JP2007049835A - 回転電機制御装置、及び回転電機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機制御において力行制御から発電制御、発電制御から力行制御に直ちに移行しても制御動作が不安定になるのを防止することのできる回転電機制御装置、及び回転電機の制御方法を提供する。
【解決手段】力行または発電を行うために、回転電機の複数の固定子巻線端子とバッテリの低電位との間に接続された主回路と、主回路をＯＮ／ＯＦＦすることにより、力行または発電を制御する制御部とを備え、力行制御と発電を切り替えて制御する回転電機制御装置において，回転電機の制御指令を、力行命令から発電命令に切り替える場合、あるいは発電命令から力行命令に切り替える場合に、力行命令と発電命令の間に待機命令を入れ、発電制御と力行制御が急速に切換るのを回避し、制御切替動作矛盾が発生しないように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の走行停止状態でエンジンの動作を停止し、車両の走行開始時にモータによりエンジンを再起動するアイドルストップ車に搭載される回転電機制御装置、及び回転電機の制御方法に関する。

最近、自動車の燃費向上や排ガス削減等の地球環境への配慮の観点から、交差点などでの走行停車状態でエンジンを停止し、自動車の発進時にモータでエンジンを再始動するエンジン駆動システム（アイドリングストップシステム）を採用する車両が増加しつつある。このシステムは、例えば、ブレーキの踏み込みにより車両の走行が停止するとエンジンを停止し、ブレーキの踏み込みを緩めるとモータによりエンジンを再起動する構成になっている。

このような自動車においては、エンジンが作動しているときは、車両用回転電機によって発電を行ってバッテリが上がるのを防止している。特に、アイドルストップ車では、発進時に車両用回転電機をモーターとして作用させ、バッテリ電源だけで車両を走行させながらエンジンを再始動させるため、バッテリの消耗が大きい。この車両用回転電機の制御は、回転電機制御装置によって行われている。

このように回転電機制御装置によって車両用回転電機は、発電制御と力行制御が行われている。発電制御については、三相全波整流装置を構成するＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦタイミングを相電圧で作る制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、力行制御については、ホールＩＣ出力信号を用いて制御する方法が一般的である。そして、この回転電機の制御は、ＭＰＵと制御回路の組み合わせで行われている。このＭＰＵと制御回路の間で制御データのやり取りを行う場合については、アドレス信号とデータ信号とリード／ライト信号からなるＭＰＵの内部バスに、制御用のレジスタを接続してアクセスする方法が知られている。この方法によると、ＭＰＵから多様な制御データを制御回路に伝達することが可能である。このＭＰＵから制御回路に伝達する制御データには、発電制御と力行制御を行わせる命令コードがある。

さらに、制御回路側からＭＰＵに返送する制御データとしては、制御回路の動作状態や制御回路側で測定及び検知した種々の情報（データ）がある。制御回路側で測定する情報（データ）の１つに回転電機の回転数があり、回転電機の制御に使用されている。この回転電機の回転数を測定する手段としては、ホールＩＣを用いて測定する方法があり、このホールＩＣを用いて測定する方法には、パルス周期をカウンタで測定する方法（例えば、特許文献２参照）と、単位時間におけるホールＩＣのパルスを測定する方法（例えば、特許文献３参照）とがある。
特開平４−１３８０３０号公報 特開平７−１５１７７５号公報 特開平９−２２２４３３号公報

従来の回転電機制御においては、発電制御の指令と、力行制御の指令とがＭＰＵから出力されている。このＭＰＵから出力される発電制御の指令、力行制御の指令に基づいて制御回路は、回転電機の細かな制御を行っている。しかしながら、回転電機制御において、力行制御から発電制御、発電制御から力行制御に直ちに移行しようとすると制御動作が不安定になることが判明した。これは、力行制御がホールＩＣによる制御、発電制御が相電圧による制御であって、制御対象のＭＯＳのＯＮ／ＯＦＦタイミングが異なることに基づいており、力行制御から発電制御、発電制御から力行制御に直ちに制御の切り換えを行うと、動作不安定になるからである。この動作不安定には、例えば、発電制御における同期整流制御が行えない場合、上下アームＭＯＳの同時ＯＮが発生し、過電流による発熱で装置が壊れるといった傷害がある。

