JP7327680B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

この出願は、２０２０年８月３日に日本に出願された特許出願第２０２０－１３１９２６号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。

本開示は、モータを駆動するための、電源から供給される電源電圧が一時的に低下し、その後、上昇して通常の電源電圧に復帰する際に、その電源電圧の変動に追従してモータの回転速度が変動することを抑制する変動抑制制御を実行するモータ制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、車両の電動ファンの運転方法が記載されている。この運転方法によれば、電動ファンを回転させるモータの駆動電圧が変動（低下）した場合、モータ速度が、電圧変動がない場合の所望の速度よりも低い所望の速度に調節される。この低い所望の速度は、駆動電圧が低下から復帰するまで維持される。そして、駆動電圧がある程度のレベルまで復帰してから所定の時間が経過すると、所望の速度は、低い所望の速度から元の速度へ継続的かつ直線的に増加される。

米国特許番号９６６７１８５

上記の特許文献１の技術によれば、駆動電圧が変動した場合、モータの回転速度は、電圧変動がない場合の所望の速度よりも低い速度に調節されるので、駆動電圧の変動に追従するようにモータの回転速度も変動してしまうことを回避することはできる。

しかしながら、特許文献１の技術では、駆動電圧が変動（低下）している間、モータの回転速度は、一定値である低い所望の速度に維持され、電源電圧がある程度のレベルまで復帰してから所定の時間が経過すると、その時点から直線的に元の所望の速度まで増加される。このため、モータの回転速度の変化が唐突に生じ、その変化が車両の乗員に違和感を生じさせる虞がある。

本開示は、上述した点に鑑みてなされたものであり、モータを駆動するための電源電圧が変動したときに、車両の乗員に違和感を生じさせることなく、モータの回転速度の変動を抑制することが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示に係るモータ制御装置は、モータを駆動するための、電源から供給される電源電圧が一時的に低下し、その後、上昇して通常の電源電圧に復帰する際に、その電源電圧の変動に追従してモータの回転速度が変動することを抑制する変動抑制制御を実行するものであって、
低下した電源電圧が上昇に転じたことを検出する検出部と、
検出部により電源電圧が上昇に転じたことが検出されたことに応じて、電源電圧の低下に応じて低下した実際のモータ回転速度が、時間の経過とともに、目標モータ回転速度に近づく接近速度が、初期の上昇速度は緩やかであるが、時間の経過とともに、その上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下するように、所定の関数を用いてモータへ印加するための印加電圧を生成する生成部と、を備え、
生成部が生成した印加電圧をモータに印加することにより、変動抑制制御が実行されるように構成される。

上述したように、本開示に係るモータ制御装置によれば、生成部が、所定の関数を用いて滑らかに変化するモータ印加電圧を生成する。このため、モータ回転速度が唐突に変化することを抑制することができる。生成部により生成されるモータ印加電圧は、電源電圧の低下により低下した実際のモータ回転速度が、時間の経過とともに、目標モータ回転速度に近づく接近速度が徐々に高まるように生成される。換言すれば、電源電圧が上昇に転じた直後の初期の接近速度は緩やかであるため、電源電圧が変動を繰り返すような場合であっても、電源電圧の変動に係わらず、モータ回転速度の変動を小さく抑えることができる。また、電源電圧が通常の電圧に復帰して安定した場合には、接近速度が時間の経過とともに徐々に高まるようにモータ印加電圧が生成されるので、実際のモータ回転速度を速やかに目標モータ回転速度に近づけることができる。さらに、その後、接近速度が徐々に低下されるようにモータ印加電圧が生成されるので、実際のモータ回転速度を緩やかに目標モータ回転速度に近似させることができる。

なお、請求の範囲における括弧内の参照番号は、本開示の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本開示の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の、請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

