JPH07274569A - 電気モ−タの通電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＳＲモ−タが回転する時に発生する振動及び
騒音を低減する。目標値が変化する時の電流の追従遅れ
をなくす。 【構成】 ２つの基準レベルＶｒ１，Ｖｒ２を設け、Ｖ
ｒ１＜Ｖｒ２とし、それらと検出した電流レベルＶｓ６
との大小関係を識別し、Ｖｓ６＜Ｖｒ１なら２つのトラ
ンジスタ１８ａ，１８ｂをオンし、Ｖｒ１＜Ｖｓ６＜Ｖ
ｒ２なら一方のトランジスタをオンし他方をオフし、Ｖ
ｒ２＜Ｖｓ６なら両方のトランジスタをオフする。信号
Ｓ５が低レベルの時には、Ｖｓ６とは無関係に両方のト
ランジスタをオフし、電流の変化速度を速くする。Ｖｒ
１，Ｖｒ２，Ｓ５の波形情報を、メモリの回転位置に対
応付けたアドレスに保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気モ−タの通電制御
に関し、特にスイッチドレラクタンスモ−タを駆動する
用途に適する通電制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】この種のＳＲモ−タに関する従来技術は、
例えば、特開平１−２９８９４０号公報に開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＳＲモ−タは、構造が
簡単で、機械的に頑丈であり、高温下での動作も可能で
ある等々の長所を有しているが、ほとんど実用的に利用
されていないのが実情である。その原因の１つは、回転
時に発生する騒音が大きいことである。

【０００５】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。

【０００６】また、電気コイルに流す電流を必要な値に
維持するために、その通電期間中に短い周期で電流をチ
ョッピングする（図５参照）ことが実施されている。と
ころが、チョッピング時の電流レベルの変化が速い場合
には、それによって磁気吸引力も速く変動するので、振
動が生じ、大きな騒音が生じる。また、この騒音を抑制
するために、チョッピング時の電流レベルの変化を遅く
すると、例えばコイルの通電相切換時のように電流の速
い変化が必要とされる時に、実際の電流の変化が目標値
に追従できなくなり、モ−タの回転駆動トルクが低下す
る。

【０００７】また、一般的な電気モ−タの電流をチョッ
ピング制御によって目標値に維持する場合においても、
電流の変化の速さに応じて、通電オン／オフ時の立上
り，立下りが遅れたり、目標値と実際の電流値との偏差
が大きくなってオ−バ−シュ−トが生じる場合がある。

【０００８】従って本発明は、電気コイルに流す電流の
制御目標値と実際に流れる電流との偏差を小さくすると
ともに、ＳＲモ−タの回転時に生じる騒音を効率良く抑
制しうる電気モ−タの通電制御装置を提供することを課
題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電気モ−タの通電制御装置は、電気モ−タ
を駆動する電気コイル（１ａ，１ｂ，１ｃ）の一端と第
１の電源ラインとの間に介挿された第１のスイッチング
手段（１８ａ）；前記電気コイルの他端と第２の電源ラ
インとの間に介挿された第２のスイッチング手段（１８
ｂ）；前記電気コイルに実際に流れる電流のレベルを検
出する電流検出手段（２）；第１の基準レベル（Ｖｒ
１）及びそれより高い第２の基準レベル（Ｖｒ２）を定
める基準レベル決定手段（１５）；及び前記電流検出手
段が検出した電流のレベルを前記第１の基準レベル及び
第２の基準レベルと比較し、検出した電流のレベルが第
１の基準レベルより低い時には前記第１のスイッチング
手段及び第２のスイッチング手段の両者を導通状態に制
御し、検出した電流のレベルが第１の基準レベルと第２
の基準レベルとの間にある時には前記第１のスイッチン
グ手段及び第２のスイッチング手段のいずれか一方を導
通状態に制御し、検出した電流のレベルが第２の基準レ
ベルより高い時には前記第１のスイッチング手段及び第
２のスイッチング手段の両者を非導通状態に制御する、
スイッチング制御手段（１６，１７）；を備える。

