JP2022161254A - モータ制御装置、モータ制御方法、およびモータ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】モータの力行動作状態において、所定周期ごとに通電パターンを算出し、駆動回路を介して通電パターンを切り換える、定周期通電切換を実行する周期処理実行部と、所定周期ごとの処理タイミングとは異なる割り込み処理タイミングを、ロータの角度に対応付けて設定する設定部と、モータの力行動作状態において、角度検出センサの検出結果に基づいて、設定部により設定された割り込み処理タイミングに対応付けられたロータの角度に合わせて、割り込み通電切換を実行する通電切換実行部と、通電パターンとしての既定パターンと、既定パターンを継続させる通電区間とを記憶する記憶部と、を備え、通電切換実行部は、割り込み通電切換により、駆動回路を介して、通電パターンを記憶部に記憶された既定パターンに切り換え、既定パターンを記憶部に記憶された通電区間が経過するまで継続させる。【選択図】図３

Description

本発明は、モータを制御するモータ制御装置およびモータ制御方法等に関する。

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。

特開２０１７－２０８８９０号公報

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、通電パターン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。

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。

１つの側面では、
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巻き回されたコイルと、
前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
を備えるモータ、を制御するモータ制御装置であって、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
各相の前記コイルと電源との間の接続状態を切り換える駆動回路と、
前記モータの力行動作状態において、所定周期ごとに通電パターンを算出し、前記駆動回路を介して前記通電パターンを切り換える、定周期通電切換を実行する周期処理実行部と、
前記所定周期ごとの処理タイミングとは異なる割り込み処理タイミングを、前記ロータの角度に対応付けて設定する設定部と、
前記モータの力行動作状態において、前記角度検出センサの検出結果に基づいて、前記設定部により設定された前記割り込み処理タイミングに対応付けられた前記ロータの角度に合わせて、割り込み通電切換を実行する通電切換実行部と、
前記通電パターンとしての既定パターンと、前記既定パターンを継続させる通電区間とを記憶する記憶部と、
を備え、
前記通電切換実行部は、前記割り込み通電切換により、前記駆動回路を介して、前記通電パターンを前記記憶部に記憶された前記既定パターンに切り換え、前記既定パターンを前記記憶部に記憶された前記通電区間が経過するまで継続させる、モータ制御装置を提供する。

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。

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。 低速モードにおける駆動信号生成部の機能を示す図である。 高速モードにおける駆動信号生成部の機能を示す図である。 ロータの回転角θと、力行領域および回生領域との関係を示す図である。 励磁区間におけるｕ相の駆動回路の状態を示す図である。 還流区間におけるｕ相の駆動回路の状態を示す図である。 回生区間におけるｕ相の駆動回路の状態を示す図である。 還流区間におけるｕ相の駆動回路の状態を示す図である。 モータの力行動作時の通電パターンを示す図である。 割り込み信号発生部の動作を示すフローチャートである。 次の通電切換のタイミングに対応するレゾルバ角を割り込み信号発生部に設定する設定部の動作を示すフローチャートである。 通電切換実行部の動作を示すフローチャートである。 高速モードにおける通電切換の動作を示すタイムチャートである。 所定周期ごとの処理タイミングと、割り込み処理タイミングとの関係を例示するタイムチャートである。 所定周期ごとの処理タイミングと、割り込み処理タイミングとの関係を例示するタイムチャートである。

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。

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。

図１に示すように、モータ制御システムＭは、モータ１０と、モータ１０を駆動する駆動回路２０と、を備える。

モータ１０は、突極１１Ａを有するステータコア１１と、突極１２Ａ（図１、図４Ａ）を有するロータ１２と、ステータコア１１の突極１１Ａに巻き回された各相（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にそれぞれ巻き回され、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にそれぞれ巻き回され、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にそれぞれ巻き回され、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。

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。

ロータ１２の回転角は、角度検出センサとしてのレゾルバ１５によって検出される。

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。

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２１ｕ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２３ｕおよび低電位側スイッチング素子２４ｕと、を備える。

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。

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２１ｖ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２３ｖおよび低電位側スイッチング素子２４ｖと、を備える。

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２１ｗ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２３ｗおよび低電位側スイッチング素子２４ｗと、を備える。

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。

また、電源２５にはコンデンサ２６が並列に接続されている。

各相のコイル１３ｕ、コイル１３ｖ、コイル１３ｗに流れる電流の値は、電流検出センサ２８により検出される。

本実施例のモータ制御システムＭは、上述した駆動回路２０と、上述したレゾルバ１５と、マイクロコンピュータ等を含む処理装置１を含む。モータ制御装置には、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、モータ制御装置は、上位ＥＣＵの機能の一部又は全部を実現してもよい。

