオン・オフ切換信号εが入力されると、出力レベルｖａ及びオン・オフ切換信号εに基づいて各相の同期ＰＷＭ信号であるパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させる。なお、パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗは、出力レベルｖａを振幅とし、オン・オフ切換信号εがオンになると立ち上げられ、オフになると立ち下げられる。
特許第３３９５８１５号公報

しかしながら、前記従来の駆動モータ制御装置においては、マグニチュードコンパレータ７４において、電圧位相角βとスイッチング電圧位相角βｊとが比較されるようになっているので、マグニチュードコンパレータ７４を備えない汎（はん）用のマイコンを使用することができず、電動駆動制御装置のコストが高くなってしまう。

本発明は、前記従来の駆動モータ制御装置の問題点を解決して、比較処理手段として汎用のコンパレータを使用することができ、電動駆動制御装置のコストを低くすることができる電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。

そのために、本発明の電動駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械の磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段と、スイッチング角及び出力レベルから成るパルスパターンを発生させるパターン発生処理手段と、前記パルスパターンに基づいて、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング角を算出するスイッチング角算出処理手段と、前記磁極位置と算出されたスイッチング角とを比較し、比較結果を表す比較信号を発生させる比較処理手段と、前記比較信号に基づいてＰＷＭ信号を発生させるオン・オフ出力処理手段とを有する。

本発明の他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記スイッチング角算出処理手段は、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング電圧位相角を予測するスイッチング電圧位相角予測処理手段、及び前記スイッチング電圧位相角に対応してスイッチングが行われるスイッチング磁極位置角を算出するスイッチング磁極位置角算出処理手段を備える。

本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記磁極位置算出処理手段は位相カウンタである。

本発明の更に他の電動駆動制御装置においては、さらに、前記比較処理手段はコンペアマッチコンパレータである。

本発明の電動駆動制御方法においては、電動機械の磁極位置を算出し、スイッチング角及び出力レベルから成るパルスパターンを発生させ、該パルスパターンに基づいて、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング角を算出し、前記磁極位置と算出されたスイッチング角とを比較し、比較結果を表す比較信号を発生させ、該比較信号に基づいてＰＷＭ信号を発生させる。

本発明の電動駆動制御方法のプログラムにおいては、コンピュータを、電動機械の磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段、スイッチング角及び出力レベルから成るパルスパターンを発生させるパターン発生処理手段、前記パルスパターンに基づいて、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング角を算出するスイッチング角算出処理手段、前記磁極位置と算出されたスイッチング角とを比較し、比較結果を表す比較信号を発生させる比較処理手段、並びに前記比較信号に基づいてＰＷＭ信号を発生させるオン・オフ出力処理手段として機能させる。

本発明によれば、電動駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械の磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段と、スイッチング角及び出力レベルから成るパルスパターンを発生させるパターン発生処理手段と、前記パルスパターンに基づいて、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング角を算出するスイッチング角算出処理手段と、前記磁極位置と算出されたスイッチング角とを比較し、比較結果を表す比較信号を発生させる比較処理手段と、前記比較信号に基づいてＰＷＭ信号を発生させるオン・オフ出力処理手段とを有する。

この場合、磁極位置と算出されたスイッチング角とが比較され、比較結果を表す比較信号に基づいてＰＷＭ信号が発生させられるので、前記比較処理手段として汎用のマイコンに搭載されたコンパレータを使用することができ、電動駆動制御装置のコストを低くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この場合、電動機械制御装置としての駆動モータ制御装置に適用された電動駆動制御装置について説明する。

図１は本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の要部を示すブロック図、図３は本発明の実施の形態における電動駆動制御装置の概念図である。

