JP2022055615A

JP2022055615A - モータ制御装置、モータ制御方法

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Publication number: JP2022055615A
Application number: JP2020163135A
Authority: JP
Inventors: 宏昭岡田; Hiroaki Okada
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2022-04-08
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: JP7474171B2

Abstract

【課題】モータに与える挙動を低減させつつ、コンデンサの電荷を放電することができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】ブラシレスモータに接続されるブリッジ回路にゲート信号を印加するゲート駆動出力部と、前記ブリッジ回路に供給される電源を平滑化するコンデンサと、を有するモータ制御装置であって、前記ブラシレスモータに備えられたコイルのインダクタンスの変化が基準値以内であるロータの回転角度を相毎に記憶する記憶部と、前記ロータの回転角度を検出する回転角検出部と、前記記憶部を参照し、前記検出された回転角度に基づいて前記インダクタンスの変化が基準値以内である相に対し前記コンデンサから放電する指令を、前記ゲート駆動出力部に出力する指令出力部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置、モータ制御方法に関する。

ＥＶ（電気自動車）駆動用等の比較的大電力を扱うモータのコントローラ（制御回路）においては、インバータの入力部に大容量のコンデンサが用いられることがある。このようなコントローラの起動時には、コンデンサへの突入電流を防止するためにコンタクタをON(閉)する前に、プリチャージが行われている。また、コントローラ停止時においても、安全性の観点から、コンデンサの電荷を放出するためにディスチャージが行われている。
プリチャージやディスチャージを行うためには、セメント抵抗等の高電力対応の抵抗が使用されることが多いが、コントローラの小型化のためにチップ抵抗器が使用される場合もある。また、コスト低減のためプリチャージとディスチャージを同一の抵抗で実施する場合もある。
そのため、チップ抵抗器を使用する場合は、抵抗温度が上昇しやすいため、抵抗近傍の温度をモニタし、その温度上昇が許容範囲内であることを監視しながら使用する必要がある。
また、モータの回転とは逆方向に回転する通電をすることで、コンデンサの残留電圧を速やかに放電する通電制御装置もある（特許文献１参照）。

特許第３８０１７３１号公報

しかしながら、抵抗近傍の雰囲気温が高い状態において、コントローラの起動、停止が連続的に繰り返され、抵抗温度が高くなった場合は、抵抗の破損防止のため抵抗への通電が規制されてしまいプリチャージ、ディスチャージができなくなる恐れがある。特に異常発生時にシステムの動作を停止させる必要がある場面では、ディスチャージができないとシステムの安全確保の面で課題となる。
一方、モータの回転方向とは逆方向に回転する通電をすることでコンデンサの残留電圧を放電する場合には、モータの回転方向とは逆方向に回転させるような指令が行われるため、ブレーキを発生させる状態となってしまう。そのためモータの挙動に影響が生じる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、モータに与える挙動を低減させつつ、コンデンサの電荷を放電することができるモータ制御装置、モータ制御方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、ブラシレスモータに接続されるブリッジ回路にゲート信号を印加するゲート駆動出力部と、前記ブリッジ回路に供給される電源を平滑化するコンデンサと、を有するモータ制御装置であって、前記ブラシレスモータに備えられたコイルのインダクタンスの変化が基準値以内であるロータの回転角度を相毎に記憶する記憶部と、前記ロータの回転角度を検出する回転角検出部と、前記記憶部を参照し、前記検出された回転角度に基づいて前記インダクタンスの変化が基準値以内である相に対し前記コンデンサから放電する指令を、前記ゲート駆動出力部に出力する指令出力部と、を有する。

また、本発明の一態様は、ブラシレスモータに接続されるブリッジ回路にゲート信号を印加するゲート駆動出力部と、前記ブリッジ回路に供給される電源を平滑化するコンデンサと、を有するモータ制御装置におけるモータ制御方法であって、回転角検出部が、前記ブラシレスモータのロータの回転角度を検出し、指令出力部が、前記ブラシレスモータに備えられたコイルのインダクタンスの変化が基準値以内であるロータの回転角度を相毎に記憶する記憶部を参照し、前記検出された回転角度に基づいて前記インダクタンスの変化が基準値以内である相に対し前記コンデンサから放電する指令を、前記ゲート駆動出力部に出力するモータ制御方法である。

以上説明したように、この発明によれば、モータに与える挙動を低減させつつ、コンデンサの電荷を放電することができる。

この発明の一実施形態によるモータ制御装置１０を含むモータ装置１の構成を示す概略構成図である。ディスチャージタイミング記憶部１５８に記憶されるモータ特性データの一例を示す図である。モータ制御装置１０の動作を説明するフローチャートである。放電経路の一例を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態によるモータ制御装置について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態によるモータ制御装置１０を含むモータ装置１の構成を示す概略構成図である。

