JP7292456B1 - 電動機制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】スイッチング素子のオン期間中に負荷電流の値が変化した場合であっても、電動機に供給される電力を適切に制御することができる電動機制御装置を得る。【解決手段】電動機制御装置１０は、電流検出部４０、インタフェース部５０、スイッチング部６０、及び演算処理部８０を有している。インタフェース部５０には、電流検出部４０により検出された検出信号が入力される。インタフェース部５０は、時定数が互いに異なる複数のフィルタを有しており、検出信号に対してフィルタ処理を施す。スイッチング部６０は、電動機２０に供給される電力を制御する。演算処理部８０は、複数のフィルタのうち、制御パルスの長さに基づいて選択したフィルタを選択フィルタとする。演算処理部８０は、選択フィルタによってフィルタ処理が施された検出信号である処理信号をＡ／Ｄ変換することにより求めた値を電流検出値とする。【選択図】図１

Description

本開示は、電動機制御装置に関する。
従来の負荷制御装置では、スイッチング素子に流れる電流値をＡ／Ｄ変換するタイミングが、スイッチング素子の遅れ量、安定状態開始時間、立ち下がり開始時間、及びＡ／Ｄ変換に要する時間に基づいて設定される。スイッチング素子の遅れ量は、ＰＷＭ周期の開始時点からスイッチング素子がオンになる時点までの時間である。安定状態開始時間は、ＰＷＭ周期の開始時点からＰＷＭ制御パルス波形が安定状態となるまでの時間である。立下り開始時間は、ＰＷＭ周期の開始時点からＰＷＭ制御パルス波形が立ち下がり始めるまでの時間である（例えば、特許文献１）。
特許第６１３６８９７号公報
上記のような従来の負荷制御装置では、スイッチング素子のオン期間中に負荷電流の値が変化した場合、Ａ／Ｄ変換によって求められる電流検出値が、本来求めるべき値からずれることがある。その結果、電動機に供給される電力を適切に制御することができなくなるという問題があった。
本開示は、上記のような課題を解決するために為されたものであり、スイッチング素子のオン期間中に負荷電流の値が変化した場合であっても、電動機に供給される電力を適切に制御することができる電動機制御装置を得ることを目的とする。
本開示に係る電動機制御装置は、スイッチング素子を有しており、電動機に供給される電力を制御するスイッチング部、電動機に流れる電流に応じた検出信号を出力する電流検出部、検出信号に対してフィルタ処理を施すインタフェース部、及びスイッチング素子を制御するための制御パルスを生成する演算処理部を備え、インタフェース部は、時定数が互いに異なる複数のフィルタを有しており、演算処理部は、複数のフィルタのうち、制御パルスの長さに基づいて選択したフィルタを選択フィルタとし、選択フィルタによってフィルタ処理が施された検出信号である処理信号をＡ／Ｄ変換することにより求めた値を電流検出値とする。
本開示に係る電動機制御装置によれば、スイッチング素子のオン期間中に負荷電流の値が変化した場合であっても、電動機に供給される電力を適切に制御することができる。
実施の形態１に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。 図１のインタフェース部及び演算処理部の構成を示す図である。 ＰＷＭ制御パルスのデューティ比が５０％以下である場合における図１の電動機制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 ＰＷＭ制御パルスのデューティ比が５０％よりも大きい場合における図１の電動機制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 図１の演算処理部が実行する電動機制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態２に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。 図６のインタフェース部及び演算処理部の構成を示す図である。 図７の演算処理部が実行する電動機制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態３に係るインタフェース部及び演算処理部の構成を示す図である。 図９の演算処理部の制御による第３スイッチ～第６スイッチの状態の組合せの例を示す図である。 図９の演算処理部が実行する電動機制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態１～３の電動機制御装置の機能を実現する処理回路の第１の例を示す構成図である。 実施の形態１～３の電動機制御装置の機能を実現する処理回路の第２の例を示す構成図である。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。電動機制御装置１０は、電流検出部４０、インタフェース部５０、スイッチング部６０、駆動部７０、演算処理部８０、及び平滑コンデンサ９０を有している。
電動機制御装置１０には、電動機２０及び外部電源３０が接続されている。外部電源３０は直流電源である。電動機２０は、電動機制御装置１０の負荷である。電動機２０には、電動機制御装置１０によって交流の電力が供給され、これにより、電動機２０が駆動される。電動機２０は、例えば、自動車に搭載されている。電動機２０は、エンジン始動装置、スロットルアクチュエータ、電動パワーステアリング装置、及びラジエータファンの駆動に用いられる。
電流検出部４０は、シャント抵抗を有している。電流検出部４０は、外部電源３０の正極とスイッチング部６０との間に接続されている。電流検出部４０は、シャント抵抗に生じる電圧降下により電流を電圧値に変換し、電動機２０に流れる電流に応じた検出信号を出力する。
インタフェース部５０には、電流検出部４０により検出された検出信号が入力される。インタフェース部５０は、検出信号に対してフィルタ処理を施す。インタフェース部５０は、時定数が互いに異なる複数のフィルタを有している。
スイッチング部６０は、第１スイッチング素子６１、第２スイッチング素子６２、第３スイッチング素子６３、及び第４スイッチング素子６４を有している。第１スイッチング素子６１、第２スイッチング素子６２、第３スイッチング素子６３、及び第４スイッチング素子６４には、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられる。
第１スイッチング素子６１と第３スイッチング素子６３とは、互いに直列に接続されている。第２スイッチング素子６２と第４スイッチング素子６４とは、互いに直列に接続されている。
