JP2009254004A - 電動機の制御回路および電動機の制御回路を備えた移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で、複数の電動機の回転速度を制御することのできる技術を提供する。
【解決手段】
複数の電動機を備えた移動体の制御回路１００は、複数の電動機をそれぞれ駆動させる駆動信号をそれぞれ生成する複数の駆動信号生成部１２０Ｌ，１２０Ｒと、複数の電動機のうちの１つの電動機の回転速度を検出し、回転速度に応じた周波数を示す回転信号を生成する回転信号生成部３２Ｌと、複数の電動機のうちの１つの電動機に関する目標回転速度を設定し、設定された目標回転速度に応じた周波数を示す基準回転信号を生成する基準回転信号生成部１０４と、回転信号と基準回転信号との位相差を検出し、位相差を示す位相差信号を生成する位相差信号生成部１０８と、を備える。複数の駆動信号生成部１２０Ｌ，１２０Ｒは、位相差信号に基づいて、駆動信号をそれぞれ生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機の制御回路に関するものである。

近年、電動機の回転速度の制御の精度の向上が望まれている。回転速度を制御する場合における電動機としては、ブラシレスモータが利用されることがある。ブラシレスモータに関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

特開２００１−２９８９８２号公報

ところで、近年では、内燃機関の代わりに複数の電動機を採用した車両も開発されている。しかしながら、複数の電動機の制御はかなり複雑であり、その回路構成も複雑であるという問題があった。

本発明は、比較的簡単な構成で、複数の電動機の回転速度を制御することのできる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。

[適用例１]
複数の電動機を備えた移動体の制御回路であって、
前記複数の電動機をそれぞれ駆動させる駆動信号をそれぞれ生成する複数の駆動信号生成部と、
前記複数の電動機のうちの１つの電動機の回転速度を検出し、前記回転速度に応じた周波数を示す回転信号を生成する回転信号生成部と、
前記複数の電動機のうちの１つの電動機に関する目標回転速度を設定し、前記設定された目標回転速度に応じた周波数を示す基準回転信号を生成する基準回転信号生成部と、
前記回転信号と前記基準回転信号との位相差を検出し、前記位相差を示す位相差信号を生成する位相差信号生成部と、
を備え、
前記複数の駆動信号生成部は、前記位相差信号に基づいて、前記駆動信号をそれぞれ生成する、制御回路。
適用例１の制御回路によれば、複数の電動機のうちの１つの電動機の目標回転速度に基づいて、複数の電動機の回転速度を制御することができる。

[適用例２]
適用例１に記載の制御回路であって、
前記複数の駆動信号生成部は、前記位相差が小さくなるように、前記駆動信号をそれぞれ生成する、制御回路。
適用例２の制御回路によれば、複数の電動機の回転速度を、目標回転速度に精度よく追従させることができる。

[適用例３]
適用例１または２に記載の制御回路であって、
前記複数の駆動信号生成部は、前記複数の電動機の回転速度に差を生じさせるように前記駆動信号をそれぞれ生成して、前記移動体の舵角制御を行なう、制御回路。
適用例３の制御回路によれば、複数の電動機の回転速度に差が生じるので、移動体の舵角制御を行なうことができる。

[適用例４]
適用例１ないし３のいずれかに記載の制御回路であって、
前記複数の駆動信号生成部は、前記複数の電動機のうちの少なくとも１つの回転方向が、他の電動機の回転方向と異なるように前記駆動信号をそれぞれ生成して、前記移動体の向きの変更を行なう、制御回路。
適用例４の制御回路によれば、複数の電動機の回転方向のうちの少なくとも１つの回転方向が、他の回転方向とは異なることとなるので、移動体の向きの変更を容易に行なうことができる。

[適用例５]
適用例１ないし４のいずれかに記載の制御回路であって、さらに、
前記複数の電動機をそれぞれ発電機として機能させる複数の回生回路部を備え、
前記複数の回生回路部は、前記複数の電動機の回転速度に差を生じさせるように、前記複数の電動機のうちの少なくとも１つを発電機として機能させて、前記移動体の舵角制御を行なう、制御回路。
適用例５の制御回路によれば、複数の電動機の回転速度に差が生じるので、移動体の舵角制御を行なうことができる。さらに、回生回路部から回生された電力を蓄電することもできる。

[適用例６]
複数の電動機を備えた移動体であって、
適用例１ないし５のいずれかに記載の制御回路を備える、
移動体。

[適用例７]
適用例６に記載の移動体であって、さらに、
前記複数の電動機の回転をそれぞれ制動させる複数の制動装置を備え、
前記複数の制動装置は、前記複数の電動機の回転速度に差を生じさせるように、前記複数の電動機のうちの少なくとも１つの回転を制動させて、前記移動体の舵角制御を行なう、移動体。

