WO2019186756A1 - 駆動装置、駆動方法、駆動プログラムおよび電動車両 - Google Patents

Abstract

実施形態に係る電動車両制御装置１は、モータ３の回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信する信号受信部１１と、第１の信号間隔ΔＴ１および第２の信号間隔ΔＴ２との差である信号間隔変化量を算出する信号間隔変化量算出部１２と、信号間隔変化量に基づいて第１の信号間隔ΔＴ１を補正する信号間隔補正部１３と、補正された第１の信号間隔ΔＴａに基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する回転速度算出部１４と、算出された瞬時回転速度に基づいてモータ３を制御するモータ制御部１５と、を備える。

Description

駆動装置、駆動方法、駆動プログラムおよび電動車両

　本発明は、駆動装置、駆動方法、駆動プログラムおよび電動車両に関する。

　二輪ＥＶ等の電動車両は、車輪を駆動するためのモータと、モータを制御する制御部を有する駆動装置とを備えている。電動車両では、ギヤ固定の場合でも低回転域から高回転域にわたって所要のトルクを得ることが可能である。このため、クラッチを設けない電動車両が検討されている。このようなクラッチレスの電動車両の場合、モータは、従来の電動車両ではクラッチにより遮断されていた車輪からの外力を直接受けることになる。

　なお、特許文献１には、モータから出力された動力を、変速機を介して駆動輪に伝達することで走行する車両に用いられる制御装置が記載されている。この制御装置は、駆動モータの振動又は騒音を示す信号を抽出する複数のフィルタを有する制御部を備えている。制御部は、車両状態の変化に基づいて各フィルタによって抽出された信号間で重み付けを行い、重み付けがなされた信号に基づきトルク指令値を補正する。

特開２０１６－１３２４４３号公報

　電動車両のモータのステータには、ロータの回転位置を検出するための回転位置センサが設けられる。駆動装置の制御部は、回転位置センサから、所定の電気角ごとに立ち上がりエッジ信号または立ち下がりエッジ信号（以下、まとめて「センサ信号」ともいう。）を受信する。このセンサ信号に基づいて制御部はモータの回転速度を把握し、モータの制御を行う。

　電動車両は、路面状態等に応じた外乱によって、電動車両の加減速よりも早く変化する高周波ノイズを受けることがある。特にクラッチレスの電動車両では路面から受ける外力がモータに直接伝わるため、高周波ノイズがモータ制御に大きな影響を与える。すなわち、高周波ノイズを受けると、その影響でセンサ信号を受信するタイミングが揺らいでしまう。この結果、センサ信号間の時間間隔（以下、「信号間隔」ともいう。）の精度が低下し、モータを適切に制御できなくなるおそれがある。

　このような事態に対し、高周波ノイズの影響を避けるために、複数の信号間隔の値を平均化してモータ制御に用いることが考えられる。しかしながら、モータの制御速度が低下してしまうという問題がある。

　そこで、本発明は、モータの制御速度を低下させることなく、負荷を適切に駆動することが可能な駆動装置、駆動方法、駆動プログラムおよび電動車両を提供することを目的とする。

　本発明に係る駆動装置は、
　負荷を駆動するモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信する信号受信部と、
　前記信号受信部により直近に受信された第１の信号の受信時刻と当該第１の信号の前に受信された第２の信号の受信時刻との間の第１の信号間隔と、前記第２の信号の受信時刻と当該第２の信号の前に受信された第３の信号の受信時刻との間の第２の信号間隔との差である信号間隔変化量を算出する信号間隔変化量算出部と、
　前記信号間隔変化量に基づいて前記第１の信号間隔を補正する信号間隔補正部と、
　前記補正された第１の信号間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出する回転速度算出部と、
　前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを制御するモータ制御部と、
　を備えることを特徴とする。

　また、前記駆動装置において、
　前記信号間隔補正部は、前記信号間隔変化量に応じた重み係数を求め、当該重み係数を前記信号間隔変化量に乗じ、前記重み係数が乗じられた信号間隔変化量を前記第２の信号間隔に加えることにより、前記第１の信号間隔を補正してもよい。

　また、前記駆動装置において、
　前記重み係数は、前記信号間隔変化量の絶対値が大きくなるにつれて小さくなるようにしてもよい。

　また、前記駆動装置において、
　前記信号間隔変化量の絶対値が大きくなるにつれて前記重み係数の減少量は小さくなるようにしてもよい。

　また、前記駆動装置において、
　前記信号間隔変化量がゼロの場合の前記重み係数の値は１であるようにしてもよい。

　また、前記駆動装置において、
　前記重み係数は、前記信号間隔変化量の絶対値が所定の範囲内の場合では１であり、前記所定の範囲外では前記絶対値が大きくなるにつれて小さくなるようにしてもよい。

　また、前記駆動装置において、
　前記回転速度算出部は、前記第２の信号が前記第１の信号の一つ前に受信された信号であり且つ前記第３の信号が前記第２の信号の一つ前に受信された信号である場合、下式により前記瞬時回転速度を算出してもよい。
　　　　　　 ｎ　＝　６００００／（ΔＴａ×Ｎｐ）
　ここで、ｎは前記瞬時回転速度［ｒｐｍ］であり、ΔＴａは前記補正された第１の信号間隔［ｍＳｅｃ］であり、Ｎｐは前記モータが電気角で一回転する間に前記信号受信部が受信する前記信号の数である。

