JP3801731B2 - 電気モ−タの通電制御装置 - Google Patents
電気モ−タの通電制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3801731B2 JP3801731B2 JP14228897A JP14228897A JP3801731B2 JP 3801731 B2 JP3801731 B2 JP 3801731B2 JP 14228897 A JP14228897 A JP 14228897A JP 14228897 A JP14228897 A JP 14228897A JP 3801731 B2 JP3801731 B2 JP 3801731B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- current
- electric motor
- energization
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気モ−タに通電するモ−タドライバに直流電圧を印加する、直流電源利用の電気モ−タ通電装置に関し、特に、直流電源遮断直後のモ−タドライバ給電ラインに残留する電圧の放電制御に関する。本発明は、これに限定する意図ではないが、例えばスイッチドレラクタンスモ−タにチョッピング通電するモ−タドライバへの給電ラインに残留する電圧の早期放電制御に実施される。
【０００２】
【従来の技術】
図面を参照して、スイッチドレラクタンスモ−タに通電するスイッチング回路を説明する。スイッチドレラクタンスモ−タ（以下、ＳＲモ−タと言う）は、一般に極部が外側に突出する形で構成された回転子と、極部が内側に突出する形で構成された固定子とを備えており、回転子は単に鉄板を積層して構成した鉄心であり、固定子は極毎に集中巻されたコイルを備えている。このＳＲモ−タは、固定子の各極が電磁石として動作し、回転子の各極部を固定子の磁力で吸引することによって回転子が回転する。従って、回転子の各極の回転位置に応じて、固定子の各極に巻回されたコイルの通電状態を順次に切換えることによって、回転子を希望する方向に回転させることができる。この種のＳＲモ−タは、例えば、特開平１−２９８９４０号公報に開示されている。
【０００３】
ＳＲモ−タにおいては、回転子の各極が特定の回転位置にある時に、固定子各極に対する通電のオン／オフを切換えるので、その切換時に、回転子に加わる磁気吸引力の大きさが急激に変化する。そのため、回転子及び固定子には、比較的大きな機械振動が発生する。この振動によって騒音が生じる。
【０００４】
前記特開平１−２９８９４０号公報の技術においては、立上り及び立下りの緩やかな回転位置信号を生成し、この回転位置信号を利用して、電気コイルの通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りを緩やかにすることが行なわれている。このようにすると、ＳＲモ−タの振動及び騒音の発生を抑制することが可能である。しかしながら、回転位置信号を利用しているため低速回転時のように、電気コイルの通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りが実質的に速くなる場合には、騒音を抑制する効果が小さくなるし、高回転時のように電気コイルの通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りが実質的に遅くなる場合には、１回あたりの通電オン時間が短くなるので、流れる電流が非常に小さくなり、発生する回転トルクが小さくなる。また、回転数や必要トルクに応じて通電のオン／オフを切り換えるタイミングを変化させないと、効率が悪くなる上、必要トルクがでない可能性もある。
【０００５】
特開平７−２７４５６９号公報，特開平７−２９８６６９号公報および特開平８−１７２７９３号公報には、通電の立上り及び立下りを滑らかにするために、Ｈ型スイッチング回路を用いてＰＷＭによりモ−タ通電電流を制御し、かつ、回転トルクの不足を改善するために、スイッチングモ−ドを制御している。
【０００６】
例えば図１３に示すように、Ｈ型スイッチング回路は、電気モ−タの電気コイル１ａの一端と第１電源ライン１８ｅとの間に介挿された第１のスイッチング素子１８ａ，電気コイル１ａの他端と第２電源ライン１８ｆとの間に介挿された第２のスイッチング素子１８ｂ，前記一端と第２電源ライン１８ｆの間に介挿され、後者から前者への電流通流は許す第１ダイオ−ドＤ１、および、前記他端と第１電源ライン１８ｅの間に介挿され、前者から後者への電流通流は許す第２ダイオ−ドＤ２を含む。
【０００７】
図１３の（ａ）に示すように、第１および第２スイッチング素子１８ａ，１８ｂを共にオンにすると電気コイル１ａに回転駆動電流が流れ、共にオフにすると図１３の（ｂ）に示すように、電気コイル１ａの誘起電圧による電源への帰還電流が流れる。上述のオンとオフをＰＷＭ制御により交互に繰返すことにより、電気コイル１ａには、図１３の（ｃ）に示す脈動電流が流れる。このスイッチングモ−ドを本書では「ハ−ドチョッピング」と称す。このハ−ドチョッピングでの、図１３の（ｂ）に示すように両スイッチング素子１８ａ，１８ｂを共にオフにしている時間区間では、電気コイル１ａが発電したエネルギが第１電源ライン１８ｅに供給され（回生）、電流が急激に減少する。スイッチング素子のオン／オフの切換わりによる電流の脈動が大きいので、電気モ−タの回転子に加わる磁気吸引力の脈動が大きく、振動を生じ騒音が大きい。
【０００８】
図１４の（ａ）（図１３の（ａ）と同一）に示すように第１および第２スイッチング素子１８ａ，１８ｂを共にオンにし、次に図１４の（ｂ）に示すように第１スイッチング素子１８ａのみをオフにし第２スイッチング素子１８ｂはオンを維持し、それら（ａ）状態と（ｂ）状態とを交互に繰返すことにより、電気コイル１ａには図１４の（ｃ）に示す、脈動が比較的に小さい電流が流れる。このスイッチングモ−ドを本書では「ソフトチョッピング」と称す。このソフトチョッピングの中の、図１４の（ｂ）に示す第１スイッチング素子１８ａオフ、第２スイッチング素子１８ｂオンの期間では、電流は緩やかに減少し、モ−タの駆動力や径方向の吸引力も緩やかに減少する。したがって「ソフトチョッピング」モ−ドのモ−タ通電では、騒音，振動が比較的に低い。
【０００９】
前記特開平７−２７４５６９号公報，特開平７−２９８６６９号公報および特開平８−１７２７９３号公報に開示の通電制御装置は、上述の「ハ−ドチョッピング」と「ソフトチョッピング」を、ＳＲモ−タの回転状態に応じて選択して、振動の低減と高トルクの確保を実現している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば電気自動車等で大型の電気モ−タを使用する場合など、車両上バッテリの電力消費を低減するため、停車，駐車中にはモ−タの駆動電源や制御電源を遮断（オフ）するが、駆動電源が高電圧（電気自動車では略３００Ｖ）の場合、駆動電源をオフした後、駆動電源スイッチで駆動電源から遮断されたモ−タドライバ給電ラインあるいはモ−タドライバ内のコンデンサに残っている電荷を放電せずに制御電源をオフすると、コンデンサの残留電圧でモ−タドライバ内のＩＣを破壊するおそれがある。
【００１１】
従来は、電源オフ直後のコンデンサ残留電圧を放電するために、コンデンサに対して並列回路を形成するように抵抗器を組込むのが一般的である。ところが、放電時間を短くするために抵抗値を小さく定めると、抵抗器による定常的な電力消費により、電源オン中の消費電力が高くなる。また抵抗器に、電力容量が大きい大型のものが必要となる。抵抗値を高くすると、放電時定数が大きくなるため、すみやかに放電させることができない。これらを改善するため、抵抗器に直列にスイッチング素子を接続して、駆動電源オフのときスイッチング素子をオンにして、駆動電源オフの間のみ抵抗器に通電する放電回路もある。これによれば、駆動電源オンの間抵抗器による電力消費は実質上ない。しかし、電力容量が大きい大型の抵抗器が必要であり、また、放電回路（特にスイッチング素子）が高耐圧を要し、比較的にコスト高となる。
【００１２】
本発明は、駆動電源オフ直後のコンデンサ残留電圧をすみやかに放電することを第１の目的とし、これを電源オン中の電力消費が実質上なくしかも特別な放電回路の付加も要せずに実現することを第２の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の電気モ−タの通電制御装置は、電源スイッチ(PR)を介して直流電源(PB)に接続されるモ−タドライバ(18,19,1A)；該モ−タドライバを介して電気モ−タ(1)への通電電流値を制御するモ−タ電流コントロ−ラ；および、前記電源スイッチ(PR)が閉から開に切換わると、前記モ−タ電流コントロ−ラに電気モ−タの各相が同時に発生する各回転トルクの総和を実質上零とするための通電を指示する放電制御手段(ECU)；を備える。なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参考までに付記した。
【００１４】
これによれば、電源スイッチ(PR)が閉から開に切換わると、放電制御手段(ECU)が、モ−タ電流コントロ−ラに通電を指示し、これによりモ−タドライバ(18,19, 1A)が電気モ−タ通電回路を閉とし、電源スイッチ(PR)は開であるので直流電源 (PB)の給電はなく、モ−タドライバ給電ラインあるいはモ−タドライバ内のコンデンサの充電電荷が、電気モ−タの電気コイルに放電する。これによりすみやかにコンデンサ電圧が消滅する。放電用の低抵抗値の抵抗器を用いる必要はなく、また耐電圧が高い特別な放電回路を付加する必要もない。電気モ−タ(1)の各相が発生するトルクの総和を実質上零とする通電により、放電電流が大きくても、電気モ−タは回転せず、すみやかにコンデンサ残流電荷を放電させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（２）前記電気モ−タ(1)の回転速度および方向を検出する速度検出手段(1d,11)；を更に備え、前記放電制御手段(ECU)は、回転速度が設定値以上のときは電気モ−タ(1)の回転とは逆方向に電気モ−タ(1)を回転駆動する通電を前記モ−タ電流コントロ−ラに指示し、回転速度が設定値未満のときに電気モ−タの各相が同時に発生する各回転トルクの総和を実質上零とするための通電を指示する。
【００１６】
これによれば、電源スイッチ(PR)が閉から開に切換ったときに電気モ−タが回転中であった場合、回転が問題となるような回転速度のときには逆転駆動通電が行なわれてすみやかに電気モ−タが減速し、問題とならないくらいの極低速度になると、電気モ−タ(1)の各相が発生するトルクの総和を実質上零とする通電により、電気モ−タは回転せず、すみやかにコンデンサ残流電荷を放電させることができる。
【００１７】
（３）前記電気モ−タの各相が同時に発生する各回転トルクの総和を実質上零とするための通電は、電気モータへの全相同時通電である。
【００１８】
これによれば、電源スイッチ(PR)が閉から開に切換ったときに電気モ−タが回転中であった場合、回転が問題となるような回転速度のときには逆転駆動通電が行なわれてすみやかに電気モ−タが減速し、問題とならないくらいの極低速度になると、電気モ−タの全相コイルで急速に放電が行なわれる。全相同時通電では電気モ−タは実質上回転トルクを発生せず、むしろ回転を止める制動となるので、放電電流が大きくても、電気モ−タは回転しない。
【００１９】
（４）前記電気モ−タ(1)の回転角を検出する角度検出手段(1d)；を更に備え、前記放電制御手段(ECU)は、電気モ−タ(1)の回転角に対応する目標電流値を決定し、これを前記モ−タ電流コントロ−ラに与える。電気モ−タの全相に同一電流を流すと、表１ａおよび表１ｂに示すように、電気モ−タの回転子の回転角（表上には単に「角度」と表記した。単位は「°」である）対応で回転子に発生するトルク（Ｎ・ｍ）が異なる。
【００２０】
【表１ａ】
【００２１】
【表１ｂ】
【００２２】
表２ａおよび表２ｂに示すように各相毎に電流値を定めると、トルクを零にすることができる。すなわち、表２ａおよび表２ｂに示す回転角度対応の電流（Ａ）を各相に通電することにより、電気モ−タが回転することがない。
【００２３】
【表２ａ】
【００２４】
【表２ｂ】
【００２５】
（５）前記放電制御手段(ECU)は、電気モ−タ(1)の各相が発生するトルクの総和を実質上零とするための、電気モ−タ(1)の回転角に対応する電流値を格納したメモリ(13a)を含み、該メモリから角度検出手段(1d)が検出した回転角に対応する電流値を読み出してこれを目標電流値として前記モ−タ電流コントロ−ラに与える。
【００２６】
これによれば、メモリに回転角をアドレスとして、表２ａおよび表２ｂに示す回転角度対応および相対応の電流値群を格納しておくことにより、メモリに回転角を与えて各相電流を読出すことにより、回転トルク零の通電を設定しうる。
【００２７】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００２８】
【実施例】
本発明の一実施例を図１に示す。図１に示す装置は、車輪駆動用の内燃機関と車輪駆動用のスイッチドレラクタンスモ−タ（以下ＳＲモ−タ）を搭載したハイブリッド電気自動車の、電気モ−タ系駆動ユニットの主要部分を構成している。図１には、ＳＲモ−タ駆動用の車両上バッテリＰＢ以下の直流駆動電源回路系を主体に示した。図２には、図１に示す装置の制御システムとＳＲモ−タ１の組合せを示す。図２においては、直流駆動電源回路系の図示は省略されている。
【００２９】
図１および図２を参照されたい。この例では、電動駆動源として１個のＳＲモ−タ１が備わっており、このＳＲモ−タ１は、電動システムコントロ−ラＥＣＵによって制御される。システムコントロ−ラＥＣＵは、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセル開度センサから入力される情報に基づいて、ＳＲモ−タ１の駆動を制御する。
【００３０】
ＳＲモ−タ１には、それを駆動するための３相のコイル１ａ，１ｂ，１ｃおよび回転子の回転位置（角度）を検出する角度センサ１ｄが備わっている。３相のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃは、それぞれ、モ−タドライバ１８，１９及び１Ａと接続されており、コイル１ａとドライバ１８とを接続する電線，コイル１ｂとドライバ１９とを接続する電線，及びコイル１ｃとドライバ１Ａとを接続する電線には、それぞれ、電流センサ２，３及び４が設置されている。これらの電流センサ２，３及び４は、それぞれ、コイル１ａ，１ｂ及び１ｃに実際に流れる電流に比例する電圧を電流信号Ｓ６として出力する。
【００３１】
