JPH0993713A

JPH0993713A - 電動機の交流電力制御装置

Info

Publication number: JPH0993713A
Application number: JP7247559A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Hayashida; 素行林田
Original assignee: MOTOR JIDOSHA KK
Current assignee: MOTOR JIDOSHA KK
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 1997-04-04
Anticipated expiration: 2015-09-26
Also published as: JP3739117B2

Abstract

(57)【要約】【課題】正確に交流電力の周期を設定し、正弦波に近似
した精密な交流電力を得る。【解決手段】キック信号生成回路10において、周期デー
タのクロック数をカウントし、周期データ毎にキック信
号を出力する。ＰＷＭ装置11_-U, 11_-V,11_-Wでは、アク
セル値、周期データに基づいて制御信号を生成し、キッ
ク信号が出力される毎に制御信号をドライバ回路12_-U,
12_-V,12_-Wに出力する。ドライバ回路12_-U, 12_-V,12_-W
では、制御信号に基づいて交流電力を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の交流電力
制御装置に関し、特に正弦波形に近似した精密な交流電
力を生成するように、交流電力の周期等を制御する技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】蓄電池に貯蔵された直流電力によって自
動車を走行させるとき、直流をそのまま使用するよりも
交流に変換して誘導電動機又は同期電動機を駆動する方
が効率や耐久性の確保の点で有利である。しかし、非常
に緩慢な速度で車庫入れをするかと思えば、高速道路を
平生使わないような超高速度で走り抜けるという使われ
方もありうる。また、急激な加速で大きな電流の放電を
経験することもあれば、逆に降坂時や急ブレーキのとき
には大きな電流の充電を経験する。自動車としての特性
から乗り心地という観点からも電力の質の問題がある。

【０００３】誘導電動機か同期電動機かによって発生す
るトルク及び発電量等を制御する因子は回転偏差か相差
角かの相違はあるが、いずれにしても電動機には目的に
合致した精密な周波数の交流電力を供給する必要があ
る。述べるまでもないが、誘導電動機では現在の回転速
度よりも速い速度の回転磁界を形成すれば電動機として
作動し、逆に遅ければ発電機として作動する。同期電動
機でも進み相差角をもたせるようにすれば電動機とし
て、遅れ相差角をもたせるようにすれば発電機になる。

【０００４】最終的に、電動機の回転速度、発生トル
ク、発電量等を制御する因子は、電動機に供給する交流
電力の周波数（周期）及び交流電圧と、になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平６−
２９６３９５号公報には、アクセル値を負荷設定手段と
して使用し、パルス幅変調された被変調信号に基づいて
正弦波に近似した交流電力を生成する技術が開示されて
いる。本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされた
もので、最終的に正弦波に近似した精密な交流電力を得
るために、正確に交流電力の周期が設定されるような電
動機の交流電力制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明にかかる装置では、パルス幅変調された制御信号に基
づいて、直流電力を正弦波形に近似した交流電力に変換
し、該交流電力を電動機に供給する電動機の交流電力制
御装置において、電動機の現在の運転状態を検出する運
転状態検出手段と、検出された電動機の運転状態に基づ
いて前記正弦波の一周期を設定し、該一周期を確定させ
るために必要な所定角度区間の周期データを演算して出
力する周期データ出力手段と、出力された周期データに
基づいて正弦波形成の時間基準となる基準信号を生成
し、該基準信号を前記所定角度区間毎に出力する基準信
号出力手段と、前記周期データ及び検出された電動機の
運転状態に基づいてパルス幅変調された被変調信号を生
成し、基準信号出力手段から基準信号が出力される毎
に、該被変調信号を出力する被変調信号出力手段と、電
動機に供給する交流電力を、該被変調信号に基づいて制
御する交流電力制御手段と、を備えた。

【０００７】かかる構成によれば、電動機の現在の運転
状態は、運転状態検出手段によって検出され、交流電力
の一周期は、周期データ出力手段により電動機の運転状
態に基づいて設定され、周期データとして演算出力され
る。周期データには、正弦波形の一周期を確定させるた
めのデータが含まれているので、時間基準信号出力手段
が該周期データに基づいて基準信号を生成して所定角度
区間毎に出力することにより、正確な周期を設定するこ
とが可能となる。また、被変調信号は、被変調信号出力
手段により周期データ及び電動機の運転状態に基づいて
パルス幅変調され、基準信号が出力される毎に出力さ
れ、この被変調信号に基づいて、交流電力制御手段によ
り、直流電力から交流電力に変換されるとともに、交流
電力が制御される。このようにして交流電力の周期は正
確に設定され、正弦波に近似した精密な交流電力が生成
される。

