JPH07336814A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の車輪の各々の車軸に設けられた交流サ
ーボモータの駆動を制御する。 【構成】 サーボアンプ部９は車軸に設けられた交流モ
ータ１８に対する指令値Ｖａに応じて、該交流モータ１
８の各々をフィードバック制御する。このとき、補正手
段によって、複数の車軸のトルクの平均値と各車軸のト
ルクとの偏差で上記指令値を補正する。そして、この補
正された指令値により交流モータを制御する。また、請
求項２記載の発明によれば、ＣＴセンサ２５によって、
交流モータ１８に供給される電流を検出することによ
り、車軸のトルクＴａを検出する。次に、差動増幅器２
７において、複数の車軸ａ，ｂのトルクの平均値と、上
記車軸ａのトルクとのトルク差値△Ｔａを出力する。そ
して、減算器１０で、指令値Ｖａからトルク差値△Ｔａ
を減算し、指令値Ｖａを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、無人搬送車などの駆
動系に用いられるモータを駆動制御するモータ駆動装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】図４は、差動歯車を用いた従来のモータ駆
動装置の駆動系の構成を示す模式図である。図におい
て、１は図示しないモータ動力を車輪３ａ，３ｂに伝達
するための動力伝達軸、２は上記動力伝達軸１を介して
伝達されるモータ動力を２つの車輪３ａ，３ｂに分配す
るための差動歯車である。車輪３ａ，３ｂは差動歯車２
に連結された前輪もしくは後輪である。上記構成におい
て、両輪３ａ，３ｂの各々の駆動トルクＴａ、Ｔｂは等
しい。また、各々の回転速度ｖa，ｖbの和ｖa＋ｖbは入
力速度ｖcに等しい。

【０００３】次に、図５は、直流モータを利用したモー
タ駆動装置の電気系構成を示す略回路図である。図にお
いて、Ｍａ，Ｍｂは直流モータであり、バッテリ５に直
列接続されている。直流モータＭａ，Ｍｂは、各々、図
示しない車輪のそれぞれに直接または間接的に連結され
ており、モータ動力が車輪に伝達される構造となってい
る。

【０００４】上述した構成において、直流モータＭａ、
Ｍｂに供給される電流は等しく、また、トルクは電流に
比例するため、それぞれのトルクＴａ、Ｔｂは等しい。
また、モータの回転数は電圧に比例し、それぞれのモー
タの電圧の和はバッテリ５の電圧Ｅに等しいので、直流
モータＭａ，Ｍｂの回転速度の和は電圧Ｅに依存する。
したがって、図５に示すモータ駆動装置では、それぞれ
の車輪に対して直流モータを設けるため、差動歯車が不
要となる。

【０００５】上述したモータ駆動装置における車輪のト
ルク特性、および回転速度特性は、カーブを曲がった
り、タイヤの異常摩耗を防止するために、通常の自動車
等には必ず設けられている。言い換えると、上述した車
輪のトルク特性、および回転速度特性が必要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のモータ駆動装置では、モータにブラシが存在するた
め、ブラシの摩耗や、接触不良が生じ、劣化しやすい。
また、モータにブラシが存在するため、ブラシ機構が複
雑になる。さらに、モータの巻線がロータ側にあるた
め、放熱が悪い。また、２つのモータが直列接続されて
いるため、バッテリ電圧が高電圧となるという問題があ
った。

【０００７】そこで、上記問題を解消するために、交流
サーボモータを用いることが考えられる。しかしなが
ら、左右両輪に交流サーボモータを独立して取付ける
と、左右の干渉が生じ、上述した車輪のトルク特性、お
よび回転速度特性を実現できないという問題がある。

