WO2002087066A1 - Commande d'entrainement - Google Patents

Description

駆動制御

技術分野

本発明は電動駆動部を備える駆動体に適用される駆動制御技術に関するも 明

のである。 この駆動体として、 特に電動モーターを駆動部として備える、 例え 田

ば電気自動車、 電動車椅子、 電動カート等の電動走行車両がある。 本発明の駆 動制御技術は、 電動建設機械、 電動福祉器具、 電動ロボット、 電動玩具、 電動 飛行機、カメラゃプロジ クタ一等の電動光学機器等を構成する駆動体に適用 することも可能である。 また、 本発明はエアコン、 ファンモータ用ストーブ等 の家庭電化製品に応用することができる。

背景技術

電動走行車輛は、駆動制御手段が電動モーターを回転制御することによって 走行する。 駆動制御手段は、 この電動モーターの速度 （回転速度） を調整して 電動車輛の速度を調整している。速度調整は、電動モーターに供給される供給 電圧を可変にして電動モーターへの供給電力を制御することによって行われ る。 例えば、 乗員がアクセルペダルやレバーを操作し、 その操作量に基づいて 加速度が駆動制御手段に設定されると、電動車輛は設定された加速度の下で走 行する。車輛が所望の速度に達し、乗員がアクセルぺ：

を所定レベルに戻すと、 電動車輛の速度が所定値に維持される

一方、 車輛を減速する場合には、 乗員は、 アクセルぺダノ

一を車輛が減速される位置にセットする。 これにより、駆動制御手段は電動モ 一ターを所定の速度まで減速する制動制御を行う。アクセルペダル又はァクセ ルレパーの操作状態が維持されると車輛速度は所定値に維持される。

しかしながら、車輛速度の調整は運転者によって行なわれていたため、走行 路の状態、例えば、走行路の傾斜や路面の摩擦状態によって車輛速度が一定せ ず、乗員は頻繁に車輛速度の調整の為にアクセル操作を行わざるを得なかった そ'こで、 クルーズコントロールと称する技術が提供されている。 この技術は 、車輛の速度に外乱が生じても、車輛速度が指定速度で維持されるようにした ものである。

ステツビングモーター等回転速度の制御精度が高い電動モーターの場合は、 このような速度制御が好適に実現できる力 S、一般的な A Cモータ一や D Cモー ターでは、電源のオンで回転し、電源のオフで回転が停止するといった粗い回 転制御が行われているに過ぎず、モーターの回転速度を微細かつ正確に制御す る技術は未だ確立していない。

また、無段階変速機等の変速手段を用いれば、モーターの回転速度を一定と しても末端の車輪の回転数を精度よく変更できるが、部品点数が増大し.、重量 も重くなるため、軽量で小回りが要求される小型電気自動車や電動車椅子、乗 用カートには不向きであった。

また、駆動制御手段はマイク口コンピュータによって構成されており、電動 モーターが高速回転の状態にある場合、電動モーターからの検出信号の周波数 が高く、 コンピュータ内の駆動制御処理が間に合わない。 したがって、 微細で 迅速な制御を高速電動モーターに対して十分実行し得ないという問題があつ た。

また、電力制御での損失を熱として放出するために電力エネルギーを電動駆 動体の駆動エネルギーに変換する上での変換効率が悪かった。

そこで、本発明の目的は電動駆動部の高速動作に十分対応した制御を実行で きる駆動制御技術を提供することである。本発明の他の目的は、指定された動 作状態で駆動部を的確に運転できる駆動制御技術を提供することである。本発 明のさらに他の目的は、駆動部の制動制御時に発生する制動電力を有効に利用 可能な駆動制御技術を提供することである。本発明のさらに他の目的は、前記 駆動制御技術として P L L制御を利用することである。本発明のさらに他の目 的は、前記 P L L制御に加えて、電動駆動部の運転状態に基づいて電動駆動部 の電力を制御する駆動制御技術を提供することである。本発明のさらに他の目 的は、電動駆動部への供給電圧のデューティ、或いは電圧を変化させて電動駆 動部の動作を制御することである。本発明の他の目的は、制動電力を制御して 駆動部の制動特性を変化させることである。本発明の他の目的は、 この駆動制 御技術を備えた駆動制御装置、及び駆動制御方法を提供することである。本発 明のさらに他の目的は、 この駆動制御技術によって制御される駆動体、特に電 動車輛を提供することである。 発明の概要

前記目的を達成するために、本発明は駆動体を移動させるための電動回転駆 動部を制御する駆動制御装置において、基準比較信号発生回路と、前記駆動部 の速度を検出し、 これを検出信号として出力する検出回路と、前記駆動部の速 度指示回路と、前記駆動部の回転制御回路と、前記基準比較信号の位相と前記 検出信号の位相とを比較し、比較結果を前記回転制御回路に出力する位相比較 回路と、 を備え、 前記回転制御回路は、 前記位相比較結果に基づいて前記駆動 部の速度を前記速度指示に一致するように制御することを特徴とする。

本発明の実施形態において、駆動制御装置は次のように構成されている。前 記基準比較信号発生回路と前記検出回路と前記位相比較回路とが P L L制御 プロックを構成している。前記位相比較回路は位相差信号を前記回転制御回路 に出力し、 この回転制御回路はこの位相差信号を前記駆動部に出力する。

前記回転制御回路は、前記位相差信号から前記駆動部が加速運転状態にある か、制動運転状態にあるかを区別し、 この結果に基づいて前記駆動部を運転制 御する。

前記回転制御回路は、前記駆動部を加速させる駆動制御回路と、前記駆動部 を制動させる制動制御回路と、 からなる。 回転制御回路は、 前記駆動部の電力 特性を変化させる特性変化手段を備える。特性変化手段は前記駆動部電力のデ ユーティを変化させる。前記特性変化手段は前記駆動部電力の限界値を変化さ せる。前記特性変化手段は前記位相差信号のデューティに合わせて前記駆動部 電力のデューティを変化させる。

前記特性変化手段は前記デューティの限界変化比を設定する。前記制動制御 回路の負荷として前記駆動部の制動電力を蓄電可能な蓄電部が設けられる。制 動制御回路は、前記位相差信号に基づいて前記蓄電部と前記駆動部とを断続制 御する。前記特性変化手段は前記駆動部の負荷電力のデューティを変化させる _c 前記特性変化手段は前記駆動部の負荷電力の電力限界値を変化させる。前記 特性変化手段は前記駆動部の供給電力のデューティを変化させる。前記特性変 化手段は前記駆動部の供給電力の限界値を変化させる。前記特性変化手段は前 記駆動部電力のデューティ及びその限界値を変化させる。前記駆動制御回路は 前記位相差信号のデューティに基づいて前記駆動部へ供給される駆動電圧を 断続制御する。基準比較信号発生回路は基本周波数を分周して基準比較信号を 出力し、前記回転制御回路は、前記速度指示回路の指示値に応じて前記分周比 を変化させる。

前記検出回路は前記駆動部の回転センサーからの検出値を分周し、これを前 記検出信号として出力し、前記回転制御回路は、前記速度指示回路の指示値に 応じて前記分周比を変化させる。前記特性変化手段は、前記駆動部の運転状態 に応じて前記電力特性を変化させてなる。前記特性変化手段は、前記駆動体の 運転状態に応じて前記電力特性を変化させてなる。前記特性変化手段は、前記 駆動部が加速又は制動の遷移領域にある場合に前記電力特性を変化させてな る。