また、従来の回転電機の制御においては、異常発生検知（フラグセット）と異常復帰検知（フラグクリア）した結果を異常状態フラグレジスタに反映し、ＭＰＵがそのレジスタをリードすることで、異常に対応する回転電機の制御を行っている。しかしながら、ＭＰＵが異常状態フラグレジスタのリードを行う周期の間に異常発生と異常復帰が発生した場合には、ＭＰＵは、この短い時間に発生した異常を検知することができず対応できないという問題がある。

さらに、従来の力行制御にあっては、力行動作中に回転電機の回転数が所定回転数に到達していない条件でモータロック異常の検知を行っている。回転数の測定は、ホールＩＣを用いて行っているが、パルス周期を測定する方式においては、測定時間にばらつきが生じてしまい、また、単位時間当たりのホールＩＣのパルス数を単純に測定する方法にあっては、１回転で１パルスしか発生しないので測定精度が十分でないという課題がある。また、力行制御の開始直後は、回転電機の回転数が少ないので、モータロックの誤検知が発生するという問題がある。

本発明の目的は、回転電機制御において力行制御から発電制御、発電制御から力行制御に直ちに移行しても制御動作が不安定になるのを防止することのできる回転電機制御装置、及び回転電機の制御方法を提供することにある。

本発明に係る回転電気制御装置は、力行または発電を行うために、回転電機の複数の固定子巻線端子とバッテリの低電位との間に接続された主回路と、前記主回路をＯＮ／ＯＦＦすることにより、前記力行または前記発電を制御する制御部とを備えた回転電機制御装置であって，
上位装置ＥＣＵからの指令に基づいて力行または発電の指令を出力するシーケンサと，前記回転電機の回転数を測定する回転数測定回路と，前記回転電機の回転数が予め設定した回転数で回転しているか否かを判定する回転数判定回路と，前記シーケンサの指令に基づいて、主回路のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、回転電機の力行制御を行う力行制御部と，前記シーケンサの指令に基づいて、主回路のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、回転電機の発電制御を行う発電制御部と，前記シーケンサの指令に基づいて、界磁電流の制御を行う界磁電流制御部と，前記回転電機の回転制御指令を行うＭＰＵと，前記上位装置ＥＣＵと前記ＭＰＵと通信を行うための信号送受信装置であるシリアル通信回路と，前記回転電機の異常を検知する異常検知回路と，を設け、前記シーケンサから出力する発電制御から力行制御への切換の際に、前記発電制御と前記力行制御の切換の間に待機制御を挿入するようにしたものである。

本発明に係る回転電機制御装置によると、回転電機制御において力行制御から発電制御、発電制御から力行制御に直ちに移行した場合であっても回転電機の制御動作が不安定になるのを防止することができる。

本発明は、力行または発電を行うために、回転電機の複数の固定子巻線端子とバッテリの低電位との間に接続された主回路と、主回路をＯＮ／ＯＦＦすることにより、力行または発電を制御する制御部とを備え、力行制御と発電を切り替えて制御する回転電機の制御方法において，回転電機の制御指令を、力行命令から発電命令に切り替える場合、あるいは発電命令から力行命令に切り替える場合に、力行命令と発電命令の間に待機命令を入れ、発電制御と力行制御が急速に切換るのを回避し、制御切替動作矛盾が発生しないように制御することによって実現される。

図１には、本発明に係る回転電機制御システムが示されており、この回転電機制御システムは、回転電機制御装置１０００と、主回路２０００と、回転電機３０００と、上位ＥＣＵ４０００と、バッテリ５０００とによって構成されている。

図１において、回転電機制御装置１０００は、ＩＣチップで構成されており、回転電機（Ｍ／Ｇ）３０００を制御するものである。この回転電機３０００は、三相交流モータ／ジェネレータで構成され、自動車がアイドルストップでエンジン停止後のエンジンの始動時に、力行、即ちモータ（電動機）として作用し、自動車が回生時にジェネレータ（発電機）として作用するものである。

この回転電機制御装置１０００は、シーケンサ１１００と、回転数測定回路１２００と、回転数判定回路１３００と、力行制御部１４００と、発電制御部１５００と、界磁電流制御部１６００と、ＭＰＵ１７００と、ＭＰＵインタフェース回路１８００と、シリアル通信回路１９００と、異常検知回路１９５０とによって構成されている。

