JP2010166662A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストの構成により、モータの回生による制動力の調整をすることができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置１は、インバータ回路４、制御回路１３、及び、回生スイッチ（入力スイッチ）１１１を備える。制御回路１３は、回生モードにおいて、回生スイッチ１１１から入力されるオンとオフとに対する時間間隔に応じて、インバータ回路４のＰＷＭ制御のデューティ比を設定することにより、モータ５が発生する交流電圧を直流電圧に変換させて、電源装置２に充電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に電源装置及びモータ間に設けたインバータ回路により、モータの駆動及び回生制御を行うモータ制御回路に関する。

モータが発生する交流電圧を回生制御によりインバータ回路を介して電源装置に充電する際に、インバータ回路が有するスイッチング素子のオンとオフとのデューティ比を、例えば、可変抵抗などを用いたアナログ信号により設定する技術がある（特許文献１）。

特開２００７−１５１２０３号公報

しかしながら、アナログ信号によりインバータ回路を制御するには、アナログ信号を処理するための回路が必要になり、コストが高いという問題がある。一方、コストの低いオンとオフとを切り替えるのみスイッチによる回生制御では、予め定められた回生量（デューティ比）による回生制御を行うか否かの切り替えが行えるのみで、回生制御によるモータに対する制動力を変化させつつ制御することが困難であった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、低コストの構成により、モータの回生による制動力の調整をすることができるモータ制御装置を提供することにある。

（１）上記問題を解決するために、本発明は、備えられた複数のスイッチング素子により、モータが発生する交流電圧を直流電圧に変換して電源装置に印加する回生モードを有するインバータ回路と、オンとオフとの２値情報が入力される入力スイッチと、前記インバータ回路に備えられた前記複数のスイッチング素子それぞれのオンとオフとを切り替えるデューティ比を、前記入力スイッチから入力されるオンとオフとに対する時間間隔に応じて設定する制御回路とを備えることを特徴とするモータ制御装置である。
入力スイッチのオンとオフとを切り替えることにより、回生モードにおけるインバータ回路が有するスイッチング素子のオンとオフとに対するデューティ比を変化させて、モータに対する制動力の調節をする。

（２）また、本発明は、上記記載の発明において、前記入力スイッチがオンのとき、予め定められた第１の周期ごとに前記デューティ比を増加させ、前記入力スイッチがオフのとき、予め定められた第２の周期ごとに前記デューティ比を減少させることを特徴とする。
入力スイッチのオンにデューティ比の増加を割り当て、オフにデューティ比の減少を割り当てることにより、簡易な構成によりデューティ比を変化させる。

（３）また、本発明は、上記記載の発明において、前記第１の周期と、前記第２の周期とが同じ周期であることを特徴とする。
デューティ比の変化量を増加と減少とを同じにすることにより、デューティ比を変更する操作を容易にする。

（４）また、本発明は、上記記載の発明において、前記第２の周期は、第１の周期より短い周期であることを特徴とする。
デューティ比の減少における変化量を、増加における変化量より多くすることにより、回生による制動力を短い間だけ与える操作を行うことができる。

（５）また、本発明は、上記記載の発明において、前記制御回路により設定される前記デューティ比の最大値は、前記モータの特性値により設定されることを特徴とする。
モータの特性値から回生のデューティ比の最大値を設定することにより、モータの出力する交流電力を効率的に直流電力に変換する。

（６）また、本発明は、上記記載の発明において、前記制御回路は、前記モータの回転数、又は、前記モータにより発生する交流電圧から得られる直流電圧に対応付けられた前記デューティ比が記憶されている回生デューティマップ部を備え、前記回生デューティマップ部から前記モータの回転数、又は、前記モータにより発生する交流電圧から得られる直流電圧に対応するデューティ比を読み出して、読み出した前記デューティ比を前記デューティ比の最大値とすることを特徴とする。
モータの回転数と、インバータ回路が出力する直流電圧とから回生モードにおけるデューティ比の最大値を設定することにより、モータの出力する交流電力を効率的に直流電力に変換する。