第１スイッチング素子６１及び第３スイッチング素子６３からなる第１群のスイッチング素子と、第２スイッチング素子６２及び第４スイッチング素子６４からなる第２群のスイッチング素子とは、並列に接続されている。第１スイッチング素子６１と第３スイッチング素子６３との間及び第２スイッチング素子６２と第４スイッチング素子６４との間は、電動機２０に接続されている。
スイッチング部６０は、第１スイッチング素子６１、第２スイッチング素子６２、第３スイッチング素子６３、及び第４スイッチング素子６４を用いて、電動機２０に供給される電力を制御する。
駆動部７０は、演算処理部８０において生成される制御パルスを駆動信号に変換し、変換された駆動信号をスイッチング部６０に出力する。駆動信号は、スイッチング部６０の各スイッチング素子にゲート電圧として印加される。
演算処理部８０は、第１スイッチング素子６１、第２スイッチング素子６２、第３スイッチング素子６３、及び第４スイッチング素子６４のスイッチング動作を制御するための制御パルスを生成する。演算処理部８０は、インタフェース部５０の複数のフィルタのうち、制御パルスの長さに基づいて選択したフィルタを選択フィルタとする。演算処理部８０は、選択フィルタによってフィルタ処理が施された検出信号である処理信号をＡ／Ｄ変換する。演算処理部８０は、処理信号をＡ／Ｄ変換することにより求めた値を電流検出値とする。また、演算処理部８０は、電流検出値を用いて、電動機２０に対する電圧指令値を補正する。
平滑コンデンサ９０は、電流検出部４０と外部電源３０の正極との間と、ＧＮＤとの間に設けられている。平滑コンデンサ９０は、電流検出部４０に印加される電圧を平滑化する。
図２は、図１のインタフェース部５０及び演算処理部８０の構成を示す図である。インタフェース部５０は、複数のフィルタとして、第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２を有している。第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２には、電流検出部４０からの出力信号がそれぞれ入力されている。第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２は、ローパスフィルタである。第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２は、主として高周波成分のノイズであるサージを逓減させる。
第１フィルタ５１は、第１抵抗５１１及び第１コンデンサ５１２を有している。第１フィルタ５１に入力された出力信号は、第１抵抗５１１を通って演算処理部８０に出力される。第１コンデンサ５１２は、第１抵抗５１１の出力側とＧＮＤとの間に接続されている。
第１抵抗５１１の抵抗値をＲ１、第１コンデンサ５１２の容量値をＣ１とすると、第１フィルタ５１の時定数である第１時定数τ１は、Ｃ１×Ｒ１である。第１フィルタ５１は、検出信号の遮断周波数ｆｃ１＝１／（２π×τ１）よりも高い周波数成分を逓減させる。
第２フィルタ５２は、第２抵抗５２１及び第２コンデンサ５２２を有している。第２フィルタ５２に入力された出力信号は、第２抵抗５２１を通って演算処理部８０に出力される。第２コンデンサ５２２は、第２抵抗５２１の出力側とＧＮＤとの間に接続されている。
第２抵抗５２１の抵抗値をＲ２、第２コンデンサ５２２の容量値をＣ２とすると、第２フィルタ５２の時定数である第２時定数τ２は、Ｃ２×Ｒ２である。第２フィルタ５２は、検出信号の遮断周波数ｆｃ２＝１／（２π×τ２）よりも高い周波数成分を逓減させる。第２時定数τ２の値は、第１時定数τ１の値よりも小さい値に予め設定されている。
演算処理部８０は、複数のＡ／Ｄ変換部として、第１Ａ／Ｄ変換部８１及び第２Ａ／Ｄ変換部８２を有している。さらに、演算処理部８０は、セレクタ８３、電圧指令演算部８４、駆動波形生成部８５、及び判定制御部８６を有している。
第１Ａ／Ｄ変換部８１は、第１入力スイッチ８１１、第１出力スイッチ８１２、第１内部抵抗８１３、第１内部コンデンサ８１４、及び第１Ａ／Ｄ変換回路８１５を有している。第１入力スイッチ８１１の一端は、第１フィルタ５１の出力側と接続されている。第１入力スイッチ８１１の他端は、第１内部抵抗８１３を介して第１出力スイッチ８１２の一端に接続されている。
第１出力スイッチ８１２の他端は、第１Ａ／Ｄ変換回路８１５の入力側に接続されている。第１内部コンデンサ８１４は、第１内部抵抗８１３と第１出力スイッチ８１２との間の点と、ＧＮＤとの間に接続されている。従って、第１Ａ／Ｄ変換部８１には、第１フィルタ５１により処理された処理信号である第１処理信号が入力される。
第２Ａ／Ｄ変換部８２は、第２入力スイッチ８２１、第２出力スイッチ８２２、第２内部抵抗８２３、第２内部コンデンサ８２４、及び第２Ａ／Ｄ変換回路８２５を有している。第２入力スイッチ８２１の一端は、第２フィルタ５２の出力側と接続されている。第２入力スイッチ８２１の他端は、第２内部抵抗８２３を介して第２出力スイッチ８２２の一端に接続されている。
第２出力スイッチ８２２の他端は、第２Ａ／Ｄ変換回路８２５の入力側に接続されている。第２内部コンデンサ８２４は、第２内部抵抗８２３と第２出力スイッチ８２２との間の点と、ＧＮＤとの間に接続されている。従って、第２Ａ／Ｄ変換部８２には、第２フィルタ５２により処理された処理信号である第２処理信号が入力される。
このように、第１フィルタ５１と第１Ａ／Ｄ変換部８１とは１：１で対応しており、第２フィルタ５２と第２Ａ／Ｄ変換部８２とは１：１で対応している。
セレクタ８３は、２：１セレクタである。セレクタ８３には、第１Ａ／Ｄ変換部８１からの出力信号、第２Ａ／Ｄ変換部８２からの出力信号、及び判定制御部８６からのセレクタ制御信号が入力される。セレクタ８３は、セレクタ制御信号の論理が「０」であるとき、第１Ａ／Ｄ変換部８１からの出力信号を選択して出力する。セレクタ８３は、セレクタ制御信号の論理が「１」であるとき、第２Ａ／Ｄ変換部８２からの出力信号を選択して出力する。
電圧指令演算部８４は、制御指令として、電動機２０に対する電流指令を設定し、設定された電流指令に基づいて、電圧指令の振幅を決定する。より具体的には、電圧指令演算部８４は、電動機２０に対する電流指令と、電流検出値との偏差が零となるように、比例積分制御によって電圧指令を演算する。そして、電圧指令演算部８４は、演算された電圧指令に基づいて電圧指令の振幅、即ち、駆動波形生成部８５への印加電圧を決定する。
駆動波形生成部８５は、印加電圧と、搬送波信号としての基準三角波とを比較することにより、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御パルスを算出する。駆動波形生成部８５は、算出されたＰＷＭ制御パルスを駆動部７０へ出力する。