この回転電機制御装置１０００には、バッテリ５０００が接続され、６〜４０Ｖの電圧が供給されている（例えば、１４Ｖ）。また、このバッテリ５０００には、回転電機３０００に直列に図示されていないが、フィールドＭＯＳ（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ）とＱＦＣ−ＭＯＳ（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）が挿入接続されている。この回転電機３０００は界磁コイルに流す電流量により、力行時にはトルクを、回生時に発電量を制御している。何らかの原因で、この界磁コイルに流す電流が制御出来なくなると、場合によっては重大な事故を引き起こす恐れがあため、界磁コイルに流れる電流が制御できなくなった場合には、安全措置として直ちに電流を遮断してやる必要がある。界磁コイルに直列に挿入接続されているフィールドＭＯＳ（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ）とＱＦＣ−ＭＯＳ（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）は、界磁コイルに流れる電流量を制御したり回路を遮断するためのものである。

また、このバッテリ５０００には、回転電機３０００の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの各コイルにそれぞれ直列に主回路２０００（具体的には、上側アームＰＭＯＳと下側アームＮＭＯＳ）が挿入接続されている。この主回路２０００（具体的には、上側アームＰＭＯＳと下側アームＮＭＯＳ）は、インバータを構成し、発電制御部１５００からの出力制御信号によって交互にＯＮ・ＯＦＦして回転電機３０００に三相交流電流を供給し、電動機として作用させるようになっている。また、この主回路２０００（具体的には、上側アームＰＭＯＳ）の各ゲート端子は、力行制御部１４００からの出力制御信号によって、力行制御されるようになっている。

次に、この回転電機３０００における力行制御時と発電制御時の制御動作について説明する。

回転電機制御装置１０００に設けられたシリアル通信回路１９００は、通信を行うための信号送受信装置（ＬＩＮインターフェース）で、このシリアル通信回路１９００は、上位装置ＥＣＵ（エンジン制御装置）４０００からＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の通信信号（指令信号）を受信したり、上位装置ＥＣＵ４０００にＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の通信信号を送信する中継を行うものである。このシリアル通信回路１９００で受信したＬＩＮの信号は、ＭＰＵインタフェース回路１８００を介してＭＰＵ１７００に入力され処理される。

上位装置ＥＣＵ４０００から回転電機制御装置１０００に送信される発電制御と力行制御の指令信号及び発電電圧要求値等の信号は、シリアル通信で送られ、シリアル通信回路１９００で受信され、このシリアル通信回路１９００で受信した発電制御と力行制御及び発電電圧要求値等のＬＩＮの信号は、ＭＰＵインタフェース回路１８００を介してＭＰＵ１７００に入力され、各制御を行う動作処理が行われる。このＭＰＵ１７００においては、ＭＰＵインタフェース回路１８００を介して上位装置ＥＣＵ４０００から送信されてきた情報（データ）に対応した命令コード及び制御データを各制御ブロック（シーケンサ１１００、回転数測定回路１２００、回転数判定回路１３００、力行制御部１４００、発電制御部１５００、界磁電流制御部１６００）にＭＰＵインタフェース回路１８００を介して出力する。そして、力行制御部１４００は、力行制御時に、発電制御部１５００は、発電制御時に。それぞれ主回路２０００（具体的には、上側アームＰＭＯＳと下側アームＮＭＯＳ）の各ＭＯＳのＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、回転電機３０００の力行制御又は発電制御を行う。

また、異常検知回路１９５０においては、ＩＣチップで構成される回転電機制御装置１０００内の温度を検出する温度センサよる異常温度の検出、過電流異常を検出する過電流センサによる過電流の検出、力行動作中に回転電機３０００の回転数が所定値まで上昇しないモータロックを検出するモータロックセンサによるモータロックの検出等を行い、異常検知した内容をＭＰＵインタフェース回路１８００を介してシリアル通信回路１９００から上位装置ＥＣＵ４０００にＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の通信信号を送信するようになっている。

