Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7699620B2 - Motor control device and vehicle - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7699620B2 - Motor control device and vehicle - Google Patents

Motor control device and vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP7699620B2
JP7699620B2 JP2023043396A JP2023043396A JP7699620B2 JP 7699620 B2 JP7699620 B2 JP 7699620B2 JP 2023043396 A JP2023043396 A JP 2023043396A JP 2023043396 A JP2023043396 A JP 2023043396A JP 7699620 B2 JP7699620 B2 JP 7699620B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
drive
unit
wave voltage
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023043396A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2024132571A (en
Inventor
巧 眞壁
隼人 石川
真悟 本多
浩志 武田
陳錦豪
陳建宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Inc
Original Assignee
Delta Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
Priority to JP2023043396A priority Critical patent/JP7699620B2/en
Publication of JP2024132571A publication Critical patent/JP2024132571A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7699620B2 publication Critical patent/JP7699620B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

本発明は、モータ制御装置及び車両に関する。 The present invention relates to a motor control device and a vehicle.

近年、低炭素社会又は脱炭素社会の実現に向けた取り組みが活発化し、車両においてもCO排出量の削減やエネルギー効率の改善のために、電動化技術に関する研究開発が行われている。この電動化技術の1つとして、所定の電圧波形を有する駆動電圧を印加して車両に設けられたモータを駆動する技術が知られている。 In recent years, efforts to realize a low-carbon or carbon-free society have been intensified, and research and development of electrification technologies has been conducted in order to reduce CO2 emissions and improve energy efficiency in vehicles. One of the electrification technologies is a technology in which a drive voltage having a predetermined voltage waveform is applied to drive a motor provided in a vehicle.

特許文献1は、DCモータの回転速度がしきい値未満の場合に矩形波通電駆動を行い、DCモータの回転速度がしきい値以上の場合に正弦波通電駆動を行う技術が開示する。特許文献1に開示された技術により、モータ起動時における相切り換え時のブレーキ動作を回避し、起動トルクの低減を抑制することができる。 Patent document 1 discloses a technology that performs square wave energization drive when the rotation speed of the DC motor is below a threshold value, and performs sine wave energization drive when the rotation speed of the DC motor is equal to or greater than the threshold value. The technology disclosed in patent document 1 makes it possible to avoid braking operation at the time of phase switching when starting the motor, and to suppress reduction in starting torque.

特許文献2は、ブラシレスモータに設けられた各ホールセンサで検出されるパルス状位置センサ信号の立ち上りあるいは立ち下りエッジ間の間隔である半周期または1周期の時間間隔に基づいて、ブラシレスモータに設けられた永久磁石回転子の回転数を計算する技術を開示する。特許文献2に開示された技術により、各ホールセンサの取付け位置のばらつきにより発生する回転数の計算誤差を小さくすることができ、滑らかな回転で騒音の低いブラシレスモータが実現できる。 Patent Document 2 discloses a technique for calculating the rotation speed of a permanent magnet rotor provided in a brushless motor based on the time interval of a half cycle or one cycle, which is the interval between the rising or falling edges of a pulsed position sensor signal detected by each Hall sensor provided in the brushless motor. The technique disclosed in Patent Document 2 can reduce calculation errors in the rotation speed caused by variations in the mounting position of each Hall sensor, realizing a brushless motor that rotates smoothly and produces little noise.

特開2004-242432号公報JP 2004-242432 A 特開2003-264990号公報JP 2003-264990 A

ところで、電動化技術に関する技術の1つとしてモータの駆動技術では、低回転時のモータ出力が安定しない、という課題がある。 However, one of the technologies related to electrification is motor drive technology , which has the problem that the motor output is unstable at low revolutions.

本願は上記課題解決のため、特に、急減速後の低回転時における再加速の際のモータ出力の安定化の達成を目的としたものである。そして、延いてはエネルギー効率の改善に寄与するものである。 The present invention aims to solve the above problems , particularly to achieve stabilization of motor output when re-accelerating at low rotation speeds after rapid deceleration , and ultimately to contribute to improving energy efficiency.

上記目的を達成するための一態様は、モータに設けられた固定子巻線に矩形波電圧を印加して前記モータを駆動する矩形波電圧駆動と、前記固定子巻線に正弦波電圧を印加して前記モータを駆動するベクトル制御駆動とによって前記モータを選択的に駆動可能な駆動部と、前記モータのトルクを指示するトルク指令値を出力する指令部と、前記駆動部に対して前記モータの駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせる切替部と、を備え、前記切替部は、前記モータが前記ベクトル制御駆動によって制御されている場合において、前記モータの回転速度(ω)が閾値以下となったのち、前記指令部から入力される前記トルク指令値(τ)がトルク増加を指示する値に変化した場合に、前記モータの駆動を前記ベクトル制御駆動から前記矩形波電圧駆動に切り替えさせ、前記トルク指令値の前記変化に基づいて切り替えた前記矩形波電圧駆動である低速時駆動によって前記モータを駆動させた後に、前記モータに設けられたロータの回転位置を示す位置信号の信号レベルが変化したことを条件に、前記低速時駆動による前記モータの駆動を終了させ、前記低速時駆動を終了させた時点での前記回転速度(ω)に応じて、前記モータの駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせるモータ制御装置である。
上記目的を達成するための他の態様は、モータに設けられた固定子巻線に矩形波電圧を印加して前記モータを駆動する矩形波電圧駆動と、前記固定子巻線に正弦波電圧を印加して前記モータを駆動するベクトル制御駆動とによって前記モータを選択的に駆動可能な駆動部と、前記モータのトルクを指示するトルク指令値を出力する指令部と、前記駆動部に対して前記モータの駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせる切替部と、を備え、前記切替部は、前記モータが前記ベクトル制御駆動によって制御されている場合において、前記モータの回転速度(ω)が閾値以下となったのち、前記指令部から入力される前記トルク指令値(τ )がトルク増加を指示する値に変化した場合に、前記モータの駆動を前記ベクトル制御駆動から前記矩形波電圧駆動に切り替えさせ、前記トルク指令値の前記変化において指示されたトルク増加量が所定値以上の場合に前記モータの駆動を前記ベクトル制御駆動から前記矩形波電圧駆動に切り替えさせるモータ制御装置である。
One aspect for achieving the above object includes a drive unit capable of selectively driving the motor by rectangular wave voltage drive, which applies a rectangular wave voltage to a stator winding provided in the motor to drive the motor, and vector control drive, which applies a sine wave voltage to the stator winding to drive the motor, a command unit that outputs a torque command value that indicates a torque of the motor, and a switching unit that causes the drive unit to switch the drive of the motor to the rectangular wave voltage drive or the vector control drive, and the switching unit is configured to, when the motor is controlled by the vector control drive, switch the torque command value (τ * ) changes to a value indicating an increase in torque, the motor control device switches the drive of the motor from the vector control drive to the rectangular wave voltage drive , drives the motor by low-speed drive, which is the rectangular wave voltage drive switched based on the change in the torque command value, and then terminates the drive of the motor by the low-speed drive on condition that a signal level of a position signal indicating a rotational position of a rotor provided in the motor has changed, and switches the drive of the motor to the rectangular wave voltage drive or the vector control drive depending on the rotational speed (ω) at the time the low-speed drive is terminated .
Another aspect for achieving the above-mentioned object is a motor control device comprising a drive unit capable of selectively driving the motor by rectangular wave voltage driving, which applies a rectangular wave voltage to a stator winding provided in the motor to drive the motor, and vector control driving, which applies a sinusoidal wave voltage to the stator winding to drive the motor, a command unit that outputs a torque command value that indicates the torque of the motor, and a switching unit that causes the drive unit to switch the driving of the motor to the rectangular wave voltage driving or the vector control driving, wherein when the motor is controlled by the vector control driving, if the rotational speed (ω) of the motor becomes equal to or lower than a threshold value and the torque command value (τ * ) input from the command unit changes to a value that indicates a torque increase, the switching unit switches the driving of the motor from the vector control driving to the rectangular wave voltage driving, and if the torque increase amount indicated in the change in the torque command value is equal to or greater than a predetermined value, the switching unit switches the driving of the motor from the vector control driving to the rectangular wave voltage driving.

また、上記目的を達成するための更に他の態様は、上記一態様又は上記他の態様のモータ制御装置と、前記モータと、前記モータに設けられたロータの回転位置を示す位置信号を出力する位置検出部と、を備える車両である。 Furthermore, still another aspect for achieving the above object is a vehicle comprising a motor control device of the above one aspect or the other aspect , the motor, and a position detection unit that outputs a position signal indicating the rotational position of a rotor provided in the motor.

上記態様によれば、低回転時のモータ出力の安定化を達成できる。 The above aspect makes it possible to achieve stabilization of motor output at low speeds.