【００１０】また、請求項２の発明では、電気モ−タの
回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段（１
ｄ）；を更に含み、前記基準レベル決定手段は、回転子
の回転位置毎の前記第１の基準レベル及び第２の基準レ
ベルの情報を保持する波形メモリ手段（１５ａ，１５
ｂ）を含み、回転位置検出手段が検出した回転子の回転
位置に応じて波形メモリ手段から情報を読み出して第１
の基準レベル及び第２の基準レベルを逐次決定する、よ
うに構成する。

【００１１】また、請求項３の発明では、前記波形メモ
リ手段は、回転子の回転位置毎に、第１の基準レベル及
び第２の基準レベルの情報とともに、指令情報を保持す
る手段（１５ｃ）を含み、前記スイッチング制御手段
を、波形メモリ手段が出力する指令情報に強制遮断情報
が含まれる時には、検出した電流のレベルとは無関係
に、前記第１のスイッチング手段及び第２のスイッチン
グ手段の両者を非導通状態に制御する、ように構成す
る。

【００１２】また、請求項４の発明では、前記第１の基
準レベル及び第２の基準レベルの回転位置毎の情報を予
め複数種類保持するマップメモリ手段（１３）；及び回
転子を駆動する速度に応じて前記マップメモリ手段上の
情報の中から選択した１種類の情報を読み出して前記波
形メモリ手段に書込むメモリ更新制御手段（１１）；を
更に備える。

【００１３】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１４】

【作用】本発明においては、電気モ−タを駆動する電気
コイル（１ａ，１ｂ，１ｃ）は、一端が第１のスイッチ
ング手段（１８ａ）を介して第１の電源ライン（１８
ｅ）と接続され、他端が第２のスイッチング手段（１８
ｂ）を介して第２の電源ライン（１８ｆ）と接続されて
いる。従って、第１のスイッチング手段と第２のスイッ
チング手段を同時にオンすることにより、電源ラインか
ら電気コイルに電流を流すことができる。また、第１の
スイッチング手段と第２のスイッチング手段のいずれか
一方、又は両者をオフにすれば、電気コイルの電流を遮
断することができる。

【００１５】但し、この種の通電回路には時定数が存在
するので、第１のスイッチング手段と第２のスイッチン
グ手段を同時にオンしてから、電流が目標値に達するま
でにはある程度の時間がかかる。同様に、通電オン時に
第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段の一
方又は両者をオフしてから電流が完全に遮断されるまで
にもある程度の時間がかかる。例えば、電流の目標値を
Ｉｃに定め、実際にコイルに流れる電流がＩｃよりも大
きくなったら第１及び第２のスイッチング手段をオフ
し、Ｉｃより小さくなったら第１及び第２のスイッチン
グ手段をオンするようにチョッピング制御すると、図５
に示すように、実際の電流値は目標値Ｉｃの近傍で脈動
し、平均的な電流値は目標値に近くなる。

【００１６】前述のように、このようなチョッピング制
御中の電流の変化が速い場合、ＳＲモ−タにおいては振
動が生じ大きな騒音が発生する。また逆に、電流の変化
が遅いと、騒音が抑制される代わりに、電流の目標値に
対する追従が遅れる。

【００１７】ところで、通電オン状態から第１のスイッ
チング手段と第２のスイッチング手段の両方をオフする
場合と一方だけをオフする場合とでは、コイルに流れる
電流の変化速度が違う。即ち、両方のスイッチング手段
をオフする場合には、図６に示すように、コイルに蓄え
られたエネルギ−による電流は、２つのダイオ−ドを介
して電源ラインの一端から他端に向かって流れるので、
コイル両端の電位差が大きく、従ってエネルギ−が急速
に消費されるので電流の変化が速い。また、一方のスイ
ッチング手段をオフする場合には、図７に示すように、
ダイオ−ドとオン状態のスイッチング手段（ＩＧＢＴ
（Ｌ））を介してコイルが短絡されるので、コイル両端
の電位差が小さく、従ってエネルギ−がゆっくりと消費
されるので、電流の変化は遅い。

