JP5665175B2 - 電動車両駆動用モータの出力制御装置および出力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両駆動用モータの出力制御装置および出力制御方法に関し、特に、３相ブラシレスモータの各相に対応して設けられるロータセンサの取り付け誤差がモータの出力制御に及ぼす影響を排除して所望の出力制御を行うことができる電動車両駆動用モータの出力制御装置および出力制御方法に関する。

電動車両の駆動用モータとして３相ブラシレスモータが使用されることが知られる。３相ブラシレスモータには、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に対応してロータセンサが設けられ、モータの出力制御は、ロータセンサの出力信号（以下、「センサ信号」という）に基づいてステータコイルの各相に対する通電タイミングを制御（つまり進角・遅角）したり、ＰＷＭ制御（デューティ制御）によって電圧を制御させたりして行うのが一般的である。ロータセンサとしては永久磁石を貼り付けたロータに近接して配置される３つのホール素子が一般に用いられる。

ロータセンサとしての３つのホール素子は、ロータに対して正確に所定の距離をおいて配置し、かつ、各ホール素子同士も正確に所定の距離をおいて配置することが望まれる。しかし、少なくとも公差内におけるロータセンサの取り付け位置の誤差（以下、単に「取り付け誤差」という）は避けられない。ロータセンサの取り付け誤差が有る場合、センサ信号の出力タイミングが所望のものと異なってしまうので、正確なモータ出力制御が難しくなる。そこで、従来、ロータセンサの取り付け精度、とりわけ、ロータセンサ相互間の位置精度のばらつきを解消するためのロータ磁極位置検出器が提案されている（例えば、特許文献１）。この従来のロータ磁極位置検出器は、誘起電圧波形からゼロクロス点を検出し、検出されたゼロクロス点の位置に基づいてロータセンサの出力を補正するように構成されている。

特開２００２−６４９９３号公報

モータの取り付け誤差には、上述のごとく、ロータセンサ間の距離のばらつきと、ロータセンサとロータ間の距離のばらつきとがある。しかし、特許文献１に記載されている制御装置では、プリント基板にガイドを設け、そのガイドを基準に第一のホール素子を搭載し、さらに前記ガイドを基準にモータステータコアとの位置合わせを行うことで、ステータコアと第一のホール素子の機械的位置はある程度確保されていることを前提に、ロータセンサ間の位置精度のばらつきを補正する構成しか備えていない。

また、ロータセンサとロータ間の距離のばらつきを補正するために、モータの電圧のゼロクロスポイントとロータセンサの出力の立ち上がり（立ち下がり）のタイミングとを比較することが考えられるが、モータ電圧のゼロクロスポイントは、モータが発電機として運転される場合に生じる誘起電圧でしか得ることができず、上記従来技術では、モータを駆動機として運転するようになっているため、検出することができない。

本発明の目的は、上記従来技術の課題に対して、ロータセンサの取り付け精度による制御誤差を改善することができる電動車両用駆動モータの出力制御装置および出力制御方法を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、３相ブラシレスモータにおけるロータの回転位置を検出するため、モータの各相に対応して設けられるロータセンサと、バッテリから前記モータへ供給される電流を制御するインバータ回路と、ロータセンサのセンサ信号に基づいて、前記インバータ回路のスイッチング素子をＰＷＭ制御する制御部とを有する電動車両駆動用モータの出力制御装置において、前記制御部が、外部から入力される発電指示に応答して前記インバータ回路を制御して前記モータを発電機として運転させるように構成されているとともに、前記制御部は、所定のタイミングにてモータを駆動し、その後惰性運転させているときにモータのステータコイルのそれぞれに生じる誘起電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出部と、前記ロータセンサのセンサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりと前記ゼロクロス点との位相ずれを算出する位相ずれ算出部と、前記位相ずれ算出部で算出された位相ずれを記憶する記憶部と、前記記憶部に格納されている位相ずれに基づいて該位相ずれを補正した前記モータに対する通電タイミングを発生する通電タイミング補正部とを備えている点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記位相ずれ算出部でＵ、Ｖ、Ｗ各相について検出された位相ずれの平均値を算出する平均値算出部をさらに備え、前記通電タイミング補正部が、前記平均値に基づいて、前記Ｕ、Ｖ、Ｗ各相について検出されたロータセンサの位相ずれを補正した前記モータに対する通電タイミングを発生するように構成されている点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記位相ずれの平均値が、モータが少なくとも１回転する間にセンサ信号のすべての立ち上がりまたは立ち下がりをゼロクロス点と比較して得たデータの平均値として算出される点に第３の特徴がある。

