JP6786458B2

JP6786458B2 - モータ駆動制御装置

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Publication number: JP6786458B2
Application number: JP2017177112A
Authority: JP
Inventors: 哲郎和村
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2037-09-14
Also published as: JP2019054635A; US20190081584A1; CN109510546B; US10707794B2; CN109510546A

Description

本実施形態は、モータ駆動制御装置に関する。

主制御装置と電子速度制御装置（ＥＳＣ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）との間を双方向の通信伝送路で結び、マルチコプター（ｍｕｌｔｉｃｏｐｔｅｒ）の各回転翼を駆動するモータを制御する技術が開発されている。

マルチコプターは、モータによって駆動される回転翼が回転することによって生じる推力により飛行速度や飛行姿勢が決まる。風の影響等、随時変化する飛行環境によってモータへの負荷が変動する為、モータの動作状態を示す情報が主制御装置に適宜提供され、主制御装置からは、そのモータ側からの動作状態を示す情報に基づいて適切な制御命令がＥＳＣに供給されることが望まれている。

特表２０１７−５０６７８４号公報

一つの実施形態は、モータの動作状態が適切に主制御装置に供給され、また、主制御装置からはモータの動作状態を踏まえた制御命令がＥＳＣに適切に供給される、効率の良いモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、モータ駆動制御装置は、モータの速度指示信号を供給する主制御装置を有する。前記速度指示信号に応答して、トルク電流指示信号と界磁電流指示信号を生成する制御信号生成回路を有する。前記モータからのトルク電流信号と界磁電流信号が、前記トルク電流指示信号と界磁電流指示信号に夫々一致する様に制御するベクトル制御回路を有する。前記モータからのトルク電流信号と界磁電流信号の情報を前記主制御装置に供給する供給回路を有する。

図１は、第１の実施形態のモータ駆動制御装置の構成を示す図である。図２は、モータドライバの構成例を示す図である。図３は、位置推定誤差信号を説明する為の図である。図４は、第２の実施形態のモータ駆動制御装置の構成を示す図である。図５は、第３の実施形態のモータ駆動制御装置の構成を示す図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるモータ駆動制御装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のモータ駆動制御装置の構成を示す図である。本実施形態のモータ駆動制御装置は、主制御装置１０を備える。主制御措置１０は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）で構成される。主制御装置１０は、駆動制御対象であるモータ４１〜４３の回転速度を指定する速度指示信号を生成する。速度指示信号は、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）仕様のデジタル信号（以降、ＣＡＮ信号と呼ぶ場合がある）である。速度指示信号はバス信号線２０Ａ、２０Ｂを有するＣＡＮ通信伝送路２０を介して、各電子速度制御装置（ＥＳＣ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３１〜３３に供給される。モータ駆動制御装置では、双方向通信とベクトル制御を用いてモータを制御している。ベクトル制御とは、モータの電流値をトルク成分（ｑ軸）と磁界成分（ｄ軸）に分解して、ロータの位置に応じて最適に制御する方法であり、常にロータの位置検出を行う。尚、双方向通信とベクトル制御については、詳細は後述する。

ＣＡＮ仕様の速度指示信号は、２本のバス信号線２０Ａ、２０Ｂの間の差動電圧によって信号の論理レベル「０」「１」が対応付けられたデジタル信号で構成される。ＣＡＮ仕様のデジタル信号は差動電圧で対応付けられる為、差動データと呼ばれる。

主制御装置１０は、回転速度に対応してパルス幅が制御されたＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号をＣＡＮ仕様のデジタル信号に変換するトランシーバ（図示せず）を備える。

主制御装置１０は、例えば、送出する速度指示信号にＥＳＣ３１〜３３に各々対応するアドレスを識別信号として付与して送出する。各ＥＳＣ３１〜３３は、夫々、対応する識別信号を検出することで、特定される。

次にＥＳＣの構成を、ＥＳＣ３１を例にして説明する。ＥＳＣ３１は、トランシーバ３１０を有する。トランシーバ３１０は、主制御装置１０からＣＡＮ通信伝送路２０を介して供給されるＣＡＮ信号に所定の処理を行ってＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３２０に供給する。