判定制御部８６は、予め設定されたタイミングに基づいて、第１入力スイッチ８１１、第１出力スイッチ８１２、第２入力スイッチ８２１、及び第２出力スイッチ８２２をそれぞれ制御するための信号を生成する。そして、判定制御部８６は、生成した各信号を、対応する第１入力スイッチ８１１、第１出力スイッチ８１２、第２入力スイッチ８２１、及び第２出力スイッチ８２２にそれぞれ出力する。
より具体的に述べると、判定制御部８６は、第１サンプリング期間と第２サンプリング期間とが同時となるように、第１入力スイッチ８１１、第１出力スイッチ８１２、第２入力スイッチ８２１、及び第２出力スイッチ８２２を制御する。第１サンプリング期間は、第１Ａ／Ｄ変換回路８１５におけるサンプリングの期間である。第２サンプリング期間は、第２Ａ／Ｄ変換回路８２５におけるサンプリングの期間である。
第１サンプリング期間の開始時点において、判定制御部８６は、第１入力スイッチ８１１をオフからオンに切り替えるとともに、第１出力スイッチ８１２をオンからオフに切り替える。これにより、第１内部コンデンサ８１４への充電が開始される。第１サンプリング期間の終了時点において、判定制御部８６は、第１入力スイッチ８１１をオンからオフに切り替えるとともに、第１出力スイッチ８１２をオフからオンに切り替える。これにより、第１サンプリング期間中に第１内部コンデンサ８１４が充電されることにより生じる電圧が第１Ａ／Ｄ変換回路８１５に印加される。
第２サンプリング期間の開始時点において、判定制御部８６は、第２入力スイッチ８２１をオフからオンに切り替えるとともに、第２出力スイッチ８２２をオンからオフに切り替える。これにより、第２内部コンデンサ８２４への充電が開始される。第２サンプリング期間の終了時点において、判定制御部８６は、第２入力スイッチ８２１をオンからオフに切り替えるとともに、第２出力スイッチ８２２をオフからオンに切り替える。これにより、第２サンプリング期間中に第２内部コンデンサ８２４が充電されることにより生じる電圧が第２Ａ／Ｄ変換回路８２５に印加される。
第１Ａ／Ｄ変換回路８１５は、印加された電圧をデジタル値に変換する。同様に、第２Ａ／Ｄ変換回路８２５は、印加された電圧をデジタル値に変換する。なお、第１Ａ／Ｄ変換回路８１５におけるＡ／Ｄ変換のビット数と、第２Ａ／Ｄ変換回路８２５におけるＡ／Ｄ変換のビット数とは同一である。Ａ／Ｄ変換には、Ａ／Ｄ変換のビット数に応じた時間がかかる。
また、判定制御部８６は、駆動波形生成部８５により生成されたＰＷＭ制御パルスに基づいて、セレクタ８３を制御するためのセレクタ制御信号を生成し、セレクタ８３に出力する。判定制御部８６は、ＰＷＭ制御パルスのデューティ比Ｄが５０％以下である場合、セレクタ制御信号の論理を「０」に設定する。一方、判定制御部８６は、ＰＷＭ制御パルスのデューティ比Ｄが５０％よりも大きい場合、セレクタ制御信号の論理を「１」に設定する。デューティ比Ｄは、基準三角波１周期に対するＰＷＭ制御パルスの長さの比である。
図３は、ＰＷＭ制御パルスのデューティ比Ｄが５０％以下である場合における図１の電動機制御装置１０の動作を説明するためのタイムチャートである。
図３には、上から順に、基準三角波及び印加電圧、ＰＷＭ制御パルス、ゲート電圧、検出信号、第１処理信号が示されている。検出信号は、電流検出部４０からインタフェース部５０に入力される検出電流の信号である。
図３には、基準三角波の１周期分が示されている。図３において、基準三角波の１周期は時刻ｔ１０から時刻ｔ１８の期間である。基準三角波は、時刻ｔ１０及び時刻ｔ１８において最小となり、時刻ｔ１２において最大となる。基準三角波の最小値はＶｒｂであり、基準三角波の最大値はＶｒｔである。
基準三角波は、時刻ｔ１１において印加電圧を上回り、時刻ｔ１４において印加電圧を下回る。駆動波形生成部８５は、印加電圧を基準三角波と比較し、ＰＷＭ制御パルスを得る。得られるＰＷＭ制御パルスは、時刻ｔ１１において立ち上がり、時刻ｔ１４において立ち下がる矩形波となる。
時刻ｔｓ２は、増加中の基準三角波の電圧が基準三角波の平均値（Ｖｒｂ＋Ｖｒｔ）／２に到達する時刻である。仮にＰＷＭ制御パルスが時刻ｔｓ２において立ち上がるとすると、ＰＷＭ制御パルスのデューティ比Ｄは５０％である。図３に示したように、ＰＷＭ制御パルスのデューティ比Ｄが５０％以下である場合、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓは時刻ｔ１１である。つまり、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓは、時刻ｔｓ２以後となる。
駆動波形生成部８５から出力されたＰＷＭ制御パルスは、ゲート電圧として駆動部７０に印加される。ゲート電圧の立上り開始時刻は、時刻ｔ１２である。このように、ゲート電圧の立上り開始時刻は、駆動部７０及びスイッチング部６０における伝搬遅延によって、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓ＝ｔ１１に対して遅延している。また、ゲート電圧が立上りに要する時間ｔ１２～ｔ１４は、４つのスイッチング素子６１～６４のうち、制御対象となるスイッチング素子のゲートの容量を充電させる必要があるため、ＰＷＭ制御パルスが立上りに要する時間よりも長くなる。
ＰＷＭ制御パルスによって、時刻ｔ１３において第１スイッチング素子６１がオン状態とされ、時刻ｔ１７において第１スイッチング素子６１がオフ状態とされる。従って、時刻ｔ１３～時刻ｔ１７の間、電動機２０に正方向の電流が流れる。電動機２０に電流が流れている間、電流検出部４０において電流が検出される。検出信号の値は、電動機２０のインダクタンス成分により、電動機２０に電流が流れている間、増加し続ける。
なお、スイッチング部６０では、電動機２０を回転させる方向に応じて、各スイッチング素子６１～６４の状態が決定される。例えば、電動機２０を正方向に回転させる場合、演算処理部８０は、第１スイッチング素子６１をＰＷＭ制御し、第２スイッチング素子６２の状態及び第３スイッチング素子６３を常時オフ状態に制御し、第４スイッチング素子６４を常時オン状態に制御すればよい。
この場合、第１スイッチング素子６１がオン状態の間には、電流検出部４０に電流が流れる。ただし、電動機２０には、第１スイッチング素子６１がオフ状態の間にも、第３スイッチング素子６３の寄生ダイオード及び第４スイッチング素子６４を通って還流電流が流れる。
検出信号の値は、時刻ｔ１５において、検出電流の平均値と一致する。時刻ｔ１５は、時刻ｔ１３と時刻ｔ１７との中間の時刻である。
第１処理信号は、第１フィルタ５１によって鈍化されている。そのため、第１処理信号の値が検出電流の平均値に到達する時刻ｔ１６は、検出信号の値が検出電流の平均値に到達する時刻ｔ１５に対して遅延している。