【００１８】つまり、コイルの通電をオンからオフに切
換える時に、第１のスイッチング手段と第２のスイッチ
ング手段の両方をオフするか、一方だけをオフするかに
応じて、電流の変化速度を２種類の中から選択すること
ができる。

【００１９】本発明においては、基準レベル決定手段
（１５）によって、第１の基準レベル（Ｖｒ１）及びそ
れより高い第２の基準レベル（Ｖｒ２）が設定される。
そして、スイッチング制御手段（１６，１７）は、電流
検出手段（２）が検出した電流のレベルを前記第１の基
準レベル及び第２の基準レベルと比較し、検出した電流
のレベルが第１の基準レベルより低い時には前記第１の
スイッチング手段及び第２のスイッチング手段の両者を
導通状態に制御し、検出した電流のレベルが第１の基準
レベルと第２の基準レベルとの間にある時には前記第１
のスイッチング手段及び第２のスイッチング手段のいず
れか一方を導通状態に制御し、検出した電流のレベルが
第２の基準レベルより高い時には前記第１のスイッチン
グ手段及び第２のスイッチング手段の両者を非導通状態
に制御する。

【００２０】即ち、スイッチング制御手段は、その時の
状況に応じて、電流オフ制御時の電流の変化速度を２種
類の中から自動的に選択する。ここで例えば、第１の基
準レベルを電流の目標値と考えれば、検出した電流値が
第１の基準レベルと第１の基準レベルとの間にある時に
は、電流の目標値との偏差が比較的小さいので、電流が
ゆっくりと減少しても問題はなく、電流の変化速度を遅
くすることによって、振動及び騒音を抑制しうる。ま
た、検出した電流値が第２の基準レベルより大きい時に
は、電流の目標値との偏差が比較的大きいので、電流の
減少速度を速くすることにより、短時間で偏差を小さく
し、目標値に対する追従性を向上することができる。検
出した電流値が第１の基準レベルより小さくなると、再
び第１のスイッチング手段及び第２のスイッチング手段
の両者が導通状態になるので、電流値は上昇し、第１の
基準レベルに近づく。

【００２１】従って、モ−タに生じる振動及び騒音が抑
制され、しかも電流の目標値変化に対する追従性が劣化
するのも防止しうる。

【００２２】また、請求項２の発明では、回転子の回転
位置毎の前記第１の基準レベル及び第２の基準レベルの
情報を保持する波形メモリ手段（１５ａ，１５ｂ）が備
わっており、基準レベル決定手段は、回転位置検出手段
が検出した回転子の回転位置に応じて波形メモリ手段か
ら情報を読み出して第１の基準レベル及び第２の基準レ
ベルを逐次決定する。従って、例えばＳＲモ−タを駆動
する場合でも、回転子が３６０度回転する間の各角度に
おける第１の基準レベル及び第２の基準レベルを予め波
形メモリ手段に記憶しておくことにより、波形メモリ手
段から読み出される第１の基準レベル及び第２の基準レ
ベルの情報だけで第１及び第２のスイッチング手段を制
御し、コイルに流す電流を適切に制御しうるので、制御
回路の構成及び動作が従来に比べて大幅に簡略化され
る。

【００２３】また、請求項３の発明では、波形メモリ手
段には、回転子の回転位置毎の指令情報も保持されてい
る。スイッチング制御手段は、波形メモリ手段が出力す
る指令情報に強制遮断情報が含まれる時には、検出した
電流のレベルとは無関係に、前記第１のスイッチング手
段及び第２のスイッチング手段の両者を非導通状態に制
御する。即ち、強制遮断情報が存在する回転位置では、
コイルに流れる電流の減少速度が速くなる。

