JP2017079525A - Motor driving device and driving system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ駆動装置およびそれを用いた駆動システムに関する。 The present invention relates to a motor drive device and a drive system using the same.
電動式のモータをPWM制御により駆動するモータ駆動装置が知られている。モータ駆動装置は、PWM制御の1周期(以下、PWM周期)のうちモータに通電する時間の割合であるデューティを変化させて、モータに印加される電圧を制御する。
特許文献1には、通電時の発熱に起因するモータの故障を回避するために、PWM周期の間にモータへ入力される電流の平均値(以下、平均入力電流)を所定の制限値以下に制限するモータ駆動装置が開示されている。その上で、モータ駆動装置は、モータトルクが比較的高い動作状態においてベクトル制御によりモータ回転数を増加させる。
2. Description of the Related Art A motor driving device that drives an electric motor by PWM control is known. The motor drive device controls a voltage applied to the motor by changing a duty that is a ratio of a time during which the motor is energized in one cycle of PWM control (hereinafter, PWM cycle).
In Patent Document 1, in order to avoid a motor failure caused by heat generation during energization, an average value of current input to the motor during the PWM period (hereinafter, average input current) is set to a predetermined limit value or less. A limiting motor drive is disclosed. In addition, the motor drive device increases the motor rotation speed by vector control in an operation state where the motor torque is relatively high.
特許文献1に開示されたモータ駆動装置は、モータトルクが比較的高い動作状態においてモータ回転数を増加させることはできるが、モータトルクの最大値を高めることはできない。平均入力電流の制限下において、モータトルクの最大値を高めるには、コイルの線径を大きくしたり巻き数を多くしたりする必要があり、モータの体格が大きくなる欠点がある。 The motor driving device disclosed in Patent Document 1 can increase the motor rotation speed in an operation state where the motor torque is relatively high, but cannot increase the maximum value of the motor torque. In order to increase the maximum value of the motor torque under the limit of the average input current, it is necessary to increase the wire diameter of the coil or increase the number of turns, and there is a disadvantage that the physique of the motor becomes large.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、平均入力電流の制限下において、モータの体格を大きくすることなくモータトルクの最大値を高くすることができるモータ駆動装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a motor drive device capable of increasing the maximum value of motor torque without increasing the physique of the motor under the limitation of the average input current. Is to provide.
本発明は、電動式のモータをPWM制御により駆動するモータ駆動装置であって、動作判定部と、第1算出部と、第2算出部と、指令部と、駆動部とを備える。以下では、平均入力電流が所定の制限値よりも小さいときのモータの動作状態を第1動作状態とし、平均入力電流が前記制限値に制限されているときのモータの動作状態を第2動作状態とし、モータの回転数の目標値を目標モータ回転数とし、モータが発生するトルクの目標値を目標モータトルクとする。 The present invention is a motor drive device that drives an electric motor by PWM control, and includes an operation determination unit, a first calculation unit, a second calculation unit, a command unit, and a drive unit. In the following, the motor operating state when the average input current is smaller than a predetermined limit value is referred to as a first operating state, and the motor operating state when the average input current is limited to the limit value is referred to as a second operating state. The target value of the motor speed is set as the target motor speed, and the target value of the torque generated by the motor is set as the target motor torque.
動作判定部は、モータの動作状態が第1動作状態であるか又は第2動作状態であるかを判定する。第1算出部は、モータの動作状態が第1動作状態である場合、デューティを目標モータ回転数に応じて算出する。第2算出部は、モータの動作状態が第2動作状態である場合、デューティを目標モータトルクに応じて算出する。指令部は、第1算出部または第2算出部により算出されたデューティに対応する指令信号を出力する。駆動部は、指令信号に従ってモータの通電と非通電とを切り替える。 The operation determination unit determines whether the operation state of the motor is the first operation state or the second operation state. The first calculation unit calculates the duty according to the target motor rotation speed when the operation state of the motor is the first operation state. A 2nd calculation part calculates a duty according to a target motor torque, when the operation state of a motor is the 2nd operation state. The command unit outputs a command signal corresponding to the duty calculated by the first calculation unit or the second calculation unit. The drive unit switches between energization and non-energization of the motor according to the command signal.