図において、３１は電動機械としての駆動モータであり、該駆動モータ３１は、電動車両、例えば、電気自動車の図示されない駆動軸等に取り付けられ、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設されたステータを備える。前記ロータは、ロータコア、及びロータコアの円周方向における複数箇所に等ピッチで配設された永久磁石を備え、該永久磁石のＳ極及びＮ極によって磁極対が構成される。また、前記ステータは、円周方向における複数箇所に、径方向内方に向けて突出させてティースが形成されたステータコア、並びに前記ティースに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイルとしてのステータコイル１１〜１３を備える。

前記ロータの出力軸に、ロータの磁極位置を検出するための磁極位置検出部として磁極位置センサ２１が配設され、該磁極位置センサ２１は、センサ出力として磁極位置信号ＳＧθを発生させ、駆動モータ制御装置４５に送る。なお、本実施の形態においては、磁極位置センサ２１としてレゾルバが使用される。

そして、前記駆動モータ３１を駆動して電気自動車を走行させるために、バッテリ１４からの直流の電流が、電流発生装置としてのインバータ４０によって相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに変換され、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗはそれぞれステータコイル１１〜１３に供給される。

そのために、前記インバータ４０は、６個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、ドライブ回路５１において発生させられた駆動信号を各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に送り、該各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を選択的にオン・オフさせることによって、前記各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させることができるようになっている。前記インバータ４０として、２〜６個のスイッチング素子を一つのパッケージに組み込むことによって形成されたＩＧＢＴ等のパワーモジュールを使用したり、ＩＧＢＴにドライブ回路等を組み込むことによって形成されたＩＰＭを使用したりすることができる。

前記バッテリ１４からインバータ４０に電流を供給する際の入口側に電圧検出部としての電圧センサ１５が配設され、該電圧センサ１５は、インバータ４０の入口側の直流電圧Ｖｄｃを検出し、駆動モータ制御装置４５に送る。なお、直流電圧Ｖｄｃとしてバッテリ電圧を使用することもでき、その場合、前記バッテリ１４に電圧検出部としてバッテリ電圧センサが配設される。

なお、前記駆動モータ３１、インバータ４０、ドライブ回路５１、図示されない駆動輪等によって電動駆動装置が構成される。また、１７はコンデンサである。

ところで、前記ステータコイル１１〜１３はスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを制御するために、例えば、Ｕ相及びＶ相のステータコイル１１、１２のリード線に、Ｕ相及びＶ相の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出する電流検出部としての電流センサ３３、３４が配設され、該電流センサ３３、３４は、検出された電流を検出電流ｉｕ、ｉｖとして駆動モータ制御装置４５に送る。

該駆動モータ制御装置４５には、コンピュータとして機能する図示されないＣＰＵのほかに、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするためのＲＡＭ、ＲＯＭ等の図示されない記録装置が配設され、該記録装置に電流指令値マップが設定される。なお、ＣＰＵに代えてＭＰＵを使用することができる。

そして、前記ＲＯＭには、各種のプログラム、データ等が記録されるようになっているが、プログラム、データ等を、外部記憶装置として配設されたハードディスク等の他の記録媒体に記録することもできる。その場合、例えば、前記駆動モータ制御装置４５にフラッシュメモリを配設し、前記記録媒体から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに記録する。したがって、外部の記録媒体を交換することによって、前記プログラム、データ等を更新することができる。

次に、前記駆動モータ制御装置４５の動作について説明する。

まず、前記駆動モータ制御装置４５の磁極位置算出処理手段としての位相カウンタ２２は、磁極位置算出処理を行い、前記磁極位置センサ２１から磁極位置信号ＳＧθとして送られたＡ相の信号ＳＧ−Ａ及びＢ相の信号ＳＧ−Ｂを受け、該信号ＳＧ−Ａ、ＳＧ−Ｂに基づいて磁極位置θを算出する。この場合、位相カウンタ２２は、計数を行い、カウント値を磁極位置θとして算出する。