本開示の一実施形態によるモータ制御装置及び車両の概略構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a motor control device and a vehicle according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態によるモータ制御装置に設けられたインバータ部の回路構成の一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of an inverter unit provided in a motor control device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態によるモータ制御装置の動作の流れの一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of an operation flow of a motor control device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態によるモータ制御装置の動作タイミングの一例を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing an example of operation timing of a motor control device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態によるモータ制御装置におけるベクトル制御駆動での電圧波形及びホール検出信号の信号波形の一例を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating an example of voltage waveforms and signal waveforms of Hall detection signals during vector control driving in a motor control device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態によるモータ制御装置におけるロータの位置検出を説明する図である。5A and 5B are diagrams illustrating rotor position detection in a motor control device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態によるモータ制御装置における矩形波電圧駆動での電圧波形及びホール検出信号の信号波形の一例を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating an example of a voltage waveform and a signal waveform of a Hall detection signal when driven by a square wave voltage in a motor control device according to an embodiment of the present disclosure.

[1.モータ制御装置及び車両の構成]
図1は、本開示の一実施形態によるモータ制御装置10及び車両1の概略構成の一例を示すブロック図である。車両1は、モータ制御装置10と、モータ制御装置10によって制御されるモータ20と、モータ20に設けられたロータ23の回転位置を示すホール検出信号(位置信号の一例)Hu,Hv,Hwを出力する複数のホールセンサ(位置検出部の一例)22u,22v,22wと、を備えている。車両1として、自動車や原動機付自転車が挙げられる。
[1. Configuration of the motor control device and vehicle]
1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a motor control device 10 and a vehicle 1 according to an embodiment of the present disclosure. The vehicle 1 includes the motor control device 10, a motor 20 controlled by the motor control device 10, and a plurality of hall sensors (examples of position detection units) 22u, 22v, and 22w that output hall detection signals (examples of position signals) Hu, Hv, and Hw that indicate the rotational position of a rotor 23 provided in the motor 20. Examples of the vehicle 1 include an automobile and a motor-driven bicycle.

モータ20は、例えばブラシレスモータで構成されている。モータ20は、永久磁石(不図示)が設けられたロータ23と、U相巻線21u、V相巻線21v及びW相巻線21w(いずれも固定子巻線の一例)が設けられたステータ(不図示)とを備えている。U相巻線21u、V相巻線21v及びW相巻線21wは、120°間隔で配置されている。ホールセンサ22u,22v,22wは、U相巻線21u、V相巻線21v及びW相巻線21wとは60°ずれた状態で120°間隔で配置されている。本実施形態では、ホールセンサ22uはU相巻線21uとW相巻線21wとの間に配置され、ホールセンサ22vはU相巻線21uとV相巻線21vとの間に配置され、ホールセンサ22wはV相巻線21vとW相巻線21wとの間に配置されている。 The motor 20 is, for example, a brushless motor. The motor 20 includes a rotor 23 provided with a permanent magnet (not shown) and a stator (not shown) provided with a U-phase winding 21u, a V-phase winding 21v, and a W-phase winding 21w (each of which is an example of a stator winding). The U-phase winding 21u, the V-phase winding 21v, and the W-phase winding 21w are arranged at 120° intervals. The hall sensors 22u, 22v, and 22w are arranged at 120° intervals and shifted 60° from the U-phase winding 21u, the V-phase winding 21v, and the W-phase winding 21w. In this embodiment, the hall sensor 22u is arranged between the U-phase winding 21u and the W-phase winding 21w, the hall sensor 22v is arranged between the U-phase winding 21u and the V-phase winding 21v, and the hall sensor 22w is arranged between the V-phase winding 21v and the W-phase winding 21w.

次に、モータ制御装置10の構成について図1及び図2を用いて説明する。
図1に示すように、モータ制御装置10は、モータ20に設けられたU相巻線21u、V相巻線21v及びW相巻線21wに接続された駆動部11を備えている。モータ制御装置10は、モータ20に設けられたホールセンサ22u,22v,22wに接続された検出部12と、ホールセンサ22uに接続された回転速度算出部13とを備えている。モータ制御装置10は、駆動部11及び回転速度算出部13に接続された切替部14と、駆動部11、検出部12、回転速度算出部13及び切替部14に接続された指令部15とを備えている。
Next, the configuration of the motor control device 10 will be described with reference to FIGS.
1, the motor control device 10 includes a drive unit 11 connected to a U-phase winding 21u, a V-phase winding 21v, and a W-phase winding 21w provided on a motor 20. The motor control device 10 includes a detection unit 12 connected to Hall sensors 22u, 22v, and 22w provided on the motor 20, and a rotation speed calculation unit 13 connected to the Hall sensor 22u. The motor control device 10 includes a switching unit 14 connected to the drive unit 11 and the rotation speed calculation unit 13, and a command unit 15 connected to the drive unit 11, the detection unit 12, the rotation speed calculation unit 13, and the switching unit 14.

駆動部11は、モータ20に設けられたU相巻線21u、V相巻線21v及びW相巻線21wに矩形波電圧を印加してモータ20を駆動する矩形波電圧駆動と、U相巻線21u、V相巻線21v及びW相巻線21wに正弦波電圧を印加してモータ20を駆動するベクトル制御駆動とによってモータ20を選択的に駆動可能に構成されている。駆動部11は、矩形波電圧駆動部111、ベクトル制御駆動部112及びインバータ部113を有している。矩形波電圧駆動部111は、切替部14から入力される駆動切替信号Scd1によって、出力がインバータ部113に電気的に接続される状態とインバータ部113から電気的に切断される状態とに切り替えられる。ベクトル制御駆動部112は、切替部14から入力される駆動切替信号Scd2によって、出力がインバータ部113に電気的に接続される状態とインバータ部113から電気的に切断される状態とに切り替えられる。矩形波電圧駆動部111及びベクトル制御駆動部112は、出力を例えばハイインピーダンス状態とすることにより、インバータ部113の入力から電気的に切断される。 The drive unit 11 is configured to selectively drive the motor 20 by a rectangular wave voltage drive that applies a rectangular wave voltage to the U-phase winding 21u, the V-phase winding 21v, and the W-phase winding 21w provided in the motor 20 to drive the motor 20, and a vector control drive that applies a sine wave voltage to the U-phase winding 21u, the V-phase winding 21v, and the W-phase winding 21w to drive the motor 20. The drive unit 11 has a rectangular wave voltage drive unit 111, a vector control drive unit 112, and an inverter unit 113. The rectangular wave voltage drive unit 111 is switched between a state in which the output is electrically connected to the inverter unit 113 and a state in which the output is electrically disconnected from the inverter unit 113 by a drive switching signal Scd1 input from the switching unit 14. The vector control drive unit 112 is switched between a state in which the output is electrically connected to the inverter unit 113 and a state in which the output is electrically disconnected from the inverter unit 113 by the drive switching signal Scd2 input from the switching unit 14. The rectangular wave voltage drive unit 111 and the vector control drive unit 112 are electrically disconnected from the input of the inverter unit 113 by putting the output into, for example, a high impedance state.

駆動部11は、切替部14によって矩形波電圧駆動部111での動作に切り替えられた場合には、矩形波電圧駆動部111及びインバータ部113によって矩形波電圧駆動でモータ20を駆動する。一方、駆動部11は、切替部14によってベクトル制御駆動部112での動作に切り替えられた場合には、ベクトル制御駆動部112及びインバータ部113によってベクトル制御駆動でモータ20を駆動する。 When the drive unit 11 is switched to operate with the rectangular wave voltage drive unit 111 by the switching unit 14, the drive unit 11 drives the motor 20 with rectangular wave voltage drive by the rectangular wave voltage drive unit 111 and the inverter unit 113. On the other hand, when the drive unit 11 is switched to operate with the vector control drive unit 112 by the switching unit 14, the drive unit 11 drives the motor 20 with vector control drive by the vector control drive unit 112 and the inverter unit 113.

矩形波電圧駆動部111は、指令部15から入力されるq軸電流指令値Iq、インバータ部113から入力されるU相電流Iu、V相電流Iv及びW相電流Iw並びに検出部12から入力されるモータ20の回転角信号Sθを用いて、インバータ部113を駆動するためのパルス信号Pau,Pav,Paw,Pax,Pay,Pazを生成する。以下、「パルス信号Pau,Pav,Paw,Pax,Pay,Paz」を「パルス信号Pau~Paz」と略記する場合がある。 The rectangular wave voltage driver 111 generates pulse signals Pau, Pav, Paw, Pax, Pay, and Paz for driving the inverter unit 113, using the q-axis current command value Iq * input from the command unit 15, the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw input from the inverter unit 113, and the rotation angle signal Sθ of the motor 20 input from the detection unit 12. Hereinafter, the "pulse signals Pau, Pav, Paw, Pax, Pay, and Paz" may be abbreviated as "pulse signals Pau to Paz".