《モータ装置１》
モータ装置１は、モータ制御装置１０と、バッテリ２０と、コンタクタ（継電器）３０と、ＳＲ（Switched reluctance）モータ４０と、回転センサ５０と、電流センサ６０を含む。
モータ制御装置１０は、モータ装置１の各部を制御する。このモータ制御装置１０は、ＳＲモータ４０の動作を制御するコントローラとして機能する。
バッテリ２０は、モータ装置１の各部に電源を供給する。バッテリ２０の第１端子（例えばプラス端子）は、コンタクタ３０に接続され、バッテリ２０の第２端子（例えばマイナス端子）は、モータ制御装置１０に接続される。
コンタクタ３０は、ＳＲモータ４０を駆動するインバータ１４０とバッテリ２０との間に接続され、バッテリ２０からインバータ１４０への電力供給をオンとオフのいずれかに切り換える。

ＳＲモータ４０は、モータ制御装置１０のインバータ１４０に接続される。ＳＲモータ４０は、Ｕ相のコイル４０Ｕ、Ｖ相のコイル４０Ｖ、Ｗ相のコイル４０Ｗを有する。ＳＲモータ４０はブラシレスモータの一例である。
回転センサ５０は、ＳＲモータ４０に設けられたロータの回転に応じた信号を検出する。具体的に、回転センサ５０は、ロータの回転角度を検出し、回転角度を表す検出信号をモータ制御装置１０に出力する。回転センサ５０は、例えばレゾルバを用いることができる。
電流センサ６０は、インバータ１４０からＳＲモータ４０に供給される電流を検出し、検出結果をモータ制御装置１０の制御回路１５０に出力する。電流センサ６０は、ＳＲモータ４０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについて個別に電流を検出することができる。

《モータ制御装置１０》
モータ制御装置１０は、プリチャージ・ディスチャージ回路１１０と、コンデンサ１２０と、電圧センサ１３０と、インバータ１４０と、制御回路１５０とを含む。
このモータ制御装置１０は、コンデンサ１２０を放電（ディスチャージ）する場合、ＳＲモータ４０を用いた放電と、プリチャージ・ディスチャージ回路１１０を用いた放電とのうちいずれかにて放電する機能を有する。

《プリチャージ・ディスチャージ回路１１０》
プリチャージ・ディスチャージ回路１１０は、スイッチ１１１と、スイッチ１１２と、抵抗１１３と、温度センサ１１４を含む。
プリチャージ・ディスチャージ回路１１０は、制御回路１５０のスイッチ制御部１５５から出力される駆動信号に従って、スイッチ１１１とスイッチ１１２のオンオフを切り替えることで、抵抗１１３を介してコンデンサ１２０の充電をする。また、プリチャージ・ディスチャージ回路１１０は、制御回路１５０のスイッチ制御部１５５から出力される駆動信号に従って、スイッチ１１１とスイッチ１１２のオンオフを切り替えることで、コンデンサ１２０に蓄積された電荷を抵抗１１３によって放電することもできる。
スイッチ１１１は、スイッチング素子が用いられる。スイッチ１１１のドレインがバッテリ２０の第１端子に接続され、ソースがスイッチ１１２のドレインに接続される。
スイッチ１１２は、スイッチング素子が用いられる。スイッチ１１２のドレインがスイッチ１１１のソースに接続され、ソースがバッテリ２０の第２端子に接続される。

抵抗１１３は、第１端子がスイッチ１１１のソースとスイッチ１１２のドレインとの接続点に接続され、第２端子がコンタクタ３０の第２端子とコンデンサ１２０の第１端子との接続点に接続される。抵抗１１３は、スイッチ１１１とスイッチ１１２とのオンオフの組み合わせに応じて、抵抗１１３を介してコンデンサ１２０の充電または放電をする。すなわち、抵抗１１３は、プリチャージ用の抵抗として用いることができ、また、ディスチャージ用の抵抗としても用いることもできる。なお、抵抗１１３を、プリチャージ用の抵抗として用い、ディスチャージ用として用いなくてもよい。
温度センサ１１４は、抵抗１１３の近傍に設けられ、抵抗１１３の温度を検出し、検出結果を制御回路１５０に出力する。温度センサ１１４が、抵抗１１３の温度を検出することで、コンデンサ１２０を充電または放電をすることに起因して抵抗１１３に発生する熱を検出することができる。

《コンデンサ１２０》
コンデンサ１２０は、第１端子がコンタクタ３０とインバータ１４０との間に接続され、第２端子がバッテリ２０の第２端子とインバータ１４０との間に接続される。コンデンサ１２０は、コンタクタ３０を介して供給されるバッテリ２０からの電源を平滑化する。例えば、コンデンサ１２０は、バッテリ２０からインバータ１４０に流れる電流や電圧を平滑化することで電源を安定化させる。

《電圧センサ１３０》
電圧センサ１３０は、コンデンサ１２０に対して並列に接続される。電圧センサ１３０は、コンデンサ１２０の電圧を測定し、測定結果を制御回路１５０に出力する。

《インバータ１４０》
インバータ１４０は、Ｕ相のコイル４０Ｕ、Ｖ相のコイル４０Ｖ、及びＷ相のコイル４０Ｗのそれぞれに接続されおり、制御回路１５０から供給される駆動信号に応じてスイッチをオンオフすることで、この駆動信号に応じた電圧をＳＲモータ４０に出力する。