本発明はまた駆動制御装置と、この駆動制御装置によつて駆動制御される電 動駆動部とを備えた駆動体からなる。 本発明はまた、 駆動制御装置と、 この駆 動制御装置によって駆動制御される電動駆動部とを備えた電気走行車輛から なる。

本発明の駆動制御方法は、駆動体を移動させるための電動回転駆動部を制御 する駆動制御方法において、基準比較信号発生工程と、前記駆動部の速度を検 出し、 これを検出信号として出力する検出工程と、前記駆動部の速度指示工程 と、前記駆動部の回転制御工程と、前記基準比較信号の位相と前記検出信号の 位相とを比較する位相比較工程と、 を備え、前記位相比較結果に基づいて前記 駆動部の速度を前記速度指示に一致するように制御する。 図面の簡単な説明

図 1は、 本実施の形態に係る車両の平面図である。 図 2は、 本実施の形態に 係り、 P L L回路を用いた自動速度制御のプロック図である。 図 3は、 車両の ィンストルメ ントパネルの正面図である。 図 4は、本実施の形態に係る P L L 制御による車両速度制御フローチヤ一トである。 図 5は、指定速度を変化させ た場合の、 P L L制御による速度変化状態を示すタイムートである。 図 6は、 前記駆動輪 （後輪） を前進制御するためのブロック図である。 図 7は、 位相比 較器から出力される位相差信号のデューティを変化させるためのプロック図 である。 図 8 ( 1 ) は駆動制御回路のモーター駆動電圧印加回路の第 1の実施 形態であり、 （2 ) はその第 2の実施形態である。 図 9は駆動電圧印加制御の PC漏 2/03998

6 タイミング図である。図 1 0は制動制御回路のプロック図及びその制御特性を 示したものである。図 1 1は駆動制御及び制動制御の際の位相差制御のタイミ ング図である。 図 1 2はモーター駆動 ·制動制御タイミングの波形図である。 図 1 3はモーター駆動制御の際のデューティ制御を説明するタイミング図で ある。 図 1 4には車輛 （モーター） の加速度と限界デューティ比の関係が示す 特性図である。図 1 5は、駆動部制動制御の際のデューティ制御を説明するタ ィミング図である。 図 1 6に示すように、 限界デューティ比と減速度との特性 図である。図 1 7は、モーターに印加される駆動電圧の限界電圧比を制御する 場合のタイミング図である。 図 1 8は限界電圧比と車輛 （モーター） との関係 を示す特性図である。図 1 9は、 モーターの負荷電圧の制動負荷限界電圧比を 制御する場合のタイミング図である。 図 2 0は制動負荷電圧比と車輛（モータ 一） との減速度との関係を示す特性図である。図 2 1に車両速度一基準比較周 波数特性の関係を示す。 図 2 2は、基準比較周波数が変更される場合のモータ 一の加速/制動のタイミング図である。図 2 3は既述のデューティと電圧制御 の組み合わせによって駆動部電力を制御する場合の制御特性のパターン図を 示したものである。図 2 4は図 6のブロック図の一部に対する他の実施形態を 詳細に示したものである。 発明を実施するための好適な形態

図 1には、電動車輛 1 0が示されている。 図面上方が電動車輛の前進側であ る。 この車両 1 0は電動モーター （ステップビングモーター） 1 2で駆動され る。 車体 1 4には、 前後に各 2個の車輪 1 6が設けられている。 1 6 Aは二つ の前輪であり、 1 6 Bは二つの後輪である。 この 4個の車輪 1 6により車両 1 〇が路面に対して接地支持されている。

前輪 1 6 Aは乗員によって操舵される操舵輸であり、 この実施の形態では、 乗員の操舵操作に基づいて、操舵制御部 1 8は前輪 1 6 Aを左右に回転させる ことができる。 なお、 前輪をモーター等で電気的に回転制御しても良いし、 乗 員の操舵操作を機械的に前輪に伝達させるよう構成しても良い。 また、各後輪 (駆動輪）の回転速度を変化させることによって車輛を転舵するようにしても 良い。

一方、後輪 1 6 Bのそれぞれがモーター駆動機構 2 0に接続されている。 こ の駆動機構はモーター駆動第 1制御ブロック 2 2 (図 2参照） の支配を受けて いる。 モーター駆動機構 2 0は、パルスモーター 1 2の駆動を制御する第 2制 御ブロック 2 4、モーターの駆動力を車軸 1 6 Bに伝達する伝達機構 2 6とを 備えている。駆動機構 2◦は制御ブロック 2 2の制御信号に基づいて、 パルス モーター 1 2を回転駆動させる。

図 2に制御プロック 2 2の機能図を示す。速度プロック 2 2は P L L制御を 利用して、基準比較周波数信号と電動モーターの検出周波数信号との位相を比 較して電動モーター 1 2の動作を制御している。

符合 2 8は基準速度設定部 2 8であり、水晶発振器 3 0を備えている。水晶 発振器から発振された基本周波数信号を分周して基準比較周波数信号が得ら れる。基準速度設定部 2 8は、前記基本周波数信号を分周して比較信号を作り 出す。 分周比 （率） はモーターに対する指示速度によって変更される。 このよ うにして得られた基準周波数信号 Mが、 P L L制御プロックの一部を構成する 位相比較部 3 2に入力される。 車両 （モーター） の指示速度は、 後述の速度指 示部において設定される。

位相比較部 3 2には、周波数信号 Nが指定速度設定部 3 4から入力されてお り、位相比較部 3 2は周波数信号 Mと周波数信号 Nとを比較して、両者の位相 差を位相差信号として L P F (ローパスフィルタ） 3 6に出力する。

L P F 3 6は、位相差信号を積分してノイズ等の高周波成分を除去して得た 制御電圧信号を V C O (電圧制御発振回路） 3 8に出力する。 V C O 3 8より のクロック （周波数）信号は前記制御プロック 2 4のパルスモーター駆動用ド ライパー 4 0へ出力される。 したがって、 パルスモータードライパー 4 0は、 位相比較部 3 2の位相差に応じてパルスモーター 1 2を駆動させる。

パルスモータ一 1 2には、 回転スピー ドエンコーダー 4 2 (回転速度検出器 ) が設けられている。 このスピードエンコーダー 4 2は各後輪の回転に対応し た周波数のパルス信号を出力する。 このエンコード信号は、実測値設定部 4 4 において後輪駆動用モーターの周波数信号 Sとして記憶される。

この周波数信号 Sは比較部 4 6に入力される。比較部 4 6においては、後輪 の指示回転速度に対応する周波数信号と前記実測周波数信号 Sとが比較され て両者の差が演算され、 後輪の回転を増速するべきか、 減速するべきか、 さら には、 どの程度の加速度で回転を増速又は減速するかを判断して N値（分周値 ) を決定する。

比較部 4 6或いは指定速度設定部 3 4は、前記周波数信号 Sを N分周してこ れを指定速度周波数信号として指定速度設定部 3 4に設定する。指定速度周波 数信号 Nは指定速度設定部 3 4から前記位相比較部 3 2に出力される。