本発明に係る回転電機制御装置１０００においては、ＭＰＵ１７００からの命令コードを受けて力行制御部１４００、発電制御部１５００、界磁電流制御部１６００に制御信号を出力するシーケンサ１１００に特徴を有している。ここで、図２〜５を用いて、ＭＰＵ１７００が誤動作して発電制御と力行制御の切換制御指令が出力された場合であっても、発電制御と力行制御を急速に切換えないシーケンサ１１００の制御方法について説明する。図において、図２にはシーケンサ１１００の構成が、図３にはＭＰＵ１７００からシーケンサ１１００に出力される命令コードフォーマットが、図４には回転電機制御装置１０００の動作状態を示す動作状態レジスタの構成が、図５にはＭＰＵ１７００からシーケンサ１１００に出力される命令が誤命令時の動作を示したタイミングチャートがそれぞれ示されている。

図２に示されるシーケンサ１１００は、ステートマシン１１１０を備え、このステートマシン１１１０には、動作状態レジスタ１１１１が内蔵されている。この動作状態レジスタ１１１１は、誤命令マスク回路１１２０に接続されており、この誤命令マスク回路１１２０には、アービタ回路１１３０が接続されている。このアービタ回路１１３０には、異常状態フラグレジスタ１１４０が接続されており、アービタ回路１１３０には、ＭＰＵ判定異常フラグレジスタ１１６０から出力される信号が入力されるように構成されている。図中、異常履歴フラグレジスタ１１５０は、過電流、過回転、温度異常等の異常状態が発生したときに異常履歴フラグをたてるレジスタである。また、１１７０は、力行オーバタイム時間レジスタで、この力行オーバタイム時間レジスタ１１７０は、力行制御を行う時間がオーバタイムになったときにフラグをたてるレジスタである。１１８０は、力行オーバタイム時間レジスタ１１７０の時間を計測するためのタイマである。

図１に示される回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００からシーケンサ１１００に出力される指令信号（命令コード）は、図３に図示される命令コードフォーマットの下位４ビットに割り当てられ、この下位４ビットに割り当てられた命令コードは、ビットコード（「０００１」、「００１０」、「０１００」、「これ以外」）により発電命令、待機命令、力行命令の区別を行っている。

図２に示されるシーケンサ１１００を構成するステートマシン１１１０に内蔵される動作状態レジスタ１１１１は、回転電機制御装置１０００の動作状態（発電、待機、力行）を示したものである。すなわち、この動作状態レジスタ１１１１には、ＭＰＵ１７００からシーケンサ１１００に出力される指令信号（命令コード）に基づいて状態信号（状態コード）が入力される。この動作状態レジスタ１１１１には、入力される状態信号（状態コード）、図４に図示される情報コードフォーマットの下位４ビットに割り当てられ、この下位４ビットに割り当てられた状態コードは、ビットコード（「００００」、「０００１」、「００１０」、「０１００」）により動作状態 始動シーケンサ、発電状態、力行状態、各種保護の状態の区別を行っている。

また、図１に示される回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００からシーケンサ１１００に指令信号（命令コード）を出力する場合、「力行命令→発電命令」、「発電命令→力行命令」の切り替えを命令するに当たって、力行命令と発電命令の間に待機命令を入れるように制御している。すなわち、力行命令から発電命令に切り替える場合は、「力行命令→待機命令→発電命令」と命令を出力し、発電命令から力行命令に切り替える場合は、「発電命令→待機命令→力行命令」と命令を出力する。このように制御指令を、力行命令から発電命令に切り替える場合、あるいは発電命令から力行命令に切り替える場合は、力行命令と発電命令の間に待機命令を入れるように制御することにより、発電制御と力行制御が急速に切換るのを回避することができる。しかし、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００が誤動作した場合、すなわち、発電制御中に力行命令を出力したり、力行制御中の発電命令を出力する場合がある。

そこで、本実施例においては、図１に図示の回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００から出力される指令信号（命令コード）をシーケンサ１１００の誤命令マスク回路１１２０に一旦入力する。この誤命令マスク回路１１２０は、図２に示されるシーケンサ１１００を構成するステートマシン１１１０に内蔵される動作状態レジスタ１１１１に記憶されている動作コードと回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００から出力されてくる指令信号（命令コード）を分析して誤命令か否かの検出を行う。この検出結果、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００から出力されてくる指令信号（命令コード）が、誤命令であると検出すると、ＭＰＵ１７００から出力されてくる指令信号（命令コード）を無視するマスク処理を行い、このマスク処理した指令信号（命令コード）を、シーケンサ１１００のアービタ回路１１３０を介してステートマシン１１１０に出力する。そして、この誤命令マスク回路１１２０でＭＰＵ１７００から出力されてくる指令信号（命令コード）を無視するマスク処理を行った指令信号（命令コード）に基づいて、「発電動作→待機動作→力行動作」と動作状態を切り換え、また異常状態フラグレジスタ１１４０によって保護に動作状態を切り換える処理を行う。