第１実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す構成図である。 図１のモータ制御装置の動作を説明するための波形図である。 モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}について説明するための説明図である。 低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが元の電圧値に復帰する際に、低下、上昇を繰り返した場合のモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}の変化の様子を示す波形図である。 第１実施形態に係るモータ制御装置により実行される、電源電圧Ｖ_ＤＣの変動に追従して３相モータの回転速度が変動することを抑制する変動抑制制御の処理内容を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す構成図である。 図６のモータ制御装置の動作を説明するための波形図である。 第２実施形態に係るモータ制御装置により実行される、電源電圧Ｖ_ＤＣの変動に追従して３相モータの回転速度が変動することを抑制する変動抑制制御の処理内容を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るモータ制御装置について、図面を参照して説明する。本実施形態に係るモータ制御装置は、詳しくは後述するが、３相モータを駆動するための、電源から供給される電源電圧が一時的に低下し、その後、上昇して通常の電源電圧に復帰する際に、その電源電圧の変動に追従して３相モータの回転速度が変動することを抑制することができる。このため、本実施形態に係るモータ制御装置が制御対象とする３相モータは、例えば、車両の空調装置のブロワファンを回転させるファンモータとして好適に用いることができる。車載電源から供給される電源電圧が変動しても、ファンモータの回転速度の変動を抑制することができれば、例えば、車室内に吹き出される空調風の風量の変化に伴う騒音の発生が抑えられるためである。ただし、本実施形態に係るモータ制御装置の制御対象となる３相モータの用途はファンモータに限られない。すなわち、本実施形態に関わるモータ制御装置は、車両に搭載される各種の３相モータを制御対象としてもよい。また、車両以外の用途で用いられる３相モータを制御対象としてもよい。また、制御対象となるモータは３相モータ以外のモータであってもよい。

図１は、第１実施形態に係るモータ制御装置１０の構成を示している。図１に示すように、モータ制御装置１０は、偏差演算部１２、ＰＩ演算部１４、上限設定部としてのモータ印加電圧上限（Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}）演算部１６、算出部としてのＤｕｔｙ演算部１８、駆動部としてのＰＷＭ駆動信号生成部２０、インバータ２２、および電流検出部２４などを備えている。これらモータ制御装置１０の構成の内の一部、例えば、ＰＩ演算部１４、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６、およびＤｕｔｙ演算部１８などは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えた一般的な構成を有するマイコンによって構成することができる。

偏差演算部１２は、図示しない上位の制御装置から与えられる目標モータ回転速度ω^＊と、実際のモータ回転速度ωとの偏差を演算する。演算した偏差はＰＩ演算部１４に与えられる。ＰＩ演算部１４は、比例積分制御（ＰＩ制御）により、目標モータ回転速度ω^＊と、実際のモータ回転速度ωとの偏差に応じた制御量を、モータ印加電圧として演算する。このモータ印加電圧を、ＰＷＭ制御を通じて３相モータの各相のコイルに印加することにより、実際のモータ回転速度ωを目標モータ回転速度ω^＊に近似させることができる。なお、目標モータ回転速度ω^＊と、実際のモータ回転速度ωとの偏差に応じた制御量（モータ印加電圧）を演算するための制御則は、ＰＩ制御に限定されず、他の制御則（例えば、ＰＩＤ制御、ＰＤ制御など）を用いてもよい。

Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６は、ＰＩ演算部１４によって演算されたモータ印加電圧に対して、上限電圧として設定されるモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を演算する。Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６は、電源電圧Ｖ_ＤＣの変動（一時的な低下から元の電源電圧Ｖ_ＤＣへの復帰）が発生しない限り、図２に示すように、電源電圧Ｖ_ＤＣに等しい電圧をモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}として演算する。このため、図１に示すように、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６は、電源電圧Ｖ_ＤＣを取り込んで、その電圧値を検出可能に構成されている。あるいは、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６は、電源電圧Ｖ_ＤＣの変動が発生しない場合、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を設定しないように構成してもよい。