また、本発明は、前記発電指示が、工場の完成車検査工程で入力されるものである点に第４の特徴がある。

また、本発明は、前記発電指示が、前記モータの回生運転指示である点に第５の特徴がある。

また、本発明は、前記回生運転指示が、電動車両のアクセル手段の開操作および閉操作であり、前記開操作によって前記モータが駆動され、前記閉操作によって該モータが惰性運転されることにより回生運転される点に第６の特徴がある。

また、本発明は、３相ブラシレスモータのロータセンサのセンサ信号に基づいて前記モータの通電タイミングを制御する電動車両駆動用モータの出力制御方法において、前記モータを発電機として駆動させるステップと、所定のタイミングにてモータを駆動し、その後惰性運転させているときに前記モータのステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を検出するステップと、発電機として駆動される前記モータのステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を検出するステップと、前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりを検出するステップと、前記ゼロクロス点に対する前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がり位置の位相ずれを検出するステップと、前記位相ずれを記憶手段に記憶するステップと、前記記憶手段に記憶されている位相ずれに応じて、前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりの位置を補正し、該補正されたセンサ信号に基づいてモータに対する通電タイミングを制御するステップとからなる点に第７の特徴がある。

また、本発明は、前記ゼロクロス点を検出するステップが、３相モータの各相ステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点に対する前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がり位置の位相ずれを検出するように構成されており、前記ゼロクロス点を検出するステップで検出された位相ずれの平均値を算出するステップをさらに備えている点に第８の特徴がある。

また、本発明は、前記モータを発電機として駆動させるステップと、発電機として駆動される前記モータのステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を検出するステップと、前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりを検出するステップと、前記ゼロクロス点に対する前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がり位置の位相ずれを検出するステップと、前記位相ずれを記憶手段に記憶するステップとが完成車検査工程で実行される点に第９の特徴がある。

また、本発明は、前記モータを発電機として駆動させるステップと、発電機として駆動される前記モータのステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を検出するステップと、前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりを検出するステップと、３相モータの各相ステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点に対する前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がり位置の位相ずれを検出するように構成された前記ゼロクロス点を検出するステップと、前記ゼロクロス点を検出するステップで検出された位相ずれの平均値を算出するステップと、前記位相ずれを記憶手段に記憶するステップとが完成車検査工程で実行される点に第１０の特徴がある。

第１、第７の特徴を有する本発明によれば、一旦モータを駆動させてその後に惰性運転をさせたときに生じるモータの誘起電圧のゼロクロスポイントとロータセンサからの出力信号の立ち上がり・立ち下がりのタイミングとを比較することで、ロータに対するロータセンサの取り付け位置の誤差を検出して、その誤差を補正した位置関係に基づく高精度なモータの出力制御を行うことができる。しかも、特許文献１に記載されている従来技術のようにセンサ側に整形回路を設ける必要はないので、部品点数の削減が可能であり、電動二輪車等、余分なスペースがない車両に好適である。

第２、第８の特徴を有する本発明によれば、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相の位相ずれの平均値を用いるので、平均値を記憶しておく記憶手段の容量が小さくてすむし、位相ずれの平均値を記憶手段から１回だけ読み出して即座に位相ずれを補正し、出力制御を行うことができるので、出力要求に対する高い応答性を実現できる。

第３の特徴を有する本発明によれば、モータの１回転分において検出された複数の位相ずれ検出データを用いるので、より正確な補正が期待できる。

第４、第９、第１０の特徴を有する本発明によれば、検出された位相ずれは工場等における完成車検査工程で記憶手段に記憶されるので、ユーザが使用する上でなんら煩雑さをもたらすことがない。

第５の特徴を有する本発明によれば、モータが有する回生発電能力によってロータセンサの位相ずれを検出することができる。

第６の特徴を有する本発明によれば、アクセルグリップ等、アクセル手段を開閉するだけの操作で、ロータセンサの位相ずれデータを採取することができる。

本発明の一実施形態に係るモータの出力制御システムを示す回路図である。 ロータセンサとロータとの位置関係を示す図である。 ロータセンサのセンサ信号およびＦＥＴＱ１〜Ｑ６の通電パターンを示す図である。 進角０°時のステータコイルの誘起電圧波形と、ロータセンサのセンサ信号との関係を示す図である。 ロータセンサの出力電圧とモータに生ずる誘起電圧の関係を示す図である。 ロータセンサの位相ずれを検出する手順を示すフローチャートである。 センサ信号補正の概念図である。 位相ずれ検出手段と通電タイミング補正手段の要部を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動二輪車のモータ出力制御システムを示す回路図である。図１において、モータ出力制御システム１００は、モータ１と、モータ１の出力制御部２と、出力制御部２に接続される電源（バッテリ）３とからなる。