システムコントロ−ラＥＣＵの内部には、ＣＰＵ（マイクロコンピュ−タ）１１，入力インタ−フェ−ス１２，方向検出回路５，電流マップメモリ１３ａ，波形マップメモリ１３ｂおよび制御電源回路１４が備わっており、ＣＰＵ１１が電流コントロ−ラ１，２および３に、通電指令（目標電流値）を与える。電流コントロ−ラ１，２および３は、それぞれモ−タドライバ１８，１９および１Ａを介して、電気モ−タ１の第１相電気コイル１ａ，第２相電気コイル１ｂおよび第３相電気コイル１ｃの通電電流を制御するものである。
【００３２】
電流コントロ−ラ１には、電流波形生成回路１５，比較回路１６および出力判定回路１７が備わっている。電流コントロ−ラ２および３の構成と機能も、電流コントロ−ラ１と同一である。車両上の電気モ−タ駆動用直流電源であるバッテリＰＢの電気は２８８Ｖ前後の高圧であり、駆動電源リレ−ＰＲがオンするとモ−タドライバ給電ラインにバッテリＰＢの電圧が加わる。該給電ラインには、リップル吸収用のコンデンサＣａｐおよび抵抗Ｒｅｓが接続されている。モ−タ駆動電流が数百Ａと高いため、コンデンサＣａｐの容量は８１００μＦ程度であり大きい。しかし抵抗Ｒｅｓの値は、電力消費低減のため高い値であり、コンデンサＣａｐと抵抗Ｒｅｓとの並列回路の放電時定数はかなり大きい。したがって、モ−タドライバ１８，１９，１Ａをすべてオフとした状態で駆動電源リレ−ＰＲをオフにすると、コンデンサＣａｐの電圧（モ−タドライバ給電ラインの電圧）は長期に高い値を維持する。
【００３３】
この電圧を短時間に放電するために、後述するように、駆動電源リレ−ＰＲをオフにした後、システムコントロ−ラＥＣＵのＣＰＵ１１が電流コントロ−ラ１〜３に通電を指示して、モ−タドライバ１８，１９，１Ａを導通にして、コンデンサＣａｐの電荷を、ＳＲモ−タ１の電気コイル１ａ〜１ｃに放電させる。
【００３４】
駆動電源回路とは別に、制御電源用バッテリＣＢおよび制御電源回路１４も備わっている。電源回路１４には、バッテリに直接に接続されて定電圧を常時ＣＰＵ１１に印加する、電力消費が極く少い定電圧回路と、制御電源リレ−ＣＲのオンによってバッテリＣＢに接続されて電流コントロ−ラ１〜３，モ−タドライバ１８，１９，１Ａ（の制御電圧ライン）ならびに各検出器および検出回路に制御用定電圧を与える、比較的に電力消費が大きい定電圧回路が備わっている。ＣＰＵ１１には、制御電源リレ−ＣＲのオン／オフにかかわらず常に動作電圧が与えられる。
【００３５】
ＣＰＵ１１は、車両上のイグニションキ−スイッチＶＳＣのオン／オフを表わす車上電源投入信号ＶＳｓに応答して、該信号ＶＳｓが、キ−スイッチＶＳＣのオフを示す低レベルＬから、オンを示す高レベルＨに切換わると、制御電源リレ−ＣＲをオンにし、そして駆動電源リレ−ＰＲをオンにする。車上電源投入信号ＶＳｓがＨ（ＶＳＣオン）からＬ（ＶＳＣオフ）に切換わると、駆動電源リレ−ＰＲをオフにし、そして、絶縁電圧変換回路ＶＣＴの出力電圧を、デジタル変換して読込みそれが設定値以上であると電流コントロ−ラ１〜３に通電を指示する。絶縁電圧変換回路ＶＣＴの出力電圧が設定値未満になると、通電を停止して、制御電源リレ−ＣＲをオフにする。
【００３６】
絶縁電圧変換回路ＶＣＴは、ノコギリ波発生回路，コンデンサＣａｐの電圧を分圧する分圧抵抗回路，該分圧電圧をノコギリ波と比較してＰＷＭパルス（のデュ−ティ比）に変換する比較回路，ＰＷＭパルスを絶縁伝送するフォトカプラおよび絶縁伝送されたパルスを、アナログ電圧に変換するパルス幅／電圧変換回路を含み、パルス幅／電圧変換回路が発生するアナログ電圧を、ＣＰＵ１１のＡ／Ｄ変換入力ポ−トに与える。
【００３７】
ＣＰＵ１１は、リレ−ＰＲがオンのときには、駆動電源電圧情報が必要なときあるいは所定周期で、回路ＶＣＴの出力アナログ電圧をＡ／Ｄ変換して読込む。リレ−ＰＲをオフにすると、該アナログ電圧を繰返しＡ／Ｄ変換して読込み、読込み電圧値が設定値未満になるまで、ＳＲモ−タ１への通電を、コントロ−ラ１〜３に指示する。システムコントロ−ラＥＣＵは、電気モ−タ１の定常駆動時（駆動電源リレ−ＰＲオン中）には、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセル開度センサから入力される情報に基づいて、ＳＲモ−タ１の所要回転方向，駆動速度及び駆動トルクを逐次計算し、その計算の結果に基づいて、ＳＲモ−タ１のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃの各々に流す電流を制御する。
【００３８】
角度センサ１ｄは、０〜３６０度の角度の絶対値を示す１１ビットの２値信号を出力する。検出角度の最小分解能は０．５度である。方向検出回路５は、角度センサ１ｄが出力する信号の下位２ビットに基づいて、ＳＲモ−タ１の回転子の回転方向（時計方向ＣＷ／反時計方向ＣＣＷ）を検出しており、ＣＷのときＨ（１）、ＣＣＷのときＬ（０）の方向検出信号Ｓ１１を発生してこれをＣＰＵ１１および出力判定回路１７に与える。
【００３９】
図１および図２に示す回路の、主要部分の具体的な構成を図３に示す。図３は、ＳＲモ−タ１の第１相の電気コイル１ａの通電を制御する回路のみを示すが、図１および図２に示す回路には、他のコイル１ｂ及び１ｃの通電を制御する同様の回路がそれぞれ含まれている。図３を参照すると、コイル１ａの一端は、スイッチングトランジスタ（ＩＧＢＴ）１８ａを介して電源の高電位ライン１８ｅと接続され、コイル１ａの他端は、スイッチングトランジスタ（ＩＧＢＴ）１８ｂを介して電源の低電位ライン１８ｆと接続されている。また、トランジスタ１８ａのエミッタと低電位ライン１８ｆとの間にはダイオ−ド１８ｃが接続され、トランジスタ１８ｄのエミッタと高電位ライン１８ｅとの間にはダイオ−ド１８ｄが接続されている。従って、トランジスタ１８ａ及び１８ｂの両方をオン（導通状態）にすれば、電源ライン１８ｅ，１８ｆとコイル１ａとの間に電流が流れ、いずれか一方、又は両方をオフ（非導通状態）にすれば、コイル１ａへの給電を停止することができる。
【００４０】
出力判定回路１７には、３つのアンドゲ−ト１７ａ，１７ｂ，１７ｃならびにエクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄが備わっている。
【００４１】
エクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄは、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセル開度センサから入力される情報に基づいて、コントロ−ラＥＣＵが決定したＳＲモ−タ１の所要回転方向すなわち指定方向を示す信号Ｓ１０（Ｈ：ＣＷ／Ｌ：ＣＣＷ）と、方向検出回路５の方向検出信号Ｓ１１（Ｈ：ＣＷ／Ｌ：ＣＣＷ）が合致するとき、すなわちモ−タの回転子が、指定方向と同じ方向に回転しているときＨ（ソフトチョッピング可を意味する）、逆方向に回転しているときＬ（ソフトチョッピング禁止＝ハ−ドチョッピング指定）のモ−ド指定信号をアンドゲ−ト１７ｃに与える。
【００４２】
アンドゲ−ト１７ａの出力端子はトランジスタ１８ｂのゲ−ト端子と接続されており、アンドゲ−ト１７ｂの出力端子はトランジスタ１８ａのゲ−ト端子と接続されている。アンドゲ−ト１７ａの入力端子には、信号Ｓ７２とＳ５およびモ−ド切換指示信号（１７ｃの出力）が入力され、アンドゲ−ト１７ｂの入力端子には、信号Ｓ７１，Ｓ７２及びＳ５が入力される。信号Ｓ７１及びＳ７２は、それぞれ、比較回路１６のアナログ比較器１６ａ及び１６ｂが出力する２値信号である。また信号Ｓ５は、電流波形生成回路１５が出力する２値信号である。比較回路１６は２つのアナログ比較器１６ａ及び１６ｂを備えている。アナログ比較器１６ａは、電流波形生成回路１５が出力する第１の基準電圧Ｖｒ１と電流センサ２が検出した電流に対応する信号Ｓ６の電圧とを比較した結果を２値信号Ｓ７１として出力し、アナログ比較器１６ｂは、電流波形生成回路１５が出力する第２の基準電圧Ｖｒ２と電流センサ２が検出した電流に対応する信号Ｓ６の電圧とを比較した結果を２値信号Ｓ７２として出力する。この実施例では、常にＶｒ１＜Ｖｒ２の関係が成立する。
【００４３】
信号Ｓ５が高レベルＨであると、信号Ｓ６の電圧Ｖｓ６と基準電圧Ｖｒ１及びＶｒ２の大小関係に応じて、次に示すように、ドライバ１８のトランジスタ１８ａ，１８ｂの状態が３種類のいずれかに設定される。
第１表
比較器 比較器 EX-NOR ＡＮＤ ＡＮＤ
場合分け １６ａ １６ａ １７ｄ １７ａ １７ｂ Ｔｒ Ｔｒ
の出力 の出力 の出力 の出力 の出力 １８ａ １８ｂ
(1) Vs6≦Vr1 Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ オン オン
(2) Vr1＜Vs6≦Vr2 Ｌ Ｈ Ｈ Ｈ Ｌ オフ オン
(3) Vr1＜Vs6≦Vr2 Ｌ Ｈ Ｌ Ｌ Ｌ オフ オフ
(4) Vs6＞Vr2 Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ オフ オフ。
【００４４】
上記(1)の場合が、図１３の（ａ）および図１４の（ａ）に示す状態であり、上記(2)の場合が、図１４の（ｂ）に示す状態であり、上記(3)および上記(4)の場合が、図１３の（ｂ）に示す状態である。(1)と(4)を交互に繰返す態様がハ−ドチョッピング、(1)と(2)を交互に繰返す態様がソフトチョッピングである。
【００４５】
上記(3)の、Vr1＜Vs6≦Vr2の場合は、本来は(2)の場合と同様に１８ａオフ、１８ｂオンの図１４の（ｂ）に状態にされるものであるが、電気モ−タ１の回転子の回転方向が指定方向とは逆であるため、トランジスタ１８ａ，１８ｂの破壊を防ぐために、１８ａオフかつ１８ｂオフに変更されたものである。
【００４６】
すなわち、Vr1＜Vs6≦Vr2のときには、比較器１６ａ，１６ｂからの、アンドゲ−ト１７ｃへの入力がゲ−トオンレベルになるが、アンドゲ−ト１７ｃのもう１つの入力に、エクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄのモ−ド指定信号（Ｈ：ソフトチョッピング可／Ｌ：ソフトチョッピング禁止）が与えられ、このモ−ド指定信号がＨであると上記(2)（ソフトチョッピングモ−ド）となり、モ−ド指定信号がＬであると上記(3)（ハ−ドチョッピングモ−ド）となる。
【００４７】
上述のように、トランジスタ１８ａ，１８ｂが共にオンする状態と、共にオフする状態と、一方がオンして他方がオフする状態とが存在し、いずれの状態になるかは、Ｖｓ６のレベルが、Ｖｒ１より小，Ｖｒ１とＶｒ２との間，Ｖｒ２より大の３種類の領域のいずれであるかと、Ｖｒ１とＶｒ２との間にあるときには、モ−タの回転子の回転方向が指定方向と同一か否か、によって定まる。
【００４８】
信号Ｓ５が低レベルＬである時には、比較回路１６が出力する信号Ｓ７１，Ｓ７２の状態とは無関係に、常にアンドゲ−ト１７ａ，１７ｂの出力が共に低レベルＬになり、トランジスタ１８ａ，１８ｂは共にオフになる。
【００４９】
トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオンした時にコイル１ａに流れる電流の立上り特性（上昇の速さ）は、回路の時定数によって定まり、制御により変えることはできない。しかし、電流を遮断する時には、トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオフする場合と、トランジスタ１８ａをオフに切換えてトランジスタ１８ｂはオンのままとする場合とで、電流の立下り特性（下降の速さ）が変わるので、それを切換えて電流の立下りの速さを調整することができる。即ち、トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオフする場合には電流の変化が速く、トランジスタ１８ａをオフに切換えてトランジスタ１８ｂはオンのままとする場合には電流の変化は遅い。
【００５０】
電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）にほとんど変化がない時には、電流の立下り速度が遅い場合でも、基準のレベル（Ｖｒ１）と実際に流れる電流のレベル（Ｖｓ６）との偏差が増大することはないので、常にＶｓ６＜Ｖｒ２の状態が維持される。従ってこの時には、電流の変動幅が小さい。また、通電するコイルの相を切換える時のように、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）が変更される時には、電流の立下り速度が遅いと、Ｖｓ６＞Ｖｒ２になる。この場合、２つのトランジスタ１８ａ，１８ｂが共にオフするので、電流の立下り速度が上がり、電流は目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）に追従してすばやく変化する。目標値の変化がなくなれば、基準電圧Ｖｒ１と電流レベルＶｓ６との偏差が小さくなるので、再び電流の立下り速度が遅くなる。
【００５１】
これによって、目標値の変化に対する電流の追従遅れが防止できるだけでなく、目標値の変化が小さい時には、電流の変化速度が遅いため、振動及び騒音の発生が抑制される。
【００５２】
ところで、図３に示す比較回路１６が出力する信号Ｓ７１，Ｓ７２によって電流の立下り速度を切換える場合には、それを切換えるタイミングとして最適な時点よりも実際の切換えが多少遅れる傾向がある。即ち、目標値が急激に低下する時点で、電流の立下りを速くするのが理想的であるが、実際に電流の偏差が大きくならないと信号Ｓ７２がＬにならないので、時間的に遅れが生じる。このため、目標値が非常に速く変化する場合、信号Ｓ７１，Ｓ７２による変化速度の自動切換だけでは、目標値に対する電流の追従性が不足する可能性がある。
【００５３】
そこでこの実施例では、信号Ｓ５を制御することにより、電流（Ｖｓ６）の大きさとは無関係に、電流の立下り速度を速くすることができる。即ち、信号Ｓ５を低レベルＬにすると、信号Ｓ７１，Ｓ７２とは無関係に、トランジスタ１８ａ，１８ｂが同時にオフするので、電流の立下り速度が速くなる。
【００５４】
図３を参照すると、電流波形生成回路１５は、２種類の基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２と２値信号Ｓ５を出力する。基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２及び２値信号Ｓ５は、それぞれ、メモリ（ＲＡＭ）１５ｂ，１５ａ及び１５ｃに記憶された情報に基づいて生成される。メモリ１５ｂ，１５ａ及び１５ｃは、各々のアドレスにそれぞれ８ビット，８ビット及び１ビットのデ−タを保持している。メモリ１５ａから読み出される８ビットデ−タは、Ｄ／Ａ変換器１５ｅでアナログ電圧に変換され、増幅器１５ｇを通って基準電圧Ｖｒ２になる。同様に、メモリ１５ｂから読み出される８ビットデ−タは、Ｄ／Ａ変換器１５ｆでアナログ電圧に変換され、増幅器１５ｈを通って基準電圧Ｖｒ１になる。また、増幅器１５ｇ，１５ｈの入力には、ＣＰＵ１１が出力するアナログ信号Ｓ１のレベルが加算される。信号Ｓ１のレベルを調整することにより、基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２を微調整することができる。また、メモリ１５ｃが出力する１ビットデ−タは、アンドゲ−ト１５ｉを通って信号Ｓ５になる。アンドゲ−ト１５ｉの一方の入力端子には、ＣＰＵ１１が出力する２値信号（スタ−ト／ストップ信号）Ｓ３が印加される。ＳＲモ−タ１を駆動している時には、常時信号Ｓ３が高レベルＨになるので、メモリ１５ｃの出力信号がそのまま２値信号Ｓ５になる。