ここで、モータの回転数が下がるとモータの起電力は小さくなる。そのため、モータの回転数が比較的低いときは、比較的高いときと比べて、低い電圧すなわち小さいデューティでも大電流を流すことができる。
本発明では、モータの動作状態が第2動作状態である場合、デューティを目標モータトルクに応じて算出するモータトルク制御が行われ、目標モータトルクが現状のモータトルクよりも大きい場合、デューティが小さくされる。従来ならば最大値であったモータトルクを出力している状態においてデューティが小さくされると、モータ回転数が下がり、平均入力電流は制限されつつも通電時にモータに流れる電流は増加する。モータトルクはモータに流れる電流に比例するので、結果としてモータトルクが高くなる。
したがって、本発明は、平均入力電流の制限下において、モータの体格を大きくすることなくモータトルクの最大値を高くすることができる。
Here, when the rotational speed of the motor decreases, the electromotive force of the motor decreases. Therefore, when the rotational speed of the motor is relatively low, a large current can flow even at a low voltage, that is, a small duty, compared to when the motor is relatively high.
In the present invention, when the motor operating state is the second operating state, motor torque control is performed in which the duty is calculated according to the target motor torque. When the target motor torque is greater than the current motor torque, the duty is decreased. Is done. If the duty is reduced in a state where the motor torque, which has been the maximum value in the past, is output, the motor speed decreases, and the average input current is limited, but the current flowing to the motor when energized increases. Since the motor torque is proportional to the current flowing through the motor, the motor torque is increased as a result.
Therefore, according to the present invention, the maximum value of the motor torque can be increased without increasing the size of the motor under the limitation of the average input current.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態によるモータ駆動装置は、図1に示す駆動システムに適用されている。駆動システム10は、被駆動体90を回転駆動するシステムである。本実施形態では、被駆動体90は、例えば図示しないエンジンのカムシャフト等である。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
<First Embodiment>
The motor drive apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied to the drive system shown in FIG. The
(駆動システム)
先ず、駆動システム10の構成について図1、図2を参照して説明する。
図1に示すように、駆動システム10は、電動式のモータ20と、モータ20をPWM制御により駆動するモータ駆動装置30と、モータ20の回転を減速して被駆動体90に出力する減速機40とを備える。被駆動体90から減速機40を通じてモータ20に伝わる負荷トルクは、エンジンの運転状態に応じて変動する。
(Drive system)
First, the configuration of the
As shown in FIG. 1, the
モータ駆動装置30は、制御部31および駆動部32を備える。制御部31は、外部から入力される信号等に基づきデューティを算出し、このデューティに対応する指令信号Spwmを出力する。上記「外部」には、例えば、モータ20の回転数を検出する回転数センサ50等のセンサ類、および、エンジン制御装置91などが含まれる。デューティは、PWM周期の間にモータ20に通電する時間の割合である。駆動部32は、指令信号Spwmに従ってモータ20の通電と非通電とを切り替える。
The