したがって、周波数信号 Mと周波数信号 Nとの位相とがー致するような制御 が既述のとおり実行されることにより、車両の速度が指示速度に収束制御され るように後輪の回転が制御される。既述の制御構成によれば、後輪の回転速度 の制御が P L L制御方式によって正確であり、 かつ簡単、 迅速に行われる。 図 3には、車両 1 0の乗員が乗車する運転席に設けられたィンス トルメント パネル 5 0が示されている。 このィンストルメントパネル 5 0には、ィグニシ ョンキーシリンダ 5 2が設けられており、乗員はこのィダニッションキーシリ ンダ 5 2にキーを揷入し、 オン位置へキーを回すことで、駆動系の制御が開始 される。 また、ィンス トルメントパネル 5 0には、 モータ一の指示速度を表示する指 示速度表示部 5 4と、現在の速度を表示する現在速度表示部 5 6と、 が設けら れ、乗員は指示速度表示部 5 4に表示される指示速度と、現在速度表示部 5 6 に表示される現在速度とを目視で比較することができる。 なお、 図 3では、 そ れぞれの表示部 5 4、 5 6を 7セグメント表示としたが、 ドッ トマトリクス表 示や、 アナログ表示であってもよい。

さらに、 このィンストルメントパネル 5 0には、速度を指示する速度指示部 4 8が設けられている。 この速度指示部 4 8は、 増速キー 5 8と、 減速キー 6 0と、 停止キー 6 2とに分かれている。 增速キ一 5 8を操作し続けることで、 車輛の目的指示速度を一定の割合で増速させることができ、その結果は指示速 度表示部 5 4に順次表示される。

また、減速キー 6 0を操作し続けることで、速度を一定の割合で減速させる ことができ、 その結果は順次指示速度表示部 5 4に表示される。停止キー 6 2 は、車輛の目的速度を瞬時に 0にするためのものであり、 この停止キー 6 2の 操作によって、 車輛は所定の加速度で減速されそして停止する。 なお、 車輛を 停止、特に急制動の目的で別途そのためのキー又はペダルを設けることも可能 である。 なお、 図 1及び 2の符合 2 8及び 3 0の部材が基準比較信号発生回路 に相当し、 符合 4 2 , 4 4 , 4 6， 及び 3 4の各部材が検出回路に相当し、 符 合 4 8の部材が回転速度指示回路に相当し、符合 3 2 , 3 6および 3 8の各部 材が位相比較回路に相当する。 また、本発明に係わる駆動制御装置は図示しな いマイクロコンピュータによって制御される。

以下にモータ一の駆動制御のためのフローを図 4のフローチャート及び図 5のタイムチャートに従い説明する。

まず、 図 4 ( A) に示す速度制御ルーチンのステップ 1 0 0では、 イダニッ ションキーシリンダ 5 2にキーが挿入されて、オン状態となっているか否かが 判断され、 肯定判定されると、 ステップ 1 0 2へ移行する。

ステップ 1 ◦ 2では、指示速度が 0であるか否かが判断され、肯定判定の場 合には、 指示速度が 0であるため、 ステップ 1 0 0へ戻る。 また、 このステツ プ 1 0 2において、否定判定されると速度指示があると判断されステップ 1 0 4へ移行する。

ステップ 1 0 4では、後輪の回転速度がスピードエンコーダ 4 2によって測 定されその実測値 Sが読み取られる。 次のステップ 1 0 6では、 車両 （モータ 一） の指示速度と実速度とが比較され、 これらに速度差があった場合、 速度調 整をする必要があるため、ステップ 1 0 8において速度調整が必要か否かが判 断される。

ステップ 1 0 8において、 速度調整が不要と判定 （否定判定） された場合に は、現在の速度が指示速度で安定していると判断され、 ステップ 1 0◦へ戻る 。 また、 ステップ 1 0 8で、 速度調整が必要と判定された場合は、 P L L制御 による速度制御を行うべくステップ 1 1 0へ移行する。 ステップ 1 1 0では、 既述のとう り、位相比較部 3 2において周波数信号の位相を比較し、位相差に 基づいて駆動輪 （後輪） の駆動を制御する。 すなわち、 ステップ 1 1 2にある ように、後輪の現在の回転速度が指示された回転速度の周波数 Nとなるように 、基準となる周波数 Mを P L L回路に供給して、各駆動輪の電動モーター 1 2 を駆動制御する。

次のステップ 1 1 4では、指示速度に変更があつたか否かが判断される。す なわち、ィンス トルメントパネル 5 0の指示部 4 8が操作されたか否かが判断 され、 指示速度に変更がない場合には、 ステップ 1 0 0へ戻り、現在の指示速 度及び走行方向で車両 1 0が走行制御される。

ここで、 ステップ 1 1 4において指示速度に変更があった場合には、比較部 4 6での速度差の演算結果が変わるため、ステップ 1 1 6へ移行して指示速度 に対応する周波数信号 Nの設定がなされ、以後、 この変更後の周波数信号 Nに よって速度が制御される。

既述の制御ルーチン中に、 停止キー 6 2が操作されると、 図 4 ( B ) の制動 割込みルーチンが起動され、ステップ 1 2 0においてモーター回転の実測値 S が読み取られると共に、 ステップ 1 2 2において、実測値 Sに基づいて所定の 加速度 （マイナス） で減速が開始される。 この結果、 車両速度は 0に収束する ために後に車两 1 0は停止する。

次に、位相制御部 3 2から V C 0 3 8を経てドライバ 4 0に至る制御を図 5 のタイムチヤ一トに従い、実際に車両 1 0を増速、減速を繰り返して走行させ た場合を例にとり説明する。 なお、 この図 5において、 制御パラメータとして 、 速度指示値、 設定周波数信号 N、 P L L制御周波数信号 M、 及び周波数の増 減を表すべク トル値が説明されている。 .

車両 1 0が直進している形態を例としたが、車両の操舵時には、各後輪 1 6 Bに回転速度差が生じるように各後輪が異なる速度指示値で制御される。時間 軸に対して速度指示値の変化が示されており、縦軸の紙面上方向が高速であり 、 紙面下方向が低速であることを示す。 また、 周波数増減に対応するべク トル 表示は、べク トルが紙面上方向に向いているときには、モーターの回転速度を 高めるために、 設定周波数信号 Nの周波数を高めている （増速） ことを意味し 、 反対に下向きの場合にはその周波数を低く している （減速） ことを意味する 。 なお、 べク トルが時間軸に対して平行になっている部分は、 設定周波数信号 Nの周波数を一定にして車両を定速度状態に維持する場合であることを意味 する。

速度指示値を上げると、 これに応じて先ず設定周波数 Nが高くなり、 これに 追従するように P L L制御周波数 Mが高くなっている（周波数べク トルが上向 きとなる領域）。 また、 車両の速度指示値を下げると、 これに応じて、 まず設 定周波数 Nが低くなり、これに追従するように P L L制御周波数 Mが低くなる (周波数ベク トルが下向きの領域）。 さらに、 速度を維持する場合は、 設定周 波数 Nと P L L制御周波数 Mとが一致する （周波数べク トルが水平の領域）。 周波数信号 N， Mとの位相差に基づいて、既述の制御が前記 P L L制御方式に よって実現される。