ベクトル制御駆動部112は、指令部15から入力されるd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iq、インバータ部113から入力されるU相電流Iu、V相電流Iv及びW相電流Iw並びに検出部12から入力される回転角信号Sθを用いて、インバータ部113を駆動するためのパルス信号Pbu,Pbv,Pbw,Pbx,Pby,Pbzを生成する。以下、「パルス信号Pbu,Pbv,Pbw,Pbx,Pby,Pbz」を「パルス信号Pbu~Pbz」と略記する場合がある。 The vector control drive unit 112 generates pulse signals Pbu, Pbv, Pbw, Pbx, Pby, and Pbz for driving the inverter unit 113, using the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * input from the command unit 15, the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw input from the inverter unit 113, and the rotation angle signal Sθ input from the detection unit 12. Hereinafter, the "pulse signals Pbu, Pbv, Pbw, Pbx, Pby, and Pbz" may be abbreviated as "pulse signals Pbu to Pbz".

駆動部11は、切替部14によってモータ20の駆動を矩形波電圧駆動に切り替えられた場合には、パルス信号Pau,Pav,Paw,Pax,Pay,Pazをパルス信号Pu,Pv,Pw,Px,Py,Pzとしてインバータ部113に入力させる。また、駆動部11は、切替部14によってモータ20の駆動をベクトル制御駆動に切り替えられた場合には、パルス信号Pbu,Pbv,Pbw,Pbx,Pby,Pbzをパルス信号Pu,Pv,Pw,Px,Py,Pzとしてインバータ部113に入力させる。以下、「パルス信号Pu,Pv,Pw,Px,Py,Pz」を「パルス信号Pu~Pz」と略記する場合がある。 When the switching unit 14 switches the drive of the motor 20 to rectangular wave voltage drive, the drive unit 11 inputs the pulse signals Pau, Pav, Paw, Pax, Pay, Paz to the inverter unit 113 as pulse signals Pu, Pv, Pw, Px, Py, Pz. When the switching unit 14 switches the drive of the motor 20 to vector control drive, the drive unit 11 inputs the pulse signals Pbu, Pbv, Pbw, Pbx, Pby, Pbz to the inverter unit 113 as pulse signals Pu, Pv, Pw, Px, Py, Pz. Hereinafter, "pulse signals Pu, Pv, Pw, Px, Py, Pz" may be abbreviated as "pulse signals Pu to Pz".

図2は、インバータ部113の回路構成の一例を示している。
図2に示すように、インバータ部113は、正極側の直流電圧が印加される正極側ラインLpと負極側の直流電圧が印加される負極側ラインLnとの間で、6個の半導体素子Qu,Qv,Qw,Qx,Qy,Qzをフルブリッジ接続して構成されている。以下、「半導体素子Qu,Qv,Qw,Qx,Qy,Qz」を「半導体素子Qu~Qz」と略記する場合がある。半導体素子Qu,Qxは、正極側ラインLp及び負極側ラインLnの間で直列に接続され、U相アーム113uを構成する。半導体素子Qv,Qyは、正極側ラインLp及び負極側ラインLnの間で直列に接続され、V相アーム113vを構成する。半導体素子Qw,Qzは、正極側ラインLp及び負極側ラインLnの間で直列に接続され、W相アーム113wを構成する。半導体素子Qu~Qzは、パワー半導体素子と、当該パワー半導体素子に逆並列接続された還流ダイオードとを有している。
FIG. 2 shows an example of a circuit configuration of the inverter unit 113.
As shown in FIG. 2, the inverter unit 113 is configured by connecting six semiconductor elements Qu, Qv, Qw, Qx, Qy, and Qz in a full bridge configuration between a positive line Lp to which a positive DC voltage is applied and a negative line Ln to which a negative DC voltage is applied. Hereinafter, the "semiconductor elements Qu, Qv, Qw, Qx, Qy, and Qz" may be abbreviated as "semiconductor elements Qu to Qz." The semiconductor elements Qu and Qx are connected in series between the positive line Lp and the negative line Ln to form a U-phase arm 113u. The semiconductor elements Qv and Qy are connected in series between the positive line Lp and the negative line Ln to form a V-phase arm 113v. The semiconductor elements Qw and Qz are connected in series between the positive line Lp and the negative line Ln to form a W-phase arm 113w. Each of the semiconductor elements Qu to Qz includes a power semiconductor element and a free wheel diode connected in anti-parallel to the power semiconductor element.

半導体素子Quに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Puが入力され、半導体素子Qxに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Pxが入力される。半導体素子Qvに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Pvが入力され、半導体素子Qyに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Pyが入力される。半導体素子Qwに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Pwが入力され、半導体素子Qzに設けられたパワー半導体素子のゲートには、パルス信号Pzが入力される。半導体素子Qu~Qzは、パルス信号Pu~Pzによって所定のタイミング且つ所定の順序でオン/オフ制御される。これにより、U相アーム113uは、モータ20(図1参照)に設けられたU相巻線21uに半導体素子Qu,Qxの接続部からU相交流電圧Vuを出力する。V相アーム113vは、モータ20に設けられたV相巻線21vに半導体素子Qv,Qyの接続部からV相交流電圧Vvを出力する。W相アーム113wは、モータ20に設けられたW相巻線21wに半導体素子Qw,Qzの接続部からW相交流電圧Vwを出力する。 A pulse signal Pu is input to the gate of the power semiconductor element provided in the semiconductor element Qu, and a pulse signal Px is input to the gate of the power semiconductor element provided in the semiconductor element Qx. A pulse signal Pv is input to the gate of the power semiconductor element provided in the semiconductor element Qv, and a pulse signal Py is input to the gate of the power semiconductor element provided in the semiconductor element Qy. A pulse signal Pw is input to the gate of the power semiconductor element provided in the semiconductor element Qw, and a pulse signal Pz is input to the gate of the power semiconductor element provided in the semiconductor element Qz. The semiconductor elements Qu to Qz are controlled to be turned on and off at a predetermined timing and in a predetermined order by the pulse signals Pu to Pz. As a result, the U-phase arm 113u outputs a U-phase AC voltage Vu from the connection part of the semiconductor elements Qu and Qx to the U-phase winding 21u provided in the motor 20 (see FIG. 1). The V-phase arm 113v outputs a V-phase AC voltage Vv from the connection between the semiconductor elements Qv and Qy to the V-phase winding 21v provided in the motor 20. The W-phase arm 113w outputs a W-phase AC voltage Vw from the connection between the semiconductor elements Qw and Qz to the W-phase winding 21w provided in the motor 20.

インバータ部113が動作することによって、インバータ部113及びモータ20の間に流れる交流のU相電流IuがU相アーム113uから駆動部11に出力され、インバータ部113及びモータ20の間に流れる交流のV相電流IvがV相アーム113vから駆動部11に出力され、インバータ部113及びモータ20の間に流れる交流のW相電流IwがW相アーム113wから駆動部11に出力される。 When the inverter unit 113 operates, an AC U-phase current Iu flowing between the inverter unit 113 and the motor 20 is output from the U-phase arm 113u to the drive unit 11, an AC V-phase current Iv flowing between the inverter unit 113 and the motor 20 is output from the V-phase arm 113v to the drive unit 11, and an AC W-phase current Iw flowing between the inverter unit 113 and the motor 20 is output from the W-phase arm 113w to the drive unit 11.

図1に戻って、指令部15は、モータ20のトルクを指示するトルク指令値τ出力する。指令部15は、回転速度算出部13で算出されたモータ20の回転速度及び外部から入力される回転速度指令値並びに外部から入力されるアクセル開度に基づいて、トルク指令値τを生成する。また、指令部15は、生成したトルク指令値τ及び検出部12から入力されるロータ23の回転角に基づいて、d軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqを生成する。指令部15は、生成したトルク指令値τを切替部14に出力する。指令部15は、生成したq軸電流指令値Iqを矩形波電圧駆動部111に出力する。指令部15は、生成したd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqをベクトル制御駆動部112に出力する。 Returning to FIG. 1, the command unit 15 outputs a torque command value τ * that indicates the torque of the motor 20. The command unit 15 generates the torque command value τ * based on the rotation speed of the motor 20 calculated by the rotation speed calculation unit 13, the rotation speed command value input from the outside, and the accelerator opening input from the outside. The command unit 15 also generates a d-axis current command value Id * and a q-axis current command value Iq * based on the generated torque command value τ * and the rotation angle of the rotor 23 input from the detection unit 12. The command unit 15 outputs the generated torque command value τ * to the switching unit 14. The command unit 15 outputs the generated q-axis current command value Iq * to the rectangular wave voltage drive unit 111. The command unit 15 outputs the generated d-axis current command value Id * and q-axis current command value Iq * to the vector control drive unit 112.