モータ１は電動二輪車の走行駆動用３相ブラシレスモータであり、ステータ４と、ステータに対向して配置され、ステータ４の外周でステータ４に対して回転するロータ（図示せず）とからなり、ステータ４には、３相のステータ巻線、つまりステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗが巻かれている。ロータの周囲に、所定角度間隔（３０°間隔）で配置した３つのホール素子５１、５２、５３からなるロータセンサ５が設けられる。ロータに対するホール素子５１、５２、５３の配置は、図２に関してさらに詳述する。

出力制御部２は、ステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗにそれぞれ対応したＭＯＳ−ＦＥＴ（以下、単に「ＦＥＴ」という）Q１、Q２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、およびＱ６からなるブリッジ回路構成のＤＣ−ＡＣ変換部（インバータ回路）２１が設けられる。ＦＥＴＱ１〜Ｑ６には、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が並列に設けられる。なお、本実施形態では、モータ１による回生発電を行わせることがあり、その場合には、ＤＣ−ＡＣ変換部２１は、発電機として動作させるモータ１の交流発電出力を直流に変換するためのＡＣ−ＤＣ変換部として作用させる。

ＦＥＴＱ１とＱ４とは直列に接続され、その接続部ａはステータコイル４Ｕに接続される。ＦＥＴＱ２とＱ５とは直列に接続され、その接続部ｂはステータコイル４Ｗに接続される。ＦＥＴＱ３とＱ６とは接続され、その接続部ｃはステータコイル４Ｖに接続される。

ＦＥＴＱ１〜Ｑ６の各ゲートは駆動回路２２に接続される。駆動回路２２は、ホール素子５１、５２、５３の検出信号に基づいてＦＥＴＱ１〜Ｑ６の通電タイミングを決定するとともに、要求負荷に応じて通電デューティ（オン時間／（オン時間＋オフ時間））を決定する。駆動回路２２は、ＣＰＵ２３によって決定された通電タイミングとデューティによってＦＥＴＱ１〜Ｑ６を制御する。

電源としてのバッテリ３は出力制御部２のパワーライン２４とグランドライン２５との間に接続される。コンデンサＣ１は、モータ１を回生運転させたときにパワーライン２４およびグランドライン２５間に生じる３相交流（回生電流）を平滑化するものである。ＣＰＵ２３は、ステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗとグランドライン２５との間の電位、および各ステータコイル間の電位を計測する機能を有する。

図２は、ロータセンサとロータとの位置関係を示す図である。図２において、モータ１のロータ８には、位置検出用の永久磁石９が交互に極性を変えて機械角４５°間隔で８個配置される。ホール素子５１（Ｕ相）、５２（Ｖ相）、５３（Ｗ相）は、ロータ８の外周に沿って、３０°（機械角）間隔で設けられる。ホール素子５１〜５３は基板１０に保持させるのがよい。矢印Ａはロータ８の回転方向を示す。

図３は、ロータセンサ５のセンサ信号とＦＥＴＱ１〜Ｑ６の通電パターンを示す図である。図３の上段には、ロータセンサ側のタイミングを、中段にはモータ通電パターンを、下段には位相ずれを最大に補正したとき、つまり最大に進角・遅角させたときの、それぞれにおけるロータ角度に対するステージの対応を示す。

図３において、ロータ回転角の機械角９０°は電気角３６０°に対応し、Ｕ相センサ５１のセンサ信号のオンタイミングを基準に電気角６０°（機械角１５°）毎のロータステージを設定している。すなわち、電気角０°〜６０°が第１ステージ、電気角６０°〜１２０°が第２ステージ、電気角１２０°〜１８０°が第３ステージ、電気角１８０°〜２４０°が第４ステージ、電気角２４０°〜３００°が第５ステージ、電気角３００°〜３６０°が第６ステージである。