図１に示すように、処理装置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、後述する割り込み信号を出力する位置割り込み信号発生部２（タイミング検出部の一例）と、トルクや速度を指示する指令値に応じた駆動信号を出力する駆動信号生成部５と、処理装置１の動作に必要なデータを格納する記憶部６と、を備える。記憶部６には、後述する既定パターン、既定パターンを継続させる既定通電区間としての通電角θ１、および、既定パターン以外の複数の通電パターン、その他の情報が記憶されている。

なお、指令値は、モータ１０が生み出すべきトルク値やモータ１０の目標回転速度をリアルタイムで規定する値であり、処理装置１は、モータ１０のトルク値やモータ１０の回転速度が指令値に追従するように、駆動回路２０を制御する。なお、指令値がトルク値である場合、トルク値はコイルに供給される目標電流値と対応付けられ、例えば、テーブルとして記憶部６に格納される。指令値がトルク値の場合には、当該テーブルを参照して、電流検出センサ２８により検出される電流検出値（図１）が目標電流値に近づくように制御される。

本実施例のモータ制御装置は、低速モードと高速モードのいずれかから選択されたモードでモータ１０を駆動する。駆動信号生成部５には、低速モードと高速モードのいずれかを選択するモード切換部５０が設けられている。モード切換部５０は、ロータ回転角に基づいて、低速モードと高速モードのいずれかを選択する。例えば、モード切換部５０は、ロータ回転角の時間当たりの変化量からロータの回転速度を算出し、回転速度が一定値を超える高速時に高速モードを選択し、この一定値を超えない低速時に低速モードを選択する。なお、モード切換部５０を設けずに、ロータの回転角度に係わりなく、常時、後述する高速モードに相当する動作を実行してもよい。

図２は、低速時、すなわち一定の制御周期での制御が行われる場合における駆動信号生成部５の機能を示す図である。

低速時には、駆動信号生成部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切換を実行する。低速時における制御では、割り込み信号発生部２は関与しない。

図２に示すように、駆動信号生成部５は、一定の制御周期での制御を行う場合の機能として、通電パターン制御部５２（周期処理実行部の一例）と、駆動信号出力部５３と、を備える。

通電パターン制御部５２は、上記の制御周期で、処理装置１に与えられる上記指令値と、レゾルバ１５によって検出されるロータ１２の回転角（および／またはロータ１２の角速度）および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（算出）する。具体的には、コイルに供給される電流の値（電流検出値）を目標電流値に追従させるように、フィードバック制御が実行されてもよい。例えば、パルス幅変調によってスイッチング素子をオンさせるデューティー値（オン時間の比率）を介して通電区間における電圧値（コイルに印加する電圧の値）を制御することができる。この場合、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とともに、通電区間における上記電圧値（デューティー値）を規定するものとなる。

図３は、高速時における駆動信号生成部５の機能を示す図である。

高速モードでは、上記の制御周期での制御に加え、駆動信号生成部５は割り込み信号発生部２からの割り込み信号をトリガとする制御を実行する。

図３に示すように、駆動信号生成部５は、高速モードにおける機能として、割り込み信号発生部２からの割り込み信号が入力されると、次の通電切換の切換角度を算出する設定部５５と、割り込み信号発生部２からの割り込み信号が入力されると、駆動信号出力部５３および駆動回路２０を介して通電切換を実行する通電切換実行部５６と、を備える。

図４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４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とが正対する状態に相当する。

図４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。

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４に示す通電区間１００を、回生動作に対して図４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、その開始角が、力行領域の開始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、その開始角が、回生領域の開始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。

コイル１３ｕへ通電する通電区間、すなわち、進角Δθ１、通電角θ１、進角Δθ２および通電角θ２は、指令値やロータの回転速度（角速度）などに応じて変化する。進角Δθ１、通電角θ１、進角Δθ２および通電角θ２は、指令値やロータの回転速度（角速度）などに対応付けられて、記憶部６に記憶される。

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。

図５～図８は、ｕ相の駆動回路２０ｕ（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、駆動回路２０ｕは、図５～図８に示すいずれかの状態をとる。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。

図５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。

励磁区間では、スイッチング素子２１ｕ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２２ｕ、２３ｕ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。

図６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。

図７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。

回生区間では、スイッチング素子２２ｕ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２１ｕ、２４ｕがオフしている。

図８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。

次に、モータの力行動作について説明する。

図９は、モータ１０の力行動作時の通電パターンを示す図である。図９に示すように、Ｕ相のコイル１３ｕへの通電区間は励磁区間Ｔ１であり、非通電区間は還流区間Ｔ２である。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。