検出部12は、モータ20に設けられたロータ23の回転位置(すなわち回転角)を検出する。検出部12には、モータ20に設けられたホールセンサ22uから出力されるホール検出信号Huと、モータ20に設けられたホールセンサ22vから出力されるホール検出信号Hvと、モータ20に設けられたホールセンサ22wから出力されるホール検出信号Hwとが入力される。詳細は後述するが、検出部12は、モータ20から入力されるホール検出信号Hu,Hv,Hwの電圧レベルの組合せに基づいて、モータ20での回転磁界の角度(電気角)を決定するとともに、決定した電気角に基づいて、ロータ23の回転角を検出する。モータ20の電気角をθeとし、ロータ23に設けられた永久磁石の磁極数をpとすると、検出部12は、ロータ23の回転角θを以下の式(1)によって検出する。
θ=θe×2/p ・・・(1)
The detection unit 12 detects the rotational position (i.e., rotation angle) of the rotor 23 provided in the motor 20. The detection unit 12 receives a Hall detection signal Hu output from a Hall sensor 22u provided in the motor 20, a Hall detection signal Hv output from a Hall sensor 22v provided in the motor 20, and a Hall detection signal Hw output from a Hall sensor 22w provided in the motor 20. Although details will be described later, the detection unit 12 determines the angle (electrical angle) of the rotating magnetic field in the motor 20 based on a combination of voltage levels of the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw input from the motor 20, and detects the rotation angle of the rotor 23 based on the determined electrical angle. If the electrical angle of the motor 20 is θe and the number of magnetic poles of the permanent magnet provided in the rotor 23 is p, the detection unit 12 detects the rotation angle θ of the rotor 23 by the following formula (1).
θ=θe×2/p...(1)

検出部12は、式(1)に基づいて、ロータ23の回転角θを検出し、回転角θの情報を含む回転角信号Sθを駆動部11及び指令部15に出力する。 The detection unit 12 detects the rotation angle θ of the rotor 23 based on equation (1) and outputs a rotation angle signal Sθ including information on the rotation angle θ to the drive unit 11 and the command unit 15.

切替部14は、駆動部11に対してモータ20の駆動を矩形波電圧駆動又はベクトル制御駆動に切り替えさせる。詳細は後述するが、切替部14は、モータ20がベクトル制御駆動によって閾値以下の回転速度で駆動されている状態で指令部15から入力されるトルク指令値τが変化した場合に、モータ20の駆動をベクトル制御駆動から矩形波電圧駆動に切り替えさせる。切替部14がモータ20の駆動及び回転速度に基づいて駆動部11に対してモータ20の駆動を切替させることにより、モータ制御装置10は、低回転時のモータ20の出力の安定化を図ることができる。 The switching unit 14 causes the drive unit 11 to switch the drive of the motor 20 to square wave voltage drive or vector control drive. Although details will be described later, the switching unit 14 switches the drive of the motor 20 from vector control drive to square wave voltage drive when the torque command value τ * input from the command unit 15 changes in a state in which the motor 20 is driven at a rotation speed equal to or lower than a threshold value by vector control drive. The switching unit 14 causes the drive unit 11 to switch the drive of the motor 20 based on the drive and rotation speed of the motor 20, so that the motor control device 10 can stabilize the output of the motor 20 at low rotation speeds.

切替部14は、矩形波電圧駆動部111に駆動切替信号Scd1を出力している場合には、モータ20の駆動が矩形波電圧駆動であると判定し、ベクトル制御駆動部112に駆動切替信号Scd2を出力している場合には、モータ20の駆動がベクトル制御駆動であると判定する。切替部14は、回転速度算出部13から入力される回転速度信号Sωからモータ20の回転速度ωを取得する。 When the switching unit 14 outputs the drive switching signal Scd1 to the rectangular wave voltage driving unit 111, it determines that the motor 20 is driven by the rectangular wave voltage drive, and when the switching unit 14 outputs the drive switching signal Scd2 to the vector control driving unit 112, it determines that the motor 20 is driven by the vector control drive. The switching unit 14 obtains the rotation speed ω of the motor 20 from the rotation speed signal Sω input from the rotation speed calculation unit 13.

切替部14には、モータ20に設けられたホールセンサ22uから出力されるホール検出信号Huが入力される。詳細は後述するが、切替部14は、低回転時のモータ20の出力の安定化のために駆動部11に対してモータ20の駆動を矩形波電圧駆動に切り替えた場合、当該矩形波電圧駆動を終了させるか否かをホール検出信号Huの信号レベルの変化に基づいて実行する。 The switching unit 14 receives a Hall detection signal Hu output from a Hall sensor 22u provided on the motor 20. Details will be described later, but when the switching unit 14 instructs the drive unit 11 to switch the drive of the motor 20 to square wave voltage drive in order to stabilize the output of the motor 20 at low speed, the switching unit 14 determines whether or not to end the square wave voltage drive based on a change in the signal level of the Hall detection signal Hu.

切替部14は、モータ20を矩形波電圧駆動で駆動する場合には、矩形波電圧駆動部111の出力をインバータ部113に電気的に接続させ、かつベクトル制御駆動部112の出力をインバータ部113から電気的に切断させる。一方、切替部14は、モータ20をベクトル制御駆動で駆動する場合には、矩形波電圧駆動部111の出力をインバータ部113から電気的に切断させ、かつベクトル制御駆動部112の出力をインバータ部113に電気的に接続させる。このため、駆動部11は、矩形波電圧駆動部111の出力とベクトル制御駆動部112の出力とが接続されてインバータ部113の入力に接続される構成を有していても、パルス信号Pau~Pawとパルス信号Pbu~Pbwとを混信せずにいずれか一方のパルス信号のみをパルス信号Pu~Pwとしてインバータ部113に入力することができる。 When the motor 20 is driven by the rectangular wave voltage drive, the switching unit 14 electrically connects the output of the rectangular wave voltage drive unit 111 to the inverter unit 113 and electrically disconnects the output of the vector control drive unit 112 from the inverter unit 113. On the other hand, when the motor 20 is driven by the vector control drive, the switching unit 14 electrically disconnects the output of the rectangular wave voltage drive unit 111 from the inverter unit 113 and electrically connects the output of the vector control drive unit 112 to the inverter unit 113. Therefore, even if the drive unit 11 has a configuration in which the output of the rectangular wave voltage drive unit 111 and the output of the vector control drive unit 112 are connected and connected to the input of the inverter unit 113, it is possible to input only one of the pulse signals Pau to Paw and Pbu to Pbw to the inverter unit 113 as the pulse signals Pu to Pw without interference between the pulse signals Pau to Paw and the pulse signals Pbu to Pbw.

回転速度算出部13は、複数のホール検出信号Hu,Hv,Hwのうちのいずれか1つに基づいてモータ20の回転速度ωを算出する。本実施形態では、回転速度算出部13は、例えばホール検出信号Huを用いてモータ20の回転速度ω(より具体的にはロータ23の回転角速度)を算出する。しかしながら、回転速度算出部13は、ホール検出信号Hv又はホール検出信号Hwを用いてモータ20の回転速度ωを算出してもよい。ロータ23に設けられた永久磁石の磁極数をpとし、ホール検出信号Huの周波数をfとすると、回転速度算出部13は、モータ20の回転速度ωを以下の式(2)によって算出する。回転速度算出部13は、算出した回転速度ωの情報を含む回転速度信号Sωを切替部14及び指令部15に出力する。
ω=2×π×f/(p/2)
=2×π×2×f/p ・・・(2)
The rotation speed calculation unit 13 calculates the rotation speed ω of the motor 20 based on any one of the multiple Hall detection signals Hu, Hv, and Hw. In this embodiment, the rotation speed calculation unit 13 calculates the rotation speed ω of the motor 20 (more specifically, the rotation angular speed of the rotor 23) using, for example, the Hall detection signal Hu. However, the rotation speed calculation unit 13 may calculate the rotation speed ω of the motor 20 using the Hall detection signal Hv or the Hall detection signal Hw. If the number of magnetic poles of the permanent magnet provided in the rotor 23 is p and the frequency of the Hall detection signal Hu is f, the rotation speed calculation unit 13 calculates the rotation speed ω of the motor 20 by the following formula (2). The rotation speed calculation unit 13 outputs a rotation speed signal Sω including information on the calculated rotation speed ω to the switching unit 14 and the command unit 15.
ω=2×π×f/(p/2)
=2×π×2×f/p...(2)

[2.モータ制御装置の動作]
[2-1.モータ制御装置の動作の流れ]
本実施形態によるモータ制御装置10の動作について図1及び図2を参照しつつ図3から図7を用いて説明する。図3は、モータ制御装置10の動作の流れの一例を示すフローチャートである。図3に示す処理は、例えばモータ制御装置10に電源が投入される(すなわち電源がオン状態にされる)ことによって開始される。
2. Operation of the Motor Control Device
[2-1. Operational flow of the motor control device]
The operation of the motor control device 10 according to this embodiment will be described using Figures 3 to 7 with reference to Figures 1 and 2. Figure 3 is a flowchart showing an example of the flow of operation of the motor control device 10. The process shown in Figure 3 is started, for example, when the motor control device 10 is powered on (i.e., the power is turned on).