　また、前記駆動装置において、
　前記信号間隔変化量算出部は、前記信号受信部が前記第１の信号を受信した場合に、前記第１の信号と前記第２の信号との間モニタ時間間隔ごとにカウントされた第１のカウント数と、前記第２の信号と前記第３の信号との間前記モニタ時間間隔ごとにカウントされた第２のカウント数との間のカウント数差を、前記信号間隔変化量として算出し、
　前記信号間隔補正部は、前記カウント数差に応じた重み係数を求め、当該重み係数を前記カウント数差に乗じ、前記重み係数が乗じられたカウント数差を前記第２のカウント数に加えることにより前記第１のカウント数を補正するようにしてもよい。

　また、前記駆動装置において、
　前記モニタ時間間隔は、前記モータの回転速度が最大のときに前記信号受信部が受信する前記信号の時間間隔よりも短いようにしてもよい。

　また、前記駆動装置において、
　前記信号間隔変化量算出部は、前記カウント数差を算出した後、前記第１のカウント数をリセットするようにしてもよい。

　また、前記駆動装置において、
　前記信号受信部が受信する前記信号は、前記モータに設けられた回転位置センサから出力されたパルス信号の立ち上がりエッジ信号または立ち下がりエッジ信号であるようにしてもよい。

　本発明に係る電動車両は、
　前記駆動装置であって、前記負荷が電動車両の車輪である、駆動装置を備えることを特徴とする。

　また、前記電動車両において、
　前記車輪と前記モータがクラッチを介さずに機械的に接続されているようにしてもよい。

　本発明に係る駆動方法は、
　信号受信部が、負荷を駆動するモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信するステップと、
　信号間隔変化量算出部が、前記信号受信部により直近に受信された第１の信号の受信時刻と当該第１の信号の前に受信された第２の信号の受信時刻との間の第１の信号間隔と、前記第２の信号の受信時刻と当該第２の信号の前に受信された第３の信号の受信時刻との間の第２の信号間隔との差である信号間隔変化量を算出するステップと、
　信号間隔補正部が、前記信号間隔変化量に基づいて前記第１の信号間隔を補正するステップと、
　回転速度算出部が、前記補正された第１の信号間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出するステップと、
　モータ制御部が、前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを制御するステップと、
　を備えることを特徴とする。

　本発明に係る駆動プログラムは、
　信号受信部が、負荷を駆動するモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信するステップと、
　信号間隔変化量算出部が、前記信号受信部により直近に受信された第１の信号の受信時刻と当該第１の信号の前に受信された第２の信号の受信時刻との間の第１の信号間隔と、前記第２の信号の受信時刻と当該第２の信号の前に受信された第３の信号の受信時刻との間の第２の信号間隔との差である信号間隔変化量を算出するステップと、
　信号間隔補正部が、前記信号間隔変化量に基づいて前記第１の信号間隔を補正するステップと、
　回転速度算出部が、前記補正された第１の信号間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出するステップと、
　モータ制御部が、前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを制御するステップと、
　をコンピュータに実行させることを特徴とする。

　本発明では、信号間隔補正部が、第１の信号間隔と第２の信号間隔との差である信号間隔変化量に基づいて第１の信号間隔を補正し、回転速度算出部が、補正された第１の信号間隔に基づいてモータの瞬時回転速度を算出し、モータ制御部が、算出された瞬時回転速度に基づいてモータを制御する。これにより、本発明によれば、モータの制御速度を低下させることなく、負荷を適切に駆動することができる。

本発明の実施形態に係る電動車両１００の概略的構成を示す図である。 電力変換部３０およびモータ３の概略的構成を示す図である。 モータ３のロータ３ｒに設けられた磁石と、アングルセンサ４を示す図である。 ロータアングルと、アングルセンサの出力との関係を示す図である。 実施形態に係るＰＷＭ制御を説明するためのタイミングチャートである。 電動車両制御装置１の制御部１０の機能ブロック図である。 センサ信号とカウント数の関係等を説明するための図である。 実施形態に係る重み係数を求めるためのグラフである。 ＰＷＭ信号のデューティ比や出力角度の算出処理を説明するための図である。 （ａ）はトルクマップの構成を示し、（ｂ）はデューティ比マップの構成を示し、（ｃ）は出力角度マップの構成を示す図である。 第１の変形例に係る重み係数を求めるためのグラフである。 第２の変形例に係る重み係数を求めるためのグラフである。 第３の変形例に係る重み係数を求めるためのグラフである。 実施形態に係る電動車両制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。

　以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態では、本発明に係る駆動装置の一実施形態として、電動車両を駆動制御する電動車両制御装置について説明する。なお、本発明に係る駆動装置は、電動車両の車輪以外の負荷を駆動するものであってもよい。

　まず、図１を参照して、実施形態に係る電動車両１００について説明する。

　電動車両１００は、バッテリから供給される電力を用いてモータを駆動することで走行する車両である。本実施形態では、電動車両１００は、電動バイク等の電動二輪車であり、より詳しくは、図１に示すように、モータ３と車輪８がクラッチを介さずに機械的に直接接続された電動二輪車である。なお、本発明に係る電動車両は、モータ３と車輪８がクラッチを介して接続された車両であってもよい。また、二輪車に限定されるものではなく、例えば三輪または四輪の電動車両であってもよい。

