JP6994979B2 - モータ制御装置及びモータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータの通電制御技術に関し、特に、ＳＲモータ（Switched reluctance motor：スイッチトリラクタンスモータ）の駆動制御に適用して有効な技術に関する。

従来より、ＳＲモータ等のブラシレスモータでは、各相巻線の電流値を一定時間間隔でモニタしながらその駆動制御を行っている。その際、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）が行われるモータでは、制御応答性を高めるべく、通電相の切り替え時にまず巻線電流値が目標電流値となるまでDuty100％にて通電を行う。そして、巻線電流値が目標電流値に到達した後、検出した電流値と目標電流値との差に応じてＰＩＤ制御を実施し、所望の回転数やトルクを得ている。

特開２００２－３３５６８７号公報 特開２００８－１９３７８９号公報

しかしながら、駆動制御の際、図７（ａ）のように巻線電流値のモニタ間隔が短いと、応答性や制御精度は高いものの、制御装置にかかる負荷が大きくなる。このように電流モニタ処理が高負荷となると、他の制御処理に支障が生じるおそれがある。この場合、他の制御処理に影響を与えることなく高負荷のモニタ処理を行うには、高性能の制御素子を使用しなければならず、コストアップにつながるという問題があった。

これに対し、制御負荷を軽減すべく、巻線電流値のモニタ間隔を長くすると、計測間隔が空くため、目標電流値への到達を正確に把握できず、図７（ｂ）のように、電流値のオーバーシュートが発生してしまう、という問題が生じる。バッテリへの負荷を考慮すると、電流のオーバーシュートはなるべく避けることが望ましく、上述のように、モニタ間隔が短い場合、長い場合それぞれに問題点があり、目標電流値に到達するまでの制御形態を如何に最適化するかが課題となっていた。

本発明の目的は、目標電流値に到達するまでの制御形態を最適化し、制御負荷を抑えつつ、電流のオーバーシュートを防止し得るモータ制御装置・制御方法を提供することにある。

本発明のモータ制御装置は、複数の相を有するスイッチトリラクタンスモータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、前記スイッチトリラクタンスモータの目標出力を設定する目標出力設定部と、前記目標出力に応じた目標電流値を設定し、該目標電流値に基づいて電流指令値を生成する電流指令値生成部と、前記スイッチトリラクタンスモータに供給される通電電流の電流値を検出する電流検出部と、前記電流指令値生成部により生成された前記電流指令値と、前記電流検出部により検出された電流検出値との偏差に基づき、パルス幅変調信号からなる駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、前記駆動制御信号のDuty比に基づいて、前記スイッチトリラクタンスモータに対し通電を行う通電制御部と、前記駆動制御信号の前記Duty比を、８０％以上の高Duty比を有する初動Duty値に設定した場合に、前記スイッチトリラクタンスモータへの通電開始時から、前記通電電流が前記目標電流値又はその近傍に設定された所定の目標閾値に到達するまでの目標値到達時間を算出する目標値到達時間算出部と、前記通電制御部に対し、動作停止状態にある前記スイッチトリラクタンスモータへの通電開始から前記目標値到達時間の間、前記初動Duty値による初期通電を行わせ、該初期通電終了後に、前記駆動制御信号の前記Duty比にて通電を行わせる通電指令部と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、目標値到達時間算出部により、駆動制御信号のDuty比を８０％以上の高Duty比を有する初動Duty値に設定した場合に、通電開始時から、通電電流が目標電流値又はその近傍に設定された所定の目標閾値に到達するまでの目標値到達時間を算出し、通電指令部によって、通電開始から目標値到達時間の間、初動Duty値による初期通電を行い、初期通電終了後に、駆動制御信号のDuty比にて通電を行う。この場合、通電開始から目標値到達時間の間は、駆動制御信号生成部にて算出された駆動制御信号のDuty比を用いずに初動Duty値によって初期通電を行う。そして、経過時間を監視しつつ、高Duty比の初動Duty値によって、巻線電流を目標電流値又は目標閾値まで迅速に立ち上げる。これにより、制御装置は、電流モニタによる制御負荷から解放され、処理負荷の軽減が図られる。また、巻線電流値のオーバーシュートも防止でき、バッテリへの負荷も軽減される。

前記モータ制御装置において、前記初動Duty値をDuty比１００％とし、前記通電指令部は、時間経過の監視のみによって前記スイッチトリラクタンスモータの巻線電流値を前記目標電流値に到達させるようにしても良い。これにより、目標電流値又は目標閾値（以下、適宜、目標電流値等と略記する）に到達するまでの時間が早くなり、応答性が向上する。また、前記目標閾値を、前記目標値到達時間経過後に、前記スイッチトリラクタンスモータの巻線電流値が前記目標電流値を超えてオーバーシュートしないよう、前記目標電流値の８０％以上１００％未満の値に設定し、初期通電終了後に、駆動制御信号のDuty比にて通電を行って電流のオーバーシュートを抑制しても良い。また、前記目標閾値として、前記目標電流値を超える値を設定し、前記通電指令部は、前記スイッチトリラクタンスモータの巻線電流値が前記目標電流値を超えてオーバーシュートしないよう、前記初期通電における通電時間を前記目標値到達時間よりも短くするようにしても良い。さらに、前記通電指令部により、前記モータへの通電開始から前記目標値到達時間の間、異なる複数の初動Duty値にて前記初期通電を行うようにしても良い。

加えて、本発明のモータ制御装置は、複数の相を有するスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）を制御対象としており、特に、車両エンジンのスタータ・ジェネレータ用のモータに本発明を適用しても良い。この場合、ＳＲモータは、電流の生成する磁界のみでトルクが発生するため、電流を早く目標電流値等まで到達させれば、その分、トルクの応答性も向上する。したがって、初期通電により巻線電流を目標電流値等まで迅速に立ち上げる本発明は、ＳＲモータに好適である。また、モータ制御装置に、ＳＲモータが発電機として機能する際、その回生動作を制御する回生制御部を設けても良く、回生制御の短時間通電（供給モード）においても、初期通電と同様の通電制御を行うことにより、短時間通電の消費電力を抑えることができ、結果として回生で得られる電力が増加する。

一方、本発明のモータ制御方法は、複数の相を有するスイッチトリラクタンスモータの駆動制御を行うためのモータ制御方法であって、前記スイッチトリラクタンスモータの目標出力に応じた目標電流値を設定し、該目標電流値に基づいて電流指令値を生成し、前記電流指令値と、前記スイッチトリラクタンスモータに供給される通電電流の電流値との偏差に基づき、パルス幅変調信号からなる駆動制御信号を生成し、前記駆動制御信号のDuty比に基づいて、前記スイッチトリラクタンスモータに対し通電を行い、前記駆動制御信号の前記Duty比を、８０％以上の高Duty比を有する初動Duty値に設定した場合に、前記スイッチトリラクタンスモータへの通電開始時から、前記通電電流が前記目標電流値又はその近傍に設定された所定の目標閾値に到達するまでの目標値到達時間を算出し、動作停止状態にある前記スイッチトリラクタンスモータへの通電開始から前記目標値到達時間の間、前記初動Duty値による初期通電を行い、該初期通電終了後に、前記駆動制御信号の前記Duty比にて通電を行うことを特徴とする。

本発明にあっては、駆動制御信号のDuty比を８０％以上の高Duty比を有する初動Duty値に設定した場合に、通電開始時から、通電電流が目標電流値又はその近傍に設定された所定の目標電流値等に到達するまでの目標値到達時間を算出し、通電開始から目標値到達時間の間、初動Duty値による初期通電を行い、初期通電終了後に、駆動制御信号のDuty比にて通電を行う。この場合、通電開始から目標値到達時間の間は、駆動制御信号生成部にて算出された駆動制御信号のDuty比を用いずに初動Duty値によって初期通電を行う。そして、経過時間を監視しつつ、高Duty比の初動Duty値によって、巻線電流を目標電流値等まで迅速に立ち上げる。これにより、電流モニタによる制御負荷から解放され、処理負荷の軽減が図られる。また、巻線電流値のオーバーシュートも防止でき、バッテリへの負荷も軽減される。

本発明のモータ制御装置によれば、駆動制御信号のDuty比を高Duty比の初動Duty値に設定した場合に、通電開始時から、通電電流が目標電流値等に到達するまでの目標値到達時間を算出する目標値到達時間算出部と、通電開始から目標値到達時間の間、初動Duty値による初期通電を行い、初期通電終了後に、駆動制御信号のDuty比にて通電を行う通電指令部を制御装置に設けたので、経過時間の監視により、巻線電流を目標電流値等まで迅速に立ち上げることが可能となる。これにより、電流モニタによる制御負荷から解放され、処理負荷の軽減が図られ、巻線電流値のオーバーシュートも防止できる。

本発明のモータ制御方法によれば、駆動制御信号のDuty比を高Duty比の初動Duty値に設定した場合に、通電開始時から、通電電流が目標電流値等に到達するまでの目標値到達時間を算出し、通電開始から目標値到達時間の間、初動Duty値による初期通電を行い、初期通電終了後に、駆動制御信号のDuty比にて通電を行うようにしたので、経過時間の監視により、巻線電流を目標電流値等まで迅速に立ち上げることが可能となる。これにより、電流モニタによる制御負荷から解放され、処理負荷の軽減が図られ、巻線電流値のオーバーシュートも防止できる。

本発明の一実施の形態であるモータ制御装置を用いたＳＲモータ制御システムの構成を示すブロック図である。 ＳＲモータの電気的な構成を模式的に表した説明図である。 初期通電動作の処理手順を示すフローチャートである。 図３の処理を行った場合の通電電流の状態を示す説明図である。 ＳＲモータにて回生動作を行う場合の制御形態（１相分：Ｕ相）を示す説明図であり、（ａ）は駆動回路１相分の構成、（ｂ）はＦＥＴ動作と巻線電流値との関係をそれぞれ示している。 初期通電動作の変形例を示す説明図である。 従来の初期通電動作における通電電流の状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるモータ制御装置１０を用いたＳＲモータ制御システムの構成を示すブロック図であり、本発明の方法も図１のシステムにて実施される。図１の制御システムは、ＳＲモータ１と、ＳＲモータ１の通電状態（通電タイミング・通電電流値）を制御するドライバ回路（通電制御部）２と、ドライバ回路２のスイッチング素子（ＦＥＴ３１～３４）を制御しＳＲモータ１の駆動状態を制御する駆動制御部３と、から構成されている。当該制御システムにて駆動されるＳＲモータ１は、例えば、車両エンジンのスタータ・ジェネレータ（始動発電機：Integrated Starter Generator(ISG)）に適用され、エンジンのクランク軸に直結されるなどして使用される。

ＳＲモータ１は、励磁コイル（巻線）４を有するステータ５と、ステータ５内に回転自在に配置されたロータ６とを備えている。ステータ５には、径方向内側に向かって突設された複数の突極７が設けられている。各突極７には、３相の励磁コイル４（４Ｕ,４Ｖ,４Ｗ）が巻装されている。ＳＲモータ１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御にて駆動され、励磁コイル４に供給される巻線電流の電流値は、電流センサ４１を用いて検知される。ロータ６の外周には、径方向外側に向かって突設された複数の突極８が設けられている。突極８は、ステータ５側の突極７とは異なる個数設けられている。ロータ６の回転位置は、レゾルバ等の回転検出センサ９を用いて検知されている。各励磁コイル４は、ロータ６の回転位置に応じて選択的に通電される。これにより、ステータ５の突極７にロータ６の突極８が磁気吸引され、ロータ６に回転トルクが発生してＳＲモータ１が回転駆動する。

また、当該システムでは、車両減速時等にＳＲモータ１を発電機として機能させる回生動作も実施される。回生動作に際しては、ＳＲモータ１はモータ内にマグネットが存在しないため、発電を行うには、励磁コイルに通電を行って磁束を発生させる必要がある。そこで、駆動制御部３は、回生動作を行う場合には、励磁コイル４に電力を一時的に供給し（供給モード）、ロータ６の突極８を介してモータ内に磁束を発生させる。そして、この状態で外力によってロータ６が回転すると、ロータ回転動作より発生した磁束が減少し、磁束を保持しようとすべく励磁コイル４に起電力が生じる。その結果、励磁コイル４に回生電流が発生し、バッテリ４２側に電力が回生される（回生モード）。

ドライバ回路２は、駆動制御部３から入力される駆動制御信号に応じて、バッテリ４２から出力される直流電力をスイッチングし、ＳＲモータ１の各相を構成する励磁コイル４に供給する。ドライバ回路２には、各相ごとにブリッジ回路３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗが形成されており、各ブリッジ回路３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗには、半導体スイッチ素子であるＦＥＴがそれぞれ４個ずつ（ＦＥＴ３１～３４）設けられている。この場合、ＦＥＴは、ＳＲモータ１の上段側（バッテリ４２側：ハイサイド）と下段側（ローサイド）にそれぞれ、２個ずつ設けられている（ハイサイド：ＦＥＴ３１ａ～３１ｃ,３４ａ～３４ｃ、ローサイド：ＦＥＴ３２ａ～３２ｃ,３３ａ～３３ｃ）。ＦＥＴ３１～３４は、駆動制御部３からの駆動制御信号により適宜オン／オフされる。

駆動制御部３は、図１に示すように、電流指令値演算部１１、駆動制御信号生成部１２、通電指令部１３、電流検出部１４、回転位置検出部１５を備えており、制御マップ１６に格納された制御データ等に基づいてドライバ回路２を制御する。ドライバ回路２は、駆動制御部３からの指令に基づき通電相を適宜切り替えつつ、バッテリ４２から励磁コイル４Ｕ,４Ｖ,４Ｗに選択的に電力を供給してＳＲモータ１を回転駆動させる。この場合、電流検出部１４は電流センサ４１と接続されており、励磁コイル４に供給される通電電流の電流値は、電流検出部１４によって常時モニタされている。回転位置検出部１５は、回転検出センサ９と接続されており、ロータ６の回転位置もまた、回転位置検出部１５によって常時モニタされている。

また、駆動制御部３には、目標値到達時間算出部１７やタイマ１８が設けられており、通電指令部１３の指示の下、通電相切り替え時における巻線電流値の最適化を図っている。さらに、駆動制御部３には、同期整流部（回生制御部）１９が設けられており、この同期整流部１９により、ＳＲモータ１が発電機として機能する際の回生動作を制御している。

電流指令値演算部１１は、ＳＲモータ１に求められるトルクや発電量に対応する電流指令値を演算する部位であり、目標出力設定部２１と電流指令値生成部２２を備えている。目標出力設定部２１は、制御マップ１６を参照しつつ、負荷等に応じてＳＲモータ１の目標出力を設定する。電流指令値生成部２２は、目標出力設定部２１にて設定した目標出力に応じた目標電流値Ｉｔを設定し、この目標電流値Ｉｔに基づいて電流指令値を生成する。

駆動制御信号生成部１２は、電流指令値演算部１１によって生成された電流指令値と、電流センサ４１によって検出された電流検出値との偏差に基づき、ドライバ回路２を制御するための駆動制御信号を生成する。駆動制御信号生成部１２には、フィードバック処理部２３と、ＤＵＴＹ演算部２４が設けられている。フィードバック処理部２３は、例えばＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential：比例・積分・微分）演算により、各相ごとの電流指令値と巻線電流の検出値との偏差を制御増幅し、偏差がゼロとなるような電圧指令値を算出する。ＤＵＴＹ演算部２４は、フィードバック処理部２３により算出された電圧指令値に応じて、ドライバ回路２のＰＷＭdutyを計算し、駆動制御信号としてドライバ回路２に出力する。

通電指令部１３は、通電相切り替え時に、初期通電動作とフィードバック処理による通常通電動作を切り替え、目標電流値Ｉｔに到達するまでの制御形態を最適化する。前述のように、巻線電流値のモニタ間隔は、図７に示したように、長短それぞれの場合に問題点がある。そこで、当該システムでは、駆動制御部３に目標値到達時間算出部１７とタイマ１８を設け、高Duty比による所定時間の初期通電動作により、巻線電流を素早く目標電流値等まで到達させ、制御負荷を増大させることなく、電流のオーバーシュートを防止している。

この場合、目標値到達時間算出部１７は、まず、ドライバ回路２に対する駆動制御信号のＰＷＭduty比を、８０％以上の高Duty比（例えば、Duty１００％）の初動Duty値とした場合を想定する。そして、この初動Duty値を用いた場合、ＳＲモータ１への通電開始時から、励磁コイル４への通電電流が、目標電流値Ｉｔ又は所定の目標閾値Ｉｓに到達するまでの目標値到達時間Ｔｔを算出する。このとき、目標閾値Ｉｓとしては、目標電流値Ｉｔの近傍値（例えば、目標電流値Ｉｔの８０％以上１００％未満の値：０.８Ｉｔ≦Ｉｓ＜Ｉｔ、好ましくは、９０％以上１００％未満の値：０.９Ｉｔ≦Ｉｓ＜Ｉｔ）を設定する。

この場合、目標値到達時間算出部１７は、次のようにして目標値到達時間Ｔｔを算出する。まず、図２に示すように、ＳＲモータを模式的に示すと、Ｌ（コイル：単位Ｈ）とＲ（抵抗：単位Ω）にて構成されている。この場合、電流の動きは一次遅れとなり、一次遅れの電流の式は、
ｙ＝Ｋ（１－ｅ^－(ｔ/ｘ)） ・・・（１）
（ｙ：電流（出力），Ｋ：電流最大値，ｔ：時間，ｘ：時定数）
と表すことができる。
一方、図２のＳＲモータの時定数は、Ｌ／Ｒ（sec）となる。また、Duty１００％の場合、電源電圧Ｅに対応した電流が流れるため、ＳＲモータの最大電流は、Ｅ／Ｒ（Ａ）となる。
したがって、前記の式（１）に基づいて目標電流値等を表すと、
目標電流値等（Ａ）＝（Ｅ／Ｒ）×（１－ｅ^{－(ｔ/(L/R))}） ・・・（２）
となり、このときのｔは、目標電流値等までの到達時間（目標値到達時間Ｔｔ）となる。
そこで、目標値到達時間算出部１７は、式（２）をｔについて解くことにより、目標値到達時間Ｔｔを算出する。

図３は、通電指令部１３による初期通電動作の処理手順を示すフローチャート、図４は、図３の処理を行った場合の通電電流の状態を示す説明図である。初期通電動作は、各相の励磁コイル４Ｕ,４Ｖ,４Ｗの通電タイミングの切り替え時ごとに実施され、図３に示すように、通電指令部１３はまず、目標値到達時間算出部１７により、目標電流値等までの目標値到達時間Ｔｔを算出する（ステップＳ１）。本実施形態では、ステップＳ１にて目標電流値Ｉｔまでの目標値到達時間Ｔｔを算出する。また、この目標値到達時間Ｔｔを、初期通電動作の制御目標時間Ｔｃとして設定する（ステップＳ２）。その上で、通電指令部１３は、駆動制御信号生成部１２からドライバ回路２に対し、初動Duty値（ここでは、Duty１００％）の駆動制御信号を出力させ、ＳＲモータ１を高Duty比にて駆動させる（ステップＳ３：図４のＰ部）。

また、通電指令部１３は、ＳＲモータ１を高Duty比にて駆動させると同時に、タイマ１８を用いて初期通電動作の経過時間（通電相切り替え時点からの経過時間）を計時する。そして、初期通電動作の経過時間が目標値到達時間Ｔｔに至ったか否かを確認する（ステップＳ４）。ステップＳ４にて、初期通電動作の経過時間が目標値到達時間Ｔｔに至っていない場合は、ステップＳ３に戻り高Duty比駆動を継続する。一方、初期通電動作の経過時間が目標値到達時間Ｔｔに到達した場合は、ステップＳ５に進み、初期通電動作を終了し（図４のＱ部）、フィードバックＰＩＤ制御による通常通電動作を開始してルーチンを抜ける。なお、何らかの外乱等により、目標値到達時間Ｔｔの経過時に通電電流が目標電流値Ｉｔに至っていない場合でも、その後の通常通電動作におけるＰＩＤ制御により、通電電流は速やかに目標電流値Ｉｔに到達する。

このように、当該システムでは、通電開始から目標値到達時間Ｔｔまでの間は、駆動制御信号生成部１２にて算出された駆動制御信号のDuty比を用いずに、高Duty比の初動Duty値による初期通電を行う。すなわち、駆動制御信号生成部１２からドライバ回路２に出力される駆動制御信号のＰＷＭduty比を、フィードバック処理による通常通電動作のDuty比から、一時的に初動Duty値に切り替える。これにより、モータ制御装置１０は、時間経過の監視のみにて、巻線電流を目標電流値Ｉｔまで迅速に立ち上げることができ、電流モニタによる制御負荷から解放され、制御装置の処理負荷の軽減が図られる。また、巻線電流値のオーバーシュートも防止でき、バッテリへの負荷も軽減される。加えて、ＳＲモータにあっては、電流の生成する磁界のみでトルクが発生し、トルクは電流の二乗に比例する。このため、電流を早く目標電流値Ｉｔまで到達させれば、その分、トルクの応答性も向上する。したがって、初期通電により巻線電流を目標電流値等まで迅速に立ち上げる当該システムは、ＳＲモータに特に好適である。

同期整流部１９は、ＳＲモータ１が発電機として機能する際、その回生動作を制御し、供給モードや回生モードの切り替えを行う。図５は、ＳＲモータ１にて回生動作を行う場合の制御形態（１相分：Ｕ相）を示す説明図であり、（ａ）は駆動回路１相分の構成、（ｂ）はＦＥＴ動作と巻線電流値との関係をそれぞれ示している。図５（ｂ）に示すように、回生動作は、停止モードから供給モードを実行し、その後、回生モードにて電力回生を行い停止モードに戻る、という作動形態を取る。なお、回生動作においても各ＦＥＴ３１～３４はＰＷＭ制御される。

供給モードでは、図５（ａ）のＦＥＴ３１ａ,３２ａがＯＮされ、励磁コイル４Ｕに一時的に電力が供給され電流が流れる。この際、ＦＥＴ３１ａ,３２ａのＯＮ→ＯＦＦ信号のタイミングに同期して、ＦＥＴ３３ａ,３４ａをＯＦＦ→ＯＮする同期整流制御が行われる。その後、ＦＥＴ３１ａ,３２ａがＯＦＦされ、次に、ＦＥＴ３３ａ,３４ａがＯＮされ、回生モードが実施される。回生モードでは、励磁コイル４Ｕに起電力が生じ、図５（ａ）のように回生電流が流れる。また、モード切替時には、貫通電流(電源→ハイサイド側ＦＥＴ→ローサイド側ＦＥＴ→電源)が流れる可能性があるため、全ＦＥＴをオフとするデッドタイムＤＴが設けられる。

当該システムでは、供給モードにおいて、初動Duty値と同様の高Duty比（例えば、Duty１００％）にて短時間の通電を行う。このため、供給モードにて得られる磁束量が大きくなり、回生効率の向上が図られる。また、供給モード時における短時間通電の消費電力を抑えることができ、結果として回生で得られる電力が増加する。なお、発電量を調整するため、励磁コイル４Ｕの両端を同電位とし、図５（ａ）のブリッジ回路内に電流を循環させるような「還流モード」、を「供給モード」や「回生モード」で適宜実施しても良い。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、初動Duty値をDuty１００％としたが、ここで高Duty比による初期通電動作を行うのは、巻線電流を素早く目標電流値Ｉｔまで到達させるため（応答性向上のため）であり、その趣旨を実現できるDuty比であれば、１００％未満のDuty値であっても良い。但し、前記趣旨実現のためには８０％以上であることが好ましい。

また、前述の実施形態では、目標電流値Ｉｔまでの到達時間を目標値到達時間Ｔｔとした場合を述べたが、前述のように、目標電流値Ｉｔの近傍値である目標閾値Ｉｓまでの到達時間を目標値到達時間Ｔｔとしても良い。この場合、目標閾値Ｉｓを目標電流値Ｉｔの９０％程度とすると、目標電流値に到達する時間を短縮しつつ、オーバーシュートも抑えやすくなる。なお、応答性の向上のため、目標閾値Ｉｓとして、目標電流値Ｉｔを超える値（例えば、Ｉｔの１０５％）を設定することも可能であるが、その場合、オーバーシュート防止のため、目標値到達時間Ｔｔに対し、初期通電動作における実際の制御目標時間Ｔｃを短めに調整することが望ましい。

さらに、前述の実施形態では、目標値到達時間Ｔｔの間、初動Duty値を一定とした制御形態を示したが、目標値到達時間Ｔｔに至るまでの間で初動Duty値を変化させても良い。例えば、図６に示すように、目標値到達時間Ｔｔの初めの８割はDuty１００％とし、残りの２割はDuty８０％とするような制御形態も可能である。なお、その際のDuty値と、それを実施する時間配分、Duty値の設定数などは、モータ特性に応じて適宜設定可能である。つまり、前半５割の時間を１００％、後半５割の半分を９０％、さらに残りの後半半分を８０％とするような制御形態も可能である。

加えて、前述の実施形態では、３相駆動のＳＲモータに本発明を適用した例を示したが、２相駆動や４相以上で駆動のＳＲモータや、ＳＲモータ以外のブラシレスモータにも本発明は適用可能である。また、目標閾値Ｉｓや初動Duty値として示した値は一例であり、本発明は前述の数値には限定されないのは言うまでもない。

本発明によるモータ制御装置・制御方法は、エンジン用のスタータ・ジェネレータのみならず、電気自動車用駆動モータ等の他の車載モータや、家電製品や産業機械等に使用されるモータの駆動制御にも広く適用可能である。

１ ＳＲモータ
２ ドライバ回路
３ 駆動制御部
４ 励磁コイル
４Ｕ Ｕ相励磁コイル
４Ｖ Ｖ相励磁コイル
４Ｗ Ｗ相励磁コイル
５ ステータ
６ ロータ
７ 突極
８ 突極
９ 回転検出センサ
１０ モータ制御装置
１１ 電流指令値演算部
１２ 駆動制御信号生成部
１３ 通電指令部
１４ 電流検出部
１５ 回転位置検出部
１６ 制御マップ
１７ 目標値到達時間算出部
１８ タイマ
１９ 同期整流部
２１ 目標出力設定部
２２ 電流指令値生成部
２３ フィードバック処理部
２４ ＤＵＴＹ演算部
３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗ ブリッジ回路
３１,３１ａ～３１ｃ ＦＥＴ
３２,３２ａ～３２ｃ ＦＥＴ
３３,３３ａ～３３ｃ ＦＥＴ
３４,３４ａ～３４ｃ ＦＥＴ
４１ 電流センサ
４２ バッテリ
Ｉｓ 目標閾値
Ｉｔ 目標電流値
Ｔｔ 目標値到達時間
Ｔｃ 制御目標時間
ＤＴ デッドタイム

Claims (8)

1. 複数の相を有するスイッチトリラクタンスモータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、
   前記スイッチトリラクタンスモータの目標出力を設定する目標出力設定部と、
   前記目標出力に応じた目標電流値を設定し、該目標電流値に基づいて電流指令値を生成する電流指令値生成部と、
   前記スイッチトリラクタンスモータに供給される通電電流の電流値を検出する電流検出部と、
   前記電流指令値生成部により生成された前記電流指令値と、前記電流検出部により検出された電流検出値との偏差に基づき、パルス幅変調信号からなる駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、
   前記駆動制御信号のDuty比に基づいて、前記スイッチトリラクタンスモータに対し通電を行う通電制御部と、
   前記駆動制御信号の前記Duty比を、８０％以上の高Duty比を有する初動Duty値に設定した場合に、前記スイッチトリラクタンスモータへの通電開始時から、前記通電電流が前記目標電流値又はその近傍に設定された所定の目標閾値に到達するまでの目標値到達時間を算出する目標値到達時間算出部と、
   前記通電制御部に対し、動作停止状態にある前記スイッチトリラクタンスモータへの通電開始から前記目標値到達時間の間、前記初動Duty値による初期通電を行わせ、該初期通電終了後に、前記駆動制御信号の前記Duty比にて通電を行わせる通電指令部と、を有することを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１記載のモータ制御装置において、
   前記初動Duty値は、Duty比１００％であり、
   前記通電指令部は、時間経過の監視のみによって前記スイッチトリラクタンスモータの巻線電流値を前記目標電流値に到達させることを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１又は２記載のモータ制御装置において、
   前記目標閾値は、前記目標値到達時間経過後に、前記スイッチトリラクタンスモータの巻線電流値が前記目標電流値を超えてオーバーシュートしないよう、前記目標電流値の８０％以上１００％未満の値に設定されてなることを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項１又は２記載のモータ制御装置において、
   前記目標閾値として、前記目標電流値を超える値が設定され、
   前記通電指令部は、前記スイッチトリラクタンスモータの巻線電流値が前記目標電流値を超えてオーバーシュートしないよう、前記初期通電における通電時間を前記目標値到達時間よりも短くすることを特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載のモータ制御装置において、
   前記通電指令部は、前記モータ制御装置への通電開始から前記目標値到達時間の間、異なる複数の初動Duty値にて前記初期通電を行わせることを特徴とするモータ制御装置。
6. 請求項１～５の何れか１項に記載のモータ制御装置において、
   前記スイッチトリラクタンスモータは、車両エンジンのスタータ・ジェネレータ用のモータであることを特徴とするモータ制御装置。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載のモータ制御装置において、
   前記モータ制御装置はさらに、前記スイッチトリラクタンスモータが発電機として機能する際、その回生動作を制御する回生制御部を有することを特徴とするモータ制御装置。
8. 複数の相を有するスイッチトリラクタンスモータの駆動制御を行うためのモータ制御方法であって、
   前記スイッチトリラクタンスモータの目標出力に応じた目標電流値を設定し、該目標電流値に基づいて電流指令値を生成し、
   前記電流指令値と、前記スイッチトリラクタンスモータに供給される通電電流の電流値との偏差に基づき、パルス幅変調信号からなる駆動制御信号を生成し、
   前記駆動制御信号のDuty比に基づいて、前記スイッチトリラクタンスモータに対し通電を行い、
   前記駆動制御信号の前記Duty比を、８０％以上の高Duty比を有する初動Duty値に設定した場合に、前記スイッチトリラクタンスモータへの通電開始時から、前記通電電流が前記目標電流値又はその近傍に設定された所定の目標閾値に到達するまでの目標値到達時間を算出し、
   動作停止状態にある前記スイッチトリラクタンスモータへの通電開始から前記目標値到達時間の間、前記初動Duty値による初期通電を行い、該初期通電終了後に、前記駆動制御信号の前記Duty比にて通電を行うことを特徴とするモータ制御方法。

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