ホール素子５１〜５３は、ロータ８に配置される永久磁石９の回転に従ってその出力信号（センサ信号）が４５°毎に切り替わる。例えば、永久磁石９のＮ極を検出している時間は、センサ信号がハイレベル（Ｖｃｃレベル＝オン）であり、Ｓ極を検出している時間は、センサ信号がローレベル（グランドレベル＝オフ）となるように設定しておく。センサ信号は、Ｎ極検出時にオフ、Ｓ極検出時にオンとなるように設定しておいてもよい。

ホール素子５１、５２、５３は、図２に関して説明したように、それぞれ機械角３０°ずらして配置されているので、ホール素子５１（以下、「Ｕ相センサ５１」という）のセンサ信号のオン・オフタイミングと、ホール素子５２（以下、「Ｖ相センサ５２」という）のセンサ信号のオン・オフタイミングの位相は機械角３０°（電気角１２０°）ずれており、Ｖ相センサ５２のセンサ信号のオン・オフタイミングと、ホール素子５３（以下、「Ｗ相センサ５３」という）のセンサ信号のオン・オフタイミングの位相は機械角３０°（電気角１２０°）ずれている。同様に、Ｗ相センサ５３のセンサ信号のオン・オフタイミングと、Ｕ相センサ５１のセンサ信号のオン・オフタイミングの位相も機械角３０°（電気角１２０°）ずれている。

図３の中段において、進角０°（０ｄｅｇ）時の通電ステージは、ロータステージと対応する。Ｕ相ハイ側ＦＥＴＱ１は、ステージＳＴＧ１〜３でオン、ステージＳＴＧ４〜６でオフになるよう制御され、Ｕ相ロー側ＦＥＴＱ４は、ステージＳＴＧ１〜３でオフ、ステージＳＴＧ４〜６でＰＷＭ制御（デューティ制御）される。また、Ｖ相ハイ側ＦＥＴＱ３は、ステージＳＴＧ６〜２でオフ、ステージＳＴＧ３〜５でオン制御され、Ｖ相ロー側ＦＥＴＱ６は、ステージＳＴＧ６〜２でＰＷＭ制御、ステージＳＴＧ３〜５でオフ制御される。さらに、Ｗハイ側ＦＥＴＱ２は、ステージＳＴＧ２〜４でオフ、ステージＳＴＧ５６、１でオン制御され、Ｗ相ロー側ＦＥＴＱ４は、ステージＳＴＧ２〜４でＰＷＭ制御、ステージＳＴＧ５、６、１でオフ制御される。

この制御により、通電ステージＳＴＧ１、２では、バッテリ７の印加電圧により、ＦＥＴＱ１およびステータコイル４Ｕ、４Ｖ、ＦＥＴＱ６を、この順で電流が流れる。このときの電流は、Ｕ相ロー側ＦＥＴＱ６のデューティ比によって制御される。また、ステージＳＴＧ３、４では、バッテリ７の印加電圧により、ＦＥＴＱ３およびステータコイル４Ｖ、４Ｗ、ＦＥＴＱ５を、この順で電流が流れる。このときの電流は、Ｗ相ロー側ＦＥＴＱ５のデューティ比によって制御される。そして、ＳＴＧステージ５、６では、バッテリ７の印加電圧により、ＦＥＴＱ２およびステータコイル４Ｗ、４Ｕ、ＦＥＴＱ４を、この順で電流が流れる。このときの電流は、Ｗ相ロー側ＦＥＴＱ４のデューティ比によって制御される。

図３の下段において、後述する角度ずれ補正での進角最大時通電ステージおよび遅角最大時通電ステージは、進角０°時つまり所定の位置にロータセンサが取り付けられている理想的な状態と比べて、それぞれ２ステージ（電気角１２０°）進角および遅角させる。

理想的な状態とは、モータ１の回生時にステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに誘起される電圧波形のゼロクロス点とＵ相、Ｖ相、Ｗ相のホール素子５１、５２、５３の立ち上がり位置とが一致する状態である。

図４は、進角０°時のステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの誘起電圧波形と、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相のセンサ５１〜５３のセンサ信号（Ａ／Ｄ変換後の信号）との関係を示す図である。図４に示すように、理想的な状態では、誘起電圧波形のゼロクロス点と、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相センサ５１〜５３の、センサ信号の立ち上がり位置とは、タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３でみられるようにそれぞれ一致している。