　電動車両１００は、図１に示すように、電動車両制御装置１と、バッテリ２と、モータ３と、アングルセンサ（回転位置センサ）４と、アクセルポジションセンサ５と、アシストスイッチ６と、メータ（表示部）７と、車輪８と、充電器９と、を備えている。

　以下、電動車両１００の各構成要素について詳しく説明する。

　電動車両制御装置１は、電動車両１００を制御する装置であり、制御部１０と、記憶部２０と、電力変換部（ドライバ）３０とを有している。なお、電動車両制御装置１は、電動車両１００全体を統御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）として構成されてもよい。

　次に、電動車両制御装置１の各構成要素について詳しく説明する。

　制御部１０は、電動車両制御装置１に接続された各種装置から情報を入力する。具体的には、制御部１０は、バッテリ２、アングルセンサ（回転位置センサ）４、アクセルポジションセンサ５、アシストスイッチ６、充電器９から出力される各種信号を受信する。制御部１０は、メータ７に表示する信号を出力する。また、制御部１０は、電力変換部３０を介してモータ３を制御する。制御部１０の詳細については後述する。

　記憶部２０は、制御部１０が用いる情報（後述の各種マップなど）や、制御部１０が動作するためのプログラムを記憶する。この記憶部２０は、例えば不揮発性の半導体メモリであるが、これに限定されない。なお、記憶部２０は制御部１０の一部として組み込まれていてもよい。

　電力変換部３０は、バッテリ２から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給する。本実施形態では、電力変換部３０は、図２に示すように、３相のフルブリッジ回路で構成されたインバータを有する。半導体スイッチＱ１，Ｑ３，Ｑ５はハイサイドスイッチであり、半導体スイッチＱ２，Ｑ４，Ｑ６はローサイドスイッチである。半導体スイッチＱ１～Ｑ６の制御端子は、制御部１０に電気的に接続されている。半導体スイッチＱ１～Ｑ６は、例えばＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ等である。

　図２に示すように、電源端子３０ａと電源端子３０ｂとの間には平滑コンデンサＣが設けられている。

　入力端子３ａはモータ３のＵ相の入力端子であり、入力端子３ｂはモータ３のＶ相の入力端子であり、入力端子３ｃはモータ３のＷ相の入力端子である。

　半導体スイッチＱ１は、図２に示すように、バッテリ２の正極が接続された電源端子３０ａと、モータ３の入力端子３ａとの間に接続されている。同様に、半導体スイッチＱ３は、電源端子３０ａと、モータ３の入力端子３ｂとの間に接続されている。半導体スイッチＱ５は、電源端子３０ａと、モータ３の入力端子３ｃとの間に接続されている。

　半導体スイッチＱ２は、モータ３の入力端子３ａと、バッテリ２の負極が接続された電源端子３０ｂとの間に接続されている。同様に、半導体スイッチＱ４は、モータ３の入力端子３ｂと、電源端子３０ｂとの間に接続されている。半導体スイッチＱ６は、モータ３の入力端子３ｃと、電源端子３０ｂとの間に接続されている。

　バッテリ２は、電動車両１００の車輪８を回転させるモータ３に電力を供給する。このバッテリ２は電力変換部３０に直流電力を供給する。バッテリ２は、例えばリチウムイオン電池であるが、他の種類のバッテリであってもよい。なお、バッテリ２の数は一つに限らず、複数であってもよい。すなわち、電動車両１００には、互いに並列または直列に接続された複数のバッテリ２が設けられてもよい。また、バッテリ２には、制御部１０に動作電圧を供給するための鉛電池が含まれてもよい。

　バッテリ２は、バッテリ管理ユニット（ＢＭＵ）を含む。バッテリ管理ユニットは、バッテリ２の電圧やバッテリ２の状態（充電率等）に関するバッテリ情報を制御部１０に送信する。　
　モータ３は、電力変換部３０から供給される交流電力により、車輪８等の負荷を駆動するモータである。本実施形態では、モータ３は、車輪８に機械的に接続されており、所望の方向に車輪８を回転させる。モータ３は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を有する三相交流モータである。前述のように、モータ３は、クラッチを介さずに車輪８に機械的に直接接続されている。なお、本実施形態では三相交流モータとして三相ブラシレスモータを使用するが、モータ３の種類はこれに限定されない。

　アングルセンサ４は、モータ３のロータ３ｒの回転位置を検出するセンサである。図３に示すように、ロータ３ｒの周面には、Ｎ極とＳ極の磁石（センサマグネット）が交互に取り付けられている。アングルセンサ４は、例えばホール素子により構成されており、モータ３の回転に伴う磁場の変化を検出する。なお、図３に示す磁石の数は一例であってこれに限られない。また、磁石はフライホイール（図示せず）の内側に設けられてもよい。