【０００８】請求項２の発明にかかる装置では、前記電
動機は電気自動車に搭載されたものであって、前記運転
状態検出手段は、電動機の回転速度及び負荷、蓄電池の
運転状態、自動車の走行状態、運転操作の状態、環境状
態を検出するように構成されている。かかる構成によれ
ば、電動機の回転速度に基づいて正弦波の一周期を設定
し、電動機の負荷に応じたパルス幅変調を行うことが可
能となる。さらに、蓄電池の運転状態、自動車の走行状
態、運転操作の状態、環境状態に応じて正弦波の一周
期、パルス幅変調を行うことが可能となり、さらに精密
な交流電力の制御が行われる。

【０００９】請求項３の発明にかかる装置では、前記基
準信号出力手段は、クロックパルスに基づいて、所定角
度区間の時間長をカウントし、該カウント値に基づいて
基準信号の出力間隔を設定するように構成されている。
かかる構成によれば、正弦波データの時間長が正確にカ
ウントされる。請求項４の発明にかかる装置では、前記
基準信号出力手段は、周期データを減算し、減算の開始
から周期データがゼロになるまでの時間をカウントする
ように構成されている。

【００１０】かかる構成によれば、正弦波データの時間
長をカウントすることが可能となる。請求項５の発明に
かかる装置では、前記基準信号出力手段は、ゼロから積
算を開始し、積算の開始からカウント値が周期データと
等しくなるまでの時間をカウントするように構成されて
いる。

【００１１】かかる構成によれば、正弦波データの時間
長をカウントすることが可能となる。請求項６の発明に
かかる装置では、前記基準信号出力手段は、基準信号を
電圧変化の信号として出力するように構成されている。
かかる構成によれば、基準信号が電圧変化の信号として
出力されるので、被変調信号を出力するタイミングを認
識することが可能となる。

【００１２】請求項７の発明にかかる装置では、前記基
準信号出力手段は、基準信号を一周期の任意のタイミン
グで出力するように構成されている。かかる構成によれ
ば、要求に応じて制御の節目で基準信号を出力すること
が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図６に基づいて説明する。本実施の形態を示す図１に
おいて、制御コンピュータ１は、電気自動車全体を制御
するコンピュータであり、夫々、アナログ信号入力部
２、デジタル信号入力部３から運転データを入力する機
能、電動機14の判別・計算処理を行う機能、周期データ
等の出力機能を有している。この制御コンピュータ１が
周期データ出力手段に相当する。

【００１４】アナログ信号入力部２は、各種アナログ・
センサの信号を入力するブロックであり、デジタル信号
入力部３は、各種デジタル・センサの信号を入力するブ
ロックである。次に、アナログ信号入力部２の構成を図
２に基づいて説明する。アナログ信号入力部２には、ア
ナログ・センサとして、０〜４００Ｖの電源電圧を検出
する電圧センサ21-1と、１〜２００Ａの充放電電流を検
出する電流センサ21-2と、ブレーキ踏込量を検出するブ
レーキ・センサ21-3と、蓄電池15の温度を検出する温度
センサ21-4と、主となる電動機14の温度を検出する温度
センサ21-5と、制御装置の温度を検出する温度センサ21
-6と、アクセル踏込量を検出するアクセル・センサ21-7
と、吸気圧力を検出する吸気圧力検出センサ21-8と、等
が備えられている。

【００１５】Ａ／Ｄ変換器22は、各センサ21-1〜21-8か
ら、順次、センサ信号を入力し、各アナログ信号のＡ／
Ｄ変換の完了を確認しながら、機械的且つ連続的に変換
結果をレジスタ23-1〜23-8に書き込んでいく。セレクタ
25は、制御コンピュータ１から、制御ポートであるポー
ト６を介して、データ・ビットD0〜D3からなる４ビット
の制御システム信号が入力されたとき、レジスタ23-1〜
23-8の中からいずれか１つを選択し、各レジスタ23-1〜
23-8に格納されたデータを、アナログ信号入力ポートで
あるポート４を介して制御コンピュータ１に出力する。

【００１６】次に、デジタル信号入力部３の構成を図３
に基づいて説明する。デジタル信号入力部３には、デジ
タル・センサとして、電動機14の実回転速度を検出する
回転速度センサ31-1と、エンジンの実回転速度を検出す
る回転速度センサ31-2と、自動車の実速度を検出する車
速センサ31-3と、スロットル開度を検出するスロットル
・センサ31-4と、クラッチの遮断度を検出するクラッチ
・センサ31-5と、が備えられている。これらのセンサ31
-1〜31-5のセンサ信号はデジタル信号として処理され、
夫々、カウンタ32-2〜32-5,32-7 によってカウントされ
る。尚、カウンタ32-1,32-6 には、予備ポートが接続さ
れている。