以上説明したように、本実施の形態では、 P L L回路による周波数位相比較 制御を車両 1 0の速度制御に用い、この P L L回路によってパルスモーター 1 2の駆動状態を制御するようにしたため、予め指示した速度に車両速度が自動 的に増速又は減速され、 かつ、車両速度が指示速度になると車両はこの速度で 安定して走行するため、乗員の負担を軽くすることができる。 このような速度 制御は、 電動車椅子の制御には最適である。 また、 既述の速度制御によれば、 乗員が不要に車両速度を増速する必要がないために、電動モーターの消費電力 を必要最小限とすることができ、将来のソーラーカー等、電力が限られている 車両に好適である。

本実施の形態では、 速度検出手段として、 スピードエンコーダ 4 2を用い、 パルスモーター 1 2の回転を監視することで、車両 1 0の速度を得るようにし たが、路面に向けて発光素子からレーザービームや赤外線を発光し、 その反射 光を検出して A C成分解析するといつた非接触型のセンサーを適用して、速度 を検出するようにしてもよい。

このような非接触型の速度計測機器としては、パーソナルコンピュータのマ ウスの移動速度や、野球やゴルフにおいて打球の速度を検出する技術に適用さ れている公知のものを広く適用できる （例えば、特開平 6 _ 3 1 3 7 4 9公報 、 同 7— 1 3 4 1 3 9公報を参照）。

このような非接触型のセンサーを用いることで、例えば、本実施の形態に記 載したように駆動部（パルスモーター 1 2 ) にスピードエンコーダ 4 2を設置 した場合における空転時の速度誤検出を防止することができる。

また、補助輪等、駆動力を有しない車輪にスピードエンコーダ 4 2を設置し た場合には、外部物体による補助輪ロック現象による回転ロック速度を検出し てしまう。 このような不具合も、 非接触型のセンサーを用いれば解消すること ができる。

次に本発明に係わる駆動制御装置の他の実施形態について説明する。図 6は 、 前記駆動輪 （後輪） を前進制御するためのブロック図である。 （1 ) はモー ターを加速させる場合の制御ブロック図であり、 （2 ) はモーターを制動制御 する場合のプロック図である。符号 6 0 Aは全体制御を司るマイクロコンピュ ータを示す。このマイクロコンピュータには駆動輪の回転センサー 4 2からの 検出値と車輛速度の指示値、或いは前進又は後進のシフト状態を含む車輛運転 のための各種データが入力されている。

符号 6 2 Aは基本周波数を発振する水晶発振器である。基本発振周波数は M 分周器又は P L L回路からなる基準比較周波数信号形成回路 6 4に入力され、 ここで分周された所定の基準比較周波数信号 6 6を生成する。基準比較周波数 信号は位相比較回路回路 6 8に入力される。マイクロコンピュータ 6 O Aは駆 動部の運転状態 （速度） によって基本周波数を分周する分周特性 （分周比） を 変化させる制御信号を基準比較周波数形成回路 6 4に送る。

位相比較回路 6 8にはまた電動モーター M (直流モーター） の回転に応じて パルスを発生する回転センサー 4 2からの検出信号が入力される。符号 7 0は この検出信号を N分周する N分周器である。 N分周された検出信号は位相比較 部 6 8に入力され、位相比較部において二つの周波数信号の位相が比較される

符号 7 2はモーターを駆動させる駆動電圧を印加し、 駆動電流 （ I _ u p ) をモーターに供給するための駆動制御回路である。駆動制御回路は、駆動電流 (電圧） の極性を車輛の前進又は後進に合わせて切り替える。 符合 7 4は、 モ 一ターを減速するための制動制御回路である。

符合 7 6は制動制御回路に接続される負荷 （蓄電部） である。 I _ d o w n

(図 6 ( 2 ) 参照） は制動制御回路を流れる制動電流である。 モーターの減速 時、 モーターは電源から切り離されて発電機 （G ) として機能し、 制動制御回 路に制動電流が流れてモーターが制動される。位相比較器 6 8における位相比 較結果に基づいて、駆動制御回路 7 2と制動制御回路 7 4とが切り換えられて モーターに接続される。

なお、 モーターの回転方向が車輛を後退させる方向である場合には、駆動電 流及び制動電流の極性が異なることを除いて図 6の制御プロックと同様であ る。

位相比較回路 6 8において二つの周波数信号の位相差を求め、モーターの実 速度が指示速度より遅くモーターを加速させる場合には、 （1 ) に示すように 、 制御信号 （U P ) を駆動制御回路 7 2に送り、 モーター Mに駆動電圧が印加 させるようにモーター Mと駆動制御回路 7 2を接続する。 このとき、制動制御 回路 7 4はモーター Mと接続されていない。一方、 モーターを制動させる場合 には、 （2 ) に示すように、 モーターを減速させる制御信号 （D O WN ) を制 動制御回路 7 4に送り、 モーター G (この場合は発電機となる。） を駆動電力 供給電源から切り離すとともに、 負荷 （蓄電部 7 6 ) に接続させる。 このとき 、 モーター Gは、 駆動制御回路 7 2に接続されていない。

既述のように、コンピュータ 6 0 Aは図 6に係わる駆動制御装置全体を統括 制御するものであり、 基準比較周波数形成回路 6 4、 位相比較回 6 8、 駆動制 御回路 7 2 , N分周器 7 0， 及び制動制御回路 7 4を制御している。 マイクロ コンピュータは、 モーター M ( G ) の回転速度等の運転状態や車輛の状態をセ ンサ一によつて検出して、モーターや車輛の運転状態を判定し、 この判定結果 に基づいてモーターの駆動電力や制動電力の特性値を変化させてモーターの 運転状態を制御する。

電力特性値を変化させる一つの方式は、駆動電力 ·制動電力のデューティ （ 単位時間当たりのオン ·オフタイムの比） を変えるために、 位相比較回路 6 8 から出力される位相差信号（U P / D OWN ) のデューティに対する限界比を 定めることである。例えば、 限界デューティ比が 1 0 0 %とは位相差信号のデ ユーティがそのまま駆動制御回路 7 2又は制動制御回路 7 4に出力される。限 界デューティ比が 5 0 %とは位相差信号のデューティが 5 0 %以下に制限さ れる。 すなわち、 限界デューティ比が X %であると、 位相差信号のデューティ はその X / 1 0 0に制限される。 したがって、 デューティが 1 0 0 %の場合と 同じ量のモーターの速度制御 （加速 ·減速制御） を達成するのに、 （1 0 0 / X ) 倍時間を要することになる。 したがって、 限界デューティ比を低下させる ほどモーターの速度変化を緩慢にする。

図 7は、位相比較器 6 8から出力される位相差信号のデューティを変化させ るためのブロック図である。 マイクロコンピュータ 6 0 Aは、 限界デューティ 比設定部 6 1に車輛やモーターの運転状態に適した限界デューティ比を設定 する。位相比較回路 6 8は位相差信号を出力するに際して、 この設定デューテ ィ比を参照して位相差信号のデューティを変化させる。