適用例６および適用例７によれば、移動体の速度制御や舵角制御を行うことができる。

[適用例８]
適用例６または７に記載の移動体であって、
前記複数の電動機の数は２つであり、
前記２つの電動機が回転させる２つの車輪の回転軸は直線上にある、移動体。
適用例８によれば、２つの車輪の回転軸が直線上である移動体の速度制御や舵角制御を行うことができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、移動体の制御方法、制御装置および制御システム、それらの方法または装置の機能を実現するための集積回路、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．第５実施例：
Ｆ．第６実施例：
Ｇ．変形例：

Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての移動体１０００の構成を示す説明図である。図１（Ａ）は、移動体１０００を上から見た図であり、図１（Ｂ）は、移動体１０００を正面から見た図である。移動体１０００は、固定台１０と、２つの車輪２０Ｌ，２０Ｒと、２つのモータ３０Ｌ，３０Ｒと、２つの回転センサ３２Ｌ，３２Ｒと、制御回路１００とを備えている。２つのモータ３０Ｌ，３０Ｒは、車輪２０Ｌ，２０Ｒをそれぞれ回転させる。２つの回転センサ３２Ｌ，３２Ｒは、モータ３０Ｌ，３０Ｒの回転速度をそれぞれ検出する。ただし、後述するように、２つの回転センサ３２Ｌ，３２Ｒは省略することが可能である。制御回路１００は、２つのモータ３０Ｌ，３０Ｒを制御する。この移動体１０００は、第１モータ３０Ｌと、第２モータ３０Ｒの回転速度を制御することによって、直進や旋回をすることが可能である。なお、移動体１０００は二輪であるため、固定台１０上にジャイロセンサや傾斜センサを設けて、固定台１０のバランスを取ることが好ましい。

図２は、第１実施例における移動体１０００の制御回路１００の構成を示すブロック図である。制御回路１００は、ＣＰＵ１０２と、基準回転信号生成部１０４と、ＰＬＬ制御部１０６とを備えている。ＰＬＬ制御部１０６は、位相比較部１０８と、ループフィルタ１１０と、分周器１１２とを備えている。さらに、制御回路１００は、第１モータ３０Ｌを制御対象とする回路として、第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌと、第１駆動ドライバ部１２２Ｌとを備えている。同様に、制御回路１００は、第２モータ３０Ｒを制御対象とする回路として、第２ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｒと、第２駆動ドライバ部１２２Ｒとを備えている。これらの動作については後述する。また、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒには、それぞれ第１と第２のホールセンサ３１Ｌ，３１Ｒが設けられている。この第１と第２のホールセンサ３１Ｌ，３１Ｒは、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒ内におけるロータとステータとの位置関係を示す第１と第２の磁極位置信号ＳＳ１，ＳＳ２をそれぞれ出力する。第１と第２の磁極位置信号ＳＳ１，ＳＳ２の波形は、略正弦波状である。なお、この制御回路１００では、第２の回転センサ３２Ｒは省略された構成となっている。また、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒは、単相全波駆動のモータとして説明する。

図３は、制御回路１００内の信号を示すタイミングチャートである。この図３には、基準回転信号生成部１０４の出力である基準回転信号ＢＲと、第１回転センサ３２Ｌの出力である第１センサパルス信号ＣＰ１と、分周器１１２の出力である実回転速度パルス信号ＲＰと、位相比較部１０８の出力であるアップ信号ＵＰ及びダウン信号ＤＷと、クロック信号ＣＬＫと、ループフィルタ１１０の出力であるＬＰＦ信号Ｑ１１０と、第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌの内部（図７）で生成される第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１とが描かれている。以下では、図２及び図３を参照して、制御回路１００内の動作について説明する。

ＣＰＵ１０２（図２）は、基準回転信号生成部１０４に対して基準周波数指令ＢＦを供給する。この基準周波数指令ＢＦは、外部からの速度指令に基づいて、基準回転信号ＢＲの周波数を定める。基準回転信号ＢＲの周波数は、外部からの速度指令が示す目標の回転速度を示している。

さらに、ＣＰＵ１０２は、後述する第１と第２のＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌ，１２０Ｒに対して、第１と第２の正転・逆転指令ＲＤ１，ＲＤ２をそれぞれ供給する。第１と第２の正転・逆転指令ＲＤ１，ＲＤ２は、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒのそれぞれの回転方向を定める指令である。基準回転信号生成部１０４は、基準周波数指令ＢＦに基づいて、基準回転信号ＢＲを生成する。基準回転信号ＢＲは、前述したように、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒの制御目標の回転速度を示す信号である。