　図３に示すように、アングルセンサ４は、モータ３のＵ相に対応付けられたＵ相アングルセンサ４ｕと、モータ３のＶ相に対応付けられたＶ相アングルセンサ４ｖと、モータ３のＷ相に対応付けられたＷ相アングルセンサ４ｗとを有している。各相のアングルセンサ４ｕ，４ｖ，４ｗは、モータ３に設けられている。本実施形態では、Ｕ相アングルセンサ４ｕとＶ相アングルセンサ４ｖとはロータ３ｒに対して３０°の角度をなすように配置されている。同様に、Ｖ相アングルセンサ４ｖとＷ相アングルセンサ４ｗとはモータ３のロータ３ｒに対して３０°の角度をなすように配置されている。

　図４に示すように、Ｕ相アングルセンサ４ｕ、Ｖ相アングルセンサ４ｖおよびＷ相アングルセンサ４ｗは、ロータ３ｒの回転位置に応じた位相のパルス信号を出力する。このパルス信号の幅（あるいは、センサ信号の時間間隔）は、モータ３（すなわち、車輪８）の回転速度が高いほど狭くなる。

　図４に示すように、所定の回転位置ごとに、モータステージを示す番号（モータステージ番号）が割り振られている。モータステージはロータ３ｒの回転位置を示しており、本実施形態では、電気角６０°ごとにモータステージ番号１，２，３，４，５，６が割り振られている。

　出力ステージは、通電ステージとも呼ばれ、アングルセンサ４により検出されたモータステージに、出力角度に基づく時間を加えたものである。出力角度は、後述のようにモータ３の回転速度や目標トルクに応じて変化する。

　制御部１０は、ＰＷＭ信号を用いて、電力変換部３０の半導体スイッチＱ１～Ｑ６をオンオフ制御する。これにより、バッテリ２から供給される直流電力が交流電力に変換される。本実施形態では、図５に示すように、Ｕ相ローサイドスイッチ（半導体スイッチＱ２）は、出力ステージ６，１，２，３においてＰＷＭ制御される。Ｖ相ローサイドスイッチ（半導体スイッチＱ４）は、出力ステージ２，３，４，５においてＰＷＭ制御され、Ｗ相ローサイドスイッチ（半導体スイッチＱ６）は、出力ステージ４，５，６，１においてＰＷＭ制御される。なお、ＰＷＭ制御が行われるステージは、通電方式等により決まるもので、この例に限られない。

　上記のようにハイサイドスイッチではなく、ローサイドスイッチをオンオフ制御することにより、モータ３の回生動作により発生した電流がバッテリ２に流入することが回避できる。なお、バッテリ２への回生電流の流入が許容される場合には、ハイサイドスイッチをオンオフ制御してもよい。

　図５に示すように、ハイサイドスイッチもオンになるタイミングがある。例えば、Ｕ相ハイサイドスイッチである半導体スイッチＱ１は出力ステージ１，２において所定の時間間隔でオン制御される。このようにハイサイドスイッチをオン制御することによって電力変換部３０の発熱を抑制することができる。なお、電流ショートを防止するため、ハイサイドスイッチがオンに制御されるとき、対応する（すなわち、同じアームの）ローサイドスイッチはオフに制御される。

　アクセルポジションセンサ５は、電動車両１００のアクセルに対する操作量（以下、「アクセル操作量」という。）を検知し、電気信号として制御部１０に送信する。アクセル操作量は、エンジン車のスロットル開度に相当する。ユーザが加速したい場合にアクセル操作量は大きくなり、ユーザが減速したい場合にアクセル操作量は小さくなる。

　アシストスイッチ６は、ユーザが電動車両１００のアシストを要求する際に操作されるスイッチである。アシストスイッチ６は、ユーザにより操作されると、アシスト要求信号を制御部１０に送信する。そして、制御部１０は、モータ３を制御して、アシストトルクを発生させる。

　メータ（表示部）７は、電動車両１００に設けられたディスプレイ（例えば液晶パネル）であり、各種情報を表示する。メータ７は、例えば、電動車両１００のハンドル（図示せず）に設けられる。メータ７には、電動車両１００の走行速度、バッテリ２の残量、現在時刻、総走行距離、および残走行距離などの情報が表示される。残走行距離は、電動車両１００があとどれくらいの距離を走行できるのかを示す。

　充電器９は、電源プラグ（図示せず）と、この電源プラグを介して供給される交流電源を直流電源に変換するコンバータ回路（図示せず）とを有する。コンバータ回路で変換された直流電力によりバッテリ２は充電される。充電器９は、例えば、電動車両１００内の通信ネットワーク（ＣＡＮ等）を介して電動車両制御装置１に通信可能に接続されている。

　次に、電動車両制御装置１の制御部１０について詳しく説明する。

　図６に示すように、制御部１０は、信号受信部１１と、信号間隔変化量算出部１２と、信号間隔補正部１３と、回転速度算出部１４と、モータ制御部１５とを有している。なお、制御部１０の各部における処理は、ソフトウェア（プログラム）により実現することが可能である。

　信号受信部１１は、モータ３の回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信する。信号は、モータ３が一回転する間にアングルセンサ４から複数出力される。より詳しくは、信号受信部１１は、Ｕ相アングルセンサ４ｕ、Ｖ相アングルセンサ４ｖおよびＷ相アングルセンサ４ｗから出力されたセンサ信号（すなわち、パルス信号の立ち上がりエッジ信号または立ち下がりエッジ信号）を受信する。本実施形態では、信号受信部１１は、モータ３のロータ３ｒが電気角で６０°回転するごとにセンサ信号を受信する。モータ３の回転速度が高くなるにつれて、センサ信号が到来する時間間隔は短くなる。