【００１７】セレクタ33は、約１／２秒毎にカウンタ32
-1〜32-7のデータをレジスタ34-1〜34-7に転送し、転送
後、各カウンタ32-1〜32-7のデータをクリアする。セレ
クタ35は、制御コンピュータ１からポート６を介してデ
ータ・ビットD8〜D11 からなる４ビットの制御システム
信号が入力されたとき、レジスタ34-1〜34-7に格納され
たデータを選択し、選択したデータをデジタル信号入力
ポートであるポート５を介して制御コンピュータ１に出
力する。

【００１８】尚、センサ21-1〜21-8，31-1〜31-5が運転
状態検出手段に相当する。図１に戻って、アクセル値ラ
ッチ回路８（以後、「ラッチ回路８」と記す）、周期デ
ータラッチ回路９（以後、「ラッチ回路９」と記す）
は、夫々、制御コンピュータ１から出力ポートであるポ
ート７を介して出力されたアクセル値、周期データをラ
ッチする。ここで、周期データとは、交流波形一周期分
のクロック数、またはそれが確定できる部分のクロック
数を意味するデータである。あるいは、後続のブロック
で使いやすいように、また、周期の精度を確保できるよ
うに周期の一部分のクロック数が与えられている場合も
ある。尚、ラッチ回路９の詳細については後述する。

【００１９】キック信号生成回路10は、ラッチ回路９に
ラッチされた周期データに基づいてＵ，Ｖ，Ｗ相毎に、
基準信号となるキック信号を生成する基準信号出力手段
に相当する。尚、この回路の詳細については後述する。
ＰＷＭ装置11_-U, 11_-V,11_-Wは、夫々、アクセル値、周
期データ、及びキック信号生成回路10により生成された
キック信号をＵ，Ｖ，Ｗ相毎に入力し、これらのデータ
に基づいてパルス幅が設定されたパルス列からなる被変
調信号を発生し、ドライバ回路12_-U, 12_-V,12_-Wに出力
する。このＰＷＭ装置11_-U, 11_-V,11_-Wが被変調信号出
力手段に相当する。尚、この装置の詳細については後述
する。

【００２０】ドライバ回路12_-U, 12_-V,12_-Wは、夫々、
Ｕ，Ｖ，Ｗ相毎に入力した被変調信号に基づいて微弱な
信号を強化し、強化した半導体ドライブ信号を電力制御
半導体13_-U, 13_-V,13_-Wに出力する。尚、ドライバ回路
12_-U, 12_-V,12_-Wは、弱電領域と強電領域の境界に必要
な保護システム及びその他の保護システムも含んでい
る。

【００２１】電力制御半導体13_-U, 13_-V,13_-Wは、夫
々、Ｕ，Ｖ，Ｗ相毎に入力された半導体ドライブ信号に
基づいて、例えばＩＧＢＴ等のような大電流を処理する
ものであり、電動機14を原動機として運転している時に
は、主に蓄電池15からの直流電力を交流化して電動機14
に供給し、電動機14を発電機として使用するときには、
電動機14の界磁コイルに励磁電流を供給する。

【００２２】尚、図４は、特開平６−２９６３９５号公
報に開示されたドライバ回路12_-U,12_-V,12_-W及び電力
制御半導体13_-U, 13_-V,13_-Wの回路構成を示す。この図
において、トランジスタＱ₁〜Ｑ₃が単独アーム側トラ
ンジスタ、トランジスタＱ₄〜Ｑ₆が共通アーム側トラ
ンジスタとなる。このこのドライバ回路12_-U, 12_-V,12
_-W及び電力制御半導体13_-U, 13_-V,13_-Wが交流電力制御
手段に相当する。

【００２３】帰還ダイオード16は、電動機14が発電機と
して使用され、かつ、供給された励磁電流により発生し
た起電力が蓄電池15の端子電圧を上回った時、電流を蓄
電池15に帰還させるダイオードである。次に、前述のラ
ッチ回路９、キック信号生成回路10、ＰＷＭ装置11_-U,
11_-V,11_-Wの詳細な構成を図５に基づいて説明する。