しかしながら、例えば、電動パワーステアリングを負荷の高い状態で使用した場合など、電力消費の大きい電気機器や電子機器が作動したとき、車載バッテリから供給される電源電圧Ｖ_ＤＣが一時的に低下する場合がある。このような電源電圧Ｖ_ＤＣの変動が発生した場合、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６は、図２に示すように、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じた時点ｔ３の電圧値から、電源電圧Ｖ_ＤＣの復帰後の電圧値に向けて、初期の上昇速度は緩やかであるが、時間の経過とともに、その上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下して、時点ｔ４にて、復帰後の電圧値に近似するように変化するモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を演算する。

このように変化するモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}は、例えば、カットオフ周波数を、時間の経過とともに、比例関係よりも大きく増加する２次の時間変数とした一次遅れ系の伝達関数を用いて演算することができる。例えば、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}は、一次遅れ伝達関数を用いて、以下の数式１によって表すことができる。
（数１）
Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}（ｎ）＝Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}（ｎ－１）＋２πＦＴ（Ｖ_ＤＣ－Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}（ｎ－１））
数式１において、Ｆはカットオフ周波数、Ｔはサンプリング周期を表している。また、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}（ｎ－１）はモータ印加電圧上限の前回値、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}（ｎ）はモータ印加電圧上限の今回値を表している。

そして、本実施形態においては、数式１のカットオフ周波数Ｆが、以下の数式２に示すように、２次の時間変数として演算される。
（数２）
Ｆ＝Ｆ_０＋Ｆ_０Ｃ^２
数式２において、Ｆ_０はカットオフ周波数初期値、Ｃはカットオフ周波数カウンタを表している。カットオフ周波数カウンタＣは、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じたことが検出されると、その検出に応じてカウント動作を開始する。カットオフ周波数カウンタＣのカウント値を２乗してカットオフ周波数初期値Ｆ_０と乗算することにより、数式２により算出されるカットオフ周波数Ｆは、図３に示すように、時間の経過とともに、その値が急激に増加するようになる。

このように、カットオフ周波数Ｆを２次の時間変数とした一次遅れ伝達関数を用いてモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を演算することにより、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}は、一時遅れ伝達関数による変化と、カットオフ周波数の変化とが合成されて、図３に示すように、Ｓ字カーブに沿って滑らかに変化するようになる。すなわち、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}は、初期の上昇速度は緩やかであるが、時間の経過とともに、その上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下するように滑らかに変化する。初期の上昇速度を緩やかとすることにより、例えば、図４に示すように、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが元の電圧値に復帰する際に低下、上昇を繰り返すことがあっても、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}の変動は小さく抑えられる。従って、このモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}に相当する電圧を３相モータの各相のコイルに印加することにより、電源電圧Ｖ_ＤＣが繰り返し変動した場合であっても、モータ回転速度ωの変動を小さく抑えることができるようになる。

なお、上記において、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を、カットオフ周波数Ｆを２次の時間変数とした一次遅れ伝達関数を用いて演算する例が説明された。しかしながら、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}は、別の関数を用いて演算することも可能である。例えば、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を演算するために、カットオフ周波数Ｆを３次の時間変数とした一次遅れ伝達関数を用いてもよい。さらに、指数関数やシグモイド関数を用いて、Ｓ字状に変化するモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を演算することも可能である。いずれの場合であっても、所望の関数を用いてモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を演算することにより、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６は、Ｓ字状に滑らかに変化するモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を演算することができる。

Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６は、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じたことが検出された時点ｔ３から、演算されるモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}が電源電圧Ｖ_ＤＣに近似する（または実際のモータ回転速度ωが目標モータ回転速度ω^＊に近似する）時点ｔ４までの期間は、演算したモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}をＤｕｔｙ演算部１８に与える。それ以外の期間については、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６は、ＰＩ演算部１４によって演算されたモータ印加電圧をＤｕｔｙ演算部１８に与える。あるいは、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６は、ＰＩ演算部１４によって演算されたモータ印加電圧がモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}よりも大きければ、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}をＤｕｔｙ演算部１８に与え、ＰＩ演算部１４によって演算されたモータ印加電圧がモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}以下であれば、ＰＩ演算部１４によって演算されたモータ印加電圧をＤｕｔｙ演算部１８に与えるようにしてもよい。

Ｄｕｔｙ演算部１８は、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６から与えられたモータ印加電圧またはモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}と、電源電圧Ｖ_ＤＣとに基づいて、ＰＷＭデューティを演算する。例えば、Ｄｕｔｙ演算部１８は、電源電圧Ｖ_ＤＣの大きさに対するモータ印加電圧またはモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}の大きさの比に対応するＰＷＭデューティを演算することができる。従って、例えば、Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６がモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}をＤｕｔｙ演算部１８に与える場合、Ｄｕｔｙ演算部１８は、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}に相当する印加電圧を三相モータ３０の各相のコイルに印加するためのＰＷＭデューティを演算することになる。Ｄｕｔｙ演算部１８によって演算されたＰＷＭデューティは、ＰＷＭ駆動信号生成部２０に与えられる。

ＰＷＭ駆動信号生成部２０は、Ｄｕｔｙ演算部１８によって演算されたＰＷＭデューティに応じたパルス幅を有するＰＷＭ駆動信号を生成し、インバータ２２に出力する。インバータ２２は、図示しない直流電源である車載バッテリからの直流電力を交流電力に変換して３相モータ３０に供給する。インバータ２２は、車載バッテリの正極と負極との間で並列接続された３相のレグを備えている。各相のレグは、直列接続された複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴなど）を備えている。インバータ２２の各相のレグに設けられたスイッチング素子が、ＰＷＭ駆動信号生成部２０によって生成されたＰＷＭ駆動信号に従ってＰＷＭ制御されることで、車載バッテリから供給される直流電力が交流電力に変換され、３相モータ３０に供給される。この際、３相モータ３０の各相のコイルには、ＰＩ演算部１４にて演算されたモータ印加電圧、またはＶ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６にて演算されたモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}に相当する電圧が印加される。

電流検出部２４は、３相モータ３０において通電対象とする各相のコイルの切り替えにより、各相のコイルに発生する誘起電圧に基づく電流を検出する。このように、各相のコイルに発生する誘起電圧に基づく電流を検出することにより、３相モータ３０の実際の回転速度ωを算出することができる。３相モータ３０の実際の回転速度ωの算出は、電流検出部２４においてなされてもよいし、電流検出部２４とは別の構成において、検出した電流に基づいて、３相モータ３０の実際の回転速度ωを算出してもよい。あるいは、３相モータ３０の実際の回転速度ωを検出するために、３相モータ３０の回転位置を検出する位置センサを利用してもよい。

次に、本実施形態に係るモータ制御装置１０において、電源電圧Ｖ_ＤＣが一時的に低下し、その後、上昇して通常の電源電圧Ｖ_ＤＣに復帰する際に、その電源電圧Ｖ_ＤＣの変動に追従して３相モータ３０の回転速度が変動することを抑制する変動抑制制御の処理内容の一例を、図５のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＳ１００では、目標モータ回転速度ω^＊に従って、モータ回転速度をＰＩ制御する。これにより、３相モータ３０の実際の回転速度ωは、目標モータ回転速度ω^＊に追従するように制御される。このような制御により、例えば、図２に示すように、電源電圧Ｖ_ＤＣの一時的な低下が時点ｔ１で始まっても、その後の時点ｔ２までの間、実際のモータ回転速度ωは目標モータ回転速度ω^＊に維持される。