【００５５】
メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、それぞれ多数のアドレスを有しており、各々のアドレスは、回転子Ｒの回転位置（角度）の各々（１度単位）に対応付けられている。アドレスデコ−ダ１５ｄは、角度センサ１ｄによって検出された回転子の回転位置の信号Ｓ９から、アドレス情報を生成する。このアドレス情報が、３組のメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃのアドレス入力端子に同時に入力される。従って、ＳＲモ−タ１が回転する時には、メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、各々回転子の回転位置に応じたアドレスに保持されたデ−タを順次に出力する。従って、基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２及び２値信号Ｓ５の状態は、回転位置毎に変化しうる。
【００５６】
実際には、図４に示すような波形の電流を３相のコイルに流すために、メモリ１５ａ及び１５ｂには、それぞれ図８に示すような通電マップの情報が保持される。即ち、回転位置（この例では０．５度毎）の各々に対応付けたアドレスに、その位置で設定すべき電流の目標値が保持される。メモリ１５ａ及び１５ｂの情報は、それぞれ基準電圧Ｖｒ２及びＶｒ１に対応しているので、Ｖｒ２＞Ｖｒ１の関係を満たすように、メモリ１５ａの内容とメモリ１５ｂの内容とは少し異なっている。前述のように、コイル１ａに流れる電流のレベルは、基準電圧Ｖｒ１に追従するように変化するので、コイル１ａに流したい電流の波形を基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２としてメモリ１５ｂ及び１５ａに登録しておくことにより、図４に示すように電流を流すことができる。
【００５７】
この実施例では、３相のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃに対する通電／非通電を、図４に示すように回転子が３０度回転する毎に切換える必要があるが、図４に示すような波形をメモリ１５ｂ及び１５ａに登録しておくことにより、３０度毎の通電／非通電の切換えも信号Ｓ７１，Ｓ７２によって自動的に実施される。即ち、各コイルの通電／非通電の切換えをＣＰＵ１１が実施する必要はない。
【００５８】
また、メモリ１５ｃについては、大部分のアドレスに信号Ｓ５の高レベルＨに対応する「１」の情報が保持されているが、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）が急激に低下する角度に対応するアドレスには、信号Ｓ５の低レベルＬに対応する「０」の情報（強制遮断情報）が保持されている。即ち、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）の波形の立下り開始時点のように、その下降の傾きが急俊であり、電流の変化速度を速くした方が良いことが予め予想される回転位置では、信号Ｓ７２による自動切換えを待つことなく、メモリ１５ｃに記憶した情報によって信号Ｓ５を低レベルＬに切換え、強制的に電流変化速度を速くする。これにより、電流変化速度の切換えに時間遅れが生じるのを避けることができ、目標値に対する電流の追従性が更に改善される。
【００５９】
メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、書き込みと読み出しが可能であり、書き込みと読み出しを同時に実施しうる。メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、信号線Ｓ２を介してＣＰＵ１１と接続されており、ＣＰＵ１１は、必要に応じてメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃの内容を更新する。
【００６０】
ＣＰＵ１１の動作の概略を図６および図７に示す。まず図６を参照すると、電源がオンする（バッテリＣＢ，電源回路１４で、ＣＰＵ１１に動作電圧が加わる）と、ステップ５１で初期化を実行する。即ち、ＣＰＵ１１の内部メモリの初期化および内部タイマ，割込等のモ−ドセットを実施した後、システムの診断を実施し、異常がなければ次の処理に進む。
【００６１】
ステップ５２では、入力インタ−フェ−ス１２を介して、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，イグニションキ−スイッチＶＳＣ，アクセルスイッチ，アクセル開度センサのそれぞれが出力する信号の状態を読取り、駆動電圧Ｖｐ（絶縁電圧変換回路ＶＣＴの出力アナログ電圧）を読込み、状態デ−タおよび電圧値デ−タを内部メモリに保存する。
【００６２】
そして、ステップ６１で、イグニションキ−スイッチＶＳｃのオン／オフ（信号ＶＳｓのＨ／Ｌ）をチェックし、それがオン（Ｈ）であると、ステップ６２で、今回がオフからオンへの切換りであるかを、レジスタＦvscのデ−タ（すでにオン中であると１、オン中でないと０）を参照して判定する。今回がオフからオンへの切換りであると判定すると、ステップ５４，５５で、状態デ−タを参照して正常／異常のチェックをして、正常であると、制御電源リレ−ＣＲをオンにし、駆動電源リレ−ＰＲをオンにして、レジスタＦvscに１を書込んで、レディランプを点灯する（ステップ５６〜５９）。なお、以下においてカッコ内には、ステップという語を省略して、ステップ表示記号のみを記す。
【００６３】
次に、図７に示す、ＳＲモ−タの定常制御に進み、以降、イグニションキ−スイッチＶＳＣがオフに切換わるまで、ステップ５２−６１−６２−図７の６３〜６９，６Ａ−図６の５２−・・・と、定常制御ル−プをめぐる。
【００６４】
図７のステップ６３では、ステップ５２で検出した状態に何らかの変化があった場合には、ステップ６３からステップ６４に進む。変化がない時には、ステップ６３からステップ６５に進む。
【００６５】
ステップ６４では、ステップ６２で検出した各種状態に基づいて、ＳＲモ−タ１の所要駆動方向（指定方向）を決定して駆動方向を示す信号Ｓ１０（Ｈ：ＣＷ／Ｌ：ＣＣＷ）をエクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄに出力し、駆動トルクの目標値を決定する。例えば、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度が増大した時には、駆動トルクの目標値も増大する。また、ここで目標トルクの変化を示すトルク変更フラグをセットする。
【００６６】
ステップ６５では、ＳＲモ−タ１の回転速度を検出する。この実施例では、角度センサ１ｄの角度検出デ−タ（１１ビット）のビットデ−タがＳＲモ−タの回転子の回転に応じて変化し、その変化周期が回転速度に逆比例するので、ＣＰＵ１１は、下位ビットの変化周期を測定してモ−タ回転速度を算出する。算出した回転速度のデ−タは内部メモリに保存する。
【００６７】
ＳＲモ−タ１の回転速度に変化がある時には、ステップ６６からステップ６８に進み、回転速度に変化がなければステップ６７に進む。ステップ６７では、トルク変更フラグの状態を調べ、フラグがセットされている時、即ち目標トルクの変化がある時には、ステップ６８に進み、トルクに変化がない時にはステップ６２に戻る。
【００６８】
ステップ６８では、電流マップメモリ１３ａからデ−タを入力し、次のステップ６９では、波形マップメモリ１３ｂからデ−タを入力する。この実施例では、電流マップメモリ１３ａ及び波形マップメモリ１３ｂは、予め様々なデ−タを登録した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）で構成してあり、電流マップメモリ１３ａには図８に示すようなデ−タが保持され、波形マップメモリ１３ｂには、図１２に示すようなデ−タが保持されている。
【００６９】
即ち、電流マップメモリ１３ａには、様々な目標トルクと様々な回転数（モ−タの回転速度）のそれぞれに対応付けられた多数のデ−タＣｎｍ（ｎ：トルクに対応する列の数値，ｍ：回転数に対応する行の数値）が保持されており、デ−タＣｎｍの１組には、通電オン角度，通電オフ角度，及び電流目標値が含まれている。例えば、トルクが２０［Ｎ・ｍ］で回転数が５００［ｒｐｍ］の時のデ−タＣ３４の内容は、５２．５度，８２．５度及び２００［Ａ］である。即ち、０〜９０度の回転位置の範囲内において、特定のコイルに５２．５〜８２．５度の範囲で２００Ａの電流を流し、０〜５２．５度の範囲及び８２．５〜９０度の範囲では電流を遮断することを意味する。ステップ６８では、その時のトルクと回転数に応じて選択した、Ｃｍｎの１組のデ−タを入力する。
【００７０】
但し、実際にコイルに流す電流の目標値は、一般的な矩形波状に変化するのではなく、立上り及び立下りが緩やかな波形になる。この波形が、波形マップメモリ１３ｂに基づいて決定される。
【００７１】
図１２に示すように、波形マップメモリ１３ｂには、様々な回転数（モ−タの回転速度）のそれぞれに対応付けられた多数のデ−タＤ１ｎ及びＤ２ｎ（ｎ：回転数に対応する行の数値）が保持されている。デ−タＤ１ｎは立上り所要角度であり、電流を低レベル（０［Ａ］）から高レベル（例えば２００［Ａ］）に立ち上げるまでの回転角度変化量を示している。デ−タＤ２ｎは立下り所要角度であり、電流を高レベル（例えば２００［Ａ］）から低レベル（０［Ａ］）に立ち下げるまでの回転角度変化量を示している。
【００７２】
例えば、図８に示す電流マップのＣ３４のデ−タを使用する場合、通電オン角度である５２．５度よりＤ１ｎの角度だけ手前の位置から、電流目標値の立上げを開始し、５２．５度で１００％まで緩やかに立ち上がるように電流目標値の波形を変化させ、通電オフ角度である８２．５度よりＤ２ｎの角度だけ手前の位置から、電流目標値の立下げを開始し、８２．５度で立下げを完了するように、緩やかに電流目標値を変化させる。
【００７３】
波形マップメモリのデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎは、回転数［ｒｐｍ］毎に最適な時間（角度）で電流の立上り及び立下りが変化するように予め定めてある。即ち、立上り及び立下りが速すぎると、励磁の切換り時の磁束の微分値が大きくなり振動及び騒音が大きくなるし、立上り及び立下りが遅すぎると、駆動トルクが著しく低下し駆動効率も低下するので、振動及び騒音を充分に抑制でき、しかも駆動効率の低下も小さくなるような値が、Ｄ１ｎ，Ｄ２ｎとして定められる。また特に、Ｄ１ｎに対応する立上り時間とＤ２ｎに対応する立下り時間は、いずれも、ＳＲモ−タ１の固有振動周波数（共振周波数）の半周期よりも大きくなるように定めてある。このようにすると、励磁の切換り時に生じる振動の周波数が、ＳＲモ−タ１の固有振動周波数よりも低くなるため、共振が防止され、振動及び騒音レベルの増大が抑制される。
【００７４】
図７のステップ６９では、その時の回転数によって波形マップメモリ１３ｂ上から１組のデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎを選択し、それらのデ−タをＣＰＵ１１に入力する。例えば、回転数［ｒｐｍ］が５００の時には、デ−タＤ１４及びＤ２４を選択して入力する。
【００７５】
次のステップ６Ａでは、ステップ６８で入力したデ−タＣｎｍ及びステップ６９で入力したデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎに基づいて、図９に示すような通電マップのデ−タを生成し、この最新の通電マップによって、図３に示す電流波形生成回路のメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのデ−タを更新（書き替え）する。勿論、図２に示す１相分のメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに通電マップを書込むだけでなく、３相全てのメモリについて、それぞれ通電マップを作成し、そのデ−タを各々のメモリに書き込む。
【００７６】
実際には、次のようにして通電マップを作成する。第３相の場合、デ−タＣｎｍに含まれている通電オン角度Ａｏｎから立上り所要角度Ｄ１ｎを引いた角度位置Ａ１の電流目標値を０、通電オン角度Ａｏｎの位置をＣｎｍに含まれている電流目標値（例えば２００［Ａ］）とし、角度位置Ａ１とＡｏｎとの間では、その間を滑らかに立上る曲線で結ぶように、デ−タを補間する。即ち、ロ−タ角度の０．５度毎に前記曲線に近似する値を計算して求め、それを各々の角度における電流目標値とする。同様に、デ−タＣｎｍに含まれている通電オフ角度Ａｏｆｆから立下り所要角度Ｄ２ｎを引いた角度位置Ａ２では電流目標値をＣｎｍに含まれている電流目標値（例えば２００［Ａ］）とし、通電オフ角度Ａｏｆｆの位置の電流目標値を０とし、角度位置Ａ２とＡｏｆｆとの間では、その間を滑らかに立下る曲線で結ぶように、デ−タを補間する。即ち、ロ−タ角度の０．５度毎に前記曲線に近似する値を計算して求め、それを各々の角度における電流目標値とする。上記以外の角度位置には、０を電流目標値として書き込む。
【００７７】
また、第１相及び第２相については、第３相の通電マップのデ−タを、それぞれ３０度及び６０度ずらしたものをそのまま用いる。このようにして、図９に示すような通電マップが作成される。なお図１０に示す通電マップは、メモリ１５ｂに書き込まれるデ−タ（Ｖｒ１）のみを示しており、メモリ１５ａに書き込むデ−タ（Ｖｒ２）は図９の通電マップの値より少し大きい値になる。
【００７８】
この実施例では、メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのデ−タに基づいて電気コイル１ａに流れる電流が制御されるので、ＣＰＵ１１がメモリ（３相分の１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）に通電マップを書き込むだけで、それに従うように、各コイルの励磁切り換えが、ハ−ドウェア回路により自動的に実施される。
【００７９】
ＣＰＵ１１は、上述のステップ６２〜６Ａの処理を繰り返し実行する。そして、検出したＳＲモ−タの回転速度及びトルクが一定の場合には、ステップ６６−６７−６２を通るが、回転速度が変化した場合、又はトルクが変化した場合には、ステップ６８−６９−６Ａを実行するので、メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ上の通電マップが更新される。
【００８０】