【００２４】制御コンピュータ１のポート５には、回転
角度にして例えば60度分のパルス信号が16ビットで出力
される。尚、16ビットに収まるように、データとして
は、1/8 の値になっている。ラッチ回路９は、制御コン
ピュータ１から出力された信号IORQ、A3，A2，A1の信号
レベルが、夫々、 Lowレベル（以後、「Ｌ」と記す）、
Highレベル（以後、「Ｈ」と記す）、Ｌ、Ｌのときに周
期データをラッチする。

【００２５】キック信号生成回路10は、オッシレータ41
と、プリセット・カウンタ42と、カウント同値判定器43
と、倍数カウンタ44と、デシマル変換器45と、論理判定
器46と、カウンタ47-1,47-2,47-3と、結線変更モジュー
ル48と、インバータ49と、を備えて構成されている。オ
ッシレータ41は、例えば2,4576Ｈz のクロックパルスを
プリセット・カウンタ42に出力し、プリセット・カウン
タ42は、オッシレータ41のクロックパルスによってカウ
ントアップされる。

【００２６】カウント同値判定器43は、ラッチ回路９に
ラッチされたデータとプリセット・カウンタ42のカウン
ト値との一致・不一致を判定する回路であり、一致した
ときはプリセット・カウンタ42のカウント値をクリアす
る。倍数カウンタ44は、カウント同値判定器43により、
プリセット・カウンタ42のカウント値とラッチ回路９に
よりラッチされた周期データとが一致する毎に、カウン
トアップする。

【００２７】デシマル変換器45は、倍数カウンタ44のカ
ウント値を１０進記数法に変換する。論理判定器46に
は、予め設定値がセットされている。この設定値は、制
御コンピュータ１から出力される周期データの単位及び
確定させたい周期に基づいてセットされる。例えば、60
度分の周期データをもって、Ｕ，Ｖ，Ｗ相毎に 180度の
周期を確定させたいときには、論理判定器46に予め設定
値３をセットしておく。論理判定器46は、倍数カウンタ
44がカウントアップされる毎に、倍数カウンタ44のカウ
ント値をこの設定値と比較し、設定値と一致したか否か
の論理判定を行う。論理判定はフラグを切り換えること
により行われる。設定値になったとき、フラグを切り換
える。そして、一周期になったとき、論理判定器46は、
倍数カウンタ44のカウント値をクリアする。

【００２８】カウンタ47-1〜47-3は、夫々、Ｈ又はＬに
初期設定され、論理判定器46から出力されたフラブ値の
切り換わりに応じてＨに立ち上がったり、Ｌに立ち下が
ったりする。前述の例では、倍数カウンタ44のカウント
値とカウンタ47-1〜47-3の立ち上がり立ち下がりとの関
係は、以下のようになる。

【００２９】

【表１】

【００３０】このカウンタ47-1〜47-3の立ち上がり又は
立ち下がりが、夫々、Ｕ，Ｖ，Ｗ相用のキック信号とな
る。結線変更モジュール48は、Ｖ，Ｗ相の結線を変更す
るものであり、変更時、リバース信号が入力される。イ
ンバータ49は、キック信号を反転させてＵ’，Ｖ’，
Ｗ’相のドライバ回路12_-U, 12_-V,12_-Wに出力する。

【００３１】各ＰＷＭ装置11_-U, 11_-V,11_-Wには、イン
タフェース（図中、「Ｉ／Ｏ」と記す）51と、ＣＰＵ52
と、ＲＯＭ53と、ＲＡＭ54と、が備えられている。イン
タフェース51は、キック信号生成回路10のカウンタ47-1
〜47-3からキック信号を入力する。ＲＯＭ53には、電動
機14に通電する交流電流を正弦波に近似させるためのソ
フトウェアが記憶され、ＲＡＭ54には、アクセル・セン
サ21-3によって検出されたアクセル踏込量（アクセル
値）、周期データ等が記憶される。

【００３２】ＣＰＵ52は、ＲＡＭ54に記憶されているデ
ータ、ＲＯＭ53に記憶されているソフトウェアに基づい
て、ＰＷＭ制御を行う。尚、ＣＰＵ52の動作の詳細につ
いては、前述の特開平６−２９６３９５号公報に開示さ
れている。次に動作を説明する。

【００３３】精密な周波数の交流電力を得るために要求
される最低の入力データは、対象とする電動機14が誘導
電動機であれば電動機14の回転速度とアクセル踏込量と
であり、対象とする電動機14が同期電動機であれば現在
の位相角とアクセル踏込量とであり、出力データは、こ
れらの入力データに基づいて計算されたアクセル値と周
期データである。さらに、同期電動機では、波形出力の
開始点が相差角を与えるキーデータとなるので、現在の
位相角に対する周期の開始点をも指示する必要がある。