（７）また、本発明は、上記記載の発明において、前記モータを電源装置により駆動する駆動モードにおける前記モータに印加する電流に電流値が入力されるアクセル操作部を備え、前記アクセル操作部に入力される電流値が０より大きい場合、前記駆動モードを選択し、該電流値が０の場合、前記回生モードを選択することを特徴とする。
回生による制動が不要なとき、電流指令値を０より大きい値にすることで、モータへの制動を止めることができる。

この発明によれば、制御回路が、入力スイッチより入力されるオンとオフとの２値情報に応じてデューティ比を設定し、インバータ回路に備えられた複数のスイッチング素子それぞれのオンとオフとを当該デューティ比により切り替えることにより、モータの回生による制動力を調整することができるモータ制御回路を低コストで実現することができる。

第１実施形態におけるモータ装置及びモータ制御回路の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるモータ制御装置が行う制御処理を示すフローチャートである。 同実施形態における回生スイッチの出力と、回生デューティ比の関係の一例を示したグラフである。 第２実施形態におけるモータ装置及びモータ制御回路の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるモータ制御装置が行う制御処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態によるモータ装置及びモータ制御回路を図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるモータ装置１００及びモータ制御装置１の構成を示す概略ブロック図である。
モータ装置１００は、モータ制御装置１、電源装置２、コンデンサ３、インバータ回路４、モータ５、電流センサ６、及び、回転検出センサ７を備える。
モータ制御装置１は、出力する制御信号により、インバータ回路４により電源装置２が供給する直流電圧を交流電圧に変換させて、変換した交流電圧をモータ５に印加させる駆動モードの制御と、インバータ回路４によりモータ５が出力する交流電圧を直流電圧に変換させて、変換した直流電圧を電源装置２に印加させる回生モードの制御とを行う。

電源装置２は、例えば、充電可能な２次電池であり、インバータ回路４を介してモータ５を駆動する電圧を供給すると共に、インバータ回路４を介してモータ５から出力される交流電圧が印加され、充電を行う。
コンデンサ３は、電源装置２及びインバータ回路４間に流れる電圧及び電流を平滑化を行う。インバータ回路４は、モータ５に電圧を印加して駆動させる駆動モードにおいて、モータ制御装置１から出力される制御信号に応じて、電源装置２から出力される電圧をモータ５に印加する。また、インバータ回路４は、モータ５が回生により発生する電圧を電源装置２に印加して充電を行う回生モードにおいて、モータ制御装置１から出力される制御信号において、モータ５から出力される交流電圧を電源装置２に印加する。

インバータ回路４は、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを備え、モータ制御装置１から入力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）制御による制御信号によりスイッチング素子ＵＨ〜ＷＬのオンとオフとを切り替えて電源装置２から、モータ５の有するＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの巻線に印加する電圧の電圧値を制御する。また、インバータ回路４は、モータ制御装置１から入力される制御信号により、モータ５からＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの巻線から発生する電圧の電圧値を制御して、電源装置２に印加する制御を行う。モータ５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイルを有し、インバータ回路４から印加される電圧に応じてロータを回転させると共に、回転するロータにより３相のコイルから電圧を出力する。
電流センサ６は、インバータ回路４及び電源装置２間に流れる電流を検出し、検出した電流の電流値をモータ制御装置１に出力する。回転検出センサ７は、例えば、モータ５に取り付けられた１対のホール素子を含み構成され、１対のホール素子それぞれが出力するパルス信号をモータ制御装置１に出力する。