インバータ１４０は、複数のスイッチング素子ＳＷ及び複数のダイオードＤを備える。
本実施形態では、スイッチング素子ＳＷがｎ型チャネルのＦＥＴ（Field Effective Transistor）である場合について説明するが、これに限定されず、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated gate bipolar transistor）、及びＢＪＴ（bipolar junction transistor）であってもよい。

複数のスイッチング素子ＳＷは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相ブリッジ接続された６つのスイッチング素子ＳＷ_ＵＨ，ＳＷ_ＵＬ，ＳＷ_ＶＨ，ＳＷ_ＶＬ，ＳＷ_ＷＨ，ＳＷ_ＷＬを備えている。
複数のダイオードＤは、６つのダイオードＤ_ＵＨ，Ｄ_ＵＬ，Ｄ_ＶＨ，Ｄ_ＶＬ，Ｄ_ＷＨ，Ｄ_ＷＬを備えている。

スイッチング素子ＳＷ_ＵＨは、ドレインがコンタクタ３０の第２端子に接続され、ソースがダイオードＤ_ＵＬのカソードに接続される。ダイオードＤ_ＵＬのアノードは、バッテリ２０の第２端子に接続される。
ダイオードＤ_ＵＨは、カソードがコンタクタ３０の第２端子に接続され、アノードがスイッチング素子ＳＷ_ＵＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＳＷ_ＵＬのソースは、バッテリ２０の第２端子に接続される。

スイッチング素子ＳＷ_ＶＨは、ドレインがコンタクタ３０の第２端子に接続され、ソースがダイオードＤ_ＶＬのカソードに接続される。ダイオードＤ_ＶＬのアノードは、バッテリ２０の第２端子に接続される。
ダイオードＤ_ＶＨは、カソードがコンタクタ３０の第２端子に接続され、アノードがスイッチング素子ＳＷ_ＶＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＳＷ_ＶＬのソースは、バッテリ２０の第２端子に接続される。

スイッチング素子ＳＷ_ＷＨは、ドレインがコンタクタ３０の第２端子に接続され、ソースがダイオードＤ_ＷＬのカソードに接続される。ダイオードＤ_ＷＬのアノードは、バッテリ２０の第２端子に接続される。
ダイオードＤ_ＷＨは、カソードがコンタクタ３０の第２端子に接続され、アノードがスイッチング素子ＳＷ_ＷＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＳＷ_ＷＬのソースは、バッテリ２０の第２端子に接続される。

スイッチング素子ＳＷ_ＵＨとダイオードＤ_ＵＬとの接続点には、ＳＲモータ４０のＵ相のコイル４０Ｕの一端が接続され、スイッチング素子ＳＷ_ＵＬとダイオードＤ_ＵＨとの接続点には、Ｕ相のコイル４０Ｕの他端が接続される。
スイッチング素子ＳＷ_ＶＨとダイオードＤ_ＶＬとの接続点には、ＳＲモータ４０のＶ相のコイル４０Ｖの一端が接続され、スイッチング素子ＳＷ_ＶＬとダイオードＤ_ＶＨとの接続点には、Ｖ相のコイル４０Ｖの他端が接続される。
スイッチング素子ＳＷ_ＷＨとダイオードＤ_ＷＬとの接続点には、ＳＲモータ４０のＷ相のコイル４０Ｗの一端が接続され、スイッチング素子ＳＷ_ＷＬとダイオードＤ_ＷＨとの接続点には、Ｗ相のコイル４０Ｗの他端が接続される。

《制御回路１５０》
制御回路１５０は、起動・停止認識処理部１５１と、温度検出部１５２と、電圧検出部１５３と、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４と、スイッチ制御部１５５と、ロータ位置検出部１５６と、モータ駆動制御部１５７と、ディスチャージタイミング記憶部１５８と、ディスチャージ指令出力部１５９と、ゲート駆動出力部１６０とを含む。この制御回路１５０は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）等の処理装置若しくは専用の電子回路で構成されてもよい。

起動・停止認識処理部１５１は、モータ装置１の外部に設けられる上位装置（例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit））から入力される、モータ制御装置１０を起動するか停止するかを表す起動ＳＷ信号を入力し、起動ＳＷ信号に基づいて、モータ制御装置１０を起動するか停止するかを識別する。また起動・停止認識処理部１５１は、フェイルセーフ信号が入力された場合には、モータ制御装置１０を停止すると認識する。起動・停止認識処理部１５１は、起動ＳＷ信号が起動を表す場合には、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４に起動を指示する指令を出力し、起動ＳＷ信号が停止を表す場合には、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４に停止を指示する指令を出力する。