そして、前記駆動モータ制御装置４５の回転速度算出処理手段としての速度検出部２３は、回転速度算出処理を行い、前記磁極位置θを微分することによって、駆動モータ３１の角速度ωを算出する。なお、前記速度検出部２３は、磁極数をｐとしたとき、前記角速度ωに基づいて駆動モータ３１の回転速度である駆動モータ回転速度Ｎ
Ｎ＝６０・（２／ｐ）・ω／２π
も算出する。該駆動モータ回転速度Ｎによって電動機械回転速度が構成される。

次に、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない検出電流取得処理手段は、検出電流取得処理を行い、前記検出電流ｉｕ、ｉｖを読み込んで取得するとともに、該検出電流ｉｕ、ｉｖに基づいて検出電流ｉｗ
ｉｗ＝−ｉｕ−ｉｖ
を算出することによって取得する。

ところで、本実施の形態において、前記駆動モータ制御装置４５は、ロータにおける磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ座標上でベクトル制御演算によるフィードバック制御を行うようになっている。そこで、固定座標上の前記検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗはｄ−ｑ座標上の電流、すなわち、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換される。

そして、前記駆動モータ制御装置４５は、駆動モータ３１のトルクである駆動モータトルクＴＭの目標値を表す駆動モータ目標トルクＴＭ^* 、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、磁極位置θ、直流電圧Ｖｄｃ、角速度ω等に基づいて駆動モータ３１を駆動する。なお、駆動モータトルクＴＭによって電動機械トルクが、駆動モータ目標トルクＴＭ^* によって電動機械目標トルクが構成される。

そのために、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない車速検出処理手段は、車速検出処理を行い、前記駆動モータ回転速度Ｎに基づいて、該駆動モータ回転速度Ｎに対応する車速Ｖを検出し、検出された車速Ｖを、電気自動車の全体の制御を行う図示されない車両制御装置に送る。そして、該車両制御装置の車両用指令値算出処理手段は、車両用指令値算出処理を行い、前記車速Ｖ及び図示されないアクセルペダルの位置（踏込量）を表すアクセル開度αを読み込み、車速Ｖ及びアクセル開度αに基づいて車両要求トルクＴＯ^* を算出し、該車両要求トルクＴＯ^* に対応させて駆動モータ目標トルクＴＭ^* を発生させ、前記駆動モータ制御装置４５に送る。

該駆動モータ制御装置４５は、電圧指令値算出処理手段としての電圧指令値算出部４８、及び出力信号発生処理手段としてのＰＷＭ発生器５０を備える。

前記駆動モータ制御装置４５の図示されない電流指令値算出処理手段としての電流指令値算出部は、電流指令値算出処理を行い、駆動モータ目標トルクＴＭ^* を読み込み、前記記録装置に設定された電流指令値マップを参照し、駆動モータ目標トルクＴＭ^* に対応するｄ−ｑ座標上のｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑの各目標値を表すｄ軸電流指令値ｉｄ^* 及びｑ軸電流指令値ｉｑ^* を算出し、電圧指令値算出処理部４８に送る。

また、該電圧指令値算出処理部４８は、電圧指令値算出処理を行うために、電流制御処理手段としての電流制御部６１及び電圧指令値変換処理手段としての電圧指令変換部６３を備え、前記電流制御部６１は、電流制御処理を行い、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^* 及びｑ軸電流指令値ｉｑ^* を読み込み、第１、第２の軸電圧指令値としてのｄ軸電圧指令値ｖｄ^* 及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^* を算出する。そのために、電流制御部６１は、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^* とｄ軸電流ｉｄとの電流偏差δｉｄ、及びｑ軸電流指令値ｉｑ^* とｑ軸電流ｉｑとの電流偏差δｉｑを算出し、各電流偏差δｉｄ、δｉｑに基づいて、比例制御及び積分制御から成る比例積分演算を行う。