第１回転センサ３２Ｌは、第１モータ３０Ｌの回転速度に応じた周波数を示す第１センサパルス信号ＣＰ１を出力する。この第１回転センサ３２Ｌとしては、例えば、ロータリーエンコーダ等を用いることができる。分周器１１２は、この第１センサパルス信号ＣＰ１を分周することによって、第１モータ３０Ｌの回転速度に即した実回転速度パルス信号ＲＰを出力する。本実施例における第１センサパルス信号ＣＰ１では、モータが１回転した場合に、６つのパルスを発生する。そして、実回転速度パルス信号ＲＰは、第１センサパルス信号ＣＰ１が６つのパルスを発生する間に、１つのパルスを発生する。すなわち、実回転速度パルス信号ＲＰは、モータが１回転した場合に、１つのパルスを発生する。ただし、モータの１回転の間にそれぞれの信号が発生するパルスの数は、任意の数に設定することができる。

位相比較部１０８は、基準回転信号ＢＲの位相と、実回転速度パルス信号ＲＰの位相とを比較し、その位相差を示す位相差信号ＰＤを出力する。本実施例では、この位相差信号ＰＤに基づいて、２つのモータ３０Ｌ，３０Ｒの回転速度の制御を行なう。この位相差信号ＰＤは、アップ信号ＵＰと、ダウン信号ＤＷとを含んでいる。すなわち、位相比較部１０８は、実回転速度パルス信号ＲＰよりも先に基準回転信号ＢＲが立ち上がった場合には、実回転速度パルス信号ＲＰの位相を進めるため、基準回転信号ＢＲの立ち上がりエッジにおいてアップ信号ＵＰをハイレベルとし、その後、実回転速度パルス信号ＲＰの立ち上がりエッジにおいてアップ信号ＵＰをローレベルとする。また、位相比較部１０８は、基準回転信号ＢＲよりも先に実回転速度パルス信号ＲＰが立ち上がった場合には、実回転速度パルス信号ＲＰの位相を遅らせるため、実回転速度パルス信号ＲＰの立ち上がりエッジにおいてダウン信号ＤＷをハイレベルとし、その後、基準回転信号ＢＲの立ち上がりエッジにおいてダウン信号ＤＷをローレベルとする。ループフィルタ１１０は、位相差信号ＰＤのアップ信号ＵＰと、ダウン信号ＤＷとに基づいて、ＬＰＦ信号Ｑ１１０を出力する。なお、ループフィルタ１１０の動作については後述する。

第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌは、後述するように、ＬＰＦ信号Ｑ１１０に基づいて第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１を生成し、さらにこの第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１と、ＣＰＵ１０２から供給される第１正転・逆転指令ＲＤ１と、第１ホールセンサ３１Ｌから供給される第１磁極位置信号ＳＳ１とに基づいて、第１駆動信号ＤＲＶ１を生成する。この第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティ比は、ＬＰＦ信号Ｑ１１０に基づいて算出される。第１駆動ドライバ部１２２Ｌは、第１駆動信号ＤＲＶ１に基づいて第１モータ３０Ｌを駆動する。なお、第２ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｒと、第２駆動ドライバ部１２２Ｒの動作については、それぞれ第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌと、第１駆動ドライバ部１２２Ｌと同じであるため、説明を省略する。

図４は、基準回転信号生成部１０４の内部構成を示す説明図である。基準回転信号生成部１０４は、水晶発振器１３０と、分周器１３１と、位相比較部１３２と、ループフィルタ１３４と、電圧発振器（ＶＣＯ）１３６と、分周器１３８とを備えている。ここで、位相比較部１３２と、ループフィルタ１３４と、電圧発振器１３６と、分周器１３８は、ＰＬＬ回路１４０を構成している。ＣＰＵ１０２は、基準周波数指令ＢＦによって、分周器１３１の分周値Ｍの値と、分周器１３８の分周値Ｎの値を書き換えることが可能であり、電圧発振器１３６から出力される基準回転信号ＢＲの周波数を任意に設定することができる。

図５（Ａ）は、ループフィルタ１１０の構成を示す説明図であり、図５（Ｂ）は、ループフィルタ１１０に対して入出力される信号を示すタイミングチャートである。ループフィルタ１１０は、アップダウンカウンタであり、位相比較部１０８から出力されるアップ信号ＵＰ及びダウン信号ＤＷと、クロック信号ＣＬＫとを入力とし、ＬＰＦ信号Ｑ１１０を出力する。すなわち、ループフィルタ１１０は、アップ信号ＵＰがハイレベルを示している期間では、ＬＰＦ信号Ｑ１１０の出力値をクロック信号ＣＬＫに同期して加算し、ダウン信号ＤＷがハイレベルを示している期間では、ＬＰＦ信号Ｑ１１０の出力値をクロック信号ＣＬＫに同期して減算する。

