JP3222337U - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転制御を精度良く行うモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置２０はＣＰＵ２１を有し、ＣＰＵ２１は、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲外で立ち上がるパルス信号を除去する。これによれば、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲外で立ち上がるパルス信号が、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号に重畳したノイズとして除去される。したがって、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号にノイズが重畳したとしても、ＣＰＵ２１によってモータ１３の回転角が精度良く検出される。【選択図】図１

Description

本考案は、モータ制御装置に関する。

従来から、モータ制御装置は、モータの回転角を検出することによりモータの回転制御を行っている。例えば特許文献１では、モータの回転に応じたパルス信号を出力するロータリエンコーダ（パルス信号出力部）が用いられており、モータ制御装置は、ロータリエンコーダから出力されるパルス信号に基づいて、モータの回転角を検出し、モータの回転制御を行っている。

特開平６−３３９２９６号公報

しかしながら、例えば、モータから生じるノイズが、ロータリエンコーダから出力されるパルス信号に重畳してしまう場合がある。このように、ロータリエンコーダから出力されるパルス信号にノイズが重畳すると、モータ制御装置により、ロータリエンコーダから出力されるパルス信号に基づいて、モータの回転角を精度良く検出することができなくなり、モータの回転制御を精度良く行うことができなくなってしまう虞がある。

本考案は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モータの回転制御を精度良く行うことができるモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するモータ制御装置は、モータの回転に応じたパルス信号を出力するパルス信号出力部から出力されるパルス信号に基づいて前記モータの回転角を検出し、前記モータの回転制御を行うモータ制御装置であって、前記モータの回転数指令値の変化から前記モータの回転数を一定とする制御モードであるか否かを判定する制御モード判定部と、前記制御モード判定部によって前記モータの回転数を一定とする制御モードであると判定された場合に、前記回転数指令値に対応したパルス信号の立ち上がりタイミングに対してずれたタイミングで立ち上がるパルス信号の立ち上がり許容範囲を算出する立ち上がり許容範囲算出部と、前記パルス信号出力部から出力されたパルス信号において、前記立ち上がり許容範囲算出部によって算出された前記立ち上がり許容範囲外で立ち上がるパルス信号を除去するパルス信号除去部と、を備えた。

モータの回転数を一定とする制御モードでは、パルス信号出力部から出力されるパルス信号の周期の変動が少ない。そこで、立ち上がり許容範囲算出部は、制御モード判定部によって、モータの回転数を一定とする制御モードであると判定された場合に、回転数指令値に対応したパルス信号の立ち上がりタイミングに対してずれたタイミングで立ち上がるパルス信号の立ち上がり許容範囲を算出する。そして、パルス信号除去部は、パルス信号出力部から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲算出部によって算出された立ち上がり許容範囲外で立ち上がるパルス信号を除去する。これによれば、パルス信号出力部から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲外で立ち上がるパルス信号を、パルス信号出力部から出力されたパルス信号に重畳したノイズとして除去することができる。したがって、パルス信号出力部から出力されたパルス信号にノイズが重畳したとしても、モータの回転角を精度良く検出することができ、モータの回転制御を精度良く行うことができる。

この考案によれば、モータの回転制御を精度良く行うことができる。

実施形態における電動圧縮機を模式的に示すブロック図。 パルス信号の周期を示すタイムチャート。 ＣＰＵの制御を説明するためのフローチャート。

以下、モータ制御装置を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。本実施形態のモータ制御装置は、電動圧縮機に搭載されている。
図１に示すように、電動圧縮機１０は、回転軸１１と、流体である冷媒を圧縮する圧縮部１２と、圧縮部１２を駆動するモータ１３と、モータ１３の回転制御を行うモータ制御装置２０と、を備えている。圧縮部１２は、例えば、固定スクロールと、固定スクロールに対向配置される可動スクロールとから構成されるスクロール式である。なお、圧縮部１２としては、スクロール式に限らず、例えば、ピストン式やベーン式等であってもよい。電動圧縮機１０は、車両空調装置に用いられる。

モータ１３は、ステータと、回転軸１１と一体的に回転するロータと、を備えている。そして、モータ１３は、ステータのコイルに電力が供給されることによりロータが回転軸１１と一体的に回転するように構成されている。圧縮部１２は、回転軸１１が回転することにより駆動する。