また、前記電圧指令変換部６３は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ^* 及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^* を読み込み、電圧振幅｜ｖ｜及びｄ−ｑ座標上の電圧位相角γに変換する。そのために、前記電圧指令変換部６３は、図示されない第１の電圧指令値変換処理手段としての電圧振幅算出部、及び第２の電圧指令値変換処理手段としての電圧位相角算出部を備え、前記電圧振幅算出部は、第１の電圧指令値変換処理を行い、電圧振幅｜ｖ｜
｜ｖ｜＝√（ｖｄ^*2＋ｖｑ^*2）
を算出し、前記電圧位相角算出部は、第２の電圧指令値変換処理を行い、前記電圧位相角γ
γ＝ａｒｃｔａｎ（ｖｑ^* ／ｖｄ^* ）
を算出する。

また、ＰＷＭ発生器５０は、出力信号発生処理を行い、磁極位置θ、角速度ω、電圧振幅｜ｖ｜、電圧位相角γ及び直流電圧Ｖｄｃを読み込み、所定のパターンでＵ相、Ｖ相及びＷ相の非同期ＰＷＭ信号又は同期ＰＷＭ信号としてパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させる。

そのために、ＰＷＭ発生器５０は、変調率算出処理手段としての変調率算出部７１、パターン発生処理手段としてのパターン発生部７２、磁極位置変化量算出処理手段としての乗算器８１、第１の角度変換処理手段としての加算器８２、スイッチング電圧位相角予測処理手段としてのスイッチング電圧位相角予測部８３、スイッチング磁極位置角算出処理手段としての、かつ、第２の角度変換処理手段としての減算器８４、第１の記録部としてのメモリ８５、第２の記録部としてのバッファ８６、比較処理手段としてのコンペアマッチコンパレータ８８、及びオン・オフ出力処理手段としてのオン・オフ出力部８９を備える。なお、前記非同期ＰＷＭ信号及び同期ＰＷＭ信号によってＰＷＭ信号が構成される。

前記変調率算出部７１は、変調率算出処理を行い、電圧振幅｜ｖ｜及び直流電圧Ｖｄｃを読み込み、前記電圧振幅｜ｖ｜、及び許容される電圧を表す値０．７８×Ｖｄｃに基づいて、電圧利用率を表す変調率ρ
ρ＝｜ｖ｜／（０．７８×Ｖｄｃ）
を算出する。

そして、前記パターン発生部７２は、パターン発生処理を行い、変調率ρを読み込み、該変調率ρに対応させて所定のパルスパターン、本実施の形態においては、一つのパルスから成る１パルスパターン、又は五つのパルスから成る５パルスパターンを発生させ、１パルスパターン又は５パルスパターンを規定するために、固定座標上の各相のスイッチング角βｉ（ｉ＝ｕ、ｖ、ｗ）及び出力レベルｖａを算出する。なお、５パルスパターンに代えて、奇数個のパルスから成るパルスパターン、すなわち、三つのパルスから成る３パルスパターン、七つのパルスから成る７パルスパターン、九つのパルスから成る９パルスパターン等を発生させることができる。この場合、前記スイッチング角βｉは、±１８０〔°〕の範囲内においてオン・オフによるスイッチングが行われる電圧位相角を表す。

なお、前記スイッチング電圧位相角予測部８３及び減算器８４によってスイッチング角算出処理手段６２が構成され、該スイッチング角算出処理手段６２は、スイッチング角算出処理を行い、所定のパルスパターンに基づいて、一つ先の制御周期Δｔにおいてスイッチングが行われるスイッチング角βｉを算出する。

ところで、前記パターン発生部７２において発生させられたパルスパターンによって、各相について前記スイッチング角βｉに対応するスイッチング電圧位相角βｊ（ｊ＝ｕ、ｗ、ｖ）が設定されるが、この場合、前記電圧位相角βとスイッチング電圧位相角βｊとが等しくなるタイミングでパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗをオン・オフさせようとすると、電圧位相同士を比較する必要が生じ、電圧位相同士を比較するためのコンパレータとしてマグニュードコンパレータが必要になり、電動駆動制御装置のコストが高くなってしまう。