次に、ロータセンサ５のＵ、Ｖ、Ｗ各相センサ５１〜５３の取り付け位置の誤差を検出する手段を説明する。図５は、ロータセンサ５の出力電圧とモータ１に生ずる誘起電圧の関係を示す図である。図５（ａ）には、モータ１の回生時に生ずるＵ−Ｗ相誘起電圧、Ｖ−Ｕ相誘起電圧、Ｗ−Ｖ相誘起電圧が示されている。図５（ｂ）には、ロータセンサ５のうち、Ｕ相センサ５１の出力波形（Ａ／Ｄ変換後）が示されている。

理想的な状態では、Ｕ相センサ５１の出力波形の立ち上がりは、Ｕ−Ｗ相誘起電圧のゼロクロス点Ｕｚと一致している。しかし、実際には、両者間にずれ角度つまり位相ずれΔｘが存在する。この例ではＵ相センサ５１のセンサ信号の立ち上がりが、Ｕ−Ｗ相誘起電圧のゼロクロス点Ｕｚに対して遅れている。つまり位相ずれΔｘ５１が生じている。なお、ゼロクロス点Ｕｚは、図５（ｃ）に示すグランドライン２５を基準としたＵ相誘起電圧Ｕ−ＧＮＤとＷ相誘起電圧Ｗ−ＧＮＤとを比較し、Ｕ相誘起電圧Ｕ−ＧＮＤがＷ相誘起電圧Ｗ−ＧＮＤを上回ったときをもって検出される。つまり、ゼロクロス点Ｕｚは、図５（ｄ）に示した生成信号によって示される。この生成信号は、Ｕ相誘起電圧Ｕ−ＧＮＤがゼロまで下がったときに立ち下がる。生成信号の立ち上がりとＵ相信号５１のセンサ信号の立ち上がりとの時間差がＵ相センサ５１の位相ずれΔｘ５１である。

同様に、Ｖ−Ｕ相誘起電圧およびＷ−Ｖ相誘起電圧に対するＶ相センサ５２およびＷ相センサ５３のセンサ信号のずれに基づいて、Ｖ相センサ５２およびＷ相センサ５３の位相ずれΔｘ５２、Δｘ５３もそれぞれ検出される。

図６は、ロータセンサ５の位相ずれを検出する手順を示すフローチャートである。ステップＳ１では、モータ１に通電する。モータ１に対する通電は、例えば、電動二輪車の完成車検査時に、電動二輪車のアクセルグリップを開方向に回すことによって、ＣＰＵ２３が電動二輪車の始動指示を検出して、アクセルグリップの回動量に応じたデューティの駆動信号をＤＣ−ＡＣ変換部２１から駆動回路２２に出力することによって行う。

なお、ここで行われるモータ１の駆動は、実際に電動二輪車を走行させるのではなく、ロータセンサ５の位置ずれを検出する目的のためであるので、アクセルグリップを、例えば、モータ動力が遠心クラッチにつながらない程度に開く。ステップＳ２では、アクセルグリップを閉側に戻す。これによってモータへの通電が停止される。ステップＳ１とステップＳ２の操作により、モータ１が惰性回転するので、この惰性回転によりモータ１は回生運転され、回生発電によってステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗにはそれぞれ誘起電圧が発生する。

ステップＳ３では、誘起電圧のゼロクロス点をステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗのそれぞれに関して検出する。ステップＳ４ではロータセンサ５のＵ、Ｖ、Ｗの各相センサ５１、５２、５３のセンサ信号の立ち上がりを検出する。ステップＳ５では、Ｕ、Ｖ、Ｗの、各相誘起電圧のゼロクロス点に対する各相センサ５１、５２、５３のセンサ信号の、立ち上がりの位相ずれΔｘ５１、Δｘ５２、Δｘ５３を算出する。

ステップＳ６では、ホール素子５１〜５３のそれぞれの位相ずれΔｘ５１、Δｘ５２およびΔｘ５３を平均する。つまり位相ずれの平均値Δｘａｖ＝（Δｘ５１＋Δｘ５２＋Δｘ５３）／３を算出する。ステップＳ７では、平均値Δｘａｖを記憶させる。例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段に格納する。

なお、位相ずれを検出する動作モードに入るためのトリガ操作は、アクセルグリップを開く操作の他、例えば、ブレーキレバーを握ることや、電動車両に備えられるメータに設けることができるスイッチの操作等によって行ってもよい。また、ステップＳ１、２の操作に代えて、工場の完成車用テスタを使用したり、電動車両の駆動輪を載せることができるローラを回転させて、このローラによって駆動輪を回転させたりすることにより、駆動輪に連結されるモータ１から誘導起電力（回生電力）を得るようにしてもよい。