本実施形態では、通電時の発熱に起因するモータの故障を回避するために、モータ駆動装置30に入力される電流が制限され、また、PWM周期の間にモータ20へ入力される電流の平均値(以下、平均入力電流)が所定の制限値以下に制限される。
In the present embodiment, the current input to the
図2に示すように、減速機40は、差動歯車装置から構成されており、ハウジング41、入力軸42、差動歯車43、および出力軸44を有する。ハウジング41は、内壁に一体に設けられた大径内歯車45を有する。入力軸42は、ハウジング41により回転可能に支持されている。また、入力軸42は、回転軸心に対して偏心している偏心部46を有する。差動歯車43は、偏心部46により回転可能に支持されており、大径歯車部47および小径歯車部48を有する。大径歯車部47は、大径内歯車45と噛み合っている。出力軸44は、ハウジング41により回転可能に支持されている。また、出力軸44は、小径歯車部48と噛み合う小径内歯車49を有する。
As shown in FIG. 2, the
入力軸42が回転すると、差動歯車43は、偏心軸心まわりに自転しながら回転軸心まわりに公転するように遊星運動する。差動歯車43の自転速度は、入力軸42の回転速度に対して減速させられる。また、差動歯車43が遊星運動すると、出力軸44には、差動歯車43の自転速度に対して減速させられた回転が伝達される。減速機40は、入力軸42と出力軸44との間で回転を2段階減速して伝達する。
When the
(モータ駆動装置)
次に、モータ駆動装置30の構成について図1、図3、図4を参照して説明する。
以下では、平均入力電流が制限値よりも小さいときのモータ20の動作状態を第1動作状態とする。また、平均入力電流が制限値に制限されているときのモータ20の動作状態を第2動作状態とする。また、モータ20の回転数(以下、モータ回転数)の目標値を目標モータ回転数とする。また、モータ20が発生するトルク(以下、モータトルク)の目標値を目標モータトルクとする。
(Motor drive device)
Next, the configuration of the
Hereinafter, the operation state of the
図1に示すように、制御部31は、動作判定部61と、第1算出部62と、第2算出部63と、指令部64とを有する。
動作判定部61は、モータ20の動作状態が第1動作状態であるか否かを判定するとともに、モータ20の動作状態が第2動作状態であるか否かを判定する。本実施形態では、動作判定部61は、記憶部に記憶された図3に示す動作領域マップを用いて判定を行う。動作領域マップは、モータトルクとモータ回転数との座標系において、第1動作状態であるときのモータ20の動作領域A1、および、第2動作状態であるときのモータ20の動作領域A2を記憶している。動作領域マップにおけるモータ20の動作点は、現状のデューティとモータ回転数とにより求められる。動作判定部61は、動作点が動作領域A1内である場合にはモータ20の動作状態が第1動作状態であると判定し、また、動作点が動作領域A2内である場合にはモータ20の動作状態が第2動作状態であると判定する。
As illustrated in FIG. 1, the
The
図1に戻って、第1算出部62は、モータ20の動作状態が第1動作状態である場合、目標モータ回転数を算出し、デューティを目標モータ回転数に応じて算出する。つまり、モータ駆動装置30は、モータ20の動作状態が第1動作状態である場合、モータ20の回転数を制御する回転数制御を行う。
Returning to FIG. 1, when the operation state of the
第2算出部63は、モータ20の動作状態が第2動作状態である場合、目標モータトルクを算出し、デューティを目標モータトルクに応じて算出する。つまり、モータ駆動装置30は、モータ20の動作状態が第2動作状態である場合、モータトルクを制御するトルク制御を行う。このとき、第2算出部63は、目標モータトルクが現状のモータトルクよりも大きい場合、デューティを小さく設定する。これにより、モータ回転数が下げられる。
When the operation state of the
指令部64は、第1算出部62または第2算出部63により算出されたデューティに対応する指令信号Spwmを駆動部32に出力する。PWM周期の逆数を駆動周波数とすると、本実施形態では、指令部64は、第2動作状態における駆動周波数を、第1動作状態における駆動周波数と同じ値である所定の周波数f1に設定する。
The
本実施形態では、制御部31は、例えばマイクロコントローラ等により構成されている。制御部31が有する各機能部における処理は、予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であるが、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
In the present embodiment, the
図4に示すように、駆動部32は、モータ20に対して直列に接続されている電源71および切替えスイッチ72と、モータ20および切替えスイッチ72に対して並列に接続されているダイオード73と、モータ20と切替えスイッチ72とダイオード73に対して並列に接続されているコンデンサ74と、を有する駆動回路である。
As shown in FIG. 4, the