このマスク処理動作を行った際に、誤命令マスク回路１１２０においてマスク処理された指令信号（命令コード）と異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶されている動作状態の切り換えが競合する場合がある。この場合は、アービタ回路１１３０の処理において、異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶されている動作状態による保護への状態切り換えを優先させる。この誤命令マスク回路１１２０における動作例は、図５のタイミングチャートで示してある。この図５に図示のタイミングチャートは、動作状態レジスタ１１１１が発電動作を示している時に、ＭＰＵ１７００から出力されてくる指令信号（命令コード）が力行命令という誤命令が出力されて、指令信号（命令コード）がマスクされる動作を示した例である。

このように、本願発明に係る回転電機制御装置の実施例は、指令信号（命令コード）に力行命令と発電命令に加えて待機命令を新設し、図１に図示の回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００から一旦待機命令を出力し、力行命令及び発電命令を出力するようにしたこと、及び回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０が誤動作して発電中の力行命令や力行中の発電命令の誤命令を出力しても、誤命令マスク回路１１２０により誤命令をマスクすることで、発電と力行制御間の不正な切換が起こらないようにしてある。

また、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０が回転電機制御システム内部での異常発生を確実に検知するために、本実施例においては、図２に図示のシーケンサ１１００の異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶される図６に図示の異常発生と異常復帰の検知結果を反映する異常状態フラグフォーマットに加えて、図７に示すように異常発生を専用回路で検知（フラグセット）し、マイコン側でフラグクリアさせる異常発生フラグフォーマットを記憶する異常履歴フラグレジスタ１１５０を設けている。この図６に図示の異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶される異常状態フラグフォーマットのビット構成と図７に図示の異常履歴フラグレジスタ１１５０に記憶される異常発生フラグフォーマットのビット構成は同じで、異常の種類毎にフラグビットが割り付けられている。

いま、過電流異常が発生した場合を例に採ると、図２に図示のシーケンサ１１００の異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶される図６に図示の異常状態フラグフォーマットの７ビット目と、図２に図示のシーケンサ１１００の異常履歴フラグレジスタ１１５０に記憶される図７に図示の異常発生フラグフォーマットの７ビット目に１がセットされる。そして、いま、過電流異常が復帰して正常な電流値に戻ったとすると、図２に図示のシーケンサ１１００の異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶される図６に図示の異常状態フラグフォーマットだけ７ビット目が「０」に自動的にリセットされる。

一方、図２に図示のシーケンサ１１００の異常履歴フラグレジスタ１１５０に記憶される図７に図示の異常発生フラグフォーマットの７ビット目のリセットは、過電流異常が復帰して正常な電流値に戻ったときに行われるのではなく、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０で図２に図示のシーケンサ１１００の異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶される図６に図示の異常状態フラグフォーマットの状態を読んで、異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶される異常状態フラグフォーマットの７ビット目が「０」、つまり過電流異常が復帰していることを確認してから行う。

ここで、過電流異常が発生した場合の回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０から上位装置ＥＣＵ４０００に、過電流の異常が発生したことを通知する動作を図８を用いて説明する。すなわち、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０が図２に図示のシーケンサ１１００の異常履歴フラグレジスタ１１５０に記憶される図７に図示の異常発生フラグフォーマットの過電流の異常履歴フラグをリードして、過電流の異常履歴フラグに「１」が立っていれば過電流の異常があったと判断し、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０は、上位装置ＥＣＵ４０００に過電流の異常があったことを通知する処理を行う。

そして、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０が、上位装置ＥＣＵ４０００に過電流の異常通知した後に、図２に図示のシーケンサ１１００の異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶される図６に図示の異常状態フラグフォーマットの異常状態フラグをリードして、過電流の異常履歴フラグが「０」になっていれば、過電流異常は復帰していると判断し、図２に図示のシーケンサ１１００の異常履歴フラグレジスタ１１５０に記憶される図７に図示の異常発生フラグフォーマットの過電流の異常履歴フラグに「０」を書き込む。

