JP2022020944A - Motor control device, motor control system and motor control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータを制御するモータ制御装置、モータ制御システムおよびモータ制御方法に関する。 The present invention relates to a motor control device for controlling a motor, a motor control system, and a motor control method.
ロータに永久磁石を使用しないスイッチト・リラクタンス・モータ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このモータでは、ステータに設けられたコイルに通電することにより磁界を発生させ、この磁界による吸引力を利用して回転力を得ている。永久磁石を使用しないシンプルな構成とすることができるため、堅牢で高温や高速回転に対するロバスト性が高いモータを得ることができる。 A switched reluctance motor that does not use a permanent magnet in the rotor is known (see, for example, Patent Document 1). In this motor, a magnetic field is generated by energizing a coil provided in the stator, and a rotational force is obtained by utilizing the attractive force generated by the magnetic field. Since the structure can be simple without using permanent magnets, it is possible to obtain a motor that is robust and has high robustness against high temperature and high speed rotation.
スイッチト・リラクタンス・モータの制御が制御周期に従った周期処理として実行される場合、通電状態を切り換える通電切換も、この制御周期によるタイミングに拘束される。このため、モータの回転数が高くなった場合に、通電切換のタイミングが遅れ、電流の供給にばらつきが生ずるおそれがある。 When the control of the switched reluctance motor is executed as a cycle process according to the control cycle, the energization switching for switching the energization state is also constrained by the timing by this control cycle. Therefore, when the rotation speed of the motor becomes high, the timing of energization switching may be delayed and the current supply may vary.
本発明は、モータの回転数が高くなった場合においても安定した電流の供給が可能なモータ制御装置等を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a motor control device or the like capable of stably supplying a current even when the rotation speed of the motor is high.
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられた複数相のコイルと、
突極を有し、前記複数相のコイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
前記複数相のコイルに電気的に接続され、前記複数相のコイルを流れる電流を相ごとに独立して制御可能となる態様で複数のスイッチング素子を備える駆動回路と、
前記複数相のコイルを流れる電流の値を検出する電流検出センサと、を備え、
当該モータ制御装置は、
前記ロータの回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記コイルに流れる電流の値に係る電流目標値を取得する目標値取得部と、
前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値とに基づいて、前記電流検出センサにより検出された電流の値が前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に一致するように、前記駆動回路における前記複数のスイッチング素子を制御する駆動制御部と、
前記回転速度検出部により検出された前記ロータの回転速度と閾値との比較に基づいて、前記駆動制御部による前記駆動回路の制御状態を第１制御状態と第２制御状態との間で切り替える切替部とを含み、
前記第１制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に応じたパルス幅変調に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換え、
前記第２制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値との比較、または前記角度検出センサにより検出された前記ロータの角度に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える、モータ制御装置を提供する。
In order to solve the above problem, one aspect of the present invention is a motor control device for controlling a motor.
The motor is
A stator core with salient poles and
A multi-phase coil attached to the salient pole of the stator core, and
A rotor having a salient pole and magnetized by a magnetic field generated by the multi-phase coils,
An angle detection sensor that detects the angle of the rotor and
A drive circuit that is electrically connected to the multi-phase coil and includes a plurality of switching elements so that the current flowing through the multi-phase coil can be controlled independently for each phase.
A current detection sensor that detects the value of the current flowing through the multi-phase coil is provided.
The motor control device is
A rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the rotor, and
A target value acquisition unit that acquires a current target value related to the value of the current flowing through the coil, and a target value acquisition unit.
Based on the current value detected by the current detection sensor and the current target value acquired by the target value acquisition unit, the current value detected by the current detection sensor is acquired by the target value acquisition unit. A drive control unit that controls the plurality of switching elements in the drive circuit so as to match the current target value.
Switching between the first control state and the second control state by the drive control unit based on the comparison between the rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection unit and the threshold value. Including part
In the first control state, the drive control unit changes the state of the coil to the energized state and the non-energized state for each phase based on the pulse width modulation according to the current target value acquired by the target value acquisition unit. Switch between states,
In the second control state, the drive control unit compares the value of the current detected by the current detection sensor with the current target value acquired by the target value acquisition unit, or the angle thereof, for each phase. Provided is a motor control device that switches the state of the coil between an energized state and a non-energized state based on the angle of the rotor detected by the detection sensor.
本発明によれば、モータの回転数が高くなった場合においても安定した電流の供給が可能となる。 According to the present invention, stable current can be supplied even when the rotation speed of the motor is high.
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、３相のスイッチト・リラクタンス・モータおよびスイッチト・リラクタンス・モータを制御するモータ制御装置の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a three-phase switched reluctance motor and a motor control device for controlling a switched reluctance motor.
図１に示すように、スイッチト・リラクタンス・モータＭは、モータユニット１０と、モータユニット１０を駆動する駆動回路２０と、を備える。
As shown in FIG. 1, the switched reluctance motor M includes a
モータユニット１０は、突極１１Ａ（図１）を有するステータコア１１と、突極１２Ａ（図１）を有するロータ１２と、ステータコア１１の突極１１Ａに取り付けられた各相（ｕ相、ｖ相およびｗ相）のコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗと、を備える。図１に示すように、コイル１３ｕは互いに向かい合う２つの突極１１Ａにそれぞれ取り付けられ、２つのコイル１３ｕは互いに直列に接続される。同様に、コイル１３ｖは互いに向かい合う２つの突極１１Ａにそれぞれ取り付けられ、２つのコイル１３ｖは互いに直列に接続される。コイル１３ｗは互いに向かい合う２つの突極１１Ａにそれぞれ取り付けられ、２つのコイル１３ｗは互いに直列に接続される。なお、図１は６極モータを例示しているが、モータの極数は任意である。
The