切替えスイッチ72は、例えばトランジスタ等から構成されており、制御部31からの指令に従って電源71とモータ20との接続状態、および遮断状態を切り替える。ダイオード73は、切替えスイッチ72が遮断されたときの慣性電流をモータ20に還流させるフリーホイールダイオードである。コンデンサ74は、モータ20が非通電であるときに電力を蓄え、モータ20が通電されるときに電力を当該モータ20に向けて放出する蓄電部である。モータ20のコイル21とコンデンサ74とにより構成される電気回路の共振周波数は、第2動作状態における駆動周波数と一致するように設定されている。
The
(制御部が実行する処理)
次に、制御部31が実行する処理について図5、図6を参照して説明する。図5において記号「S」はステップを意味する。図5に示す一連のルーチンは、モータ駆動装置30が起動されてから起動停止されるまで所定時間毎に繰り返し実行される。
(Processing executed by the control unit)
Next, processing executed by the
図5のS1では、各種信号が読み込まれる。信号には、車両状態を検出する各種センサの検出信号、エンジン制御装置91からの情報信号、および、被駆動体90に対する制御目標を示す信号が含まれる。上記制御目標は、被駆動体90の回転速度を増速させるのか、減速させるのか、あるいは維持するのか等を表す情報である。S1の後、処理はS2に移行する。
In S1 of FIG. 5, various signals are read. The signals include detection signals from various sensors that detect the vehicle state, information signals from the
S2では、モータ20に作用する負荷トルクが算出される。本実施形態では、例えばエンジン制御装置91からの情報(例えば、エンジントルク、エンジン回転数)に基づき負荷トルクが算出される。S2の後、処理はS3に移行する。
S3では、S1で取得した制御目標を達成するために必要な入力電力が算出される。S3の後、処理はS4に移行する。
In S2, a load torque acting on the
In S3, input power required to achieve the control target acquired in S1 is calculated. After S3, the process proceeds to S4.
S4では、モータ20の動作状態が第1動作状態であるか否かが判定される。モータ20の動作状態が第1動作状態であると判定された場合(S4:YES)、処理はS5に移行する。モータ20の動作状態が第1動作状態ではないと判定された場合(S4:NO)、処理はS8に移行する。
In S4, it is determined whether or not the operation state of the
S5では、目標モータ回転数が算出され、この目標モータ回転数に応じて基本デューティが算出される。S5の後、処理はS6に移行する。
S6では、目標モータ回転数と現状のモータ回転数との偏差に基づき、フィードバックゲインからフィードバック量が算出される。S6の後、処理はS7に移行する。
S7では、基本デューティと上記フィードバック量との和が、指令信号Spwmを生成する基となる最終的なデューティ(以下、最終デューティ)として算出される。S7の後、処理はS12に移行する。
In S5, the target motor speed is calculated, and the basic duty is calculated according to the target motor speed. After S5, the process proceeds to S6.
In S6, the feedback amount is calculated from the feedback gain based on the deviation between the target motor rotation speed and the current motor rotation speed. After S6, the process proceeds to S7.
In S7, the sum of the basic duty and the feedback amount is calculated as a final duty (hereinafter referred to as a final duty) that is a basis for generating the command signal Spwm. After S7, the process proceeds to S12.
S8では、モータ20の動作状態が第2動作状態であるか否かが判定される。モータ20の動作状態が第2動作状態であると判定された場合(S8:YES)、処理はS9に移行する。モータ20の動作状態が第2動作状態ではないと判定された場合(S8:NO)、処理はS13に移行する。
S9では、目標モータトルクが算出される。S9の後、処理はS10に移行する。
In S8, it is determined whether or not the operation state of the
In S9, a target motor torque is calculated. After S9, the process proceeds to S10.