図 8 ( 1 ) は駆動制御回路 7 2のモーター駆動電圧印加回路の第 1の実施形 態であり、 （2 ) はその第 2の実施形態である。 （1 ) に示す回路は、 コンビュ ータ 6 ◦ Aからの制御信号をアナログに変換して D C出力電圧を設定する D C出力電圧設定部 （回路） 8 2と、 D C出力電圧を昇圧する D C— D C変換部 (回路） 8 4と、 直流電圧の極性を変化させる極性制御部 （回路） 8 6と、 を 含んで構成される。マイクロコンピュータ 6 0 Aは電動モーター Mが車輛を前 進する運転状態にあるか、又は後退する運転状態にあるかを判断して、極性制 御部 8 6からモーダー Mに印加される駆動電圧の極性を既述のように切り替 える制御信号を極性制御部 86に出力する。

位相比較回路 6 8から位相差信号 （UP) が極性制御部 8 6に入力される。 既述のように位相差信号 （UP) が駆動制御回路 7 2に出力されると、 駆動制 御回路 72はモーターに接続される。 位相差信号 （UP) の Hレベル （オンタ ィム）が極性制御部 86に入力されるとモータ一駆動用電圧がモーター Mに印 加される。

DCZDC変換部 84は、所謂インパータを主構成としており、直流を交流 に変換し、 さらにこの交流を直流に変換する機能を有している。 すなわち、 所 定値の直流電圧が入力されと、この直流電圧に基づいて交流電圧が生成される 。交流電圧の周波数は、 DC/DC変換部に備わる電圧検出部において検出さ れた電圧に基づいて変更される。周波数の変更は交流電圧の実効値の変更とな る。 周波数が変更 （電圧が変更） された交流は、 再度直流に変換され、 DCZ D C変換部の出力部から出力される。極性制御部 8 6の駆動電圧は D C/D C 変換部の電圧検出部に帰還されているため、 D CZD Cからは電圧が安定した 駆動電圧が極性制御部に出力される。

マイクロコンピュータ 60 Aはモーターへ印加する駆動電圧の電圧を変更 するための制御信号を DC出力設定部 82に設定する。 この電圧の変更は、駆 動部の電力特性を変化させる既述の第 2の態様に相当する。電圧の変更の態様 は、 変化後の電圧と変化前の電圧の比として設定される。 例えば、 限界電圧比 が 50 %とは、電圧の最大値の 50 %を上限にして電圧が減少されることを意 味する。 限界電圧比が低いほどモーターの加速'減速度が小さくなり車輛の速 度変化が緩和されたものになる。

図 8 (2) は駆動電圧制御回路の第 2の例である。 この制御回路は、 モータ 一の回転センサー 42からの検出周波数信号を分周する分周器 72 Aと、既述 の M分周器又は P L L部 6 4から出力される基準比較周波数信号が入力され る位相比較部 7 2 Bと、位相比較部の位相差信号が入力されるローパスフィル タ 7 2 Cと、ローパスフィルタからの出力信号をアナログ変換して増幅するァ ンプ 7 2 Dと、既述の D C— D C変換部 8 4と、 当該変換部から出力された電 圧信号の極性を制御する極性制御部 8 6とを備えている。

分周器 7 2 Aにおいて分周された回転センサーからの検出信号は前記位相 比較部 7 2 Bに入力され、二つの信号の位相差信号をローパスフィルタ 7 2 C に出力する。回転センサー 4 2からの検出信号を位相比較部 7 2 Bに入力して 位相差信号を形成し、この位相差信号に基づいてモーターに印加される電圧信 号を形成しているために、モーターの回転状態が電圧信号の変化に直ちに反映 される利点がある。 したがって、 モーターに印加される駆動電圧値が安定する 効果がある。

符号 7 2 Eは増幅部 7 2 Dで増幅される電圧信号の限界電圧比をマイク口 コンピュータ 6 0からの制御信号によって設定可能な限界電圧比設定部であ る。マイクロ コンピュータはモーターの速度が変更される場合、モーターの回 転速度やモータ一^ "の指示速度等から適切な分周値を選定し、これを M分器又 は P L L回路 6 4に、 N分周器 7 2 Aにそれぞれ設定する。

図 9は図 8 ( 2 ) において説明された駆動電圧印加制御のタイミング図であ る。 （1 ) は水晶発振器からの基本周波数信号の波形である。 （2 ) は回転セン サー 4 2からの出力パルスの波形である。 （3 ) は基本周波数信号を M分周し て得られた基準比較周波数信号の波形である。 （4 ) は回転センサーからのパ ルス信号を N分周して得られた検出周波数信号の波形である。 （5 ) は位相比 較部 7 2 Bでの位相比較の結果出力された二つの検出周波数信号の位相差に 基づく位相差信号の波形である。 （6 ) は位相差信号がアナログ変換され増幅 された電圧信号の特性である。 （5 ) に示すように、 二つの信号に位相差が発 生すると、 （6) に示すように限界電圧値が得られ、 これが DC— DC変換部 84において増幅され極性制御部 86に供給される。 （6) において、 最大電 圧値と限界電圧値との差が限界電圧比である。

図 1 0の （ 1 ) は制動制御回路 74のブロック図を示したものである。 制動 制御回路は負荷として、 モーター （G) の制動電力を充電可能な蓄電池 1 00 Aと、 充電制御回路 1 0 1 とを備えている。 符合 1 ◦ 2Aはモーター （発電機 ) と充電制御回路とを断続するスィツチ回路である。 モーターが充電回路と接 続されていないときにはモーターは無負荷の状態となって空転する。モーター が充電制御回路と接続された状態ではモーターに制動電流が流れるためにモ 一ターは発電制動器として機能する。

スィツチ回路 1 02 Aには位相比較回路 6 8から既述の DOWNの信号が 入力される。 DOWNの Hレベルが印加されるとモーターと充電制御回路とが 接続される。 .1 02 Bは交流—直流変換回路である。 1 0 2 Cは既述の DC— D C変換部に相当する電力変換回路である。 1 02 Dは蓄電池に充電する充電 電圧を制御する充電電力制御回路である。充電電力制御回路 1 02 Dは蓄電池 1 0 OAの電圧を監視し、 電力変換回路 1 02 Cに所定の電圧信号 （T) を出 力して電力変換回路 1 02 Cの出力電圧を充電圧以上に制御する。

図 1 0 (2) はモーターの回転数と電力変換部で発生する電力との関係を示 す特性図である。モータ一の回転速度が上がるにしたがって電力変換部の電力 出力値が大きくなる。 （3) はモーターの回転数と電力変換部の出力電圧値と の関係を示した特性図であり、充電電力制御部 1 0 2 Dはモーターの回転速度 が上がるにしたがって電力変換部 1 02 Cからの出力を蓄電圧以上になるよ うに増加させる。

制動制御回路の負荷電力 （制動電力） の電力特性は負荷電力のデューティを 変えること、 或いは負荷電力の電圧 （充電電圧） を変化することによって変え ることができる。 スィッチ回路 1 02 Aに供給される位相差信号 （DOWN) のデューティによって負荷電力のデューティが変えられる。 また、負荷電力の 電圧値を変更することによって制動電流値を変える事が出来る。限界デューテ ィ比は既述のとおり、限界デューティ比設定回路 6 1に設定される。 限界電圧 値はマイクロコンピュータ 60 Aが充電電力制御部 1 0 2 Dに充電電圧変更 制御信号 Tを出力することによって達成される。