温度検出部１５２は、温度センサ１１４によって検出された結果（例えばアナログ値）を入力し、温度センサ１１４から得られた結果に基づいて温度データ（例えばデジタル値）を生成し、温度データをプリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４に出力する。
電圧検出部１５３は、電圧センサ１３０によって検出された結果（例えばアナログ値）を入力し、電圧センサ１３０から得られた結果に基づいて電圧データ（例えばデジタル値）を生成し、電圧データをプリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４に出力する。

プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、起動・停止認識処理部１５１からの入力に基づいて、コンデンサ１２０にプリチャージ（充電）を行うか、コンデンサ１２０のディスチャージ（放電）を行うかを判定する。
例えば、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、起動・停止認識処理部１５１からモータ制御装置１０を起動することを示す信号が入力されると、コンデンサ１２０に充電を行うと判定し、スイッチ制御部１５５に対してプリチャージ処理をするよう指示を出力する。
また、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、起動・停止認識処理部１５１からモータ制御装置１０を停止することを示す信号が入力されると、コンデンサ１２０の放電を行うと判定する。ここで、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、コンデンサ１２０を放電するにあたり、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、ＳＲモータ４０を用いて放電をする第１放電モードと、抵抗１１３を用いて放電する第２放電モードとのいずれの放電モードによって放電するかを判定する。
プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、温度センサ１１４によって抵抗１１３の温度を検出した検出結果を、温度検出部１５２から取得し、この取得した検出結果に基づく温度が基準温度以上である場合には、ゲート駆動出力部１６０によって放電指令を出力すると判定し（第１放電モード）、検出された温度が基準温度未満である場合に、抵抗１１３に対してコンデンサ１２０の放電を行うよう判定（第２放電モード）する。
基準温度は、任意に決められていてもよいが、例えば、抵抗１１３の温度の許容範囲の上限値に応じて決めるようにしてもよい。
プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、第１放電モードにて放電すると判定した場合には、ディスチャージ指令出力部１５９に放電を行うよう指令を出力し、第２放電モードにて放電すると判定した場合には、スイッチ制御部１５５に放電を行うよう指令を出力する。

また、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、放電を行うと判定した場合、電圧検出部１５３から得られる電圧の検出結果を参照し、放電終了電圧まで低下したか否かに基づいて、コンデンサ１２０の放電が終了したか否かを判定する。放電終了電圧は、例えば、０Ｖ程度のいずれかの電圧を予め記憶しておくようにしてもよい。

また、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、コンデンサ１２０を放電する場合において、プリチャージ・ディスチャージ回路１１０に故障または不具合がある場合には、第２放電モードを用いず、第１放電モードにて放電すると判定することもできる。この場合、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、プリチャージ・ディスチャージ回路１１０に故障あるいは不具合があると検出された場合に、抵抗１１３の温度に関わらず、第１放電モードで放電すると判定する。プリチャージ・ディスチャージ回路１１０に故障あるいは不具合があるか否かの検出は、例えば、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４が、第２放電モードで放電すると判定した場合であって、電圧検出部１５３によって検出された電圧が、第２放電モードで放電すると判定されてからの経過時間が基準時間を経過しても、基準電圧まで低下しなかった場合である。基準時間や基準電圧は、予め決められていてもよい。また、プリチャージ・ディスチャージ回路１１０に故障あるいは不具合があるか否かの検出は、例えば、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４が、プリチャージ・ディスチャージ回路１１０に断線があると判定された場合であってもよい。この断線の有無の判定は、モータ制御装置１０内に断線検知用の回路を設け、この回路からの検出結果を参照するようにしてもよい。
これにより、抵抗１１３の温度が基準値よりも高い場合、または、プリチャージ・ディスチャージ回路１１０に故障等が発生した場合に、ＳＲモータ４０のコイルを利用してコンデンサ１２０を放電することができる。なお、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、コンデンサ１２０の放電を行う場合に、第１放電モードと第２放電モードのいずれかを選択することができるが、この選択を行わずに、常に第１放電モードのみで放電するようにしてもよい。すなわち、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、第２放電モードを備えず、コンデンサ１２０からの放電を行う場合にＳＲモータ４０を用いればよい。

また、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、第１放電モードで放電すると判定した場合には、ディスチャージ指令出力部１５９に対してディスチャージ処理をするよう指示（制御信号）を出力し、第２放電モードで放電すると判定した場合には、スイッチ制御部１５５に対してディスチャージ処理をするよう指示（制御信号）を出力する。

スイッチ制御部１５５は、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４から出力される制御信号に基づいて、スイッチ１１１とスイッチ１１２のいずれかに駆動信号を出力する。
例えば、スイッチ制御部１５５は、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４からプリチャージ処理をするよう指示を受けた場合には、スイッチ１１１のゲートにオン信号を出力し、スイッチ１１２のゲートにオフ信号を出力する。これにより、バッテリ２０から供給される電源が抵抗１１３を介してコンデンサ１２０に供給されることで、コンデンサ１２０に対する充電が行われる。
また、スイッチ制御部１５５は、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４からディスチャージ処理をするよう指示を受けた場合には、スイッチ１１１のゲートにオフ信号を出力し、スイッチ１１２のゲートにオン信号を出力する。これにより、コンデンサ１２０に蓄積された電荷が抵抗１１３に供給されることで、コンデンサ１２０の放電が行われる。