S10では、図6に示す第2動作状態でのデューティ可変制御によるモータトルク特性マップからトルク優先デューティが算出される。図6に示すように、平均入力電流の制限下におけるデューティ100%での最大のモータトルクT100からデューティが小さくされるほど、モータ回転数が低下するとともにモータトルクが増加する。このようなモータトルク特性は、モータ回転数が下がるとモータ20の起電力が小さくなることによるものである。このことは、モータ20の等価電気回路における抵抗R、インダクタンスL、起電力V0、電流i、印加電圧Vの関係を示す式(1)から分かる。
V=Ri+L(di/dt)+V0・・・(1)
つまり、モータ回転数が比較的低いときは、比較的高いときと比べて、低い電圧(すなわち小さいデューティ)でも大電流を流すことができる。
In S10, the torque priority duty is calculated from the motor torque characteristic map by the duty variable control in the second operation state shown in FIG. As shown in FIG. 6, as the duty is reduced from the maximum motor torque T 100 at a duty of 100% under the limit of the average input current, the motor rotational speed is decreased and the motor torque is increased. Such a motor torque characteristic is due to the fact that the electromotive force of the
V = Ri + L (di / dt) + V0 (1)
That is, when the motor speed is relatively low, a large current can flow even at a low voltage (that is, a small duty) as compared to when the motor speed is relatively high.
S11では、トルク優先デューティが最終デューティとして算出される。S11の後、処理はS12に移行する。
S12では、最終デューティに対応する指令信号Spwmが生成されて駆動部32に出力される。S12の後、処理は図5のルーチンを抜ける。
S13では、モータ20が過負荷であるとしてアラームが出力される。S13の後、処理は図5のルーチンを抜ける。
In S11, the torque priority duty is calculated as the final duty. After S11, the process proceeds to S12.
In S12, a command signal Spwm corresponding to the final duty is generated and output to the
In S13, an alarm is output that the
(効果)
以上説明したように、第1実施形態では、モータ駆動装置30は、動作判定部61、第1算出部62、第2算出部63、指令部64、および駆動部32を備える。動作判定部61は、モータ20の動作状態が第1動作状態であるか又は第2動作状態であるかを判定する。第1算出部62は、モータ20の動作状態が第1動作状態である場合、デューティを目標モータ回転数に応じて算出する。第2算出部63は、モータ20の動作状態が第2動作状態である場合、デューティを目標モータトルクに応じて算出する。指令部64は、第1算出部62または第2算出部63により算出された最終デューティに対応する指令信号Spwmを出力する。駆動部32は、指令信号Spwmに従ってモータ20の通電と非通電とを切り替える。
(effect)
As described above, in the first embodiment, the
このように構成されたモータ駆動装置30では、モータ20の動作状態が第2動作状態である場合、デューティを目標モータトルクに応じて算出するモータトルク制御が行われ、目標モータトルクが現状のモータトルクよりも大きい場合、デューティが小さくされる。従来ならば最大値であったモータトルクT100を出力している状態においてデューティが小さくされると、モータ回転数が下がり、平均入力電流は制限されつつも通電時にモータ20に流れる電流は増加する。モータトルクはモータ20に流れる電流に比例するので、結果としてモータトルクが高くなる。したがって、平均入力電流の制限下において、モータ20の体格を大きくすることなくモータトルクの最大値を高くすることができる。
In the
また、第1実施形態では、第2算出部63は、目標モータトルクが現状のモータトルクよりも大きい場合、デューティを小さくする。
このようにして、従来ならば最大値であったモータトルクT100を出力している状態においてデューティが小さくされてモータ回転数が下げられる。
In the first embodiment, the
Thus, the duty in if conventional outputs a motor torque T 100 was the maximum value state is smaller motor speed is lowered.