互いに直列に接続された各コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに電流を流すと、各コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに対応する突極１１Ａには、ロータ１２の中心軸に対して回転対象の磁場が形成される。
When a current is passed through the
ロータ１２の回転角は、モータＭに設けられたレゾルバ１５（角度検出センサの一例）によって検出される。
The angle of rotation of the
駆動回路２０は、各相（ｕ相、ｖ相およびｗ相）の駆動回路２０ｕ、２０ｖ、２０ｗを備える。駆動回路２０ｕはコイル１３ｕを、駆動回路２０ｖはコイル１３ｖを、駆動回路２０ｗはコイル１３ｗを、それぞれ独立駆動する。
The
駆動回路２０ｕは、直列接続されたコイル１３ｕの一端に接続される高電位側スイッチング素子２３ｕおよび低電位側スイッチング素子２２ｕと、直列接続されたコイル１３ｕの他端に接続される高電位側スイッチング素子２１ｕおよび低電位側スイッチング素子２４ｕと、を備える。
The
本実施例では、各スイッチング素子２１ｕ～２４ｕとしてｎ型ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いた例を示しているが、任意の素子を用いることができる。駆動回路２０ｖ、２０ｗを構成する後述のスイッチング素子も同様である。
In this embodiment, an example in which an n-type FET (Field Effect Transistor) is used as each
駆動回路２０ｖは、直列接続されたコイル１３ｖの一端に接続される高電位側スイッチング素子２３ｖおよび低電位側スイッチング素子２２ｖと、直列接続されたコイル１３ｖの他端に接続される高電位側スイッチング素子２１ｖおよび低電位側スイッチング素子２４ｖと、を備える。
The
駆動回路２０ｗは、直列接続されたコイル１３ｗの一端に接続される高電位側スイッチング素子２３ｗおよび低電位側スイッチング素子２２ｗと、直列接続されたコイル１３ｗの他端に接続される高電位側スイッチング素子２１ｗおよび低電位側スイッチング素子２４ｗと、を備える。
The
図１に示すように、高電位側スイッチング素子２１ｕ、２１ｖ、２１ｗおよび高電位側スイッチング素子２３ｕ、２３ｖ、２３ｗのドレインは、電源２５の正極に、低電位側スイッチング素子２２ｕ、２２ｖ、２２ｗおよび低電位側スイッチング素子２４ｕ、２４ｖ、２４ｗのソースは、電源２５の負極に、それぞれ接続される。
As shown in FIG. 1, the drains of the high-potential
また、電源２５にはコンデンサ２６が並列に接続されている。
Further, a
各相のコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに流れる電流の値は、モータＭの電流検出センサ２８により検出される。
The value of the current flowing through the
モータ制御装置１には、上位ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）（図示せず）から各種の指令値が与えられる。なお、モータ制御装置１は、上位ＥＣＵの機能の一部または全部を実現してもよい。
Various command values are given to the
図１に示すように、モータ制御装置１は、レゾルバ１５から出力されるレゾルバ角（ロータ回転角）に基づいて、ロータ１２の回転速度を検出する回転速度検出部２と、回転速度検出部２により検出されるロータ１２の回転速度に応じて制御状態を切り替える切替部３と、電流目標値等に応じた駆動信号を出力する駆動制御部５と、回転速度検出部２により検出されるロータ１２の回転速度およびトルク指令値に基づいて電流目標値を取得する目標値取得部４と、モータ制御装置１の動作に必要なデータを格納する記憶部６と、切替部３における制御状態の切り替え動作に必要な閾値を格納する閾値記憶部３ａと、を備える。
As shown in FIG. 1, the
トルク指令値は、モータユニット１０が生み出すべきトルク値をリアルタイムで規定する値であり、モータ制御装置１は、モータユニット１０のトルク値がトルク指令値に追従するように、駆動回路２０を制御する。トルク値はコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに供給されるべき電流である電流目標値と対応付けられ、例えば、テーブルとして記憶部６に格納される。目標値取得部４は、当該テーブルを参照して電流目標値を取得する。駆動制御部５は、電流検出センサ２８により検出される電流検出値（図１）が目標値取得部４により取得された電流目標値に追従するように制御する。なお、目標値取得部４は、トルク指令値に代えて、上位ＥＣＵから電流目標値を直接的に取得してもよい。
The torque command value is a value that defines the torque value to be generated by the
切替部３は、回転速度検出部２により検出されるロータ１２の回転速度と、閾値記憶部３ａに格納された閾値との比較に基づいて、駆動制御部５による駆動回路２０の制御状態を第１制御状態と第２制御状態との間で切り替える。
The
第１制御状態が選択されている場合には、駆動制御部５は、レゾルバ１５により検出されるロータ１２の角度に基づいて、後述する通電切換を行う。また、駆動制御部５は、後述する通電区間において、相ごとに、電流検出センサ２８により検出される電流検出値（図１）が目標値取得部４により取得された電流目標値に追従するように、パルス幅変調に基づいて、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗへの通電を制御する。
When the first control state is selected, the
一方、第２制御状態が選択されている場合には、第１制御状態と同様、駆動制御部５は、レゾルバ１５により検出されるロータ１２の角度に基づいて、後述する通電切換を行う。また、駆動制御部５は、後述する通電区間において、相ごとに、電流検出センサ２８により検出される電流検出値（図１）が目標値取得部４により取得された電流目標値に追従するように、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える。すなわち、第２制御状態では、駆動制御部５は、第１制御状態におけるパルス幅変調に基づく制御に代えて、通電状態と非通電状態との間での切り替え制御を実行している。
On the other hand, when the second control state is selected, the
図２Ａは、スイッチト・リラクタンス・モータの力行原理を模式的に示す図、図２Ｂは、スイッチト・リラクタンス・モータの回生原理を模式的に示す図である。 FIG. 2A is a diagram schematically showing the power running principle of the switched reluctance motor, and FIG. 2B is a diagram schematically showing the regeneration principle of the switched reluctance motor.
図２Ａに示すように、モータユニット１０（図１）が力行動作を行うとき、例えば、状態Ａにおいて、ステータコア１１の突極１１Ａに取り付けられたコイル１３ｕに電流を供給すると、突極１１Ａおよびロータ１２の突極１２Ａが磁化され、突極１１Ａと突極１２Ａとの間に磁気吸引力が発生し、ロータ１２に正のトルクが与えられる。
As shown in FIG. 2A, when the motor unit 10 (FIG. 1) performs a power running operation, for example, in the state A, when a current is supplied to the
ロータ１２が回転を続け、突極１１Ａと突極１２Ａが正対する状態Ｂに至ると、磁気吸引力が正のトルクに寄与しなくなる。しかし、このとき、次相のコイル１３ｖが取り付けられたステータコア１１の突極１１Ａと、ロータ１２の突極１２Ａとの位置関係は、状態Ａのような関係となる。したがって、所定のタイミングでコイル１３ｕから次相のコイル１３ｖに電流を転流させることにより、正のトルクが維持される。
When the
このように、状態Ａのようにロータ１２の突極１２Ａがステータコア１１の突極１１Ａに近づいてくるタイミングで、対応する相のコイルに電流を流し、状態Ｂのように突極１１Ａと突極１２Ａが正対する近傍で、その電流を切る動作を繰り返すことにより、正のトルクを継続的に発生させることができる。
In this way, at the timing when the
一方、図２Ｂに示すように、モータユニット１０が回生動作を行うとき、状態Ｃからロータ１２の突極１２Ａがステータコア１１の突極１１Ａに近づき、突極１１Ａと突極１２Ａが正対する状態Ｄに至る直前から短時間だけコイル１３ｕに電流を供給し、ロータ１２の突極１２Ａを磁化する。その後、突極１１Ａと突極１２Ａが状態Ｅのように正対位置からずれた位置関係にある間、残留磁界とロータ１２の回転に伴う磁束の変化によりコイル１３ｕに起電力が発生し、発電電流が流れる。またこのとき、コイル１３ｕに流れる電流Ｉに応じて、突極１１Ａと突極１２Ａとの間に磁気吸引力が発生し、ロータ１２に負のトルクが与えられる。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the
図３は、ロータ１２の回転角（電気角）θと、力行領域および回生領域との関係を示す図である。図３のグラフの縦軸に示すコイル１３ｕのインダクタンスは、ロータ１２の突極１２Ａとステータコア１１との磁気的な結合の度合いに対応する。コイル１３ｕのインダクタンスが最も高くなるθ＝θ０の状態は、ロータ１２の突極１２Ａとステータコア１１の突極１１Ａとが正対する状態（図２Ａの状態Ｂ、図２Ｂの状態Ｄ）に相当する。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the rotation angle (electrical angle) θ of the
図３に示すように、ロータ１２の回転に従ってコイル１３ｕのインダクタンスが増加する領域に力行領域が、ロータ１２の回転に従ってコイル１３ｕのインダクタンスが減少する領域に回生領域が、それぞれ位置付けられる。力行領域および回生領域はロータ１２の回転角について、約１２０°ずつ確保され、基本的には力行領域においてコイル１３ｕに通電することによりロータ１２に正のトルクが与えられ、回生領域においてコイル１３ｕに通電することによりロータ１２に負のトルクが与えられる。
As shown in FIG. 3, a power running region is positioned in a region where the inductance of the
コイル１３ｕへの通電区間は、要求されるモータの特性等に応じて設定でき、例えば、力行動作に対して図３に示す通電区間１００を、回生動作に対して図３に示す通電区間２００を、それぞれ設定することができる。この場合、通電区間１００は、力行領域の開始角（基準角）に先行する角度幅に相当する進角Δθ１と、通電区間１００の長さに相当する通電角θ１とにより規定される。同様に、通電区間２００は、回生領域の開始角（基準角）に先行する角度幅に相当する進角Δθ２と、通電区間２００の長さに相当する通電角θ２とにより規定される。
The energization section to the
このように、コイル１３ｕへ通電する通電区間１００および通電区間２００は、基準角、進角Δθ１、通電角θ１、進角Δθ２および通電角θ２により規定され、トルク指令値やロータ１２の回転速度（角速度）などに応じて変化する。
通電区間１００の通電開始に対応する電気角は、
電気角＝基準角－進角Δθ１ ・・・（１式）
で算出される。基準値は各相の通電区間１００に割り当てられた固有値である。また、通電区間１００の通電終了に対応する電気角は、
電気角＝基準角－進角Δθ１＋通電角θ１ ・・・（２式）
で算出される。
同様に、通電区間２００の通電開始に対応する電気角は、
電気角＝基準角－進角Δθ２ ・・・（３式）
で算出される。基準値は各相の通電区間２００に割り当てられた固有値である。また、通電区間１００の通電終了に対応する電気角は、
電気角＝基準角－進角Δθ２＋通電角θ２ ・・・（４式）
で算出される。
As described above, the
The electric angle corresponding to the start of energization of the
Electric angle = reference angle-advance angle Δθ1 ・ ・ ・ (1 formula)
It is calculated by. The reference value is an eigenvalue assigned to the
Electric angle = reference angle-advance angle Δθ1 + energization angle θ1 ... (2 formulas)
It is calculated by.