また、位相ずれは、ゼロクロス点に対するセンサ信号の立ち上がり位置に関するものに限らず、ゼロクロス点に対するセンサ信号の立ち下がり位置に関するものであってもよい。

次に、前記ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段に格納した位相ずれの平均値Δｘａｖによる通電タイミングの補正について説明する。この通電タイミングの補正は、工場等で行う完成車検査時ではなく、電動二輪車の使用に際して、電動二輪車自体で行われる。図７は、センサ信号補正の概念図である。図７（ａ）は、ロータセンサ５のセンサ信号の立ち上がりから位相Δｘａｖが進んだ時にステータコイル（ここでは、ステータコイル４Ｕに関して説明する）の通電タイミングが到来するようにロータセンサ５がずれている場合である。この場合は、ロータセンサ５（ここでは、Ｕ相センサ５１）の立ち上がりが検出されてから位相Δｘａｖが進んだ時に、ステータコイル４Ｕに通電させる（遅角パターン）。通電パターンは、図３に示したとおりである。つまり、ロータセンサ５の立ち上がりから位相Δｘａｖ分遅らせた通電パターンで、ＦＥＴＱ１〜Ｑ６をオン・オフまたはＰＷＭ制御する。

また、図７（ｂ）は、ロータセンサ５のセンサ信号の立ち上がりが、ステータコイル４Ｕの通電タイミングよりも位相Δｘａｖ分遅れて到来するようにロータセンサ５が位置ずれしている場合である。この場合は、ロータセンサ５のセンサ信号に先立ってステータコイル４Ｕに通電を開始するように制御する。ロータセンサ５のセンサ信号に基づいて、ＣＰＵ２３は、電気角６０°毎に割込信号を発生する。つまり、電気角６０°毎にロータステージの切り替わりを示す信号を出力する。したがって、例えば、ステージＳＴＧ６に入った時（−６０°の位置が検出された時）に、次のステージＳＴＧ１（０°）が到来するタイミングが予測できる。そこで、ステージＳＴＧ５からステージＳＴＧ６に切り替わった時点からカウンタを走らせ、そのカウンタが予定値を計数した時にステージＳＴＧ１になったとみなしてステータコイル４Ｕに通電開始する。カウンタ値Δｙは、１つのステージの長さ６０°から位相角Δｘａｖを減算した値とする。つまり、ステージＳＴＧ６から位相Δｙ（Δｙ＝６０°−Δｘａｖ）だけ進んだ時点でステータコイル４Ｕに通電する。

図７（ａ）、（ｂ）では、ステータコイル４Ｕに関する通電を示したが、ステータコイル４Ｖ、４Ｗについても同様である。但し、ステージについては、ステータコイル４Ｖはステータコイル４Ｕより２つ先のステージ、ステータコイル４Ｗはステータコイル４Ｕより４つ先のステージを基準に通電タイミングを計算する。

上述の実施形態では、位相ずれの平均値Δｘａｖを計算してモータ１の通電タイミングを制御した。このように平均値Δｘａｖを使用してステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに対する通電タイミングを一律に補正すれば、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に関して計算した位相ずれΔｘを個別に記憶しておく必要がなくなるので、位相ずれの平均値Δｘａｖを記憶するためのメモリの容量が小さくてすむうえ、位相ずれの読み出しを含む制御応答性の向上が図られる。

しかし、本発明の通電タイミング制御は、位相ずれの平均値Δｘａｖを使うのに限らず
Ｕ、Ｖ、Ｗ各相について算出される各相センサ５１、５２、５３のセンサ信号の位相と、ステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの誘起電圧のゼロクロス点との位相ずれΔｘ５１、Δｘ５２、Δｘ５３をメモリに記憶しておき、これらの位相ずれに従って、ステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗへの通電タイミングを個別に補正し、制御するようにしてもよい。

図８は、位相ずれ検出手段と通電タイミング補正手段の要部を示すブロック図である。ＣＰＵ２３の機能によって実現される通電制御部１１は、位相ずれ検出部１１Ａと通電タイミング補正部１１Ｂとからなる。位相ずれ検出部１１Ａは、誘起電圧検出部１２、ゼロクロス点検出部１３、位相ずれ算出部１４、および平均値算出部１５からなる。通電タイミング補正部１１Ｂは、割込信号発生部１６、通電タイミング発生部１７、およびカウンタ１８を有する。位相ずれ格納部１９はＥＥＰＲＯＭ等、不揮発性メモリからなる。回生指示部２０は、電動二輪車に設けられるアクセルグリップ等、予め設定された入力手段である。