図４は、ＰＷＭ制御パルスのデューティ比Ｄが５０％よりも大きい場合における図１の電動機制御装置１０の動作を説明するためのタイムチャートである。
図４には、上から順に、基準三角波及び印加電圧、ＰＷＭ制御パルス、ゲート電圧、検出信号、第１処理信号、第２処理信号が示されている。
図４には、図３と同様に、基準三角波の１周期分が示されている。図４において、基準三角波の１周期は時刻ｔ２０から時刻ｔ２９の期間である。基準三角波は、時刻ｔ２０及び時刻ｔ２９において最小値Ｖｒｂとなり、時刻ｔ２３において最大値Ｖｒｔとなる。基準三角波は、時刻ｔ２１において印加電圧を上回り、時刻ｔ２７において印加電圧を下回る。得られるＰＷＭ制御パルスは、時刻ｔ２１において立ち上がり、時刻ｔ２７において立ち下がる矩形波となる。
図４に示したように、ＰＷＭ制御パルスのデューティ比Ｄが５０％よりも大きい場合、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓである時刻ｔ２１は、時刻ｔｓ２よりも前となる。
図３に示した例と同様に、ゲート電圧の立上りの開始時刻は、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓである時刻ｔ２１に対して遅延し、ゲート電圧が立上りに要する時間は、ＰＷＭ制御パルスが立上りに要する時間よりも長くなる。
ＰＷＭ制御パルスによって、時刻ｔ２２において第１スイッチング素子６１がオン状態とされ、時刻ｔ２８において第１スイッチング素子６１がオフ状態とされる。従って、時刻ｔ２２～時刻ｔ２８の間、電動機２０に正方向の電流が流れる。
検出信号の値は、時刻ｔ２４において、検出電流の平均値と一致する。時刻ｔ２４は、時刻ｔ２２と時刻ｔ２８との中間の時刻である。
第１処理信号は、第１フィルタ５１によって鈍化されている。そのため、第１処理信号の値が検出電流の平均値に到達する時刻ｔ２６は、検出信号の値が検出電流の平均値に到達する時刻ｔ２４に対して遅延している。時刻ｔ２６は、図３におけるサンプリング時刻である時刻ｔ１６よりも遅れている。
Ａ／Ｄ変換のタイミングは、基準三角波１周期につき１回ずつである。例えば、ＰＷＭ制御パルスの発生期間中の時刻ｔ１３においてＡ／Ｄ変換する場合を考える。この場合、時刻ｔ１３における第１処理信号と検出電流の平均値との差は、時刻ｔ１３に対応する図４の時刻ｔ２３における第１処理信号と検出電流の平均値との差よりも大きい。両者の差の相違は、ＰＷＭ制御パルスの伝搬遅延、ゲート電圧の立上り時間の遅延、及びインタフェース部５０による波形鈍化が起因している。
しかし、時刻ｔ１３においてＡ／Ｄ変換される限り、デューティ比Ｄが５０％以下である場合であっても、デューティ比Ｄが５０％よりも大きい場合であっても、検出電流の平均値は正しく求められない。
デューティ比Ｄが５０％以下である場合、図３に示したように、時刻ｔ１６において、第１Ａ／Ｄ変換部８１によって第１処理信号がＡ／Ｄ変換されることにより、検出電流の平均値が正しく求められる。
一方、デューティ比Ｄが５０％よりも大きい場合、図４に示したように、仮に時刻ｔ２５において、第１Ａ／Ｄ変換部８１によって第１処理信号がＡ／Ｄ変換されたとすると、求められる値は、検出電流の平均値よりも小さい値となる。なお、図４の時刻ｔ２５は、基準三角波１周期において、図３の時刻ｔ１６と同じ時刻である。
第２処理信号は、第２フィルタ５２によって鈍化されている。しかし、第２時定数τ２は、第１時定数τ１よりも小さい値に設定されているため、第２処理信号の値が検出電流の平均値に到達するまでの遅延時間は、第１処理信号の値が検出電流の平均値に到達するまでの遅延時間よりも短くなる。また、図４において、第２時定数τ２は、時刻ｔ２５において、第２処理信号の値が検出電流の平均値に到達するように予め設定されている。
従って、デューティ比Ｄが５０％よりも大きい場合、時刻ｔ２５において、第２Ａ／Ｄ変換部８２によって第２処理信号がＡ／Ｄ変換されることにより、検出電流の平均値が正しく求められる。
そこで、判定制御部８６は、デューティ比Ｄが５０％以下である場合、即ち、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２以後である場合、セレクタ制御信号の論理を「０」に設定することにより、セレクタ８３に第１Ａ／Ｄ変換部８１の出力を選択させる。一方、判定制御部８６は、デューティ比Ｄが５０％よりも大きい場合、即ち、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２よりも前である場合、セレクタ制御信号の論理を「１」に設定することにより、セレクタ８３に第２Ａ／Ｄ変換部８２の出力を選択させる。
図５は、図１の演算処理部８０が実行する電動機制御ルーチンを示すフローチャートである。図５のルーチンは、例えば、制御指令が到来するごとに実行されるようになっている。図５のルーチンが開始されると、演算処理部８０は、ステップＳ１０１において、電動機２０に対する制御指令値を決定する。
より具体的に述べると、電圧指令演算部８４には、電動機２０に対する電圧指令値と、前回の電動機制御ルーチンにおいて決定された電流検出値とが入力される。電圧指令演算部８４は、電圧指令値と、前回の電動機制御ルーチンにおいて決定された電流検出値とに基づいて、駆動波形生成部８５に入力される印加電圧を決定する。
次いで、駆動波形生成部８５は、ステップＳ１０２において、決定された印加電圧を基準三角波と比較することによりＰＷＭ制御パルスを生成する。
次いで、判定制御部８６は、ステップＳ１０３において、生成されたＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２以後であるか否かを判定する。
ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２以後である場合、判定制御部８６は、ステップＳ１０４において、セレクタ８３に第１Ａ／Ｄ変換部８１の出力を選択させる。即ち、判定制御部８６は、セレクタ制御信号の論理を「０」に設定する。
一方、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２よりも前である場合、判定制御部８６は、ステップＳ１０５において、セレクタ８３に第２Ａ／Ｄ変換部８２の出力を選択させる。即ち、判定制御部８６は、セレクタ制御信号の論理を「１」に設定する。
次いで、判定制御部８６は、ステップＳ１０６において、選択されたＡ／Ｄ値を電流検出値として決定し、本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップＳ１０６において決定された電流検出値は、次回のルーチンにおいて用いられる。