Similarly, the electric angle corresponding to the start of energization of the
Electric angle = reference angle-advance angle Δθ2 ・ ・ ・ (3 formulas)
It is calculated by. The reference value is an eigenvalue assigned to the
Electric angle = reference angle-advance angle Δθ2 + energization angle θ2 ... (4 formulas)
It is calculated by.
コイル１３ｖ、１３ｗについても、コイル１３ｕと同様に通電区間が規定される。このように駆動制御部５は、レゾルバ１５により検出されるロータ１２の回転角に基づき、通電区間の切り換え（通電切換）を実行する。
As for the
次に、第１制御状態が選択されている場合におけるモータ制御装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the
第１制御状態では、駆動制御部５は、一定の制御周期での制御を繰り返し、この制御周期で通電パターンを選択し、選択された通電パターンに従った通電（パルス幅変調に基づく通電）を実行する。
In the first control state, the
駆動制御部５は、上記の制御周期で、モータ制御装置１に与えられる電流目標値、レゾルバ１５によって検出されるロータ１２の回転角、回転速度検出部２により検出されるロータ１２の回転速度および電流検出センサ２８により検出される電流検出値などに基づいて、記憶部６に記憶された通電パターンの中から適切な通電パターンを選択する。通電パターンは、後述する通電区間および非通電区間を規定する情報である。
The
図４～図７は、スイッチング素子２１ｕ～２４ｕの状態を示す図である。力行動作および回生動作における通電区間では、スイッチング素子２１ｕ～２４ｕは、図４～図７に示すいずれかの状態、またはコイル１３ｕがオープンとなる状態（例えば、スイッチング素子２１ｕ～２４ｕのすべてがオフとなる状態）をとる。なお、以下の説明では、ｕ相について述べるが、ｖ相、ｗ相についても同様の動作が行われる。
4 to 7 are diagrams showing the states of the
図４は、電源２５またはコンデンサ２６からコイル１３ｕへ電流が供給される励磁区間を示している。この励磁区間は、通電状態に相当する。
FIG. 4 shows an excitation section in which a current is supplied from the
励磁区間では、スイッチング素子２３ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンしており、他のスイッチング素子２１ｕ、２２ｕがオフしている。励磁区間では、コイル１３ｕへ電流によりステータコア１１の突極１１Ａが励磁される。
In the excitation section, the
図５は、コイル１３ｕが電源２５の正極から切り離され、コイル１３ｕの電流が閉回路を還流する還流区間を示している。この還流区間は、非通電状態に相当する。
FIG. 5 shows a recirculation section in which the
この還流区間では、スイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンしており、他のスイッチング素子２１ｕ、２３ｕがオフしている。なお、閉回路をスイッチング素子２２ｕの寄生ダイオードを用いて形成することもできる。
In this reflux section, the
図６は、コイル１３ｕから電源２５またはコンデンサ２６へ電流が供給される回生区間を示している。この回生区間は、通電状態に相当する。
FIG. 6 shows a regenerative section in which a current is supplied from the
回生区間では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２２ｕがオンしており、他のスイッチング素子２３ｕ、２４ｕがオフしている。なお、電流の流れる回路をスイッチング素子２１ｕ、２２ｕの寄生ダイオードを用いて形成することもできる。
In the regeneration section, the
図７は、コイル１３ｕが電源２５の負極から切り離され、コイル１３ｕの電流が閉回路を還流する還流区間を示している。この還流区間は、非通電状態に相当する。
FIG. 7 shows a recirculation section in which the
この還流区間では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２３ｕがオンしており、他のスイッチング素子２２ｕ、２４ｕがオフしている。なお、閉回路をスイッチング素子２１ｕの寄生ダイオードを用いて形成することもできる。
In this reflux section, the
次に、ｕ相の力行動作について説明する。 Next, the power running operation of the u phase will be described.
図８は、モータユニット１０の力行動作における低速回転時または低トルク発生時の動作を示す図である。図８に示すように、コイル１３ｕへの通電区間は、励磁区間Ｔ１と電流維持区間Ｔ２とからなる。
FIG. 8 is a diagram showing an operation at a low speed rotation or a low torque generation in the power running operation of the
図８に示すように、励磁区間Ｔ１では、スイッチング素子２３ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンし、電流目標値Ｉｔに向かってコイル１３ｕの電流Ｉｕが増加する。励磁区間Ｔ１では、図４に示す通電状態が維持され、電流Ｉｕが電流目標値Ｉｔに到達する時点の前後から電流維持区間Ｔ２に移行する。
As shown in FIG. 8, in the excitation section T1, the
電流維持区間Ｔ２では、スイッチング素子２３ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンする通電状態（図４に示す励磁区間）と、スイッチング素子２３ｕに代えてスイッチング素子２２ｕがオンする非通電状態（図５に示す還流区間）とが繰り返される。すなわち、電流Ｉｕの値が電流目標値Ｉｔに追従するように、駆動制御部５により、スイッチング素子２２ｕおよびスイッチング素子２３ｕのデューティー値が制御された状態となる。
In the current maintenance section T2, the
回生区間Ｔ３では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２２ｕがオンする状態（図６に示す状態）が維持される。回生区間Ｔ３が終了すると、スイッチング素子２１ｕ～２４ｕがオフする。
In the regeneration section T3, the state in which the
図９は、モータユニット１０の力行動作における高速回転時または高トルク発生時の動作を示す図である。図９に示すように、コイル１３ｕへの通電区間は、励磁区間Ｔ１と一致する。
FIG. 9 is a diagram showing the operation of the
図９の例では、通電区間が終了するまでに、電流Ｉｕが電流目標値Ｉｔに到達しないため、通電区間が終了するまで励磁区間Ｔ１が継続する。すなわち、スイッチング素子２３ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンし（図４に示す通電状態）、電流目標値Ｉｔに向かってコイル１３ｕの電流Ｉｕが増加するが、電流Ｉｕの値が電流目標値Ｉｔに到達する前に回生区間Ｔ３に移行する。
In the example of FIG. 9, since the current Iu does not reach the current target value It by the end of the energization section, the excitation section T1 continues until the end of the energization section. That is, the
回生区間Ｔ３では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２２ｕがオンする状態（図６に示す状態）となる。回生区間Ｔ３が終了すると、スイッチング素子２１ｕ～２４ｕがオフする。
In the regeneration section T3, the
次に、ｕ相の回生動作について説明する。 Next, the regenerative operation of the u phase will be described.