【００２４】前述のように本発明では、第１の基準レベ
ル及び第２の基準レベルに基づいて、電流の変化速度を
２種類の中から自動的に選択するようになっている。し
かしながら、例えば図８中に拡大して示される部分のよ
うに、電流が立下がり始める時には、電流の目標値（第
１及び第２の基準レベル）の減少速度が非常に速いの
で、第１及び第２の基準レベルに応じた電流の変化速度
の自動切換に、遅れが生じる可能性がある。

【００２５】請求項３の発明においては、電流の変化速
度の自動切換に、遅れが生じることが予め予想される回
転位置について、強制遮断情報を波形メモリ手段に記憶
しておくことにより、検出した電流値が第２の基準レベ
ルを越える前に、その位置での電流の変化速度が速い方
にすばやく切換わるので、切換の遅れが回避され、電流
の目標値に対する追従性が更に改善されるとともに２重
のＯＮ−ＯＦＦ制御となって耐ノイズ性が向上する。

【００２６】また、請求項４の発明では、回転子を駆動
する速度に応じて、波形メモリ手段上の情報が自動的に
更新される。従って、コイルに流す電流の波形を、回転
子の回転速度に応じて最適に調整でき、電気モ−タの速
度制御が容易になる。

【００２７】

【実施例】実施例の装置の構成を図１に示す。図１に示
す装置は、電気自動車の駆動ユニットの主要部分を構成
している。この例では、駆動源として１個のＳＲモ−タ
１が備わっおり、このＳＲモ−タ１はコントロ−ラＥＣ
Ｕによって制御される。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。電源はバッテリ−から供給
される。

【００２８】ＳＲモ−タ１の基本的な構成とその駆動原
理を図３に示す。図３に示すＳＲモ−タ１は、固定子Ｓ
とその内空間に回動自在に支持された回転子Ｒとで構成
されている。回転子Ｒは、多数枚の薄い鉄板を積層して
構成してあり、外周の互いに９０度ずつずれた位置に、
外側に向かって突出した４つの極部Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ及
びＲｄが形成されている。固定子Ｓも多数枚の薄い鉄板
を積層して構成してあり、内周の互いに６０度ずつずれ
た位置に、内側に向かって突出した６つの極部Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ及びＳｆが形成されている。図３
では一部分だけが示されているが、固定子Ｓの極部Ｓ
ａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ及びＳｆには、電気コイル
ＣＬがそれぞれ巻回されている。

【００２９】ここで、固定子Ｓの極部Ｓａ，Ｓｄに巻回
したコイルＣＬを第１相、固定子Ｓの極部Ｓｂ，Ｓｅに
巻回したコイルＣＬを第２相、固定子Ｓの極部Ｓｃ，Ｓ
ｆに巻回したコイルを第３相と定義すると、回転子Ｒの
極の位置に応じて、図３に示すように、第１相−第２相
−第３相のコイルＣＬに順次に通電することにより、時
計回りに連続的に回転子Ｒを回転駆動することができ
る。即ち、固定子Ｓの通電した極部が電磁石を構成する
ので、その電磁石に近い位置にある回転子Ｒの極部が電
磁石に吸引されて回転移動する。回転を継続するために
は、回転子Ｒの回転移動に伴なってコイルの通電を切換
える必要がある。実際には、このＳＲモ−タ１の場合、
回転子Ｒが３０度回転する毎に、通電するコイルを第１
相−第２相−第３相と切換えればよい。

【００３０】再び図１を参照して説明を続ける。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と、回転子Ｒ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，１
ｂ及び１ｃは、それぞれ、コントロ−ラＥＣＵ内部のド
ライバ１８，１９及び１Ａと接続されており、コイル１
ａとドライバ１８とを接続する信号線，コイル１ｂとド
ライバ１９とを接続する信号線，及びコイル１ｃとドラ
イバ１Ａとを接続する信号線には、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】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，マップ用メモリ１３，電源回路１４，電流波形生
成回路１５，比較回路１６，出力判定回路１７，ドライ
バ１８，１９及び１Ａが備わっている。このコントロ−
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。