図６は、アナログ回路で実現したループフィルタ１１０の一例を示す説明図である。この図６で示すループフィルタ１１０は、ラグ型のローパスフィルタである。ループフィルタ１１０をこのようなアナログ回路で構成しても、位相比較部１０８からの出力である位相差信号ＰＤを平滑化することができる。なお、このループフィルタ１１０では、アナログ信号の出力をデジタル信号に変換してから、ＬＰＦ信号Ｑ１１０の出力を行なっている。

図７は、第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌの内部構成の一例を示す説明図である。第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌは、ＰＷＭ信号生成部１５２と、マルチプレクサ１５４とを備えている。ＰＷＭ信号生成部１５２は、ＬＰＦ信号Ｑ１１０の信号レベルに応じて、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１を生成する。マルチプレクサ１５４は、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１と、ＣＰＵ１０２からの正転・逆転指令ＲＤと、第１ホールセンサ３１Ｌからの第１磁極位置信号ＳＳ１とに基づいて、第１駆動信号ＤＲＶ１を生成する。この第１駆動信号ＤＲＶ１は、第１駆動ドライバ部１２２Ｌに供給される（図２）。

図８（Ａ）は、ＰＷＭ信号生成部１５２内での第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１の生成方法の一例を示す説明図である。図８（Ｂ）は、ＬＰＦ信号Ｑ１１０の出力レベルと、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティ比との関係を示すグラフである。ＰＷＭ信号生成部１５２内に設けられたコンパレータ１５６は、ＬＰＦ信号Ｑ１１０と、基準となる三角波ＴＷとを比較し、その比較結果を第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１として出力する（図８（Ａ））。すなわち、ＬＰＦ信号Ｑ１１０の出力レベルが大きければ、ＰＷＭ信号生成部１５２によって生成される第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティ比は大きくなり（図８（Ｂ））、第１モータ３０Ｌの回転速度は大きくなる。反対に、ＬＰＦ信号Ｑ１１０の出力レベルが小さければ、ＰＷＭ信号生成部１５２によって生成される第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティ比は小さくなり、第１モータ３０Ｌの回転速度は小さくなる。ここで、第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌと、第２ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｒには、同じ出力レベルのＬＰＦ信号Ｑ１１０が供給されるため（図２）、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒの回転速度を等しくすることができる。

図９は、マルチプレクサ１５４内の信号を示すタイミングチャートである。なお、この図９では、ＬＰＦ信号Ｑ１１０の出力レベルが一定の場合を示しており、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティ比は一定として描かれている。また、この図９は、第１正転・逆転指令ＲＤ１が正転を指示している場合についての信号を示している。

マルチプレクサ１５４は、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１と、第１磁極位置信号ＳＳ１とに基づいて、２つの第１駆動信号ＤＲＶ１ａ，ＤＲＶ１ｂを出力する。すなわち、マルチプレクサ１５４は、第１磁極位置信号ＳＳ１の信号レベルが所定の閾値Ｔｈよりも大きい区間では、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１を第１駆動信号ＤＲＶ１ａとして出力し、一方、第１磁極位置信号ＳＳ１の信号レベルが所定の閾値Ｔｈよりも小さい区間では、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１を第１駆動信号ＤＲＶ１ｂとして出力する。なお、第１正転・逆転指令ＲＤ１が逆転を指示している場合には、第１と第２のＰＷＭ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を入れ替えて出力する。また、この閾値Ｔｈは、第１磁極位置信号ＳＳ１が示す最大値の中位点であることが好ましい。

図１０は、第１駆動ドライバ部１２２Ｌの内部構成の一例を示す回路図である。この第１駆動ドライバ部１２２Ｌは、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４と、４つのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４とを備えたＨ型ブリッジ回路である。トランジスタＴＲ１と、トランジスタＴＲ４には、第１駆動信号ＤＲＶ１ａが供給されており、一方、トランジスタＴＲ２と、トランジスタＴＲ３には、第１駆動信号ＤＲＶ１ｂが供給されている。図９で示すように、２つの第１駆動信号ＤＲＶ１ａ，ＤＲＶ１ｂは、第１磁極位置信号ＳＳ１の半周期ごとに、交互にハイレベルを示す。これにより、第１モータ３０Ｌ内の電磁コイル３８に流れる電流の向きは、ｉ１方向とｉ２方向とに交互に入れ替わる。したがって、電磁コイル３８が発生させる磁界の向きが、第１磁極位置信号ＳＳ１の半周期ごとに入れ替わるため、第１モータ３０Ｌは回転することができる。なお、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４は、４つのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４のＯＮ／ＯＦＦを切り替える時に発生するサージ電圧からトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４を保護するために設けられている。