図3に示すように、モータ制御装置10(図1参照)がモータ20(図1参照)の制御を開始すると、ステップS11において、切替部14(図1参照)は、モータ20の駆動がベクトル制御駆動であるか否かを判定する。切替部14は、駆動切替信号Scd2をベクトル制御駆動部112に出力している場合(ステップS11:YES)にはモータ20の駆動がベクトル制御駆動であると判定し、ステップS12の処理に移行する。一方、切替部14は、駆動切替信号Scd1を矩形波電圧駆動部111に出力している場合(ステップS11:NO)にはモータ20の駆動が矩形波電圧駆動であると判定し、ステップS17の処理に移行する。 As shown in FIG. 3, when the motor control device 10 (see FIG. 1) starts controlling the motor 20 (see FIG. 1), in step S11, the switching unit 14 (see FIG. 1) determines whether the drive of the motor 20 is vector control drive. If the switching unit 14 is outputting the drive switching signal Scd2 to the vector control drive unit 112 (step S11: YES), the switching unit 14 determines that the drive of the motor 20 is vector control drive, and proceeds to the process of step S12. On the other hand, if the switching unit 14 is outputting the drive switching signal Scd1 to the square wave voltage drive unit 111 (step S11: NO), the switching unit 14 determines that the drive of the motor 20 is square wave voltage drive, and proceeds to the process of step S17.

ステップS12において、切替部14は、回転速度算出部13(図1参照)から入力される回転速度信号Sωに含まれるモータ20の回転速度ωが閾値ωth以下であるか否かを判定する。切替部14は、モータ20の回転速度ωが閾値ωth以下であると判定した場合(ステップS12:YES)にはステップS13の処理に移行する。一方、切替部14は、モータ20の回転速度ωが閾値ωthよりも大きいと判定した場合(ステップS12:NO)にはステップS17の処理に移行する。閾値ωthは、極低回転領域の回転速度であって、後述する駆動切替閾値ωthcよりも高い値に設定される。閾値ωthは、実験やシミュレーションなどによって決定され、車両1(図1参照)の種別ごとに異なる値に設定されてもよい。 In step S12, the switching unit 14 determines whether the rotation speed ω of the motor 20 included in the rotation speed signal Sω input from the rotation speed calculation unit 13 (see FIG. 1) is equal to or less than the threshold value ωth. If the switching unit 14 determines that the rotation speed ω of the motor 20 is equal to or less than the threshold value ωth (step S12: YES), the processing proceeds to step S13. On the other hand, if the switching unit 14 determines that the rotation speed ω of the motor 20 is greater than the threshold value ωth (step S12: NO), the processing proceeds to step S17. The threshold value ωth is a rotation speed in the extremely low rotation region, and is set to a value higher than the drive switching threshold value ωthc described below. The threshold value ωth is determined by experiments, simulations, etc., and may be set to a different value for each type of vehicle 1 (see FIG. 1).

ステップS13において、切替部14は、指令部15から入力されるトルク指令値τが変化したか否かを判定する。切替部14は例えば、トルク指令値τを時間微分し、時間微分した結果が正の場合は、トルク指令値τが増加するように変化していると判定し(ステップS13:YES)、ステップS14の処理に移行する。一方、切替部14は例えば、当該結果が負又はゼロの場合は、トルク指令値τが増加するように変化していないと判定し(ステップS13:NO)、ステップS17の処理に移行する。トルク指令値の時間微分が正(すなわちトルク指令値τの増加)は、モータ20のトルクを増加させるための指令である。トルク指令値の時間微分が負(すなわちトルク指令値の減少)は、モータ20のトルクを減少させるための指令である。トルク指令値の時間微分がゼロ(すなわち現状のトルク指令値の維持)は、モータ20のトルクを現状の一定値に維持させるための指令である。 In step S13, the switching unit 14 judges whether the torque command value τ * input from the command unit 15 has changed. For example, the switching unit 14 differentiates the torque command value τ * with respect to time, and if the result of the time differentiation is positive, it judges that the torque command value τ * has changed to increase (step S13: YES) and proceeds to processing of step S14. On the other hand, if the result is negative or zero, for example, the switching unit 14 judges that the torque command value τ * has not changed to increase (step S13: NO) and proceeds to processing of step S17. A positive time differential of the torque command value (i.e., an increase in the torque command value τ * ) is a command to increase the torque of the motor 20. A negative time differential of the torque command value (i.e., a decrease in the torque command value) is a command to decrease the torque of the motor 20. A zero time differential of the torque command value (i.e., maintaining the current torque command value) is a command to maintain the torque of the motor 20 at a current constant value.

ステップS14において、切替部14は、モータ20の駆動を矩形波電圧駆動に切り替え、ステップS15の処理に移行する。このように、ステップS13及びステップS14の処理の流れにおいて、切替部14は、トルク指令値τがモータ20のトルクを減少又は一定値に維持させる値から当該トルクを増加させるための値に変化した場合に、駆動部11に対してモータ20の駆動をベクトル制御駆動から矩形波電圧駆動に切り替えさせる。以下、ステップS11からステップS13までの全ての処理で肯定する判定(すなわち「YES」の判定)がなされた場合に、モータ20の駆動として切り替えられた矩形波電圧駆動を「低速時駆動」と称する場合がある。 In step S14, the switching unit 14 switches the drive of the motor 20 to the square wave voltage drive, and proceeds to processing in step S15. Thus, in the processing flow of steps S13 and S14, when the torque command value τ * changes from a value that reduces or maintains the torque of the motor 20 at a constant value to a value that increases the torque, the switching unit 14 causes the drive unit 11 to switch the drive of the motor 20 from the vector control drive to the square wave voltage drive. Hereinafter, when a positive determination (i.e., a "YES" determination) is made in all the processing from step S11 to step S13, the square wave voltage drive switched to as the drive of the motor 20 may be referred to as "low speed drive".

ステップS15において、切替部14は、モータ20に設けられたホールセンサ22uから入力されるホール検出信号Hu(図1参照)の信号レベルが変化したか否かを判定する。切替部14は、ホール検出信号Huの信号レベルが変化したと判定した場合(ステップS15:YES)には、ステップS16の処理に移行する。一方、切替部14は、ホール検出信号Huの信号レベルが変化していないと判定した場合(ステップS15:NO)には、ステップS17の処理に移行する。 In step S15, the switching unit 14 determines whether or not the signal level of the hall detection signal Hu (see FIG. 1) input from the hall sensor 22u provided on the motor 20 has changed. If the switching unit 14 determines that the signal level of the hall detection signal Hu has changed (step S15: YES), the switching unit 14 proceeds to processing in step S16. On the other hand, if the switching unit 14 determines that the signal level of the hall detection signal Hu has not changed (step S15: NO), the switching unit 14 proceeds to processing in step S17.

ステップS16において、切替部14は、駆動部11に対して矩形波電圧駆動でのモータ20の駆動を終了させ、ステップS17の処理に移行する。 In step S16, the switching unit 14 instructs the drive unit 11 to end driving the motor 20 with the rectangular wave voltage drive, and the process proceeds to step S17.

ステップS17において、切替部14は、回転速度算出部13から入力される回転速度信号Sωに含まれる回転速度ωが駆動切替閾値ωthcよりも小さいか否かを判定する。ステップS17の処理は、モータ20を低速時駆動で駆動する条件が成立していない状況下又は低速時駆動を終了させた状況下で、モータ20の駆動を矩形波電圧駆動及びベクトル制御駆動のいずれに切り替えるのかを判定するために実行される。駆動切替閾値ωthcは、モータ20の駆動を矩形波電圧駆動及びベクトル制御駆動のいずれに切り替えるのかを判定するための閾値であり、切替部14に設定されている。駆動切替閾値ωthcは、ステップS12の処理で用いられる閾値ωthよりも例えば小さい値に設定されている。切替部14は、回転速度ωが駆動切替閾値ωthcよりも低いと判定した場合(ステップS17:YES)には、ステップS18の処理に移行する。一方、切替部14は、回転速度ωが駆動切替閾値ωthc以上であると判定した場合(ステップS17:NO)には、ステップS19の処理に移行する。 In step S17, the switching unit 14 determines whether the rotation speed ω included in the rotation speed signal Sω input from the rotation speed calculation unit 13 is smaller than the drive switching threshold ωthc. The process of step S17 is executed to determine whether the drive of the motor 20 is switched to either square wave voltage drive or vector control drive under a situation in which the condition for driving the motor 20 at low speed drive is not satisfied or under a situation in which the low speed drive is terminated. The drive switching threshold ωthc is a threshold for determining whether the drive of the motor 20 is switched to either square wave voltage drive or vector control drive, and is set in the switching unit 14. The drive switching threshold ωthc is set to a value, for example, smaller than the threshold ωth used in the process of step S12. If the switching unit 14 determines that the rotation speed ω is lower than the drive switching threshold ωthc (step S17: YES), the process proceeds to step S18. On the other hand, if the switching unit 14 determines that the rotation speed ω is equal to or greater than the drive switching threshold ωthc (step S17: NO), the processing proceeds to step S19.