ロータ位置検出部１５６は、回転センサ５０が出力する信号に基づいて、ＳＲモータ４０のロータの回転角（ロータの回転位置）を検出して、その検出結果をモータ駆動制御部１５７、ディスチャージ指令出力部１５９に出力する。ロータ位置検出部１５６は、回転センサ５０から順次回転角を検出し、都度、ディスチャージ指令出力部１５９に回転角の検出結果を出力する。

モータ駆動制御部１５７は、電流センサ６０の検出結果と、ロータ位置検出部１５６の検出結果と、外部装置（例えばＥＣＵ等）から得られる駆動指令を入力し、これらに基づいてＳＲモータ４０の駆動を制御する制御信号をゲート駆動出力部１６０に出力する。

ディスチャージタイミング記憶部１５８は、ブラシレスモータに備えられたコイルのインダクタンスの変化が基準値以内であるロータの回転角度を相毎に記憶する。ここで基準値は、予め定めておくことができる。また、インダクタンスの変化は、インダクタンスの傾きであってもよい。
ここで、図２は、ディスチャージタイミング記憶部１５８に記憶されるモータ特性データの一例を示す図である。この図において、縦軸はＳＲモータ４０に備えられた各コイル（コイル４０Ｕ、コイル４０Ｖ、コイル４０Ｗ）の回転角度（電気角）毎のインダクタンスを示すグラフである。ディスチャージタイミング記憶部１５８には、このようなグラフ、または、このグラフに基づくデータであって電気角とインダクタンスとを対応付けたテーブルを記憶する。
このモータ特性データは、電気角の一定範囲において、インダクタンスの変化が基準値以内となるロータの回転角度が特定できればよい。例えば、電気角が０°から約４５°においては、Ｗ相について、インダクタンスの値が概ね一定であるため、インダクタンスの変化が基準値以内に該当する。
同様に、電気角が約４５°から約７０°においてはＵ相、電気角が約７０°から約１６５°においてはＶ相、電気角が約１６５°から約１９５°においてはＷ相、電気角が約１９５°から約２８５°においてはＵ相、のように、あるロータの回転角度の範囲において、いずれかの相のインダクタンスの値が概ね一定となっている。このように、モータ特性データは、インダクタンスの値が概ね一定となる電気角の範囲が特定できるようになっている。以下、インダクタンスの値が概ね一定となる電気角の範囲を放電目標区間ともいう。
このようなモータ特性データは、モータ制御装置１０に接続されるモータによって異なる。そのため、ＳＲモータ４０の各コイルのインダクタンスについて実験を行うことで求めておき、この実験結果に基づいてモータ特性データを得るようにしてもよい。

また、この例では、ある電気角の範囲において、インダクタンスの変化が概ね一定になる相は１つの相だけであるが、モータの構成（ロータ突極幅、ステータ突極幅）等によっては、２つの相となる場合もあり、また、インダクタンスの変化が概ね一定となる電気角の区間が短くなったり、あるいは広くなる場合もある。このような場合であっても、モータ特性データとして用いることができる。

ここで、ある相においてインダクタンスが概ね変化しない電気角の範囲を特定しておくことで、その相に通電をしても、モータの出力トルクが一定以下（例えば、出力トルクがほぼ０）とすることができる。式（１）は、モータのトルクＴを求める式を表す。

この式（１）から、ＳＲモータ４０のトルクＴは、インダクタンスの変化に依存し、インダクタンスの変化が小さいほど、トルクＴが小さくなることを示す。そのため、コンデンサ１２０から放電する場合、インダクタンスの変化が最小の相に対して通電することで、出力トルクを最小（ほぼゼロ）とすることができるため、コンデンサから放電したとしても、ＳＲモータ４０の挙動に与える影響を抑制しつつ、コンデンサの電荷を放電することが可能となる。

ディスチャージタイミング記憶部１５８は、記憶媒体、例えば、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access read/write Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。このディスチャージタイミング記憶部１５８は、例えば、不揮発性メモリを用いることができる。