以上の構成による移動体によれば、制御回路１００内に１つのＰＬＬ制御部１０６を設けるだけで、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒの回転速度を、目標の回転速度に制御することが可能となる。さらに、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒのうちの一方のモータをショートブレーキにより一時的に停止させれば、移動体の向きを変更することが可能となる。ここで「ショートブレーキ」とは、例えば図１０におけるトランジスタＴＲ１とトランジスタＴＲ３に入力される信号レベルをＶＣＣとし、かつ、トランジスタＴＲ２とトランジスタＴＲ４に入力される信号レベルをＧＮＤに落とすことにより、モータの回転を停止させる方法である。また、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒのうちの一方を正転させ、他方を逆転させることによっても、移動体の向きを変更することができる。

なお、ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌ，１２０Ｒは、本発明における駆動信号生成部に相当し、回転センサ３２Ｌ，３２Ｒは、本発明における回転信号生成部に相当する。また、位相比較部１０８は、本発明における位相差信号生成部に相当する。

Ｂ．第２実施例：
図１１は、第２実施例における移動体の制御回路１００ｂの構成を示すブロック図である。図２に示した第１実施例との違いは、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒのそれぞれに、第１と第２の機械ブレーキ３４Ｌ，３４Ｒが設けられている点だけであり、他の構成は第１実施例と同じである。この制御回路１００ｂ内のＣＰＵ１０２は、２つの機械ブレーキ３４Ｌ，３４Ｒに対して、それぞれ第１と第２のブレーキ指令ＢＣ１，ＢＣ２を供給する。第１と第２の機械ブレーキ３４Ｌ，３４Ｒは、それぞれのブレーキ指令ＢＣ１，ＢＣ２に従って、ブレーキ力を調節する。ここで、ＣＰＵ１０２は、２つの機械ブレーキ３４Ｌ，３４Ｒのブレーキ力が異なるように２つのブレーキ指令ＢＣ１，ＢＣ２を生成することができる。このようにすれば、２つのモータ３０Ｌ，３０Ｒの駆動力が同じであっても、２つのモータ３４Ｌ，３４Ｒの回転速度に差を生じさせることができる。したがって、第２実施例の移動体によれば、車輪２０Ｌ，２０Ｒの回転速度に差を生じさせることができ、移動体の舵角制御を実現することが可能となる。

図１２は、第１機械ブレーキ３４Ｌの構成を示す説明図である。なお、第２機械ブレーキ３４Ｒの構成は、図１２で示す第１機械ブレーキ３４Ｌと同じであるため、説明を省略する。第１機械ブレーキ３４Ｌは、励磁コイル６０と、スプリング６２と、可動鉄心６４と、ブレーキライニング６６とを備えている。この第１機械ブレーキ３４Ｌは、無励磁動作型ブレーキである。すなわち、励磁コイル６０が無通電状態の場合には、可動鉄心６４がスプリング６２の力によりブレーキライニング６６に押し付けられて、第１モータ３０Ｌに対してブレーキ力が発生する。一方、励磁コイル６０が通電状態の場合には、可動鉄心６４が励磁コイル６０に吸着されることにより、可動鉄心６４とブレーキライニング６６との間に隙間ができる。したがって、励磁コイル６０が通電状態の場合には第１モータ３０Ｌに対するブレーキ力が発生しなくなる。

なお、機械ブレーキ３４Ｌ，３４Ｒは、本発明における「制動装置」に相当する。

Ｃ．第３実施例：
図１３は、第３実施例における移動体の制御回路１００ｃの構成を示すブロック図である。図１１で示した第２実施例との違いは、機械ブレーキ３４Ｌ，３４Ｒの代わりに、回生ブレーキシステム１７２Ｌ，１７２Ｒが設けられている点と、蓄電部１７４が設けられている点だけであり、他の構成は第２実施例と同じである。回生ブレーキシステム１７２Ｌ，１７２Ｒは、それぞれ回生ブレーキ指令ＲＢＣ１，ＲＢＣ２に従って、それぞれのブレーキ力を調節する。したがって、この２つの回生ブレーキシステム１７２Ｌ，１７２Ｒによっても、移動体の車輪２０Ｌ，２０Ｒの回転速度に差を生じさせ、移動体の舵角制御を実現することが可能となる。さらに、この回生ブレーキシステム１７２Ｌ，１７２Ｒでは、ブレーキ時に、蓄電部１７４に充電をすることが可能となる。