図１０は、モータユニット１０の発電動作における低速回転時または低トルク発生時の動作を示す図である。図１０に示すように、コイル１３ｕへの通電区間は、励磁区間Ｔ１１と電流維持区間Ｔ１２とからなる。
FIG. 10 is a diagram showing an operation at a low speed rotation or a low torque generation in the power generation operation of the
図１０に示すように、励磁区間Ｔ１１では、スイッチング素子２３ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンし、電流目標値Ｉｔに向かってコイル１３ｕの電流Ｉｕが増加する。励磁区間Ｔ１１では、図４に示す状態が維持され、電流Ｉｕが電流目標値Ｉｔに到達する時点の前後から電流維持区間Ｔ１２に移行する。
As shown in FIG. 10, in the excitation section T11, the
電流維持区間Ｔ１２では、スイッチング素子２１ｕがオン、スイッチング素子２４ｕがオフし、スイッチング素子２３ｕと、スイッチング素子２２ｕが交互にオンする。この状態は、図６に示す回生区間と、図７に示す還流区間とが繰り返される状態である。すなわち、電流Ｉｕの値が電流目標値Ｉｔに追従するように、駆動制御部５により、スイッチング素子２２ｕおよびスイッチング素子２３ｕのデューティー値が制御された状態となる。
In the current maintenance section T12, the
回生区間Ｔ１３では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２２ｕがオンする状態（図６に示す状態）が維持される。回生区間Ｔ１３が終了すると、スイッチング素子２１ｕ～２４ｕがオフする。
In the regeneration section T13, the state in which the
図１１は、モータユニット１０の発電動作における高速回転時または高トルク発生時の動作を示す図である。図１１に示すように、コイル１３ｕへの通電区間は、励磁区間Ｔ１１と一致する。
FIG. 11 is a diagram showing the operation of the
図１１の例では、通電区間が終了するまでに、電流Ｉｕが電流目標値Ｉｔに到達しないため、通電区間が終了するまで励磁区間Ｔ１１が継続する。すなわち、スイッチング素子２３ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンし（図６に示す状態）、電流目標値Ｉｔに向かってコイル１３ｕの電流Ｉｕが増加するが、電流Ｉｕの値が電流目標値Ｉｔに到達する前に回生区間Ｔ１３に移行する。
In the example of FIG. 11, since the current Iu does not reach the current target value It by the end of the energization section, the excitation section T11 continues until the end of the energization section. That is, the
回生区間Ｔ１３では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２２ｕがオンする状態（図６に示す状態）が維持される。回生区間Ｔ１３が終了すると、スイッチング素子２１ｕ～２４ｕがオフする。
In the regeneration section T13, the state in which the
以上のように、第１制御状態では、一定の制御周期で、電流目標値、レゾルバ１５によって検出されるロータ１２の回転角（ロータ回転角）、回転速度検出部２により検出されるロータ１２の回転速度および電流検出センサ２８により検出される電流検出値などに基づいて、記憶部６に記憶された通電パターンの中から適切な通電パターンを選択する。また、通電パターンに従った通電も上記制御周期に従って実行される。
As described above, in the first control state, the current target value, the rotation angle of the rotor 12 (rotor rotation angle) detected by the
このように、第１制御状態では、上記の制御周期で通電パターンを切り換える動作、すなわち通電切換を行っている。このため、モータユニット１０の回転速度が非常に高くなると、上記の制御周期に対する通電切換の頻度が高くなり、通電切換が遅れるという問題が生ずる。例えば、適切なロータ１２の回転角での通電切換を行うことができず、通電切換のタイミングが遅れる可能性がある。この場合、通電区間（例えば、図３の通電区間１００および通電区間２００に対応する区間）の長さやタイミングがまちまちとなり、電流目標値に従った正確な電流をコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに安定的に供給できなくなる。例えば、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗへ印加する電流のオーバーシュートや電流不足を引き起こす。このような電流の乱れやばらつきは、トルクリップルを招き想定したトルクを得ることができなくなる。このため、本実施例では、モータユニット１０の高速回転時には第２制御状態での制御を行うことにより、このような問題を解消している。
As described above, in the first control state, the operation of switching the energization pattern in the above control cycle, that is, the energization switching is performed. Therefore, when the rotation speed of the
次に、第２制御状態におけるモータ制御装置１の動作について説明する。上記のように、第２制御状態では、駆動制御部５は、電流検出センサ２８により検出される電流検出値と、目標値取得部４により算出される電流目標値との比較に基づいて、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える。第２制御状態では、駆動制御部５は、電流検出センサ２８により検出される電流検出値が目標値取得部４により取得された電流目標値以下の間、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの状態を通電状態に維持する。また、駆動制御部５は、電流検出センサ２８により検出される電流検出値が目標値取得部４により取得された電流目標値を越えている間、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの状態を非通電状態に維持する。
Next, the operation of the
図１２は、第２制御状態における駆動制御部５の処理を示すフローチャートである。図１２のステップ１０２～ステップＳ１１８の処理は、一定の周期で繰り返される。この周期は任意に定めることができるが、例えば、上記の制御周期よりも短い周期として設定することができる。
FIG. 12 is a flowchart showing the processing of the
なお、ｕ相のコイル１３ｕの通電について説明するが、他のコイル１３ｖ、１３ｗについても同様に通電状態が制御される。
Although the energization of the
図１２のステップＳ１０２では、駆動制御部５は、レゾルバ１５によって検出されるロータ回転角に基づき、ロータ１２の回転角が力行動作の通電区間にあるか否か判断し、判断が肯定されれば処理をステップＳ１０８へ進め、判断が否定されれば処理をステップＳ１０４へ進める。力行動作の通電区間は、例えば、図３に示す通電区間１００に相当する。
In step S102 of FIG. 12, the
ステップＳ１０４では、駆動制御部５は、レゾルバ１５によって検出されるロータ回転角に基づき、ロータ１２の回転角が回生動作（発電動作）の通電区間にあるか否か判断し、判断が肯定されれば処理をステップＳ１１４へ進め、判断が否定されれば処理をステップＳ１０６へ進める。回生動作の通電区間は、例えば、図３に示す通電区間２００に相当する。
In step S104, the
ステップＳ１０６では、駆動制御部５は、非通電状態を選択し、処理をステップＳ１０２へ進める。ステップＳ１０６では、駆動制御部５は、スイッチング素子２１ｕ～２４ｕのすべてがオフする状態に設定する。なお、ステップＳ１０６において、駆動制御部５は、スイッチング素子２２ｕおよびスイッチング素子２４ｕがオンする図５の状態、またはスイッチング素子２１ｕおよびスイッチング素子２３ｕがオンする図７の状態に設定してもよい。モータユニット１０の動作状況に応じて、適切な状態を選択することができる。
In step S106, the
ステップＳ１０８では、駆動制御部５は、目標値取得部４から得られた電流目標値と、電流検出センサ２８により検出される電流検出値とを比較し、電流検出値が電流目標値以下か否か判断する。この判断が肯定されれば、駆動制御部５は処理をステップＳ１１０へ進め、この判断が否定されれば、駆動制御部５は処理をステップＳ１１２へ進める。
In step S108, the
ステップＳ１１０では、駆動制御部５は、通電状態を選択し、処理をステップＳ１０２へ進める。ステップＳ１１０では、駆動制御部５は、スイッチング素子２３ｕおよびスイッチング素子２４ｕがオンする図４の状態に設定する。
In step S110, the
ステップＳ１１２では、駆動制御部５は、非通電状態を選択し、処理をステップＳ１０２へ進める。ステップＳ１１２では、駆動制御部５は、スイッチング素子２２ｕおよびスイッチング素子２４ｕがオンする図５の状態に設定する。
In step S112, the
ステップＳ１１４では、駆動制御部５は、目標値取得部４から得られた電流目標値と、電流検出センサ２８により検出される電流検出値とを比較し、電流検出値が電流目標値以下か否か判断する。この判断が肯定されれば、駆動制御部５は処理をステップＳ１１６へ進め、この判断が否定されれば、駆動制御部５は処理をステップＳ１１８へ進める。
In step S114, the
ステップＳ１１６では、駆動制御部５は、通電状態を選択し、処理をステップＳ１０２へ進める。ステップＳ１１６では、駆動制御部５は、スイッチング素子２１ｕおよびスイッチング素子２２ｕがオンする図６の状態に設定する。
In step S116, the
ステップＳ１１８では、駆動制御部５は、非通電状態を選択し、処理をステップＳ１０２へ進める。ステップＳ１１８では、駆動制御部５は、スイッチング素子２１ｕおよびスイッチング素子２３ｕがオンする図７の状態に設定する。
In step S118, the
図１３は、第２制御状態における電流検出値の推移を例示する図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating a transition of the current detection value in the second control state.