図 1 1は駆動制御及び制動制御の際の位相差制御のタイミング図である。 （ A) は基本周波数発振回路 62から発振される基準周波数信号であり、 （B) は回転センサー 42から出力される検出信号であり、 （C) は基準比較信号形 成回路 64から出力される基準比較信号であり、 （D) は N分周器 70から出 力されるサンプリング信号である。 （E) は （D) のサンプリング信号と基準 比較信号との位相差であり、基準比較信号はサンプリング信号より位相が進ん でいる場合を示している。 この場合は、 モーターを駆動させるための位相差信 号 （UP) が駆動制御回路 72に出力される。 （F) は、 基準比較信号はサン プリング信号より位相が遅れている場合を示している。 この場合は、 モーター を減速させるための位相差信号（DOWN) が制動制御回路 74に出力される

(G) は駆動制御回路からモーターに印加される電圧 （車輛前進側） のタイ ミ ングであり、 （H) は駆動制御回路からモーターに印加される電圧 （車輛後 進側） のタイミングである。

図 1 2 (1 ) は図 1 1を更に詳細に説明する、 モーター駆動制御タイミング の波形図であり、 （2) は制動制御タイミングの波形図である。 （1) において 、 位相比較回路 6 8において、 基準比較信号と検出信号との位相が比較され、 モーターの速度を増加させる側に位相差が出ると、位相差が存在する期間位相 差信号 （UP) が駆動制御回路 72に供給される。 駆動制御回路 72は位相差 信号 UPが出力されている間モーターに駆動電圧を供給する駆動制御を実行 する。

モーターの加速が始まりモーターが指示速度にまで達しようとする遷移領 域 （加速期間） では位相差信号が長く出力され、 モーターの実速度が指示速度 に達する段階で位相差信号出力期間が減少し、加速安定期間に達するとモータ 一は指示速度に到達する。加速安定期間ではモーターの速度が指示速度を越え ると、 位相差信号 （DOWN) が制動制御回路 74に供給されてモーター速度 は指示速度に制動制御される。

(2) 力 s (1) と異なる点はモーターに減速指示が供給される点である。 減 速期間は、 モーターを指示速度まで減速させる期間であり、 この期間モーター の減速方向の位相差信号 （DOWN) が制動制御回路 74に供給される。 減速 安定期間では位相差信号の出力期間が減少し、モーターを増速させる側に位相 差信号 （UP) が出力される場合もある。

図 1 3はモーター駆動制御の際のデューティ制御を説明するタイミング図 である。 （A) は限界デューティ比設定部 6 1において設定される限界デュー ティ比が 1 00%であり、 （B) は設定された限界デューティ比が 70 %であ り、 （C) は限界デューティ比が 50%の場合の波形図である。 位相比較回路 68から出力された位相差信号のデューティは、 （B) 及び （C) のように制 限されて、 極性制御回路 86に入力される。 したがって、 極性制御回路におい て、 駆動電圧はデューティに合わせて断続され、 （b) のように駆動電圧のデ ユーティが 70%になり、 （c) のように駆動電圧のデューティが 50 %とな る。

図 1 4には車輛（モーター） の加速度と限界デューティ比の関係が示されて おり、 限界デューティ比が低くなると加速度も低下する。 すなわち、 駆動電圧 のデューティが （C) のように 50 %の場合、 加速度は限界デューティ比が 1 0 0 %に比べてほぼ 1 Z 2となり、 （A) の場合に比較して （B ) の場合は、 車輛速度（モーターの回転速度） が所望の指示速度まで達するのにほぼ倍の時 間となる。

次に、 車輛 （駆動部） の運転状態と限界デューティ比の関係について説明す る。 その第 1は、 高デューティ比モードである。 例えば、 （1 ) 電動車輛が低 速走行状態にあるとき、 （2 )電動車輛が直線走行状態にあるとき、 （3 )電動 車輛が公道を走行している状態にあるとき、 （4 ) 路面状態が高摩擦状態にあ るとき、 等モーターに急加速を許容して良い状態である。 この時、 位相比較部 の位相差信号のデューティに高デューティ比を乗じた値のデューティ（駆動電 圧） を駆動回路に出力する。 この結果、 モーターへの加速指示がほぼそのまま モーターに伝えられる。

その第 2は中デューティ比モードである。 例えば、 電動車輛が、 （1 ) が 比較的大きい旋回状態にあるとき、 （2 ) 電動車輛が速度制限のある敷地内を 走行しているとき、 （3 ) 路面状態がややウエッ トな状態であるとき、 等モー ターに対する加速指示を制限する必要がある場合のモードである。

その第 3は低デューティ比モードである。 例えば、 （1 ) 電動車輛が高速状 態にあるとき、 （2 )電動車輛が Rが小さい旋回状態にあるとき、 （3 )電動車 輛が建屋内を走行しているとき、 （4 ) 路面がウエットな状態にあるとき、 等 モーターに対する加速指示を大きく制限する必要がある場合のモードである。 デューティ比は乗員によってセッ トされても良いし、マイクロコンピュータ 6 0が各種センサーからの検出信号に基づいて限界デューティ比を選択しこ れを設定回路 6 1に設定しても良い。既述の説明では加速期間中限界デューテ ィ比が維持されるように説明したが、加速期間中限界デューティ比を連続的に 変化させても良い。 車輛 （駆動部） とデューティの特性関係は記憶テーブルの 形式でマイクロコンピュータのメモリの所定領域に記憶されている。 図 1 5は、駆動部制動制御の際のデューティ制御を説明するタイミング図で ある。駆動部を制動制御する際、位相比較回路 6 8からモーターを減速させる 方向の位相差信号 （D O WN ) が制動制御回路 7 4に出力される。 （A ) は限 界デューティ比が 1 0 0 %、 （B ) は限界デューティ比が 7 0 %、 （C ) は限界 デューティ比が 5 0。/。の場合を示す。 図 1 6に示すように、限界デューティ比 が低下することによって減速度が減少する。これは制動制御回路 7 4が位相差 信号のデューティに合わせてモーターに対して断続されることによるためで あり、モーターが制動制御回路 7 4に接続されている間のみにモーターに制動 力が発生する。 したがって、 限界デューティ比が 5 0 %の場合所定の速度まで 減速されるのにほぼ倍の時間となる。

電動車輛の操作系を例えば次のように構成するとする。乗員がアクセルぺダ ルから脚を離す場合は、 コンピュータは減速指示があったものと判断して、所 定の減速指示速度を決定する。次いで、 限界デューティ比を設定回路 6 1に設 定する。このとき限界デューティ比を電動車輛の減速度が乗員にとって違和感 の無い範囲で低く設定される。次いで、車輛の減速が進むにしたがって限界デ ユーティ比を高く していく。 このようにすると、乗員がアクセルペダルから脚 を離した後時間が経過するにしたがって車輛の減速側の加速度がより上がる ようになる。 この間、位相差信号は制動制御回路 7 4に印加されるため充電が 行われる。

車輛にまた、 ブレーキペダルを設ける。 乗員がブレーキペダルを踏むと、 コ ンピュータはブレーキペダルの踏み込み量に応じて車輛を制動すべき態様を 判定する。急制動の場合には高デューティ比が設定される。 ドラムブレーキや ディスクブレーキを併用し、 プレ^"キの踏み込み量が大きい場合には、 これら 機械式ブレーキを動作させて電気発電ブレーキを補助してもよい。