なお、回生ブレーキシステム１７２Ｌ，１７２Ｒは、本発明における「回生回路部」に相当する。

Ｄ．第４実施例：
図１４は、第４実施例における移動体の制御回路１００ｄの構成を示すブロック図である。図２に示した第１実施例との違いは、２つのＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌ，１２０Ｒのそれぞれの前段に、第１と第２の振幅調整部１７６Ｌ，１７６Ｒが設けられている点だけであり、他の構成は第１実施例と同じである。第１振幅調整部１７６Ｌは、ＣＰＵ１０２からの第１振幅調整指令ＡＳ１に従って、ループフィルタ１１０の出力であるＬＰＦ信号Ｑ１１０のレベルを調整し、調整後の信号を第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌに供給する。同様に、第２振幅調整部１７６Ｒは、ＣＰＵ１０２からの第２振幅調整指令ＡＳ２に従って、ループフィルタ１１０の出力であるＬＰＦ信号Ｑ１１０のレベルを調整し、調整後の信号を第２ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｒに供給する。

ここで、第１振幅調整指令ＡＳ１と、第１振幅調整指令ＡＳ２とが異なれば、第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌに供給されるＬＰＦ信号Ｑ１１０のレベルと、第２ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｒに供給されるＬＰＦ信号Ｑ１１０のレベルとが異なることになり、第１モータ３０Ｌの回転速度と、第２モータ３０Ｒの回転速度とに差が生じることとなる。したがって、この２つの振幅調整部１７６Ｌ，１７６Ｒによっても、移動体の車輪２０Ｌ，２０Ｒの回転速度に差を生じさせ、移動体の舵角制御を実現することが可能となる。

なお、振幅調整部１７６Ｌ，１７６Ｒと、ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌ，１２０Ｒは、本発明における「駆動信号生成部」に相当する。

Ｅ．第５実施例：
図１５は、第５実施例における移動体の制御回路１００ｅの構成を示すブロック図である。図２に示した第１実施例との違いは、第１と第２のＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌｅ，１２０Ｒｅの内部構成が異なっている点と、第１と第２のＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌｅ，１２０Ｒｅに対して、第１と第２の励磁割合指令ＥＣ１，ＥＣ２がそれぞれ供給されている点である。

図１６は、第５実施例における第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌｅの内部構成を示すブロック図である。この第１ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌｅは、ＰＷＭ信号生成部１５２と、マルチプレクサ１５４ｅと、励磁区間設定部１５５とを備えている。ＰＷＭ信号生成部１５２の動作は、第１実施例におけるＰＷＭ信号生成部１５２（図７，図８）と同じである。励磁区間設定部１５５は、ＣＰＵ１０２から供給される第１励磁割合指令ＥＣ１と、第１磁極位置信号ＳＳ１とに基づいて、第１励磁信号ＥＮＢ１を生成する。この第１励磁信号ＥＮＢ１は、後述するように、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１を有効とする期間（以下では励磁区間ＥＰとも呼ぶ）と、無効とする期間（以下では非励磁区間ＮＥＰとも呼ぶ）とを規定する信号である。マルチプレクサ１５４ｅは、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１と、第１磁極位置信号ＳＳ１と、第１励磁信号ＥＮＢ１とに基づいて、２つの駆動信号ＤＲＶ１ａ，ＤＲＶ１ｂを生成する。

図１７は、励磁区間設定部１５５の内部構成と動作を示す説明図である。励磁区間設定部１５５は、電子可変抵抗器５９２と、電圧比較器５９４，５９６と、ＯＲ回路５９８とを有している。電子可変抵抗器５９２の抵抗値Ｒｖは、ＣＰＵ１０２から供給される第１励磁割合指令ＥＣ１によって設定される。電子可変抵抗器５９２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧比較器５９４，５９６の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器５９４，５９６の他方の入力端子には、第１磁極位置信号ＳＳ１が供給されている。電圧比較器５９４，５９６の出力信号Ｓｐ，Ｓｎは、ＯＲ回路５９８に入力されている。ＯＲ回路５９８の出力は、前述したように、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰとを区別するための第１励磁信号ＥＮＢ１である。

図１７（Ｂ）は、励磁区間設定部１５５の動作を示している。電子可変抵抗器５９２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、抵抗値Ｒｖを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧レンジの中央値（＝ＶＤＤ／２）からの差分が等しい値に設定される。第１磁極位置信号ＳＳ１が第１の電圧Ｖ１よりも高い場合には第１の電圧比較器５９４の出力ＳｐがＨレベルとなり、一方、第１磁極位置信号ＳＳ１が第２の電圧Ｖ２よりも低い場合には第２の電圧比較器５９６の出力ＳｎがＨレベルとなる。第１励磁信号ＥＮＢ１は、これらの出力信号Ｓｐ，Ｓｎの論理和を取った信号である。従って、図１７（Ｂ）の下部に示すように、第１励磁信号ＥＮＢ１は、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰとを示す信号として使用することができる。励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰの設定は、ＣＰＵ１０２から供給される第１励磁割合指令ＥＣ１に従って可変抵抗値Ｒｖを調整することによって行なわれる。