トランシーバ３１０は、例えば、ＣＡＮ信号をＣＰＵ３２０が処理できるフォーマットに変換してＣＰＵ３２０に供給する。また、トランシーバ３１０は、逆に、ＣＰＵ３２０からの信号をＣＡＮ信号に変換してＣＡＮ通信伝送路２０に送出する。

ＣＰＵ３２０は、主制御装置１０からのモータの速度指示信号を、トルク電流指示信号Ｉｑｒｅｆと界磁電流指示信号Ｉｄｒｅｆに変換して出力する。トルク電流指示信号Ｉｑｒｅｆと界磁電流指示信号Ｉｄｒｅｆはベクトル制御回路３３０に供給される。

ベクトル制御回路３３０は、ソフトウェアで構成することも出来、あるいは、ハードロジックで構成することも出来る。図１においては、両方の場合を含めて機能ブロックとして説明する。図１に示す構成に基づき説明する。

トルク電流指示信号Ｉｑｒｅｆは、モータからのトルク電流信号Ｉｑと加算され（３３１）、両方の信号値が一致するようにＰＩ制御３３２により信号Ｖｑが出される。ＰＩ制御３３２は、トルク電流信号Ｉｑがトルク電流指示信号Ｉｑｒｅｆよりも大きい場合は、電流を減らす制御を行い、また、トルク電流信号Ｉｑがトルク電流指示信号Ｉｑｒｅｆよりも小さい場合は電流を増やす制御を行う。ここで、ＰＩ制御とは、Ｐ(比例)及びI（積分）制御をいう。

界磁電流指示信号Ｉｄｒｅｆは、モータからの界磁電流信号Ｉｄと加算され（３３３）、両方の信号の値が一致するようにＰＩ制御３３４により信号Ｖｄが出力される。ＰＩ制御３３４は、界磁電流信号Ｉｄが界磁電流指示信号Ｉｄｒｅｆよりも大きい場合は、電流を減らす制御を行い、また、界磁電流信号Ｉｄが界磁電流指示信号Ｉｄｒｅｆよりも小さい場合は電流を増やす制御を行う。

信号Ｖｑと信号Ｖｄは２相の電圧値である。ベクトル制御の最終的な出力であるモータドライバ３５０への入力信号が電圧値だからである。

電圧値の信号Ｖｑと信号Ｖｄを用いて、回転座標から固定座標へ変換する固定座標変換３３６が行われ、信号Ｖαと信号Ｖβが出力される。この固定座標変換３３６には、逆パーク（Ｐａｒｋ）変換が用いられる。

逆Ｐａｒｋ変換により、次の式（１）、（２）で示す信号Ｖα、Ｖβが得られる。
Ｖα＝Ｖｄ・ｃｏｓθ―Ｖｑ・ｓｉｎθ ・・・（１）
Ｖβ＝Ｖｄ・ｓｉｎθ＋Ｖｑ・ｃｏｓθ ・・・（２）
ここで、θは回転角を示す。回転角θは、モータ４１のロータ（図示せず）の回転角である。

２相の信号Ｖαと信号Ｖβを用いた空間ベクトル変換３３７が行われ、３相の駆動信号ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚが出力される。駆動信号ｘ、ｙ、ｚは、夫々、駆動信号ｕ，ｖ，ｗの逆位相の信号である。

駆動信号ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚがモータドライバ３５０に供給される。

モータドライバ３５０を構成するドライバトランジスタ（図示せず）は、そのゲートに供給される駆動信号ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚによりオン／オフが制御される。モータドライバ３５０が駆動信号ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚに応答して動作し、３相の駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗを生成し、モータ４１に供給する。モータ４１は、３相誘導モータであり、３相の駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗがモータ４１の励磁コイル（図示せず）に供給される。

モータ４１は、供給される駆動電流に応答して回転軸（図示せず）を回転させる。モータ４１の回転軸に、例えば、プロペラ（図示せず）が設けられる。モータ４１の回転によってプロペラが回転して揚力が発生し、例えば、本実施形態のモータ駆動制御装置が搭載されるマルチコプター（図示せず）を浮揚させる。モータドライバ３５０の構成は後述する。