【０００８】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、ブラシを有さない交流サーボモータを用いるこ
とができ、かつ、複数の車輪を協調させて駆動制御でき
るモータ駆動装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、請求項１記載の発明では、複数の車軸の各々
に設けられた交流モータと、前記交流モータの各々に対
する指令値に応じて、前記交流モータの各々をフィード
バック制御する制御手段とを備えるモータ駆動装置にお
いて、前記複数の車軸のトルクの平均値と各車軸のトル
クとの偏差で前記指令値を補正する補正手段を具備する
ことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２記載の発明では、前記補正
手段は、前記交流モータに供給される電流を検出し、前
記車軸のトルクとして出力する検出手段と、前記複数の
車軸のトルクの平均値と、前記検出手段によって検出さ
れた前記車軸のトルクとの偏差を出力する偏差出力手段
と、前記指令値から前記偏差出力手段が出力する偏差を
減算する減算手段とを備えることを特徴とする。

【００１１】また、請求項３記載の発明では、前記複数
の車軸のトルクの平均値は、個々のトルクの重み付け平
均値であることを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明によれば、制御手段が、複
数の車軸の各々に設けられた交流モータの各々に対する
指令値に応じて、交流モータの各々をフィードバック制
御する際、補正手段によって、複数の車軸のトルクの平
均値と各車軸のトルクとの偏差で上記指令値を補正す
る。そして、この補正された指令値により交流モータを
制御する。

【００１３】また、請求項２記載の発明によれば、検出
手段によって、交流モータに供給される電流を検出する
ことにより、車軸のトルクを検出する。次に、偏差出力
手段において、複数の車軸のトルクの平均値と、上記車
軸のトルクとの偏差を出力する。そして、減算手段で、
指令値から偏差出力手段が出力する偏差を減算し、これ
によって、交流モータを制御する。

【００１４】また、請求項３記載の発明によれば、複数
の車軸のトルクの平均値を個々のトルクの重み付け平均
値とすることにより、各車軸間の干渉度合を変化させ
る。

【００１５】

【実施例】

Ａ．第１の実施例 Ａ−１．第１の実施例の構成 次に図面を参照してこの発明の一実施例について説明す
る。図１はこの発明のモータ駆動装置を適用した２輪駆
動車両の構成を示すブロック図である。なお、図では、
モータまでを図示しており、車輪ならびに車輪に至る伝
達系統は図示していない。

【００１６】図において、９は、後述する交流モータ１
８を含むサーボアンプ部であり、従来のモータ駆動装置
における交流サーボモータおよびサーボアンプ部と同一
のものである。１０は減算器であり、その（＋）端子に
はサーボアンプ部９への速度指令Ｖａが供給されてお
り、（−）端子には後述するトルク差値△Ｔａが供給さ
れている。減算器１０は、上記速度指令値Ｖaからトル
ク差値△Ｔａを減算し（Ｖａ−△Ｔａ）、補正された速
度指令値ｖaとして出力する。１１は減算器であり、そ
の（＋）端子には上記速度指令値ｖaが供給されてお
り、（−）端子にはフィードバックされる、モータ速度
Ｖが供給されている。すなわち、減算器１１は、速度指
令値ｖaからモータ速度Ｖを減算し、その差分（偏差）
を増幅器１２へ供給する。したがって、モータ速度Ｖが
速度指令値ｖaに等しくなければ、モータ速度Ｖを補正
するための差分（偏差）が出力されることになる。

【００１７】増幅器１２は上記差分（偏差）を増幅して
減算器１３の（＋）端子へ供給する。減算器１３は、上
記増幅器１２が出力する差分（偏差）から、ＣＴセンサ
１４によって検出した、モータ１８に供給される駆動電
流（制御量）を減算し、この結果を増幅器１５へ供給す
る。交流モータ１８の駆動電流は、トルクＴａに比例し
た値である。すなわち、減算器１３では、車軸ａのトル
クに応じた補正が行われる。増幅器１５は、上記減算器
１３の出力を増幅した後、ＰＷＭ回路１６へ供給する。