以上のように、電動機制御装置１０は、スイッチング部６０、電流検出部４０、インタフェース部５０、及び演算処理部８０を備えている。スイッチング部６０は、第１スイッチング素子６１、第２スイッチング素子６２、第３スイッチング素子６３、及び第４スイッチング素子６４を有しており、電動機２０に供給される電力を制御する。
電流検出部４０は、電動機２０に流れる電流に応じた検出信号を出力する。インタフェース部５０は、検出信号に対してフィルタ処理を施す。演算処理部８０は、第１スイッチング素子６１、第２スイッチング素子６２、第３スイッチング素子６３、及び第４スイッチング素子６４を制御するための制御パルスを生成する。
また、インタフェース部５０は、時定数が互いに異なる第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２を有している。演算処理部８０は、第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２のうち、制御パルスの長さに基づいて選択したフィルタを選択フィルタとし、選択フィルタによってフィルタ処理が施された検出信号である処理信号をＡ／Ｄ変換することにより求めた値を電流検出値とする。
このように、実施の形態１に係る電動機制御装置１０によれば、スイッチング素子の制御パルスの長さに基づいて選択フィルタを変更することにより、求められる電流検出値が、本来求めるべき値からずれることが抑制される。従って、スイッチング素子のオン期間中に負荷電流の値が変化した場合であっても、電動機に供給される電力を適切に制御することができる。
また、実施の形態１に係る電動機制御装置１０によれば、スイッチング素子の制御パルスの長さに基づいて選択フィルタを変更するため、制御タイミングを記憶するためのメモリ及び記憶された制御タイミングで制御を実行するための回路が不要である。
また、電流検出値は、制御パルスによってスイッチング素子がオン状態となっている期間中に検出される電流の平均値である。
これによれば、スイッチング素子の制御パルスの長さに基づいて選択フィルタを変更することにより、求められる電流検出値が制御パルスによってスイッチング素子がオン状態となっている期間中に検出される電流の平均値からずれることが抑制される。従って、スイッチング素子のオン期間中に負荷電流の値が変化した場合であっても、電動機に供給される電力をより適切に制御することができる。
また、演算処理部８０は、複数のＡ／Ｄ変換部として第１Ａ／Ｄ変換部８１及び第２Ａ／Ｄ変換部８２を有している。第１フィルタ５１と第１Ａ／Ｄ変換部８１とは、１：１で対応しており、第２フィルタ５２と第２Ａ／Ｄ変換部８２とは、１：１で対応している。
これによれば、選択フィルタの決定は、Ａ／Ｄ変換が完了するまでに行われればよい。そのため、Ａ／Ｄ変換を開始する前に選択フィルタを決定する必要がある装置と比べて、検出信号を取得してから選択フィルタを決定するまでに時間的な余裕が生じる。従って、より高速な電動機制御に対応することができる。
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る電動機制御装置について説明する。図６は、実施の形態２に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。図６の電動機制御装置１０には、図１の電動機制御装置１０に比べて、演算処理部８０からインタフェース部５０に向けて出力される制御信号が追加されている。
上記以外の構成については、図１の電動機制御装置１０と同様である。以下、図１の電動機制御装置１０と同様の構成についての説明は省略される。
図７は、図６のインタフェース部５０及び演算処理部８０の構成を示す図である。インタフェース部５０は、第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２を有しているとともに、第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２と演算処理部８０との間に第１スイッチ部５３を有している。演算処理部８０は、第１Ａ／Ｄ変換部８１、電圧指令演算部８４、駆動波形生成部８５、及び判定制御部８６を有している。
第１フィルタ５１は、図２の第１フィルタ５１と同一の構成であり、第２フィルタ５２は、図２の第２フィルタ５２と同一の構成であるため、これらの説明は省略される。
第１スイッチ部５３は、第１スイッチ５３１及び第２スイッチ５３２を有している。第１フィルタ５１の一端は、電流検出部４０に接続されている。第１フィルタ５１の他端は、第１スイッチ５３１を介して、第１Ａ／Ｄ変換部８１に接続されている。第２フィルタ５２の一端は、電流検出部４０に接続されている。第２フィルタ５２の他端は、第２スイッチ５３２を介して、第１Ａ／Ｄ変換部８１に接続されている。
第１Ａ／Ｄ変換部８１は、図２の第１Ａ／Ｄ変換部８１と同じ構成である。なお、実施の形態２の演算処理部８０は、第２Ａ／Ｄ変換部８２を有していないため、２つのＡ／Ｄ変換を同時に行うことはできない。
第１スイッチ５３１及び第２スイッチ５３２は、判定制御部８６によってそれぞれオンオフされる。例えば、判定制御部８６は、第１スイッチ５３１をオンさせるとともに、第２スイッチ５３２をオフさせることにより、第１フィルタ５１を選択フィルタとして選択することができる。また、判定制御部８６は、第１スイッチ５３１をオフさせるとともに、第２スイッチ５３２をオンさせることにより、第２フィルタ５２を選択フィルタとして選択することができる。
つまり、判定制御部８６は、ＰＷＭ制御パルスの長さに基づいて、第１スイッチ５３１及び第２スイッチ５３２を用いて、第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２のうちのいずれか１つのフィルタを、選択フィルタとして選択する。
図８は、図６の演算処理部８０が実行する電動機制御ルーチンを示すフローチャートである。図８のルーチンは、例えば、制御指令が到来するごとに実行されるようになっている。図８のルーチンが開始されると、演算処理部８０は、ステップＳ１０１において、電動機２０に対する制御指令値を決定する。
より具体的に述べると、電圧指令演算部８４には、電動機２０に対する電圧指令値と、前回の電動機制御ルーチンにおいて決定された電流検出値とが入力される。電圧指令演算部８４は、電圧指令値と、前回の電動機制御ルーチンにおいて決定された電流検出値とに基づいて、駆動波形生成部８５に入力される印加電圧を決定する。
次いで、駆動波形生成部８５は、ステップＳ１０２において、決定された印加電圧を基準三角波と比較することによりＰＷＭ制御パルスを生成する。