ここで、図２の時点ｔ１から時点ｔ２までの間は、電源電圧Ｖ_ＤＣの低下によらず、実際のモータ回転速度ωを目標モータ回転速度ω^＊に維持するため、ＰＷＭデューティが増加されている。しかし、時点ｔ２において、ＰＷＭデューティが１００％に達して、それ以上のＰＷＭデューティの増加ができなくなる。そのため、時点ｔ２以降は、ＰＩ制御によって、実際のモータ回転速度ωを目標モータ回転速度ω^＊に維持することができなくなり、電源電圧Ｖ_ＤＣの低下に応じて、実際のモータ回転速度ωも低下せざるをえなくなる。

図２の時点ｔ３において、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが増加に転じると、ＰＷＭデューティは、１００％から１００％未満の値に低下する。図５のフローチャートのステップＳ１１０は、電源電圧Ｖ_ＤＣが一時的に低下してＰＷＭデューティが１００％となった後に、ＰＷＭデューティが１００％から１００％未満の値（例えば、９８％）に低下したことを判定する。つまり、ステップＳ１１０では、ＰＷＭデューティの変化に基づいて、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが増加に転じたことを判定する。なお、電源電圧Ｖ_ＤＣが増加に転じたかどうかは、電源電圧Ｖ_ＤＣの変化から直接的に判定しても良い。ステップＳ１１０の判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、ステップＳ１２０の処理に進む。一方、ステップＳ１１０の判定結果が「Ｎｏ」である場合、ステップＳ１００の処理に戻る。

ステップＳ１２０では、電源電圧Ｖ_ＤＣの上昇に即座に追従して、３相モータ３０の回転速度が急上昇し、その結果、電源電圧Ｖ_ＤＣの変動に応じて３相モータ３０の回転速度が変動することを抑制する変動抑制制御を開始する。具体的には、このステップＳ１２０において、上述したカットオフ周波数カウンタＣのカウントを開始する。

ステップＳ１３０では、変動抑制制御において演算されるモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}が、元の電圧値に復帰した電源電圧Ｖ_ＤＣ以上になったかどうか判定する。このステップＳ１３０の判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、もはや変動抑制制御を継続して実行する必要がないので、ステップＳ１７０の処理に進む。一方、ステップＳ１３０の判定結果が「Ｎｏ」である場合、変動抑制制御を継続実行するため、ステップＳ１４０の処理に進む。なお、ステップＳ１３０において、追加的にまたは代替的に、実際のモータ回転速度ωが目標モータ回転速度ω^＊以上となったことを判定してもよい。

ステップＳ１４０では、所望の関数を利用して、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じた時点ｔ３の電圧値から、電源電圧Ｖ_ＤＣの復帰後の電圧値に向けて、初期の上昇速度は緩やかであるが、時間の経過とともに、その上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下して、時点ｔ４にて、復帰後の電圧値に近似するように変化するモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を演算する。なお、ステップＳ１４０のモータ印加電圧演算処理は、ステップＳ１３０において、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}が電源電圧Ｖ_ＤＣ以上であると判定されるまで繰り返し実行される。このように繰り返されるステップＳ１４０のモータ印加電圧演算処理においては、実行される毎に、カットオフ周波数カウンタＣのカウント値、電源電圧Ｖ_ＤＣ、およびモータ印加電圧上限の前回値が変化するので、Ｓ字状のカーブに沿って変化する、それぞれ異なるモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}が演算される。

ステップＳ１５０では、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}に相当する印加電圧を三相モータ３０の各相のコイルに印加するためのＰＷＭデューティを演算する。演算されたＰＷＭデューティは、ステップＳ１６０において、ＰＷＭ駆動信号生成部２０に出力される。

ステップＳ１７０では、変動抑制制御を終了する。このタイミングで、カットオフ周波数カウンタＣのカウント動作は停止される。そして、ステップＳ１８０において、カットオフ周波数カウンタＣのカウント値をクリアする。その後、図５のフローチャートに示す処理は終了する。