上述の実施例によれば、ソフトチョッピングを行なう条件（Vr1＜Vs6≦Vr2）が成立しトランジスタ１８ａをオフにし本来はトランジスタ１８ｂもオフにするときでも、ＣＰＵ１１が信号Ｓ１０にて指定したモ−タ回転方向に対して、方向検出回路５が検出し信号Ｓ１１にて表わされる実際の回転方向が異っているとき、エクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄの出力がＬとなってアンドゲ−ト１７ｃの出力がＬに拘束され、これによりアンドゲ−ト１７ａの出力がＬに拘束されて、トランジスタ１８ｂがオフにされる。これによりトランジスタオフ直後に電気モ−タには図１１の（ｂ）に示すように電源ライン１８ｅに帰還（回生）し、これにより過大な電流がトランジスタ１８ｂに流れず、その破壊のおそれはない。
【００８１】
ステップ５２で読込んだ、イグニションキ−スイッチＶＳＣのオン／オフを示す信号ＶＳｓが、Ｌ（オフ）を示すものに切換わると、ステップ６１からステップ５３に進み、ここではレジスタＦvscのデ−タが１（駆動電源リレ−ＰＲオン）であるので、駆動電源リレ−ＰＲをオフにする（７１）。そして駆動電源電圧Ｖｐ（絶縁電圧変換回路ＶＣＴの出力電圧）が１Ｖ未満かをチェックして（７２）、１Ｖ以上であると、各相電流目標値を２０Ａに定める（７７）。すなわち、各相電流目標値を格納するための各相レジスタに、２０Ａを示すデ−タを書込む。次にＳＲモ−タ１の回転速度が１ｒｐｍ未満かをチェックして（７８）、１ｒｐｍ未満であると、電流マップメモリ１３ａのコンデンサ放電用電流値テ−ブルから、そのときの回転角度に対応付けられている第１〜３相の電流値を読出して、これらを各相レジスタに更新書込みする（８２）。
【００８２】
なお、電流マップメモリ１３ａのコンデンサ放電用電流値テ−ブルには、表２ａおよび表２ｂの通電電流値が、回転角対応で書込まれており、ＣＰＵ１１は、そのときのＳＲモ−タ１の回転子の回転角度（０〜３６０度）に対応する通電電流値を読出す。なお、回転角度が０〜４５度のときには回転角度デ−タでメモリアクセスアドレスを定めるが、４６〜９０度のときにはその値より４５度を減算した値で、９１〜１３５度のときにはそれより９０度を減算した値で、１３６〜１８０度のときには１３５度を減算した値で、１８１〜２２５度のときにはそれより１８０度を減算した値で、２２６〜２７０度のときにはそれより２２５度を減算した値で、２７１〜３１５度のときにはそれより２７０度を減算した値で、また、３１６〜３６０度のときにはそれより３１５度を減算した値で、メモリアクセスアドレスを定める。
【００８３】
ＣＰＵ１１は、ステップ８３で各相レジスタにステップ８２で書込んだデ−タを、コントロ−ラ１〜３に転送してメモリ１５ｂに書込み、またメモリ１５ｃに連続通電とするデ−タを転送して信号Ｓ３をＨにする。コントロ−ラ１〜３は、転送を受けた目標電流値デ−タをメモリ１５ｂを介してＤ／Ａコンバ−タ１５ｆに出力し、通電指定デ−タをメモリ１５ｃを介してアンドゲ−ト１５ｉに出力する。これにより、ＳＲモ−タ１の各相電気コイル１ａ〜１ｃに、表２ａ，表２ｂに示す電流値が流れる。ただし、これはコンデンサＣａｐの残留電圧が、該電流値を流すに十分な高い電圧のときである。残留電圧が急速に低下しこれによりコイル電流が目標電流値未満となるときには比較器Ｓ７１の出力がＨのままとなり、定常駆動時のようなチョッピングは現われなくなる。
【００８４】
ところで、ステップ７８でモ−タ回転速度が１ｒｐｍ以上と検知したときにはＣＰＵ１１は、モ−タの回転方向に対応して、それとは逆方向の回転を行なう通電指令を、目標電流値（ここでは２０Ａ）と共にコントロ−ラ１〜３に与える（８０，８１）。このときの通電指令は、前述の定常駆動時のときと同様であり、目標電流値が２０Ａ固定である点のみ異なる。
【００８５】
そして、上述のモ−タ通電によりコンデンサＣａｐの電圧が１Ｖ未満になるとＣＰＵ１１は、各相レジスタに目標電流値０Ａを書込み（７２，７３）、これをコントロ−ラ１〜３に与えて通電停止を指示する（７４）。そして制御電源リレ−ＣＲをオフにして（７５）、レジスタＦvscをクリアし（７６）、その後は、イグニションキ−スイッチＶＳＣがオンになるのを、ステップ５２−６１−５３−５２とめぐって待機する。
【００８６】
なお、上述のＳＲモ−タ１は、最大トルク１６５Ｎ・ｍ、最大出力４５ＫＷである。コンデンサＣａｐの残留電荷Ｑは、バッテリ電圧が２８８Ｖとすると、Ｑ＝ＣＶ＝８１００μＦ×２８８Ｖとなり、この電荷を１５０msec以内に一定電流Ｉで放電するとすれば、Ｉ＝ＣＶ／ｔ＝１５．６Ａとなり、１５．６Ａ以上の通電を行なえばよい。この観点から、まずは電流目標値を２０Ａに設定するようにした（図６の７７）。
【００８７】
表１ａ，表１ｂ，表２ａおよび表２ｂの各値は、上述のＳＲモ−タ１についての計算値（推定値）であり、グラフで表わすと表１ａ，１ｂの２０Ａ推定トルクは図１５に示すものとなる。表２ａ，２ｂに示す「通電電流」は図１６に示すものとなり、表２ａ，２ｂに示す各相トルクは図１７に示すものとなる。
【００８８】
上述の電流マップメモリ１３ａのコンデンサ放電用電流値テ−ブルには表２ａ，２ｂの「通電電流」デ−タを書込んでいるので、全相同時通電（図６の８３）によっても、モ−タトルクは確実に零にならない場合が考えられる。しかし、駆動電源リレ−ＰＲオフ時にＳＲモ−タが回転していた場合、あるいは、全相同時通電（図６の８３）によってモ−タが回転を始めると仮定しても、回転速度が１ｒｐｍ以上であると、あるいは１ｒｐｍ以上になると、逆転用の通電が行なわれる（８０，８１）ので、モ−タ回転は確実に抑止される。実際には、全相同時通電（図６の８３）によってトルクの総和は零にはならず、回転角に応じたトルクが発生する。ただし最大トルクは４Ｎ・ｍと極く小さく、通電時間も略50msec（３相に通電するので略150msec／3）と短く、人の感覚では、回転はほとんど認知できない。
【００８９】
したがって、図６のステップ８２の「角度対応電流値算出」は省略し、設定した２０Ａ（ステップ７７）をそのまま「全相同時通電」（８３）に用いてもよい。この場合でも、人の感覚では、回転はほとんど認知できないと推察するが、微視的には、上述の実施例よりも、コンデンサ放電時のモ−タ回転はやや大きくなると推察する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の構成を、駆動電源回路を主体に示すブロック図である。
【図２】 図１に示す実施例を、制御システム構成を主体に示すブロック図である。
【図３】 図２に示す制御システムの主要部分の、３相駆動回路の中の１相駆動回路のみの具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】 図１に示すＳＲモ−タ１を駆動する場合の励磁電流指示の波形例を示すタイムチャ−トである。
【図５】 図１に示すＳＲモ−タ１に流す励磁電流波形の駆動条件に応じた変化を示すタイムチャ−トである。
【図６】 図１に示すＣＰＵ１１の動作概要の一部を示すフロ−チャ−トである。
【図７】 図１に示すＣＰＵ１１の動作概要の残部を示すフロ−チャ−トである。
【図８】 図２に示す電流マップメモリ１３ａの一部のデ−タの内容を示すマップである。
【図９】 図３に示すメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに書込まれるデ−タの一部を示すマップである。
【図１０】 ＳＲモ−タにおいて一般的な通電制御を実施した場合の電流，磁束，磁束変化を示すタイムチャ−トである。
【図１１】 ＳＲモ−タの電流の立上り及び立下りを緩やかに変化させた場合の電流，磁束，磁束変化を示すタイムチャ−トである。
【図１２】 図２に示す波形マップメモリ１３ｂの一部のデ−タの内容を示すマップである。
【図１３】 図３に示すインバ−タ１８の、ハ−ドチョッピングモ−ドでのモ−タ電流を示す図面であり、（ａ）はモ−タに駆動電流を流しているときの電流通流方向を、（ｂ）は駆動電流の供給を遮断したときの電流通流方向を、（ｃ）は時系列の電流波形の概要を示す。
【図１４】 図２に示すインバ−タ１８の、ソフトチョッピングモ−ドでのモ−タ電流を示す図面であり、（ａ）はモ−タに駆動電流を流しているときの電流通流方向を、（ｂ）は駆動電流の供給を遮断したときの電流通流方向を、（ｃ）は時系列の電流波形の概要を示す。
【図１５】 表１ａ，１ｂに示す各相推定トルクを示すグラフである。
【図１６】 表２ａ，２ｂに示す各相通電電流を示すグラフである。
【図１７】 表２ａ，２ｂに示す各相トルクを示すグラフである。
【符号の説明】
１：ＳＲモ−タ
１ａ，１ｂ，１ｃ：電気コイル
１ｄ：角度センサ
２，３，４：電流センサ
１１：ＣＰＵ
１２：入力インタ−フェ−ス
１３ａ：電流マップメモリ
１３ｂ：波形マップメモリ
１４：電源回路
１５：電流波形生成回路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：メモリ
１５ｄ：アドレスデコ−ダ
１５ｅ，１５ｆ：Ｄ／Ａ変換器
１５ｇ，１５ｈ：増幅器
１６：比較回路
１６ａ，１６ｂ：アナログ比較器
１７：出力判定回路
１７ａ〜１７ｃ：アンドゲ−ト
１７ｄ：エクスクル−シブノアゲ−ト
１８，１９，１Ａ：各相ドライバ
１８ａ，１８ｂ：トランジスタ（ＩＧＢＴ）
１８ｃ，１８ｄ：ダイオ−ド
１８ｅ，１８ｆ：電源ライン
Ｖｒ１，Ｖｒ２：基準電圧
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気モ−タに通電するモ−タドライバに直流電圧を印加する、直流電源利用の電気モ−タ通電装置に関し、特に、直流電源遮断直後のモ−タドライバ給電ラインに残留する電圧の放電制御に関する。本発明は、これに限定する意図ではないが、例えばスイッチドレラクタンスモ−タにチョッピング通電するモ−タドライバへの給電ラインに残留する電圧の早期放電制御に実施される。
【０００２】
【従来の技術】
図面を参照して、スイッチドレラクタンスモ−タに通電するスイッチング回路を説明する。スイッチドレラクタンスモ−タ（以下、ＳＲモ−タと言う）は、一般に極部が外側に突出する形で構成された回転子と、極部が内側に突出する形で構成された固定子とを備えており、回転子は単に鉄板を積層して構成した鉄心であり、固定子は極毎に集中巻されたコイルを備えている。このＳＲモ−タは、固定子の各極が電磁石として動作し、回転子の各極部を固定子の磁力で吸引することによって回転子が回転する。従って、回転子の各極の回転位置に応じて、固定子の各極に巻回されたコイルの通電状態を順次に切換えることによって、回転子を希望する方向に回転させることができる。この種のＳＲモ−タは、例えば、特開平１−２９８９４０号公報に開示されている。
【０００３】
ＳＲモ−タにおいては、回転子の各極が特定の回転位置にある時に、固定子各極に対する通電のオン／オフを切換えるので、その切換時に、回転子に加わる磁気吸引力の大きさが急激に変化する。そのため、回転子及び固定子には、比較的大きな機械振動が発生する。この振動によって騒音が生じる。
【０００４】
前記特開平１−２９８９４０号公報の技術においては、立上り及び立下りの緩やかな回転位置信号を生成し、この回転位置信号を利用して、電気コイルの通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りを緩やかにすることが行なわれている。このようにすると、ＳＲモ−タの振動及び騒音の発生を抑制することが可能である。しかしながら、回転位置信号を利用しているため低速回転時のように、電気コイルの通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りが実質的に速くなる場合には、騒音を抑制する効果が小さくなるし、高回転時のように電気コイルの通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りが実質的に遅くなる場合には、１回あたりの通電オン時間が短くなるので、流れる電流が非常に小さくなり、発生する回転トルクが小さくなる。また、回転数や必要トルクに応じて通電のオン／オフを切り換えるタイミングを変化させないと、効率が悪くなる上、必要トルクがでない可能性もある。
【０００５】
特開平７−２７４５６９号公報，特開平７−２９８６６９号公報および特開平８−１７２７９３号公報には、通電の立上り及び立下りを滑らかにするために、Ｈ型スイッチング回路を用いてＰＷＭによりモ−タ通電電流を制御し、かつ、回転トルクの不足を改善するために、スイッチングモ−ドを制御している。
【０００６】
例えば図１３に示すように、Ｈ型スイッチング回路は、電気モ−タの電気コイル１ａの一端と第１電源ライン１８ｅとの間に介挿された第１のスイッチング素子１８ａ，電気コイル１ａの他端と第２電源ライン１８ｆとの間に介挿された第２のスイッチング素子１８ｂ，前記一端と第２電源ライン１８ｆの間に介挿され、後者から前者への電流通流は許す第１ダイオ−ドＤ１、および、前記他端と第１電源ライン１８ｅの間に介挿され、前者から後者への電流通流は許す第２ダイオ−ドＤ２を含む。
【０００７】
図１３の（ａ）に示すように、第１および第２スイッチング素子１８ａ，１８ｂを共にオンにすると電気コイル１ａに回転駆動電流が流れ、共にオフにすると図１３の（ｂ）に示すように、電気コイル１ａの誘起電圧による電源への帰還電流が流れる。上述のオンとオフをＰＷＭ制御により交互に繰返すことにより、電気コイル１ａには、図１３の（ｃ）に示す脈動電流が流れる。このスイッチングモ−ドを本書では「ハ−ドチョッピング」と称す。このハ−ドチョッピングでの、図１３の（ｂ）に示すように両スイッチング素子１８ａ，１８ｂを共にオフにしている時間区間では、電気コイル１ａが発電したエネルギが第１電源ライン１８ｅに供給され（回生）、電流が急激に減少する。スイッチング素子のオン／オフの切換わりによる電流の脈動が大きいので、電気モ−タの回転子に加わる磁気吸引力の脈動が大きく、振動を生じ騒音が大きい。
【０００８】
図１４の（ａ）（図１３の（ａ）と同一）に示すように第１および第２スイッチング素子１８ａ，１８ｂを共にオンにし、次に図１４の（ｂ）に示すように第１スイッチング素子１８ａのみをオフにし第２スイッチング素子１８ｂはオンを維持し、それら（ａ）状態と（ｂ）状態とを交互に繰返すことにより、電気コイル１ａには図１４の（ｃ）に示す、脈動が比較的に小さい電流が流れる。このスイッチングモ−ドを本書では「ソフトチョッピング」と称す。このソフトチョッピングの中の、図１４の（ｂ）に示す第１スイッチング素子１８ａオフ、第２スイッチング素子１８ｂオンの期間では、電流は緩やかに減少し、モ−タの駆動力や径方向の吸引力も緩やかに減少する。したがって「ソフトチョッピング」モ−ドのモ−タ通電では、騒音，振動が比較的に低い。
【０００９】