モータドライバ３５０の駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗの検出が行われる。この検出は、モータドライバ３５０からシャント抵抗３８１〜３８３に流れる電流を検知することによって行われる。

駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗによりシャント抵抗３８１〜３８３で生じる電圧降下が検出される。各シャント抵抗３８１〜３８３の接続端子４１１〜４１３の電圧が、モニタ信号ａ〜ｃとして出力される。モニタ信号ａ〜ｃは、３相の信号である。モニタ信号ａ〜ｃは各増幅回路３７１〜３７３によって増幅されて、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３６０に供給される。

Ａ／Ｄコンバータ３６０は、モニタ信号ａ〜ｃに対応する３相のデジタル電流信号Ｉｕ，Ｉｖ、Ｉｗを出力する。３相２相変換３３９により、３相のデジタル電流信号Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、２相の電流値Ｉα、Ｉβに変換される。３相２相変換３３９により、３相のデジタル電流信号Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗから２相の電流値Ｉα、Ｉβへの３相２相変換３３９は、クラーク（Ｃｌａｒｋｅ）変換によって行われる。

クラーク変換により、次の式（３）、（４）で示す２相の電流値Ｉα、Ｉβが得られる。
Ｉα＝Ｉｕ・・・（３）
Ｉβ＝（Ｉｕ＋２・Ｉｖ）／√３・・・（４）

２相の電流値Ｉα、Ｉβは、回転座標変換３３８され、トルク電流信号Ｉｑと界磁電流信号Ｉｄが出力される。すなわち、モータ４１の動作状態を示すモータドライバ３５０の駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗに基づき、トルク電流信号Ｉｑと界磁電流信号Ｉｄが得られる。回転座標変換３３８は、パーク（Ｐａｒｋ）変換によって行われる。

パーク変換により、次の式（５）、（６）で示す２相の界磁電流信号Ｉｄ、トルク電流信号Ｉｑが得られる。
Ｉｄ＝Ｉα・ｃｏｓθ＋Ｉβ・ｓｉｎθ ・・・（５）
Ｉｑ＝−Ｉα・ｓｉｎθ＋Ｉβ・ｃｏｓθ ・・・（６）

既述した様に、トルク電流信号Ｉｑと界磁電流信号Ｉｄは、夫々、トルク電流指示信号Ｉｑｒｅｆと界磁電流指示信号Ｉｄｒｅｆと比較されるＰＩ制御３３２，３３４に供されると共に、ＣＰＵ３２０に供給される。

ＣＰＵ３２０は、トルク電流信号Ｉｑと界磁電流信号Ｉｄの情報を、トランシーバ３１０に供給する。尚、供給するトルク電流信号Ｉｑと界磁電流信号Ｉｄの情報とは、上記式（５）、（６）で求めた値（トルク電流信号Ｉｑ、界磁電流信号Ｉｄ）そのもの、及び／又は、位置推定誤差θｅ（後述）、或いは、これらの値をパラメータとする演算結果から求められた情報等を含む、モータ４１〜４４の動作状況に関する情報である。

トランシーバ３１０は、トルク電流信号Ｉｑと界磁電流信号Ｉｄの情報をＣＡＮデータに変換して、ＣＡＮ通信伝送路２０を介して主制御装置１０に供給する。

本実施形態のモータ駆動制御装置は、ベクトル制御でモータ４１〜４３の動作状態を制御する。モータ４１〜４３の動作状態を示す位置推定誤差情報を、ＣＰＵ３２０を介して主制御装置１０に供給する。モータドライバ３５０の電流を検知して生成した位置推定誤差情報は、モータ４１〜４３の動作状態を示す情報そのものである。従って、位置推定誤差情報を主制御装置１０に提供することにより、主制御装置１０はモータ４１〜４３の動作状態を踏まえた回転速度の指示信号をＥＳＣ（３１〜３３）に供給することが出来る。

例えば、位置推定誤差信号が所定のしきい値を超えた場合に脱調状態と判断し、主制御装置１０は、そのモータを駆動するＥＳＣにモータの駆動を停止させる信号を供給する構成とすることが出来きる。