上述したように、本実施形態に係るモータ制御装置１０によれば、所定の関数を用いて、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じた時点ｔ３の電圧値から、電源電圧Ｖ_ＤＣの復帰後の電圧値に向けて、滑らかに変化するモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を演算する。そして、演算したモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}に相当する印加電圧を３相モータ３０の各相のコイルに印加する。このため、実際のモータ回転速度ωが唐突に変化することを抑制することができる。

モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}は、電源電圧Ｖ_ＤＣの低下により低下した実際のモータ回転速度ωが、時間の経過とともに、目標モータ回転速度ω^＊に近づく接近速度が徐々に高まるように生成される。換言すれば、電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じた直後の初期の接近速度は緩やかであるため、電源電圧Ｖ_ＤＣが変動を繰り返すような場合であっても、電源電圧Ｖ_ＤＣの変動に係わらず、実際のモータ回転速度ωの変動を小さく抑えることができる。

また、電源電圧Ｖ_ＤＣが通常の電圧値に復帰して安定した場合には、モータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}は、実際のモータ回転速度ωが目標モータ回転速度ω^＊に近づく接近速度が時間の経過とともに徐々に高まるようにモータ印加電圧が生成される。このため、実際のモータ回転速度ωを速やかに目標モータ回転速度ω^＊に近づけることができる。さらに、その後、接近速度が徐々に低下されるようにモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}が生成されるので、実際のモータ回転速度ωを緩やかに目標モータ回転速度ω^＊に近似させることができる。

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に係るモータ制御装置について、図面を参照して説明する。上述した第１実施形態に係るモータ制御装置１０では、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇する際に、モータ印加電圧に対する上限であるモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}を定めることにより、実際のモータ回転速度ωの変動を抑制するものであった。

それに対して、第２実施形態に係るモータ制御装置１１０は、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇する際に、電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じた時点の実際のモータ回転速度ωから目標モータ回転速度ω^＊に向けて、時間の経過とともに、上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下するように変化する過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔを定めることにより、実際のモータ回転速度ωの変動を抑制するものである。以下、第１実施形態に係るモータ制御装置１０との相違点を中心に、第２実施形態に係るモータ制御装置について説明する。

図６に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置１１０は、第１実施形態に係るモータ制御装置１０のＶ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}演算部１６に代えて、過渡目標設定部としての過渡目標モータ回転速度（ｎ_ｔｒｇｔ）演算部１１６を有する。

ｎ_ｔｒｇｔ演算部１１６は、電源電圧Ｖ_ＤＣの変動（一時的な低下から元の電源電圧Ｖ_ＤＣへの復帰）が発生しない限り、図７に一点鎖線で示すように、目標モータ回転速度ω^＊に等しい回転速度を過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔとして定める。あるいは、ｎ_ｔｒｇｔ演算部１１６は、図７の時点ｔ２で、ＰＷＭデューティが１００％であるにも係わらず、実際のモータ回転速度ωが低下し始めた場合、その実際のモータ回転速度ωの低下に追従するように、過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔを設定してもよい。さらに、ｎ_ｔｒｇｔ演算部１１６は、電源電圧Ｖ_ＤＣが一時的に低下し、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じるまでは、過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔを設定しないように構成してもよい。

しかしながら、電源電圧Ｖ_ＤＣが一時的に低下し、その後、元の電源電圧Ｖ_ＤＣに復帰するような電源電圧Ｖ_ＤＣの変動が発生した場合、ｎ_ｔｒｇｔ演算部１１６は、図７に示すように、所望の関数を利用して、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じた時点ｔ３の実際のモータ回転速度ωから、目標モータ回転速度ω^＊に向けて、初期の上昇速度は緩やかであるが、時間の経過とともに、その上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下して、時点ｔ４にて、目標モータ回転速度ω^＊に近似するように変化する過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔを演算する。