モータ制御装置１は、運転操作部１１、回転角度・速度検出回路１２、及び、制御回路１３を備える。運転操作部１１は、回生スイッチ（入力スイッチ）１１１とアクセル操作部１１２とを含み構成され、回生スイッチ１１１が、ユーザの操作によるオンとオフとの切り替えにより、回生モードにおけるデューティ比の変更の指示である回生指令値を制御回路１３に出力する。アクセル操作部１１２は、ユーザの操作によりモータ５に流す電流値を示す電流指令値を出力する。ここで、回生指令値は、オンとオフとを示す２値の信号であり、電流指令値は、モータ５に流す電流の電流値を示す信号である。また、回生モードにおけるデューティ比は、回生モードが選択されたとき、インバータ回路４が有する６つのスイッチング素子ＵＨ〜ＷＬそれぞれの単位時間当たりのオンの比率を示す。回転角度・速度検出回路１２は、回転検出センサ７から出力される３つのパルス信号の位相差により、モータ５のロータの回転方向、回転角度、及び、回転速度を検出して、ロータの回転方向、回転角度、及び、回転速度を含む回転情報を制御回路１３に出力する。

制御回路１３は、タイマ回路１３１、１３４、回生デューティ加算回路１３２、回生デューティ減算回路１３３、回生デューティマップ部１３５、回生デューティ算出回路１３６、駆動デューティ算出回路１３７、デューティ選択回路１３８、及び、ＰＷＭ信号生成回路１３９を含み構成され、運転操作部１１から入力される回生指令値と電流指令値とに応じて、インバータ回路４に対する制御信号を生成して出力する。
タイマ回路１３１は、予め定められた周期（第１の周期）ごとにパルス信号を生成して出力する。タイマ回路１３４は、タイマ回路１３１と同様に、予め定められた周期（第２の周期）ごとにパルス信号を生成して出力する。タイマ回路１３１、１３４それぞれに設定される周期は、任意の周期を設定してよいが、回生モードにおけるデューティ比の変化に対して要求される応答性により設定される。回生デューティ加算回路１３２は、回生スイッチ１１１から「オン」を示す回生指令値が入力されると、タイマ回路１３１から出力されるパルス信号に応じて、回生デューティ算出回路１３６に対して回生デューティ比の増加を指示する加算信号を出力する。

回生デューティ減算回路１３３は、回生スイッチ１１１から「オフ」を示す回生指令値が入力されると、タイマ回路１３４から出力されるパルス信号に応じて、回生デューティ算出回路１３６に対して回生デューティ比の減少を指示する減算信号を出力する。
回生デューティマップ部１３５には、回生デューティ比の最大値と最小値とが記憶されている。ここで、回生デューティ比の最大値は、モータ５の特性値や、シミュレーション、実機測定などから算出された回生効率の最も良いデューティ比が設定され、回生デューティ比の最小値は、モータ５の使用用途により回生モードを選択した際に要求される最小のデューティ比が設定され、０から前述の最大値までのデューティ比が設定される。

回生デューティ算出回路１３６は、回生デューティ比を記憶し、回生デューティ加算回路１３２から加算信号が出力されると、記憶している回生デューティ比を増加させ、回生デューティ減算回路１３３から減算信号が入力されると、記憶している回生デューティ比を減少させる。また、回生デューティ算出回路１３６は、回生デューティマップ部１３５から読み出した回生デューティ比の最小値から最大値の範囲内において、回生デューティ比を算出する。
駆動デューティ算出回路１３７は、電流センサ６により検出されたモータ５に印加されている電流の電流値と、アクセル操作部１１２から出力される電流指令値との差より、電源装置２が出力する電圧に応じて、モータ５に印加されている電流の電流値を電流指令値にするデューティ比を算出し、算出したデューティ比を駆動デューティ比として出力する。ここで、駆動デューティ算出回路１３７は、例えば、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御などにより電流指令値を目標値としてデューティ比を算出する。