そこで、本実施の形態においては、前記スイッチング電圧位相角予測部８３において、各相のスイッチング電圧位相角βｊのうちの特定のスイッチング電圧位相角、本実施の形態においては、一つ先の制御周期Δｔにおいて最初にスイッチングが行われるスイッチング電圧位相角を特定スイッチング電圧位相角ｐβとして予測し、該特定スイッチング電圧位相角ｐβに対応し、磁極位置θを表すスイッチング磁極位置角をｐθとし、前記磁極位置θとスイッチング磁極位置角ｐθとが等しくなるタイミングでパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗをオン・オフさせるようにしている。

そのために、前記乗算器８１は、磁極位置変化量算出処理を行い、角速度ω及び制御周期Δｔを読み込み、該制御周期Δｔにおける磁極位置θの変化量を表す磁極位置変化量Δθ
Δθ＝ω・Δｔ
を算出する。そして、加算器８２は、第１の角度変換処理を行い、制御タイミングごとに磁極位置θ、電圧位相角γ及び磁極位置変化量Δθを読み込み、一つ先の制御タイミングにおける固定座標上の電圧位相角β′
β′＝θ＋Δθ＋γ
を算出する。

続いて、スイッチング電圧位相角予測部８３は、スイッチング電圧位相角予測処理を行い、加算器８２から電圧位相角β′を、パターン発生部７２から各相のスイッチング角βｉを読み込み、特定スイッチング電圧位相角ｐβを予測する。なお、該特定スイッチング電圧位相角ｐβは、各相のスイッチング角βｉを通じて最も最初のスイッチングが行われるスイッチング電圧位相角を表し、一つだけが予測される。

次に、減算器８４は、スイッチング磁極位置角算出処理及び第２の角度変換処理を行い、前記特定スイッチング電圧位相角ｐβを読み込み、該特定スイッチング電圧位相角ｐβから電圧位相角γを減算し、スイッチング磁極位置角ｐθを算出する。該スイッチング磁極位置角ｐθも、前記特定スイッチング電圧位相角ｐβに対応させて一つだけが算出される。

そして、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない記録処理手段は、記録処理を行い、スイッチング磁極位置角ｐθをメモリ８５に記録する。ところで、メモリ８５には、各パルスパターンごとに、各相についてのスイッチング角βｉに対応する磁極位置角θｉ（ｉ＝ｕ、ｖ、ｗ）があらかじめ記録される。したがって、前記特定スイッチング電圧位相角ｐβに対応させて一つのスイッチング磁極位置角ｐθが算出されると、該スイッチング磁極位置角ｐθに基づいて各相についてのすべての磁極位置角θｉを前記メモリ８５から読み出すことができる。

続いて、前記記録処理手段は、磁極位置角θｉのうちの最初の磁極位置角を表す先頭磁極位置角θｉｓをバッファ８６に記録する。そして、前記コンペアマッチコンパレータ８８は、バッファ８６から先頭磁極位置角θｉｓを読み出すとともに、位相カウンタ２２から磁極位置θを読み込み、磁極位置θと先頭磁極位置角θｉｓとを比較し、磁極位置θと先頭磁極位置角θｉｓとが一致するかどうかを判断する。そして、磁極位置θと先頭磁極位置角θｉｓとが一致すると、コンペアマッチコンパレータ８８は、比較結果を表す比較信号としての割込信号ηを発生させてバッファ８６及びオン・オフ出力部８９に送る。

該オン・オフ出力部８９は、割込信号ηを受けると、オン・オフ出力処理を行い、パターン発生部７２から出力レベルｖａを読み込み、出力レベルｖａを振幅とし、先頭磁極位置角θｉｓに対応する磁極位置θでオン・オフさせられる各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路５１に送る。

そして、バッファ８６に前記割込信号ηが送られると、前記記録処理手段は、メモリ８５に記録された次の磁極位置角θｉを先頭磁極位置角θｉｓとしてバッファ８６に記録する。したがって、メモリ８５に記録された磁極位置角θｉは、順次先頭磁極位置角θｉｓとしてバッファ８６に記録され、磁極位置θと先頭磁極位置角θｉｓとが一致すると、先頭磁極位置角θｉｓに対応する磁極位置θで各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗがオン・オフさせられる。