【００３４】従来の直流電力をそのまま利用する型式の
電気自動車ではアクセルを踏んで、供給電流を増加すれ
ば走行速度が増すという、比較的単純な制御が採用され
ているが、効率の高い、耐久性の確保できる誘導電動機
や同期電動機を主たる原動機とする未来型の電気自動車
では、電動機14の回転速度を精密に測定して入力するこ
ととアクセル踏込量を得ることとは必須であり、同期電
動機では位相角を得ることも必須である。

【００３５】また、精密な周波数と緩急自在の走行性能
を得るためにはアクセル値と周期データとを出力する必
要があり、同期電動機では、波形出力の開始点またはこ
れと同等な意味をもつ信号の出力も必須の要件として求
められる。尚、特開平６−１３３４０７号公報には、ア
クセルペダルの踏込量等の運転状態を検出し、これら運
転状態に応じて誘導電動機の周波数を設定する技術が開
示されている。

【００３６】また、特開平７−３１００６号公報には、
同期電動機の回転子の回転角度位置、回転子の回転周波
数を検出し、これらに基づいて相差角を設定し、交流電
流の位相を制御する技術が開示されている。さらに、電
動機と内燃機関とを備えた複合原動機では、これらを制
御するには、実用上、アクセル踏込量と電動機14の回転
速度以外にも以下のデータが必要となってくる。

【００３７】ａ．電動機14の運転状態、例えば界磁の温度等ｂ．内燃機関の運転状態、例えば回転速度、吸気圧力、
温度ｃ．蓄電池15の状態、例えば端子電圧、充放電電流、電
解液温度ｄ．自動車の走行状態、例えば走行速度等ｅ．運転操作の状態、例えばブレーキ踏込み量、スイッ
チの状態ｆ．現状環境の状態、例えば商用電源との接続、外気温
度また、保護システムの駆動のためには、各部の温度等を
入力することも必要になる場合がある。制動時に車体の
持つ運動エネルギーを効果的に回収するためにはブレー
キの踏込量等を検出して入力するのも必要な場合があ
る。

【００３８】制御コンピュータ１には、これらのデータ
が入力され、誘導電動機、同期電動機の種類が判別さ
れ、その電動機用のデータが計算されて出力される。
尚、内燃機関を備えた複合原動機では、電気自動車とし
ての実用性を高めるために、出力データとして、必須の
アクセル値と周期データ以外にも、以下のような様々な
データが必要となってくる。

【００３９】ａ．内燃機関制御用データ（１）点火コイルに対する送電制御（２）燃料ポンプに対する送電制御（３）始動電動機に対する送電制御（４）燃料供給制御装置に対する制御信号（５）クラッチ制御信号（６）冷却ファン制御信号（７）保温要求信号ｂ．車体制御及び電動機14制御用データ（１）複数電動機に対する電動機の個別選択駆動力デー
タ（２）同上の個別制動力データ（３）極数変換要求データ（４）自動ドアーロツク信号などｃ．電源制御用データ（１）蓄電池制御信号（２）回生制御信号（３）劣化制御信号ｄ．保護システム制御用データ（１）電動機14の冷却信号（２）電力制御半導体13_-U, 13_-V,13_-Wの冷却信号（３）制御コンピュータ１の冷却信号（４）過電圧時の放電信号ｅ．警告用データ各種警告コードの信号（尚、ディスプレイを備えるときは、ディスプレイに出
力するための警告コードも送信する）これらはシステムによって不要なものもあり、選択的に
必要に応じて採用される。

【００４０】次に、制御コンピュータ１では、入力され
た各種の信号値、ソフトウエア及び固定データとして記
録されている数値を利用して必要な判別と計算が実行さ
れ、実行された結果、アクセル値と周期データとが得ら
れる。ここで、周期データの仕様は、後続のＰＷＭ装置
11_-U, 11_-V,11_-Wで使いやすいように、また、周期の精
度を確保できるように多面的な角度から設定されてい
る。

【００４１】例えば、相角度で30度程度の小さなブロッ
クの期間のデータをメモリの所定領域に記憶し、これを
もって360 度分の周期データとすれば、 360度をもって
周期データとする場合に比べて、12倍の精度で周期を指
定できる。しかし、その分、90度分または 180度分の周
期を計算する必要があるため、処理が煩雑となる。この
ように、周期データの仕様は、処理の煩雑さと速度との
関係等を考慮した上で決定される。

【００４２】尚、電動機14が同期電動機のときは、キッ
ク信号を出力するタイミングが相差角も関わってくるの
で、制御コンピュータ１では、このタイミングも計算さ
れる。得られたアクセル値と周期データとは、特定の記
憶装置上の番地またはポート７に書き出され、夫々、ラ
ッチ回路８，９によりラッチされる。