デューティ選択回路１３８は、アクセル操作部１１２が出力する電流指令値が「０」の場合、回生デューティ算出回路１３６が出力する回生デューティ比を出力し、アクセル操作部１１２が出力する電流指令値が「０」以外の場合、駆動デューティ算出回路１３７が出力する駆動デューティ比を出力する。
ＰＷＭ信号生成回路１３９は、デューティ選択回路１３８から回生デューティ比が出力される場合、回転角度・速度検出回路１２が出力する回転情報と、回生デューティ比とに応じて回生モードにおける制御信号をインバータ回路４に出力して、インバータ回路４が備える６つのスイッチング素子ＵＨ〜ＷＬそれぞれのオンとオフとを切り替え、デューティ選択回路１３８から駆動デューティ比が出力される場合、回転角度・速度検出回路１２が出力する回転情報と、駆動デューティ比とに応じて駆動制御を行う制御信号をインバータ回路４に出力して、インバータ回路４が備える６つのスイッチング素子ＵＨ〜ＷＬそれぞれのオンとオフとを切り替える。

次に、図２は、同実施形態におけるモータ制御装置１が行う制御処理を示すフローチャートである。図示するフローチャートを参照して、モータ制御装置１が行う制御処理を説明する。
まず、モータ制御装置１は、例えば、電源の供給が開始され制御処理を開始すると、回生スイッチ１１１が回生指令値を回生デューティ加算回路１３２と回生デューティ減算回路１３３とに出力し、アクセル操作部１１２が電流指令値を駆動デューティ算出回路１３７に出力する（ステップＳ１０１）。
回生デューティ加算回路１３２と回生デューティ減算回路１３３は、それぞれ回生スイッチ１１１より出力された回生指令値が「オン」であるか、「オフ」であるかを判定する（ステップＳ１０２）。

回生指令値が「オン」である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、回生デューティ算出回路１３６は、記憶している回生デューティ比の値が、回生デューティマップ部１３５から読み出された回生デューティ比の最大値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
回生デューティ比が最大値未満である場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、回生デューティ算出回路１３６は、回生デューティ加算回路１３２が加算信号を出力した回数に応じて、回生デューティ比を増加させて出力する（ステップＳ１０４）。ここで、増加量は、例えば、加算信号１回あたり、回生デューティ比を１％増加させるなどとする。
一方、回生デューティ比が最大値以上である場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、モータ制御装置１は、後述のステップＳ１０７の動作を行う。

また、回生指令値が「オン」でない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、回生デューティ算出回路１３６は、記憶している回生デューティ比の値が、回生デューティマップ部１３５から読み出した回生デューティ比の最小値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
回生デューティ比が最小値より大きい場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、回生デューティ算出回路１３６は、回生デューティ減算回路１３３が減算信号を出力した回数に応じて、回生デューティ比を減少させて出力する（ステップＳ１０６）。ここで、減少量は、増加量と同様に、例えば、減算信号１回あたり、回生デューティ比を１％減少させるなどとする。
一方、回生デューティ比が最小値以下の場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、モータ制御装置１は、後述のステップＳ１０７の動作を行う。
続いて、駆動デューティ算出回路１３７は、アクセル操作部１１２が出力する電流指令値と、電流センサ６が検出した電流値とに応じて、駆動デューティ比を算出してデューティ選択回路１２８に出力する（ステップＳ１０７）。

デューティ選択回路１２８は、アクセル操作部１１２が出力する電流指令値が「０」であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
電流指令値が「０」である場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、デューティ選択回路１３８は、回生デューティ算出回路１３６により算出された回生デューティ比をＰＷＭ信号生成回路１３９に出力する。ＰＷＭ信号生成回路１３９は、回転角度・速度検出回路１２から入力される回転情報から算出されるタイミングにおいて、デューティ選択回路１３８が出力する回生デューティ比による制御信号をインバータ回路４に出力して、モータ５の回生モードにおける制御を行う（ステップＳ１０９）。以降、モータ制御装置１は、ステップＳ１０１から後述のステップＳ１１０までの動作を繰り返して行う。