【００１８】ＰＷＭ回路１６は、補正された速度指令値
をその値に応じたパルス幅の信号に変換（変調）し、ド
ライバ１７へ供給する。ドライバ１７は、上記速度指令
値に応じたパルス幅の信号によってオン状態となること
により、直流電源ＤＣからの駆動電流を交流モータ１８
へ供給する。交流モータ１８には、図示しない連結され
た車輪を駆動する。また、交流モータ１８には、レゾル
バ１９が設けられている。レゾルバ１９は、交流モータ
１８の回転軸の回転角度θを検出し、該回転角度θをθ
−パルス変換器２０へ供給する。

【００１９】θ−パルス変換器２０は、回転角度θをそ
の角度に応じたパルス信号に変換し、速度変換器２１へ
供給する。速度変換器２１は、上記パルスい信号を時間
ｔにより微分することにより、前述した交流モータ１８
の速度Ｖを算出し、これを上記減算器１１の（−）端子
へ供給する。上記交流モータ１８は、速度指令値Ｖａに
応じた速度で回転駆動するようになっている。

【００２０】次に、２５は、交流モータ１８へ供給され
る駆動電流（直流）を検出するためのＣＴセンサであ
り、検出した駆動電流を増幅器２６へ供給する。交流モ
ータ１８のトルクＴａは、上記駆動電流に比例する。し
たがって、駆動電流をＣＴセンサ２５によって検出する
ことにより、交流モータ１８のトルクＴａを間接的に知
ることができる。言い換えると、ＣＴセンサ２５による
検出電流は、トルクＴａに比例した値となる。増幅器２
６は、上記駆動電流を増幅して差動増幅器２７へ供給す
る。差動増幅器２７の非反転入力端（＋）には、上記増
幅器２６の出力が直接供給されており、差動増幅器２７
の非反転入力端（＋）には、上記増幅器２６の出力が抵
抗Ｒを介して供給されている。

【００２１】上述した構成は、一方の車輪の車軸に対す
る構成であり、図ではこれを符号ａ（以下、車軸ａとい
う）で示しており、同一の構成が他方の車輪の車軸に対
しても設けられている。図では符号ｂによって示してお
り、以下の説明では、車軸ｂという。上述した差動増幅
器２７の反転入力端（−）には、他方の車軸ｂに対して
設けられた差動増幅器の反転入力端が接続されている。
したがって、図示の点Ｅqrには、両車軸ａ，ｂのトルク
ＴａとＴｂの平均値が現れる。この結果、差動増幅器２
７は、上記平均値と増幅器２６の出力との差分（偏差）
を増幅し、これを上記トルク差値△Ｔａとして出力する
ことになる。

【００２２】ここで、これまで説明した、車軸ａ，ｂに
おけるトルク差値△Ｔａ，△Ｔｂ、図示しない上位装置
から当該モータ駆動装置に与えられる速度指令値Ｖａ，
Ｖｂ、サーボアンプ部９に供給される補正された速度指
令値ｖa，ｖbの関係は次のようになる。 ｖa＝Ｖａ−△Ｔａ ｖb＝Ｖｂ−△Ｔｂ △Ｔａ＝Ｔａ−（Ｔａ＋Ｔｂ）／２ △Ｔｂ＝Ｔｂ−（Ｔａ＋Ｔｂ）／２

【００２３】以上の関係式から、 △Ｔａ＋△Ｔｂ＝０ ∴ ｖa＋ｖb＝Ｖａ＋Ｖｂ となる。したがって、双方の車軸ａ，ｂに与えられる速
度指令値の和ｖa＋ｖbは、上位装置から与えられる速度
指令値の和Ｖａ＋Ｖｂに等しい。一方、トルクＴａ、Ｔ
ｂは、双方の車軸ａ，ｂの値が等しくなるようにフィー
ドバックされているため、Ｔａ＝Ｔｂとなる。すなわ
ち、差動歯車の機能を実現している。