図１３に示すように、第２制御状態では、駆動制御部５が駆動回路２０を制御することにより、力行動作または回生動作の通電区間における電流目標値に、電流検出値が効率的に追従するようにコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの電流が制御される。例えば、図１３において通電区間の開始される時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、通電状態が維持されるため、電流検出値、すなわちコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに印加される電流は迅速に立ち上がり、時刻ｔ１において電流目標値に到達する。また、時刻ｔ１から通電区間が終了する時刻ｔ２までの間は、電流目標値と電流検出値とを比較し、その結果に基づいて通電状態および非通電状態のいずれかが選択される結果、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに印加される電流の値は、電流目標値の近傍に維持される。したがって、モータユニット１０の高速回転時においても、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗへ印加する電流のオーバーシュートや電流不足を引き起こすことがなく、想定したトルクを得ることが可能となる。
As shown in FIG. 13, in the second control state, the
また、モータユニット１０を高速動作させる場合に、パルス幅変調に基づく第１制御状態と比較して、第２制御状態でモータユニット１０を高速動作させる場合には、駆動回路２０における単位時間当たりのスイッチング回数（スイッチング素子のスイッチング回数）を減少させることも可能となる。したがって、この場合には、スイッチングに伴う電力損失を低減できる。
Further, when the
図１４は、制御状態を切り替える切替部３の処理を示すフローチャートである。この処理は、例えば、モータユニット１０の起動時に開始される。
FIG. 14 is a flowchart showing the processing of the
図１４のステップＳ２０２では、切替部３は、制御状態を第１制御状態に設定する。
In step S202 of FIG. 14, the
ステップＳ２０４では、切替部３は、回転速度検出部２により検出されるロータ１２の回転速度と、閾値記憶部３ａに格納された閾値とを比較し、ロータ１２の回転速度が閾値よりも大きいか否か判断する。判断が肯定されれば処理はステップＳ２０６へ進み、判断が否定されれば処理はステップＳ２０４へ戻る。
In step S204, the
ステップＳ２０６では、切替部３は、制御状態を第２制御状態に設定する。
In step S206, the
ステップＳ２０８では、切替部３は、回転速度検出部２により検出されるロータ１２の回転速度と、閾値記憶部３ａに格納された閾値とを比較し、ロータ１２の回転速度が閾値よりも大きいか否か判断する。判断が肯定されれば処理はステップＳ２０８へ戻り、判断が否定されれば処理はステップＳ２０２へ進む。
In step S208, the
以上のように、図１４に示す処理では、ロータ１２の回転速度が閾値よりも大きい場合に、制御状態を第２制御状態に設定し（ステップＳ２０８）、ロータ１２の回転速度が閾値以下の場合に、制御状態を第１制御状態に設定している。このため、ロータ１２の回転速度が閾値以下の場合には、パルス幅変調に基づいてコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗへの通電を行う第１制御状態に設定される。また、パルス幅変調に基づくコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗへの通電では不都合が生ずるおそれがある場合、すなわち、ロータ１２の回転速度が閾値よりも大きい場合には、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える第２制御状態に設定される。
As described above, in the process shown in FIG. 14, when the rotation speed of the
図１５は、制御状態を切り替える切替部３の他の処理を示すフローチャートである。この処理は、例えば、モータユニット１０の起動時に開始される。図１５に示す処理では、図１４に示す処理で用いた閾値に代えて、第１の値および第２の値を閾値として用いている。第２の値は第１の値よりも大きいことを特徴としている。
FIG. 15 is a flowchart showing another process of the
図１５のステップＳ３０２では、切替部３は、制御状態を第１制御状態に設定する。
In step S302 of FIG. 15, the
ステップＳ３０４では、切替部３は、回転速度検出部２により検出されるロータ１２の回転速度と、閾値記憶部３ａに格納された第２の値とを比較し、ロータ１２の回転速度が第２の値よりも大きいか否か判断する。判断が肯定されれば処理はステップＳ３０６へ進み、判断が否定されれば処理はステップＳ３０４へ戻る。
In step S304, the
ステップＳ３０６では、切替部３は、制御状態を第２制御状態に設定する。
In step S306, the
ステップＳ３０８では、切替部３は、回転速度検出部２により検出されるロータ１２の回転速度と、閾値記憶部３ａに格納された第１の値とを比較し、ロータ１２の回転速度が閾値よりも小さいか否か判断する。判断が肯定されれば処理はステップＳ３０２へ進み、判断が否定されれば処理はステップＳ３０８へ戻る。
In step S308, the
以上のように、図１５に示す処理では、制御状態が第１制御状態のときにロータ１２の回転速度が第２の値よりも大きくなると、制御状態が第２制御状態に切り替わる（ステップＳ３０６）。また、制御状態が第２制御状態のときにロータ１２の回転速度が第１の値よりも小さくなると、制御状態が第１制御状態に切り替わる（ステップＳ３０２）。このようにロータ１２の回転速度が上昇する場合と下降する場合とで、制御状態を切り替える閾値が変わる。このため、ロータ１２の回転速度が閾値の近傍にある場合に、頻繁に制御状態が切り替わる状況を回避できる。
As described above, in the process shown in FIG. 15, when the rotation speed of the
図１４および図１５に示す処理において用いられる閾値（第１の値および第２の値を含む）は、駆動回路２０の制御状態を第１制御状態としつつロータ１２の回転速度を変化させた場合に得られるモータユニット１０の挙動に基づいて、例えば、設計段階であらかじめ設定することができる。
The threshold values (including the first value and the second value) used in the processes shown in FIGS. 14 and 15 are when the rotation speed of the
上記のように、第１制御状態においてモータユニット１０の回転速度（ロータ１２の回転速度）が非常に高くなると、上記の制御周期に対する通電切換の頻度が高くなり、通電切換が遅れ、電流目標値に従った正確な電流をコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに安定的に供給できなくなる。このため、第１制御状態において、ロータ１２の回転速度を上昇させてゆくと、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの電流波形に乱れやばらつきなどの異常が発生する。したがって、異常が発生し始めるロータ１２の回転数に基づいて、図１４および図１５に示す処理において用いられる閾値を決めることにより、適切な閾値を得ることができる。
As described above, when the rotation speed of the motor unit 10 (rotational speed of the rotor 12) becomes very high in the first control state, the frequency of energization switching with respect to the above control cycle increases, the energization switching is delayed, and the current target value. Accurate current according to the above cannot be stably supplied to the
このように、第１制御状態におけるコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの電流の状態に基づいて、上記閾値を決めることにより、実際のモータユニット１０における実際の挙動を、上記閾値に反映させることができる。
In this way, by determining the threshold value based on the current states of the
なお、上記閾値を設定するにあたり、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの電流の状態だけでなく、ロータ１２の回転速度が高速になったときにモータユニット１０の挙動として現れる他の現象に基づいて、上記閾値を設定してもよい。
In setting the threshold value, the above is based not only on the current states of the
以上説明したように、本実施例によれば、ロータ１２の回転数が閾値よりも高くなった場合には、第２制御状態によりコイルの電流を制御している。このため、モータの回転数が高くなった場合においても安定した電流の供給が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, when the rotation speed of the
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形および変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部または複数を組み合わせることも可能である。 Although each embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to a specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. It is also possible to combine all or a plurality of the components of the above-described embodiment.
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following additional notes will be further disclosed with respect to the above embodiments.