なお、過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔを演算するために利用される所望の関数として、第１実施形態と同様に、カットオフ周波数Ｆを２次の時間変数とした一次遅れ伝達関数、カットオフ周波数Ｆを３次の時間変数とした一次遅れ伝達関数、指数関数、またはシグモイド関数などを用いることができる。

ＰＩ演算部１１４は、少なくとも図７の時点ｔ３から時点ｔ４にかけて、実際のモータ回転速度ωと過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔとの偏差に応じた制御量を、モータ印加電圧として演算する。Ｄｕｔｙ演算部１１８は、電源電圧Ｖ_ＤＣの大きさに対するＰＩ演算部１１４にて演算されたモータ印加電圧の大きさの比に対応するＰＷＭデューティを演算する。これにより、図７に示すように、時点ｔ３から時点ｔ４までの期間、電源電圧Ｖ_ＤＣの元の電圧値への復帰に係わらず、実際のモータ回転速度ωが過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔに従い、Ｓ字状に変化するように、３相モータ１３０の各相のコイルへ印加する電圧を制御することができる。この結果、本実施形態に係るモータ制御装置１１０によっても、電源電圧Ｖ_ＤＣが一時的に低下し、その後、元の電圧値まで復帰するような電源電圧Ｖ_ＤＣの変動が発生した際に、第１実施形態で説明したのと同様の作用効果を奏することができる。

図８は、本実施形態に係るモータ制御装置１１０において、電源電圧Ｖ_ＤＣが一時的に低下し、その後、上昇して通常の電源電圧Ｖ_ＤＣに復帰する際に、その電源電圧Ｖ_ＤＣの変動に追従して３相モータ３０の回転速度が変動することを抑制する変動抑制制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２００～ステップＳ２２０、およびステップＳ２７０～Ｓ２８０は、図５のフローチャートのステップＳ１００～Ｓ１２０、およびステップＳ１７０～Ｓ１８０と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２３０では、変動抑制制御において演算される過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔが、上位の制御装置から与えられる目標モータ回転速度ω^＊に一致したかどうかを判定する。この判定処理において、実際のモータ回転速度ωは過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔに従って変化するので、実際のモータ回転速度ωが目標モータ回転速度ω^＊に一致したかどうかを判定するようにしてもよい。このステップＳ２３０の判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、もはや変動抑制制御を継続して実行する必要がないので、ステップＳ２７０の処理に進む。一方、ステップＳ２３０の判定結果が「Ｎｏ」である場合、変動抑制制御を継続実行するため、ステップＳ２４０の処理に進む。

ステップＳ２４０では、所望の関数を利用して、低下した電源電圧Ｖ_ＤＣが上昇に転じた時点ｔ３の実際のモータ回転速度ωから、目標モータ回転速度ω^＊に向けて、初期の上昇速度は緩やかであるが、時間の経過とともに、その上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下して、時点ｔ４にて、目標モータ回転速度ω^＊に近似するように変化する過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔを演算する。なお、ステップＳ２３０の判定結果が「Ｙｅｓ」となるまで、ステップＳ２４０において、過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔが繰り返し演算されることは、第１実施形態のモータ印加電圧上限Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}の演算と同様である。

ステップＳ２５０では、過渡目標モータ回転速度ｎ_ｔｒｇｔと実際のモータ回転速度ωとの偏差に応じたモータ印加電圧を三相モータ１３０の各相のコイルに印加するためのＰＷＭデューティを演算する。そして、ステップＳ２６０において、演算したＰＷＭデューティをＰＷＭ駆動信号生成部１２０に出力する。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した各実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、様々に変形して実施することが可能である。

例えば、本明細書に記載のモータ制御装置１０、１１０及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより実現され得る。あるいは、本明細書に記載のモータ制御装置１０、１１０及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本明細書に記載のモータ制御装置１０、１１０及びその手法は、コンピュータプログラムを実行する一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

Claims (7)