回生指示部２０は、モータ１を回生運転させるための指示を駆動回路２２に入力する。つまり、電動二輪車の完成車検査時に、回生指示部２０としてのアクセルグリップを開操作すると、モータ１は通電されて回転し、アクセルグリップの閉操作により回生運転する。

誘起電圧検出部１２は回生運転時にステータコイル４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに発生する誘起電圧を検出する。ゼロクロス点検出部１３は、誘起電圧検出部１２で検出されたＵ、Ｖ、Ｗ各相の誘起電圧波形のゼロクロス点を検出する。位相ずれ算出部１４は、ロータセンサ５（５１、５２、５３）の立ち上がりとゼロクロス点との位相ずれΔｘ５１、Δｘ５２、Δｘ５３を算出し、平均値算出部１５に入力する。平均値算出部１５は、位相ずれΔｘ５１、Δｘ５２、Δｘ５３の平均値Δｘａｖを算出し、位相ずれ格納部１９に格納する。

割込信号発生部１６は、Ｕ相センサ５１の立ち上がりを基準にして電気角６０°毎に６つのステージの開始時に割込信号を発生する。カウンタ１８には、位相ずれ格納部１９から位相ずれΔｘａｖに応じたカウンタ値が設定され、通電タイミング発生部１７は、割込信号とカウンタ値とによって、図７（ａ）、（ｂ）に関して説明した手順で通電タイミングを計算し、駆動回路２２に通電タイミングを指示する。

こうして、駆動回路２２は、ロータセンサ５の取り付け誤差に起因する位相ずれを考慮して補正されたロータセンサ５のセンサ信号に従ってＤＣ−ＡＣ変換部２１のＦＥＴをオン・オフまたはＰＷＭ制御してモータ１を駆動することができる。

なお、位相ずれは、ロータセンサ５のセンサ信号の１回だけの立ち上がりをゼロクロス点と比較して検出するのではなく、モータ１の１回転分、つまりロータ８に設けられるすべての永久磁石９に応答して変化するセンサ信号の立ち上がりを、それぞれゼロクロス点と比較して位相ずれを検出してもよい。モータ１の１回転について４箇所で立ち上がりが検出されるので位相ずれΔｘのデータも４つ検出される。これら複数の位相ずれ検出値を平均してロータセンサ５のうち一つのセンサに関する位相ずれΔｘａｖとすることができる。もちろん、モータ１の１回転のみならず、複数回転について位相ずれを検出して、それらの平均を算出してもよい。

１…モータ、 ２…出力制御部、 ４Ｕ、４Ｖ、４Ｗ…ステータコイル、 ５…ロータセンサ、 ８…ロータ、 ９…永久磁石、 １１…通電制御部、 １２…誘起電圧検出部、 １３…ゼロクロス点検出部、 １４…位相ずれ算出部、 １５…平均値算出部、 １６…割込信号発生部、 １７…通電タイミング発生部、 １８…カウンタ、 １９…位相ずれ格納部、 ２０…回生指示部、 ２１…ＤＣ−ＡＣ変換部、 ５１…Ｕ相センサ、 ５２…Ｖ相センサ、 ５３…Ｗ相センサ

Claims (6)