主制御装置１０と各ＥＳＣ３１〜３３間は、ＣＡＮ通信伝送路２０で繋がる双方向通信である。

ＣＡＮ通信伝送路２０を介して供給されるＣＡＮデータは、差動データで有る。この為、例えば、ノイズがバス信号線２０Ａと２０Ｂの電圧に重畳された場合にも、そのノイズが２本のバス信号線２０Ａと２０Ｂの間でお互いに相殺し合う為、ノイズ耐性に優れた信号となる。従って、モータ４１〜４３の動作状態を示す位置推定誤差信号を精度良く主制御装置１０に提供することができる為、また、主制御装置１０はモータ４１〜４３の動作状態を踏まえた適切な制御信号を各ＥＳＣ３１〜３３に供給することが可能となる。

また、各ＥＳＣ３１〜３３は温度センサ３９０を備える。温度センサ３９０は、例えば、モータドライバ３５０を構成するＭＯＳトランジスタ（図示せず）の温度を検知し、その情報をＣＰＵ３２０に供給する。

温度センサ３９０から供給される温度情報により、例えば、モータドライバ３５０を構成するＭＯＳトランジスタが過熱状態となったときに、そのＭＯＳトランジスタに供給する電流を制限する制御とすることで、過熱によるモータドライバ３５０の損傷を回避することが出来る。尚、この温度情報は、前述したトルク電流信号Ｉｑ、界磁電流信号Ｉｄの情報とともに、経時的に、ＣＰＵ３２０に供給するようにしてもよい。これによりモータの駆動状況をより正確に把握し、操縦者によって操作される操作端末（フライトコントローラ）に動作状況についての情報を伝えることができ、モータ駆動制御装置をより適正に制御できる。

また、ベクトル制御により、モータ４１〜４３を駆動する３相の駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗは正弦波になる。正弦波の駆動電流はモータ４１〜４３を低騒音、高効率、及び低消費電力で駆動することが出来る為、効率の良いモータ駆動制御装置を提供することが出来る。

図２は、モータドライバ３５０の構成例を示す図である。モータドライバ３５０は、電源電圧Ｖｃｃが供給される電源端子３５９にドレインが接続されたＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５１、３５３、３５５を有する。

ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５１のソースとＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５２のドレインが接続点４０１で接続される。ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５１のゲートには信号ｕが印加され、ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５２のゲートには、信号ｕの反転位相の信号ｘが印加される。接続点４０１はＵ相の出力端となる。

ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５３のソースとＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５４のドレインが接続点４０２で接続される。ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５３のゲートには信号ｖが印加され、ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５４のゲートには、信号ｖの反転位相の信号ｙが印加される。接続点４０２はＶ相の出力端となる。

ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５５のソースとＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５６のドレインが接続点４０３で接続される。ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５３のゲートには信号ｗが印加され、ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５６のゲートには、信号ｗの反転位相の信号ｚが印加される。接続点４０３はＷ相の出力端となる。

ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５２のソースは、シャント抵抗３８１を介して接地される。ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５２のソースとシャント抵抗３８１の接続点４１１からモータドライバ３５０の駆動電流のモニタ信号ａが供給される。

ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５４のソースは、シャント抵抗３８２を介して接地される。ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５４のソースとシャント抵抗３８２の接続点４１２からモータドライバ３５０の駆動電流のモニタ信号ｂが供給される。

ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５６のソースは、シャント抵抗３８３を介して接地される。ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３５６のソースとシャント抵抗３８３の接続点４１３からモータドライバ３５０の駆動電流のモニタ信号ｃが供給される。

図３は、位置推定誤差を説明する為のベクトル図である。横軸（ｄ軸とも呼ぶ）は、モータドライバ３５０に接続されたシャント抵抗３８１〜３８３に流れるモニタ信号ａ、ｂ、ｃを基にして算出した界磁電流成分を示す。図１に示す実施形態のモータ駆動制御装置において、回転座標変換３３８の後に出力される界磁電流信号Ｉｄに対応する。縦軸（ｑ軸とも呼ぶ）はトルク電流成分を示す。同じく、回転座標変換３３８の後に出力されるトルク電流信号Ｉｑに対応する。