［付記１］
モータ（Ｍ）を制御するモータ制御装置（１）であって、
前記モータは、
突極（１１Ａ）を有するステータコア（１１）と、
前記ステータコアの突極に取り付けられた複数相のコイル（１３ｕ、１３ｖ、１３ｗ）と、
突極（１２Ａ）を有し、前記複数相のコイルにより発生する磁界により磁化されるロータ（１２）と、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサ（１５）と、
前記複数相のコイルに電気的に接続され、前記複数相のコイルを流れる電流を相ごとに独立して制御可能となる態様で複数のスイッチング素子（２１ｕ～２４ｕ、２１ｖ～２４ｖ、２１ｗ～２４ｗ）を備える駆動回路（２０）と、
前記複数相のコイルを流れる電流の値を検出する電流検出センサ（２８）と、
を備え、
当該モータ制御装置は、
前記ロータの回転速度を検出する回転速度検出部（２）と、
前記コイルに流れる電流の値に係る電流目標値を取得する目標値取得部（４）と、
前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値とに基づいて、前記電流検出センサにより検出された電流の値が前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に一致するように、前記駆動回路における前記複数のスイッチング素子を制御する駆動制御部（５）と、
前記回転速度検出部により検出された前記ロータの回転速度と閾値との比較に基づいて、前記駆動制御部による前記駆動回路の制御状態を第１制御状態と第２制御状態との間で切り替える切替部（３）とを含み、
前記第１制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に応じたパルス幅変調に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換え、
前記第２制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値との比較、または前記角度検出センサにより検出された前記ロータの角度に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える、モータ制御装置。
[Appendix 1]
A motor control device (1) that controls a motor (M).
The motor is
A stator core (11) having a salient pole (11A) and
A multi-phase coil (13u, 13v, 13w) attached to the salient pole of the stator core, and
A rotor (12) having a salient pole (12A) and magnetized by a magnetic field generated by the multi-phase coils.
An angle detection sensor (15) that detects the angle of the rotor, and
A plurality of switching elements (21u to 24u, 21v to 24v, 21w to 24w) that are electrically connected to the multi-phase coil and can independently control the current flowing through the multi-phase coil for each phase. The drive circuit (20) including
A current detection sensor (28) that detects the value of the current flowing through the multi-phase coils, and
Equipped with
The motor control device is
A rotation speed detection unit (2) that detects the rotation speed of the rotor, and
The target value acquisition unit (4) for acquiring the current target value related to the value of the current flowing through the coil, and
Based on the current value detected by the current detection sensor and the current target value acquired by the target value acquisition unit, the current value detected by the current detection sensor is acquired by the target value acquisition unit. A drive control unit (5) that controls the plurality of switching elements in the drive circuit so as to match the current target value.
Switching between the first control state and the second control state by the drive control unit based on the comparison between the rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection unit and the threshold value. Including part (3)
In the first control state, the drive control unit changes the state of the coil to the energized state and the non-energized state for each phase based on the pulse width modulation according to the current target value acquired by the target value acquisition unit. Switch between states,
In the second control state, the drive control unit compares the value of the current detected by the current detection sensor with the current target value acquired by the target value acquisition unit, or the angle thereof, for each phase. A motor control device that switches the state of the coil between an energized state and a non-energized state based on the angle of the rotor detected by the detection sensor.
付記１の構成によれば、第２制御状態では、電流検出センサにより検出される電流の値と、電流目標値との比較に基づいて、コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換えるので、高速動作において、コイルへの通電の安定化を図ることができる。
According to the configuration of
［付記２］
前記第２制御状態では、前記駆動制御部は、前記電流検出センサにより検出された電流の値が、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値を超えるまで、前記コイルの状態を通電状態に維持する、付記１に記載のモータ制御装置。
[Appendix 2]
In the second control state, the drive control unit energizes the state of the coil until the value of the current detected by the current detection sensor exceeds the current target value acquired by the target value acquisition unit. The motor control device according to
付記２の構成によれば、電流検出センサにより検出される電流の値が、電流目標値を超えるまで、コイルの状態を通電状態に維持するので、コイルの電流を迅速に電流目標値に近づけることができる。
According to the configuration of
［付記３］
前記閾値は、前記駆動回路の制御状態を前記第１制御状態としつつ前記ロータの回転速度を変化させた場合に得られる前記モータの挙動に基づいて既定されている、付記１または付記２に記載のモータ制御装置。
[Appendix 3]
The threshold value is described in
付記３の構成によれば、閾値は、制御状態を第１制御状態としたときのモータの挙動に基づいて既定されているので、モータの実際の挙動に合わせて閾値を決めることができ、適切なロータの回転速度において第１制御状態から第２制御状態に切り替えることが可能となる。
According to the configuration of
［付記４］
前記モータ制御装置は、前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が前記閾値以下のときに前記駆動回路の制御状態を前記第１制御状態とし、前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が前記閾値を越えたときに前記駆動回路の制御状態を前記第２制御状態とする、付記１から付記３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
[Appendix 4]
The motor control device sets the control state of the drive circuit to the first control state when the rotation speed detected by the rotation speed detection unit is equal to or less than the threshold value, and the rotation speed detection unit detects the rotation. The motor control device according to any one of
付記４の構成によれば、閾値を基準として、制御状態を第１制御状態または第２制御状態に設定しているので、制御状態が回転速度に応じた適切な制御状態に設定される。 According to the configuration of Appendix 4, since the control state is set to the first control state or the second control state with reference to the threshold value, the control state is set to an appropriate control state according to the rotation speed.
［付記５］
前記閾値として、第１の値と、前記第１の値よりも大きい第２の値とを記憶する閾値記憶部（３ａ）を更に備え、
前記モータ制御装置は、
前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が前記記憶部に記憶された前記第１の値を下回ったときに、前記駆動回路の制御状態を第２制御状態から第１制御状態に切り替え、
前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が前記記憶部に記憶された前記第２の値を上回ったときに、前記駆動回路の制御状態を第１制御状態から第２制御状態に切り替える、付記１から付記３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
[Appendix 5]
As the threshold value, a threshold value storage unit (3a) for storing a first value and a second value larger than the first value is further provided.
The motor control device is
When the rotation speed detected by the rotation speed detection unit falls below the first value stored in the storage unit, the control state of the drive circuit is switched from the second control state to the first control state.
When the rotation speed detected by the rotation speed detection unit exceeds the second value stored in the storage unit, the control state of the drive circuit is switched from the first control state to the second control state. The motor control device according to any one of
付記５の構成によれば、閾値として第１の値と、より大きな第２の値とを用いるので、回転速度が閾値の近傍に維持される場合であっても、頻繁に制御状態が切り替えられる状況を回避できる。
According to the configuration of
［付記６］
前記複数のスイッチング素子は、相ごとに、電源（２５）と前記コイルとの間に接続され、
前記通電状態は、前記スイッチング素子を介して前記コイルが前記電源に接続された状態であり、
前記非通電状態は、前記スイッチング素子を介して前記コイルが短絡された状態である、付記１から付記５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
[Appendix 6]
The plurality of switching elements are connected between the power supply (25) and the coil for each phase.
The energized state is a state in which the coil is connected to the power supply via the switching element.
The motor control device according to any one of
付記６の構成によれば、通電状態ではコイルが電源に接続され、非通電状態ではコイルが短絡される。
According to the configuration of
［付記７］
突極を有するステータコアと、前記ステータコアの突極に取り付けられた複数相のコイルと、突極を有し、前記複数相のコイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、を具備するモータと、
前記モータを制御するモータ制御装置と、
を備えるモータ制御システムであって、
前記モータは、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
前記複数相のコイルに電気的に接続され、前記複数相のコイルを流れる電流を相ごとに独立して制御可能となる態様で複数のスイッチング素子を備える駆動回路と、
前記複数相のコイルを流れる電流の値を検出する電流検出センサとを備え、
前記モータ制御装置は、
前記ロータの回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記コイルに流れる電流の値に係る電流目標値を取得する目標値取得部と、
前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値とに基づいて、前記電流検出センサにより検出された電流の値が前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に一致するように、前記駆動回路における前記複数のスイッチング素子を制御する駆動制御部と、
前記回転速度検出部により検出された前記ロータの回転速度と閾値との比較に基づいて、前記駆動制御部による前記駆動回路の制御状態を第１制御状態と第２制御状態との間で切り替える切替部とを含み、
前記第１制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に応じたパルス幅変調に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換え、
前記第２制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値との比較、または前記角度検出センサにより検出された前記ロータの角度に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える、モータ制御システム。
[Appendix 7]
A motor comprising a stator core having a salient pole, a multi-phase coil attached to the salient pole of the stator core, and a rotor having a salient pole and magnetized by a magnetic field generated by the multi-phase coil.