1. ３相ブラシレスモータ（１）におけるロータ（８）の回転位置を検出するため、モータ（１）の各相に対応して設けられるロータセンサ（５１、５２、５３）と、バッテリ（３）から前記モータ（１）へ供給される電流を制御するインバータ回路（２１）と、前記センサ信号に基づいて、前記インバータ回路（２１）のスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）をＰＷＭ制御する制御部（２３）とを有する電動車両駆動用モータの出力制御装置において、
   前記制御部（２３）が、外部から入力される発電指示に応答して前記インバータ回路（２１）を制御して前記モータ（１）を発電機として運転させるように構成されているとともに、
   前記制御部（２３）は、所定のタイミングにてモータ（１）を駆動し、その後惰性運転させているときにモータ（１）のステータコイル（４Ｕ、４Ｖ、４Ｗ）のそれぞれに生じる誘起電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出部（１３）と、
   前記ロータセンサ（５１、５２、５３）のセンサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりと前記ゼロクロス点との位相ずれを算出する位相ずれ算出部（１４）と、
   前記位相ずれ算出部（１４）で算出された位相ずれを記憶する記憶部（１９）と、
   前記記憶部（１９）に格納されている位相ずれに基づいて該位相ずれを補正した前記モータ（１）に対する通電タイミングを発生する通電タイミング補正部（１１Ｂ）とを備えており、
   前記位相ずれ算出部でＵ、Ｖ、Ｗ各相について検出された位相ずれ（Δｘ５１、Δｘ５２、Δｘ５３）の平均値（Δｘａｖ）を算出する平均値算出部（１５）をさらに備え、
   前記通電タイミング補正部（１１Ｂ）が、前記平均値（Δｘａｖ）に基づいて、前記Ｕ、Ｖ、Ｗ各相について検出されたロータセンサ（５１、５２、５３）の位相ずれを補正した前記モータ（１）に対する通電タイミングを発生するように構成されており、
   前記位相ずれの平均値が、モータ（１）が少なくとも１回転する間にセンサ信号のすべての立ち上がりまたは立ち下がりをゼロクロス点と比較して得たデータの平均値として算出され、
   前記発電指示が、前記モータ（１）の回生運転指示であり、
   前記回生運転指示が、電動車両のアクセル手段の開操作および閉操作であり、
   前記開操作によって前記モータ（１）が駆動され、前記閉操作によって該モータ（１）が惰性運転されることにより回生運転され、
   前記モータ（１）の惰性運転は、前記モータ（１）と前記電動車両の駆動輪との間に設けられた遠心クラッチの接続回転数より低い回転数で行われることを特徴とする電動車両駆動用モータの出力制御装置。
2. 前記発電指示が、工場の完成車検査工程で入力されるものであることを特徴とする請求項１に記載の電動車両駆動用モータの出力制御装置。
3. ３相ブラシレスモータのロータセンサのセンサ信号に基づいて前記モータの通電タイミングを制御する電動車両駆動用モータの出力制御方法において、
   前記モータを発電機として駆動させるステップ（Ｓ１、Ｓ２）と、
   所定のタイミングにてモータ（１）を駆動し、前記モータ（１）と前記電動車両の駆動輪との間に設けられた遠心クラッチの接続回転数より低い回転数とし、その後惰性運転させているときに前記モータのステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を検出するステップ（Ｓ３）と、
   前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりを検出するステップ（Ｓ４）と、
   前記ゼロクロス点に対する前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がり位置の位相ずれを検出するステップ（Ｓ５）と、
   前記位相ずれを記憶手段に記憶するステップ（Ｓ７）と、
   前記記憶手段に記憶されている位相ずれに応じて、前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりの位置を補正し、該補正されたセンサ信号に基づいてモータに対する通電タイミングを制御するステップとからなることを特徴とする電動車両駆動用モータの出力制御方法。
4. 前記ゼロクロス点を検出するステップ（Ｓ４）が、３相モータの各相ステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点に対する前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がり位置の位相ずれを検出するように構成されており、
   前記ゼロクロス点を検出するステップで検出された位相ずれの平均値を算出するステップ（Ｓ６）をさらに備えていることを特徴とする請求項３記載の電動車両駆動用モータの出力制御方法。
5. 前記モータを発電機として駆動させるステップ（Ｓ１、Ｓ２）と、
   発電機として駆動される前記モータのステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を検出するステップ（Ｓ３）と、
   前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりを検出するステップ（Ｓ４）と、
   前記ゼロクロス点に対する前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がり位置の位相ずれを検出するステップ（Ｓ５）と、
   前記位相ずれを記憶手段に記憶するステップ（Ｓ７）とが完成車検査工程で実行されることを特徴とする請求項３記載の電動車両駆動用モータの出力制御方法。
6. 前記モータを発電機として駆動させるステップ（Ｓ１、Ｓ２）と、
   発電機として駆動される前記モータのステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を検出するステップ（Ｓ３）と、
   前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がりを検出するステップ（Ｓ４）と、
   ３相モータの各相ステータコイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点に対する前記センサ信号の立ち上がりまたは立ち下がり位置の位相ずれを検出するように構成された前記ゼロクロス点を検出するステップと、
   前記ゼロクロス点を検出するステップで検出された位相ずれの平均値を算出するステップ（Ｓ６）と、
   前記位相ずれを記憶手段に記憶するステップ（Ｓ７）とが完成車検査工程で実行されることを特徴とする請求項４記載の電動車両駆動用モータの出力制御方法。

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