また、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０が、上位装置ＥＣＵ４０００に過電流の異常通知した後に、図２に図示のシーケンサ１１００の異常状態フラグレジスタ１１４０に記憶される図６に図示の異常状態フラグフォーマットの異常状態フラグをリードして、過電流の異常履歴フラグが「１」になっていれば、過電流異常は継続していると判断し、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０は、上位装置ＥＣＵ４０００に過電流異常であることの通知処理を継続して行わせる。このようにして、過電流異常（ここでは、過電流異常を例に採っているが、温度異常等、他の異常であってもよい）発生を確実に回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０が検知し、上位装置ＥＣＵ４０００に通知することができる。

次に、他の異常状態、力行動作中に回転電機３０００の回転数が所定値まで上昇しないモータロックを例に採って説明する。このモータロックの異常を検知するには、回転電機３０００の回転数を回転電機３０００に設けられているホールＩＣの信号を用いて測定する必要がある。このホールＩＣによって検出される信号は、図１に図示の回転電機制御装置１０００の回転数測定回路１２００に取り込まれる。

この図１に図示の回転電機制御装置１０００の回転数測定回路１２００は、図９に示す如き構成を有している。図９において、回転数測定回路１２００は、エッジ検出回路１２１０と、パルス合成回路１２２０と、タイマ１２３０と、カウンタ１２４０と、サンプリング期間レジスタ１２５０と、回転数レジスタ１２６０とによって構成されている。そして、この回転数測定回路１２００は、図１０のようなタイミングで動作させて回転電機３０００の回転数を測定している。

このエッジ検出回路１２１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のホールＩＣ入力信号の両エッジを検出してパルス出力するものである。また、パルス合成回路１２２０は、エッジ検出回路１２１０において両エッジを検出したＵ相、Ｖ相、Ｗ相のパルス信号を合成するものである。そして、タイマ１２３０は、サンプリング期間を指定するためのもので、カウンタ１２４０は、サンプリング期間中の合成パルス数をカウントするものである。さらに、サンプリング期間レジスタ１２５０は、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１１７０からサンプリング期間を設定するためのものである。また、回転数レジスタ１２６０は、カウンタ１２４０のカウント結果をサンプリング期間で更新して記憶するものである。

図１に図示の回転電機制御装置１０００の回転数測定回路１２００に入力されるホールＩＣから出力される信号は、パルスＤＵＴＹが約５０％であるので、ホールＩＣ出力信号の立上りエッジと立下りエッジを使用することができ、また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の位相が１２０度ずつずれているので、各相で両エッジを検出してパルスを合成したものを回転数測定に用いることができる。したがって、単純にホールＩＣ出力信号の１相分のパルス数をカウントするよりも６倍のパルス数を得ることができ、測定精度を６倍に向上することができる。

この回転電機制御装置１０００の回転数測定回路１２００には、回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００からサンプリング期間を設定できるように、サンプリング期間レジスタ１２５０が設けられている。このサンプリング期間レジスタ１２５０を設けることによって、回転数の測定レンジと測定時間を回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００で自在に変更することができる。すなわち、例えば、測定レンジを倍にしたい場合は、サンプリング期間を半分に設定することで、測定可能な最大回転数を倍にすることができる。

この所定の回転数以下を検出するモータロック検知と所定の回転数以上を検出する過回転検知は、図１１に示される回転数判定回路１３００によって行われる。この回転数判定回路１３００は、判定遅延レジスタ１３１０と、過回転判定レジスタ１３２０と、モータロック判定レジスタ１３３０と、タイマ１３４０と、比較器１３５０と、比較器１３６０と、マスク回路１３７０とによって構成されている。そして、モータロックと過回転の所定値は、予め回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００によって、モータロック判定レジスタ１３３０と過回転判定レジスタ１３２０に設定されている。

モータロック検知の場合は、比較器１３６０においてモータロック判定レジスタ１３３０の値よりも回転数レジスタの値が小さいか否かを判定し、その結果をマスク回路１３７０に出力する。一方、過回転検知の場合は、比較器１３７０において過回転判定レジスタ１３２０の値よりも回転数レジスタの値が大きいか否か判定し、その結果をマスク回路１３７０に出力する。