　図７に示すように、信号受信部１１は、アングルセンサ４からセンサ信号を受信したか否かをモニタ時間間隔Δｔｍごとに確認する。モニタ時間間隔Δｔｍは、例えばモータ３の制御時間間隔である。なお、センサ信号の受信は、アングルセンサ４からの割り込み処理により行われてもよい。

　モニタ時間間隔Δｔｍは、電動車両１００が最高速度で走行したときに信号受信部１１が受信するセンサ信号の時間間隔よりも短く、例えば５０マイクロ秒である。より一般的に言えば、モニタ時間間隔Δｔｍは、モータ３の回転速度が最大のときに信号受信部１１が受信するセンサ信号の時間間隔よりも短い。

　信号間隔変化量算出部１２は、信号間隔（センサ間時間とも呼ばれる。）の変化量である信号間隔変化量を算出する。この信号間隔変化量は、図７に示すように、第１の信号間隔ΔＴ１と第２の信号間隔ΔＴ２との差（ΔＴ２－ΔＴ１）である。ここで、第１の信号間隔ΔＴ１は、センサ信号Ｓ１（第１の信号）の受信時刻とセンサ信号Ｓ２（第２の信号）の受信時刻との間の時間間隔である。センサ信号Ｓ１は、信号受信部１１により直近に受信されたセンサ信号である。「直近に」とは、現在時刻から最も近いことを意味する。センサ信号Ｓ２は、センサ信号Ｓ１の一つ前に受信されたセンサ信号である。第２の信号間隔ΔＴ２は、センサ信号Ｓ２の受信時刻とセンサ信号Ｓ３（第３の信号）の受信時刻との間の時間間隔である。センサ信号Ｓ３は、センサ信号Ｓ２の一つ前に受信されたセンサ信号である。なお、信号間隔は、連続する信号間の時間間隔に限られず、一つおき又は二つおき以上の２つの信号間の時間間隔であってもよい。

　本実施形態では、信号間隔変化量算出部１２は、信号間隔変化量として、カウント数の差分値を算出する。すなわち、信号受信部１１がセンサ信号を受信していない場合に、信号受信部１１または信号間隔変化量算出部１２がカウント数を増やす。このカウント数は、直近のセンサ信号を受信してから経過した時間を示す。カウント数の初期値は０である。一方、信号受信部１１がセンサ信号を受信した場合、信号間隔変化量算出部１２は、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との間モニタ時間間隔Δｔｍごとにカウントされた第１のカウント数Ｎ１と、センサ信号Ｓ２とセンサ信号Ｓ３との間モニタ時間間隔Δｔｍごとにカウントされた第２のカウント数Ｎ２との間のカウント数差ΔＮ（＝Ｎ１－Ｎ２）を、信号間隔変化量として算出する。

　信号間隔変化量算出部１２は、カウント数差を算出した後、第１のカウント数Ｎ１をリセットする（すなわち、初期値に戻す）。

　信号間隔補正部１３は、信号間隔変化量算出部１２により算出された信号間隔変化量に基づいて第１の信号間隔ΔＴ１を補正する。第１の信号間隔ΔＴ１は、後述するように、電動車両１００の加速または減速よりも早く変化する高周波ノイズの影響が抑制されるように補正される。

　本実施形態に係る第１の信号間隔ΔＴ１の補正について詳しく説明する。

　まず、信号間隔補正部１３は、信号間隔変化量に応じた重み係数Ｃを求める。この重み係数Ｃは、信号間隔変化量と重み係数Ｃとの関係を示すグラフを参照することにより求められる。本実施形態では、重み係数Ｃは、図８に示すように、カウント数差ΔＮと重み係数Ｃとの関係を示すグラフを参照することにより求められる。このグラフは、記憶部２０に予め、テーブルまたは数式の形で記憶されている。テーブル形式の場合、線形補間等により重み係数Ｃを求める。図８に示すように、重み係数Ｃは、信号間隔変化量（カウント数差ΔＮ）の絶対値が大きくなるにつれて小さくなるように設定されている。また、信号間隔変化量がゼロの場合（ΔＮ＝０の場合）、重み係数Ｃは１である。

　上記のようにして重み係数Ｃを求めた後、信号間隔補正部１３は、重み係数Ｃを信号間隔変化量に乗じる。すなわち、Ｃ×（ΔＴ１－ΔＴ２）を計算する。本実施形態の場合で言えば、Ｃ×ΔＮを計算する。そして、重み係数Ｃが乗じられた信号間隔変化量を第２の信号間隔ΔＴ２に加える。これにより、補正された第１の信号間隔ΔＴａが得られる。すなわち、補正された第１の信号間隔ΔＴａは、式（１）により得られる。　
　　　　　　 ΔＴａ　＝　Ｃ×（ΔＴ１－ΔＴ２）＋ΔＴ２ ・・・（１）

　信号間隔としてカウント数を用いる場合、補正された第１のカウント数Ｎ１であるカウント数Ｎａは、式（２）により得られる。　
　　　　　　 Ｎａ　＝　ＣΔＮ＋Ｎ２　　　　　　 ・・・（２）