次いで、判定制御部８６は、ステップＳ１０３において、生成されたＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２以後であるか否かを判定する。
ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２以後である場合、判定制御部８６は、ステップＳ２０１において、フィルタとして、第１フィルタ５１を選択する。
一方、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２よりも前である場合、判定制御部８６は、ステップＳ２０２において、フィルタとして、第２フィルタ５２を選択する。
次いで、判定制御部８６は、ステップＳ１０６において、求められたＡ／Ｄ値を電流検出値として決定し、本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップＳ１０６において決定された電流検出値は、次回のルーチンにおいて用いられる。
以上のように、インタフェース部５０は、第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２と演算処理部８０との間に第１スイッチ部５３を備えている。演算処理部８０は、制御パルスの長さに基づいて、第１スイッチ部５３を用いて第１フィルタ５１及び第２フィルタ５２のうちのいずれか１つのフィルタを、選択フィルタとして選択する。
これによれば、実施の形態１に係る電動機制御装置１０に比べて、Ａ／Ｄ変換のための回路が削減される。そのため、実施の形態２に係る電動機制御装置１０では、より簡易な構成で、電動機に供給される電力を適切に制御することができる。
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る電動機制御装置について説明する。図９は、実施の形態３に係るインタフェース部５０及び演算処理部８０の構成を示す図である。インタフェース部５０は、複数のフィルタ用抵抗として、第１抵抗５１１及び第２抵抗５２１を有している。インタフェース部５０は、複数のフィルタ用コンデンサとして、第１コンデンサ５１２及び第２コンデンサ５２２を有している。また、インタフェース部５０は、第２スイッチ部５４及び第３スイッチ部５５を有している。
上記以外の構成については、図６の電動機制御装置１０と同様である。以下、図６の電動機制御装置１０と同様の構成についての説明は省略される。
第２スイッチ部５４は、第３スイッチ５４１及び第４スイッチ５４２を有している。第３スイッチ部５５は、第５スイッチ５５１及び第６スイッチ５５２を有している。
第１抵抗５１１の一端は、電流検出部４０に接続されている。第１抵抗５１１の他端は、第３スイッチ５４１を介して第１Ａ／Ｄ変換部８１に接続されている。第２抵抗５２１の一端は、電流検出部４０に接続されている。第２抵抗５２１の他端は、第４スイッチ５４２を介して第１Ａ／Ｄ変換部８１に接続されている。
第１コンデンサ５１２の一端は、ＧＮＤに接続されている。第１コンデンサ５１２の他端は、第５スイッチ５５１を介して第１Ａ／Ｄ変換部８１に接続されている。第２コンデンサ５２２の一端は、ＧＮＤに接続されている。第２コンデンサ５２２の他端は、第６スイッチ５５２を介して第１Ａ／Ｄ変換部８１に接続されている。
第２スイッチ部５４は、第１抵抗５１１及び第２抵抗５２１のうちの少なくとも１つのフィルタ用抵抗を選択して、選択したフィルタ用抵抗を第１Ａ／Ｄ変換部８１に接続させる。第３スイッチ部５５は、第１コンデンサ５１２及び第２コンデンサ５２２のうちの少なくとも１つのフィルタ用コンデンサを選択して、選択したフィルタ用コンデンサを第１Ａ／Ｄ変換部８１に接続させる。
演算処理部８０は、ＰＷＭ制御パルスの長さに基づいて、第２スイッチ部５４及び第３スイッチ部５５を用いて、フィルタ用抵抗とフィルタ用コンデンサとを選択することにより、選択フィルタを決定する。フィルタ用抵抗は、第１抵抗５１１及び第２抵抗５２１のうちの少なくとも１つの抵抗であり、フィルタ用コンデンサは、第１コンデンサ５１２及び第２コンデンサ５２２のうちの少なくとも１つのコンデンサである。
図１０は、図９の演算処理部８０の制御による第３スイッチ５４１～第６スイッチ５５２の状態の組合せの例を示す図である。図１０において、時刻ｔｓ１は、増加中の基準三角波の電圧が（Ｖｒｂ＋Ｖｒｔ）／４に到達する時刻である。時刻ｔｓ２は、増加中の基準三角波の電圧が（Ｖｒｂ＋Ｖｒｔ）／２に到達する時刻であり、時刻ｔｓ１よりも後の時刻である。時刻ｔｓ３は、増加中の基準三角波の電圧が３×（Ｖｒｂ＋Ｖｒｔ）／４に到達する時刻であり、時刻ｔｓ２よりも後の時刻である。
デューティ比Ｄが２５％以下である場合、立上り開始時刻ｔｓは時刻ｔｓ３以後になる。この場合、判定制御部８６は、第３スイッチ５４１、第４スイッチ５４２、第５スイッチ５５１、及び第６スイッチ５５２を、それぞれ、オン、オフ、オン、及びオンに設定する。これにより、合成抵抗ＲｓはＲ１となり、合成容量ＣｓはＣ１＋Ｃ２となる。以下、この設定によるフィルタを第３フィルタと呼ぶ。第３フィルタの時定数τ３は、（Ｃ１＋Ｃ２）×Ｒ１となる。
デューティ比Ｄが２５％よりも大きく且つ５０％以下の範囲である場合、立上り開始時刻ｔｓは、時刻ｔｓ２以後且つ時刻ｔｓ３よりも前の範囲になる。この場合、判定制御部８６は、第３スイッチ５４１、第４スイッチ５４２、第５スイッチ５５１、及び第６スイッチ５５２を、それぞれ、オン、オフ、オン、及びオフに設定する。これにより、合成抵抗ＲｓはＲ１となり、合成容量ＣｓはＣ１となる。以下、この設定によるフィルタを第４フィルタと呼ぶ。第４フィルタの時定数τ４は、Ｃ１×Ｒ１となる。
デューティ比Ｄが５０％よりも大きく且つ７５％以下の範囲である場合、立上り開始時刻ｔｓは、時刻ｔｓ１以後且つ時刻ｔｓ２よりも前の範囲になる。この場合、判定制御部８６は、第３スイッチ５４１、第４スイッチ５４２、第５スイッチ５５１、及び第６スイッチ５５２を、それぞれ、オフ、オン、オフ、及びオンに設定する。これにより、合成抵抗ＲｓはＲ２となり、合成容量ＣｓはＣ２となる。以下、この設定によるフィルタを第５フィルタと呼ぶ。第５フィルタの時定数τ５は、Ｃ２×Ｒ２となる。
デューティ比Ｄが７５％よりも大きい場合、立上り開始時刻ｔｓは、時刻ｔｓ１よりも前の範囲になる。この場合、判定制御部８６は、第３スイッチ５４１、第４スイッチ５４２、第５スイッチ５５１、及び第６スイッチ５５２を、それぞれ、オン、オン、オフ、及びオンに設定する。これにより、合成抵抗Ｒｓは（Ｒ１×Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）となり、合成容量ＣｓはＣ２となる。以下、この設定によるフィルタを第６フィルタと呼ぶ。第６フィルタの時定数τ６は、Ｃ２×［（Ｒ１×Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）］となる。