また、第1実施形態では、駆動システム10は、モータ20と被駆動体90との間に設けられた歯車式の減速機40を備える。
ここで、モータ20の正回転時における減速機40の効率η1は、入力仕事X、出力仕事Y、減速機40内部のフリクションによる損失Aを用いて表すと、式(2)のようになる。正回転時とは、モータ20が負荷トルクに打ち勝って被駆動体90を回転駆動するときである。一方、モータの逆回転時における減速機40の効率η2は、式(3)のようになる。逆回転時とは、負荷トルクによりモータ20が回されるときである。
η1=Y/X=Y/(Y+A)・・・(2)
η2=X/Y=(Y−A)/Y・・・(3)
そのため、例えばX=100、Y=60、A=40の場合、効率η1は0.6であるのに対して、効率η2は約0.33である。つまり、減速機40は、図7に示すように正回転時が逆回転時よりも効率が高くなる。したがって、負荷トルクが比較的高いときであっても、被駆動体90の逆回転を抑制しながら確実に正回転させることができる。
In the first embodiment, the
Here, the efficiency η1 of the
η1 = Y / X = Y / (Y + A) (2)
η2 = X / Y = (YA) / Y (3)
Therefore, for example, when X = 100, Y = 60, and A = 40, the efficiency η1 is 0.6, whereas the efficiency η2 is about 0.33. That is, as shown in FIG. 7, the
<第2実施形態>
第2実施形態では、図8に示すように、制御部81の指令部82は、第2動作状態における駆動周波数f2を、第1動作状態における駆動周波数f1よりも小さく設定する。言い換えると、指令信号Spwmは、駆動周波数f2が駆動周波数f1よりも小さくなるように生成される。
Second Embodiment
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the
次に、制御部81が実行する処理について図9を参照して説明する。図9のS21〜S27では、図5のS1〜S7と同じ処理が実行される。また、図9のS28では、図5のS12と同じ処理が実行される。また、図9のS29〜S32、S34では、図5のS8〜S11、S13と同じ処理が実行される。図9のS33では、駆動周波数f2が駆動周波数f1よりも小さくなるように、最終デューティに対応する指令信号Spwmが生成されて駆動部32に出力される。S33の後、処理は図9のルーチンを抜ける。
Next, processing executed by the
(効果)
第2実施形態では、駆動周波数f2が駆動周波数f1よりも小さく設定されている。そのため、第2動作状態において切替えスイッチ72の動作回数が比較的少なくなり、スイッチON時の抵抗による電力消費、および、コイル21の逆起電力による電力消費が低減される。
(effect)
In the second embodiment, the drive frequency f2 is set smaller than the drive frequency f1. Therefore, the number of operations of the
また、駆動周波数f2と前記共振周波数とが一致するように設定されていることも相俟って、デューティON時の印加電圧および電流リップルが増大される。図10に示すように、第1実施形態のように第2動作状態において比較的大きい駆動周波数f1でPWM制御が行われると、モータトルクの変動幅が小さく、出力トルクが変化しないケースが出てくる。これに対して、第2実施形態のように第2動作状態において比較的小さい駆動周波数f2でPWM制御が行われると、モータトルクの変動幅が大きくなり、出力トルクを変化させることができるようになる。このとき、減速機40の正回転時と逆回転時との効率差があるため、被駆動体90の逆回転を抑制しながら確実に正回転させることができる。
Further, in combination with the fact that the drive frequency f2 and the resonance frequency are set to coincide with each other, the applied voltage and current ripple when the duty is ON are increased. As shown in FIG. 10, when PWM control is performed at a relatively large drive frequency f1 in the second operation state as in the first embodiment, there is a case where the fluctuation range of the motor torque is small and the output torque does not change. come. On the other hand, when PWM control is performed at a relatively low drive frequency f2 in the second operation state as in the second embodiment, the fluctuation range of the motor torque becomes large and the output torque can be changed. Become. At this time, since there is a difference in efficiency between the forward rotation and the reverse rotation of the
<他の実施形態>
本発明の他の実施形態では、動作判定部は、動作領域マップからモータの動作状態を判定することなく、例えばモータへの入力電流を検出するセンサからの情報に基づきモータの動作状態を判定してもよい。
本発明の他の実施形態では、減速機は、差動歯車装置でなく、他の歯車式減速機であってもよい。また、減速機は、1段階の減速を行うもの、または3段階以上の減速を行うものであってもよい。
<Other embodiments>
In another embodiment of the present invention, the operation determination unit determines the operation state of the motor based on information from a sensor that detects an input current to the motor, for example, without determining the operation state of the motor from the operation region map. May be.
In another embodiment of the present invention, the reduction gear may be another gear type reduction gear instead of the differential gear device. The reduction gear may be one that performs one-stage deceleration or three or more stages.
