JP2024013355A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低速期間におけるモータの動作を安定させることができるモータ制御装置を提供すること。【解決手段】ＥＣＵは、モータに対する指令回転数とモータの実際の回転数である実回転数との偏差に応じて比例項および積分項を用いて出力デューティ比を算出し、算出した出力デューティ比でインバータ回路を駆動してモータを制御する（Ｓ１８、Ｓ１９）。そして、ＥＣＵは、比例項および積分項に乗算する偏差倍率を設定する（Ｓ１６ａ、Ｓ１７ａ）。このとき、ＥＣＵは、低速期間であると判定されると、実回転数の上昇速度に応じて、上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比となる偏差倍率Ａを設定する。【選択図】図２

Description

本開示は、モータ制御装置に関する。

従来、モータ制御装置の一例として、特許文献１に開示されたブラシレスモータ制御装置がある。ブラシレスモータ制御装置は、ロータの回転速度が所定回転速度未満の時には、正規タイミング生成手段にて生成した正規通電タイミングによる回転制御を実施し、ロータの回転速度が所定回転速度以上になると、進角タイミング生成手段にて生成した遅延量反映後の進角通電タイミングによる回転制御に切り替える。

特開２００９－２６８２２５号公報

ところで、モータ制御装置は、上位ＥＣＵからの指令回転数とモータの実回転数との偏差に応じたフィードバック制御（比例積分制御）によってブロアモータを制御するものがある。また、モータ制御装置は、モータの制御を開始してからモータの回転数が所定値に達するまでの低速期間において、指令回転数として固定値を用いるとともに、比例積分制御において固定値の偏差倍率を用いることが考えられる。しかしながら、モータ制御装置は、指令回転数と偏差倍率に固定値を用いた場合、周囲温度やファンのイナーシャによりモータの回転数上昇のスピードが異なり、低速期間におけるモータの動作が安定しないという問題がある。

開示される一つの目的は、低速期間におけるモータの動作を安定させることができるモータ制御装置を提供することである。

ここに開示されたモータ制御装置は、
モータに対する指令回転数とモータの実際の回転数である実回転数との偏差に応じて比例項および積分項を用いて出力デューティ比を算出する算出ステップ（Ｓ１８）と、
算出した出力デューティ比でインバータ回路を駆動してモータを制御する駆動ステップ（Ｓ１９）と、を備えたモータ制御装置であって、
起動指令に応じてモータの制御を開始してからモータの回転数が所定の低速回転数に達するまでの低速期間であるか否かを判定する低速期間判定ステップ（Ｓ２０）と、
比例項および積分項に乗算する偏差倍率、もしくは偏差倍率に相関する相関値を設定するステップであり、低速期間であると判定されると、実回転数の上昇速度に応じて、上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比となる偏差倍率もしくは相関値を設定する設定ステップ（Ｓ１６ａ，Ｓ１６ｂ，Ｓ１７ａ～１７ｃ）と、を備えているモータ制御装置。

これによって、モータ制御装置は、低速期間においては、実回転数の上昇速度に応じて、実回転数の上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比を算出する。このため、モータ制御装置は、実回転数の上昇速度に応じたモータの制御を行うことができる。よって、モータ制御装置は、低速期間におけるモータの動作を安定させることができる。

この明細書において開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態におけるモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態におけるモータ制御装置の処理動作を示すフローチャートである。 位置センサの出力を示すブロック図である。 第２実施形態におけるモータ制御装置の処理動作を示すフローチャートである。 変形例１におけるモータ制御装置の処理動作を示すフローチャートである。 第３実施形態におけるモータ制御装置の処理動作を示すフローチャートである。 第３実施形態における偏差倍率と指令回転数を示すタイムチャートである。 第４実施形態におけるモータ制御装置の処理動作を示すフローチャートである。

以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

（第１実施形態）
図１～図３を用いて、第１実施形態のモータ制御装置に関して説明する。本実施形態では、モータ制御装置をＥＣＵ２００に適用している。ＥＣＵ２００は、車両用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのモータユニットに適用される。モータユニットは、車両に搭載可能に構成されている。モータユニットは、主に、ＥＣＵ２００とモータ３００とを備えている。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。

モータ３００は、ステータ３１０とロータとを備えた三相モータである。ステータ３１０は、コア部材に導線が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。つまり、ステータ３１０は、三相のステータコイルを備えているといえる。ステータ３１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、後述するＥＣＵ２００の制御によって電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。なお、本開示では、便宜的に、ロータの回転をモータ３００の回転と記載している。