【００２４】Ａ−２．第１の実施例の動作 上述した構成において、速度指令値Ｖａが当該モータ駆
動装置に供給されると、まず、減算器１０において、上
記速度指令値Ｖａからトルク差値△Ｔaが減算され、補
正された速度指令値ｖaとして、サーボアンプ部９へ供
給される。サーボアンプ部９では、減算器１１におい
て、速度指令値ｖaから、フィードバックされるモータ
速度Ｖが減算され、モータ速度Ｖを補正するための差分
（偏差）が算出され、増幅器１２を介して減算器１３へ
供給される。

【００２５】上記差分（偏差）は、さらに、減算器１３
において補正され、ＰＷＭ回路１６で、補正された速度
指令値をその値に応じたパルス幅の信号に変換（変調）
される。そして、速度指令値に基づいてパルス幅変調さ
れたＰＷＭ回路１６の出力信号により、ドライバ１７を
オン・オフ制御し、直流電源ＤＣからの駆動電流を交流
モータ１８へ供給する。

【００２６】一方、交流モータ１８に設けられたレゾル
バ１９により、交流モータ１８の回転軸の回転角度θが
検出され、θ−パルス変換器２０へ供給される。回転角
度θは、θ−パルス変換器２０において、その角度に応
じたパルス信号に変換され、さらに、速度変換器２１に
おいて、交流モータ１８の速度Ｖが算出される。この速
度Ｖは、上記減算器１１の（−）端子へ供給される。こ
のようにして、交流モータ１８は、速度指令値Ｖａに応
じた速度で回転駆動する。上述した動作は、他方の車輪
の車軸ｂに対しても同様に行われる。

【００２７】一方、交流モータ１８へ供給される駆動電
流（直流）は、ＣＴセンサ２５により検出され、増幅器
２６によって増幅された後、差動増幅器２７へ供給され
る。ＣＴセンサ２５による検出電流は、トルクＴａに比
例した値となる。したがって、図示の点Ｅqrには、両車
軸ａ，ｂのトルクＴａとＴｂの平均値が現れる。この結
果、差動増幅器２７においては、上記平均値と増幅器２
６の出力との差分（偏差）が増幅され、トルク差値△Ｔ
ａとして出力される。

【００２８】上述した減算器１０では、上記トルク差値
△Ｔａにより速度指令値Ｖａが補正される。トルク差値
△Ｔａは、他方の車軸ｂのトルクＴｂを加味した平均値
と、当該車軸ａのトルクＴａとの差分（偏差）である。
したがって、双方の車軸ａ，ｂの値が等しくなるように
フィードバックされているので、差動歯車の機能が実現
される。これらの動作も、車軸ｂに対して同様に行われ
る。

【００２９】このように、この第１の実施例において
は、双方の交流モータは、サーボアンプ部９によりフィ
ードバック制御されるとともに、各々のモータ駆動装置
に供給される速度指令値Ｖａ，Ｖｂが各軸ａ，ｂのトル
クＴａ，Ｔｂの平均値と自身の車軸のトルクとの差分
（偏差）、すなわちトルク差値△Ｔａ，△Ｔｂにより補
正されるので、差動歯車の機能が作用し、他軸と協調し
て運転される。

【００３０】Ｂ．第２の実施例 Ｂ−１．第２の実施例の構成 次に、図２は、本発明のモータ駆動装置を４輪に適用し
た場合のブロック図である。なお、図において図１に対
応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図
において、４輪の各車軸ａ，ｂ，ｃ，ｄ毎に、前述した
図１と同じ構成のモータ駆動装置が設けられている。そ
して、各車軸ａ，ｂ，ｃ，ｄ毎に設けられた、トルク差
値△Ｔａ，△Ｔｂ，△Ｔｃ，△Ｔｄを算出する差動増幅
器の反転入力端がそれぞれ接続されている。

【００３１】したがって、前述した２輪に対する原理が
そのまま４輪駆動の制御に対しても言える。すなわち、
４輪駆動の場合には、 △Ｔａ＋△Ｔｂ＋△Ｔｃ＋△Ｔｄ＝０ ｖa＋ｖb＋ｖc＋ｖd＝Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ となる。