　回転速度算出部１４は、信号間隔補正部１３により補正された第１の信号間隔ΔＴａに基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する。具体的には、回転速度算出部１４は、式（３）によりモータ３の瞬時回転速度を算出する。
　　　　　　 ｎ　＝　６００００／（ΔＴａ×Ｎｐ）　　　 ・・・（３）
　ここで、ｎはモータ３の瞬時回転速度［ｒｐｍ］であり、ΔＴａは補正された第１の信号間隔［ｍＳｅｃ］であり、Ｎｐはモータ３が電気角で一回転する間に信号受信部１１が受信するセンサ信号の数である。

　カウント数を用いる場合、回転速度算出部１４は、式（４）によりモータ３の瞬時回転速度を算出する。　
　　　　　　 ｎ　＝　６００００／（ＮａΔｔｍ×Ｎｐ）　 ・・・（４）
　ここで、ｎはモータ３の瞬時回転速度［ｒｐｍ］であり、Ｎａは補正されたカウント数であり、Δｔｍはモニタ時間間隔［ｍＳｅｃ］であり、Ｎｐはモータ３が電気角で一回転する間に信号受信部１１が受信するセンサ信号の数である。

　モータ制御部１５は、回転速度算出部１４により算出された瞬時回転速度に基づいてモータ３を制御する。モータ制御部１５は、電力変換部３０の半導体スイッチＱ１～Ｑ６に制御信号を送信する。より詳しくは、モータ制御部１５は、モータ３の目標トルクおよび瞬時回転速度に基づいて算出されたデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成し、モータ３の目標トルクおよび瞬時回転速度に基づいて算出された出力角度で電力変換部３０に出力する。これにより、モータ３は目標トルクを発生するように制御される。なお、ＰＷＭ信号の生成は、モニタ時間間隔ごとに、またはセンサ信号を受信するたびに行われる。

　図９および図１０を参照して、デューティ比および出力角度の算出について詳しく説明する。モータ制御部１５は、アクセルポジションセンサ５から受信したアクセル操作量と、回転速度算出部１４により算出された瞬時回転速度を用いてトルクマップＭ１を検索することにより、目標トルクを取得する。ここで、トルクマップＭ１は、図１０（ａ）に示すように、アクセル操作量と、モータ３の回転速度と、モータ３の目標トルクとの間の関係を示すマップである。

　次に、モータ制御部１５は、トルクマップＭ１から取得された目標トルクと、回転速度算出部１４により算出された瞬時回転速度を用いてデューティ比マップＭ２を検索することにより、デューティ比を取得する。ここで、デューティ比マップＭ２は、図１０（ｂ）に示すように、モータ３の目標トルクと、モータ３の回転速度と、ＰＷＭ信号のデューティ比との間の関係を示すマップである。

　さらに、モータ制御部１５は、トルクマップＭ１から取得された目標トルクと、回転速度算出部１４により算出された瞬時回転速度を用いて出力角度マップＭ３を検索することにより、出力角度を取得する。ここで、出力角度マップＭ３は、図１０（ｃ）に示すように、モータ３の目標トルクと、モータ３の回転速度と、ＰＷＭ信号の出力角度との間の関係を示すマップである。

　なお、制御部１０が複数の通電方式（例えば、１２０°通電方式と１８０°通電方式）を用いて電力変換部３０を制御する場合、デューティ比マップＭ２と出力角度マップＭ３は各通電方式に対応したものが用いられる。すなわち、１２０°通電方式を用いる場合は、１２０°通電方式用のデューティ比マップと出力角度マップを用いてデューティ比と出力角度が取得され、１８０°通電方式を用いる場合は、１８０°通電方式用のデューティ比マップと出力角度マップを用いてデューティ比と出力角度が取得される。

　上記のようにして取得されたデューティ比を有するＰＷＭ信号が、上記のようにして取得された出力角度で電力変換部３０に出力され、半導体スイッチＱ１～Ｑ６がオンオフ制御される。これにより、モータ３は所望のトルクを発生するように制御される。

　以上説明したように、本実施形態に係る電動車両制御装置１では、信号間隔補正部１３が、信号間隔変化量（ΔＴ１－ΔＴ２）に基づいて第１の信号間隔ΔＴ１を補正し、回転速度算出部１４が、補正された第１の信号間隔ΔＴａに基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する。そして、モータ制御部１５が、算出された瞬時回転速度に基づいてモータ３を制御する。これにより、電動車両１００の車輪８を適切に駆動することができる。

　本実施形態では、信号間隔変化量（ΔＴ１－ΔＴ２）と、信号間隔変化量の絶対値が大きくなるにつれて小さくなる重み係数Ｃとに基づいて第１の信号間隔ΔＴ１を補正し、補正された第１の信号間隔ΔＴａに基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する。これにより、モータ制御に用いる瞬時回転速度の、高周波ノイズに対する感度を鈍らせることができる。よって、高周波ノイズによって第１の信号間隔ΔＴ１が大きく変動する場合であっても、第１の信号間隔は適正な値に補正されるため、適切なモータ制御を行い、負荷である車輪８を駆動することができる。