【００３２】図１の回路の主要部分の具体的な構成を図
２に示す。図２は、ＳＲモ−タ１のコイル１ａの通電を
制御する回路のみを示しており、実際には他のコイル１
ｂ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。

【００３３】図２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１８
ｆ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の通電を停止することができ
る。

【００３４】出力判定回路１７には、２つのアンドゲ−
ト１７ａ，１７ｂが備わっている。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。

【００３５】比較回路１６は２つのアナログ比較器１６
ａ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。

【００３６】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。即ち、Ｖｓ６＜Ｖｒ１の時には信号Ｓ７１，Ｓ７２
が共に高レベルＨになるので、アンドゲ−ト１７ａ及び
１７ｂの出力が高レベルＨになり、トランジスタ１８
ａ，１８ｂは共にオンになる。Ｖｒ２＜Ｖｓ６の時には
信号Ｓ７１，Ｓ７２が共に低レベルＬになるので、アン
ドゲ−ト１７ａ及び１７ｂの出力が低レベルＬになり、
トランジスタ１８ａ，１８ｂは共にオフになる。Ｖｒ１
＜Ｖｓ６＜Ｖｒ２の時には、信号Ｓ７１が低レベルＬに
なり、信号Ｓ７２が高レベルＨになるので、アンドゲ−
ト１７ａの出力が高レベルＨになり、アンドゲ−ト１７
ｂの出力が低レベルＬになり、トランジスタ１８ａがオ
フし、トランジスタ１８ｂはオンする。

【００３７】つまり、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Ｖｒ
２との間，Ｖｒ２より大の３種類の領域のいずれである
かによって定まる。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオフす
る場合には、図６に示すように、コイルに蓄えられたエ
ネルギ−による電流は、２つのダイオ−ドを介して電源
ラインの一端から他端に向かって流れるので、コイル両
端の電位差が大きく、従ってエネルギ−が急速に消費さ
れるので電流の変化が速い。また、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、図７に示すように、ダイオ−ドとオン状態
のトランジスタ（ＩＧＢＴ（Ｌ））を介してコイルが短
絡されるので、コイル両端の電位差が小さく、従ってエ
ネルギ−がゆっくりと消費されるので、電流の変化は遅
い。

【００４１】電流値が１つの基準のレベルを越えた時に
スイッチング素子をオフし、電流値が前記基準のレベル
を下まわった時にスイッチング素子をオンし、このオン
／オフ動作を繰り返すような、いわゆるチョッピング制
御を実施する場合、電流の立下り速度が比較的速いと、
図６に示すように電流の変動幅（振幅）が大きく、電流
の立下り速度が比較的遅いと、図７に示すように電流の
変動幅が小さくなる。電流の変動幅を小さくすることに
より、ＳＲモ−タの場合、回転時に生じる振動及び騒音
を大幅に低減しうる。

【００４２】しかしながら、電流の立下り速度が遅い
と、チョッピング制御における目標値（基準レベル）を
変化させた場合に、目標値に対する電流の追従遅れが生
じ易い。モ−タに流す電流のレベルは、駆動トルクの変
更などに伴なって変える必要がある。特にＳＲモ−タを
駆動する場合には、回転子の極の位置に応じて、各コイ
ルの通電／非通電を切換える必要があり、目標値に対す
る電流の追従遅れが生じると、特に高速回転の場合に回
転トルクの低下が著しくなる。

【００４３】そこでこの実施例では、前述のように２種
類の基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２と電流のレベルＶｓ６とを
比較した結果に応じて、電流の変化速度を２種類の中か
ら自動的に選択するように制御している。

【００４４】即ち、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、図７に示すように基準のレベル（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く、振動及
び騒音の発生が抑制される。そして、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，Ｖｒ
２）が変更される時には、例えば図８に示すように、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、図６に示す状態に切換わり、電流の立下り速度
が上がるので、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、再び図７に示す状態を繰り返すように動作し、電
流の立下り速度が遅くなる。