ロータの内には、ロータマグネット３２０が設けられている。ロータマグネット３２０は、ステータ３１０で生じた回転磁界に対応することによりロータを回転させる。ロータには、シャフトが設けられている。シャフトは、ロータと一体になって回転する。シャフトには、ファンが設けられている。モータユニットは、ロータが回転すると、ファンがシャフトとともに回転することにより、車両用エアコンにおける送風が可能となる。

＜全体構成＞
図１を用いて、ＥＣＵ２００は、モータ３００、エアコンＥＣＵ５００、バッテリ６００と電気的に接続されている。エアコンＥＣＵ５００は、車両用エアコンの電子制御ユニットである。エアコンＥＣＵ５００は、ユーザの操作に応じて車両用エアコンをオンするためのＳＩオン信号を出力する。また、エアコンＥＣＵ５００は、ユーザが車両用エアコンの風量を調節する場合、モータ３００（ロータ）の回転速度を指示するためのＳＩ指令信号（ＳＩ信号）を出力する。バッテリ６００は、ＥＣＵ２００やモータ３００とともに車両に搭載される車載バッテリである。バッテリ６００は、ＥＣＵ２００、三相インバータ１１０、モータ３００などに電力を供給する。

また、ＥＣＵ２００は、ホールＩＣ４００が電気的に接続されている。ホールＩＣ４００は、モータ３００（ロータマグネット３２０）の回転に応じて変化するセンサ信号を出力する。ホールＩＣ４００は、各相のステータコイルに応じたセンサ信号を出力するために、Ｕ相用のセンサ素子、Ｖ相用のセンサ素子、およびＷ相用のセンサ素子の３つのセンサ素子を備えている。よって、ホールＩＣ４００は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれにおけるパルス波のセンサ信号を出力する。ホールＩＣ４００は、位置センサとも称する。なお、本開示は、ホールＩＣ４００に限定されず、ホール素子であっても採用できる。

＜ＥＣＵ２００＞
ＥＣＵ２００は、ロジックＩＣ１００、三相インバータ１１０、チョークコイル１２０、平滑コンデンサ１３１，１３２、サーミスタ１４０、シャント抵抗１５０などを備えている。ＥＣＵ２００は、バッテリ６００の正極に接続された＋Ｂ端子、バッテリ６００の負極に接続されたＧＮＤ端子、エアコンＥＣＵ５００に接続されたＳＩ端子を備えている。また、ＥＣＵ２００は、ステータ３１０の各ステータコイルに接続されたＵ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子を備えている。

三相インバータ１１０は、複数のスイッチング素子１１０Ａ～１１０Ｆによってステータ３１０のコイルに供給する電力を切り替える。各スイッチング素子１１０Ａ～１１０Ｆは、ゲート端子がドライバ５０と接続されている。よって、各スイッチング素子１１０Ａ～１１０Ｆは、ドライバ５０によってオンオフ制御（スイッチング制御）される。また、三相インバータ１１０は、Ｕ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子に接続されている。

例えば、スイッチング素子１１０Ａ、１１０Ｄは、Ｕ相のコイル１４Ｕに、スイッチング素子１１０Ｂ、１１０Ｅは、Ｖ相のコイル１４Ｖに、スイッチング素子１１０Ｃ、１１０ＦはＷ相のコイル１４Ｗに、各々供給する電力を切り替える。

スイッチング素子１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの各々のドレイン端子は、チョークコイル１２０の一端に接続されている。チョークコイル１２０の他端は、＋Ｂ端子に接続されている。よって、各ドレイン端子は、チョークコイル１２０を介してバッテリ６００の正極に接続されている。

また、スイッチング素子１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆの各々のソース端子は、シャント抵抗１５０の一端に接続されている。シャント抵抗１５０の他端は、ＧＮＤ端子に接続されている。よって、各ソース端子は、シャント抵抗１５０を介してバッテリ６００の負極に接続されている。

チョークコイル１２０は、両端に平滑コンデンサ１３１、１３２が接続されている。また、チョークコイル１２０は、エアコンＥＣＵ５００およびバッテリ６００と接続されている。チョークコイル１２０および平滑コンデンサ１３１、１３２は、バッテリ６００とともに直流電源を構成しているといえる。

ロジックＩＣ１００は、制御部１０、指令回転数算出部２１、強制指令部２２、スイッチ部２３、コンパレータ３１、実回転数算出部３２、電圧補正部４０、ドライバ５０、過電流保護回路、過熱保護回路、スタンバイ回路８１、メイン電源通電部８２、通電制御部８３などを備えている。さらに、ロジックＩＣ１００は、サーミスタ１４０、シャント抵抗１５０を備えている。

指令回転数算出部２１は、モータ３００に対する指令回転数の候補値として、エアコンＥＣＵ５００からのＳＩ指令信号に基づいたＳＩ指令値（可変値）を算出する。指令回転数算出部２１は、ＳＩ指令値をスイッチ部２３に出力する。