　また、本実施形態によれば、上記のように、信号間隔の平均値を求めることなく高周波ノイズの影響を抑制することができるので、モータ３の制御速度を低下させることはない。

　よって、本実施形態によれば、モータ３の制御速度を低下させることなく、負荷を適切に駆動することができる。

　なお、重み係数Ｃを求めるグラフは図８に示したものに限られない。以下いくつかの変形例について説明する。

　図１１は、第１の変形例に係る重み係数Ｃのグラフを示している。本変形例では、カウント数差ΔＮが－α以上＋α以下の範囲で重み係数Ｃは１であり、当該範囲から外れるにつれて重み係数は小さくなる。すなわち、重み係数Ｃは、信号間隔変化量の絶対値が所定の範囲内（０±α）の場合では１であり、所定の範囲外の場合では信号間隔変化量の絶対値が大きくなるにつれて小さくなる。このような重み係数Ｃを用いることで、信号間隔変化量が比較的小さい場合は、第１の信号間隔ΔＴ１をそのまま用いてモータ３の瞬時回転速度が算出される。その結果、高周波ノイズに起因しない信号間隔の変化をそのままモータ３の制御に反映させることができる。

　図１２は、第２の変形例に係る重み係数Ｃのグラフを示している。本変形例では、信号間隔変化量の絶対値が大きくなるにつれて重み係数Ｃの減少量は小さくなる。換言すれば、重み係数Ｃの曲線は下に凸の形状を有している。このような重み係数Ｃを用いることで、急激な外力が負荷に加わった場合でも信号間隔変化量を十分に抑制することができる。

　図１３は、第３の変形例に係る重み係数Ｃのグラフを示している。本変形例は、第１の変形例と第２の変形例を組合せたものである。すなわち、重み係数Ｃは、カウント数差ΔＮが－α以上＋α以下の範囲で１であり、当該範囲から外れるにつれて重み係数Ｃの減少量が小さくなるように小さくなる。このような重み係数Ｃを用いることで、高周波ノイズに起因しない信号間隔の変化をそのままモータ３の制御に反映させることができるとともに、急激な外力が負荷に加わった場合でも信号間隔変化量を十分に抑制することができる。

＜電動車両制御方法＞
　次に、図１４のフローチャートを参照して、本実施形態に係る電動車両制御方法の一例について説明する。なお、カウント数は事前に初期化されているものとする。

　信号受信部１１は、モニタ時間間隔Δｔｍが経過したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。モニタ時間間隔Δｔｍが経過した場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、アングルセンサ４からセンサ信号を受信したかどうかを判定する（ステップＳ１２）。センサ信号を受信してない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、カウント数を１つ増やして（ステップＳ１３）、ステップＳ１１に戻る。

　一方、センサ信号を受信している場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、信号間隔変化量算出部１２は、今回のカウント数Ｎ１と前回のカウント数Ｎ２との間のカウント数差ΔＮを算出する（ステップＳ１４）。ここで、今回のカウント数Ｎ１は、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との間にカウントされたカウント数であり、前回のカウント数Ｎ２は、センサ信号Ｓ２とセンサ信号Ｓ３との間にカウントされたカウント数である。

　カウント数差ΔＮを算出した後、信号間隔変化量算出部１２は、カウント数Ｎ１を初期値にリセットする（ステップＳ１５）。なお、カウント数Ｎ１のリセットはステップＳ１６～Ｓ１９のいずれのタイミングで行ってもよい。

　次に、信号間隔補正部１３は、ステップＳ１４で算出されたカウント数差ΔＮに応じた重み係数Ｃを求める（ステップＳ１６）。そして、信号間隔補正部１３は、今回のカウント数Ｎ１を補正する（ステップＳ１７）。具体的には、前述の式（２）を用いて、補正された第１のカウント数Ｎ１（すなわち、カウント数Ｎａ）を算出する。

　次に、回転速度算出部１４は、ステップＳ１７で算出されたカウント数Ｎａに基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する（ステップＳ１８）。具体的には、前述の式（４）を用いてモータ３の瞬時回転速度を算出する。そして、モータ制御部１５は、ステップＳ１８で算出された瞬時回転速度に基づいてモータ３を制御する（ステップＳ１９）。具体的には、図９および図１０を参照して説明したように、所定のトルクを得るためのＰＷＭ信号を生成し、電力変換部３０に出力する。

　なお、上記の処理フローではカウント数を用いたが、センサ信号の受信時刻を用いて信号間隔変化量を算出してもよい。また、センサ信号を受信していない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）に、直近のアクセル操作量と、前回算出された瞬時回転速度とを用いてデューティ比マップＭ２からデューティ比を取得し、電力変換部３０に送信するＰＷＭ信号を更新してもよい。

　上述した実施形態で説明した電動車両制御装置１（制御部１０）の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、制御部１０の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

　また、制御部１０の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。

　上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１　電動車両制御装置
２　バッテリ
３　モータ
３ｒ　ロータ
４　アングルセンサ
４ｕ　Ｕ相アングルセンサ
４ｖ　Ｖ相アングルセンサ
４ｗ　Ｗ相アングルセンサ
５　アクセルポジションセンサ
６　アシストスイッチ
７　メータ
８　車輪
９　充電器
１０　制御部
１１　信号受信部
１２　信号間隔変化量算出部
１３　信号間隔補正部
１４　回転速度算出部
１５　モータ制御部
２０　記憶部
３０　電力変換部
１００　電動車両
Ｍ１　トルクマップ
Ｍ２　デューティ比マップ
Ｍ３　出力角度マップ
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６　半導体スイッチ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３　センサ信号