従って、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタ、及び第６フィルタの各時定数のうち、第３フィルタの時定数τ３が最大であり、第６フィルタの時定数τ６が最小である。また、第４フィルタの時定数τ４が２番目に大きく、第５フィルタの時定数τ５が３番目に大きい。
このように、デューティ比Ｄを４つに分け、デューティ比Ｄが大きいほど、選択フィルタの時定数が小さくされる。また、２つの抵抗と２つのコンデンサとの組合せを変えることにより、４つの選択フィルタが実現される。従って、単に４つのフィルタを選択する場合に比べて、抵抗及びコンデンサの個数が削減される。これにより、簡易な構成でありながら、実施の形態１及び実施の形態２に比べて、より精度よく電流検出値を求めることが可能な電動機制御装置１０が実現される。
図１１は、図９の演算処理部８０が実行する電動機制御ルーチンを示すフローチャートである。図１１のルーチンは、例えば、制御指令が到来するごとに実行されるようになっている。図１１のルーチンが開始されると、演算処理部８０は、ステップＳ１０１において、電動機２０に対する制御指令値を決定する。
次いで、駆動波形生成部８５は、ステップＳ１０２において、決定された印加電圧を基準三角波と比較することによりＰＷＭ制御パルスを生成する。
次いで、判定制御部８６は、ステップＳ３０１において、生成されたＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ３以後であるか否かを判定する。
ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ３以後である場合、判定制御部８６は、ステップＳ３０４において、フィルタとして第３フィルタを選択する。
一方、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ３よりも前である場合、判定制御部８６は、ステップＳ３０２において、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２以後であるか否かを判定する。
ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２以後である場合、判定制御部８６は、ステップＳ３０５において、フィルタとして第４フィルタを選択する。
一方、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ２よりも前である場合、判定制御部８６は、ステップＳ３０３において、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ１以後であるかを判定する。時刻ｔｓ１は、時刻ｔｓ２よりも前の時刻である。
ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ１以後である場合、判定制御部８６は、ステップＳ３０６において、フィルタとして第５フィルタを選択する。
一方、ＰＷＭ制御パルスの立上り開始時刻ｔｓが時刻ｔｓ１よりも前である場合、判定制御部８６は、ステップＳ３０７において、フィルタとして第６フィルタを選択する。
次いで、判定制御部８６は、ステップＳ１０６において、求められたＡ／Ｄ値を電流検出値として決定し、本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップＳ１０６において決定された電流検出値は、次回のルーチンにおいて用いられる。
以上のように、インタフェース部５０は、第１抵抗５１１、第２抵抗５２１、第１コンデンサ５１２、第２コンデンサ５２２、第２スイッチ部５４、及び第３スイッチ部５５を有している。
第２スイッチ部５４は、第１抵抗５１１及び第２抵抗５２１のうちの少なくとも１つのフィルタ用抵抗を選択して、演算処理部８０に接続させる。第３スイッチ部５５は、第１コンデンサ５１２及び第２コンデンサ５２２のうちの少なくとも１つのフィルタ用コンデンサを選択して、演算処理部８０に接続させる。
演算処理部８０は、ＰＷＭ制御パルスの長さに基づいて、第２スイッチ部５４を用いて第１抵抗５１１及び第２抵抗５２１のうちの少なくとも１つのフィルタ用抵抗を選択する。また、演算処理部８０は、ＰＷＭ制御パルスの長さに基づいて、第３スイッチ部５５を用いて第１コンデンサ５１２及び第２コンデンサ５２２のうちの少なくとも１つのフィルタ用コンデンサを選択する。これにより、演算処理部８０は、選択フィルタを決定する。
これにより、ＰＷＭ制御パルスの長さに基づいて、時定数がそれぞれ異なる４つの選択フィルタの中から、タイミングがより適切な選択フィルタを選択することができる。従って、簡易な構成でありながら、より精度良く電流検出値を求めることできる。
なお、実施の形態１及び実施の形態２では、選択フィルタの数は２であり、実施の形態３では、選択フィルタの数は４であった。しかし、選択フィルタの数は、特に２又は４に限定されることはなく、２以上の整数であればいくつであってもよい。
また、電流検出値は、電圧指令演算部８４による電圧指令の演算に用いられていたが、電動機２０、スイッチング部６０、及び駆動部７０の故障検出に用いられてもよい。
また、電動機２０は、自動車以外の車両、例えば、原動機付自転車、乗用農業機械、乗用建設機械、及び動力を用いる船舶に適用されてもよい。
また、電動機２０に代えて、回転電機が負荷として用いられてもよい。即ち、電動機制御装置１０の制御対象には、電動機２０及び回転電機が含まれる。
また、電流検出部４０には、流れる電流によって生じる磁場を検出する方式の電流センサが用いられてもよいし、流れる電流によって生じる磁界を、ホール効果を用いて電圧に変換する方式の電流センサが用いられてもよい。
また、第１スイッチング素子６１、第２スイッチング素子６２、第３スイッチング素子６３、及び第４スイッチング素子６４には、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）又はトランジスタが用いられてもよい。
また、実施の形態１～３の電動機制御装置１０の機能は、処理回路によって実現される。図１２は、実施の形態１～３の電動機制御装置１０の機能を実現する処理回路の第１の例を示す構成図である。第１の例の処理回路１００は、専用のハードウェアである。
また、処理回路１００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。
また、図１３は、実施の形態１～３の電動機制御装置１０の機能を実現する処理回路の第２の例を示す構成図である。第２の例の処理回路２００は、プロセッサ２０１及びメモリ２０２を備えている。
処理回路２００では、電動機制御装置１０の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ２０２に格納される。プロセッサ２０１は、メモリ２０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、機能を実現する。
メモリ２０２に格納されたプログラムは、上述した各部の手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ２０２とは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等も、メモリ２０２に該当する。
なお、上述した電動機制御装置１０の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述した電動機制御装置１０の機能を実現することができる。
１０ 電動機制御装置、２０ 電動機、４０ 電流検出部、５０ インタフェース部、５１ 第１フィルタ（フィルタ）、５１１ 第１抵抗（フィルタ用抵抗）、５１２ 第１コンデンサ（フィルタ用コンデンサ）、５２ 第２フィルタ（フィルタ）、５２１ 第２抵抗（フィルタ用抵抗）、５２２ 第２コンデンサ（フィルタ用コンデンサ）、５３ 第１スイッチ部、５４ 第２スイッチ部、５５ 第３スイッチ部、６０ スイッチング部、６１ 第１スイッチング素子（スイッチング素子）、６２ 第２スイッチング素子（スイッチング素子）、６３ 第３スイッチング素子（スイッチング素子）、６４ 第４スイッチング素子（スイッチング素子）、８０ 演算処理部、８１ 第１Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換部）、８２ 第２Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換部）。

Claims (5)

  1. スイッチング素子を有しており、電動機に供給される電力を制御するスイッチング部、
    前記電動機に流れる電流に応じた検出信号を出力する電流検出部、
    前記検出信号に対してフィルタ処理を施すインタフェース部、及び
    前記スイッチング素子を制御するための制御パルスを生成する演算処理部
    を備え、
    前記インタフェース部は、時定数が互いに異なる複数のフィルタを有しており、
    前記演算処理部は、前記複数のフィルタのうち、前記制御パルスの長さに基づいて選択したフィルタを選択フィルタとし、前記選択フィルタによって前記フィルタ処理が施された前記検出信号である処理信号をＡ／Ｄ変換することにより求めた値を電流検出値とする
    電動機制御装置。
  2. 前記電流検出値は、前記制御パルスによって前記スイッチング素子がオン状態となっている期間中に検出される電流の平均値である
    請求項１に記載の電動機制御装置。
  3. 前記演算処理部は、複数のＡ／Ｄ変換部を有しており、
    前記複数のフィルタと前記複数のＡ／Ｄ変換部とは、１：１で対応している
    請求項１又は請求項２に記載の電動機制御装置。
  4. 前記インタフェース部は、前記複数のフィルタと前記演算処理部との間に第１スイッチ部を有しており、
    前記演算処理部は、前記制御パルスの長さに基づいて、前記第１スイッチ部を用いて前記複数のフィルタのうちのいずれか１つのフィルタを、前記選択フィルタとして選択する
    請求項１又は請求項２に記載の電動機制御装置。
  5. 前記インタフェース部は、複数のフィルタ用抵抗、複数のフィルタ用コンデンサ、第２スイッチ部、及び第３スイッチ部を有しており、
    前記第２スイッチ部は、前記複数のフィルタ用抵抗のうちの少なくとも１つのフィルタ用抵抗を選択して、前記演算処理部に接続させ、
    前記第３スイッチ部は、前記複数のフィルタ用コンデンサのうちの少なくとも１つのフィルタ用コンデンサを選択して、前記演算処理部に接続させ、
    前記演算処理部は、前記制御パルスの長さに基づいて、前記第２スイッチ部及び前記第３スイッチ部を用いて前記複数のフィルタ用抵抗のうちの少なくとも１つのフィルタ用抵抗と、前記複数のフィルタ用コンデンサのうちの少なくとも１つのフィルタ用コンデンサとを選択することにより、前記選択フィルタを決定する
    請求項１又は請求項２に記載の電動機制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003032478A1 (fr) 2001-09-25 2003-04-17 Daikin Industries, Ltd. Detecteur de courant de phase
JP2016103940A (ja) 2014-11-28 2016-06-02 株式会社豊田中央研究所 モータ制御装置
JP2016144226A (ja) 2015-01-29 2016-08-08 ファナック株式会社 電流検出モードの変更機能を備えたモータ駆動装置
JP2017163801A (ja) 2016-03-11 2017-09-14 東洋電機製造株式会社 電動機駆動装置
JP6276781B2 (ja) 2012-12-10 2018-02-07 インヴェンサス・コーポレイション 高性能パッケージ・オン・パッケージ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06276781A (ja) * 1993-03-22 1994-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータドライブ装置
JPH1054873A (ja) * 1996-08-12 1998-02-24 Japan Radio Co Ltd レーダ装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003032478A1 (fr) 2001-09-25 2003-04-17 Daikin Industries, Ltd. Detecteur de courant de phase
JP6276781B2 (ja) 2012-12-10 2018-02-07 インヴェンサス・コーポレイション 高性能パッケージ・オン・パッケージ
JP2016103940A (ja) 2014-11-28 2016-06-02 株式会社豊田中央研究所 モータ制御装置
JP2016144226A (ja) 2015-01-29 2016-08-08 ファナック株式会社 電流検出モードの変更機能を備えたモータ駆動装置
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