次に限界電圧比の制御について説明する。 図 1 7は、 モーターに印加される 駆動電圧の限界電圧比を制御する場合のタイミング図である。マイクロコンピ ユータ 6 0は、限界電圧比を D C出力電圧設定回路 8 2或いは限界電圧値設定 回路 7 2 Eに設定する。 この限界電圧比が設定されると、駆動制御回路 7 2の 極性制御部 8 6からモーターに設定される駆動電圧の電圧比が限界電圧比に 応じて制限される。 図 1 7の （A) は限界電圧比が 1 0 0 %の場合であり、 （ B ) は限界電圧比が 7 0 %の場合であり、 （C ) は限界電圧比が 5 0 %の場合 である。 （B ) 及び （C ) の場合はモータ一に供給される駆動電力が制限され るために、 モーターの駆動加速度が低下する。 図 1 8は限界電圧比と車輛 （モ 一ター） との関係を示す特性図である。 モーターの駆動加速度が低下するため に、 所定の走行速度に達するまで加速期間はその分長くなる。

図 1 9は、モーターの負荷電圧の制動負荷限界電圧比を制御する場合のタイ ミング図である。既述のように負荷電圧の変更は、充電電力制御部 1 0 2 Dに よる電力変換部の電圧制御によって達成される。 （A) は限界電圧比が 1 0 0 %の場合であり、 （B ) は限界電圧比が 7 0 %の場合であり、 （C ) は制動限界 電圧比が 5 0 %の場合である。限界電圧比が低くなるにしたがって、負荷電圧 が下がり制動電流が小さくなってモーターの制動力は低減される。図 2 0は制 動負荷電圧比と車輛 （モーター） との減速度との関係を示す特性図である。 次に、 図 2 1に車両速度一基準比較周波数特性の関係を示す。速度が高くな るにしたがって基準比較周波数が増加している。基準比較周波数の増加は、例 えば、 M分周器の M値を変化させることによって可能である。基準比較信号の 周波数が大きくなると、検出信号との位相差が発生する頻度が高くなり、高速 度領域で速度制御をより微細に行うことができる。

図 2 2 ( 1 ) の （A ) はモーターを加速制御する場合の波形図であり、 モー ターの回転速度が上がるにしたがって基準比較周波数が大きくなっているこ とを示している。 （B )は駆動制御回路 7 2に出力される位相差信号であり、 （ C ) は制動制御回路 7 4に出力される位相差信号である。 （D ) は加速期間中 モーターに駆動電圧が印加され、加速安定期間ではモーターに駆動電力又は制 動電力が印加されていることを示している。 （2 ) はモーターを減速させる場 合の波形図である。モーターが減速されるにしたがって基準比較周波数が小さ くなつていることを示している。

図 2 3は既述のデューティと電圧制御の組み合わせによって駆動部電力を 制御する場合の制御特性のパターン図を示したものである。 （1 ) はモーター を加速制御する場合であり、モーターの指示速度と実速度との間に所定の速度 差があるとした場合、限界デューティ比及び限界加速比が共に 5 0 %以上で急 加速と成り得る領域となり、いずれかが 5 0 %未満の場合中加速となり得る領 域となり、共に 5 0 %未満の場合は低加速となり得る領域となる。 A _ Cは図 示する変化特性によって限界デューティ比と加速電圧比を変化させ、モーター (車両）を低加速領域一中加速領域一高加速領域の範囲で変化させることがで きる。 Dは限界デューティ比を 1 0 0 %に固定して加速限界電圧比を変えた場 合のモードであり、 Eは仮想限界電圧比を 1 0 0 %にして加速限界デューティ 比を変えた場合のモードである。 ( 2 ) はモーターを減速させる場合の特性で める。

図 2 4は、図 6のプロック図の一部に対する他の実施形態を詳細に示したも のである。水晶発振回路 6 2 Aから基準比較周波数形成回路 6 4そして位相比 較器 6 8に至る制御プロックと、回転センサー 4 2から位相比較器 6 8に至る 制御ブロックの詳細ブロックが示されている。

回転速度センサー 4 2からの信号は P L L制御回路 7 1 4によって後述の 基準周波数信号と比較されるサンプリング信号に変換される。すなわち、 ロー タリェンコダー 4 2の信号は位相比較器 7 1 6に入力されて、電圧制御発振器 7 1 8からの周波数信号が分周器 7 2 0で 1 / F r N分周された周波数信号 の位相と比較される。位相比較器 7 1 6からの位相差検出信号はローパスフィ ルタ 7 1 7を介して既述の電圧制御発振器 7 1 8に供給される。電圧制御発振 器 7 1 8からの周波数信号は、 N分周器 7 0において分周される。 この結果、 ロータリエンコーダからのサンプリング信号から、後述の基準周波数信号と比 較されるサンプリング周波数信号が作られる。

一方、水晶発振器 6 2 Aから発振周波数は M分周器 7 2 2で 1 /M分周され 位相比較器 7 2 4に供給され、以後ローパスフィルタ 7 2 6、電圧制御発振器 7 2 8を経て N分周器 7 3 0を経て前記位相比較器 7 2 4に帰還される。 P L L制御回路 7 3 2によって周波数が一定となった基準周波数信号が位相比較 器 7 3 4に供給される。 .

既述のロータリエンコーダのサンプリング信号 F 1と基準周波数信号 F 2 との位相差が前記位相比較器 7 3 4で比較され、 この位相差に基づいて、後輪 を駆動させるステッピングモータ 1 2の駆動制御装置（加減速制御装置） に制 御信号が供給される。

マイクロコンピュータ 6 0は、車両速度、或いは駆動輪の回転速度等種々の 運転状況を表す値から前記 M分周器 7 2 2の M値、 N分周器 7 0 , 7 2 0の N 値を設定する。 すなわち、 例えば車両の各速度において、 基準周波数とサンプ リング周波数と位相を一致させる M値及び N値を予めシミユレ一トしておき これをマイクロコンピュータのメモリの所定領域にメモリテーブルの形で記 憶させておき、 車両の速度 （目的速度或いは検出速度等） からこの M， N値を 読み出し、 前記 P L L回路の分周器 7 0 , 7 2 0 , 7 2 2 , 7 3 0の M又は N 値として指定する。 この実施形態によれば、 ロータリ一エンコーダの検出周波 数を 7 2 0で分周して増加させ、これを P L Lブロック 7 1 4で安定させるこ とができ、 この周波数を位相比較器 6 8に供給するために、位相差信号を微細 に得ることが可能となる。 P L L (Phase Locked Loop) 回路は、 位相を同期させるフィードパック制 御回路でありノ、 °ルスや交流信号等の周波数を持つ信号を基準信号と同位相と なるように出力の位相を制御するために用いられる。 この技術は、情報処理機 器のハードデイスクを回転させるためのスピンドルモータや、ビデオデッキへ ッ ドを回転させるためのモータ、レーザー走査するためのポリゴンミラーを回 転させるためのモータ等に多用されており、対象モータは、ステツビングモー タ等がほとんどであった。本発明では、一定の電圧で駆動する A Cモータや D Cモータに対しても、ィンパーター制御をすることでモータの回転速度を制御 可能とし、かつ P L L技術を応用することで、精度よい転回角度制御が可能と なる。 特に、 被駆動体の移動に対して負荷が変化するような場合、 トルク制御 が必要であるが、被駆動体の現速度を実測することで、 トルク負荷を加味した 状態での速度制御が可能となる。