図９に示すように、通電区間（励磁区間Ｔ１）では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンする状態（図５に示す状態）が含まれる。通電区間（励磁区間Ｔ１）では、上記のデューティー値が１（１００％）でない場合には、図５に示す状態と、スイッチング素子２２ｕおよびスイッチング素子２４ｕがオンする状態（図６に示す状態）とが繰り返される。なお、図１９では、上記のデューティー値が１の場合を例示している。非通電区間ではスイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンする状態（図６に示す状態）が維持される。

通電区間（励磁区間Ｔ１）は、進角Δθ１および通電角θ１（図４）により規定される。したがって、設定部５５には、進角Δθ１および通電角θ１がセットされ、上記の制御周期ごとに設定部５５にセットされる進角Δθ１および通電角θ１が更新される。また、通電パターンも上記の制御周期ごとに切り換わる。すなわち、通電切換（定周期通電切換）は上記の制御周期に従って実行される。

上記のように、非通電区間（還流区間Ｔ２）では、スイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンする状態（図６に示す状態）が維持される。還流区間Ｔ２が終了すると、次の通電パターンに移行し、次の通電パターンの通電区間（励磁区間Ｔ１）となる。なお、非通電区間に、図７に示す状態が含まれてもよい。例えば、図６に示す状態を経由して、図７に示す状態に移行してもよい。

同様に、モータの回生動作では、設定部５５には、進角Δθ２および通電角θ２がセットされ、上記の制御周期ごとに設定部５５にセットされる進角Δθ２および通電角θ２が更新される。また、通電パターンも上記の制御周期ごとに切り換わる。すなわち、通電切換は上記の制御周期に従って実行される。上記のように、還流区間Ｔ２では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２３ｕがオンする状態（図８に示す状態）が維持される。還流区間Ｔ１２が終了すると、次の通電パターンに移行し、次の通電パターンの通電区間（励磁区間Ｔ１１）となる。なお、非通電区間に、図７に示す状態が含まれてもよい。例えば、図８に示す状態を経由して、図７に示す状態に移行してもよい。

以上のように、低速時には、一定の制御周期（上記の制御周期）で、処理装置１に与えられるトルク指令値と、レゾルバ１５によって検出されるロータ１２の回転角（および／またはロータ１２の角速度）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が選択（算出）される。また、通電切換も上記の制御周期に従って実行される。

一定の制御周期で通電パターンを算出し、通電切換を行う場合、モータ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。この場合、通電区間の長さやタイミングにバラツキが生じ、想定している電流をモータ１０に安定的に供給できなくなるとともに、トルクリップルやトルクリップルに起因する騒音の発生を招くおそれがある。このため、本実施例では、高速時には割り込み処理による通電切換（割り込み通電切換）を実行することにより、このような問題を解消している。

次に、高速時には割り込み処理による通電切換（割り込み通電切換）を実行する場合における処理装置１の動作について説明する。上記のように、高速時には、駆動信号生成部５は割り込み信号発生部２からの割り込み信号をトリガとして割り込み通電切換を実行する。

割り込み通電切換が行われる場合も、一定の制御周期での通電パターンの算出が並行して実行される。すなわち、通電パターン制御部５２は、上記の制御周期に従って、指示値、電流検出値、レゾルバ角およびロータ回転速度などに基づいて、通電パターンを決定する。通電パターンは、記憶部６に記憶された通電パターンの中から選択（算出）され、必要に応じて設定部５５にセットされる。通電パターン制御部５２の機能は、低速時と同様である。

図１０は、割り込み信号発生部２の動作を示すフローチャートである。

図１０のステップＳ１０２では、割り込み信号発生部２は、設定部５５からレゾルバ角（図３）が設定（後述のステップＳ２０８）されるのを待って、ステップＳ１０６へ処理を進める。このレゾルバ角は、次回の通電切換を行うべきタイミングをレゾルバ角として規定したものである。なお、本実施例では、レゾルバ角の１回転は、電気角の３回転に対応するが、モータの極数によりこれらの関係は変化する。

ステップＳ１０６では、割り込み信号発生部２は、レゾルバ１５から現在のレゾルバ角（ロータ回転角）を取得する（図１）。

ステップＳ１０８では、割り込み信号発生部２は、ステップＳ１０６で取得されたレゾルバ角が、設定部５５から設定されたレゾルバ角（後述のステップＳ２０８）に到達したか否か判断し、判断が肯定されれば、処理をステップＳ１１０へ進め、判断が否定されれば、処理をステップＳ１０６へ進める。