ベクトル制御が理想的に行われている場合には、トルク電流成分方向（縦軸）に対する位置推定誤差θｅはゼロ「０」になる。すなわち、モータドライバ３５０に接続されたシャント抵抗３８１〜３８３に流れる電流値を基にして算出した信号は、界磁電流成分がゼロ「０」のベクトル１００として示される。換言すれば、ベクトル制御は、位置推定誤差θｅがゼロ「０」になる様にモータを制御する。

しかしながら、モータの負荷が急変した場合等、ベクトル制御が正常に行われない状態には、界磁方向の誘起電圧Ｅが発生することにより、前記シャント抵抗３８１〜３８３に流れる電流値を基にして算出した信号は、理想的なベクトル制御の場合の信号１００との間に位置推定誤差θｅが生じるため、ベクトル１０１となる。従って、この位置推定誤差θｅを常時、ＥＳＣ３１〜３３側から主制御装置１０に提供することにより、主制御装置１０は、モータの駆動状態を把握し、適正に制御することが可能となる。

しかしながら、ここで、位置推定誤差θｅが所定値よりも大きくなった場合、ベクトル制御が追随出来ない状態、すなわち、脱調の状態となってモータが停止する事態が生じる。従って、所定のしきい値を設け、位置推定誤差θｅが、そのしきい値を超えた時に異常を知らせる信号をＥＳＣ３１〜３３から主制御装置１０に供給する構成としても良い。あるいは、位置推定誤差θｅと共に、しきい値を超えたという異常を知らせる信号を主制御装置１０に供給する構成としても良い。位置推定誤差θｅと異常を知らせる信号は、ＥＳＣ３１〜３３のＣＰＵ３２０において生成する構成とすることが出来る。

位置推定誤差θｅは、モータドライバ３５０の駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗの情報から演算で求められる。すなわち、回転速度や回転位置を検出するセンサを使用せずに情報を得ることが出来る為、モータ駆動制御装置のコストダウンが図られる。本実施形態では、ソフトの代わりにベクトルエンジンを用いてモータの制御を実行している。このため、演算処理の簡素化を図ることができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態のモータ駆動制御装置の構成を示す図である。既述した実施形態の構成に対応する構成要素には同一の符号を付し、重複した記載は必要な場合にのみ行う。本実施形態のモータ駆動制御装置においては、図１の実施形態のモータ駆動制御装置のベクトル制御回路３３０に相当するハードロジック部３３０Ａを有する。

すなわち、図１の実施形態のモータ駆動制御装置における、ＰＩ制御３３２、３３４、固定座標変換３３６、空間ベクトル変換３３７、回転座標変換３３８、及び３相２相変換３３９をロジック演算処理を実行するハードロジックで構成する。ハードロジックは、ワイヤードロジックと呼ばれる場合が有る。

既述した様に、ベクトル制御回路３３０を含め、種々の信号変換処理を、例えばソフトウェアで行うことが出来る。例えば、図１の実施形態のモータ駆動制御装置に示すＣＰＵ３２０において、ベクトル制御回路３３０も含めてソフトウェアで処理する構成とすることは可能である。

しかし、図１の実施形態のモータ駆動制御装置における、ＰＩ制御３３２、３３４、固定座標変換３３６、空間ベクトル変換３３７、回転座標変換３３８、及び３相２相変換３３９等、一部の定型処理をソフトウェアによる処理から分離してハードロジック部３３０Ａで構成することにより、ＣＰＵ３２０においてすべてを処理する構成に比べてＣＰＵ３２０の負担を減らすことが出来る。

負担が軽減したＣＰＵ３２０の処理能力を、別の処理に割当てることが出来る。例えば、モータ４１〜４３の負荷が急変した場合の制御や、モータ４１〜４３の広範な回転数の変化幅に対して安定にベクトル制御を行う為の回転数の制御等に割当てることが出来る。