強制指令部２２は、モータ３００に対する指令回転数の候補値として、固定回転数（固定値）を出力する。強制指令部２２は、固定回転数をスイッチ部２３に出力する。ここでは、固定回転数の一例として５００ｒｐｍを採用する。

スイッチ部２３は、制御部１０との接続を指令回転数算出部２１と強制指令部２２とで切り替えるスイッチである。スイッチ部２３は、低速期間であるか否かによって接続先を切り替える。スイッチ部２３は、例えば制御部１０によって切り替え制御される。低速期間は、起動指令に応じてモータ３００の制御を開始してからモータ３００の回転数（実回転数）が所定の低速回転数に達するまでの期間である。制御部１０は、ＳＩオン信号が入力されると起動指令がなされたとみなすことができる。低速回転数は、例えば５００ｒｐｍなどを採用できる。

なお、制御部１０は、ＳＩオン信号が入力されて、モータ３００の回転数（実回転数）が起動回転数に達するまでは起動時であるとみなす。起動回転数は、例えば２４４ｒｐｍなどを採用できる。実回転数は、モータ３００の実際の回転数であり、ホールＩＣ４００からのセンサ信号で算出できる。

スイッチ部２３は、低速期間でない場合、制御部１０と指令回転数算出部２１とが接続するように制御される。また、スイッチ部２３は、低速期間の場合、制御部１０と強制指令部２２とが接続するように制御される。よって、制御部１０は、低速期間中でない場合は指令回転数としてＳＩ指令値が入力され、低速期間中は指令回転数として固定回転数が入力される。

コンパレータ３１は、ホールＩＣ４００のアナログ出力をデジタル信号に変換する。コンパレータ３１は、デジタル信号を制御部１０と実回転数算出部３２に出力する。実回転数算出部３２は、コンパレータ３１が出力したデジタル信号に基づいてロータの実回転数を算出する。

電圧補正部４０は、後ほど説明するＰＩ制御部１２による算出結果に基づく出力デューティ比を、電源であるバッテリ６００の電圧に応じて補正する。そして、電圧補正部４０は、補正した最終的な出力デューティ比をドライバ５０に出力する。この補正により、バッテリ６００の電圧変動時におけるモータ３００の回転数変動を抑制する。

ドライバ５０は、電圧補正部４０が出力した出力デューティ比と、後ほど説明する通電制御部８３が決定した駆動波形とに基づいて、三相インバータ１１０のスイッチングを制御するためのＰＷＭ信号を生成して三相インバータ１１０に出力する。そして、三相インバータ１１０は、ドライバ５０が出力したＰＷＭ信号に従ってスイッチング素子１１０Ａ～１１０Ｆをスイッチングさせてモータ３００に印加する電圧を生成する。

過電流保護回路は、アンプ６１、判定値出力部６２、比較部６３、シャント抵抗１５０を備えている。過電流保護回路は、三相インバータ１１０の電流を検知し、その電流が過電流判定値を超える場合にドライバ５０に出力停止指示を行う。アンプ６１は、三相インバータ１１０の電流に応じて変化するシャント抵抗１５０の両端の電位差を検知するとともに検知した電位差の信号を増幅する。アンプ６１が出力した信号は、比較部６３に入力される。

比較部６３は、アンプ６１が出力した信号と、判定値出力部６２が出力した過電流判定値とを比較する。比較部６３は、アンプ６１が出力した信号が過電流判定値以上の場合には、過電流検出信号をドライバ５０に出力する。過電流検出信号は、出力停止指示を示す信号である。比較部６３は、過電流検出信号を出力することで、モータ３００への通電を停止させるようにドライバ５０を制御する。これによって、モータ３００の回転を停止させ、三相インバータ１１０等を構成する素子を保護する。

過熱保護回路は、判定値出力部７１、比較部７２、サーミスタ１４０を備えている。サーミスタ１４０は、一種の分圧回路を構成している。サーミスタ１４０によって構成される分圧回路の出力端からは、サーミスタ１４０の抵抗値に基づいて変化する電圧が出力される。

サーミスタ１４０から出力された電圧は、比較部７２に入力される。比較部７２は、サーミスタ１４０から出力された電圧と、判定値出力部７１が出力した過熱判定値とを比較する。比較部７２は、サーミスタ１４０から出力された電圧と過熱判定値との大小関係が過熱を示す場合には、指令回転数を強制的に０ｒｐｍとするように指令回転数算出部２１を制御する。