【００４３】前述のように、制御コンピュータ１のポー
ト７には、回転角度にして例えば60度分のデータが16ビ
ットで出力されるが、16ビットに収まるように、データ
は、以下のように、例えば実際のパルス数の1/8 の値と
して出力される。１Ｈz 60Ｈz 120Ｈz −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− パルス数 409,600 6,826 3,413 1/8 パルス数 51,200 853 426 この周期データは、制御コンピュータ１から出力された
信号IORQ、A3，A2，A1が、夫々、Ｌ、Ｈ、Ｌ、Ｌのとき
にラッチ回路９にラッチされる。

【００４４】キック信号生成回路10では、ラッチされた
周期データに基づいてキック信号が生成される。この動
作を説明すると、まず、カウント前に、プリセット・カ
ウンタ42、倍数カウンタ44が初期値０に設定される。初
期設定時、カウンタ47-1〜47-3に対応した論理判定器46
のフラグ値は、夫々、０→１, ０，１となり、それに従
って、カウンタ47-1〜47-3の出力は、図６に示すよう
に、夫々、Ｌ→Ｈ，Ｌ，Ｈとなる。尚、この設定は、ド
ライバ回路12_-U, 12_-V,12_-Wの構成に基づいて行われる
ものである。

【００４５】また、論理判定器46には、制御コンピュー
タ１から出力される60度分の周期データに基づいて180
度分の周期を確定させるため、予め固定値３をセットす
る。初期設定されると、オッシレータ41において発生し
たクロックパルスがプリセット・カウンタ42に入力さ
れ、プリセット・カウンタ42のカウントアップが開始す
る。尚、クロックパルス一発に対して１を加算する方法
が単純であり確実であるが、採用するプリセット・カウ
ンタのビット数やその他の条件によってはクロックパル
ス４発等、複数パルスで１を加算する方法を採用しても
よい。

【００４６】オッシレータ41からのクロックパルスは、
得られる最高の精度の安定した周波数の電気信号であ
り、大概10〜20メガヘルツ、最近では40メガヘルツのも
のまで使用できるようになっている。本実施の形態の周
波数は、前述のように、例えば、2,4576Ｈz である。ラ
ッチ回路９にラッチされた周期データは、カウント同値
判定器43によりプリセット・カウンタ42のカウント値と
比較される。両データが不一致のときは、そのまま、積
算が継続される。積算した結果、両データが一致したと
き、倍数カウンタ44のカウント値は、カウント同値判定
器43によってカウントアップされる。

【００４７】倍数カウンタ44のカウント値は、デシマル
変換器45によって10進記数法に変換されて論理判定器46
に入力される。論理判定器46では、各出力毎に固定値３
と比較される。そして、倍数カウンタ44のカウント値が
固定値３と一致したとき、論理判定器46のそのフラグ値
が切り換わり、対応するカウンタ47-1〜47-3の出力も、
フラグ値の切り換わりに応じてＬ→Ｈに立ち上がるか、
Ｈ→Ｌに立ち上がる。このようにしてカウンタ47-1の周
期が確定する。

【００４８】倍数カウンタ44のカウント値は、固定値３
と一致したとき、論理判定器46によりクリアされる。こ
のようにして、60度毎に論理判定され、順次、カウンタ
47-1〜47-3の立ち上がり立ち下がりが表１のように繰り
返される。このＬからＨ、又はＨからＬへの電圧変化が
キック信号となる。ＰＷＭ装置11 _-U, 11_-V,11_-Wでは、
キック信号が少なくとも一周期の開始点を示す。

【００４９】通常、デジタル回路では、０Ｖと５Ｖを
Ｌ，Ｈの信号として０、１を表現するが、完全に０Ｖま
たは５Ｖというのはありえないので適当な範囲を設け
て、その範囲内をＬ，Ｈと判定する規約になっている。
キック信号生成回路10に続くＰＷＭ装置11_-U, 11_-V,11
_-Wでは、先行するキック信号生成回路10において、どの
ような処理がなされているかについては関知しないこと
であるから、後続のＰＷＭ装置11_-U, 11_-V,11_-Wには、
このキック信号生成回路10での処理結果が電圧の変化と
して通知される。