また、ハードロジックによる演算速度は、ソフトウェアによる演算速度に対して演算速度が早いと言う効果も有する。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態のモータ駆動制御装置の構成を示す図である。本実施形態は、操作端末１を備える。操作端末１は、操縦者によって操作される。操作端末１からの操作信号は、アンテナ２を介して無線信号３として、移動物体４に設けられたアンテナ５に供給される。

移動物体４は、例えば、通称、ドローン（ｄｒｏｎｅ）と呼ばれる無人マルチコプターである。各モータ４１〜４４によって回転する回転軸７１〜７４によってプロペラ８１〜８４が駆動される。プロペラ８１〜８４が回転することで揚力が発生し、移動体４が浮上する。無人マルチコプターは、３つ以上のロータが搭載される。例えば、４つのロータが搭載されるクワッドコプター、６つのロータが搭載されるヘキサコプター、８つのロータが搭載されるオクトコプター等がある。

アンテナ５で受信された無線信号３は、無線通信装置６に供給される。無線通信装置６は、アンテナ５で受信された無線信号３を、例えばデジタル信号の制御信号に変換して信号線７を介して主制御装置１０に供給する。

また、主制御装置１０は、信号線７を介して、例えば、モータ４１〜４４の動作状態を示す信号を無線通信装置６に供給する。無線通信装置６は、主制御装置１０からの信号を無線信号３に変換してアンテナ５を介して操作端末１のアンテナ２に送信する。これにより、操作端末１と移動物体４との間での双方向通信が行われる。

移動物体４には、例えば、既述した第１の実施形態のモータ駆動制御装置が搭載される。すなわち、移動物体４には、主制御装置１０、主制御装置１０からのＣＡＮ信号が供給されるＥＳＣ３１〜３４を備える。

各ＥＳＣ３１〜３４には、各モータ４１〜４４の温度を測定するモータ温度センサ６１〜６４からのデータが供給される。例えば、各ＥＳＣ３１〜３４は、各モータ温度センサ６１〜６４からのデータに基づき、対応するモータ４１〜４４に供給する駆動信号を制御して各モータ４１〜４４の回転速度を調整する。例えば、異常な高温状態にあるモータへの駆動電流の供給を停止する制御により、モータ４１〜４４が過熱により損傷する事態を回避することが出来る。

また、各モータ温度センサ６１〜６４からのデータを、各ＥＳＣ３１〜３４を介して主制御装置１０に供給する。かかる構成にすることで、主制御装置１０は、各モータ４１〜４４の温度情報を加味して各モータ４１〜４４に対する回転速度を制御する速度指示信号を生成する構成とすることが出来る。各モータ温度センサ６１〜６４のデータは、所定のタイミングで常時、主制御装置１０に供給される構成でも良いし、モータ４１〜４４の温度が予め定めたしきい値を超える状態になった場合に、主制御装置１０に異常信号として供給する構成であっても良い。

本実施形態によれば、主制御装置１０の制御信号はＣＡＮ通信伝送路２０を介して、各モータ４１〜４４の回転数を制御するＥＳＣ３１〜３４に供給される。主制御装置１０の制御信号を、ノイズ耐性に優れたＣＡＮ信号に変換してＥＳＣ３１〜３４に供給する構成とすることによって、主制御装置１０の制御命令を正確に各ＥＳＣ３１〜３４に供給する事が出来る。

また、主制御装置１０は、速度指示信号をＣＡＮデータにしてＣＡＮ通信伝送路２０を介して各ＥＳＣ３１〜３４に供給する。各ＥＳＣ３１〜３４から、モータの動作状態を示す信号がＣＡＮ通信伝送路２０を介して主制御装置１０に供給される。すなわち、主制御装置１０と各ＥＳＣ３１〜３４の間でＣＡＮ通信伝送路２０を介して双方向通信が行われる。この為、主制御装置１０は、各モータ４１〜４４の動作状態に応じた制御を行うことが出来る。

また、主制御装置１０から各モータ４１〜４４の動作状態の情報を、無線通信装置６を含む無線回線により操作端末１に送信することにより、操作者が各モータ４１〜４４の動作状態を掌握することが出来る。これにより、操作者は移動物体４の飛行状態を掌握して操作端末１の操作を行うことが可能となる。