スタンバイ回路８１は、バッテリ６００から各部への電源供給を制御する回路である。メイン電源通電部８２は、スタンバイ回路８１の制御に従って、ＥＣＵ２００への電源をオンにする。メイン電源通電部８２は、モータ３００の始動時には所定の時間において、固定回転数を出力するように強制指令部２２を制御する。メイン電源通電部８２は、所定の時間が経過後は、強制指令部２２による固定回転数の出力を停止させる。制御部１０は、所定の期間が経過すると、エアコンＥＣＵ５００からの指示に基づいたＳＩ指令値を用いてＰＩ制御することになる。なお、所定の時間とは、低速期間とみなせる時間である。

通電制御部８３は、スタンバイ回路８１とメイン電源通電部８２を介して電源が供給されると、電圧補正部４０からの信号に基づいて、ステータ３１０のコイルに印加する電圧の駆動波形を決定する。また、通電制御部８３は、通電期間の切り替えなども行う。

制御部１０は、プロセッサやメモリ装置や入出力インターフェイスなどを備えている。プロセッサは、メモリ装置に記憶されたプログラムを実行することで各種演算処理を行う。また、制御部１０は、プロセッサの演算処理によって実行可能な複数の機能ブロックを有しているといえる。制御部１０は、機能ブロックの一例として、偏差倍率算出部１１、ＰＩ制御部１２、時間算出部１３を備えている。

後ほど説明するＰＩ制御部１２で用いる偏差倍率を算出する。偏差倍率算出部１１は、低速期間において、実回転数の上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比となる偏差倍率を算出（設定）する。本実施形態では、経過時間と基準時間との比率から偏差倍率Ａを算出する偏差倍率算出部１１を採用する。

ここで、図３を用いて、偏差倍率Ａの算出方法に関して説明する。図３は、位置センサの出力の時間変化を示している。上段の位置センサ出力は、モータ３００の回転上昇が遅くなく、基準とする回転上昇の場合の出力を示している。下段の位置センサ出力は、モータ３００の回転上昇が遅い場合の出力を示している。ここでは、下段の位置センサ出力が、実際のモータ３００に対する位置センサ出力とする。モータ３００の回転上昇は、モータ３００の実回転数の上昇速度ともいえる。

ＥＣＵ２００は、タイミングｔ１でＳＩオン信号の入力でモータ３００の制御を開始する。タイミングｔ２など位置センサ出力の最初の立上りエッジは、モータ３００の回転開始を示している。タイミングｔ２～ｔ３などの立上りエッジの間の期間は、電気角１周期を示している。ここでは、一例として、１０極のモータ３００を採用している。このため、タイミングｔ４およびタイミングｔ５は、モータ３００の１回転（電気角５周期）を示している。以下、モータ３００の１回転をモータ１回転とも記載する。

偏差倍率Ａは、経過時間ｐ１／基準時間ｐ０に定数Ｋと偏差倍率の基準値を乗算することで得られる。基準時間ｐ０は、基準となる位置センサ出力における、ＳＩオン信号からモータ３００の１回転までに要した時間である。経過時間ｐ１は、時間算出部１３で計測された、ＳＩオン信号からモータ１回転までに要した時間である。制御部１０は、経過時間ｐ１／基準時間ｐ０を算出することで、実回転数の上昇速度を判定しているといえる。また、制御部１０は、ＳＩオン信号からモータ１回転までの時間に基づいて実回転数の上昇速度を判定しているともいえる。

なお、本開示は、ＳＩオン信号から回転開始までの時間や、ＳＩオン信号から電気角１周期までの時間に基づいて、実回転数の上昇速度を判定してもよい。さらに、本開示は、モータ３００の回転開始から電気角1周期までの時間やモータ３００の回転開始からモータ３００の1回転までの時間に基づいて、実回転数の上昇速度を判定してもよい。

このように、本実施形態では、経過時間に基づいて実回転数の上昇速度を判定している。このため、本実施形態では、実回転数の上昇速度を直接的に判定できる。よって、本実施形態は、モータ３００の実際の動作に対応した最適な偏差倍率Ａを算出できる。

制御部１０は、ＳＩオン信号からモータ１回転までの時間に基づいて上昇速度を判定することで、上昇速度のばらつきが抑制された偏差倍率Ａを算出できるので好ましい。また、制御部１０は、ＳＩオン信号から電気角１周期までの時間に基づいて上昇速度を判定することで、早いタイミングで偏差倍率Ａを算出できるので好ましい。なお、制御部１０は、コンパレータ３１から入力されたデジタル信号のエッジを検出することで、回転開始、モータ１回転、電気角１周期などを把握できる。

ＰＩ制御部１２は、指令回転数算出部２１が算出した目標回転数と実回転数算出部３２が算出した実回転数とから、実回転数を目標回転数に変化させる場合にステータ３１０のコイルに印加する電圧の出力デューティ比（ＰＩＤｕｔｙ）をＰＩ制御によって算出す