【００３２】このように、第２の実施例においても、車
軸ａ，ｂ,ｃ，ｄに与えられる速度指令値の和ｖa＋ｖb
＋ｖc＋ｖdは、上位装置から与えられる速度指令値の和
Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄに等しくなる。一方、トルクＴ
ａ，Ｔｂ，Ｔｂ，Ｔｃは、車軸ａ，ｂ，ｃ，ｄの値が等
しくなるようにフィードバックされているため、Ｔａ＝
Ｔｂ＝Ｔｃ＝Ｔｄとなる。すなわち、差動歯車の機能を
実現している。このことは、４輪以上についても同様で
ある。

【００３３】なお、上述した実施例では、交流モータに
供給される直流電流を検出することによってトルクを得
るようにしたが、これに限定されることなく、その他に
トルクピックアップによって、直接、トルクを検出した
り、サーボアンプ部９の内部演算によって算出したトル
ク指令値を利用するようにしてもよい。また、この実施
例では、演算増幅等を用いてアナログ的な処理方法を示
したが、これらの演算をマイクロプロセッサ等を用いて
デジタル的に処理できることは言うまでもない。

【００３４】また、４輪駆動では、前２輪と後２輪で、
例えば、図４に示す（イ）点に抵抗器を挿入することに
よって、重み付き平均値を得て、各車軸間の干渉度合を
変化させるようにしてもよい。また、図３に示すよう
に、２台の交流モータが連結されている場合は、上位装
置から与えられる指令速度値Ｖａを守りながら、双方の
トルクを平衡させる必要がある。この場合は、例えば図
１に示す（ロ）の点、すなわち、トルク指令の部分に△
Ｔａをフィードバックさせることにより、指令速度値Ｖ
ａを守りながら、トルクＴａとトルクＴｂをバランスさ
せることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、ブラシを用いない交流モータが使用できる。このた
め、ブラシに起因する劣化が生じない。また、ブラシ機
構を必要とせず、構造が簡単になり、メンテナンスが容
易になる。さらに、左右の干渉を防止でき、それぞれの
交流モータを適切に制御できるという利点が得られる。
また、４輪もしくはそれ以上の軸数に対しても、各軸間
で協調した駆動力を与えることができるという利点が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータ駆動装置を２輪駆動車両に適用
した場合のブロック図である。

【図２】本発明のモータ駆動装置を４輪車両に適用した
場合のブロック図である。

【図３】２台のモータが連結されている場合の模式図で
ある。

【図４】差動歯車を用いた従来のモータ駆動装置におけ
る駆動系の構成を示す模式図である。

【図５】直流モータを利用したモータ駆動装置の構成を
示す回路図である。

【符号の説明】

９ サーボアンプ部（制御手段） １０ 減算器（補正手段，減算手段） １８ 交流モータ ２５ ＣＴセンサ（補正手段，検出手段） ２７ 差動増幅器（補正手段，偏差出力手段） ａ，ｂ 車軸 Ｖａ 速度指令値（指令値） △Ｔａ トルク差値（偏差）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の車軸の各々に設けられた交流モー
   タと、前記交流モータの各々に対する指令値に応じて、
   前記交流モータの各々をフィードバック制御する制御手
   段とを備えるモータ駆動装置において、 前記複数の車軸のトルクの平均値と各車軸のトルクとの
   偏差で前記指令値を補正する補正手段を具備することを
   特徴とするモータ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記補正手段は、 前記交流モータに供給される電流を検出し、前記車軸の
   トルクとして出力する検出手段と、 前記複数の車軸のトルクの平均値と、前記検出手段によ
   って検出された前記車軸のトルクとの偏差を出力する偏
   差出力手段と、 前記指令値から前記偏差出力手段が出力する偏差を減算
   する減算手段とを備えることを特徴とする請求項１記載
   のモータ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記複数の車軸のトルクの平均値は、個
   々のトルクの重み付け平均値であることを特徴とする請
   求項１記載のモータ駆動装置。