本発明の他の実施形態では、駆動システムは、減速機を備えていなくてもよい。つまり、モータと被駆動体とが直接連結されていてもよい。
本発明の他の実施形態では、被駆動体は、エンジンのカムシャフト以外の回転体であってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
In other embodiments of the present invention, the drive system may not include a speed reducer. That is, the motor and the driven body may be directly connected.
In another embodiment of the present invention, the driven body may be a rotating body other than the camshaft of the engine.
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
10・・・駆動システム
20・・・モータ
30・・・モータ駆動装置
32・・・駆動部
61・・・動作判定部
62・・・第1算出部
63・・・第2算出部
64、82・・・指令部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
PWM周期の間に前記モータへ入力される電流の平均値を平均入力電流とし、当該平均入力電流が所定の制限値よりも小さいときの前記モータの動作状態を第1動作状態とし、前記平均入力電流が前記制限値に制限されているときの前記モータの動作状態を第2動作状態とし、前記モータの回転数の目標値を目標モータ回転数とし、前記モータが発生するトルクの目標値を目標モータトルクとすると、
前記モータの動作状態が前記第1動作状態であるか又は前記第2動作状態であるかを判定する動作判定部(61)と、
前記モータの動作状態が前記第1動作状態である場合、前記PWM周期のうち前記モータに通電する時間の割合であるデューティを、前記目標モータ回転数に応じて算出する第1算出部(62)と、
前記モータの動作状態が前記第2動作状態である場合、前記デューティを前記目標モータトルクに応じて算出する第2算出部(63)と、
前記第1算出部または前記第2算出部により算出された前記デューティに対応する指令信号を出力する指令部(64、82)と、
前記指令信号に従って前記モータの通電と非通電とを切り替える駆動部(32)と、
を備えるモータ駆動装置。 A motor driving device for driving an electric motor (20) by PWM control,
An average value of currents input to the motor during the PWM period is defined as an average input current, and an operation state of the motor when the average input current is smaller than a predetermined limit value is defined as a first operation state. The operating state of the motor when the current is limited to the limit value is set as the second operating state, the target value of the motor speed is set as the target motor speed, and the target value of the torque generated by the motor is set as the target Assuming motor torque,
An operation determination unit (61) for determining whether the operation state of the motor is the first operation state or the second operation state;
When the motor operating state is the first operating state, a first calculating unit (62) that calculates a duty, which is a ratio of a time during which the motor is energized in the PWM cycle, according to the target motor rotation speed When,
A second calculator (63) that calculates the duty according to the target motor torque when the motor operating state is the second operating state;
A command unit (64, 82) for outputting a command signal corresponding to the duty calculated by the first calculation unit or the second calculation unit;
A drive unit (32) for switching between energization and de-energization of the motor according to the command signal;
A motor drive device comprising:
前記指令部は、前記第2動作状態における前記駆動周波数(f2)が、前記第1動作状態における前記駆動周波数(f1)よりも小さくなるように、前記指令信号を出力する請求項1または2に記載のモータ駆動装置。 When the reciprocal of the PWM period is a drive frequency,
The command unit outputs the command signal so that the drive frequency (f2) in the second operation state is smaller than the drive frequency (f1) in the first operation state. The motor drive device described.
前記コイルと前記コンデンサとにより構成される電気回路の共振周波数は、前記第2動作状態における前記駆動周波数と一致するように設定されている請求項3に記載のモータ駆動装置。 The drive unit includes a capacitor (74) that stores electric power when the coil (21) of the motor is de-energized and discharges electric power toward the coil when the coil is energized;
4. The motor drive device according to claim 3, wherein a resonance frequency of an electric circuit including the coil and the capacitor is set to coincide with the drive frequency in the second operation state.
前記モータと、
前記モータの回転を減速する歯車式の減速機(40)と、
を備える駆動システム。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 4,
The motor;
A gear-type speed reducer (40) for reducing the rotation of the motor;
A drive system comprising:
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