電流指令値が「０」でない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、デューティ選択回路１３８は、駆動デューティ算出回路１３７により算出された駆動デューティ比をＰＷＭ信号生成回路１３９に出力する。ＰＷＭ信号生成回路１３９は、回転角度・速度検出回路１２から入力される回転情報から算出されるタイミングにおいて、デューティ選択回路１３８が出力する駆動デューティ比による制御信号をインバータ回路４に出力して、モータ５の駆動制御を行う（ステップＳ１１０）。以降、モータ制御装置１は、ステップＳ１０１からステップＳ１１０までの動作を繰り返して行う。
ここで、ＰＷＭ信号生成回路１３９が回転情報から算出するタイミングは、ロータの回転速度に応じて算出される、ロータの回転角度に対するＵ相、Ｖ相、Ｗ相を制御するスイッチング素子のオン及びオフのタイミングである。

上述のモータ制御装置１の処理により、回生スイッチ１１１のオンとオフとの切り替えを行うのみの安価なスイッチにより、回生スイッチ１１１のオン及びオフである時間間隔に応じて、回生モードにおける回生デューティ比の増加及び減少の変更を行うことができ、回生デューティ比に応じた効率でモータ５が出力する交流電力を直流電力に変換して、電源装置２に充電することができる。
なお、回生デューティ加算回路１３２に接続されたタイマ回路１３１の周期（第１の周期）を短くすることにより、回生デューティ比を増加に対する応答性を高くすることができる、すなわち、回生スイッチ１１１をオンにすることによりモータ５に生じる回生による制動力を短時間で強くすることができる。また、回生デューティ減算回路１３３に接続されたタイマ回路１３４の周期（第２の周期）を短くすることにより、回生デューティ比の減少に対する応答性を高くすることができる、すなわち、回生スイッチ１１１をオフにすることによりモータ５に生じる回生による制動力を短時間で弱くすることができる。
例えば、タイマ回路１３４の周期をタイマ回路１３１の周期より短くすることで、回生モードによりモータ５に制動をかけた後に、回生スイッチ１１１をオフにして回生による制動力を少なくしたいなどの要求を満たすことができる。例えば、大きな制動力によりモータ５により駆動している装置が空転したときに、制動力を小さくして当該装置の空転を抑えることができる。

次に、図３は、同実施形態における回生スイッチ１１１の出力と、回生デューティ比の関係の一例を示したグラフである。グラフＬ１は、時刻０から回生スイッチ１１１をオンにし続けた場合を示している。時刻０から回生デューティ比は、時間の経過と共にリニアに増加し、回生デューティマップ部１３５に記憶されている回生デューティ比の最大値まで増加する。回生デューティ比が最大値に達すると、回生スイッチ１１１がオンであっても、最大値を維持する。
また、グラフＬ２は、時刻０から回生スイッチ１１１をオンにして、時刻ｔ１において回生スイッチ１１１をオフにする。その後、時刻ｔ２においてオン、時刻ｔ３においてオフ、時刻ｔ４においてオン、時刻ｔ５においてオフ、時刻ｔ６においてオン、時刻ｔ７においてオフ、時刻ｔ８においてオン、時刻ｔ９においてオフを繰り返す操作をほぼ一定間隔にてユーザが行った場合の回生デューティ比の変化を示す。このように、ユーザが回生スイッチ１１１を操作すると、モータ制御装置１は、回生スイッチ１１１がオンのとき回生デューティ比を増加させ、回生スイッチ１１１がオフのとき回生デューティ比を減少させる構成により、回生デューティ比を、例えば、αを中心とした値をある程度の範囲内に保つことができ、ユーザの要求する回生デューティ比を得ることができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態におけるモータ装置２００及びモータ制御装置１Ａの構成を示す概略ブロック図である。
モータ装置２００は、図１に示した第１実施形態のモータ装置１００に比べ、モータ制御装置１Ａと電圧検出回路８とを備える点が異なり、モータ制御装置１、電源装置２、コンデンサ３、インバータ回路４、モータ５、電流センサ６、回転検出センサ７、及び、電圧検出回路８を備える。モータ装置２００は、モータ制御装置１Ａと電圧検出回路８と以外、同じ構成であり、対応する構成には同じ符号（２〜７）を付してその説明を省略する。
電圧検出回路８は、電源装置２の正極と負極との間の電位差を検出してモータ制御装置１Ａに出力する。これにより、電圧検出回路８は、駆動モードにおいて、電源装置２が出力する電圧の電圧値を検出し、回生モードにおいて、モータ５がインバータ回路４を解して出力する電圧の電圧値を検出する。