A motor control device that controls the motor and
It is a motor control system equipped with
The motor is
An angle detection sensor that detects the angle of the rotor and
A drive circuit that is electrically connected to the multi-phase coil and includes a plurality of switching elements so that the current flowing through the multi-phase coil can be controlled independently for each phase.
It is equipped with a current detection sensor that detects the value of the current flowing through the multi-phase coil.
The motor control device is
A rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the rotor, and
A target value acquisition unit that acquires a current target value related to the value of the current flowing through the coil, and a target value acquisition unit.
Based on the current value detected by the current detection sensor and the current target value acquired by the target value acquisition unit, the current value detected by the current detection sensor is acquired by the target value acquisition unit. A drive control unit that controls the plurality of switching elements in the drive circuit so as to match the current target value.
Switching between the first control state and the second control state by the drive control unit based on the comparison between the rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection unit and the threshold value. Including part
In the first control state, the drive control unit changes the state of the coil to the energized state and the non-energized state for each phase based on the pulse width modulation according to the current target value acquired by the target value acquisition unit. Switch between states,
In the second control state, the drive control unit compares the value of the current detected by the current detection sensor with the current target value acquired by the target value acquisition unit, or the angle thereof, for each phase. A motor control system that switches the state of the coil between an energized state and a non-energized state based on the angle of the rotor detected by the detection sensor.
付記７の構成によれば、第２制御状態では、電流検出センサにより検出される電流の値と、電流目標値との比較に基づいて、コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換えるので、高速動作において、コイルへの通電の安定化を図ることができる。 According to the configuration of Appendix 7, in the second control state, the state of the coil is set between the energized state and the non-energized state based on the comparison between the current value detected by the current detection sensor and the current target value. Since the switching is performed, it is possible to stabilize the energization of the coil in high-speed operation.
［付記８］
モータを制御するモータ制御方法であって、
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられた複数相のコイルと、
突極を有し、前記複数相のコイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
前記複数相のコイルに電気的に接続され、前記複数相のコイルを流れる電流を相ごとに独立して制御可能となる態様で複数のスイッチング素子を備える駆動回路と、
前記複数相のコイルを流れる電流の値を検出する電流検出センサとを備え、
当該モータ制御方法は、
前記ロータの回転速度を検出する回転速度検出ステップと、
前記コイルに流れる電流の値に係る電流目標値を取得する目標値取得ステップと、
前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得ステップにより取得された前記電流目標値とに基づいて、前記電流検出センサにより検出された電流の値が前記目標値取得ステップにより取得された前記電流目標値に一致するように、前記駆動回路における前記複数のスイッチング素子を制御する制御ステップと、
前記回転速度検出ステップにより検出された前記ロータの回転速度と閾値との比較に基づいて、前記制御ステップによる前記駆動回路の制御状態を第１制御状態と第２制御状態との間で切り替える切替ステップとを含み、
前記第１制御状態では、前記制御ステップでは、相ごとに、前記目標値取得ステップにより取得された前記電流目標値に応じたパルス幅変調に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換え、
前記第２制御状態では、前記制御ステップでは、相ごとに、前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得ステップにより取得された前記電流目標値との比較、または前記角度検出センサにより検出された前記ロータの角度に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える、モータ制御方法。
[Appendix 8]
It is a motor control method that controls the motor.
The motor is
A stator core with salient poles and
A multi-phase coil attached to the salient pole of the stator core, and
A rotor having a salient pole and magnetized by a magnetic field generated by the multi-phase coils,
An angle detection sensor that detects the angle of the rotor and
A drive circuit that is electrically connected to the multi-phase coil and includes a plurality of switching elements so that the current flowing through the multi-phase coil can be controlled independently for each phase.
It is equipped with a current detection sensor that detects the value of the current flowing through the multi-phase coil.
The motor control method is
A rotation speed detection step for detecting the rotation speed of the rotor, and
A target value acquisition step for acquiring a current target value related to the value of the current flowing through the coil, and
Based on the current value detected by the current detection sensor and the current target value acquired by the target value acquisition step, the current value detected by the current detection sensor is acquired by the target value acquisition step. A control step for controlling the plurality of switching elements in the drive circuit so as to match the current target value.
A switching step of switching the control state of the drive circuit by the control step between the first control state and the second control state based on the comparison between the rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection step and the threshold value. Including and
In the first control state, in the control step, the state of the coil is changed to the energized state and the non-energized state for each phase based on the pulse width modulation according to the current target value acquired by the target value acquisition step. Switch between,
In the second control state, in the control step, the value of the current detected by the current detection sensor is compared with the current target value acquired by the target value acquisition step, or the angle is detected for each phase. A motor control method for switching the state of the coil between an energized state and a non-energized state based on the angle of the rotor detected by the sensor.
付記８の構成によれば、第２制御状態では、電流検出センサにより検出される電流の値と、電流目標値との比較に基づいて、コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換えるので、高速動作において、コイルへの通電の安定化を図ることができる。 According to the configuration of Appendix 8, in the second control state, the state of the coil is changed between the energized state and the non-energized state based on the comparison between the current value detected by the current detection sensor and the current target value. Since the switching is performed, it is possible to stabilize the energization of the coil in high-speed operation.
１ モータ制御装置
３ 切替部
３ａ 閾値記憶部
４ 目標値取得部
５ 駆動制御部
１１ ステータコア
１２ ロータ
１３ｕ コイル
１３ｖ コイル
１３ｗ コイル
１５ レゾルバ
２０ 駆動回路
２１ｕ～２４ｕ スイッチング素子
２１ｖ～２４ｖ スイッチング素子
２１ｗ～２４ｗ スイッチング素子
２８ 電流検出センサ
1
Claims (8)
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられた複数相のコイルと、
突極を有し、前記複数相のコイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
前記複数相のコイルに電気的に接続され、前記複数相のコイルを流れる電流を相ごとに独立して制御可能となる態様で複数のスイッチング素子を備える駆動回路と、
前記複数相のコイルを流れる電流の値を検出する電流検出センサと、を備え、
当該モータ制御装置は、
前記ロータの回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記コイルに流れる電流の値に係る電流目標値を取得する目標値取得部と、
前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値とに基づいて、前記電流検出センサにより検出された電流の値が前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に一致するように、前記駆動回路における前記複数のスイッチング素子を制御する駆動制御部と、
前記回転速度検出部により検出された前記ロータの回転速度と閾値との比較に基づいて、前記駆動制御部による前記駆動回路の制御状態を第１制御状態と第２制御状態との間で切り替える切替部とを含み、
前記第１制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に応じたパルス幅変調に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換え、
前記第２制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値との比較、または前記角度検出センサにより検出された前記ロータの角度に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える、モータ制御装置。 A motor control device that controls a motor,
The motor is
A stator core with salient poles and
A multi-phase coil attached to the salient pole of the stator core, and
A rotor having a salient pole and magnetized by a magnetic field generated by the multi-phase coils,
An angle detection sensor that detects the angle of the rotor and
A drive circuit that is electrically connected to the multi-phase coil and includes a plurality of switching elements so that the current flowing through the multi-phase coil can be controlled independently for each phase.