前記特開平７−２７４５６９号公報，特開平７−２９８６６９号公報および特開平８−１７２７９３号公報に開示の通電制御装置は、上述の「ハ−ドチョッピング」と「ソフトチョッピング」を、ＳＲモ−タの回転状態に応じて選択して、振動の低減と高トルクの確保を実現している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば電気自動車等で大型の電気モ−タを使用する場合など、車両上バッテリの電力消費を低減するため、停車，駐車中にはモ−タの駆動電源や制御電源を遮断（オフ）するが、駆動電源が高電圧（電気自動車では略３００Ｖ）の場合、駆動電源をオフした後、駆動電源スイッチで駆動電源から遮断されたモ−タドライバ給電ラインあるいはモ−タドライバ内のコンデンサに残っている電荷を放電せずに制御電源をオフすると、コンデンサの残留電圧でモ−タドライバ内のＩＣを破壊するおそれがある。
【００１１】
従来は、電源オフ直後のコンデンサ残留電圧を放電するために、コンデンサに対して並列回路を形成するように抵抗器を組込むのが一般的である。ところが、放電時間を短くするために抵抗値を小さく定めると、抵抗器による定常的な電力消費により、電源オン中の消費電力が高くなる。また抵抗器に、電力容量が大きい大型のものが必要となる。抵抗値を高くすると、放電時定数が大きくなるため、すみやかに放電させることができない。これらを改善するため、抵抗器に直列にスイッチング素子を接続して、駆動電源オフのときスイッチング素子をオンにして、駆動電源オフの間のみ抵抗器に通電する放電回路もある。これによれば、駆動電源オンの間抵抗器による電力消費は実質上ない。しかし、電力容量が大きい大型の抵抗器が必要であり、また、放電回路（特にスイッチング素子）が高耐圧を要し、比較的にコスト高となる。
【００１２】
本発明は、駆動電源オフ直後のコンデンサ残留電圧をすみやかに放電することを第１の目的とし、これを電源オン中の電力消費が実質上なくしかも特別な放電回路の付加も要せずに実現することを第２の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の電気モ−タの通電制御装置は、電源スイッチ(PR)を介して直流電源(PB)に接続されるモ−タドライバ(18,19,1A)；該モ−タドライバを介して電気モ−タ(1)への通電電流値を制御するモ−タ電流コントロ−ラ；および、前記電源スイッチ(PR)が閉から開に切換わると、前記モ−タ電流コントロ−ラに電気モ−タの各相が同時に発生する各回転トルクの総和を実質上零とするための通電を指示する放電制御手段(ECU)；を備える。なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参考までに付記した。
【００１４】
これによれば、電源スイッチ(PR)が閉から開に切換わると、放電制御手段(ECU)が、モ−タ電流コントロ−ラに通電を指示し、これによりモ−タドライバ(18,19, 1A)が電気モ−タ通電回路を閉とし、電源スイッチ(PR)は開であるので直流電源 (PB)の給電はなく、モ−タドライバ給電ラインあるいはモ−タドライバ内のコンデンサの充電電荷が、電気モ−タの電気コイルに放電する。これによりすみやかにコンデンサ電圧が消滅する。放電用の低抵抗値の抵抗器を用いる必要はなく、また耐電圧が高い特別な放電回路を付加する必要もない。電気モ−タ(1)の各相が発生するトルクの総和を実質上零とする通電により、放電電流が大きくても、電気モ−タは回転せず、すみやかにコンデンサ残流電荷を放電させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（２）前記電気モ−タ(1)の回転速度および方向を検出する速度検出手段(1d,11)；を更に備え、前記放電制御手段(ECU)は、回転速度が設定値以上のときは電気モ−タ(1)の回転とは逆方向に電気モ−タ(1)を回転駆動する通電を前記モ−タ電流コントロ−ラに指示し、回転速度が設定値未満のときに電気モ−タの各相が同時に発生する各回転トルクの総和を実質上零とするための通電を指示する。
【００１６】
これによれば、電源スイッチ(PR)が閉から開に切換ったときに電気モ−タが回転中であった場合、回転が問題となるような回転速度のときには逆転駆動通電が行なわれてすみやかに電気モ−タが減速し、問題とならないくらいの極低速度になると、電気モ−タ(1)の各相が発生するトルクの総和を実質上零とする通電により、電気モ−タは回転せず、すみやかにコンデンサ残流電荷を放電させることができる。
【００１７】
（３）前記電気モ−タの各相が同時に発生する各回転トルクの総和を実質上零とするための通電は、電気モータへの全相同時通電である。
【００１８】
これによれば、電源スイッチ(PR)が閉から開に切換ったときに電気モ−タが回転中であった場合、回転が問題となるような回転速度のときには逆転駆動通電が行なわれてすみやかに電気モ−タが減速し、問題とならないくらいの極低速度になると、電気モ−タの全相コイルで急速に放電が行なわれる。全相同時通電では電気モ−タは実質上回転トルクを発生せず、むしろ回転を止める制動となるので、放電電流が大きくても、電気モ−タは回転しない。
【００１９】
（４）前記電気モ−タ(1)の回転角を検出する角度検出手段(1d)；を更に備え、前記放電制御手段(ECU)は、電気モ−タ(1)の回転角に対応する目標電流値を決定し、これを前記モ−タ電流コントロ−ラに与える。電気モ−タの全相に同一電流を流すと、表１ａおよび表１ｂに示すように、電気モ−タの回転子の回転角（表上には単に「角度」と表記した。単位は「°」である）対応で回転子に発生するトルク（Ｎ・ｍ）が異なる。
【００２０】
【表１ａ】
【表１ｂ】
表２ａおよび表２ｂに示すように各相毎に電流値を定めると、トルクを零にすることができる。すなわち、表２ａおよび表２ｂに示す回転角度対応の電流（Ａ）を各相に通電することにより、電気モ−タが回転することがない。
【００２３】
【表２ａ】
【表２ｂ】
（５）前記放電制御手段(ECU)は、電気モ−タ(1)の各相が発生するトルクの総和を実質上零とするための、電気モ−タ(1)の回転角に対応する電流値を格納したメモリ(13a)を含み、該メモリから角度検出手段(1d)が検出した回転角に対応する電流値を読み出してこれを目標電流値として前記モ−タ電流コントロ−ラに与える。
【００２６】
これによれば、メモリに回転角をアドレスとして、表２ａおよび表２ｂに示す回転角度対応および相対応の電流値群を格納しておくことにより、メモリに回転角を与えて各相電流を読出すことにより、回転トルク零の通電を設定しうる。
【００２７】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００２８】
【実施例】
本発明の一実施例を図１に示す。図１に示す装置は、車輪駆動用の内燃機関と車輪駆動用のスイッチドレラクタンスモ−タ（以下ＳＲモ−タ）を搭載したハイブリッド電気自動車の、電気モ−タ系駆動ユニットの主要部分を構成している。図１には、ＳＲモ−タ駆動用の車両上バッテリＰＢ以下の直流駆動電源回路系を主体に示した。図２には、図１に示す装置の制御システムとＳＲモ−タ１の組合せを示す。図２においては、直流駆動電源回路系の図示は省略されている。
【００２９】
図１および図２を参照されたい。この例では、電動駆動源として１個のＳＲモ−タ１が備わっており、このＳＲモ−タ１は、電動システムコントロ−ラＥＣＵによって制御される。システムコントロ−ラＥＣＵは、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセル開度センサから入力される情報に基づいて、ＳＲモ−タ１の駆動を制御する。
【００３０】
ＳＲモ−タ１には、それを駆動するための３相のコイル１ａ，１ｂ，１ｃおよび回転子の回転位置（角度）を検出する角度センサ１ｄが備わっている。３相のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃは、それぞれ、モ−タドライバ１８，１９及び１Ａと接続されており、コイル１ａとドライバ１８とを接続する電線，コイル１ｂとドライバ１９とを接続する電線，及びコイル１ｃとドライバ１Ａとを接続する電線には、それぞれ、電流センサ２，３及び４が設置されている。これらの電流センサ２，３及び４は、それぞれ、コイル１ａ，１ｂ及び１ｃに実際に流れる電流に比例する電圧を電流信号Ｓ６として出力する。
【００３１】
システムコントロ−ラＥＣＵの内部には、ＣＰＵ（マイクロコンピュ−タ）１１，入力インタ−フェ−ス１２，方向検出回路５，電流マップメモリ１３ａ，波形マップメモリ１３ｂおよび制御電源回路１４が備わっており、ＣＰＵ１１が電流コントロ−ラ１，２および３に、通電指令（目標電流値）を与える。電流コントロ−ラ１，２および３は、それぞれモ−タドライバ１８，１９および１Ａを介して、電気モ−タ１の第１相電気コイル１ａ，第２相電気コイル１ｂおよび第３相電気コイル１ｃの通電電流を制御するものである。
【００３２】
電流コントロ−ラ１には、電流波形生成回路１５，比較回路１６および出力判定回路１７が備わっている。電流コントロ−ラ２および３の構成と機能も、電流コントロ−ラ１と同一である。車両上の電気モ−タ駆動用直流電源であるバッテリＰＢの電気は２８８Ｖ前後の高圧であり、駆動電源リレ−ＰＲがオンするとモ−タドライバ給電ラインにバッテリＰＢの電圧が加わる。該給電ラインには、リップル吸収用のコンデンサＣａｐおよび抵抗Ｒｅｓが接続されている。モ−タ駆動電流が数百Ａと高いため、コンデンサＣａｐの容量は８１００μＦ程度であり大きい。しかし抵抗Ｒｅｓの値は、電力消費低減のため高い値であり、コンデンサＣａｐと抵抗Ｒｅｓとの並列回路の放電時定数はかなり大きい。したがって、モ−タドライバ１８，１９，１Ａをすべてオフとした状態で駆動電源リレ−ＰＲをオフにすると、コンデンサＣａｐの電圧（モ−タドライバ給電ラインの電圧）は長期に高い値を維持する。
【００３３】
この電圧を短時間に放電するために、後述するように、駆動電源リレ−ＰＲをオフにした後、システムコントロ−ラＥＣＵのＣＰＵ１１が電流コントロ−ラ１〜３に通電を指示して、モ−タドライバ１８，１９，１Ａを導通にして、コンデンサＣａｐの電荷を、ＳＲモ−タ１の電気コイル１ａ〜１ｃに放電させる。
【００３４】
駆動電源回路とは別に、制御電源用バッテリＣＢおよび制御電源回路１４も備わっている。電源回路１４には、バッテリに直接に接続されて定電圧を常時ＣＰＵ１１に印加する、電力消費が極く少い定電圧回路と、制御電源リレ−ＣＲのオンによってバッテリＣＢに接続されて電流コントロ−ラ１〜３，モ−タドライバ１８，１９，１Ａ（の制御電圧ライン）ならびに各検出器および検出回路に制御用定電圧を与える、比較的に電力消費が大きい定電圧回路が備わっている。ＣＰＵ１１には、制御電源リレ−ＣＲのオン／オフにかかわらず常に動作電圧が与えられる。
【００３５】
ＣＰＵ１１は、車両上のイグニションキ−スイッチＶＳＣのオン／オフを表わす車上電源投入信号ＶＳｓに応答して、該信号ＶＳｓが、キ−スイッチＶＳＣのオフを示す低レベルＬから、オンを示す高レベルＨに切換わると、制御電源リレ−ＣＲをオンにし、そして駆動電源リレ−ＰＲをオンにする。車上電源投入信号ＶＳｓがＨ（ＶＳＣオン）からＬ（ＶＳＣオフ）に切換わると、駆動電源リレ−ＰＲをオフにし、そして、絶縁電圧変換回路ＶＣＴの出力電圧を、デジタル変換して読込みそれが設定値以上であると電流コントロ−ラ１〜３に通電を指示する。絶縁電圧変換回路ＶＣＴの出力電圧が設定値未満になると、通電を停止して、制御電源リレ−ＣＲをオフにする。
【００３６】
絶縁電圧変換回路ＶＣＴは、ノコギリ波発生回路，コンデンサＣａｐの電圧を分圧する分圧抵抗回路，該分圧電圧をノコギリ波と比較してＰＷＭパルス（のデュ−ティ比）に変換する比較回路，ＰＷＭパルスを絶縁伝送するフォトカプラおよび絶縁伝送されたパルスを、アナログ電圧に変換するパルス幅／電圧変換回路を含み、パルス幅／電圧変換回路が発生するアナログ電圧を、ＣＰＵ１１のＡ／Ｄ変換入力ポ−トに与える。
【００３７】
ＣＰＵ１１は、リレ−ＰＲがオンのときには、駆動電源電圧情報が必要なときあるいは所定周期で、回路ＶＣＴの出力アナログ電圧をＡ／Ｄ変換して読込む。リレ−ＰＲをオフにすると、該アナログ電圧を繰返しＡ／Ｄ変換して読込み、読込み電圧値が設定値未満になるまで、ＳＲモ−タ１への通電を、コントロ−ラ１〜３に指示する。システムコントロ−ラＥＣＵは、電気モ−タ１の定常駆動時（駆動電源リレ−ＰＲオン中）には、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセル開度センサから入力される情報に基づいて、ＳＲモ−タ１の所要回転方向，駆動速度及び駆動トルクを逐次計算し、その計算の結果に基づいて、ＳＲモ−タ１のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃの各々に流す電流を制御する。
【００３８】
角度センサ１ｄは、０〜３６０度の角度の絶対値を示す１１ビットの２値信号を出力する。検出角度の最小分解能は０．５度である。方向検出回路５は、角度センサ１ｄが出力する信号の下位２ビットに基づいて、ＳＲモ−タ１の回転子の回転方向（時計方向ＣＷ／反時計方向ＣＣＷ）を検出しており、ＣＷのときＨ（１）、ＣＣＷのときＬ（０）の方向検出信号Ｓ１１を発生してこれをＣＰＵ１１および出力判定回路１７に与える。
【００３９】
図１および図２に示す回路の、主要部分の具体的な構成を図３に示す。図３は、ＳＲモ−タ１の第１相の電気コイル１ａの通電を制御する回路のみを示すが、図１および図２に示す回路には、他のコイル１ｂ及び１ｃの通電を制御する同様の回路がそれぞれ含まれている。図３を参照すると、コイル１ａの一端は、スイッチングトランジスタ（ＩＧＢＴ）１８ａを介して電源の高電位ライン１８ｅと接続され、コイル１ａの他端は、スイッチングトランジスタ（ＩＧＢＴ）１８ｂを介して電源の低電位ライン１８ｆと接続されている。また、トランジスタ１８ａのエミッタと低電位ライン１８ｆとの間にはダイオ−ド１８ｃが接続され、トランジスタ１８ｄのエミッタと高電位ライン１８ｅとの間にはダイオ−ド１８ｄが接続されている。従って、トランジスタ１８ａ及び１８ｂの両方をオン（導通状態）にすれば、電源ライン１８ｅ，１８ｆとコイル１ａとの間に電流が流れ、いずれか一方、又は両方をオフ（非導通状態）にすれば、コイル１ａへの給電を停止することができる。
【００４０】
出力判定回路１７には、３つのアンドゲ−ト１７ａ，１７ｂ，１７ｃならびにエクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄが備わっている。
【００４１】
エクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄは、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセル開度センサから入力される情報に基づいて、コントロ−ラＥＣＵが決定したＳＲモ−タ１の所要回転方向すなわち指定方向を示す信号Ｓ１０（Ｈ：ＣＷ／Ｌ：ＣＣＷ）と、方向検出回路５の方向検出信号Ｓ１１（Ｈ：ＣＷ／Ｌ：ＣＣＷ）が合致するとき、すなわちモ−タの回転子が、指定方向と同じ方向に回転しているときＨ（ソフトチョッピング可を意味する）、逆方向に回転しているときＬ（ソフトチョッピング禁止＝ハ−ドチョッピング指定）のモ−ド指定信号をアンドゲ−ト１７ｃに与える。