Ｋｐ：比例項定数（比例ゲイン）、Ｋｉ：積分項定数（積分ゲイン）、ｅ：偏差（指令回転数－実回転数）。

＜処理動作＞
図２を用いて、ＥＣＵ２００の処理動作に関して説明する。ＥＣＵ２００は、エアコンＥＣＵ５００からＳＩオン信号が入力（ＳＩ指令入力）されると図２のフローチャートに示す処理を開始する。

ステップＳ１０では、通電を開始する。制御部１０は、三相インバータ１１０を介してモータ３００へ通電を開始する。

ステップＳ１１では、起動時であるか否かを判定する。制御部１０は、モータ３００の実回転数が起動回転数に達していない場合は起動時であると判定しステップＳ１２ａへ進む。制御部１０は、モータ３００の実回転数が起動回転数に達している場合は起動時でないと判定しステップＳ２１へ進む。なお、制御部１０は、ステップＳ１１でＹＥＳ判定し、後ほど説明するステップＳ２０でＮＯ判定している間はステップＳ１２ａに進むことになる。ステップＳ１２ａ～Ｓ２０は、低速期間に実行する処理といえる。

ステップＳ１２ａでは、起動指令後にモータ１回転したか否かを判定する。制御部１０は、ＳＩオン信号が入力されてからモータ１回転したと判定するとステップＳ１５へ進み、モータ１回転していないと判定するとステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、指令回転数＝５００ｒｐｍ（固定回転数）に設定する。制御部１０は、制御部１０と強制指令部２２とが接続するようにスイッチ部２３を制御する。よって、制御部１０は、指令回転数として固定回転数が入力される。

ステップＳ１４では、偏差倍率＝８倍に設定する。制御部１０は、偏差倍率を８倍に設定する。８倍は、偏差倍率の基準値である。なお、ここでは、一例として８倍を用いる例を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されない。ここでは、起動時のフィーリングを向上できる、すなわち、モータ３００の動作を安定させることができる固定倍率であれば採用できる。このように、制御部１０は、ＳＩオン信号が入力されてからモータ１回転するまでは偏差倍率の基準値を用いる。言い換えると、制御部１０は、偏差倍率Ａを算出可能となるまでの期間は、偏差倍率として基準値を用いる。

ステップＳ１５では、ステップＳ１３と同様である。ステップＳ１６ａでは、偏差倍率Ａを計算する（設定ステップ）。偏差倍率算出部１１は、上記のように偏差倍率Ａを算出する。つまり、偏差倍率算出部１１は、低速期間であると判定すると、実回転数の上昇速度に応じて、実回転数の上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比となる偏差倍率Ａを設定する。ここでは、一例として、ＳＩオン信号の受信からモータ１回転するまでに要した経過時間ｐ１と、経過時間に関する基準時間ｐ０との比率から偏差倍率Ａを算出する例を採用している。

ステップＳ１７ａでは、偏差倍率＝Ａ倍に設定する（設定ステップ）。偏差倍率算出部１１は、ステップＳ１８のＰＩ演算で用いる偏差倍率にＡを設定する。

ステップＳ１８では、ＰＩ演算を行う（算出ステップ）。ＰＩ制御部１２は、上記のように、モータ３００に対する指令回転数とモータ３００の実回転数との偏差に応じて比例項および積分項を用いて出力デューティ比を算出する。ＰＩ制御部１２は、ステップＳ１３、Ｓ１４を行った場合、指令回転数として５００ｒｐｍを用い、かつ、偏差倍率として８倍を用いてＰＩ演算を行う。一方、ＰＩ制御部１２は、ステップＳ１５、Ｓ１６ａ、Ｓ１７ａを行った場合、指令回転数として５００ｒｐｍを用い、かつ、偏差倍率としてＡ倍を用いてＰＩ演算を行う。

ステップＳ１９では、三相インバータを駆動する（駆動ステップ）。制御部１０は、算出した出力デューティ比で三相インバータ１１０を駆動してモータ３００を制御する。なお、本実施形態では、上記のように電圧補正部４０によって、バッテリ６００の電圧に応じて出力デューティ比を補正する例を採用している。しかしながら、本開示は、電圧補正部４０による補正を省略することもできる。

ステップＳ２０では、回転数≧５００ｒｐｍであるか否かを判定する（低速期間判定ステップ）。制御部１０は、ＳＩオン信号に応じてモータ３００の制御を開始してからモータ３００の回転数が低速回転数（５００ｒｐｍ）に達するまでの低速期間であるか否かを判定する。制御部１０は、回転数≧５００ｒｐｍであると判定した場合、低速期間ではないとみなしてステップＳ２１へ進む。制御部１０は、回転数≧５００ｒｐｍでないと判定した場合、低速期間とみなしてステップＳ１２ａに戻る。