A current detection sensor that detects the value of the current flowing through the multi-phase coil is provided.
The motor control device is
A rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the rotor, and
A target value acquisition unit that acquires a current target value related to the value of the current flowing through the coil, and a target value acquisition unit.
Based on the current value detected by the current detection sensor and the current target value acquired by the target value acquisition unit, the current value detected by the current detection sensor is acquired by the target value acquisition unit. A drive control unit that controls the plurality of switching elements in the drive circuit so as to match the current target value.
Switching between the first control state and the second control state by the drive control unit based on the comparison between the rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection unit and the threshold value. Including part
In the first control state, the drive control unit changes the state of the coil to the energized state and the non-energized state for each phase based on the pulse width modulation according to the current target value acquired by the target value acquisition unit. Switch between states,
In the second control state, the drive control unit compares the value of the current detected by the current detection sensor with the current target value acquired by the target value acquisition unit, or the angle thereof, for each phase. A motor control device that switches the state of the coil between an energized state and a non-energized state based on the angle of the rotor detected by the detection sensor.
前記モータ制御装置は、
前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が前記閾値記憶部に記憶された前記第１の値を下回ったときに、前記駆動回路の制御状態を第２制御状態から第１制御状態に切り替え、
前記回転速度検出部により検出された前記回転速度が前記閾値記憶部に記憶された前記第２の値を上回ったときに、前記駆動回路の制御状態を第１制御状態から第２制御状態に切り替える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。 As the threshold value, a threshold value storage unit for storing a first value and a second value larger than the first value is further provided.
The motor control device is
When the rotation speed detected by the rotation speed detection unit falls below the first value stored in the threshold storage unit, the control state of the drive circuit is switched from the second control state to the first control state. ,
When the rotation speed detected by the rotation speed detection unit exceeds the second value stored in the threshold storage unit, the control state of the drive circuit is switched from the first control state to the second control state. , The motor control device according to any one of claims 1 to 3.
前記通電状態は、前記スイッチング素子を介して前記コイルが前記電源に接続された状態であり、
前記非通電状態は、前記スイッチング素子を介して前記コイルが短絡された状態である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。 The plurality of switching elements are connected between the power supply and the coil for each phase.
The energized state is a state in which the coil is connected to the power supply via the switching element.
The motor control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the non-energized state is a state in which the coil is short-circuited via the switching element.
前記モータを制御するモータ制御装置と、
を備えるモータ制御システムであって、
前記モータは、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
前記複数相のコイルに電気的に接続され、前記複数相のコイルを流れる電流を相ごとに独立して制御可能となる態様で複数のスイッチング素子を備える駆動回路と、
前記複数相のコイルを流れる電流の値を検出する電流検出センサとを備え、
前記モータ制御装置は、
前記ロータの回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記コイルに流れる電流の値に係る電流目標値を取得する目標値取得部と、
前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値とに基づいて、前記電流検出センサにより検出された電流の値が前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に一致するように、前記駆動回路における前記複数のスイッチング素子を制御する駆動制御部と、
前記回転速度検出部により検出された前記ロータの回転速度と閾値との比較に基づいて、前記駆動制御部による前記駆動回路の制御状態を第１制御状態と第２制御状態との間で切り替える切替部とを含み、
前記第１制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値に応じたパルス幅変調に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換え、
前記第２制御状態では、前記駆動制御部は、相ごとに、前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得部により取得された前記電流目標値との比較、または前記角度検出センサにより検出された前記ロータの角度に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える、モータ制御システム。 A motor comprising a stator core having a salient pole, a multi-phase coil attached to the salient pole of the stator core, and a rotor having a salient pole and magnetized by a magnetic field generated by the multi-phase coil.
A motor control device that controls the motor and
It is a motor control system equipped with
The motor is
An angle detection sensor that detects the angle of the rotor and
A drive circuit that is electrically connected to the multi-phase coil and includes a plurality of switching elements so that the current flowing through the multi-phase coil can be controlled independently for each phase.
It is equipped with a current detection sensor that detects the value of the current flowing through the multi-phase coil.
The motor control device is
A rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the rotor, and
A target value acquisition unit that acquires a current target value related to the value of the current flowing through the coil, and a target value acquisition unit.
Based on the current value detected by the current detection sensor and the current target value acquired by the target value acquisition unit, the current value detected by the current detection sensor is acquired by the target value acquisition unit. A drive control unit that controls the plurality of switching elements in the drive circuit so as to match the current target value.
Switching between the first control state and the second control state by the drive control unit based on the comparison between the rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection unit and the threshold value. Including part
In the first control state, the drive control unit changes the state of the coil to the energized state and the non-energized state for each phase based on the pulse width modulation according to the current target value acquired by the target value acquisition unit. Switch between states,
In the second control state, the drive control unit compares the value of the current detected by the current detection sensor with the current target value acquired by the target value acquisition unit, or the angle thereof, for each phase. A motor control system that switches the state of the coil between an energized state and a non-energized state based on the angle of the rotor detected by the detection sensor.
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられた複数相のコイルと、
突極を有し、前記複数相のコイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
前記複数相のコイルに電気的に接続され、前記複数相のコイルを流れる電流を相ごとに独立して制御可能となる態様で複数のスイッチング素子を備える駆動回路と、
前記複数相のコイルを流れる電流の値を検出する電流検出センサとを備え、
当該モータ制御方法は、
前記ロータの回転速度を検出する回転速度検出ステップと、
前記コイルに流れる電流の値に係る電流目標値を取得する目標値取得ステップと、
前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得ステップにより取得された前記電流目標値とに基づいて、前記電流検出センサにより検出された電流の値が前記目標値取得ステップにより取得された前記電流目標値に一致するように、前記駆動回路における前記複数のスイッチング素子を制御する制御ステップと、
前記回転速度検出ステップにより検出された前記ロータの回転速度と閾値との比較に基づいて、前記制御ステップによる前記駆動回路の制御状態を第１制御状態と第２制御状態との間で切り替える切替ステップとを含み、
前記第１制御状態では、前記制御ステップでは、相ごとに、前記目標値取得ステップにより取得された前記電流目標値に応じたパルス幅変調に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換え、
前記第２制御状態では、前記制御ステップでは、相ごとに、前記電流検出センサにより検出された電流の値と、前記目標値取得ステップにより取得された前記電流目標値との比較、または前記角度検出センサにより検出された前記ロータの角度に基づいて、前記コイルの状態を通電状態と非通電状態との間で切り換える、モータ制御方法。 It is a motor control method that controls the motor.
The motor is
A stator core with salient poles and
A multi-phase coil attached to the salient pole of the stator core, and
A rotor having a salient pole and magnetized by a magnetic field generated by the multi-phase coils,
An angle detection sensor that detects the angle of the rotor and
A drive circuit that is electrically connected to the multi-phase coil and includes a plurality of switching elements so that the current flowing through the multi-phase coil can be controlled independently for each phase.
It is equipped with a current detection sensor that detects the value of the current flowing through the multi-phase coil.
The motor control method is
A rotation speed detection step for detecting the rotation speed of the rotor, and
A target value acquisition step for acquiring a current target value related to the value of the current flowing through the coil, and
Based on the current value detected by the current detection sensor and the current target value acquired by the target value acquisition step, the current value detected by the current detection sensor is acquired by the target value acquisition step. A control step for controlling the plurality of switching elements in the drive circuit so as to match the current target value.
A switching step of switching the control state of the drive circuit by the control step between the first control state and the second control state based on the comparison between the rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection step and the threshold value. Including and
In the first control state, in the control step, the state of the coil is changed to the energized state and the non-energized state for each phase based on the pulse width modulation according to the current target value acquired by the target value acquisition step. Switch between,
In the second control state, in the control step, the value of the current detected by the current detection sensor is compared with the current target value acquired by the target value acquisition step, or the angle is detected for each phase. A motor control method for switching the state of the coil between an energized state and a non-energized state based on the angle of the rotor detected by the sensor.
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