【００４２】
アンドゲ−ト１７ａの出力端子はトランジスタ１８ｂのゲ−ト端子と接続されており、アンドゲ−ト１７ｂの出力端子はトランジスタ１８ａのゲ−ト端子と接続されている。アンドゲ−ト１７ａの入力端子には、信号Ｓ７２とＳ５およびモ−ド切換指示信号（１７ｃの出力）が入力され、アンドゲ−ト１７ｂの入力端子には、信号Ｓ７１，Ｓ７２及びＳ５が入力される。信号Ｓ７１及びＳ７２は、それぞれ、比較回路１６のアナログ比較器１６ａ及び１６ｂが出力する２値信号である。また信号Ｓ５は、電流波形生成回路１５が出力する２値信号である。比較回路１６は２つのアナログ比較器１６ａ及び１６ｂを備えている。アナログ比較器１６ａは、電流波形生成回路１５が出力する第１の基準電圧Ｖｒ１と電流センサ２が検出した電流に対応する信号Ｓ６の電圧とを比較した結果を２値信号Ｓ７１として出力し、アナログ比較器１６ｂは、電流波形生成回路１５が出力する第２の基準電圧Ｖｒ２と電流センサ２が検出した電流に対応する信号Ｓ６の電圧とを比較した結果を２値信号Ｓ７２として出力する。この実施例では、常にＶｒ１＜Ｖｒ２の関係が成立する。
【００４３】
信号Ｓ５が高レベルＨであると、信号Ｓ６の電圧Ｖｓ６と基準電圧Ｖｒ１及びＶｒ２の大小関係に応じて、次に示すように、ドライバ１８のトランジスタ１８ａ，１８ｂの状態が３種類のいずれかに設定される。
第１表
比較器 比較器 EX-NOR ＡＮＤ ＡＮＤ
場合分け １６ａ １６ａ １７ｄ １７ａ １７ｂ Ｔｒ Ｔｒ
の出力 の出力 の出力 の出力 の出力 １８ａ １８ｂ
(1) Vs6≦Vr1 Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ オン オン
(2) Vr1＜Vs6≦Vr2 Ｌ Ｈ Ｈ Ｈ Ｌ オフ オン
(3) Vr1＜Vs6≦Vr2 Ｌ Ｈ Ｌ Ｌ Ｌ オフ オフ
(4) Vs6＞Vr2 Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ オフ オフ。
【００４４】
上記(1)の場合が、図１３の（ａ）および図１４の（ａ）に示す状態であり、上記(2)の場合が、図１４の（ｂ）に示す状態であり、上記(3)および上記(4)の場合が、図１３の（ｂ）に示す状態である。(1)と(4)を交互に繰返す態様がハ−ドチョッピング、(1)と(2)を交互に繰返す態様がソフトチョッピングである。
【００４５】
上記(3)の、Vr1＜Vs6≦Vr2の場合は、本来は(2)の場合と同様に１８ａオフ、１８ｂオンの図１４の（ｂ）に状態にされるものであるが、電気モ−タ１の回転子の回転方向が指定方向とは逆であるため、トランジスタ１８ａ，１８ｂの破壊を防ぐために、１８ａオフかつ１８ｂオフに変更されたものである。
【００４６】
すなわち、Vr1＜Vs6≦Vr2のときには、比較器１６ａ，１６ｂからの、アンドゲ−ト１７ｃへの入力がゲ−トオンレベルになるが、アンドゲ−ト１７ｃのもう１つの入力に、エクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄのモ−ド指定信号（Ｈ：ソフトチョッピング可／Ｌ：ソフトチョッピング禁止）が与えられ、このモ−ド指定信号がＨであると上記(2)（ソフトチョッピングモ−ド）となり、モ−ド指定信号がＬであると上記(3)（ハ−ドチョッピングモ−ド）となる。
【００４７】
上述のように、トランジスタ１８ａ，１８ｂが共にオンする状態と、共にオフする状態と、一方がオンして他方がオフする状態とが存在し、いずれの状態になるかは、Ｖｓ６のレベルが、Ｖｒ１より小，Ｖｒ１とＶｒ２との間，Ｖｒ２より大の３種類の領域のいずれであるかと、Ｖｒ１とＶｒ２との間にあるときには、モ−タの回転子の回転方向が指定方向と同一か否か、によって定まる。
【００４８】
信号Ｓ５が低レベルＬである時には、比較回路１６が出力する信号Ｓ７１，Ｓ７２の状態とは無関係に、常にアンドゲ−ト１７ａ，１７ｂの出力が共に低レベルＬになり、トランジスタ１８ａ，１８ｂは共にオフになる。
【００４９】
トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオンした時にコイル１ａに流れる電流の立上り特性（上昇の速さ）は、回路の時定数によって定まり、制御により変えることはできない。しかし、電流を遮断する時には、トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオフする場合と、トランジスタ１８ａをオフに切換えてトランジスタ１８ｂはオンのままとする場合とで、電流の立下り特性（下降の速さ）が変わるので、それを切換えて電流の立下りの速さを調整することができる。即ち、トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオフする場合には電流の変化が速く、トランジスタ１８ａをオフに切換えてトランジスタ１８ｂはオンのままとする場合には電流の変化は遅い。
【００５０】
電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）にほとんど変化がない時には、電流の立下り速度が遅い場合でも、基準のレベル（Ｖｒ１）と実際に流れる電流のレベル（Ｖｓ６）との偏差が増大することはないので、常にＶｓ６＜Ｖｒ２の状態が維持される。従ってこの時には、電流の変動幅が小さい。また、通電するコイルの相を切換える時のように、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）が変更される時には、電流の立下り速度が遅いと、Ｖｓ６＞Ｖｒ２になる。この場合、２つのトランジスタ１８ａ，１８ｂが共にオフするので、電流の立下り速度が上がり、電流は目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）に追従してすばやく変化する。目標値の変化がなくなれば、基準電圧Ｖｒ１と電流レベルＶｓ６との偏差が小さくなるので、再び電流の立下り速度が遅くなる。
【００５１】
これによって、目標値の変化に対する電流の追従遅れが防止できるだけでなく、目標値の変化が小さい時には、電流の変化速度が遅いため、振動及び騒音の発生が抑制される。
【００５２】
ところで、図３に示す比較回路１６が出力する信号Ｓ７１，Ｓ７２によって電流の立下り速度を切換える場合には、それを切換えるタイミングとして最適な時点よりも実際の切換えが多少遅れる傾向がある。即ち、目標値が急激に低下する時点で、電流の立下りを速くするのが理想的であるが、実際に電流の偏差が大きくならないと信号Ｓ７２がＬにならないので、時間的に遅れが生じる。このため、目標値が非常に速く変化する場合、信号Ｓ７１，Ｓ７２による変化速度の自動切換だけでは、目標値に対する電流の追従性が不足する可能性がある。
【００５３】
そこでこの実施例では、信号Ｓ５を制御することにより、電流（Ｖｓ６）の大きさとは無関係に、電流の立下り速度を速くすることができる。即ち、信号Ｓ５を低レベルＬにすると、信号Ｓ７１，Ｓ７２とは無関係に、トランジスタ１８ａ，１８ｂが同時にオフするので、電流の立下り速度が速くなる。
【００５４】
図３を参照すると、電流波形生成回路１５は、２種類の基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２と２値信号Ｓ５を出力する。基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２及び２値信号Ｓ５は、それぞれ、メモリ（ＲＡＭ）１５ｂ，１５ａ及び１５ｃに記憶された情報に基づいて生成される。メモリ１５ｂ，１５ａ及び１５ｃは、各々のアドレスにそれぞれ８ビット，８ビット及び１ビットのデ−タを保持している。メモリ１５ａから読み出される８ビットデ−タは、Ｄ／Ａ変換器１５ｅでアナログ電圧に変換され、増幅器１５ｇを通って基準電圧Ｖｒ２になる。同様に、メモリ１５ｂから読み出される８ビットデ−タは、Ｄ／Ａ変換器１５ｆでアナログ電圧に変換され、増幅器１５ｈを通って基準電圧Ｖｒ１になる。また、増幅器１５ｇ，１５ｈの入力には、ＣＰＵ１１が出力するアナログ信号Ｓ１のレベルが加算される。信号Ｓ１のレベルを調整することにより、基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２を微調整することができる。また、メモリ１５ｃが出力する１ビットデ−タは、アンドゲ−ト１５ｉを通って信号Ｓ５になる。アンドゲ−ト１５ｉの一方の入力端子には、ＣＰＵ１１が出力する２値信号（スタ−ト／ストップ信号）Ｓ３が印加される。ＳＲモ−タ１を駆動している時には、常時信号Ｓ３が高レベルＨになるので、メモリ１５ｃの出力信号がそのまま２値信号Ｓ５になる。
【００５５】
メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、それぞれ多数のアドレスを有しており、各々のアドレスは、回転子Ｒの回転位置（角度）の各々（１度単位）に対応付けられている。アドレスデコ−ダ１５ｄは、角度センサ１ｄによって検出された回転子の回転位置の信号Ｓ９から、アドレス情報を生成する。このアドレス情報が、３組のメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃのアドレス入力端子に同時に入力される。従って、ＳＲモ−タ１が回転する時には、メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、各々回転子の回転位置に応じたアドレスに保持されたデ−タを順次に出力する。従って、基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２及び２値信号Ｓ５の状態は、回転位置毎に変化しうる。
【００５６】
実際には、図４に示すような波形の電流を３相のコイルに流すために、メモリ１５ａ及び１５ｂには、それぞれ図８に示すような通電マップの情報が保持される。即ち、回転位置（この例では０．５度毎）の各々に対応付けたアドレスに、その位置で設定すべき電流の目標値が保持される。メモリ１５ａ及び１５ｂの情報は、それぞれ基準電圧Ｖｒ２及びＶｒ１に対応しているので、Ｖｒ２＞Ｖｒ１の関係を満たすように、メモリ１５ａの内容とメモリ１５ｂの内容とは少し異なっている。前述のように、コイル１ａに流れる電流のレベルは、基準電圧Ｖｒ１に追従するように変化するので、コイル１ａに流したい電流の波形を基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２としてメモリ１５ｂ及び１５ａに登録しておくことにより、図４に示すように電流を流すことができる。
【００５７】
この実施例では、３相のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃに対する通電／非通電を、図４に示すように回転子が３０度回転する毎に切換える必要があるが、図４に示すような波形をメモリ１５ｂ及び１５ａに登録しておくことにより、３０度毎の通電／非通電の切換えも信号Ｓ７１，Ｓ７２によって自動的に実施される。即ち、各コイルの通電／非通電の切換えをＣＰＵ１１が実施する必要はない。
【００５８】
また、メモリ１５ｃについては、大部分のアドレスに信号Ｓ５の高レベルＨに対応する「１」の情報が保持されているが、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）が急激に低下する角度に対応するアドレスには、信号Ｓ５の低レベルＬに対応する「０」の情報（強制遮断情報）が保持されている。即ち、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）の波形の立下り開始時点のように、その下降の傾きが急俊であり、電流の変化速度を速くした方が良いことが予め予想される回転位置では、信号Ｓ７２による自動切換えを待つことなく、メモリ１５ｃに記憶した情報によって信号Ｓ５を低レベルＬに切換え、強制的に電流変化速度を速くする。これにより、電流変化速度の切換えに時間遅れが生じるのを避けることができ、目標値に対する電流の追従性が更に改善される。
【００５９】
メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、書き込みと読み出しが可能であり、書き込みと読み出しを同時に実施しうる。メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、信号線Ｓ２を介してＣＰＵ１１と接続されており、ＣＰＵ１１は、必要に応じてメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃの内容を更新する。
【００６０】
ＣＰＵ１１の動作の概略を図６および図７に示す。まず図６を参照すると、電源がオンする（バッテリＣＢ，電源回路１４で、ＣＰＵ１１に動作電圧が加わる）と、ステップ５１で初期化を実行する。即ち、ＣＰＵ１１の内部メモリの初期化および内部タイマ，割込等のモ−ドセットを実施した後、システムの診断を実施し、異常がなければ次の処理に進む。
【００６１】
ステップ５２では、入力インタ−フェ−ス１２を介して、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，イグニションキ−スイッチＶＳＣ，アクセルスイッチ，アクセル開度センサのそれぞれが出力する信号の状態を読取り、駆動電圧Ｖｐ（絶縁電圧変換回路ＶＣＴの出力アナログ電圧）を読込み、状態デ−タおよび電圧値デ−タを内部メモリに保存する。
【００６２】
そして、ステップ６１で、イグニションキ−スイッチＶＳｃのオン／オフ（信号ＶＳｓのＨ／Ｌ）をチェックし、それがオン（Ｈ）であると、ステップ６２で、今回がオフからオンへの切換りであるかを、レジスタＦvscのデ−タ（すでにオン中であると１、オン中でないと０）を参照して判定する。今回がオフからオンへの切換りであると判定すると、ステップ５４，５５で、状態デ−タを参照して正常／異常のチェックをして、正常であると、制御電源リレ−ＣＲをオンにし、駆動電源リレ−ＰＲをオンにして、レジスタＦvscに１を書込んで、レディランプを点灯する（ステップ５６〜５９）。なお、以下においてカッコ内には、ステップという語を省略して、ステップ表示記号のみを記す。
【００６３】
次に、図７に示す、ＳＲモ−タの定常制御に進み、以降、イグニションキ−スイッチＶＳＣがオフに切換わるまで、ステップ５２−６１−６２−図７の６３〜６９，６Ａ−図６の５２−・・・と、定常制御ル−プをめぐる。
【００６４】
図７のステップ６３では、ステップ５２で検出した状態に何らかの変化があった場合には、ステップ６３からステップ６４に進む。変化がない時には、ステップ６３からステップ６５に進む。
【００６５】
ステップ６４では、ステップ６２で検出した各種状態に基づいて、ＳＲモ−タ１の所要駆動方向（指定方向）を決定して駆動方向を示す信号Ｓ１０（Ｈ：ＣＷ／Ｌ：ＣＣＷ）をエクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄに出力し、駆動トルクの目標値を決定する。例えば、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度が増大した時には、駆動トルクの目標値も増大する。また、ここで目標トルクの変化を示すトルク変更フラグをセットする。