ステップＳ２１では、通常駆動を行う。制御部１０は、制御部１０と指令回転数算出部２１とが接続するようにスイッチ部２３を制御する。よって、制御部１０は、指令回転数としてＳＩ指令値が入力される。このため、ＰＩ制御部１２は、モータ３００に対する指令回転数であるＳＩ指令値とモータ３００の実回転数との偏差に応じて比例項および積分項を用いて出力デューティ比を算出する。このとき、ＰＩ制御部１２は、偏差倍率として１倍を用いる。そして、制御部１０は、ステップＳ１９と同様に、算出した出力デューティ比で三相インバータ１１０を駆動してモータ３００を制御する。

＜効果＞
以上のように、ＥＣＵ２００は、低速期間においては、実回転数の上昇速度に応じて、実回転数の上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比を算出する。このため、ＥＣＵ２００は、実回転数の上昇速度に応じたモータ３００の制御を行うことができる。よって、ＥＣＵ２００は、低速期間におけるモータ３００の動作を安定させることができる。つまり、ＥＣＵ２００は、イナーシャや温度の影響で回転上昇しづらい場合であっても安定した起動フィーリングを確保できる。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本開示のその他の形態として、第２実施形態～第４実施形態に関して説明する。上記実施形態および第２実施形態～第４実施形態は、それぞれ単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本開示は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

（第２実施形態）
図４を用いて、第２実施形態のＥＣＵ２００に関して説明する。ここでは、主に、第１実施形態との異なる箇所に関して説明する。本実施形態は、処理動作が第１実施形態と異なる。図４では、図２と同じ処理に、図２と同じステップ番号を付与している。

実回転数の上昇速度は、モータ３００の周辺温度が低くなるにつれて遅くなる。よって、偏差倍率算出部１１は、モータ３００の周辺温度に相関する測定温度と、周辺温度に関する基準温度との比率から偏差倍率Ｂを算出する。つまり、本実施形態では、偏差倍率Ｂを温度に応じて計算した値とする。また、偏差倍率算出部１１は、温度に応じて偏差倍率を変更する。なお、周辺温度は、サーミスタ１４０などの出力信号に基づいて検出することができる。

ＥＣＵ２００は、エアコンＥＣＵ５００からＳＩオン信号が入力されると図４のフローチャートに示す処理を開始する。

ステップＳ１６ｂでは、偏差倍率Ｂを計算する（設定ステップ）。偏差倍率Ｂは、基準温度Ｔ０℃／計測温度Ｔ℃に定数Ｋと偏差倍率の基準値を乗算することで得られる。基準温度Ｔ０は、基準となる温度である。基準温度Ｔ０は、例えば、基準となる上記モータ３００の回転上昇が得られる程度の温度などを採用できる。計測温度Ｔは、モータ３００の周辺で計測した現在の周辺温度である。偏差倍率算出部１１は、周辺温度が低温になるほど高くなるように偏差倍率Ｂを計算する。つまり、偏差倍率算出部１１は、低速期間であると判定すると、周辺温度を用いて、実回転数の上昇速度に応じて、実回転数の上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比となる偏差倍率Ｂを設定する。このように、偏差倍率算出部１１は、実回転数の上昇速度を、周辺温度を用いて間接的に求めているといえる。

ステップＳ１７ｂでは、偏差倍率＝Ｂ倍に設定する（設定ステップ）。偏差倍率算出部１１は、ステップＳ１８のＰＩ演算で用いる偏差倍率にＢを設定する。ＰＩ制御部１２は、ス１のＡの代わりにＢを用いる。

本実施形態のＥＣＵ２００は、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態のＥＣＵ２００は、サーミスタ１４０などの出力信号に基づいて周辺温度を検出して上記計算を行うことで偏差倍率Ｂを設定できる。よって、本実施形態のＥＣＵ２００は、エッジの検出やエッジからの経過時間を計測する必要がなく処理を簡素化できる。

（変形例）
また、図５に示すように、低温時のみ偏差倍率可変とし、一定の温度以上の場合は偏差倍率の基準値に固定としてもよい。図５では、図２や図４と同じ処理に、図２や図４と同じステップ番号を付与している。

制御部１０は、ステップＳ１２ｂにおいて、周辺温度が低温Ｘ１℃以下であるか否かを判定する。制御部１０は、低温Ｘ１℃以下であると判定すると、モータ３００の回転上昇が遅くなるとみなしてステップＳ１５へ進む。また、制御部１０は、低温Ｘ１℃以下でないと判定すると、モータ３００の回転上昇が遅くならないとみなしてステップＳ１３へ進む。低温Ｘ１は、モータ３００の回転上昇が遅くなるとみなせる温度である。低温Ｘ１は、実験やシミュレーションなどによって予め設定することができる。これによって、変形例では、制御部１０による偏差倍率Ｂの算出処理を減らすことができる。