モータ制御装置１Ａは、第１実施形態のモータ制御装置１と、制御回路２３を備える点が異なり、運転操作部１１、回転角度・速度検出回路１２、及び、制御回路２３を備える。また、モータ制御装置１Ａにおいて、制御回路２３は、第１実施形態の制御回路１３に比べ、回生デューティマップ部２３５、回生デューティ算出回路２３６、及び、駆動デューティ算出回路２３７を備える点が異なる。
すなわち、モータ制御装置１Ａは、第１実施形態のモータ制御装置１に比べ、回生デューティマップ部２３５、回生デューティ算出回路２３６、及び、駆動デューティ算出回路２３７を備える点が異なる。それ以外の構成は、同じ構成であり、対応する構成には同じ符号（１１、１１１、１１２、１２、１３、１３１〜１３４、１３７〜１３９）を付してその説明を省略する。

回生デューティマップ部２３５には、モータ５のロータの回転数と、電圧値とに対応付けられた回生デューティ比の最大値及び最小値とが記憶されている。ここで、回生デューティ比の最大値は、モータ５の特性値、モータ５の回転数、電流センサ６により検出される電流値、及び、電圧検出回路８により検出される電圧値や、シミュレーション、実機測定などから算出された回生効率の最も良いデューティ比が設定され、回生デューティ比の最小値は、モータ５の使用用途により回生モードを選択した際に要求される最小のデューティ比が設定され、０から前述の最大値までのデューティ比が設定される。

回生デューティ算出回路２３６は、第１実施形態の回生デューティ算出回路１３６と同様に、回生デューティ比を記憶し、回生デューティ加算回路１３２から加算信号が出力されると、記憶している回生デューティ比を増加させ、回生デューティ減算回路１３３から減算信号が入力されると、記憶している回生デューティ比を減少させる。更に、回生デューティ算出回路２３６は、電流センサ６から出力される電流値と、電圧検出回路８から出力される電圧値と、回転角度・速度検出回路１２から出力される回転情報に含まれる回転数とに対応付けられた回生デューティ比の最大値及び最小値を回生デューティマップ部２３５から読み出して、読み出した回生デューティ比の最小値と最大値との範囲内の回生デューティ比を算出する。

駆動デューティ算出回路２３７は、アクセル操作部１１２から出力される電流指令値と、電流センサ６により検出される電流値と、電圧検出回路８により検出される電圧値と、回転角度・速度検出回路１２から出力される回転情報に含まれる回転速度とからデューティ比を算出し、算出したデューティ比を駆動デューティ比として出力する。駆動デューティ算出回路２３７は、第１実施形態の駆動デューティ算出回路１３７と同様に、例えば、ＰＩＤ制御などにより電流指令値を目標値としてデューティ比を算出する。

次に、図５は、同実施形態におけるモータ制御装置１Ａが行う制御処理を示すフローチャートである。図示するフローチャートを参照して、モータ制御装置１Ａが行う制御処理を説明する。
まず、モータ制御装置１Ａは、例えば、電源の供給が開始され制御処理を開始すると、回生スイッチ１１１が回生指令値を回生デューティ加算回路１３２と回生デューティ減算回路１３３とに出力し、アクセル操作部１１２が電流指令値を駆動デューティ算出回路２３７に出力する。更に、電流センサ６が回生デューティ算出回路２３６と、駆動デューティ算出回路２３７とに検出した電流値を出力し、電圧検出回路８が回生デューティ算出回路２３６と、駆動デューティ算出回路２３７とに検出した電圧値を出力し、回転角度・速度検出回路１２が回生デューティ算出回路２３６、駆動デューティ算出回路２３７、及び、ＰＷＭ信号生成回路１２９に回転情報を出力する（ステップＳ２０１）。