ディスチャージ指令出力部１５９は、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４からディスチャージ処理をする指示が入力されると、ディスチャージタイミング記憶部１５８を参照することで、ロータ位置検出部１５６によって検出された回転角度に基づいてインダクタンスの変化が基準値以内である相に対しコンデンサから放電する指令を、ゲート駆動出力部１６０に出力する。
例えば、ディスチャージ指令出力部１５９は、ロータ位置検出部１５６から得られる回転角度（電気角）１００°である場合には、ディスチャージタイミング記憶部１５８に記憶されたモータ特性データを参照することで、インダクタンスの変化が基準値以内である相がＶ相であると特定する。そして、ディスチャージ指令出力部１５９は、Ｖ相に対してコンデンサから放電する指令をゲート駆動出力部１６０に出力する。また、ディスチャージ指令出力部１５９は、ロータ位置検出部１５６から得られる回転角度（電気角）１８０°である場合には、ディスチャージタイミング記憶部１５８に記憶されたモータ特性データを参照することで、インダクタンスの変化が基準値以内である相がＷ相であると特定する。そして、ディスチャージ指令出力部１５９は、Ｗ相に対してコンデンサから放電する指令をゲート駆動出力部１６０に出力する。ディスチャージ指令出力部１５９は、ロータの回転に応じて検出される回転角度が更新されると、当該更新された後の回転角度に基づいて該当する相を特定し、特定された相に対しコンデンサ１２０から放電する指令を、ゲート駆動出力部１６０に出力する。
ディスチャージ指令出力部１５９は、モータ制御装置１０の電源をオフにする等によって停止する場合において、ＳＲモータ４０のロータが惰性で回転しており、ロータの回転角度が変わったとしても、その時点の回転角度を検出し、その時の角度においてインダクタンスが平坦な相を特定し、その相を指定しつつ放電する指令を、ゲート駆動出力部１６０に出力することができる。

また、ディスチャージ指令出力部１５９は、コンデンサ１２０を放電する場合に、電流センサ６０から電流の検出結果を取得し、コンデンサ１２０の放電によってＳＲモータ４０に流れる電流値を監視する。ディスチャージ指令出力部１５９は、この電流値が基準電流値以内になるように通電するようゲート駆動出力部１６０に指令を出力する。基準電流値は、インバータ１４０に設けられた各スイッチング素子の許容電流を超えないように考慮して予め決められた値であってもよい。このように、コンデンサ１２０を放電する場合にＳＲモータ４０に流れる電流値を監視することにより、コンデンサ１２０を放電する場合であっても、インバータ１４０の各スイッチング素子の許容電流を超えないようにして放電することができる。

ゲート駆動出力部１６０は、ディスチャージ指令出力部１５９から、放電対象の相が指定されるとともに、コンデンサから放電する指令が入力されると、指定された相に通電するように、インバータ１４０の各スイッチング素子の駆動信号を決定し、インバータ１４０に出力する。例えば、ゲート駆動出力部１６０は、インバータ１４０における各スイッチング素子のそれぞれをオン状態又はオフ状態にする通電パターンを決定しインバータ１４０に出力する。この通電パターンは、例えば、スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation)制御するためのスイッチングパターンである。これにより、インバータ１４０の各スイッチング素子のオンオフタイミングが決定され、この駆動信号に応じてスイッチング素子が駆動される。

次に、上述したモータ制御装置１０の動作について説明する。
図３は、モータ制御装置１０の動作を説明するフローチャートであり、図４は、放電経路の一例を説明する図である。このフローチャートでは、モータ制御装置１０の停止処理を行う場合の動作を説明する。
ここでは、起動・停止認識処理部１５１は、外部から入力される起動ＳＷ信号が停止を表している場合に、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４に停止を指示する指令を出力する。この指令が入力されることで、モータ制御装置１０のシステム停止処理が開始される。

プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、停止を指示する指令が入力されると、温度検出部１５２から温度データを取得する。ここでは、温度センサ１１４は抵抗１１３の温度を測定する。温度検出部１５２は、所定の時間毎に、温度センサ１１４によって検出された検出結果を取り込み、温度データをプリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４に出力する。プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、停止を指示する指令が入力されたときの温度データを温度検出部１５２から取り込み、抵抗１１３の温度が基準値以上であるか否かを判定することで、抵抗１１３が過熱状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、温度データが基準値以上である場合、抵抗が過熱状態であると判定し（ステップＳ１０１－ＹＥＳ）、温度データが基準値未満である場合、抵抗が過熱状態ではないと判定する（ステップＳ１０１－ＮＯ）。

抵抗が過熱状態であると判定された場合、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、第１放電モードで放電すると判定し、ディスチャージ指令出力部１５９に、放電を行うよう指令を出力する。この指令が入力されると、ディスチャージ指令出力部１５９は、ロータ位置検出部１５６が検出した回転角の検出結果を取得し、ロータの位置を検出する（ステップＳ１０２）。そしてディスチャージ指令出力部１５９は、検出されたロータの位置に基づいてインダクタンスの変化が基準値以内である相を、ディスチャージタイミング記憶部１５８を参照して特定することで、ＳＲモータ４０のトルクが最小となる相がいずれであるかを判断する（ステップＳ１０３）。
例えば、現在のロータの位置に基づいて、トルクが最小となる相がＵ相であると特定された場合、ディスチャージ指令出力部１５９は、Ｕ相にコンデンサ１２０から放電することを示す指令をゲート駆動出力部１６０に出力する（ステップＳ１０４）。
ゲート駆動出力部１６０は、この指令を入力すると、指令によって示された相（例えばＵ相）に通電されるようにインバータ１４０の各スイッチング素子に駆動信号を印加する。これにより、コンデンサ１２０に蓄積された電荷がＳＲモータ４０のコイル（例えばコイル４０Ｕ）に対して放電される（図４符号Ｒ１）。ここでは、ＳＲモータ４０に電流が印加されるが、印加される相は、現在の回転位置においてはトルクがほぼ発生しないため、コンデンサ１２０から放電される電力によってＳＲモータ４０の回転への影響が生じにくく、ＳＲモータ４０の挙動には影響が生じない。このようにして、ＳＲモータ４０を用いたとしても、ロータを回転させないように電荷を放電することができる。