（第３実施形態）
図６、図７を用いて、第３実施形態のＥＣＵ２００に関して説明する。ここでは、主に、第１実施形態との異なる箇所に関して説明する。本実施形態は、処理動作が第１実施形態と異なる。図６では、図２と同じ処理に、図２と同じステップ番号を付与している。

図７は、偏差倍率、指令回転数、回転数の時間変化を示している。ｐ１０（タイミングｔ１１～ｔ１３）は、ロック保護の作動時間を示している。ｐ１１（タイミングｔ１１～ｔ１２）は、偏差倍率を変更するか否かを判定するための期間である。ｐ１１は、通常のロック保護の作動時間(ｐ１０)より短い時間を設定する。また、タイミングｔ１は、ＳＩオン信号が入力されたタイミングである。タイミングｔ１４は、通常駆動に切り替わったタイミングである。

ＳＩオン信号の受信から所定期間ｐ１１内にモータ３００が回転を開始しない場合、実回転数の上昇速度が遅いとみなすことができる。これは、例えば、ロック保護が作動している場合などに起こり得る。図７の例では、ＳＩオン信号の受信からタイミングｔ１３までの期間ｐ１０の間に、モータ３００が回転しないとロック保護が作動する。そこで、制御部１０は、ＳＩオン信号の受信から所定期間ｐ１１内にモータ３００が回転を開始しない場合、所定期間ｐ１１内にモータ３００が回転を開始した場合よりも高い出力デューティ比となる偏差倍率を設定する。なお、モータ３００が劣化している場合、モータ３００の周辺温度が低い場合であっても、ＳＩオン信号の受信から所定期間ｐ１１内にモータ３００が回転を開始しないことが起こり得る。

そこで、ステップＳ１２ｃでは、ｐ１１経過内に回転開始か否かを判定する。制御部１０は、ｐ１１経過内に回転開始していると判定した場合はステップＳ１３へ進む。この場合、タイミングｔ１１～ｔ１２に示すように偏差倍率は８倍となる。一方、制御部１０は、ｐ１１経過内に回転開始していないと判定した場合は回転上昇（上昇速度）が遅いとみなしてステップＳ１５へ進む。なお、制御部１０は、ホールＩＣ４００からのセンサ信号に基づいて、モータ３００の回転開始を判定することができる。

ステップＳ１７ｃでは、偏差倍率＝Ｃ倍に設定する（設定ステップ）。偏差倍率算出部１１は、タイミングｔ１１～ｔ１２に示すように、偏差倍率を算出することなく、固定値であるＣを偏差倍率として設定する。Ｃは、１６など８よりも大きい値を採用できる。偏差倍率算出部１１は、ステップＳ２０でのＮＯ判定が続く場合、偏差倍率Ｃを徐々に大きい値に変更してもよい。つまり、偏差倍率算出部１１は、ステップＳ１７ｃで偏差倍率を設定してもモータ３００が回転開始しない場合、ロック保護の作動時間内で偏差倍率の切替を複数回行ってもよい。ＰＩ制御部１２は、数１のＡの代わりにＣを用いる。

このように、偏差倍率算出部１１は、低速期間であると判定すると、実回転数の上昇速度に応じて、実回転数の上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比となる偏差倍率Ｃを設定する。また、偏差倍率算出部１１は、実回転数の上昇速度を、所定期間ｐ１１が経過する間にモータ３００が回転を開始したか否かによって、間接的に求めているといえる。

本実施形態のＥＣＵ２００は、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態のＥＣＵ２００は、モータ３００が回転していない場合であっても偏差倍率を設定することができる。

（第４実施形態）
図８を用いて、第４実施形態のＥＣＵ２００に関して説明する。ここでは、主に、第１実施形態との異なる箇所に関して説明する。本実施形態は、処理動作が第１実施形態と異なる。図８では、図２と同じ処理に、図２と同じステップ番号を付与している。

制御部１０は、ステップＳ１８において、偏差倍率の累積値である累積偏差を用いて、出力デューティ比を算出するものである。そのために、ステップＳ３０では、累積偏差と上限値を算出する（累積偏差判定ステップ）。制御部１０は、現在の累積偏差に新たな偏差倍率を加算することで累積偏差を算出する。また、制御部１０は、上限値＝（Ｋ１×Ｎ＋Ｋ２）×１／電源電圧を演算することで上限値を算出する。電源電圧は、バッテリ６００の電圧である。上限値を表す式のＮは回転数［ｒｐｍ］、Ｋ１，Ｋ２は定数である。