そして、モータロックの検知は、図１２に図示のタイミングチャートに示すように、力行制御を開始してから一定時間経過してから行うようにしている。それは、力行制御開始直後は、回転電機３０００の回転数が少ないので、モータロックの誤検知を防ぐ目的がある。回転電機制御装置１０００のＭＰＵ１７００から判定遅延レジスタ１３１０に所定時間を設定し、タイマ１３４０は力行開始からの所定時間を測定し、力行制御でかつ力行開始から所定時間経過した場合のみマスク回路１３７０に判定許可信号を出力する。マスク回路１３７０は、タイマ１３４０からの判定許可信号を受けた時のみ、比較器１３６０、１３５０それぞれの比較結果をモータロック検知信号、過回転検知信号として出力する。以上の手段により、力行動作開始直後の誤検知を防止することができる。

このように構成される本実施例は、ＭＰＵから発行する発電命令と力行命令の間に、何も行わない待機命令を発行するようにして、発電と力行の制御が急速に切り換ることがないようにしてある。また、本実施例は、ＭＰＵが誤動作して、発電中の力行命令や力行中の発電命令が発行されても、誤動作による命令を無視する誤命令マスク機能を設けることで、安全で確実な発電と力行制御を行えるようにしてある。

また、本実施例は、システム内の異常発生と異常復帰の検知結果を反映する異常状態フラグレジスタに加えて、制御回路で異常発生を検知（フラグセット）し、ＭＰＵ側でフラグクリアさせる異常履歴フラグレジスタを新たに設けてある。これにより、ＭＰＵは、システム内の異常発生を確実に検知できる。

さらに、本実施例は、ホールＩＣを用いた回転数測定の精度向上のため、ホールＩＣから入力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各パルスの両エッジを検出してエッジ検出パルス出力する。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各エッジ検出パルスをＯＲ回路で合成することにより、１回転で６パルスの合成パルスを発生させて測定精度を向上させることができる。本実施例は、ＭＰＵで指定された所定期間内の合成パルス数をカウントすることにより、回転数測定時間のばらつきを削減している。

さらにまた、本実施例においては、力行制御の開始時から一定期間モータロックを検知しないようにすることで、力行直後のモータロックの誤検知を回避できる。本実施例においては、モータロックを検知しない一定期間は、制御回路内部のタイマで作られ、ＭＰＵから設定された判定遅延レジスタの値によって決めることができる。

回転電機制御システムの構成図。 図１に図示のシーケンサの構成図。 図１に図示のＭＰＵからシーケンサに出力される命令コード・フォーマットを示す図。 図１に図示の回転電機制御装置の動作状態を示す動作状態レジスタの構成図。 図１に図示のＭＰＵからシーケンサに出力される命令が誤命令時の動作を示すタイミングチャート。 図２に図示のシーケンサの異常状態フラグレジスタに記憶される異常発生と異常復帰の検知結果を反映する異常状態フラグフォーマットの構成図。 図２に図示のシーケンサの異常履歴フラグレジスタに記憶される異常発生フラグフォーマットの構成図。 過電流異常が発生した場合の回転電機制御装置のＭＰＵから上位装置ＥＣＵに過電流の異常が発生したことを通知する動作を示す図。 図１に図示の回転電機制御装置の回転数測定回路の構成図。 図９に図示の回転数測定回路の回転電機の回転数の測定するタイミングチャート。 図１に図示の回転電機制御装置の回転数判定回路の構成図。 図１１に図示の回転数判定回路によるモータロック判定のタイミングチャート。