尚、各モータ４１〜４４によって回転する回転軸７１〜７４によりプロペラ８１〜８４が駆動される実施形態に限らない。例えば、移動物体４は、モータ４１〜４４によって車輪（図示せず）が駆動される、所謂、ラジコンカーや二輪車や、船、ロボット等、車輪以外で駆動されるものであっても良い。主制御装置１０から供給される回転速度を指示する速度指示信号が各ＥＳＣ３１〜３４に供給され、各モータ４１〜４４の回転速度が制御されることにより走行が制御される。

主制御装置１０と各ＥＳＣ３１〜３４は、通信規格ＲＳ４８５（ＲｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄＳｔａｎｄａｒｄ４８５、以降、ＲＳ４８５と呼ぶ）に準拠した伝送路で双方通信を行う構成で有っても良い。ＲＳ４８５においても、差動データに変換した信号による送受信が可能である。ＲＳ４８５は、シリアルインターフェース規格であり、差動ペアでデータが送信される。

例えば、主制御装置１０に、モータの回転速度を指示するＰＷＭ制御信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をＲＳ４８５に則したＲＳ４８５仕様のデジタル信号に変換するトランシーバを備える構成とすることが出来る。

主制御装置１０からの信号は、ＲＳ４８５に準拠した伝送路を介して各ＥＳＣ３１〜３４に供給し、供給された差動データを、各ＥＳＣ３１〜３４が備えるトランシーバ（図示せず）によって変換して、各ＥＳＣ３１〜３４が備えるＣＰＵ３２０に供給する構成とすることが出来る。

ＲＳ４８５に準拠した伝送路で送受信されるデータは、ＣＡＮ信号と同様に差動データである為、主制御装置１０からの制御命令をノイズ耐性に優れた状態でＥＳＣ３１〜３４に供給することが出来る。これにより、主制御装置１０によりモータ４１〜４４の回転速度を正確に制御することが出来る。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１操作端末、４移動物体、６無線通信装置、１０主制御装置、２０ＣＡＮ通信伝送路、３１〜３４ＥＳＣ、４１〜４４モータ、３３０ベクトル制御回路。

Claims

モータの速度指示信号を供給する主制御装置と、
前記速度指示信号に応じて、前記モータの速度を制御する複数の速度制御装置と、
を有するモータ駆動制御装置であって、
前記速度制御装置は、
前記速度指示信号に応答して、トルク電流指示信号と界磁電流指示信号を生成する制御信号生成回路と、
温度を測定し、温度データを出力して前記制御信号生成回路に供給する温度センサと、
前記トルク電流指示信号と前記界磁電流指示信号に基づいて前記モータに駆動電流を供給するモータドライバと、
前記モータからのトルク電流信号と界磁電流信号が、前記トルク電流指示信号と界磁電流指示信号に夫々一致する様に制御するベクトル制御回路と、
前記モータからのトルク電流信号と界磁電流信号の情報を前記主制御装置に供給する供給回路と、
を具備し、
前記速度制御装置は、前記温度データに応じて前記駆動電流を制御することを特徴とするモータ駆動制御装置。
前記主制御装置が供給する前記速度指示信号は、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）仕様に則して生成され、ＣＡＮ通信伝送路を介して前記ベクトル制御回路に供給されることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
前記ベクトル制御回路は、ロジック演算処理を実行するハードロジックによって、ベクトル制御が行われることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置。
前記ベクトル制御回路は、ＰＩ制御、固定座標変換、空間ベクトル変換、３相２相変換、回転座標変換が実行されることを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動制御装置。
前記速度指示信号は通信規格ＲＳ４８５（ＲｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄＳｔａｎｄａｒｄ４８５）に則して生成されることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
前記主制御装置に操作信号としての制御信号を、無線通信によって供給する無線通信装置を更に備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。
前記温度センサは、前記モータドライバの温度を測定することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
前記供給回路は前記温度データを前記主制御装置に供給し、前記主制御装置は前記温度データに応じて前記速度指示信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
前記供給回路は、前記温度データが所定のしきい値を越えた場合に異常を知らせる信号を前記主制御装置に供給することを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動制御装置。