ステップS18において、切替部14は、駆動部11に対してモータ20の駆動を矩形波電圧駆動に切り替えさせ、ステップS20の処理に移行する。
ステップS19において、切替部14は、駆動部11に対してモータ20の駆動をベクトル制御駆動に切り替えさせ、ステップS20の処理に移行する。
In step S18, the switching unit 14 causes the drive unit 11 to switch the drive of the motor 20 to the rectangular wave voltage drive, and the process proceeds to step S20.
In step S19, the switching unit 14 causes the drive unit 11 to switch the drive of the motor 20 to vector control drive, and the process proceeds to step S20.

このように、切替部14は、トルク指令値τの変化に基づいて切り替えた矩形波電圧駆動である低速時駆動によってモータ20を駆動させた後(ステップS13からステップS14の流れ)に、モータ20に設けられたロータ23の回転位置を示すホール検出信号Huの信号レベルが変化したことを条件に、低速時駆動によるモータ20の駆動を終了させる(ステップS16)。切替部14は、低速時駆動を終了させた時点での回転速度ωに応じて、モータ20の駆動を矩形波電圧駆動又はベクトル制御駆動に切り替えさせる(ステップS17からステップS18又はステップS19の流れ)。 In this way, after driving the motor 20 by the low-speed drive, which is the square wave voltage drive switched based on the change in the torque command value τ * (flow from step S13 to step S14), the switching unit 14 ends the driving of the motor 20 by the low-speed drive on condition that the signal level of the Hall detection signal Hu indicating the rotational position of the rotor 23 provided in the motor 20 has changed (step S16). The switching unit 14 switches the driving of the motor 20 to the square wave voltage drive or the vector control drive according to the rotational speed ω at the time when the low-speed drive is ended (flow from step S17 to step S18 or step S19).

矩形波電圧駆動は、ホール検出信号の変化に基づいて、通電パターンを切り替える制御であるため、極低回転でのパルス間時間に基づいた回転数算出ができない領域でも、通電制御が可能であるという利点を有している。一方、矩形波電圧駆動は、高効率化を図ることが困難であるという欠点を有している。 Square wave voltage drive switches the current flow pattern based on changes in the Hall detection signal, so it has the advantage that it is possible to control current flow even in areas where it is not possible to calculate the rotation speed based on the inter-pulse time at extremely low rotation speeds. On the other hand, square wave voltage drive has the disadvantage that it is difficult to achieve high efficiency.

ベクトル制御駆動は、モータのトルクの脈動が理論上なくなり、音、振動、効率、トルク精度及び過渡特性の面で矩形波電圧駆動よりも優れているという利点を有している。一方、ベクトル制御駆動は、パルス幅変調(PWM)制御によってひずみの少ない正弦波のU相電流、V相電流及びW相電流を生成するため、高い演算能力をもつコントローラが必要になるという欠点を有している。 Vector control drive has the advantage that it theoretically eliminates torque pulsation in the motor and is superior to square wave voltage drive in terms of noise, vibration, efficiency, torque accuracy, and transient characteristics. On the other hand, vector control drive has the disadvantage that it requires a controller with high computing power because it uses pulse width modulation (PWM) control to generate sinusoidal U-phase current, V-phase current, and W-phase current with little distortion.

このように、矩形波電圧駆動及びベクトル制御駆動のそれぞれは、利点及び欠点を有している。そこで、モータ制御装置10は、矩形波電圧駆動及びベクトル制御駆動のうち、低速時駆動を実行した後のモータ20の回転速度ωに適した方をモータ20の駆動として選択する。これにより、モータ制御装置10は、矩形波電圧駆動及びベクトル制御駆動のそれぞれの利点を利用して、低速時駆動を実行した後のモータ20を制御することができる。 As such, square wave voltage driving and vector control driving each have advantages and disadvantages. Therefore, the motor control device 10 selects, as the drive of the motor 20, between square wave voltage driving and vector control driving, whichever is more suitable for the rotation speed ω of the motor 20 after low-speed driving has been performed. In this way, the motor control device 10 can control the motor 20 after low-speed driving has been performed by utilizing the respective advantages of square wave voltage driving and vector control driving.

ステップS20において、モータ制御装置10を動作させるための電源がオフ状態であるか否かを判定する。モータ制御装置10に入力される電源の電圧値が所定値よりも低い場合(ステップS20:YES)には、モータ制御装置10は、電源がオフ状態であると判定して動作を終了する。一方、モータ制御装置10に入力される電源の電圧値が所定値以上の場合(ステップS20:NO)には、モータ制御装置10は、電源がオフ状態でないと判定し、ステップS11の処理に戻る。 In step S20, it is determined whether the power supply for operating the motor control device 10 is off. If the voltage value of the power supply input to the motor control device 10 is lower than a predetermined value (step S20: YES), the motor control device 10 determines that the power supply is off and ends operation. On the other hand, if the voltage value of the power supply input to the motor control device 10 is equal to or higher than a predetermined value (step S20: NO), the motor control device 10 determines that the power supply is not off and returns to the processing of step S11.

[モータ制御装置の動作タイミング]
図4は、モータ制御装置10の動作タイミングの一例を示すタイミングチャートである。図4では、左から右に向かって時の経過が表されている。
[Operation Timing of Motor Control Device]
Fig. 4 is a timing chart showing an example of the operation timing of the motor control device 10. In Fig. 4, the passage of time is represented from left to right.

図4に示す期間P1では、モータ制御装置10は、モータ20のトルクを指令部15で生成されるトルク指令値τに追従させるために、駆動部11によるベクトル制御駆動によってモータ20を駆動している。このため、図4に示すように、モータ20の回転速度ωは、時の経過とともに減少する。モータ20の回転速度ωが減少するために、モータ20に設けられたホールセンサ22u,22v,22w(図1参照)によって検出されるホール検出信号Hu,Hv,Hwの周期も時の経過とともに長くなる。期間P1は、図3に示す「ステップS11のYES→ステップS12のYES→ステップS13のNO→ステップS17のNO→ステップS19」の流れに対応する。 During a period P1 shown in Fig. 4, the motor control device 10 drives the motor 20 by vector control drive by the drive unit 11 in order to make the torque of the motor 20 follow the torque command value τ * generated by the command unit 15. Therefore, as shown in Fig. 4, the rotation speed ω of the motor 20 decreases over time. As the rotation speed ω of the motor 20 decreases, the periods of the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw detected by the Hall sensors 22u, 22v, and 22w (see Fig. 1) provided on the motor 20 also become longer over time. The period P1 corresponds to the flow of "YES in step S11 → YES in step S12 → NO in step S13 → NO in step S17 → step S19" shown in Fig. 3.

ここで、駆動部11におけるベクトル制御駆動及び検出部12(図1参照)における位置検出について、図5及び図6を用いて説明する。図5は、切替部14によってモータ20の駆動をベクトル制御駆動に切り替えられた駆動部11が、モータ20に出力するU相交流電圧Vu、V相交流電圧Vv及びW相交流電圧Vwの電圧波形の一例と、ホールセンサ22u,22v,22wから出力されるホール検出信号Hu,Hv,Hwの電圧波形の一例とを模式的に示す図である。図6は、図5に示すホール検出信号Hu,Hv,Hwの電圧波形と、6ステップ角度算出を用いる位置検出でのホール検出信号Hu,Hv,Hwの組合せとモータ20の回転角θとの関係の一例とを模式的に示す図である。 Now, vector control driving in the driving unit 11 and position detection in the detection unit 12 (see FIG. 1) will be described with reference to FIG. 5 and FIG. 6. FIG. 5 is a diagram showing an example of the voltage waveforms of the U-phase AC voltage Vu, the V-phase AC voltage Vv, and the W-phase AC voltage Vw output to the motor 20 by the driving unit 11 in which the driving of the motor 20 is switched to vector control driving by the switching unit 14, and an example of the voltage waveforms of the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw output from the Hall sensors 22u, 22v, and 22w. FIG. 6 is a diagram showing an example of the voltage waveforms of the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw shown in FIG. 5, and a diagram showing an example of the relationship between the combination of the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw in position detection using 6-step angle calculation and the rotation angle θ of the motor 20.

ベクトル制御駆動を実行するベクトル制御駆動部112(図1参照)は、インバータ部113(図1参照)から入力されるU相電流Iu、V相電流Iv及びW相電流Iwが指令部15から入力されるd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqに追従させるためのパルス信号Pbu~Pbz(図1参照)を生成してインバータ部113に出力する。d軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqは、トルク指令値τに基づいて生成される。このため、ベクトル制御駆動部112がU相電流Iu、V相電流Iv及びW相電流Iwをd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqに追従させることにより、トルク指令値τにトルクが追従するようにモータ20が動作する。 A vector control drive unit 112 (see FIG. 1) that executes vector control drive generates pulse signals Pbu to Pbz (see FIG. 1) for making the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw input from the inverter unit 113 (see FIG. 1) follow the d-axis current command value Id * and q-axis current command value Iq * input from the command unit 15, and outputs the pulse signals to the inverter unit 113. The d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * are generated based on the torque command value τ * . Therefore, the vector control drive unit 112 makes the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw follow the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * , so that the motor 20 operates so that the torque follows the torque command value τ * .