ステップＳ１１０では、割り込み信号発生部２は、割り込み信号を設定部５５および通電切換実行部５６（図３）に出力し、処理をステップＳ１０２へ進める。

図１１は、次の通電切換のタイミングに対応するレゾルバ角を割り込み信号発生部２に設定する設定部５５の動作を示すフローチャートである。

図１１のステップＳ２０２では、設定部５５は、割り込み信号発生部２からの割り込み信号（ステップＳ１１０）が入力されるのを待って、その時のレゾルバ角を取得し、ステップＳ２０４へ処理を進める。

ステップＳ２０４では、設定部５５は、次の通電切換のタイミングに対応するレゾルバ角を算出する。

具体的には、モータ１０の力行動作時であって、通電区間（励磁区間Ｔ１）にある場合には、設定部５５は、非通電区間（還流区間Ｔ２）へ移行するタイミングに対応する電気角を算出する。この場合、電気角は、
電気角＝基準角－進角Δθ１＋通電角θ１ ・・・（１式）
で算出される。基準角は各相に割り当てられた固定値であり、例えば、図４における力行領域の開始角に定められる。

また、モータ１０の力行動作時であって、非通電区間（還流区間Ｔ２）にある場合には、設定部５５は、通電区間（励磁区間Ｔ１）へ移行するタイミングに対応する電気角を算出する。この場合、電気角は、
電気角＝基準角－進角Δθ１ ・・・（２式）
で算出される。

（１式）または（２式）で算出された電気角が３６０°を超えたとき、（１式）または（２式）による算出結果から３６０°を減算した値を電気角の算出値とする。また、（１式）または（２式）で算出された電気角が０°未満のとき、（１式）または（２式）による算出結果に３６０°を加算した値を電気角の算出値とする。

なお、モータ１０の回生動作時にも、基準角（例えば、図４における回生領域の開始角）、進角Δθ２、および通電角θ２を用いて同様に電気角が算出される。すなわち、通電区間にある場合には、設定部５５は、非通電区間へ移行するタイミングに対応する電気角を算出する。また、非通電区間にある場合には、設定部５５は、通電区間へ移行するタイミングに対応する電気角を算出する。

ステップＳ２０６では、設定部５５は、ステップＳ２０４で算出された電気角をレゾルバ角へ変換する。具体的には、設定部５５は、ステップＳ２０２で取得されたレゾルバ角、すなわち、割り込み信号発生部２からの割り込み信号（ステップＳ１１０）が入力されたときのレゾルバ角を電気角に変換する。次に、ステップＳ２０４で算出された電気角をレゾルバ角に変換する。

ステップＳ２０８では、設定部５５は、ステップＳ２０６において電気角から変換されたレゾルバ角を割り込み信号発生部２に設定し、処理をステップＳ２０２へ進める。

図１２は、通電切換実行部５６の動作を示すフローチャートである。

図１２のステップＳ３０２では、通電切換実行部５６は、割り込み信号発生部２から割り込み信号（ステップＳ１１０）が入力されるのを待って、ステップＳ３０４へ処理を進める。

ステップＳ３０４では、通電切換実行部５６は、割り込み通電切換を実行する。ここでは、モータ１０の力行動作時であって、通電区間（励磁区間Ｔ１）にある場合には、通電切換実行部５６は、非通電区間（還流区間Ｔ２）へ移行するように割り込み通電切換を実行する。

また、モータ１０の力行動作時であって、非通電区間（還流区間Ｔ２）にある場合には、通電切換実行部５６は、通電区間（励磁区間Ｔ１）へ移行するように割り込み通電切換を実行する。その後、通電切換実行部５６は、処理をステップＳ３０２へ進める。

本実施例では、非通電区間（還流区間Ｔ２）から通電区間（励磁区間Ｔ１）へ移行する割り込み通電切り換えを行う場合には、通電区間（励磁区間Ｔ１）における通電パターンを記憶部６に記憶された既定パターンに切り換える。すなわち、割り込み通電切り換えにより通電区間（励磁区間Ｔ１）へ移行する場合、選択される通電パターンは、通電パターン制御部５２により選択（算出）される通電パターンではなく、既定パターンとされる。既定パターンは、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに与える電圧の波形とともに、通電区間（通電開始時および通電終了時）を定義している。このため、通電パターン制御部５２での演算と同様の演算、すなわち、上記指令値、ロータ１２の回転角（および／またはロータ１２の角速度）および電流検出値などに基づく演算が不要となり、迅速に通電切換（割り込み通電切換）を実行することが可能となる。

既定パターンとしては、例えば、デューティー値が１（１００％）、すなわち励磁区間（図５に示す状態）が維持される通電パターンとしてもよい。この場合、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗへの電流が継続的に供給される状態となる。また、デューティー値を１未満の既定値としてもよい。