【００６６】
ステップ６５では、ＳＲモ−タ１の回転速度を検出する。この実施例では、角度センサ１ｄの角度検出デ−タ（１１ビット）のビットデ−タがＳＲモ−タの回転子の回転に応じて変化し、その変化周期が回転速度に逆比例するので、ＣＰＵ１１は、下位ビットの変化周期を測定してモ−タ回転速度を算出する。算出した回転速度のデ−タは内部メモリに保存する。
【００６７】
ＳＲモ−タ１の回転速度に変化がある時には、ステップ６６からステップ６８に進み、回転速度に変化がなければステップ６７に進む。ステップ６７では、トルク変更フラグの状態を調べ、フラグがセットされている時、即ち目標トルクの変化がある時には、ステップ６８に進み、トルクに変化がない時にはステップ６２に戻る。
【００６８】
ステップ６８では、電流マップメモリ１３ａからデ−タを入力し、次のステップ６９では、波形マップメモリ１３ｂからデ−タを入力する。この実施例では、電流マップメモリ１３ａ及び波形マップメモリ１３ｂは、予め様々なデ−タを登録した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）で構成してあり、電流マップメモリ１３ａには図８に示すようなデ−タが保持され、波形マップメモリ１３ｂには、図１２に示すようなデ−タが保持されている。
【００６９】
即ち、電流マップメモリ１３ａには、様々な目標トルクと様々な回転数（モ−タの回転速度）のそれぞれに対応付けられた多数のデ−タＣｎｍ（ｎ：トルクに対応する列の数値，ｍ：回転数に対応する行の数値）が保持されており、デ−タＣｎｍの１組には、通電オン角度，通電オフ角度，及び電流目標値が含まれている。例えば、トルクが２０［Ｎ・ｍ］で回転数が５００［ｒｐｍ］の時のデ−タＣ３４の内容は、５２．５度，８２．５度及び２００［Ａ］である。即ち、０〜９０度の回転位置の範囲内において、特定のコイルに５２．５〜８２．５度の範囲で２００Ａの電流を流し、０〜５２．５度の範囲及び８２．５〜９０度の範囲では電流を遮断することを意味する。ステップ６８では、その時のトルクと回転数に応じて選択した、Ｃｍｎの１組のデ−タを入力する。
【００７０】
但し、実際にコイルに流す電流の目標値は、一般的な矩形波状に変化するのではなく、立上り及び立下りが緩やかな波形になる。この波形が、波形マップメモリ１３ｂに基づいて決定される。
【００７１】
図１２に示すように、波形マップメモリ１３ｂには、様々な回転数（モ−タの回転速度）のそれぞれに対応付けられた多数のデ−タＤ１ｎ及びＤ２ｎ（ｎ：回転数に対応する行の数値）が保持されている。デ−タＤ１ｎは立上り所要角度であり、電流を低レベル（０［Ａ］）から高レベル（例えば２００［Ａ］）に立ち上げるまでの回転角度変化量を示している。デ−タＤ２ｎは立下り所要角度であり、電流を高レベル（例えば２００［Ａ］）から低レベル（０［Ａ］）に立ち下げるまでの回転角度変化量を示している。
【００７２】
例えば、図８に示す電流マップのＣ３４のデ−タを使用する場合、通電オン角度である５２．５度よりＤ１ｎの角度だけ手前の位置から、電流目標値の立上げを開始し、５２．５度で１００％まで緩やかに立ち上がるように電流目標値の波形を変化させ、通電オフ角度である８２．５度よりＤ２ｎの角度だけ手前の位置から、電流目標値の立下げを開始し、８２．５度で立下げを完了するように、緩やかに電流目標値を変化させる。
【００７３】
波形マップメモリのデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎは、回転数［ｒｐｍ］毎に最適な時間（角度）で電流の立上り及び立下りが変化するように予め定めてある。即ち、立上り及び立下りが速すぎると、励磁の切換り時の磁束の微分値が大きくなり振動及び騒音が大きくなるし、立上り及び立下りが遅すぎると、駆動トルクが著しく低下し駆動効率も低下するので、振動及び騒音を充分に抑制でき、しかも駆動効率の低下も小さくなるような値が、Ｄ１ｎ，Ｄ２ｎとして定められる。また特に、Ｄ１ｎに対応する立上り時間とＤ２ｎに対応する立下り時間は、いずれも、ＳＲモ−タ１の固有振動周波数（共振周波数）の半周期よりも大きくなるように定めてある。このようにすると、励磁の切換り時に生じる振動の周波数が、ＳＲモ−タ１の固有振動周波数よりも低くなるため、共振が防止され、振動及び騒音レベルの増大が抑制される。
【００７４】
図７のステップ６９では、その時の回転数によって波形マップメモリ１３ｂ上から１組のデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎを選択し、それらのデ−タをＣＰＵ１１に入力する。例えば、回転数［ｒｐｍ］が５００の時には、デ−タＤ１４及びＤ２４を選択して入力する。
【００７５】
次のステップ６Ａでは、ステップ６８で入力したデ−タＣｎｍ及びステップ６９で入力したデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎに基づいて、図９に示すような通電マップのデ−タを生成し、この最新の通電マップによって、図３に示す電流波形生成回路のメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのデ−タを更新（書き替え）する。勿論、図２に示す１相分のメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに通電マップを書込むだけでなく、３相全てのメモリについて、それぞれ通電マップを作成し、そのデ−タを各々のメモリに書き込む。
【００７６】
実際には、次のようにして通電マップを作成する。第３相の場合、デ−タＣｎｍに含まれている通電オン角度Ａｏｎから立上り所要角度Ｄ１ｎを引いた角度位置Ａ１の電流目標値を０、通電オン角度Ａｏｎの位置をＣｎｍに含まれている電流目標値（例えば２００［Ａ］）とし、角度位置Ａ１とＡｏｎとの間では、その間を滑らかに立上る曲線で結ぶように、デ−タを補間する。即ち、ロ−タ角度の０．５度毎に前記曲線に近似する値を計算して求め、それを各々の角度における電流目標値とする。同様に、デ−タＣｎｍに含まれている通電オフ角度Ａｏｆｆから立下り所要角度Ｄ２ｎを引いた角度位置Ａ２では電流目標値をＣｎｍに含まれている電流目標値（例えば２００［Ａ］）とし、通電オフ角度Ａｏｆｆの位置の電流目標値を０とし、角度位置Ａ２とＡｏｆｆとの間では、その間を滑らかに立下る曲線で結ぶように、デ−タを補間する。即ち、ロ−タ角度の０．５度毎に前記曲線に近似する値を計算して求め、それを各々の角度における電流目標値とする。上記以外の角度位置には、０を電流目標値として書き込む。
【００７７】
また、第１相及び第２相については、第３相の通電マップのデ−タを、それぞれ３０度及び６０度ずらしたものをそのまま用いる。このようにして、図９に示すような通電マップが作成される。なお図１０に示す通電マップは、メモリ１５ｂに書き込まれるデ−タ（Ｖｒ１）のみを示しており、メモリ１５ａに書き込むデ−タ（Ｖｒ２）は図９の通電マップの値より少し大きい値になる。
【００７８】
この実施例では、メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのデ−タに基づいて電気コイル１ａに流れる電流が制御されるので、ＣＰＵ１１がメモリ（３相分の１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）に通電マップを書き込むだけで、それに従うように、各コイルの励磁切り換えが、ハ−ドウェア回路により自動的に実施される。
【００７９】
ＣＰＵ１１は、上述のステップ６２〜６Ａの処理を繰り返し実行する。そして、検出したＳＲモ−タの回転速度及びトルクが一定の場合には、ステップ６６−６７−６２を通るが、回転速度が変化した場合、又はトルクが変化した場合には、ステップ６８−６９−６Ａを実行するので、メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ上の通電マップが更新される。
【００８０】
上述の実施例によれば、ソフトチョッピングを行なう条件（Vr1＜Vs6≦Vr2）が成立しトランジスタ１８ａをオフにし本来はトランジスタ１８ｂもオフにするときでも、ＣＰＵ１１が信号Ｓ１０にて指定したモ−タ回転方向に対して、方向検出回路５が検出し信号Ｓ１１にて表わされる実際の回転方向が異っているとき、エクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄの出力がＬとなってアンドゲ−ト１７ｃの出力がＬに拘束され、これによりアンドゲ−ト１７ａの出力がＬに拘束されて、トランジスタ１８ｂがオフにされる。これによりトランジスタオフ直後に電気モ−タには図１１の（ｂ）に示すように電源ライン１８ｅに帰還（回生）し、これにより過大な電流がトランジスタ１８ｂに流れず、その破壊のおそれはない。
【００８１】
ステップ５２で読込んだ、イグニションキ−スイッチＶＳＣのオン／オフを示す信号ＶＳｓが、Ｌ（オフ）を示すものに切換わると、ステップ６１からステップ５３に進み、ここではレジスタＦvscのデ−タが１（駆動電源リレ−ＰＲオン）であるので、駆動電源リレ−ＰＲをオフにする（７１）。そして駆動電源電圧Ｖｐ（絶縁電圧変換回路ＶＣＴの出力電圧）が１Ｖ未満かをチェックして（７２）、１Ｖ以上であると、各相電流目標値を２０Ａに定める（７７）。すなわち、各相電流目標値を格納するための各相レジスタに、２０Ａを示すデ−タを書込む。次にＳＲモ−タ１の回転速度が１ｒｐｍ未満かをチェックして（７８）、１ｒｐｍ未満であると、電流マップメモリ１３ａのコンデンサ放電用電流値テ−ブルから、そのときの回転角度に対応付けられている第１〜３相の電流値を読出して、これらを各相レジスタに更新書込みする（８２）。
【００８２】
なお、電流マップメモリ１３ａのコンデンサ放電用電流値テ−ブルには、表２ａおよび表２ｂの通電電流値が、回転角対応で書込まれており、ＣＰＵ１１は、そのときのＳＲモ−タ１の回転子の回転角度（０〜３６０度）に対応する通電電流値を読出す。なお、回転角度が０〜４５度のときには回転角度デ−タでメモリアクセスアドレスを定めるが、４６〜９０度のときにはその値より４５度を減算した値で、９１〜１３５度のときにはそれより９０度を減算した値で、１３６〜１８０度のときには１３５度を減算した値で、１８１〜２２５度のときにはそれより１８０度を減算した値で、２２６〜２７０度のときにはそれより２２５度を減算した値で、２７１〜３１５度のときにはそれより２７０度を減算した値で、また、３１６〜３６０度のときにはそれより３１５度を減算した値で、メモリアクセスアドレスを定める。
【００８３】
ＣＰＵ１１は、ステップ８３で各相レジスタにステップ８２で書込んだデ−タを、コントロ−ラ１〜３に転送してメモリ１５ｂに書込み、またメモリ１５ｃに連続通電とするデ−タを転送して信号Ｓ３をＨにする。コントロ−ラ１〜３は、転送を受けた目標電流値デ−タをメモリ１５ｂを介してＤ／Ａコンバ−タ１５ｆに出力し、通電指定デ−タをメモリ１５ｃを介してアンドゲ−ト１５ｉに出力する。これにより、ＳＲモ−タ１の各相電気コイル１ａ〜１ｃに、表２ａ，表２ｂに示す電流値が流れる。ただし、これはコンデンサＣａｐの残留電圧が、該電流値を流すに十分な高い電圧のときである。残留電圧が急速に低下しこれによりコイル電流が目標電流値未満となるときには比較器Ｓ７１の出力がＨのままとなり、定常駆動時のようなチョッピングは現われなくなる。
【００８４】
ところで、ステップ７８でモ−タ回転速度が１ｒｐｍ以上と検知したときにはＣＰＵ１１は、モ−タの回転方向に対応して、それとは逆方向の回転を行なう通電指令を、目標電流値（ここでは２０Ａ）と共にコントロ−ラ１〜３に与える（８０，８１）。このときの通電指令は、前述の定常駆動時のときと同様であり、目標電流値が２０Ａ固定である点のみ異なる。
【００８５】
そして、上述のモ−タ通電によりコンデンサＣａｐの電圧が１Ｖ未満になるとＣＰＵ１１は、各相レジスタに目標電流値０Ａを書込み（７２，７３）、これをコントロ−ラ１〜３に与えて通電停止を指示する（７４）。そして制御電源リレ−ＣＲをオフにして（７５）、レジスタＦvscをクリアし（７６）、その後は、イグニションキ−スイッチＶＳＣがオンになるのを、ステップ５２−６１−５３−５２とめぐって待機する。
【００８６】
なお、上述のＳＲモ−タ１は、最大トルク１６５Ｎ・ｍ、最大出力４５ＫＷである。コンデンサＣａｐの残留電荷Ｑは、バッテリ電圧が２８８Ｖとすると、Ｑ＝ＣＶ＝８１００μＦ×２８８Ｖとなり、この電荷を１５０msec以内に一定電流Ｉで放電するとすれば、Ｉ＝ＣＶ／ｔ＝１５．６Ａとなり、１５．６Ａ以上の通電を行なえばよい。この観点から、まずは電流目標値を２０Ａに設定するようにした（図６の７７）。
【００８７】
表１ａ，表１ｂ，表２ａおよび表２ｂの各値は、上述のＳＲモ−タ１についての計算値（推定値）であり、グラフで表わすと表１ａ，１ｂの２０Ａ推定トルクは図１５に示すものとなる。表２ａ，２ｂに示す「通電電流」は図１６に示すものとなり、表２ａ，２ｂに示す各相トルクは図１７に示すものとなる。
【００８８】
上述の電流マップメモリ１３ａのコンデンサ放電用電流値テ−ブルには表２ａ，２ｂの「通電電流」デ−タを書込んでいるので、全相同時通電（図６の８３）によっても、モ−タトルクは確実に零にならない場合が考えられる。しかし、駆動電源リレ−ＰＲオフ時にＳＲモ−タが回転していた場合、あるいは、全相同時通電（図６の８３）によってモ−タが回転を始めると仮定しても、回転速度が１ｒｐｍ以上であると、あるいは１ｒｐｍ以上になると、逆転用の通電が行なわれる（８０，８１）ので、モ−タ回転は確実に抑止される。実際には、全相同時通電（図６の８３）によってトルクの総和は零にはならず、回転角に応じたトルクが発生する。ただし最大トルクは４Ｎ・ｍと極く小さく、通電時間も略50msec（３相に通電するので略150msec／3）と短く、人の感覚では、回転はほとんど認知できない。
【００８９】
したがって、図６のステップ８２の「角度対応電流値算出」は省略し、設定した２０Ａ（ステップ７７）をそのまま「全相同時通電」（８３）に用いてもよい。この場合でも、人の感覚では、回転はほとんど認知できないと推察するが、微視的には、上述の実施例よりも、コンデンサ放電時のモ−タ回転はやや大きくなると推察する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の構成を、駆動電源回路を主体に示すブロック図である。
【図２】 図１に示す実施例を、制御システム構成を主体に示すブロック図である。
【図３】 図２に示す制御システムの主要部分の、３相駆動回路の中の１相駆動回路のみの具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】 図１に示すＳＲモ−タ１を駆動する場合の励磁電流指示の波形例を示すタイムチャ−トである。