ステップＳ３１では、累積偏差＞上限値であるか否かを判定する（累積偏差判定ステップ）。制御部１０は、累積偏差＞上限値であると判定するとステップＳ３２へ進み、累積偏差＞上限値でないと判定するとステップＳ１８へ進む。

ステップＳ３２では、偏差累積を停止する（累積偏差判定ステップ）。制御部１０は、累積偏差が上限値を超えていると判定すると偏差倍率の累積を停止する。よって、この場合、制御部１０は、前回までの累積偏差を用いてＰＩ演算を行う。

本実施形態のＥＣＵ２００は、過剰な累積偏差による出力過大になることを抑制でき、過電流保護で停止することを防止できる。

なお、制御部１０は、累積偏差でなく出力デューティ値に上限を設けてもよい。これによっても同様の効果を奏することができる。また、上限値は、モータ３００の電流上限を過電流保護閾値以下の電流値として設定する。第４実施形態に記載の技術は、第１実施形態～第３実施形態のそれぞれに適用することができる。例えば、本実施形態のＥＣＵ２００は、第１実施形態と組み合わせて実施することで、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

第１実施形態～第４実施形態では、上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比となる偏差倍率を設定する例を採用した。しかしながら、本開示は、これに限定されない。本開示は、偏差倍率のかわりに、偏差倍率に相関する相関値を用いてもよい。つまり、本開示は、上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い出力デューティ比となる相関値を設定する。相関値としては、指令回転数やＰＩ制御におけるゲイン（Ｋｐ、Ｋｉ）を変更してもよい。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

１０…制御部、１１…偏差倍率算出部、１２…ＰＩ制御部、１３…時間算出部、２１…ＳＩ指令値算出部、２２…強制指令部、２３…スイッチ部、３１…コンパレータ、３２…実回転数算出部、４０…電圧補正部、５０…ドライバ、６１…アンプ、６２…判定値入力部、６３…比較部、７１…判定値入力部、７２…比較部、８１…スタンバイ回路、８２…メイン電源通電部、８３…通電制御部、１００…ロジックＩＣ、１１０…三相インバータ、１２０…チョークコイル、１３１，１３２…平滑コンデンサ、１４０…サーミスタ、１５０…シャント抵抗、２００…ＥＣＵ、３００…モータ、３１０…ステータ、３２０…ロータマグネット、４００…ホールＩＣ、５００…エアコンＥＣＵ

Claims (5)

1. モータに対する指令回転数と前記モータの実際の回転数である実回転数との偏差に応じて比例項および積分項を用いて出力デューティ比を算出する算出ステップ（Ｓ１８）と、
   算出した前記出力デューティ比でインバータ回路を駆動して前記モータを制御する駆動ステップ（Ｓ１９）と、を備えたモータ制御装置であって、
   起動指令に応じて前記モータの制御を開始してから前記モータの回転数が所定の低速回転数に達するまでの低速期間であるか否かを判定する低速期間判定ステップ（Ｓ２０）と、
   前記比例項および前記積分項に乗算する偏差倍率、もしくは前記偏差倍率に相関する相関値を設定するステップであり、前記低速期間であると判定されると、前記実回転数の上昇速度に応じて、前記上昇速度が速い場合よりも遅い場合の方が高い前記出力デューティ比となる前記偏差倍率もしくは前記相関値を設定する設定ステップ（Ｓ１６ａ，Ｓ１６ｂ，Ｓ１７ａ～１７ｃ）と、を備えているモータ制御装置。
2. 前記設定ステップでは、前記起動指令の受信から前記モータが１回転するまでに要した経過時間と、前記経過時間に関する基準時間との比率から前記偏差倍率もしくは前記相関値を算出する、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記設定ステップでは、前記モータの周辺温度に相関する測定温度と、前記周辺温度に関する基準温度との比率から前記偏差倍率もしくは前記相関値を算出する、請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記設定ステップでは、前記起動指令の受信から所定期間内に前記モータが回転を開始しない場合、前記所定期間内に前記モータが回転を開始した場合よりも高い前記出力デューティ比となる前記偏差倍率もしくは前記相関値を設定する、請求項１に記載のモータ制御装置。
5. 前記算出ステップでは、前記偏差倍率の累積値である累積偏差を用いて、前記出力デューティ比を算出するものであり、
   前記累積偏差が上限値を超えているか否かを判定し、前記累積偏差が前記上限値を超えていると判定すると前記偏差倍率の累積を停止する累積偏差判定ステップ（Ｓ３０～Ｓ３２）を、さらに備えている請求項１～４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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