モータ制御装置２０は、ＣＰＵ２１を有している。ＣＰＵ２１は、車両空調装置の全体を制御する空調ＥＣＵ１４と電気的に接続されている。空調ＥＣＵ１４は、車内温度や設定温度等を把握可能に構成されており、これらのパラメータに基づいて、モータ１３の回転数指令値（目標回転数）に関する情報をＣＰＵ２１に送信する。また、空調ＥＣＵ１４は、モータ１３の運転指令やモータ１３の停止指令などの各種指令をＣＰＵ２１に送信する。

モータ制御装置２０は、モータ１３の駆動電圧をパルス幅変調により制御する。具体的には、モータ制御装置２０は、搬送波信号と呼ばれる高周波の三角波信号と、電圧を指示するための電圧指令信号とによってＰＷＭ信号を生成する。そして、モータ制御装置２０は、生成したＰＷＭ信号を用いて各スイッチング素子のスイッチング動作の制御（オンオフ制御）を行う。これにより、バッテリからの直流電圧が交流電圧に変換される。そして、変換された交流電圧が駆動電圧としてモータ１３に印加されることにより、モータ１３の駆動が制御される。

モータ１３には、モータ１３の回転に応じたパルス信号を出力するパルス信号出力部としてのロータリエンコーダ１５が設けられている。ロータリエンコーダ１５は、モータ制御装置２０のＣＰＵ２１に電気的に接続されている。そして、ロータリエンコーダ１５から出力されるパルス信号は、ＣＰＵ２１に送信される。ＣＰＵ２１には、ロータリエンコーダ１５から出力されるパルス信号に基づいてモータ１３の回転角を検出し、モータ１３の回転制御を行うプログラムが予め記憶されている。

また、ＣＰＵ２１には、空調ＥＣＵ１４から受信したモータ１３の回転数指令値の変化からモータ１３の回転数を一定とする制御モードであるか否かを判定する判定プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵ２１は、例えば、空調ＥＣＵ１４から受信したモータ１３の回転数指令値が所定時間変化する場合は、モータ１３の回転数を一定とする制御モードではないと判定する。一方で、ＣＰＵ２１は、例えば、空調ＥＣＵ１４から受信したモータ１３の回転数指令値が所定時間変化しない場合は、モータ１３の回転数を一定とする制御モードであると判定する。したがって、ＣＰＵ２１は、モータ１３の回転数指令値の変化からモータ１３の回転数を一定とする制御モードであるか否かを判定する制御モード判定部として機能する。

図２において実線Ｌ１で示すように、ＣＰＵ２１には、空調ＥＣＵ１４から受信したモータ１３の回転数指令値に対応したパルス信号の周期が予め記憶されている。例えば、モータ１３の回転数指令値が大きいほど、パルス信号の周期は短くなり、モータ１３の回転数指令値が小さいほど、パルス信号の周期は長くなる。したがって、ＣＰＵ２１には、モータ１３の回転数指令値に対応したパルス信号の立ち上がりタイミングｔ１及び立ち下がりタイミングｔ２がそれぞれ予め記憶されている。

図２には、回転数指令値に対応したパルス信号の立ち上がりタイミングｔ１に対して早いタイミングｔ１１で立ち上がるパルス信号の周期を一点鎖線Ｌ１１で示している。また、図２には、回転数指令値に対応したパルス信号の立ち上がりタイミングｔ１に対して遅いタイミングｔ１２で立ち上がるパルス信号の周期を二点鎖線Ｌ１２で示している。

ＣＰＵ２１には、モータ１３の回転数を一定とする制御モードであると判定された場合に、回転数指令値に対応したパルス信号の立ち上がりタイミングｔ１に対してずれたタイミングで立ち上がるパルス信号の立ち上がり許容範囲Ｚ１を算出する算出プログラムが予め記憶されている。したがって、ＣＰＵ２１は、モータ１３の回転数を一定とする制御モードであると判定された場合に、回転数指令値に対応したパルス信号の立ち上がりタイミングｔ１に対してずれたタイミングで立ち上がるパルス信号の立ち上がり許容範囲Ｚ１を算出する立ち上がり許容範囲算出部としても機能する。

本実施形態において、立ち上がり許容範囲Ｚ１は、両タイミングｔ１１，ｔ１２の間の範囲であり、両タイミングｔ１１，ｔ１２は、各々の回転数指令値に対応して予め設定されている。立ち上がり許容範囲Ｚ１は、ロータリエンコーダ１５から出力されるパルス信号が実際に立ち上がるタイミングと想定される範囲であり、各々の回転数指令値に対応した立ち上がり許容範囲Ｚ１を算出するためのマップがＣＰＵ２１に予め記憶されている。ＣＰＵ２１は、マップを用いて、回転数指令値に対応した立ち上がり許容範囲Ｚ１を算出する。