図１３は、割り込み通電切換の動作を示すタイムチャートである。

図１３に示すように、高速モードでは、時刻ｔ１における通電区間から非通電区間に切り換わった通電切換の時点で、時刻ｔ２における非通電区間から通電区間への通電切換のタイミングがレゾルバ角に対応して算出される。同様に、時刻ｔ２における非通電区間から通電区間に切り換わった通電切換の時点で、時刻ｔ３における通電区間から非通電区間への通電切換のタイミングがレゾルバ角に対応して算出される。

図１３に示すように、高速時には、実質的にレゾルバ角に応じたタイミングで、割り込み通電切換を上記の制御周期と同期せずに実行することができる。このため、通電切換が適切なタイミング、すなわち、適切な電気角で実行されるとともに、モータ１０の高回転域においても狙った通りの通電区間が確保される。その結果、想定している電流をモータ１０に正確に供給することができ、電流のばらつきを大幅に抑制できる。また、トルクリップルやトルクリップルに起因する騒音の発生を大幅に抑制できる。

図１４および図１４Ａは、所定周期ごとの処理タイミングと、割り込み処理タイミングとの関係を例示するタイムチャートである。図１４および図１４Ａでは、既定パターンとして、デューティー値が１（１００％）、すなわち励磁区間（図５に示す状態）が維持される通電パターンを例示している。既定パターンとして、１未満の所定のデューティー値の電圧パターンを用いてもよい。

図１４の例では、時刻ｔ１０に、通電切換実行部５６に割り込み信号発生部２から通電を開始させるための割り込み信号が入力される。時刻ｔ１１に通電パターン制御部５２での周期処理が終了すると、通電切換実行部５６は割り込み処理を開始し、時刻ｔ１２に通電を開始させる割り込み通電切換が実行される。上記のように、通電切換実行部５６では、通電パターンを算出する処理を行わずに、既定パターンが使用される。このため、時刻ｔ１１から短時間で（時刻ｔ１２に）、既定パターンによる通電が開始され、既定通電区間（通電角θ０）がほぼ正確に通電区間（時刻ｔ１２から時刻ｔ１５までの通電角）に反映される。なお、既定通電区間（通電角θ０）は、通電角θ１（図４）の開始直後の期間に設定することができるが、最長期間として通電角θ１と同一期間とすることもできる。例えば、モータの回転速度が上昇するにつれて、既定通電区間（通電角θ０）を延長してもよい。

なお、割り込み処理による通電を行う場合に、通電パターンを算出するための処理、例えば、通電パターン制御部５２における通電パターンの選択（算出）と同様の処理を実行することも考えられる。しかし、この場合には、割り込み処理に要する時間（例えば、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの時間）が延長され、通電区間のずれが大きくなる。このため、本実施例では、通電パターンとして既定パターンを使用している。

次に、時刻ｔ１３に、通電切換実行部５６に割り込み信号発生部２から通電を終了させるための割り込み信号が入力される。時刻ｔ１４において、通電パターン制御部５２での周期処理の終了と同時に、通電切換実行部５６は割り込み処理を開始し、時刻ｔ１５に通電を開始させる割り込み通電切換が実行される。

図１４の例では、上記のように、既定パターンによる通電区間の長さが通電角θ１（時刻ｔ１０から時刻ｔ１３に相当する区間）に既定されており、これに応答して時刻ｔ１２から時刻ｔ１５まで既定パターンでの通電が継続される。

時刻ｔ１５以降は、通電パターン制御部５２での周期処理により選択（算出）された通電パターンが適用されてもよい。ここでは、時刻ｔ２０に終了した通電パターン制御部５２での周期処理で選択（算出）されたデューティー値が、既定パターンでの通電が終了した直後の通電パターンに反映される例を示している。なお、時刻ｔ２０以降は、順次、通電パターン制御部５２での周期処理により新たに選択（算出）される通電パターンが適用される。これにより、電流検出センサ２８により検出される電流検出値（図１）が目標電流値に近づくように制御される。

図１４では、通電パターン制御部５２での周期処理のタイミングと、通電切換実行部５６での通電を開始させるための割り込み処理のタイミングが重なる例を示している。これらの場合、通電切換実行部５６における割り込み処理は、通電パターン制御部５２での周期処理の終了を待って開始される。しかし、通電パターン制御部５２での周期処理に重ならない時刻に、割り込み信号発生部２から通電を開始させるための割り込み信号が入力された場合には、通電切換実行部５６での割り込み処理が割り込み信号の入力と同時に開始される。このため、既定通電区間（通電角θ０）がより正確に通電区間（時刻ｔ１２´から時刻ｔ１５´までの通電角）に反映される。