【００５０】尚、本実施の形態では、一周期に２度のキ
ック信号を出力しているが、ＰＷＭ装置11_-U, 11_-V,11
_-Wの構成によっては、一周期につき、少なくとも１回の
キック信号を必要とし、複数回のキック信号を必要とす
る場合もある。例えば、図４において、単独アームを通
電制御すべき期間と共通アームを通電すべき期間は正確
に 180度毎にしたいけれども、それを意味するキック信
号が無ければ後続のブロックで中間点を割り出す必要が
あり、精度の点で不安が残る場合が多い。また、60度毎
に区切って制御するときは、60度毎にキック信号が必要
になる。場合によってはピーク点である90度または 270
度が大切な制御の筋目に当たる。

【００５１】このような事情から周期データを30度分の
パルスとして与えて置けば、その２倍が60度、その３倍
が90度というようにたいていの要求ポイントには対応で
きるので都合がよい。このように、どのような位相角度
を一周期の開始点に設定しても良いのであるが、通常は
０度、 180度などが好都合である。他に90度や 270度等
も開始点として選ばれる可能性がある。

【００５２】ＰＷＭ装置11_-U, 11_-V,11_-Wでは、例え
ば、位相角で30度分の周期データに基づいて、 180度分
の周期分のデータを設定するときは、30度分の特定され
た期間の６倍分のデータを出力する。例えば、最初の 1
80度分はＨ(5V)を出力し、これに続く 180度分はＬ(OV)
の矩形波を出力する。このようにしてＰＷＭ装置11_-U,
11_-V,11_-Wでは、アクセル値及び周期データに基づいて
被変調信号が生成され、この被変調信号は、カウンタ47
-1〜47-3からキック信号が出力される毎に、夫々、ドラ
イバ回路12_-U, 12_-V,12_-Wに出力される。

【００５３】各相のドライバ回路12_-U, 12_-V,12_-Wで
は、この被変調信号を受けてＨの期間が単独アームによ
って制御される導通期間となり、共通アームでは遮断期
間となる。次のＬの期間では、単独アーム側を遮断し、
共通アーム側を導通させる。キック信号は位相角度で 1
80度毎に出現するようになっているが、ＨとＬとの関係
は逆でもよく、後の処理に応じて設計する。また、 180
度ではなく90度や60度の方が好都合の場合もある。

【００５４】また、電動機14を原動機として運転してい
る時には、おもに蓄電池15からの直流電力が電力制御半
導体13_-U, 13_-V,13_-Wによって交流化されて電動機14に
供給される。電動機14を発電機として使用するときに
は、電力制御半導体13_-U, 13_-V _,13_-Wによって界磁コイ
ルに励磁電流を与えて、それによって発生した起電力が
蓄電池15の端子電圧を上回つた時に帰還ダイオード16を
経由して蓄電池15に回収される。

【００５５】かかる構成によれば、加算の開始から積算
データが周期データに等しくなるまでの時間を基準に交
流電力の周期が決定されるので、正確なキック信号を生
成することができる。また、例えば、特開平６−２９６
３９５号公報には、 180度分と90度分とを判定する部分
があるが、それをカウンタの数値によって行うのではな
く、電圧変化の信号としてのキック信号によって行え
ば、その精度を格段に改善することができる。

【００５６】また、すべての周波数設定処理がデジタル
処理によって処理されるので、通常のアナログ部分を含
む周波数設定回路と比較して精度が良好な周波数の交流
を発生することができる。また、クロックとして精度の
高い水晶発信器などを使用すれば、そのパルスをカウン
トして周期を決定するので安定した厳密な周期が得られ
るとともに、16ビット値で指定すると65,536段階の周波
数が得られ、例えば０〜256 Ｈz の周波数を得る必要の
ある場合には１Ｈz を256 段階に分けて出力できる。即
ち、1/256の分解能とすることができる。

【００５７】尚、上記実施の形態では、０から加算を開
始するようにしたが、これに限らず、クロックのパルス
１個につき周期データを１個、または一定の整数倍の比
率を定めて、周期データを減算し、減算の開始から周期
データがゼロになるまでの時間を基準に交流電力の周期
を決定するようにしても構わない。この場合の処理につ
いて説明すると、まず、制御コンピュータ１から与えら
れた周期データをプリセット・カウンタ42にセットし、
倍数カウンタ44をクリアし、フラグには０をセットする
ことにより初期設定を行う。

【００５８】次に、倍数と比較するための所定値をセッ
トする。例えば、30度分の周期データをもって 180度分
の時間を確定したい時にはカウンタではなく固定項目に
６をセットする。次に、クロックのパルスによってプリ
セット・カウンタ42のカウント値を減算するこの場合
も、クロックのパルス一発にたいして１を減算する方法
が単純で確実であるが、採用するカウンタのビット数や
その他の条件によってはクロックパルス４発等、複数パ
ルスで１を減算する方法を採用してもよい。