以上説明した如く本発明では、 オン'オフ制御でしか駆動させなかったモー ターの回転速度を制御可能として、かつ指定された速度に駆動を補正すること ができ、 また、 速度制御を P L L回路によって達成し、 安定した加速、 減速が 可能となる。

また、水晶発振器 6 2 Aからの周波数も P L L回路に出力されているために 、水晶発振器の基本周波数を増加させ、 かつ安定した周波数を発生することが 可能となる。

Claims

請求の範囲

1 .駆動体を移動させるための電動回転駆動部を制御する駆動制御装置におい て、 基準比較信号発生回路と、 前記駆動部の速度を検出し、 これを検出信号 として出力する検出回路と、前記駆動部の速度指示回路と、前記駆動部の回転 制御回路と、前記基準比較信号の位相と前記検出信号の位相とを比較し、比較 結果を前記回転制御回路に出力する位相比較回路と、 を備え、

前記回転制御回路は、前記位相比較結果に基づいて前記駆動部の速度を前記 速度指示に一致するように制御する駆動制御装置。

2 .前記基準比較信号発生回路と前記検出回路と前記位相比較回路とが P L L 制御プロックを構成してなる請求項 1の駆動制御装置。

3 .前記位相比較回路は位相差信号を前記回転制御回路に出力し、 この回転制 御回路はこの位相差信号を前記駆動部に出力する請求項 1又は 2記載の駆動 制御装置。

4 . 前記回転制御回路は、前記位相差信号から前記駆動部が加速運転状態にあ る力、制動運転状態にあるかを区別し、 この結果に基づいて前記駆動部を運転 制御する請求項 1又は 2記載の駆動制御装置。

5 . 前記回転制御回路は、 前記駆動部を加速させる駆動制御回路と、 前記駆動 部を制動させる制動制御回路と、 からなる請求項 4記載の駆動制御装置。

6 .前記回転制御回路は、前記駆動部の電力特性を変化させる特性変化手段を 備える請求項 1一 5の一つに記載の駆動制御装置。

7 .前記特性変化手段は前記駆動部電力のデューティを変化させる請求項 6記 載の駆動制御装置。

8 .前記特性変化手段は前記駆動部電力の限界値を変化させる請求項 6記載の 駆動制御装置。

9 .前記特性変化手段は前記位相差信号のデューティに合わせて前記駆動部電 力のデューティを変化させる請求項 7記載の駆動制御装置。

1 0 .前記特性変化手段は前記デューティの限界変化比を設定する請求項 9記 載の駆動制御装置。

1 1 .前記制動制御回路の負荷として前記駆動部の制動電力を蓄電可能な蓄電 部が設けられた請求項 5記載の駆動制御装置。

1 2 . 前記制動制御回路は、前記位相差信号に基づいて前記蓄電部と前記駆動 部とを断続制御する請求項 1 1記載の駆動制御装置。

1 3 .前記特性変化手段は前記駆動部の負荷電力のデューティを変化させる請 求項 1 1記載の駆動制御装置。

1 4 .前記特性変化手段は前記駆動部の負荷電力の電力限界値を変化させる請 求項 1 1記載の駆動制御装置。

1 5 .前記特性変化手段は前記駆動部の供給電力のデューティを変化させる請 求項 7記載の駆動制御装置。

1 6 .前記特性変化手段は前記駆動部の供給電力の限界値を変化させる請求項 8記載の駆動制御装置。

1 7 .前記特性変化手段は前記駆動部電力のデューティ及びその限界値を変化 させる請求項 6記載の駆動制御装置。

1 8 .前記駆動制御回路は前記位相差信号のデューティに基づいて前記駆動部 へ供給される駆動電圧を断続制御する請求項 5記載の駆動制御装置。

1 9 .前記基準比較信号発生回路は基本周波数を分周して基準比較信号を出力 し、前記回転制御回路は、前記速度指示回路の指示値に応じて前記分周比を変 化させる請求項 2記載の駆動制御装置。

2 0 .前記検出回路は前記駆動部の回転センサーからの検出値を分周し、 これ を前記検出信号として出力し、前記回転制御回路は、前記速度指示回路の指示 値に応じて前記分周比を変化させる請求項 2又は 1 9記載の駆動制御装置。

2 1 . 前記特性変化手段は、前記駆動部の運転状態に応じて前記電力特性を変 化させてなる請求項 6記載の駆動制御装置。

2 2 . 前記特性変化手段は、前記駆動体の運転状態に応じて前記電力特性を変 化させてなる請求項 6記載の駆動制御装置。

2 3 .前記特性変化手段は、前記駆動部が加速又は制動の遷移領域にある場合 に前記電力特性を変化させてなる請求項 2 1記載の駆動制御装置。

2 4 .請求項 1一 2 3の一つに記載された駆動制御装置と、 この駆動制御装置 によつて駆動制御される電動駆動部とを備えた駆動体。

2 5 .請求項 1一 2 3の一つに記載された駆動制御装置と、 この駆動制御装置 によつて駆動制御される電動駆動部とを備えた電気走行車輛。

2 6 .駆動体を移動させるための電動回転駆動部を制御する駆動制御方法にお いて、 基準比較信号発生工程と、 前記駆動部の速度を検出し、 これを検出信号 として出力する検出工程と、前記駆動部の速度指示工程と、前記駆動部の回転 制御工程と、前記基準比較信号の位相と前記検出信号の位相とを比較する位相 比較工程と、 を備え、

前記位相比較結果に基づいて前記駆動部の速度を前記速度指示に一致する ように制御する駆動制御方法。

2 7 .駆動体の速度検出信号と基準比較信号とを位相比較器に供給し、 この位 相比較器からの位相差信号を前記駆動体の制御信号として用いる駆動体の駆 動制御装置において、前記検出信号を P L L制御プロックに供給し、 この P L L制御プロックによって安定にされた周波数信号を前記検出信号として前記 位相比較器に供給してなる駆動制御装置。

2 8 .駆動体を回転制御する回転制御回路と、前記駆動体の速度検出回路と、 前記駆動体の速度指示回路と、 を備える駆動制御装置において、 前記回転制御回路は、前記駆動体を加速させる加速制御信号を当該駆動体に 出力する駆動制御回路と、前記駆動体を制動制御する制動制御信号を出力する 制動制御回路とを備え、

前記駆動体を指示速度まで加速する際、及び前記駆動体を指示速度まで加速 する際、それぞれ前記加速制御信号の出力と前記制動制御信号の出力とを切り 換えて行うようにした駆動制御装置。

2 9 .駆動体を回転制御する回転制御回路と、前記駆動体の速度検出回路と、 前記駆動体の速度指示回路と、 を備える駆動制御装置において、

前記回転制御回路は、前記駆動体を加速させる加速制御信号を当該駆動体に 出力する駆動制御回路と、前記駆動体を制動制御する制動制御信号を出力する 制動制御回路とを備え、

前記駆動体を指示速度まで加速して速度が安定した際、及び前記駆動体を指 示速度まで減速して速度が安定した際、それぞれ前記加速制御信号の出力と前 記制動制御信号の出力とを切り換えて行うようにした駆動制御装置。