【図５】 図１に示すＳＲモ−タ１に流す励磁電流波形の駆動条件に応じた変化を示すタイムチャ−トである。
【図６】 図１に示すＣＰＵ１１の動作概要の一部を示すフロ−チャ−トである。
【図７】 図１に示すＣＰＵ１１の動作概要の残部を示すフロ−チャ−トである。
【図８】 図２に示す電流マップメモリ１３ａの一部のデ−タの内容を示すマップである。
【図９】 図３に示すメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに書込まれるデ−タの一部を示すマップである。
【図１０】 ＳＲモ−タにおいて一般的な通電制御を実施した場合の電流，磁束，磁束変化を示すタイムチャ−トである。
【図１１】 ＳＲモ−タの電流の立上り及び立下りを緩やかに変化させた場合の電流，磁束，磁束変化を示すタイムチャ−トである。
【図１２】 図２に示す波形マップメモリ１３ｂの一部のデ−タの内容を示すマップである。
【図１３】 図３に示すインバ−タ１８の、ハ−ドチョッピングモ−ドでのモ−タ電流を示す図面であり、（ａ）はモ−タに駆動電流を流しているときの電流通流方向を、（ｂ）は駆動電流の供給を遮断したときの電流通流方向を、（ｃ）は時系列の電流波形の概要を示す。
【図１４】 図２に示すインバ−タ１８の、ソフトチョッピングモ−ドでのモ−タ電流を示す図面であり、（ａ）はモ−タに駆動電流を流しているときの電流通流方向を、（ｂ）は駆動電流の供給を遮断したときの電流通流方向を、（ｃ）は時系列の電流波形の概要を示す。
【図１５】 表１ａ，１ｂに示す各相推定トルクを示すグラフである。
【図１６】 表２ａ，２ｂに示す各相通電電流を示すグラフである。
【図１７】 表２ａ，２ｂに示す各相トルクを示すグラフである。
【符号の説明】
１：ＳＲモ−タ
１ａ，１ｂ，１ｃ：電気コイル
１ｄ：角度センサ
２，３，４：電流センサ
１１：ＣＰＵ
１２：入力インタ−フェ−ス
１３ａ：電流マップメモリ
１３ｂ：波形マップメモリ
１４：電源回路
１５：電流波形生成回路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：メモリ
１５ｄ：アドレスデコ−ダ
１５ｅ，１５ｆ：Ｄ／Ａ変換器
１５ｇ，１５ｈ：増幅器
１６：比較回路
１６ａ，１６ｂ：アナログ比較器
１７：出力判定回路
１７ａ〜１７ｃ：アンドゲ−ト
１７ｄ：エクスクル−シブノアゲ−ト
１８，１９，１Ａ：各相ドライバ
１８ａ，１８ｂ：トランジスタ（ＩＧＢＴ）
１８ｃ，１８ｄ：ダイオ−ド
１８ｅ，１８ｆ：電源ライン
Ｖｒ１，Ｖｒ２：基準電圧
Claims (5)
- 電源スイッチを介して直流電源に接続されるモ−タドライバ；
該モ−タドライバを介して電気モ−タへの通電電流値を制御するモ−タ電流コントロ−ラ；および、
前記電源スイッチが閉から開に切換わると、前記モ−タ電流コントロ−ラに電気モ−タの各相が同時に発生する各回転トルクの総和を実質上零とするための通電を指示する放電制御手段；を備える電気モ−タの通電制御装置。 - 前記電気モ−タの回転速度および方向を検出する速度検出手段；を更に備え、前記放電制御手段は、回転速度が設定値以上のときは電気モ−タの回転とは逆方向に電気モ−タを回転駆動する通電を前記モ−タ電流コントロ−ラに指示し、回転速度が設定値未満のときに電気モ−タの各相が同時に発生する各回転トルクの総和を実質上零とするための通電を指示する；請求項１記載の電気モ−タの通電制御装置。
- 前記電気モ−タの各相が同時に発生する各回転トルクの総和を実質上零とするための通電は、電気モ−タへの全相同時通電である；請求項１又は２に記載の電気モ−タの通電制御装置。
- 前記電気モ−タの回転角を検出する角度検出手段；を更に備え、前記放電制御手段は、電気モ−タの回転角に対応する目標電流値を決定し、これを前記モ−タ電流コントロ−ラに与える、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電気モ−タの通電制御装置。
- 前記放電制御手段は、電気モ−タの各相が発生するトルクの総和を実質上零とするための、電気モ−タの回転角に対応する電流値を格納したメモリを含み、該メモリから角度検出手段が検出した回転角に対応する電流値を読み出してこれを目標電流値として前記モ−タ電流コントロ−ラに与える、請求項４に記載の電気モ−タの通電制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14228897A JP3801731B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 電気モ−タの通電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14228897A JP3801731B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 電気モ−タの通電制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10337072A JPH10337072A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3801731B2 true JP3801731B2 (ja) | 2006-07-26 |
Family
ID=15311898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14228897A Expired - Lifetime JP3801731B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 電気モ−タの通電制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3801731B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8446114B2 (en) | 2010-02-26 | 2013-05-21 | Denso Corporation | Control apparatus for electric rotating machine |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005318754A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機駆動用インバータ装置 |
| JP4702112B2 (ja) * | 2006-03-07 | 2011-06-15 | トヨタ自動車株式会社 | 電動機制御装置および電動機制御方法 |
| JP5399097B2 (ja) * | 2009-02-27 | 2014-01-29 | 株式会社ミツバ | スイッチトリラクタンスモータ用制御装置 |
| JP5385044B2 (ja) * | 2009-07-30 | 2014-01-08 | 株式会社ミツバ | モータ制御装置およびこのモータ制御装置を備えるモータ装置 |
| JP5907383B2 (ja) * | 2012-06-25 | 2016-04-26 | 株式会社デンソー | モータ制御装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01298940A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-01 | Secoh Giken Inc | リラクタンス型２相電動機 |
| EP0537344A4 (en) * | 1989-06-09 | 1993-05-12 | Hitachi, Ltd. | Motor controller |
| JPH05207783A (ja) * | 1992-01-22 | 1993-08-13 | Brother Ind Ltd | 可変リラクタンスモータの駆動装置 |
| JPH077807A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-10 | Hitachi Ltd | 電動車制御装置 |
| JPH077993A (ja) * | 1993-06-18 | 1995-01-10 | Toshiba Corp | インバータ装置 |
| JPH0759375A (ja) * | 1993-08-06 | 1995-03-03 | Nissan Motor Co Ltd | 方形波駆動のｓｒモータの制御装置 |
| JPH07222490A (ja) * | 1994-02-02 | 1995-08-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動機制御機器の電源 |
| JPH07274569A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Aisin Seiki Co Ltd | 電気モ−タの通電制御装置 |
| JP3268573B2 (ja) * | 1994-04-25 | 2002-03-25 | アイシン精機株式会社 | スイッチドレラクタンスモ−タの制御装置 |
| JP3381107B2 (ja) * | 1994-12-16 | 2003-02-24 | アイシン精機株式会社 | チョッピング通電制御装置 |
| JPH08191591A (ja) * | 1995-01-10 | 1996-07-23 | Toshiba Corp | ブラシレスモータの駆動制御装置 |
| JPH09121592A (ja) * | 1995-10-25 | 1997-05-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ制御装置 |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP14228897A patent/JP3801731B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8446114B2 (en) | 2010-02-26 | 2013-05-21 | Denso Corporation | Control apparatus for electric rotating machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10337072A (ja) | 1998-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3268573B2 (ja) | スイッチドレラクタンスモ−タの制御装置 | |
| EP1892168B1 (en) | Control system for hybride vehicle | |
| US8030861B2 (en) | Method for controlling a deceleration process of a DC motor and controller | |
| JPH10337084A (ja) | スイッチングモジュ−ルの過熱保護装置 | |
| JP2001069787A (ja) | モ−タ駆動の制御装置 | |
| JPH07274570A (ja) | スイッチドレラクタンスモ−タの制御装置 | |
| JPH09201065A (ja) | 電源回路 | |
| JP3803781B2 (ja) | 電気モ−タの通電制御装置 | |
| JP3801731B2 (ja) | 電気モ−タの通電制御装置 | |
| JP3697623B2 (ja) | チョッピング通電制御装置 | |
| JPH07274569A (ja) | 電気モ−タの通電制御装置 | |
| JP2000102281A (ja) | 負荷制御装置 | |
| JP3564582B2 (ja) | スイッチドレラクタンスモ−タの通電制御装置 | |
| US6157160A (en) | Energization control of a switched reluctance motor | |
| JP2002101693A (ja) | 電動モータの制御装置 | |
| JP2002281784A (ja) | モータの駆動制御装置 | |
| JPH11136984A (ja) | スイッチドリラクタンスモータの通電制御装置 | |
| JP3406995B2 (ja) | チョッピング通電制御装置 | |
| JPH11346494A (ja) | 電気モ―タの通電制御装置 | |
| JPH08186902A (ja) | 車両用モータの制御装置 | |
| JP2002247889A (ja) | モータの駆動制御装置 | |
| JP2000324877A (ja) | ブラシレスｄｃモータの駆動回路 | |
| JPS61171840A (ja) | オルタネ−タの制御方法 | |
| US7086380B2 (en) | Apparatus for controlling throttle valve of internal combustion engine | |
| US20020024316A1 (en) | Energization control device for electric motors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040419 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060126 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060322 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060413 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060413 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060426 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100512 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120512 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120512 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130512 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140512 Year of fee payment: 8 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |