JP2020167885A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制限動作時にもモータを安定動作させることができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】上位装置から入力される指令値ＣＭＤに応じてモータＭをフィードバック制御する第１制御部１０と、モータの動作を制限する制限値ＬＩＭＩＴに応じてモータをフィードバック制御する１つまたは複数の第２制御部２０と、制限値と実測値Ｄ１、Ｄ２との偏差に基づいて、第１制御部と１つまたは複数の第２制御部のうちいずれか１つの制御部を、モータに対して制御出力を実行する制御部として選択する制御切換部５０と、を備えるモータ制御装置１。第１制御部および１つまたは複数の第２制御部は、制御値の演算式の一部の項を相互に共有する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１に記載のように、モータを、モータに供給する電流とモータ回転数とに基づいてフィードバック制御するモータ制御装置が知られる。

特開２０１２−０１６１５５号公報

特許文献１記載の制御装置では、電源電圧の状態によるモータの動作制限が可能である。しかし、動作時の過電流などによってモータ自体を動作制限する場合のように、指令値に基づく制御と制限値に基づく制御が必要なケースでは、動作が不安定になる場合があった。例えば、モータの過電流を防止する場合、電流の制限値を超えたと判断されると電流を低減する動作が開始されて回転数が低下し、その後に電流が制限値を下回ると再びモータ回転数を上昇させる動作が再開される。このように電流の制限値をまたぐたびに相反する動作が繰り返されるため、モータの回転数が大きく変動し、モータの動作が不安定になる場合があった。

本発明の１つの態様によれば、モータの回転を制御するモータ制御装置であって、上位装置から入力される指令値に応じて前記モータをフィードバック制御する第１制御部と、前記モータの動作を制限する制限値に応じて前記モータをフィードバック制御する１つまたは複数の第２制御部と、前記制限値に関する前記モータの実測値と前記制限値との偏差に基づいて、前記第１制御部と前記１つまたは複数の第２制御部のうちいずれか１つの制御部を、前記モータに対して制御出力を実行する制御部として選択する制御切換部と、を備えるモータ制御装置が提供される。前記第１制御部は、前記指令値に関する前記モータの実測値と前記指令値との偏差に基づいて前記モータへ出力する制御値を演算する第１演算部を含む。前記１つまたは複数の第２制御部は、それぞれ、前記制限値に関する前記モータの実測値と前記制限値との偏差に基づいて前記モータへ出力する制御値を演算する第２演算部を含む。前記第１演算部および前記１つまたは複数の第２演算部は、前記制御値の演算式の一部の項を相互に共有する。

本発明の１つの態様によれば、制限動作時にもモータを安定動作させることができるモータ制御装置が提供される。

図１は、第１実施形態のモータ制御装置の構成を示す図。 図２は、第１実施形態のモータ制御装置の動作説明図。 図３は、第１実施形態のモータ制御装置の動作説明図。 図４は、第１実施形態のモータ制御装置の動作説明図。 図５は、第１実施形態のモータ制御装置の動作説明図。 図６は、第１実施形態の変形例の構成を示す図。 図７は、第２実施形態のモータ制御装置の動作説明図。 図８は、第３実施形態のモータ制御装置の構成を示す図。 図９は、第３実施形態のモータ制御装置の動作説明図。

（第１実施形態）
図１に示すように、モータ制御装置１は、第１制御部１０と、第２制御部２０と、制御切換部５０と、を備える。モータ制御装置１は、モータ１００に接続される。モータ制御装置１は、モータ１００に対して制御値Ｖｃを出力し、モータ１００の動作状態を制御する。

第１制御部１０は、上位装置から入力される指令値ＣＭＤに応じてモータ１００をフィードバック制御する。第２制御部２０は、モータ１００の動作を制限する制限値ＬＩＭＩＴに応じてモータ１００をフィードバック制御する。第１制御部１０および第２制御部２０の出力端子は、いずれもモータ１００に接続される。すなわち、第１制御部１０および第２制御部２０は、モータ１００に対して並列に接続される。

制御切換部５０は、第１制御部１０および第２制御部２０に接続される。制御切換部５０には、第２制御部２０の後述する減算器２１の出力が入力される。制御切換部５０は、モータ１００の動作状態に応じて、第１制御部１０と第２制御部２０のいずれか一方を選択し、モータ１００に対する制御を切り換える。制御切換部５０の切換動作により、モータ１００に対して出力される制御値Ｖｃは、第１制御部１０および第２制御部２０のいずれか一方から出力される制御値となる。

具体的には、制御切換部５０は、モータ１００から出力される制限値ＬＩＭＩＴに関する実測値Ｄ２と、制限値ＬＩＭＩＴとの偏差に基づいて、モータ１００の制御主体を、第１制御部１０と第２制御部２０との間で切り換える。さらに詳細には、制御切換部５０は、モータ１００が通常動作する期間には、モータ１００の制御主体を第１制御部１０とする。制御切換部５０は、実測値Ｄ２が制限値ＬＩＭＩＴを超えることによりモータ１００が制限動作する期間には、モータ１００の制御主体を第２制御部２０に切り換える。

指令値ＣＭＤと制限値ＬＩＭＩＴとの組合せは、本実施形態の場合、モータ回転数と、コイル電流の上限値の組合せである。
なお、指令値ＣＭＤと制限値ＬＩＭＩＴとの組合せは、上記に限定されない。例えば、後述する第２実施形態では、指令値ＣＭＤがコイル電流、制限値ＬＩＭＩＴがモータ回転数の上限値の組合せである。
また、指令値ＣＭＤおよび制限値ＬＩＭＩＴは、モータ回転数とコイル電流以外の物理量であってもよい。例えば指令値ＣＭＤおよび制限値ＬＩＭＩＴは、モータ１００のトルク、モータ温度、モータの振動、またはモータの騒音でもよい。後述する第３実施形態には、指令値ＣＭＤと、２つの制限値ＬＩＭＩＴに基づいて動作するモータ制御装置が例示される。

本実施形態のモータ１００は、三相モータである。図１では、図示を省略するが、モータ１００は、ロータおよびステータを含むモータ本体と、ステータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルに印加する駆動電流を生成するインバータ回路と、インバータ回路に供給されるＰＷＭ（pulse width modulation）信号を生成する信号生成回路と、を含む。本実施形態の場合、モータ制御装置１からモータ１００に出力される制御値Ｖｃは、モータ１００の信号生成回路に入力される電流制御信号を表す値である。なお、上記したモータ１００の構成は一例であり、他の構成を採用してもよい。

モータ１００は、指令値ＣＭＤに関するモータの状態を検出し、第１制御部１０に実測値Ｄ１として出力する検出部１０１を有する。指令値ＣＭＤがモータ回転数である本実施形態では、検出部１０１は、モータ回転数を検出する回転数検出部である。回転数検出部としては、例えば、モータ本体においてロータ位置を検出するホール素子等の位置センサと、位置センサの出力に基づいてモータ回転数を算出する回転数演算部とを含む構成とすることができる。回転数検出部に用いる位置センサは、磁気抵抗素子、レゾルバ、またはエンコーダであってもよい。

モータ１００は、制限値ＬＩＭＩＴに関するモータの状態を検出し、第２制御部２０に実測値Ｄ２として出力する検出部１０２を有する。制限値ＬＩＭＩＴがコイル電流の上限値である本実施形態では、検出部１０２は、コイルに供給される電流を検出する電流検出部である。電流検出部としては、例えば、モータ１００のインバータ回路の出力端子に接続されるシャント抵抗と、シャント抵抗に流れる電流を検出する検出回路とを含む構成とすることができる。

第１制御部１０は、減算器１１と、第１演算部１２と、を有する。
減算器１１は、指令値ＣＭＤに関するモータの実測値Ｄ１と指令値ＣＭＤとの偏差を算出する。減算器１１の出力端子は第１演算部１２に接続される。第１演算部１２は、減算器１１で算出された偏差に基づいてモータ１００へ出力する制御値Ｖｃを演算する。第１演算部１２の出力端子は、モータ１００に接続される。

第１演算部１２は、ＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）によって制御値Ｖｃを決定する。第１演算部１２は、比例（Ｐ）係数、積分（Ｉ）係数および微分（Ｄ）係数を用いて、指令値ＣＭＤと実測値Ｄ１との回転数の偏差から、それぞれ比例項、積分項および微分項を算出する。第１演算部１２は、算出した比例項、積分項および微分項の和を制御値Ｖｃとしてモータ１００に出力する。

第１演算部１２は、ＰＩ制御（Proportional-Integral Controller）によってモータ１００に出力する制御値Ｖｃを演算する演算部であってもよい。この場合、第１演算部１２は、比例項と積分項の和を制御値Ｖｃとして出力する。

本実施形態の第１制御部１０は、目標回転数である指令値ＣＭＤに向かってモータ１００の回転数を上昇させ、回転数が指令値ＣＭＤに到達した後は、モータ１００を一定の回転数に維持する。第１制御部１０は、実測値Ｄ１と指令値ＣＭＤとの偏差がゼロである場合にも、モータ１００を一定回転数で回転させるための電流制御信号を、制御値Ｖｃとして出力する。第１制御部１０は、実測値Ｄ１と指令値ＣＭＤとの偏差に応じて制御値Ｖｃの値を増減させる。

第２制御部２０は、減算器２１と、第２演算部２２と、を有する。
減算器２１は、制限値ＬＩＭＩＴに関するモータの実測値Ｄ２と制限値ＬＩＭＩＴとの偏差を算出する。減算器２１の出力端子は第２演算部２２と制御切換部５０とに接続される。第２演算部２２は、減算器２１で算出された偏差に基づいてモータ１００への制御値Ｖｃを演算する。第２演算部２２の出力端子は、モータ１００に接続される。

第２演算部２２は、第１演算部１２と同様に、ＰＩＤ制御によって制御値Ｖｃを演算する。本実施形態の場合、第２演算部２２は、コイル電流の上限値である制限値ＬＩＭＩＴと、実測値Ｄ２との電流値の偏差から、それぞれ比例項、積分項および微分項を算出する。第２演算部２２は、算出した比例項、積分項および微分項の和を制御値Ｖｃとしてモータ１００に出力する。第２演算部２２は、ＰＩ制御によって制御値Ｖｃを演算する演算部であってもよい。

本実施形態の第２制御部２０は、コイル電流を制限値ＬＩＭＩＴ以下に制限してモータ１００をフィードバック制御する。制御切換部５０は、実測値Ｄ２が制限値ＬＩＭＩＴと一致する場合または制限値ＬＩＭＩＴよりも低い場合には、第１制御部１０によりモータ１００を通常動作させる。したがって、コイル電流が制限値ＬＩＭＩＴと同じまたは下回る場合には、第２制御部２０は、モータ１００の制御主体とはならない。一方、実測値Ｄ２が制限値ＬＩＭＩＴを超えた場合には、制御切換部５０によって第２制御部２０がモータ１００の制御主体とされ、モータ１００が制限動作する。モータ１００が制限動作する期間において、第２制御部２０は、コイル電流を減少させる制御値Ｖｃをモータ１００に出力する。

本実施形態において、第１演算部１２と第２演算部２２は、図１に示すように、制御値Ｖｃの積分項ＩＴを相互に共有する。すなわち、モータ制御装置１において、第１演算部１２および第２演算部２２は、制御値Ｖｃの演算式の一部の項を相互に共有する。
上記構成によれば、モータ制御装置１において、例えば、第１制御部１０から第２制御部２０にモータ１００の制御が切り換えられた場合には、第２演算部２２において演算される制御値Ｖｃの積分項は、直前に第１演算部１２において演算された積分項に減算器２１の偏差が加味された値になる。したがって、異なる目標値に対して制御を行う第１制御部１０と第２制御部２０との間で、出力される制御値Ｖｃの値が大きく変化してしまうことがない。よって、第１制御部１０と第２制御部２０とがモータ１００に対して相反する動作を指令する場合にも、モータ１００の動作状態が急激に変化するのを抑制でき、モータ１００の動作を安定させることができる。
例えば、モータ１００がコイル電流の上限値付近で動作中に、第１制御部１０がモータ１００の回転数を上昇させようとしても、制御値Ｖｃの演算式の主要部分となる積分項を第２制御部２０と共有するため、制御値Ｖｃの値が大きく変動することはなく、モータ１００の回転数が急激に上昇してしまうことはない。

本実施形態では、第１制御部１０および第２制御部２０は、モータ１００に対して並列に接続される。この構成によれば、制御切換部５０によってモータ１００の制御主体が切り換えられると、モータ１００の動作状態も、ほぼ遅延無く制御主体に応じた動作状態となる。これにより、例えば通常動作と制限動作とが頻繁に切り換わる場合でも、モータ１００の回転数およびコイル電流が大きく上下することがなく、モータ１００を安定に動作させることができる。

以下、図２から図５を参照して、モータ制御装置１の動作を具体的に説明する。
図２から図５に、モータ１００の回転数とコイル電流の変化を時間経過と共に示す。

モータ制御装置１によりモータ１００の駆動を開始すると、モータ制御装置１は、図２に示すように、モータ１００の回転を開始する。この期間においてコイル電流は制限電流値（制限値ＬＩＭＩＴ）未満であるため、制御切換部５０は、第１制御部１０をモータ１００の制御主体とする。第１制御部１０は、目標回転数（指令値ＣＭＤ）に向けてモータ回転数を増加させる。モータ回転数の増加に伴って、モータ１００のコイル電流も上昇する。

次に、時刻ｔ１においてコイル電流が制限電流値（制限値ＬＩＭＩＴ）を超えると、制御切換部５０は、モータ１００の制御主体を第２制御部２０に切り換える。こにより、第２制御部２０によりコイル電流を制限電流値以下に制限する制御が開始され、モータ１００は制限動作に移行する。第２制御部２０によりコイル電流を低減させる制御が開始されると、図３に示すように、コイル電流が制限電流値に向かって低下し、それに伴ってモータ回転数も低下する。

次に、時刻ｔ２においてコイル電流が制限電流値を下回ると、制御切換部５０は、モータ１００の制御主体を第１制御部１０に切り換える。これにより、モータ１００は、通常動作に移行し、図４に示すようにモータ回転数およびコイル電流が再び上昇する。

その後、時刻ｔ３において再びコイル電流が制限電流値を超えると、制御切換部５０は、モータ１００の制御主体を第２制御部２０に切り換える。これにより、図４に示すように、コイル電流が低下し始める。さらに時刻ｔ４において、コイル電流が制限電流値を下回ると、制御切換部５０は、モータ１００の制御主体を第１制御部１０に切り換える。第１制御部１０の制御によりモータ回転数が再び上昇する。

第１制御部１０の第１演算部１２と第２制御部２０の第２演算部２２は、ＰＩＤ制御の積分項を共有しているため、第１演算部１２により演算される制御値Ｖｃの値と、第２演算部２２により演算される制御値Ｖｃの値は、時間の経過に伴って徐々に近づいていき、モータ１００のコイル電流を制限電流値とする値にほぼ収束する。

制御値Ｖｃが、モータ１００のコイル電流を制限電流値とする値になった後も、制限電流値を境に制御切換部５０による第１制御部１０と第２制御部２０との切り換えが実行され、第１制御部１０による回転数を上昇させる制御と、第２制御部２０によるコイル電流を低減させる制御が繰り返される。

本実施形態では、第１制御部１０と第２制御部２０とがモータ１００に対して並列に接続されるため、制御切換部５０が制御主体を切り換えた後、モータ１００のコイル電流および回転数が大きく変動する前に、切り換えられた制御主体による制御がモータ１００の動作状態に反映される。すなわち、コイル電流が制限電流値を超えて第２制御部２０による制御が開始されると、即座にコイル電流が減少し始め、コイル電流が制限電流値を下回って第１制御部１０による制御が開始されると、即座にコイル電流が上昇し始める。これにより、図５に示すように、モータ１００のコイル電流は制限電流値に安定し、モータ回転数もほぼ一定の値になる。

以上に説明したように、本実施形態のモータ制御装置１によれば、モータ１００を制限動作させる際に、モータ１００の回転数を大きく上下させることなく安定に動作させることができる。

本実施形態のモータ制御装置１は、例えば、電動オイルポンプのモータを制御する制御装置として好適に用いることができる。電動オイルポンプは、上位装置から指定されるモータ回転数でモータを回転させ、モータによってポンプを駆動することにより流体を圧送する。電動オイルポンプにおいて負荷が高くなると、モータのコイル電流が上昇する。モータ制御装置は、コイル電流が上限値を超えないように、モータを制限動作させる。上記実施形態のモータ制御装置１は、電動オイルポンプにおいて、モータ回転数を指令値ＣＭＤとし、コイル電流の上限値を制限値ＬＩＭＩＴとして、モータを制御できる。モータ制御装置１を備える電動オイルポンプによれば、制限動作時にも安定したポンプ流量を得ることができる。

なお、上記実施形態において、第１制御部１０および第２制御部２０は、それぞれがモータ１００の制御主体とならない期間に、一部または全体が停止される。例えば、モータ１００が制限動作する期間には、第１制御部１０が停止され、モータ１００が通常動作する期間には、第２制御部２０の第２演算部２２が停止される。第２制御部２０の減算器２１は、制御切換部５０による制御主体の切り換えの判断に使用されるため、常時動作する。

あるいは、図６に示すように、第１制御部１０および第２制御部２０の出力を、択一的に切り換えてのモータ１００に供給する構成としてもよい。
図６に示すモータ制御装置１Ａは、第１制御部１０の出力端子および第２制御部２０の出力端子に接続される制御切換部５０Ａを有する。制御切換部５０Ａの出力端子は、モータ１００に接続される。制御切換部５０Ａには、第２制御部２０の減算器２１の出力端子が接続される。

制御切換部５０Ａは、制限値ＬＩＭＩＴと実測値Ｄ２との偏差に基づいて、第１制御部１０の出力または第２制御部２０の出力を、モータ１００に接続する。すなわち、制御切換部５０Ａは、通常動作時は、第１制御部１０の出力をモータ１００に供給する。一方、コイル電流が制限電流値を超えると、制御切換部５０Ａは、第２制御部２０の出力をモータ１００に供給する。

モータ制御装置１Ａにおいても、モータ１００を制限動作させる際に、モータ１００の回転数を大きく上下させることなく安定に動作させることができる。
なお、モータ制御装置１Ａにおいても、第１制御部１０および第２制御部２０は、それぞれがモータ１００の制御主体とならない期間に、一部または全部を停止されてもよい。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態のモータ制御装置の動作説明図である。
第２実施形態のモータ制御装置１の構成は、図１に示したモータ制御装置１と共通である。第２実施形態のモータ制御装置１は、指令値ＣＭＤを目標電流値、制限値ＬＩＭＩＴをモータ回転数の上限値としてモータ１００を制御する。第２実施形態のモータ制御装置の構成として、図６に示したモータ制御装置１Ａの構成を適用してもよい。

図７に示すように、モータ１００の動作開始後、モータ制御装置１は、モータ１００のコイル電流を、目標電流値（指令値ＣＭＤ）に向けて上昇させる。時刻ｔ１において、モータ回転数が制限回転数（制限値ＬＩＭＩＴ）を超えると、制御切換部５０は、モータ１００の制御主体を第２制御部２０に切り換える。第２制御部２０は、モータ回転数を下降させる制御を開始し、モータ１００は制限動作に移行する。その後、時刻ｔ２においてモータ回転数が制限回転数を下回ると、制御切換部５０は制御主体を再び第１制御部１０に切り換える。第１制御部１０によってコイル電流が上昇され、モータ回転数が上昇する。以上の動作の繰り返しにより、モータ１００の回転数は制限回転数にほぼ収束する。制限回転数において、第１制御部１０による制御値Ｖｃの上昇操作と第２制御部２０による制御値Ｖｃの下降操作が均衡し、モータ１００の動作状態が安定する。

以上のように、モータ制御装置１は、指令値ＣＭＤを目標電流値、制限値ＬＩＭＩＴをモータ回転数の上限値とした場合も、モータ１００を安定に制限動作させることができる。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態のモータ制御装置１Ｂの構成を示す図である。
図８に示すように、モータ制御装置１Ｂは、第１制御部１０と、２つの第２制御部２０、３０と、制御切換部５０と、を備える。モータ制御装置１Ｂは、モータ１００に接続される。モータ制御装置１Ｂは、モータ１００に対して制御値Ｖｃを出力し、モータ１００の動作状態を制御する。

第１制御部１０は、上位装置から入力される指令値ＣＭＤに応じてモータ１００をフィードバック制御する。
第２制御部２０は、モータ１００の動作を制限する第１の制限値ＬＩＭＩＴ１に応じてモータ１００をフィードバック制御する。
第２制御部３０は、モータ１００の動作を制限する第２の制限値ＬＩＭＩＴ２に応じてモータ１００をフィードバック制御する。
第１制御部１０、第２制御部２０、３０は、モータ１００に対して並列に接続される。

制御切換部５０は、モータ１００の動作状態に応じて、第１制御部１０と２つの第２制御部２０、３０のいずれか１つをモータ１００の制御主体とする。制御切換部５０には、第２制御部２０の減算器２１の出力端子と、第２制御部３０の減算器３１の出力端子が接続される。

第１制御部１０、第２制御部２０、および第２制御部３０の出力端子は、いずれもモータ１００に接続される。制御切換部５０による制御主体の切換動作により、モータ１００に対して出力される制御値Ｖｃは、第１制御部１０、第２制御部２０、および第２制御部３０のいずれか１つから出力される制御値となる。

本実施形態の場合、指令値ＣＭＤはコイル電流、第１の制限値ＬＩＭＩＴ１はモータ回転数の上限値の組合せである。
第２の制限値ＬＩＭＩＴ２としては、上記コイル電流、モータ回転数以外の第３の物理量が選択される。第２の制限値ＬＩＭＩＴ２は、例えば、モータ１００のトルク、モータ温度、モータの振動、またはモータの騒音である。以下、第２の制限値ＬＩＭＩＴ２に設定される第３の物理量を、「物理量３」と称する。

モータ１００は、第２の制限値ＬＩＭＩＴ２に関するモータの状態を検出し、第２制御部３０に実測値Ｄ３として出力する検出部１０３を有する。検出部１０３は、第２の制限値ＬＩＭＩＴ２が、例えばモータ温度である場合には、モータ１００のコイルに設置される温度検出装置である。

第２制御部３０は、減算器３１と、第２演算部３２と、を有する。
減算器３１は、第２の制限値ＬＩＭＩＴ２に関するモータの実測値Ｄ３と第２の制限値ＬＩＭＩＴ２との偏差を算出する。減算器３１の出力端子は第２演算部３２と制御切換部５０とに接続される。第２演算部３２は、減算器３１で算出された偏差に基づいてモータ１００への制御値Ｖｃを演算する。第２演算部３２の出力端子は、モータ１００に接続される。

第２演算部３２は、第１演算部１２および第２演算部２２と同様に、ＰＩＤ制御によって制御値Ｖｃを演算する。本実施形態の場合、第２演算部３２は、物理量３の上限値である第２の制限値ＬＩＭＩＴ２と、実測値Ｄ３との物理量の偏差から、それぞれ比例項、積分項および微分項を算出する。第２演算部３２は、算出した比例項、積分項および微分項の和を制御値Ｖｃとしてモータ１００に出力する。第２演算部３２は、ＰＩ制御によって制御値Ｖｃを演算する演算部であってもよい。本実施形態の第２制御部３０は、モータ１００に対して、物理量３を第２の制限値ＬＩＭＩＴ２以下に制限するフィードバック制御を実行する。

第２制御部３０は、実測値Ｄ３が第２の制限値ＬＩＭＩＴ２と一致する場合または第２の制限値ＬＩＭＩＴ２よりも低い場合には、モータ１００の制御主体とならない。一方、実測値Ｄ３が第２の制限値ＬＩＭＩＴ２を超えた場合には、制御切換部５０によってモータ１００の制御主体とされ、物理量３を減少させる制御値Ｖｃを出力する。

本実施形態において、第１演算部１２と第２演算部２２と第２演算部３２は、図７に示すように、制御値Ｖｃの積分項ＩＴを相互に共有する。すなわち、モータ制御装置１Ｂにおいて、第１演算部１２、第２演算部２２、および第２演算部３２は、制御値Ｖｃの演算式の一部の項を相互に共有する。

図９は、第３実施形態のモータ制御装置の動作説明図である。
本実施形態において、モータ１００の制限物理量３は、時間の経過に伴って減少し、時刻ｔ５以降は一定の値となる。

モータ制御装置１Ｂによりモータ１００の駆動を開始すると、モータ制御装置１Ｂは、図８に示すように、モータ１００の回転を開始する。この期間においてモータ回転数は制限回転数（第１の制限値ＬＩＭＩＴ１）未満であり、物理量３も制限物理量３（第２の制限値ＬＩＭＩＴ２）未満であるため、制御切換部５０は、第１制御部１０をモータ１００の制御主体とする。

第１制御部１０は、目標電流値（指令値ＣＭＤ）に向けてコイル電流を上昇させる。コイル電流の上昇に伴って、モータ１００の回転数および物理量３も上昇する。

次に、時刻ｔ１においてモータ回転数が制限回転数を超えると、制御切換部５０は、モータ１００の動作主体を第２制御部２０に切り換える。これにより、モータ１００は、モータ回転数を制限回転数以下に制限する制限動作に移行する。第２制御部２０により回転数を低減させる制御が開始されると、モータ回転数が制限回転数に向かって低下し、それに伴ってコイル電流も低下する。

次に、時刻ｔ２においてモータ回転数が制限回転数を下回ると、制御切換部５０は、モータ１００の制御主体を切り換える。時刻ｔ２において物理量３は制限物理量３未満であるため、制御切換部５０は、モータ１００の制御主体を第１制御部１０に切り換える。その後は、第１制御部１０によってコイル電流を上昇させる制御が有効になり、モータ回転数およびコイル電流が再び上昇する。

その後、時刻ｔ３において再びモータ回転数が制限回転数を超えると、制御切換部５０は、モータ１００の制御主体を第２制御部２０に切り換える。これにより、モータ回転数が下降し始める。その後、時刻ｔ４において、物理量３が、制限物理量３（第２の制限値ＬＩＭＩＴ２）を超えると、制御切換部５０は、モータ１００の制御主体を第２制御部３０に切り換える。モータ１００は、第２制御部３０により物理量３を制限物理量３以下に制限する制限動作に移行する。第２制御部３０により物理量３を低減させる制御が開始されると、物理量３が制限物理量３に向かって低下し、それに伴って、本実施形態の場合にはコイル電流、モータ回転数も低下する。

本実施形態において、第１演算部１２、第２演算部２２、および第２演算部３２は、ＰＩＤ制御の積分項を相互に共有する。モータ制御装置１Ｂにおいて、制限物理量３に基づく制限動作がなされる期間に、第１演算部１２により演算される制御値Ｖｃの値と、第２演算部３２により演算される制御値Ｖｃの値は、時間の経過に伴って徐々に近づいていき、モータ１００の物理量３を制限物理量３とする値にほぼ収束する。

制御値Ｖｃが、モータ１００の物理量３を制限物理量３とする値になった後も、制限物理量３を境に制御切換部５０による第１制御部１０と第２制御部３０との切り換えが実行され、第１制御部１０によるコイル電流を上昇させる制御と、第２制御部３０による物理量３を低減させる制御が繰り返される。
この期間においても、本実施形態では、第１制御部１０と第２制御部３０がモータ１００に対して並列に接続されるため、制御切換部５０が制御主体を切り換えた後、モータ１００のコイル電流および回転数が大きく変動する前に、切り換えられた制御主体による制御がモータ１００の動作状態に反映される。すなわち、物理量３が制限物理量３を超えて第２制御部３０による制御が開始されると、即座に物理量３が減少し始め、物理量３が制限物理量３を下回って第１制御部１０による制御が開始されると、即座にコイル電流が上昇し始め、物理量３が上昇し始める。これにより、図８に示すように、時刻ｔ５以降はモータ１００のコイル電流および回転数はほぼ一定の値になる。

以上に説明したように、本実施形態のモータ制御装置１Ｂによれば、モータ１００を２つのパラメータに基づいて制限動作させる際にも、モータ１００の回転数、コイル電流などを大きく上下させることなく安定に動作させることができる。
なお、モータ制御装置１Ｂにおいても、モータ制御装置１Ａと同様に、第１制御部１０および第２制御部２０、３０の出力端子に制御切換部が接続されており、制御切換部が第１制御部１０および第２制御部２０、３０とモータ１００との接続を切り換える構成としてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…モータ制御装置、１０…第１制御部、１２…第１演算部、２０，３０…第２制御部、２２，３２…第２演算部、５０，５０Ａ…制御切換部、１００…モータ、ＣＭＤ…指令値、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…実測値、ＩＴ…積分項、ＬＩＭＩＴ，ＬＩＭＩＴ１，ＬＩＭＩＴ２…制限値、Ｖｃ…制御値

Claims (6)

1. モータの回転を制御するモータ制御装置であって、
   上位装置から入力される指令値に応じて前記モータをフィードバック制御する第１制御部と、
   前記モータの動作を制限する制限値に応じて前記モータをフィードバック制御する１つまたは複数の第２制御部と、
   前記制限値に関する前記モータの実測値と前記制限値との偏差に基づいて、前記第１制御部と前記１つまたは複数の第２制御部のうちいずれか１つの制御部を、前記モータに対して制御出力を実行する制御部として選択する制御切換部と、
   を備え、
   前記第１制御部は、前記指令値に関する前記モータの実測値と前記指令値との偏差に基づいて前記モータへ出力する制御値を演算する第１演算部を含み、
   前記１つまたは複数の第２制御部は、それぞれ、前記制限値に関する前記モータの実測値と前記制限値との偏差に基づいて前記モータへ出力する制御値を演算する第２演算部を含み、
   前記第１演算部および前記１つまたは複数の第２演算部は、前記制御値の演算式の一部の項を相互に共有する、
   モータ制御装置。
2. 前記第１演算部および前記１つまたは複数の第２演算部は、ＰＩ制御またはＰＩＤ制御の制御値を演算する演算部であり、
   前記第１演算部および前記１つまたは複数の第２演算部は、前記制御値の積分項を相互に共有する、
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第１制御部および前記１つまたは複数の第２制御部は、前記モータに対して並列に接続される、
   請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記制御切換部は、前記第１制御部および前記１つまたは複数の第２制御部の出力端子と、前記モータとの接続を択一的に切り換える
   請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記指令値に関する実測値はモータ回転数であり、前記制限値に関する実測値は前記モータに供給される電流値である、請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記指令値に関する実測値は前記モータに供給される電流値であり、前記制限値に関する実測値はモータ回転数である、請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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