【００５９】次に、プリセット・カウンタ42に生成され
たデータが０になったかどうか判別して、０ならば倍数
カウンタ44に１を加算し、０でなければ減算を維持す
る。後の処理は、前述の処理と同様である。尚、プリセ
ット・カウンタ44のカウント値を減算するには、１つず
つ引算する方式が簡便で確実であるが、その他の方式を
採用するときには、無限ループとならないように、引算
を実行した結果がいつかは必ずゼロになるように周期デ
ータを設定するか、ゼロの判別を必要な範囲に拡張して
実行する。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかる装置によれば、交流電力の周期を正確に設定する
ことができ、正弦波に近似した精密な交流電力を生成す
ることができる。請求項２の発明にかかる装置によれ
ば、検出された電動機の運転状態、蓄電池の運転状態等
に基づいてパルス幅変調が行われるので、さらに精密な
交流電力の制御を行うことができる。

【００６１】請求項３の発明にかかる装置によれば、出
力された正弦波データの時間長をカウントして、基準信
号を所定時間隔毎に正確に出力することができる。請求
項４の発明にかかる装置によれば、正弦波データの時間
長を正確にカウントすることができる。請求項５の発明
にかかる装置によれば、同様に、正弦波データの時間長
を正確にカウントすることができる。

【００６２】請求項６の発明にかかる装置によれば、基
準信号が電圧変化の信号として出力されるので、被変調
信号を出力するタイミングを認識することができる。請
求項７の発明にかかる装置によれば、要求に応じて制御
の節目で基準信号を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック回路
図。

【図２】図１のアナログ信号入力部の詳細な構成を示す
ブロック図。

【図３】図１のデジタル信号入力部の詳細な構成を示す
ブロック図。

【図４】図１のドライバ回路等の詳細な構成を示す回路
図。

【図５】図１のキック信号生成回路の詳細な構成を示す
ブロック図。

【図６】図５のカウンタから出力される信号のタイミン
グチャート。

【符号の説明】

1 制御コンピュータ 2 アナログ信号入力部 3 デジタル信号入力部 10 キック信号生成回路 11 ＰＷＭ装置（11_-U, 11_-V,11_-W） 12 ドライバ回路（12_-U, 12_-V,12_-W） 14 電動機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス幅変調された被変調信号に基づい
て、直流電力を正弦波形に近似した交流電力に変換し、
該交流電力を電動機に供給する電動機の交流電力制御装
置において、電動機の現在の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、検出された電動機の運転状態に基づいて前記正弦波の一
周期を設定し、該一周期を確定させるために必要な所定
角度区間の周期データを演算して出力する周期データ出
力手段と、出力された周期データに基づいて正弦波形成の時間基準
となる基準信号を生成し、該基準信号を前記所定角度区
間毎に出力する基準信号出力手段と、前記周期データ及び検出された電動機の運転状態に基づ
いてパルス幅変調された被変調信号を生成し、基準信号
出力手段から基準信号が出力される毎に、該被変調信号
を出力する被変調信号出力手段と、電動機に供給する交流電力を、該被変調信号に基づいて
制御する交流電力制御手段と、を備えたことを特徴とす
る電動機の交流電力制御装置。
【請求項２】前記電動機は電気自動車に搭載されたもの
であって、前記運転状態検出手段は、電動機の回転速度及び負荷、
蓄電池の運転状態、自動車の走行状態、運転操作の状
態、環境状態を検出するように構成されたことを特徴と
する請求項１に記載の電動機の交流電力制御装置。
【請求項３】前記基準信号出力手段は、クロックパルス
に基づいて、所定角度区間の時間長をカウントし、該カ
ウント値に基づいて基準信号の出力間隔を設定するよう
に構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の電動機の交流電力制御装置。
【請求項４】前記基準信号出力手段は、周期データを減
算し、減算の開始から周期データがゼロになるまでの時
間をカウントするように構成されたことを特徴とする請
求項３に記載の電動機の交流電力制御装置。
【請求項５】前記基準信号出力手段は、ゼロから積算を
開始し、積算の開始からカウント値が周期データと等し
くなるまでの時間をカウントするように構成されたこと
を特徴とする請求項３に記載の電動機の交流電力制御装
置。
【請求項６】前記基準信号出力手段は、基準信号を電圧
変化の信号として出力するように構成されたことを特徴
とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電動
機の交流電力制御装置。
【請求項７】前記基準信号出力手段は、基準信号を一周
期の任意のタイミングで出力するように構成されたこと
を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載
の電動機の交流電力制御装置。