【００４５】従って、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。

【００４６】ところで、図２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。

【００４７】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。

【００４８】図２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１
５ｃに記憶された情報に基づいて生成される。メモリ１
５ｂ，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，１５
ｈ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。

【００４９】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。

【００５０】実際には、メモリ１５ａ及び１５ｂには、
例えば図４に示すような波形の情報が、回転位置に対応
付けたアドレスに保持される。勿論、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、図８に示すＶｒ１とＶｒ２の２つの
波形のように、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。

【００５１】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。

【００５２】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，Ｖｒ
２）が急激に低下する角度に対応するアドレス及び電流
φＡ（非通電）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（例えば図８のＴｓ５の期間）
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。又、φＡ
（非通電）の時にはＳ５を低レベルＬにしてノイズ等で
電流指示値がφＡ以上になって通電されるのを２重に防
いでいる。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とともに耐ノイズ性が向上す
る。

【００５３】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、ＣＰ
Ｕ１１は、必要に応じてメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５
ｃの内容を更新することができる。

【００５４】ＳＲモ−タ１のコイルに流す電流の波形
は、図５に示すように、回転子の回転速度や必要な駆動
トルクに応じて変更するのが望ましい。この実施例で
は、ＳＲモ−タ１の回転速度及び駆動トルクを、自動車
のシフトレバ−，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の情報に基づいて変更する
ので、その時の状況に応じて、逐次最適な波形の情報
を、ＣＰＵ１１がメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃに書
き込む。この動作を実現するため、様々な状況に適合す
る多種類の波形の情報が、Ｖｒ１，Ｖｒ２，Ｓ５のそれ
ぞれについて、予め図１に示すマップ用メモリ１３に登
録してある。

【００５５】ＣＰＵ１１は、ＳＲモ−タ１の駆動条件、
即ち回転速度及び駆動トルクが変わる度に、その条件に
適合する最適な１組の波形の情報をマップ用メモリ１３
上から捜し、その１組の波形情報を、マップ用メモリ１
３から読み出してメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃに書
き込み、その内容を更新する。

【００５６】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、検出した
電流のレベルを前記第１の基準レベル及び第２の基準レ
ベルと比較し、検出した電流のレベルが第１の基準レベ
ルより低い時には第１のスイッチング手段及び第２のス
イッチング手段の両者を導通状態に制御し、検出した電
流のレベルが第１の基準レベルと第２の基準レベルとの
間にある時には第１のスイッチング手段及び第２のスイ
ッチング手段のいずれか一方を導通状態に制御し、検出
した電流のレベルが第２の基準レベルより高い時には第
１のスイッチング手段及び第２のスイッチング手段の両
者を非導通状態に制御するので、電流の目標値（第１及
び第２の基準レベル）が速く変化しない時には、電気コ
イルに流れる電流の変動幅が小さく、電気モ−タの振動
及び騒音が抑制される。しかも、電流の目標値（第１及
び第２の基準レベル）が速く変化する時には、自動的に
電流の変化速度が速くなるので、目標値の変化に対する
電流の追従性の劣化が防止される。

【００５７】また請求項２によれば、ＳＲモ−タを駆動
する場合のように、電気モ−タの回転子の回転位置に応
じてコイルに流す電流を切換える必要がある場合であっ
ても、波形メモリ手段から読み出した第１の基準レベル
及び第２の基準レベルの情報に基づいて第１及び第２の
スイッチング手段を制御するだけで、通電相の切換えも
同時に実施することができ、制御が簡単になる。

【００５８】また請求項３によれば、予め定めた回転位
置で、強制遮断情報を出力するように指令情報を波形メ
モリ手段に登録しておくことにより、その位置で電流の
立下り速度を速くすることができるので、電流の目標値
の立下りが急俊な時であっても、目標値に対する電流の
追従遅れを回避することができるとともに２重のＯＮ−
ＯＦＦ制御となって耐ノイズ性が向上する。