ベクトル制御駆動では、ベクトル制御駆動部112から入力されるパルス信号Pbu~Pbzによって、インバータ部113に設けられた6個の半導体素子Qu~Qz(図2参照)のうち、一相はハイサイド側をオン状態、他の一相はローサイド側をオン状態、残りの相は両サイドともオフ状態という制御パターンでスイッチングが制御される。これにより、図5に示すように、U相交流電圧Vu、V相交流電圧Vv及びW相交流電圧Vwは、電気角θeが360°回転する期間(すなわち、電気角θeの1周期)と1周期が一致する正弦波信号となる。U相交流電圧Vuは、V相交流電圧Vv及びW相交流電圧Vwは、電気角θeが互いに120°ずれた信号となる。 In vector control driving, the pulse signals Pbu to Pbz input from the vector control driving unit 112 control the switching of the six semiconductor elements Qu to Qz (see FIG. 2) provided in the inverter unit 113 in a control pattern in which the high side of one phase is turned on, the low side of the other phase is turned on, and both sides of the remaining phases are turned off. As a result, as shown in FIG. 5, the U-phase AC voltage Vu, the V-phase AC voltage Vv, and the W-phase AC voltage Vw become sinusoidal signals whose one cycle coincides with the period during which the electrical angle θe rotates 360° (i.e., one cycle of the electrical angle θe). The U-phase AC voltage Vu, the V-phase AC voltage Vv, and the W-phase AC voltage Vw become signals whose electrical angles θe are shifted by 120° from each other.

インバータ部113から入力されるU相電流Iu、V相電流Iv及びW相電流Iwが切替部14から入力されるd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqに追従するように、駆動部11がベクトル制御駆動を繰り返し実行することにより、モータ20の回転速度ωやトルクは所望の値に近づいていく。 The drive unit 11 repeatedly executes vector control drive so that the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw input from the inverter unit 113 follow the d-axis current command value Id * and q-axis current command value Iq * input from the switching unit 14, and the rotational speed ω and torque of the motor 20 approach desired values.

図5に示すように、ホールセンサ22uから出力されるホール検出信号Huは、U相交流電圧Vuの周期と一致する周期を有し、U相交流電圧Vuが正の場合に正の電圧となり、U相交流電圧Vuが負の場合に0Vとなる矩形波の信号となる。ホールセンサ22vから出力されるホール検出信号Hvは、V相交流電圧Vvの周期と一致する周期を有し、V相交流電圧Vvが正の場合に正の電圧となり、V相交流電圧Vvが負の場合に0Vとなる矩形波の信号となる。ホールセンサ22wから出力されるホール検出信号Hwは、W相交流電圧Vwの周期と一致する周期を有し、W相交流電圧Vwが正の場合に正の電圧となり、W相交流電圧Vwが負の場合に0Vとなる矩形波の信号となる。 As shown in FIG. 5, the Hall detection signal Hu output from the Hall sensor 22u has a period that matches the period of the U-phase AC voltage Vu, and is a square wave signal that is positive when the U-phase AC voltage Vu is positive and 0 V when the U-phase AC voltage Vu is negative. The Hall detection signal Hv output from the Hall sensor 22v has a period that matches the period of the V-phase AC voltage Vv, and is a square wave signal that is positive when the V-phase AC voltage Vv is positive and 0 V when the V-phase AC voltage Vv is negative. The Hall detection signal Hw output from the Hall sensor 22w has a period that matches the period of the W-phase AC voltage Vw, and is a square wave signal that is positive when the W-phase AC voltage Vw is positive and 0 V when the W-phase AC voltage Vw is negative.

モータ20に設けられたホールセンサ22u,22v,22wは、U相巻線21u、V相巻線21v及びW相巻線21wとは60°ずれた状態で120°間隔で配置されている(図1参照)。このため、図5及び図6に示すように、ホールセンサ22uから出力されるホール検出信号Hu、ホールセンサ22vから出力されるホール検出信号Hv及びホールセンサ22wから出力されるホール検出信号Hwは、位相が互いに120°ずれた信号波形を有する。また、ホール検出信号Hu,Hv,Hwの1周期は、モータ20の電気角θeの1周期と一致する。 The Hall sensors 22u, 22v, and 22w provided on the motor 20 are arranged at 120° intervals, shifted by 60° from the U-phase winding 21u, the V-phase winding 21v, and the W-phase winding 21w (see FIG. 1). Therefore, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the Hall detection signal Hu output from the Hall sensor 22u, the Hall detection signal Hv output from the Hall sensor 22v, and the Hall detection signal Hw output from the Hall sensor 22w have signal waveforms whose phases are shifted by 120° from each other. In addition, one period of the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw coincides with one period of the electrical angle θe of the motor 20.

図6に示すように、検出部12は、ホール検出信号Hu,Hv,Hwの電圧レベルの組合せに応じて電気角θeを例えばステージE1,E2,E3,E4,E5,E6として階段状に決定する。検出部12は例えば、ホール検出信号Huの電圧レベルがハイレベル、ホール検出信号Hvの電圧レベルがローレベル、かつホール検出信号Hwの電圧レベルがハイレベルの場合にステージE1として、電気角θeを0°(360°)と決定する。また、検出部12は例えば、ホール検出信号Huの電圧レベルがハイレベル、ホール検出信号Hvの電圧レベルがローレベル、かつホール検出信号Hwの電圧レベルがローレベルの場合にステージE2として、電気角θeを60°と決定する。なお、図4には、期間P1及び後述する期間P3の一部の期間に電気角θeのステージを表す符号「E1~E6」が図示されている。 As shown in FIG. 6, the detection unit 12 determines the electrical angle θe in a stepped manner, for example, as stages E1, E2, E3, E4, E5, and E6, depending on the combination of the voltage levels of the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw. For example, when the voltage level of the Hall detection signal Hu is high, the voltage level of the Hall detection signal Hv is low, and the voltage level of the Hall detection signal Hw is high, the detection unit 12 determines the electrical angle θe to be 0° (360°) as stage E1. For example, when the voltage level of the Hall detection signal Hu is high, the voltage level of the Hall detection signal Hv is low, and the voltage level of the Hall detection signal Hw is low, the detection unit 12 determines the electrical angle θe to be 60° as stage E2. Note that in FIG. 4, the symbols "E1 to E6" representing the stages of the electrical angle θe are shown during the period P1 and a part of the period P3 described later.

検出部12は、このようにして決定した電気角θeに基づいてロータ23の回転角θを0°から360°(0°)まで階段状に検出する。検出部12は、上述の式(1)を用いて、モータ20における回転角θを検出する。 The detection unit 12 detects the rotation angle θ of the rotor 23 in a stepped manner from 0° to 360° (0°) based on the electrical angle θe determined in this manner. The detection unit 12 detects the rotation angle θ of the motor 20 using the above-mentioned formula (1).

図4に戻って、期間P1において所定期間が経過した後の時刻t1において、切替部14に入力されるトルク指令値τ*が増加するように変化するので、切替部14は、駆動部11に対してモータ20の動作を矩形波電圧駆動に切り替えさせる。 Returning to FIG. 4, at time t1 after a predetermined period has elapsed in period P1, the torque command value τ* input to the switching unit 14 changes to increase, and the switching unit 14 causes the drive unit 11 to switch the operation of the motor 20 to square wave voltage drive.

ここで、駆動部11における矩形波電圧駆動について、図7を用いて説明する。図7は、切替部14によってモータ20の駆動を矩形波電圧駆動に切り替えられた駆動部11が、モータ20に出力するU相交流電圧Vu、V相交流電圧Vv及びW相交流電圧Vwの電圧波形の一例と、ホールセンサ22u,22v,22wから出力されるホール検出信号Hu,Hv,Hwの電圧波形の一例とを模式的に示す図である。 Here, the rectangular wave voltage drive in the drive unit 11 will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram that shows an example of the voltage waveforms of the U-phase AC voltage Vu, the V-phase AC voltage Vv, and the W-phase AC voltage Vw output to the motor 20 by the drive unit 11 after the switching unit 14 has switched the drive of the motor 20 to rectangular wave voltage drive, and an example of the voltage waveforms of the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw output from the Hall sensors 22u, 22v, and 22w.