図１８は、第１励磁割合指令ＥＣ１と、第１励磁信号ＥＮＢ１との関係を示す説明図である。第１励磁信号ＥＮＢ１が示す励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰとの割合（以下では励磁率とも呼ぶ）は、第１励磁割合指令ＥＣ１のレベルに従って設定される。なお図１８（Ａ）には、励磁率が２０％，５０％，１００％の場合の第１励磁信号ＥＮＢ１の例が記載されている。また、第１励磁割合指令ＥＣ１の信号レベルと、励磁率との関係は、図１８（Ｂ）で示すような比例関係に設定することが可能である。

図１９は、マルチプレクサ１５４ｅ内の信号を示すタイミングチャートである。２つの駆動信号ＤＲＶ１ａ，ＤＲＶ１ｂは、第１励磁信号ＥＮＢ１がハイレベルを示している励磁区間ＥＰのみに第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のパルスを発生させている。すなわち、マルチプレクサ１５４ｅは、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１を、非励磁区間ＮＥＰによってマスクしている。したがって、第１励磁割合指令ＥＣ１によって、励磁率を小さく設定すれば、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のうちでマスクされる領域が大きくなるため、第１モータ３０Ｌの回転速度を小さくすることができる。一方、第１励磁割合指令ＥＣ１によって、励磁率を大きく設定すれば、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のうちでマスクされる領域が小さくなるので、第１モータ３０Ｌの回転速度を大きくすることが可能となる。

以上の構成の制御回路１００ｅによれば、ＣＰＵ１０２によって第１励磁割合指令ＥＣ１と、第２励磁割合指令ＥＣ２とを異なるように設定すれば、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒを異なる回転速度とすることが可能となる。したがって、この制御回路１００ｅによっても、移動体の車輪２０Ｌ，２０Ｒの回転速度に差を生じさせ、移動体の舵角制御を実現することが可能となる。

なお、ＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌｅ，１２０Ｒｅは、本発明における「駆動信号生成部」に相当する。

Ｆ．第６実施例：
図２０は、第６実施例における移動体の制御回路１００ｆの構成を示すブロック図である。図２に示した第１実施例との違いは、基準回転信号生成部１０４と、ＰＬＬ制御部１０６が２つずつ設けられている点である。この制御回路１００ｆによれば、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒを独立して制御することが可能となる。つまり、ＣＰＵ１０２によって第１基準周波数指令ＢＦ１と、第２基準周波数指令ＢＦ２とを異なるように設定すれば、第１と第２のモータ３０Ｌ，３０Ｒを異なる回転速度とすることが可能となる。したがって、この制御回路１００ｆによっても、移動体の車輪の回転速度に差を生じさせ、移動体の舵角制御を実現することが可能となる。

Ｇ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｇ１．変形例１：
上記実施例では、モータの回転速度を示す信号として、第１回転センサ３２Ｌの出力である第１センサパルス信号ＣＰ１を用いていたが、この代わりに、第１ホールセンサ３１Ｌの出力である第１磁極位置信号ＳＳ１の出力をコンパレータによって矩形波に変換した信号を用いることも可能である。この場合には、第１回転センサ３２Ｌは省略することが可能である。

Ｇ２．変形例２：
上記実施例では、第１と第２のＰＷＭ駆動制御部１２０Ｌ，１２０Ｒは、それぞれ第１と第２のホールセンサ３１Ｌ，３１Ｒの出力である第１と第２の磁極位置信号ＳＳ１，ＳＳ２に基づいて、第１と第２の駆動信号ＤＲＶ１を生成していたが、この代わりに、回転センサを２つ設けて、この２つの回転センサの出力である第１と第２のセンサパルス信号ＣＰ１，ＣＰ２に基づいて、第１と第２の駆動信号ＤＲＶ１を生成することとしてもよい。