また、ＣＰＵ２１には、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲Ｚ１外で立ち上がるパルス信号を除去するプログラムが予め記憶されている。したがって、ＣＰＵ２１は、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲Ｚ１外で立ち上がるパルス信号を除去するパルス信号除去部としても機能する。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図３に示すように、ＣＰＵ２１は、まず、ステップＳ１１において空調ＥＣＵ１４から受信したモータ１３の回転数指令値の変化からモータ１３の回転数を一定とする制御モードであるか否かを判定する。ＣＰＵ２１は、ステップＳ１１においてモータ１３の回転数を一定とする制御モードではないと判定すると、ステップＳ１１の処理を繰り返し行う。

モータ１３の回転数を一定とする制御モードでは、ロータリエンコーダ１５から出力されるパルス信号の周期の変動が少ない。また、一般的に、モータ１３は、モータ１３自身や負荷の慣性があり、急激に回転数は変化しない。さらに、電動圧縮機１０は、モータ１３の回転数に応じて負荷が変動するため、例えば、モータ１３の回転数を一定とする制御モードであるときには、電動圧縮機１０の負荷の変動が少なく、モータ１３の回転数の変化が小さい。

そこで、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１１においてモータ１３の回転数を一定とする制御モードであると判定すると、ステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２において回転数指令値に対応したパルス信号の立ち上がりタイミングｔ１に対してずれたタイミングで立ち上がるパルス信号の立ち上がり許容範囲Ｚ１を算出する。そして、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１３に移行し、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲Ｚ１外で立ち上がるパルス信号を除去する。

これによれば、図２に示すように、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲Ｚ１外で立ち上がるパルス信号が、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号に重畳したノイズＮ１として除去される。そして、ＣＰＵ２１は、図３に示すように、ステップＳ１４において、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号に重畳したノイズＮ１が除去された後のパルス信号に基づいてモータ１３の回転角を検出し、モータ１３の回転制御を行う。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ＣＰＵ２１は、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲Ｚ１外で立ち上がるパルス信号を除去する。これによれば、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号において、立ち上がり許容範囲Ｚ１外で立ち上がるパルス信号を、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号に重畳したノイズとして除去することができる。したがって、ロータリエンコーダ１５から出力されたパルス信号にノイズが重畳したとしても、ＣＰＵ２１によってモータ１３の回転角を精度良く検出することができ、モータ１３の回転制御を精度良く行うことができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

○ 実施形態において、立ち上がり許容範囲Ｚ１が、例えば、立ち上がりタイミングｔ１と立ち上がりタイミングｔ１に対して早いタイミングｔ１１との間の範囲であってもよい。

○ 実施形態において、立ち上がり許容範囲Ｚ１が、例えば、立ち上がりタイミングｔ１と立ち上がりタイミングｔ１に対して遅いタイミングｔ１２との間の範囲であってもよい。

○ 実施形態において、モータ１３には、モータ１３の回転に応じたパルス信号を出力するパルス信号出力部として、レゾルバが設けられていてもよい。
○ 実施形態において、モータ制御装置２０は、電動圧縮機１０に搭載されるものに限らず、モータ制御装置２０の搭載対象は特に限定されるものではない。したがって、モータ１３は、電動圧縮機１０の圧縮部１２を駆動するものに限らない。

１３…モータ、１５…パルス信号出力部としてのロータリエンコーダ、２０…モータ制御装置、２１…制御モード判定部、立ち上がり許容範囲算出部、パルス信号除去部、及び立ち下がり許容範囲算出部として機能するＣＰＵ。

Claims (1)

1. モータの回転に応じたパルス信号を出力するパルス信号出力部から出力されるパルス信号に基づいて前記モータの回転角を検出し、前記モータの回転制御を行うモータ制御装置であって、
   前記モータの回転数指令値の変化から前記モータの回転数を一定とする制御モードであるか否かを判定する制御モード判定部と、
   前記制御モード判定部によって前記モータの回転数を一定とする制御モードであると判定された場合に、前記回転数指令値に対応したパルス信号の立ち上がりタイミングに対してずれたタイミングで立ち上がるパルス信号の立ち上がり許容範囲を算出する立ち上がり許容範囲算出部と、
   前記パルス信号出力部から出力されたパルス信号において、前記立ち上がり許容範囲算出部によって算出された前記立ち上がり許容範囲外で立ち上がるパルス信号を除去するパルス信号除去部と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。