なお、比較信号として、前記割込信号ηに代えてＤＭＡ起動信号を発生させることができる。その場合、ＤＭＡ起動信号がメモリ８５に送られ、メモリ８５はＤＭＡ起動信号を受けると磁極位置角θｉを逐次コンペアマッチコンパレータ８８に送る。

そして、前記ドライブ回路５１は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて６個の駆動信号を発生させ、該駆動信号をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記駆動信号に基づいて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチングして各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させ、該各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを前記駆動モータ３１の各ステータコイル１１〜１３に供給する。

このようにして、駆動モータ目標トルクＴＭ^* に基づいてトルク制御が行われ、駆動モータ３１が駆動されて電気自動車が走行させられる。

このように、コンペアマッチコンパレータ８８において磁極位置θと先頭磁極位置角θｉｓとが比較されるが、磁極位置θは位相カウンタ２２によって計数されたカウント値によって表されるので、比較処理手段として汎用のマイコンに搭載されたコンペアマッチコンパレータ８８を使用することができる。したがって、電動駆動制御装置のコストを低くすることができる。

本実施の形態においては、電動駆動制御装置を、電動機械として駆動モータ３１を駆動するための駆動モータ制御装置４５に適用するようになっているが、電動機械として発電機を駆動するための発電機制御装置に適用することもできる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の要部を示すブロック図である。 従来の駆動モータ制御装置の要部を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における電動駆動制御装置の概念図である。

符号の説明

２２ 位相カウンタ
３１ 駆動モータ
４５ 駆動モータ制御装置
６２ スイッチング角算出処理手段
７２ パターン発生部
８３ スイッチング電圧位相角予測部
８４ 減算器
８８ コンペアマッチコンパレータ
８９ オン・オフ出力部

Claims (6)

1. 電動機械と、該電動機械の磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段と、スイッチング角及び出力レベルから成るパルスパターンを発生させるパターン発生処理手段と、前記パルスパターンに基づいて、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング角を算出するスイッチング角算出処理手段と、前記磁極位置と算出されたスイッチング角とを比較し、比較結果を表す比較信号を発生させる比較処理手段と、前記比較信号に基づいてＰＷＭ信号を発生させるオン・オフ出力処理手段とを有することを特徴とする電動駆動制御装置。
2. 前記スイッチング角算出処理手段は、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング電圧位相角を予測するスイッチング電圧位相角予測処理手段、及び前記スイッチング電圧位相角に対応してスイッチングが行われるスイッチング磁極位置角を算出するスイッチング磁極位置角算出処理手段を備える請求項１に記載の電動駆動制御装置。
3. 前記磁極位置算出処理手段は位相カウンタである請求項１に記載の電動駆動制御装置。
4. 前記比較処理手段はコンペアマッチコンパレータである請求項１に記載の電動駆動制御装置。
5. 電動機械の磁極位置を算出し、スイッチング角及び出力レベルから成るパルスパターンを発生させ、該パルスパターンに基づいて、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング角を算出し、前記磁極位置と算出されたスイッチング角とを比較し、比較結果を表す比較信号を発生させ、該比較信号に基づいてＰＷＭ信号を発生させることを特徴とする電動駆動制御方法。
6. コンピュータを、電動機械の磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段、スイッチング角及び出力レベルから成るパルスパターンを発生させるパターン発生処理手段、前記パルスパターンに基づいて、一つ先の制御周期においてスイッチングが行われるスイッチング角を算出するスイッチング角算出処理手段、前記磁極位置と算出されたスイッチング角とを比較し、比較結果を表す比較信号を発生させる比較処理手段、並びに前記比較信号に基づいてＰＷＭ信号を発生させるオン・オフ出力処理手段として機能させることを特徴とする電動駆動制御方法のプログラム。
   

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