図１４Ａは、周期処理と割り込み処理が重ならない例を示している。

図１４Ａの例では、時刻ｔ１０における割り込み信号の入力と同時に通電切換実行部５６が割り込み処理を開始するため、図１４における時刻ｔ１１が時刻ｔ１０と実質的に同時となる。このため、割り込み通電による通電開始時刻（時刻ｔ１２´）がより早まる。

割り込み信号発生部２から通電を終了させるための割り込み信号が入力される場合も同様である。すなわち、図１４Ａにおいて、時刻ｔ１３における割り込み信号の入力と同時に通電切換実行部５６が割り込み処理を開始し、割り込み通電による通電終了時刻（時刻ｔ１５´）がより早まる。なお、割り込み通電による通電開始または割り込み通電による通電終了のいずれか一方のみで、周期処理と割り込み処理が重なる場合も発生し得る。本実施例では、いずれの場合においても、既定通電区間（通電角θ０）が実質的に正しく通電区間に反映される。結果として、力行動作状態での高速時における通電角θ１（図４）が、実際の通電区間に対し、正確かつ安定的に反映される。

以上説明したように、本実施例では、モータの力行動作状態における高速時に、通電切換実行部５６は、割り込み通電切換により、通電パターンを記憶部６に記憶された既定パターンに切り換えている。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。

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。

なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。

［付記１］
突極を有するステータコア（１１）と、
前記ステータコアの突極に巻き回されたコイル（１３ｕ、１３ｖ、１３ｗ）と、
前記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、
を備えるモータ（１０）、を制御するモータ制御装置であって、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサ（１５）と、
各相の前記コイルと電源との間の接続状態を切り換える駆動回路（２０）と、
前記モータの力行動作状態において、所定周期ごとに通電パターンを算出し、前記駆動回路を介して前記通電パターンを切り換える、定周期通電切換を実行する周期処理実行部（５２）と、
前記所定周期ごとの処理タイミングとは異なる割り込み処理タイミングを、前記ロータの角度に対応付けて設定する設定部（５５）と、
前記モータの力行動作状態において、前記角度検出センサの検出結果に基づいて、前記設定部により設定された前記割り込み処理タイミングに対応付けられた前記ロータの角度に合わせて、割り込み通電切換を実行する通電切換実行部（５６）と、
前記通電パターンとしての既定パターンと、前記既定パターンを継続させる既定通電区間とを記憶する記憶部（６）と、
を備え、
前記通電切換実行部は、前記割り込み通電切換により、前記駆動回路を介して、前記通電パターンを前記記憶部に記憶された前記既定パターンに切り換え、前記既定パターンを前記記憶部に記憶された前記既定通電区間が経過するまで継続させる、モータ制御装置。

付記１の構成によれば、割り込み処理タイミングに対応付けられたロータの角度に合わせて、通電切換を実行するので、モータが高速回転する場合でも、通電切換の遅れが大幅に抑制される。このため、通電切換が適切なタイミング、すなわち、適切な電気角で実行されるとともに、モータの高回転域においても狙った通りの通電区間が確保される。その結果、想定している電流をモータに正確に供給することができ、電流のばらつきを大幅に抑制できる。また、トルクリップルやトルクリップルに起因する騒音の発生を大幅に抑制できる。通電切換実行部は、通電パターンを記憶部に記憶された既定パターンに切り換えるので、迅速に通電パターンを切り換えることができる。

［付記２］
前記既定通電区間が経過した後に、前記周期処理実行部による前記所定周期ごとの次の前記処理タイミングで前記定周期通電切換が実行される、付記１に記載のモータ制御装置。

付記２の構成によれば、定周期通電切換に移行することにより、電流を正確に制御できる。

［付記３］
前記設定部は、前記通電切換実行部により前記割り込み通電切換が実行される際に、次の前記割り込み通電切換のための前記割り込み処理タイミングを設定する、付記１または付記２に記載のモータ制御装置。

付記３の構成によれば、通電切換が実行される際に、次の通電切換のための割り込み処理タイミングを設定するので、通電パターンが変化しても通電切換のタイミングが通電パターンの変化に迅速に追従するので、常に、通電切換が適切なタイミング、すなわち、適切な電気角で実行されるとともに、モータの高回転域においても狙った通りの通電区間が確保される。