また、ディスチャージ指令出力部１５９は、電流センサ６０からの電流の検出結果を参照し、コンデンサ１２０によって放電されたことによってＳＲモータ４０のコイルに流れる電流の値を監視し、基準電流値以内になるように通電するようゲート駆動出力部１６０に指令を出力する。ゲート駆動出力部１６０は、この指令に基づいて、インバータ１４０の各スイッチング素子をＰＷＭ制御によって、デューティを変える等の制御する（ステップＳ１０５）。これにより、コンデンサ１２０の放電によってＳＲモータ４０に流れる電流が過大にならないように制御する。

一方、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、電圧検出部１５３によって検出された電圧が、放電終了電圧以下に到達しているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、電圧検出部１５３によって検出された電圧が、放電終了電圧以下に到達している場合には（ステップＳ１０６－ＹＥＳ）、ディスチャージ処理を終了するようディスチャージ指令出力部１５９に出力する。ディスチャージ指令出力部１５９は、ディスチャージ処理を終了する指令が入力されると、ディスチャージ指令出力部１５９は、ゲート駆動出力部１６０に対する放電の指示に出力を停止する（ステップＳ１０７）。これにより、ディスチャージ処理が停止する。

一方、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、電圧検出部１５３によって検出された電圧が、放電終了電圧以下に到達していない場合には（ステップＳ１０６－ＮＯ）、ディスチャージ指令出力部１５９に対する、放電を行う指令の出力を維持し、処理をステップＳ１０２に移行する。これにより、ディスチャージ指令出力部１５９は、ロータ位置検出部１５６が検出した回転角の検出結果を再度取得する。これにより、ロータの回転によってロータの位置が変わったとしても、そのときの現在位置に応じた、インダクタンスの変化が基準値以内である相を特定し、移行の処理を行うことができる。

一方、ステップＳ１０１において、抵抗が過熱状態ではないと判定された場合（ステップＳ１０１－ＮＯ）、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、第２放電モードで放電すると判定し、スイッチ制御部１５５に対してディスチャージ処理をするよう指示を出力する。スイッチ制御部１５５は、ディスチャージ処理をする指令が入力されると、スイッチ１１１のゲートにオフ信号を出力し、スイッチ１１２のゲートにオン信号を出力する（ステップＳ１０８）。これにより、コンデンサ１２０に蓄積された電荷が抵抗１１３に供給されることで、コンデンサ１２０の放電が行われる（図４符号Ｒ２）。

一方、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、電圧検出部１５３によって検出された電圧が、放電終了電圧以下に到達しているか否かを判定する（ステップＳ１０９）。プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、電圧検出部１５３によって検出された電圧が、放電終了電圧以下に到達している場合には（ステップＳ１０９－ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に処理を移行し、ディスチャージ処理を終了するようディスチャージ指令出力部１５９に出力する。これにより、ディスチャージ処理が停止する。
一方、プリチャージ・ディスチャージ判断処理部１５４は、電圧検出部１５３によって検出された電圧が、放電終了電圧以下に到達していない場合には（ステップＳ１０９－ＮＯ）、スイッチ制御部１５５に対する、放電を行う指令の出力を維持し、処理をステップＳ１０８に移行する。

また、上述した実施形態によれば、インダクタンスが平坦な特性（インダクタンスの変化が一定範囲内）となる相の回転角度の区間（放電目標区間）を予め記憶しておき、ロータの回転位置に応じて、インダクタンスが平坦である相に対して通電するようにした。これにより、モータのコイルに通電しても、トルクの発生がほぼないため、モータの正転方向及び逆回転方向のいずれの方向においても、モータの回転に影響が生じにくい。したがって、モータにブレーキが発生するようなことも無い。そのため、コンデンサ１２０からＳＲモータ４０に対して放電したとしても、モータの挙動に影響が生じにくい。また、ロータが回転中であっても、惰性回転の状態で安全にコンデンサの電圧を下げることができる。

なお、インダクタンスの変化が所定値以内となる区間（放電目標区間）については、モータの特性によって様々である。例えば、放電目標区間が広い（回転角度の範囲が広い）特性のモータや、放電目標区間が狭い特性のモータもあるが、このような場合は、放電目標区間が連続するように通電する相を切り替えるようにすればよい。また、放電目標区間が連続しない場合すなわち断続的に到来する場合には、放電目標区間が到来する毎にコンデンサ１２０から放電するようにしてもよい。
また、ある回転角度の範囲において２つの相についてインダクタンスの変化が一定値以内となる場合には、その２つの相に対して通電するようにしてもよい。