Claims (15)

1. 　負荷を駆動するモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信する信号受信部と、
   　前記信号受信部により直近に受信された第１の信号の受信時刻と当該第１の信号の前に受信された第２の信号の受信時刻との間の第１の信号間隔と、前記第２の信号の受信時刻と当該第２の信号の前に受信された第３の信号の受信時刻との間の第２の信号間隔との差である信号間隔変化量を算出する信号間隔変化量算出部と、
   　前記信号間隔変化量に基づいて前記第１の信号間隔を補正する信号間隔補正部と、
   　前記補正された第１の信号間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出する回転速度算出部と、
   　前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを制御するモータ制御部と、
   　を備えることを特徴とする駆動装置。
2. 　前記信号間隔補正部は、前記信号間隔変化量に応じた重み係数を求め、当該重み係数を前記信号間隔変化量に乗じ、前記重み係数が乗じられた信号間隔変化量を前記第２の信号間隔に加えることにより、前記第１の信号間隔を補正することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 　前記重み係数は、前記信号間隔変化量の絶対値が大きくなるにつれて小さくなることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 　前記信号間隔変化量の絶対値が大きくなるにつれて前記重み係数の減少量は小さくなることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
5. 　前記信号間隔変化量がゼロの場合の前記重み係数の値は１であることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
6. 　前記重み係数は、前記信号間隔変化量の絶対値が所定の範囲内の場合では１であり、前記所定の範囲外では前記絶対値が大きくなるにつれて小さくなることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
7. 　前記回転速度算出部は、前記第２の信号が前記第１の信号の一つ前に受信された信号であり且つ前記第３の信号が前記第２の信号の一つ前に受信された信号である場合、下式により前記瞬時回転速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
   　　　　　　 ｎ　＝　６００００／（ΔＴａ×Ｎｐ）
   　ここで、ｎは前記瞬時回転速度［ｒｐｍ］であり、ΔＴａは前記補正された第１の信号間隔［ｍＳｅｃ］であり、Ｎｐは前記モータが電気角で一回転する間に前記信号受信部が受信する前記信号の数である。
8. 　前記信号間隔変化量算出部は、前記信号受信部が前記第１の信号を受信した場合に、前記第１の信号と前記第２の信号との間モニタ時間間隔ごとにカウントされた第１のカウント数と、前記第２の信号と前記第３の信号との間前記モニタ時間間隔ごとにカウントされた第２のカウント数との間のカウント数差を、前記信号間隔変化量として算出し、
   　前記信号間隔補正部は、前記カウント数差に応じた重み係数を求め、当該重み係数を前記カウント数差に乗じ、前記重み係数が乗じられたカウント数差を前記第２のカウント数に加えることにより前記第１のカウント数を補正することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
9. 　前記モニタ時間間隔は、前記モータの回転速度が最大のときに前記信号受信部が受信する前記信号の時間間隔よりも短いことを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
10. 　前記信号間隔変化量算出部は、前記カウント数差を算出した後、前記第１のカウント数をリセットすることを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
11. 　前記信号受信部が受信する前記信号は、前記モータに設けられた回転位置センサから出力されたパルス信号の立ち上がりエッジ信号または立ち下がりエッジ信号であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
12. 　請求項１に記載の駆動装置であって、前記負荷が電動車両の車輪である、駆動装置を備えることを特徴とする電動車両。
13. 　前記車輪と前記モータがクラッチを介さずに機械的に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の電動車両。
14. 　信号受信部が、負荷を駆動するモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信するステップと、
    　信号間隔変化量算出部が、前記信号受信部により直近に受信された第１の信号の受信時刻と当該第１の信号の前に受信された第２の信号の受信時刻との間の第１の信号間隔と、前記第２の信号の受信時刻と当該第２の信号の前に受信された第３の信号の受信時刻との間の第２の信号間隔との差である信号間隔変化量を算出するステップと、
    　信号間隔補正部が、前記信号間隔変化量に基づいて前記第１の信号間隔を補正するステップと、
    　回転速度算出部が、前記補正された第１の信号間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出するステップと、
    　モータ制御部が、前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを制御するステップと、
    　を備えることを特徴とする駆動方法。
15. 　信号受信部が、負荷を駆動するモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信するステップと、
    　信号間隔変化量算出部が、前記信号受信部により直近に受信された第１の信号の受信時刻と当該第１の信号の前に受信された第２の信号の受信時刻との間の第１の信号間隔と、前記第２の信号の受信時刻と当該第２の信号の前に受信された第３の信号の受信時刻との間の第２の信号間隔との差である信号間隔変化量を算出するステップと、
    　信号間隔補正部が、前記信号間隔変化量に基づいて前記第１の信号間隔を補正するステップと、
    　回転速度算出部が、前記補正された第１の信号間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出するステップと、
    　モータ制御部が、前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを制御するステップと、
    　をコンピュータに実行させることを特徴とする駆動プログラム。

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