［付記４］
付記１～付記３のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
前記角度検出センサの検出結果に基づいて、前記設定部により設定された前記割り込み処理タイミングを検出するタイミング検出部（２）を備え、
前記通電切換実行部は、前記タイミング検出部により前記割り込み処理タイミングが検出されると、前記割り込み通電切換を実行し、
前記設定部は、前記割り込み通電切換のタイミングに対応する電気角を算出して、算出した電気角を機械角に変換し、変換した機械角に基づいて、前記割り込み処理タイミングを設定する、モータ制御装置。

付記４の構成によれば、設定部により設定された割り込み処理タイミングは、ロータの機械度に対応付けられ、ロータがこの機械角を示すことが検出されたときに通電切換が実行される。

［付記５］
前記既定パターンは、前記コイルに前記電源からの電流が継続的に供給される状態である、付記１～付記４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

付記５の構成によれば、割り込み処理により、コイルに前記電源からの電流が継続的に供給される状態に移行する。

［付記６］
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巻き回されたコイルと、
前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
を備えるモータ、を制御するモータ制御方法であって、
前記ロータの角度を検出する角度検出ステップと、
各相の前記コイルと電源との間の接続状態を切り換える切換ステップと、
前記モータの力行動作状態において、所定周期ごとに通電パターンを算出し、前記切換ステップを介して前記通電パターンを切り換える、定周期通電切換を実行する周期処理実行ステップと、
前記所定周期ごとの処理タイミングとは異なる割り込み処理タイミングを、前記ロータの角度に対応付けて設定する設定ステップと、
前記モータの力行動作状態において、前記角度検出ステップでの検出結果に基づいて、前記設定ステップにより設定された前記割り込み処理タイミングに対応付けられた前記ロータの角度に合わせて、割り込み通電切換を実行する通電切換実行ステップと、
前記通電パターンとしての既定パターンと、前記既定パターンを継続させる通電区間とを記憶する記憶ステップと、
を備え、
前記通電切換実行ステップでは、前記割り込み通電切換により、前記切換ステップを介して、前記通電パターンを前記記憶ステップにより記憶された前記既定パターンに切り換え、前記既定パターンを前記記憶ステップにより記憶された前記通電区間が経過するまで継続させる、モータ制御方法。

付記６の構成によれば、割り込み処理タイミングに対応付けられたロータの角度に合わせて、通電切換を実行するので、モータが高速回転する場合でも、通電切換の遅れが大幅に抑制される。このため、通電切換が適切なタイミング、すなわち、適切な電気角で実行されるとともに、モータの高回転域においても狙った通りの通電区間が確保される。その結果、想定している電流をモータに正確に供給することができ、電流のばらつきを大幅に抑制できる。また、トルクリップルやトルクリップルに起因する騒音の発生を大幅に抑制できる。通電切換実行部は、通電パターンを記憶部に記憶された既定パターンに切り換えるので、迅速に通電パターンを切り換えることができる。

［付記７］
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、
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巻き回されたコイルと、
前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
を備え、
前記モータ制御装置は、
前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
各相の前記コイルと電源との間の接続状態を切り換える駆動回路と、
前記モータの力行動作状態において、所定周期ごとに通電パターンを算出し、前記駆動回路を介して前記通電パターンを切り換える、定周期通電切換を実行する周期処理実行部と、
前記所定周期ごとの処理タイミングとは異なる割り込み処理タイミングを、前記ロータの角度に対応付けて設定する設定部と、
前記モータの力行動作状態において、前記角度検出センサの検出結果に基づいて、前記設定部により設定された前記割り込み処理タイミングに対応付けられた前記ロータの角度に合わせて、割り込み通電切換を実行する通電切換実行部と、
前記通電パターンとしての既定パターンと、前記既定パターンを継続させる通電区間とを記憶する記憶部と、
を備え、
前記通電切換実行部は、前記割り込み通電切換により、前記駆動回路を介して、前記通電パターンを前記記憶部に記憶された前記既定パターンに切り換え、前記既定パターンを前記記憶部に記憶された前記通電区間が経過するまで継続させる、モータ制御装置。

付記７の構成によれば、割り込み処理タイミングに対応付けられたロータの角度に合わせて、通電切換を実行するので、モータが高速回転する場合でも、通電切換の遅れが大幅に抑制される。このため、通電切換が適切なタイミング、すなわち、適切な電気角で実行されるとともに、モータの高回転域においても狙った通りの通電区間が確保される。その結果、想定している電流をモータに正確に供給することができ、電流のばらつきを大幅に抑制できる。また、トルクリップルやトルクリップルに起因する騒音の発生を大幅に抑制できる。通電切換実行部は、通電パターンを記憶部に記憶された既定パターンに切り換えるので、迅速に通電パターンを切り換えることができる。

１ 処理装置
２ 割り込み信号発生部
６ 記憶部
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
５２ 通電パターン制御部
５５ 設定部
５６ 通電切換実行部