上述した実施形態によれば、コンデンサ１２０を放電する場合に、抵抗が基準温度以上となっている場合や、破損等の不具合等が発生した場合であっても、ＳＲモータ４０を用いることで、コンデンサ１２０の電荷を放電することが可能となる。また、ＳＲモータ４０を用いて放電したとしても、ＳＲモータ４０の挙動には影響を生じにくくすることができる。また、抵抗が過熱状態であったり不具合があったとしても放電することができるため、システム（モータ制御装置１０）停止時における安全性を向上させることができる。

なお上述した実施形態において、抵抗の過熱が生じていたか否かを判定するようにしたが、この判定ステップは実行せずに、ディスチャージ処理をするようにしてもよい。この場合、コンデンサ１２０から放電する場合には、抵抗の温度によらずにＳＲモータ４０のコイルに通電することで放電するようにしてもよい。この場合、プリチャージする場合には抵抗を用い、放電する場合には抵抗を用いずにモータのコイルを用いることができる。
また、上述した実施形態において、ステップＳ１０１において放電用の抵抗が過熱状態であったか否かを判定するようにしたが、このステップＳ１０１の処理を、抵抗を用いた放電回路に回路故障が発生しているか否かの判定処理に置き換え、回路故障が発生している場合に、モータのコイルを用いてディスチャージするようにしてもよい。また、ステップＳ１０１の処理に加え、抵抗が過熱状態ではない場合に、抵抗を用いた放電回路に回路故障が発生しているか否かの判定処理をさらに行うようにしてもよい。

また、上述の実施形態において、ステップＳ１０６において、コンデンサの電圧が閾値以下まで低下した場合にディスチャージ処理を停止するようにしたが、放電時間が予め決められた時間に到達したか否かを判定する判定処理に置き換え、放電を行った累積時間が、予め決められた時間に到達した場合に、ディスチャージ処理を終了するようにしてもよい。この場合、例えば、コンデンサの容量と、コイルへの通電時間から十分に放電が完了する時間を予め求めておき、この時間を目標放電時間とし、放電を開始してからの経過時間がこの目標放電時間に到達した場合に、ディスチャージを終了してもよい。

上述した実施形態における制御回路１５０の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…モータ装置、１０…モータ制御装置、２０…バッテリ、３０…コンタクタ、３３…モータ制御装置、４０…ＳＲモータ、４０Ｕ…コイル、４０Ｖ…コイル、４０Ｗ…コイル、５０…回転センサ、６０…電流センサ、１１０…プリチャージ・ディスチャージ回路、１１１…スイッチ、１１２…スイッチ、１１３…抵抗、１１４…温度センサ、１２０…コンデンサ、１３０…電圧センサ、１４０…インバータ、１５０…制御回路、１５１…起動・停止認識処理部、１５２…温度検出部、１５３…電圧検出部、１５４…プリチャージ・ディスチャージ判断処理部、１５５…スイッチ制御部、１５６…ロータ位置検出部、１５７…モータ駆動制御部、１５８…ディスチャージタイミング記憶部、１５９…ディスチャージ指令出力部、１６０…ゲート駆動出力部

Claims

ブラシレスモータに接続されるブリッジ回路にゲート信号を印加するゲート駆動出力部と、
前記ブリッジ回路に供給される電源を平滑化するコンデンサと、
を有するモータ制御装置であって、
前記ブラシレスモータに備えられたコイルのインダクタンスの変化が基準値以内であるロータの回転角度を相毎に記憶する記憶部と、
前記ロータの回転角度を検出する回転角検出部と、
前記記憶部を参照し、前記検出された回転角度に基づいて前記インダクタンスの変化が基準値以内である相に対し前記コンデンサから放電する指令を、前記ゲート駆動出力部に出力する指令出力部と、
を有するモータ制御装置。
前記指令出力部は、
前記ロータの回転に応じて前記検出される回転角度が更新されると、当該更新された後の回転角度に基づいて該当する相を特定し、特定された相に対し前記コンデンサから放電する指令を、前記ゲート駆動出力部に出力する
請求項１に記載のモータ制御装置。
前記コンデンサから放電をする抵抗と、
前記抵抗の温度を検出する温度センサと、
前記検出された温度が基準値以上である場合には、前記指令出力部によって前記指令を出力すると判定し、前記検出された温度が基準値未満である場合に、前記抵抗に対して前記コンデンサの放電を行うよう判定する放電判定部と、
を有する請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
ブラシレスモータに接続されるブリッジ回路にゲート信号を印加するゲート駆動出力部と、
前記ブリッジ回路に供給される電源を平滑化するコンデンサと、
を有するモータ制御装置におけるモータ制御方法であって、
回転角検出部が、前記ブラシレスモータのロータの回転角度を検出し、
指令出力部が、前記ブラシレスモータに備えられたコイルのインダクタンスの変化が基準値以内であるロータの回転角度を相毎に記憶する記憶部を参照し、前記検出された回転角度に基づいて前記インダクタンスの変化が基準値以内である相に対し前記コンデンサから放電する指令を、前記ゲート駆動出力部に出力する
モータ制御方法。