【００５９】また請求項４によれば、回転子の駆動速度
に応じて、第１及び第２の基準レベルの波形を切換える
ことができるので、例えば、駆動速度が速い場合でも、
駆動トルクが不足するのを防止しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のモ−タ駆動装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】 図１の主要部分の詳細な構成を示すブロック
図である。

【図３】 ＳＲモ−タ内部の基本構造を示す正面図であ
る。

【図４】 実施例のＳＲモ−タ１を駆動する場合の基本
的な電流波形の例を示すタイムチャ−トである。

【図５】 動作条件に応じた電流波形の変化を示す波形
図である。

【図６】 電流の変化速度を速くした場合の電流の変化
を示すタイムチャ−トである。

【図７】 電流の変化速度を遅くした場合の電流の変化
を示すタイムチャ−トである。

【図８】 目標値が変化する時の電流の変化を示す波形
図である。

【符号の説明】

１：ＳＲモ−タ １ａ，１ｂ，１ｃ，
ＣＬ：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 １３：マップ用メモリ 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 １８，１９，１Ａ 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 Ｒ：回転子 Ｓ：固定子 Ｒａ〜Ｒｄ，Ｓａ〜
Ｓｆ：極部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大 川 明 美 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 高 橋 尚 良 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気モ−タを駆動する電気コイルの一端
   と第１の電源ラインとの間に介挿された第１のスイッチ
   ング手段；前記電気コイルの他端と第２の電源ラインと
   の間に介挿された第２のスイッチング手段；前記電気コ
   イルに実際に流れる電流のレベルを検出する電流検出手
   段；第１の基準レベル及びそれより高い第２の基準レベ
   ルを定める基準レベル決定手段；及び前記電流検出手段
   が検出した電流のレベルを前記第１の基準レベル及び第
   ２の基準レベルと比較し、検出した電流のレベルが第１
   の基準レベルより低い時には前記第１のスイッチング手
   段及び第２のスイッチング手段の両者を導通状態に制御
   し、検出した電流のレベルが第１の基準レベルと第２の
   基準レベルとの間にある時には前記第１のスイッチング
   手段及び第２のスイッチング手段のいずれか一方を導通
   状態に制御し、検出した電流のレベルが第２の基準レベ
   ルより高い時には前記第１のスイッチング手段及び第２
   のスイッチング手段の両者を非導通状態に制御する、ス
   イッチング制御手段；を備える電気モ−タの通電制御装
   置。
2. 【請求項２】 電気モ−タの回転子の回転位置を検出す
   る回転位置検出手段；を更に含み、前記基準レベル決定
   手段は、回転子の回転位置毎の前記第１の基準レベル及
   び第２の基準レベルの情報を保持する波形メモリ手段を
   含み、回転位置検出手段が検出した回転子の回転位置に
   応じて波形メモリ手段から情報を読み出して第１の基準
   レベル及び第２の基準レベルを逐次決定する、前記請求
   項１記載の電気モ−タの通電制御装置。
3. 【請求項３】 前記波形メモリ手段は、回転子の回転位
   置毎に、第１の基準レベル及び第２の基準レベルの情報
   とともに、指令情報を保持する手段を含み、前記スイッ
   チング制御手段は、波形メモリ手段が出力する指令情報
   に強制遮断情報が含まれる時には、検出した電流のレベ
   ルとは無関係に、前記第１のスイッチング手段及び第２
   のスイッチング手段の両者を非導通状態に制御する、前
   記請求項２記載の電気モ−タの通電制御装置。
4. 【請求項４】 前記第１の基準レベル及び第２の基準レ
   ベルの回転位置毎の情報を予め複数種類保持するマップ
   メモリ手段；及び回転子を駆動する速度に応じて前記マ
   ップメモリ手段上の情報の中から選択した１種類の情報
   を読み出して前記波形メモリ手段に書込むメモリ更新制
   御手段；を更に備える、前記請求項２記載の電気モ−タ
   の通電制御装置。