Claims (7)

1. 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巻き回されたコイルと、
   前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
   を備えるモータ、を制御するモータ制御装置であって、
   前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
   各相の前記コイルと電源との間の接続状態を切り換える駆動回路と、
   前記モータの力行動作状態において、所定周期ごとに通電パターンを算出し、前記駆動回路を介して前記通電パターンを切り換える、定周期通電切換を実行する周期処理実行部と、
   前記所定周期ごとの処理タイミングとは異なる割り込み処理タイミングを、前記ロータの角度に対応付けて設定する設定部と、
   前記モータの力行動作状態において、前記角度検出センサの検出結果に基づいて、前記設定部により設定された前記割り込み処理タイミングに対応付けられた前記ロータの角度に合わせて、割り込み通電切換を実行する通電切換実行部と、
   前記通電パターンとしての既定パターンと、前記既定パターンを継続させる既定通電区間とを記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記通電切換実行部は、前記割り込み通電切換により、前記駆動回路を介して、前記通電パターンを前記記憶部に記憶された前記既定パターンに切り換え、前記既定パターンを前記記憶部に記憶された前記既定通電区間が経過するまで継続させる、モータ制御装置。
2. 前記既定通電区間が経過した後に、前記周期処理実行部による前記所定周期ごとの前記処理タイミングで前記定周期通電切換が実行される、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記設定部は、前記通電切換実行部により前記割り込み通電切換が実行される際に、次の前記割り込み通電切換のための前記割り込み処理タイミングを設定する、請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
   前記角度検出センサの検出結果に基づいて、前記設定部により設定された前記割り込み処理タイミングを検出するタイミング検出部を備え、
   前記通電切換実行部は、前記タイミング検出部により前記割り込み処理タイミングが検出されると、前記割り込み通電切換を実行し、
   前記設定部は、前記割り込み通電切換のタイミングに対応する電気角を算出して、算出した電気角を機械角に変換し、変換した機械角に基づいて、前記割り込み処理タイミングを設定する、モータ制御装置。
5. 前記既定パターンは、前記コイルに前記電源からの電流が継続的に供給される状態である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 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巻き回されたコイルと、
   前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
   を備えるモータ、を制御するモータ制御方法であって、
   前記ロータの角度を検出する角度検出ステップと、
   各相の前記コイルと電源との間の接続状態を切り換える切換ステップと、
   前記モータの力行動作状態において、所定周期ごとに通電パターンを算出し、前記切換ステップを介して前記通電パターンを切り換える、定周期通電切換を実行する周期処理実行ステップと、
   前記所定周期ごとの処理タイミングとは異なる割り込み処理タイミングを、前記ロータの角度に対応付けて設定する設定ステップと、
   前記モータの力行動作状態において、前記角度検出ステップでの検出結果に基づいて、前記設定ステップにより設定された前記割り込み処理タイミングに対応付けられた前記ロータの角度に合わせて、割り込み通電切換を実行する通電切換実行ステップと、
   前記通電パターンとしての既定パターンと、前記既定パターンを継続させる通電区間とを記憶する記憶ステップと、
   を備え、
   前記通電切換実行ステップでは、前記割り込み通電切換により、前記切換ステップを介して、前記通電パターンを前記記憶ステップにより記憶された前記既定パターンに切り換え、前記既定パターンを前記記憶ステップにより記憶された前記通電区間が経過するまで継続させる、モータ制御方法。
7. 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、
   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巻き回されたコイルと、
   前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータと、
   を備え、
   前記モータ制御装置は、
   前記ロータの角度を検出する角度検出センサと、
   各相の前記コイルと電源との間の接続状態を切り換える駆動回路と、
   前記モータの力行動作状態において、所定周期ごとに通電パターンを算出し、前記駆動回路を介して前記通電パターンを切り換える、定周期通電切換を実行する周期処理実行部と、
   前記所定周期ごとの処理タイミングとは異なる割り込み処理タイミングを、前記ロータの角度に対応付けて設定する設定部と、
   前記モータの力行動作状態において、前記角度検出センサの検出結果に基づいて、前記設定部により設定された前記割り込み処理タイミングに対応付けられた前記ロータの角度に合わせて、割り込み通電切換を実行する通電切換実行部と、
   前記通電パターンとしての既定パターンと、前記既定パターンを継続させる通電区間とを記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記通電切換実行部は、前記割り込み通電切換により、前記駆動回路を介して、前記通電パターンを前記記憶部に記憶された前記既定パターンに切り換え、前記既定パターンを前記記憶部に記憶された前記通電区間が経過するまで継続させる、モータ制御装置。

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