回生デューティ加算回路１３２と回生デューティ減算回路１３３は、それぞれ回生スイッチ１１１より出力された回生指令値が「オン」であるか、「オフ」であるかを判定する（ステップＳ２０２）。
回生指令値が「オン」である場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、回生デューティ算出回路２３６は、電流センサ６が出力する電流値、電流出力回路８が出力する電圧値、及び、回転角度・速度検出回路１２が出力する回転情報に含まれる回転速度に対応するデューティ比の最大値を回生デューティマップ部２３５から読み出す（ステップＳ２０３）。
続いて、回生デューティ算出回路２３６は、記憶している回生デューティ比の値が、回生デューティマップ部２３５から読み出された回生デューティ比の最大値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
回生デューティ比が最大値未満である場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、回生デューティ算出回路２３６は、第１実施形態の回生デューティ算出回路１３６と同様に、回生デューティ加算回路１３２が加算信号を出力した回数に応じて、回生デューティ比を増加させて出力する（ステップＳ２０５）。
一方、回生デューティ比が最大値以上である場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、モータ制御装置１は、後述のステップＳ２０９の動作を行う。

また、回生指令値が「オン」でない場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、回生デューティ算出回路２３６は、電流センサ６が出力する電流値、電流出力回路８が出力する電圧値、及び、回転角度・速度検出回路１２が出力する回転情報に含まれる回転速度に対応するデューティ比の最小値を回生デューティマップ部２３５から読み出す（ステップＳ２０６）。
続いて、回生デューティ算出回路２３６は、記憶している回生デューティ比の値が、回生デューティマップ部２３５から読み出された回生デューティ比の最小値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０７）。
回生デューティ比が最小値より大きい場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、回生デューティ算出回路２３６は、第１実施形態の回生デューティ算出回路１３６と同様に、回生デューティ減算回路１３３が減算信号を出力した回数に応じて、回生デューティ比を減少させて出力する（ステップＳ２０８）。
一方、回生デューティ比が最小値以下の場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、モータ制御装置１は、後述のステップＳ２０９の動作を行う。

続いて、駆動デューティ算出回路２３７は、アクセル操作部１１２が出力する電流指令値と、電流センサ６が検出した電流値と、回転角度・速度検出回路１２が出力する回転情報に含まれる回転速度とに応じて、駆動デューティ比を算出してデューティ選択回路１２８に出力する（ステップＳ２０９）。
デューティ選択回路１２８は、アクセル操作部１１２が出力する電流指令値が「０」であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。

電流指令値が「０」である場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、デューティ選択回路１３８は、回生デューティ算出回路２３６により算出された回生デューティ比をＰＷＭ信号生成回路１３９に出力する。ＰＷＭ信号生成回路１３９は、第１実施形態と同様に、回転角度・速度検出回路１２から入力される回転情報から算出されるタイミングにおいて、デューティ選択回路１３８が出力する回生デューティ比による制御信号をインバータ回路４に出力して、モータ５の回生モードにおける制御を行う（ステップＳ２１１）。以降、モータ制御装置１Ａは、ステップＳ２０１から後述のステップＳ２１２までの動作を繰り返して行う。
電流指令値が「０」でない場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、デューティ選択回路１３８は、駆動デューティ算出回路１３７により算出された駆動デューティ比をＰＷＭ信号生成回路１３９に出力する。ＰＷＭ信号生成回路１３９は、第１実施形態と同様に、回転角度・速度検出回路１２から入力される回転情報から算出されるタイミングにおいて、デューティ選択回路１３８が出力する駆動デューティ比による制御信号をインバータ回路４に出力して、モータ５の駆動制御を行う（ステップＳ１１０）。以降、モータ制御装置１Ａは、ステップＳ２０１からステップＳ２１２までの動作を繰り返して行う。