符号の説明

１０００…回転電機制御装置、２０００…主回路、３０００…回転電機、４０００…上位ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）、４０００…バッテリ
１１００…シーケンサ、１２００…回転数測定回路、１３００…回転数判定回路、１４００…力行制御部、１５００…発電制御部、１６００…界磁制御部、１７００…ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）、１８００…ＭＰＵインタフェース回路、１９００…シリアル通信回路、１９５０…異常検知回路、
１１１０…ステートマシン、１１１１…動作状態レジスタ、１１２０…誤命令マスク回路、１１３０…アービタ回路、１１４０…異常状態フラグレジスタ、１１５０…異常履歴フラグレジスタ、１１６０…ＭＰＵ判定異常フラグレジスタ、１１７０…力行オーバタイム時間レジスタ、１１８０…タイマ、
１２１０…エッジ検出回路、１２２０…パルス合成回路、１２３０…タイマ、１２４０…カウンタ、１２５０…サンプリング期間レジスタ、１２６０…回転数レジスタ、
１３１０…判定遅延レジスタ、１３２０…過回転判定レジスタ、１３３０…モータロック判定レジスタ、１３４０…タイマ、１３５０…比較器、１３６０…比較器、１３７０…マスク回路

Claims (7)

1. 力行または発電を行うために、回転電機の複数の固定子巻線端子とバッテリの低電位との間に接続された主回路と、
   前記主回路をＯＮ／ＯＦＦすることにより、前記力行または前記発電を制御する制御部とを備えた回転電機制御装置であって，
   上位装置ＥＣＵからの指令に基づいて力行または発電の指令を出力するシーケンサと，
   前記回転電機の回転数を測定する回転数測定回路と，
   前記回転電機の回転数が予め設定した回転数で回転しているか否かを判定する回転数判定回路と，
   前記シーケンサの指令に基づいて、主回路のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、回転電機の力行制御を行う力行制御部と，
   前記シーケンサの指令に基づいて、主回路のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、回転電機の発電制御を行う発電制御部と，
   前記シーケンサの指令に基づいて、界磁電流の制御を行う界磁電流制御部と，
   前記回転電機の回転制御指令を行うＭＰＵと，
   前記上位装置ＥＣＵと前記ＭＰＵと通信を行うための信号送受信装置であるシリアル通信回路と，
   前記回転電機の異常を検知する異常検知回路と，
   を設け、前記シーケンサから出力する発電制御から力行制御への切換の際に、前記発電制御と前記力行制御の切換の間に待機制御を挿入するようにしたことを特徴とする回転電機制御装置。
2. 前記シーケンサは，
   前記回転電機の現在の動作状態を示す動作状態レジスタを備えたステートマシンと，
   前記発電制御と前記力行制御の切換の間に挿入する前記待機制御を生成する誤命令マスク回路と，
   過電流、過回転、温度異常等の異常状態が発生しているときにフラグをたてる異常状態フラグレジスタと，
   過電流、過回転、温度異常等の異常状態が発生したときに異常履歴フラグをたてる異常履歴フラグレジスタと，
   を設けたものである請求項１に記載の回転電機制御装置。
3. 前記上位装置ＥＣＵから、発電制御中に力行制御を行う指令信号が、又は力行制御中に発電制御を行う指令信号が出力された場合、その変更命令を無効とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機制御装置。
4. 前記回転電機内に該回転電機の回転数を測定するホールＩＣを設け，
   前記ホールＩＣから出力される前記回転電機の複数相の出力信号の立上りエッジと立下りエッジを検出して合成パルス信号を生成し、該合成パルス信号を所定のサンプリング期間カウントして回転数を計測することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の回転電機制御装置。
5. 前記回転数測定回路によって前記回転電機の回転数が予め設定した回転数を下回るモータロックの検出は、前記力行制御動作開始から一定期間停止することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の回転電機制御装置。
6. 前記シーケンサと、回転数測定回路と、回転数判定回路と、力行制御部と、発電制御部と、界磁電流制御部と、ＭＰＵと、シリアル通信回路と、異常検知回路を半導体基板又は多層絶縁基板上に集積して１つのパッケージに封止して形成したことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の回転電機制御装置。
7. 力行または発電を行うために、回転電機の複数の固定子巻線端子とバッテリの低電位との間に接続された主回路と、
   前記主回路をＯＮ／ＯＦＦすることにより、前記力行または前記発電を制御する制御部とを備え、力行制御と発電を切り替えて制御する回転電機の制御方法において，
   前記回転電機の制御指令を、力行命令から発電命令に切り替える場合、あるいは発電命令から力行命令に切り替える場合に、力行命令と発電命令の間に待機命令を入れ、発電制御と力行制御が急速に切換るのを回避し、制御切替動作矛盾が発生しないように制御することを特徴とする回転電機の制御方法。

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