本発明の一実施例としての移動体の構成を示す説明図である。 第１実施例における移動体の制御回路の構成を示すブロック図である。 制御回路内の信号を示すタイミングチャートである。 基準回転信号生成部の内部構成を示す説明図である。 ループフィルタの構成を示す説明図と、ループフィルタに対して入出力される信号を示すタイミングチャートである。 アナログ回路で実現したループフィルタの一例を示す説明図である。 第１ＰＷＭ駆動制御部の内部構成の一例を示す説明図である。 ＰＷＭ信号生成部内での第１ＰＷＭ信号の生成方法の一例を示す説明図と、ＬＰＦ信号の出力レベルと第１ＰＷＭ信号のデューティ比との関係を示すグラフである。 マルチプレクサ内の信号を示すタイミングチャートである。 第１駆動ドライバ部の内部構成の一例を示す回路図である。 第２実施例における移動体の制御回路の構成を示すブロック図である。 第１機械ブレーキの構成を示す説明図である。 第３実施例における移動体の制御回路の構成を示すブロック図である。 第４実施例における移動体の制御回路の構成を示すブロック図である。 第５実施例における移動体の制御回路の構成を示すブロック図である。 第５実施例における第１ＰＷＭ駆動制御部の内部構成を示すブロック図である。 励磁区間設定部の内部構成と動作を示す説明図である。 第１励磁割合指令と第１励磁信号との関係を示す説明図である。 マルチプレクサ内の信号を示すタイミングチャートである。 第６実施例における移動体の制御回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０…固定台
２０Ｌ…車輪
２０Ｒ…車輪
３０Ｌ…第１モータ
３０Ｒ…第２モータ
３１Ｌ…第１ホールセンサ
３１Ｒ…第２ホールセンサ
３２Ｌ…第１回転センサ
３２Ｒ…第２回転センサ
３４Ｌ…第１機械ブレーキ
３４Ｒ…第２機械ブレーキ
３８…電磁コイル
６０…励磁コイル
６２…スプリング
６４…可動鉄心
６６…ブレーキライニング
１００…制御回路
１００ｂ…制御回路
１００ｃ…制御回路
１００ｄ…制御回路
１００ｅ…制御回路
１００ｆ…制御回路
１０２…ＣＰＵ
１０４…基準回転信号生成部
１０６…ＰＬＬ制御部
１０８…位相比較部
１１０…ループフィルタ
１１２…分周器
１２２Ｌ…第１駆動ドライバ部
１２２Ｒ…第２駆動ドライバ部
１３０…水晶発振器
１３１…分周器
１３２…位相比較部
１３４…ループフィルタ
１３６…電圧発振器
１３８…分周器
１４０…ＰＬＬ回路
１５２…ＰＷＭ信号生成部
１５４…マルチプレクサ
１５４ｅ…マルチプレクサ
１５５…励磁区間設定部
１５６…コンパレータ
１７２Ｌ…第１回生ブレーキシステム
１７２Ｒ…第２回生ブレーキシステム
１７４…蓄電部
１７６Ｌ…第１振幅調整部
１７６Ｒ…第２振幅調整部
５９２…電子可変抵抗器
５９４…電圧比較器
５９４…第１の電圧比較器
５９６…第２の電圧比較器
１０００…移動体

Claims (8)

1. 複数の電動機を備えた移動体の制御回路であって、
   前記複数の電動機をそれぞれ駆動させる駆動信号をそれぞれ生成する複数の駆動信号生成部と、
   前記複数の電動機のうちの１つの電動機の回転速度を検出し、前記回転速度に応じた周波数を示す回転信号を生成する回転信号生成部と、
   前記複数の電動機のうちの１つの電動機に関する目標回転速度を設定し、前記設定された目標回転速度に応じた周波数を示す基準回転信号を生成する基準回転信号生成部と、
   前記回転信号と前記基準回転信号との位相差を検出し、前記位相差を示す位相差信号を生成する位相差信号生成部と、
   を備え、
   前記複数の駆動信号生成部は、前記位相差信号に基づいて、前記駆動信号をそれぞれ生成する、制御回路。
2. 請求項１に記載の制御回路であって、
   前記複数の駆動信号生成部は、前記位相差が小さくなるように、前記駆動信号をそれぞれ生成する、制御回路。
3. 請求項１または２に記載の制御回路であって、
   前記複数の駆動信号生成部は、前記複数の電動機の回転速度に差を生じさせるように前記駆動信号をそれぞれ生成して、前記移動体の舵角制御を行なう、制御回路。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の制御回路であって、
   前記複数の駆動信号生成部は、前記複数の電動機のうちの少なくとも１つの回転方向が、他の電動機の回転方向と異なるように前記駆動信号をそれぞれ生成して、前記移動体の向きの変更を行なう、制御回路。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の制御回路であって、さらに、
   前記複数の電動機をそれぞれ発電機として機能させる複数の回生回路部を備え、
   前記複数の回生回路部は、前記複数の電動機の回転速度に差を生じさせるように、前記複数の電動機のうちの少なくとも１つを発電機として機能させて、前記移動体の舵角制御を行なう、制御回路。
6. 複数の電動機を備えた移動体であって、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の制御回路を備える、
   移動体。
7. 請求項６に記載の移動体であって、さらに、
   前記複数の電動機の回転をそれぞれ制動させる複数の制動装置を備え、
   前記複数の制動装置は、前記複数の電動機の回転速度に差を生じさせるように、前記複数の電動機のうちの少なくとも１つの回転を制動させて、前記移動体の舵角制御を行なう、移動体。
8. 請求項６または７に記載の移動体であって、
   前記複数の電動機の数は２つであり、
   前記２つの電動機が回転させる２つの車輪の回転軸は直線上にある、移動体。

Images