上述のモータ制御装置１Ａの処理により、回生スイッチ１１１のオンとオフとの切り替えを行うのみの安価なスイッチにより、回生モードにおける回生デューティ比の増加及び減少の変更を行うことができる。
また、本実施形態のモータ制御装置１Ａは、第１実施形態のモータ制御装置１に比べ、インバータ回路４に印加される電圧及び電流と、モータ５のロータの回転速度とに応じて、回生デューティマップ部２３５から回生デューティ比の最大値及び最小値を読み出して、回生デューティ比を算出することにより、効率的な回生制御を行うことが可能となる。
更に、例えば、モータ５が高速に回転している場合、回生による大きな制動力を与えてモータ装置２００が備え付けられている装置などに衝撃を与えないように、回転数が下がるに応じて回生デューティ比を高くするような設定を行うことが可能となる。

なお、第１実施形態におけるモータ制御装置１の回生デューティ算出回路１３６、及び、第２実施形態におけるモータ制御装置１Ａの回生デューティ算出回路２３６が記憶している回生デューティ比の値を出力する出力装置、例えば、液晶表示装置などを備えるようにしてもよい。表示装置を備えることにより、ユーザが所望の回生デューティ比を選択することを容易にできる。

上述のモータ制御装置１、１Ａは内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述した制御処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

１、１Ａ…モータ制御装置
２…電源装置、３…コンデンサ、４…インバータ回路、５…モータ、６…電流センサ、７…回転検出センサ
１１…運転操作部、１１１…回生スイッチ、１１２…アクセル操作部
１２…回転角度・速度検出回路
１３…制御回路、１３１、１３４…タイマ回路、１３２…回生デューティ加算回路、１３３…回生デューティ減算回路、１３５…回生デューティマップ部、１３６…回生デューティ算出回路、１３７…駆動デューティ算出回路
２３…制御回路、２３５…回生デューティマップ部、２３６…回生デューティ算出回路、２３７…駆動デューティ算出回路
１００、２００…モータ装置

Claims (7)

1. 備えられた複数のスイッチング素子により、モータが発生する交流電圧を直流電圧に変換して電源装置に印加する回生モードを有するインバータ回路と、
   オンとオフとの２値情報が入力される入力スイッチと、
   前記インバータ回路に備えられた前記複数のスイッチング素子それぞれのオンとオフとを切り替えるデューティ比を、前記入力スイッチから入力されるオンとオフとに対する時間間隔に応じて設定する制御回路と
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記入力スイッチがオンのとき、予め定められた第１の周期ごとに前記デューティ比を増加させ、
   前記入力スイッチがオフのとき、予め定められた第２の周期ごとに前記デューティ比を減少させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第１の周期と、前記第２の周期とが同じ周期である
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記第２の周期は、第１の周期より短い周期である
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
5. 前記制御回路により設定される前記デューティ比の最大値は、前記モータの特性値により設定される
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記制御回路は、
   前記モータの回転数、又は、前記モータにより発生する交流電圧から得られる直流電圧に対応付けられた前記デューティ比が記憶されている回生デューティマップ部を備え、
   前記回生デューティマップ部から前記モータの回転数、又は、前記モータにより発生する交流電圧から得られる直流電圧に対応するデューティ比を読み出して、読み出した前記デューティ比を前記デューティ比の最大値とする
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記モータを電源装置により駆動する駆動モードにおける前記モータに印加する電流に電流値が入力されるアクセル操作部を備え、
   前記アクセル操作部に入力される電流値が０より大きい場合、前記駆動モードを選択し、該電流値が０の場合、前記回生モードを選択する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６に記載のモータ制御装置。

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