1. モータ（３０、１３０）を駆動するための、電源から供給される電源電圧が一時的に低下し、その後、上昇して通常の電源電圧に復帰する際に、その電源電圧の変動に追従して前記モータの回転速度が変動することを抑制する変動抑制制御を実行するモータ制御装置（１０、１１０）であって、
   低下した電源電圧が上昇に転じたことを検出する検出部（Ｓ１１０、Ｓ２１０）と、
   前記検出部により電源電圧が上昇に転じたことが検出されたことに応じて、電源電圧の低下に応じて低下した実際のモータ回転速度（ω）が、時間の経過とともに、目標モータ回転速度（ω^＊）に近づく接近速度が、初期の上昇速度は緩やかであるが、時間の経過とともに、上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下するように、所定の関数を用いて前記モータへ印加するための印加電圧を生成する生成部（１６、１８、２０、２２、１１６、１１８、１２０、１２２）と、を備え、
   前記生成部が生成した印加電圧を前記モータに印加することにより、前記変動抑制制御が実行されるモータ制御装置。
2. 前記モータはインバータを介してＰＷＭ制御されるものであり、
   前記生成部（１６、１８、２０、２２）は、
   前記所定の関数を用いて、上昇に転じた時点の電源電圧から復帰後の通常の電源電圧に向けて、初期の上昇速度は緩やかであるが、時間の経過とともに、上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下するように変化するモータ印加電圧上限（Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}）を設定する上限設定部（１６）と、
   電源電圧の上昇に係わらず、前記上限設定部が設定したモータ印加電圧上限（Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}）に相当する印加電圧を前記モータに印加するためのＰＷＭデューティを算出する算出部（１８）と、
   前記算出部によって算出されたＰＷＭデューティに従ってインバータ（２２）を駆動する駆動部（２０）と、を備える請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記モータはインバータを介してＰＷＭ制御されるものであり、
   前記生成部（１１６、１１８、１２０、１２２）は、
   前記所定の関数を用いて、電源電圧が上昇に転じた時点の実際のモータ回転速度から目標モータ回転速度（ω^＊）に向けて、初期の上昇速度は緩やかであるが、時間の経過とともに、上昇速度が徐々に高まり、その後、上昇速度が徐々に低下するように変化する過渡目標モータ回転速度（ｎ_ｔｒｇｔ）を設定する過渡目標設定部（１１６）と、
   電源電圧の上昇に係わらず、実際のモータ回転速度（ω）を前記過渡目標設定部が設定した過渡目標モータ回転速度（ｎ_ｔｒｇｔ）に追従して変化させるためのＰＷＭデューティを算出する算出部（１１８）と、
   前記算出部によって算出されたＰＷＭデューティに従ってインバータ（１２２）を駆動する駆動部（１２０）と、を備える請求項１に記載のモータ制御装置。
4. ＰＷＭデューティが１００％であるにも係わらず、実際のモータ回転速度（ω）が目標モータ回転速度（ω^＊）よりも低下し、その後、ＰＷＭデューティが１００％から１００％未満に変化したことをもって、前記検出部は、電源電圧が低下し、その低下した電源電圧が上昇に転じたことを検出する請求項２又は３に記載のモータ制御装置。
5. 前記上限設定部が設定するモータ印加電圧上限（Ｖ_{Ｍ ｌｉｍｉｔ}）が、復帰後の電源電圧（Ｖ_ＤＣ）以上になったとき、前記変動抑制制御を終了する請求項２に記載のモータ制御装置。
6. 前記過渡目標設定部が設定する過渡目標モータ回転速度（ｎ_ｔｒｇｔ）が目標モータ回転速度（ω^＊）に一致したとき、前記変動抑制制御を終了する請求項３に記載のモータ制御装置。
7. 前記所定の関数は、時間の経過とともに、比例関係よりも大きく増加するカットオフ周波数を含む一次遅れ系の伝達関数である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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