矩形波電圧駆動を実行する矩形波電圧駆動部111(図1参照)は、パルス信号Pu~Pzとしてインバータ部113に入力されるパルス信号Pau~Paz(図1参照)を生成する。パルス信号Pau~Pazは、モータ20の回転角θに対応するU相巻線21u、V相巻線21v及びW相巻線21wの励磁パターンに従うU相交流電圧Vu、V相交流電圧Vv及びW相交流電圧Vwをインバータ部113からモータ20に出力させるための信号である。矩形波電圧駆動では、インバータ部113に設けられた6個の半導体素子Qu~Qzは、パルス信号Pu~Pzとして矩形波電圧駆動部111から入力されるパルス信号Pau~Pazによってベクトル制御駆動と同様にスイッチングが制御される。これにより、図7に示すように、U相交流電圧Vu、V相交流電圧Vv及びW相交流電圧Vwは、電気角θeが360°回転する期間において、120°の期間では正のパルス信号となり、次の60°の期間では0V一定の信号となり、次の120°の期間では負のパルス信号となり、最後の60°の期間では0V一定の信号となる。U相交流電圧Vuは、V相交流電圧Vv及びW相交流電圧Vwは、電気角θeが互いに120°ずれた信号となる。 The rectangular wave voltage drive unit 111 (see FIG. 1) that performs the rectangular wave voltage drive generates pulse signals Pau to Paz (see FIG. 1) that are input to the inverter unit 113 as pulse signals Pu to Pz. The pulse signals Pau to Paz are signals for outputting the U-phase AC voltage Vu, V-phase AC voltage Vv, and W-phase AC voltage Vw from the inverter unit 113 to the motor 20 according to the excitation patterns of the U-phase winding 21u, V-phase winding 21v, and W-phase winding 21w that correspond to the rotation angle θ of the motor 20. In the rectangular wave voltage drive, the switching of the six semiconductor elements Qu to Qz provided in the inverter unit 113 is controlled by the pulse signals Pau to Paz input from the rectangular wave voltage drive unit 111 as the pulse signals Pu to Pz, in the same manner as in the vector control drive. As a result, as shown in FIG. 7, the U-phase AC voltage Vu, the V-phase AC voltage Vv, and the W-phase AC voltage Vw become positive pulse signals during a 120° period during which the electrical angle θe rotates 360°, become constant 0 V signals during the next 60° period, become negative pulse signals during the next 120° period, and become constant 0 V signals during the final 60° period. The U-phase AC voltage Vu, the V-phase AC voltage Vv, and the W-phase AC voltage Vw become signals with electrical angles θe shifted by 120° from each other.

矩形波電圧駆動部111によって生成されるパルス信号Pau~Pazは、インバータ部113から入力されるU相電流Iu、V相電流Iv及びW相電流Iwを指令部15から入力されるq軸電流指令値Iqに追従させるための信号でもある。q軸電流指令値Iqは、トルク指令値τに基づいて生成される。このため、矩形波電圧駆動部111がU相電流Iu、V相電流Iv及びW相電流Iwをq軸電流指令値Iqに追従させることにより、トルク指令値τにトルクが追従するようにモータ20が動作する。このようなパルス信号Pau~Pazによってインバータ部113が繰り返し動作することにより、矩形パルス状のU相交流電圧Vu、V相交流電圧Vv及びW相交流電圧Vwのデューティ比が変化する。その結果、モータ20の回転速度ωやトルクは所望の値に近づいていく。 The pulse signals Pau to Paz generated by the rectangular wave voltage driver 111 are also signals for making the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw input from the inverter 113 follow the q-axis current command value Iq * input from the command unit 15. The q-axis current command value Iq * is generated based on the torque command value τ * . Therefore, the rectangular wave voltage driver 111 makes the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw follow the q-axis current command value Iq * , so that the motor 20 operates so that the torque follows the torque command value τ * . The inverter 113 repeatedly operates by such pulse signals Pau to Paz, so that the duty ratios of the rectangular pulse-shaped U-phase AC voltage Vu, V-phase AC voltage Vv, and W-phase AC voltage Vw change. As a result, the rotation speed ω and torque of the motor 20 approach desired values.

図6及び図7に示すように、矩形波電圧駆動におけるホール検出信号Hu,Hv,Hwは、ベクトル制御駆動におけるホール検出信号Hu,Hv,Hwと同じ信号波形を有している。このため、検出部12は、モータ20の駆動が矩形波電圧駆動であってもベクトル制御駆動の場合と同様の方法によって、ロータ23の回転位置(すなわち回転角)を検出することができる。 As shown in Figures 6 and 7, the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw in square wave voltage drive have the same signal waveforms as the Hall detection signals Hu, Hv, and Hw in vector control drive. Therefore, even if the motor 20 is driven by square wave voltage drive, the detection unit 12 can detect the rotational position (i.e., rotational angle) of the rotor 23 in the same manner as in the case of vector control drive.

図4に戻って、時刻t1から、時刻t1の後に最初にホール検出信号Huが立ち上がる時刻t2までの期間P2は、図3に示す「ステップS11のYES→ステップS12のYES→ステップS13のYES→ステップS14→ステップS15」の流れに対応する。時刻t2において、ホール検出信号Huが立ち上がって信号レベルが変化するので、切替部14は、駆動部11に対して矩形波電圧駆動によるモータ20の動作を終了させる。 Returning to FIG. 4, the period P2 from time t1 to time t2 when the Hall detection signal Hu rises for the first time after time t1 corresponds to the flow of "YES in step S11 → YES in step S12 → YES in step S13 → step S14 → step S15" shown in FIG. 3. At time t2, the Hall detection signal Hu rises and the signal level changes, so the switching unit 14 causes the drive unit 11 to end the operation of the motor 20 driven by the square wave voltage.

時刻t2の後の期間P3においてモータ制御装置10は、モータ20の回転速度ωと、閾値ωth及び駆動切替閾値ωthcとの大小関係に応じて、モータ20の駆動を矩形波電圧駆動及びベクトル制御駆動のいずれかに切り替えてモータ20を制御する。つまり、モータ20の回転速度ωが駆動切替閾値ωthcよりも小さい場合には、期間P3は、「ステップS11のNO→ステップS17のYES→ステップS18→ステップS20」の流れに対応する。また、モータ20の回転速度ωが駆動切替閾値ωthc以上の場合には、期間P3は、「ステップS11のNO→ステップS17のNO→ステップS19→ステップS20」の流れに対応する。 In a period P3 after time t2, the motor control device 10 controls the motor 20 by switching the drive of the motor 20 between a rectangular wave voltage drive and a vector control drive depending on the magnitude relationship between the rotation speed ω of the motor 20 and the threshold value ωth and the drive switching threshold value ωthc. In other words, when the rotation speed ω of the motor 20 is smaller than the drive switching threshold value ωthc, the period P3 corresponds to the flow of "NO in step S11 → YES in step S17 → step S18 → step S20". Also, when the rotation speed ω of the motor 20 is equal to or greater than the drive switching threshold value ωthc, the period P3 corresponds to the flow of "NO in step S11 → NO in step S17 → step S19 → step S20".

モータ制御装置10は、モータ20がベクトル制御駆動で駆動している場合に、モータ20の回転速度ωが閾値ωthよりも低くなった状態でトルク指令値τが変化すると、矩形波電圧駆動でモータ20を駆動することができる(図3に示すステップS11からステップS14の流れ)。これにより、モータ制御装置10は、矩形波電圧駆動によってモータ20を強制的に回転させてモータ20がロックすることを抑制できる。その結果、モータ制御装置10は、トルク指令値τの変化に対応する回転速度にモータ20の回転速度ωが追従するようにモータ20を制御できる。 When the motor 20 is driven by vector control drive, if the torque command value τ * changes in a state in which the rotation speed ω of the motor 20 is lower than the threshold value ωth, the motor control device 10 can drive the motor 20 by square wave voltage drive (flow from step S11 to step S14 shown in FIG. 3). This allows the motor control device 10 to suppress the motor 20 from being locked by forcibly rotating the motor 20 by square wave voltage drive. As a result, the motor control device 10 can control the motor 20 so that the rotation speed ω of the motor 20 follows the rotation speed corresponding to the change in the torque command value τ * .

車両1(図1参照)に備えられモータ制御装置10を制御するパワーコントロールユニット(不図示)がモータ20の制御を「急減速→停止→加速」のような処理順で認識しているとする。この場合、パワーコントロールユニットが認識した処理順におけるモータ20の回転速度(換言すると回転数)と、モータ20の実際の回転速度とがずれたとしても、モータ制御装置10は、期間P2においてモータ20を矩形波電圧駆動で駆動するため、モータ20のロックやモータ20の回転不良を防止することができる。さらに、モータ制御装置10は、期間P2においてモータ20を矩形波電圧駆動で駆動することにより、当該処理順における回転速度と実際の回転速度とのずれを減少させる方向にモータ20を制御することができる。 Assume that a power control unit (not shown) provided in a vehicle 1 (see FIG. 1 ) and controlling a motor control device 10 recognizes the control of the motor 20 in a processing order such as "sudden deceleration → stop → acceleration." In this case, even if the rotation speed (in other words, the number of rotations) of the motor 20 in the processing order recognized by the power control unit deviates from the actual rotation speed of the motor 20, the motor control device 10 drives the motor 20 with a square wave voltage drive in period P2, thereby preventing the motor 20 from locking or rotation failure of the motor 20. Furthermore, by driving the motor 20 with a square wave voltage drive in period P2, the motor control device 10 can control the motor 20 in a direction that reduces the deviation between the rotation speed in the processing order and the actual rotation speed.

[4.他の実施形態]
駆動部11は、矩形波電圧駆動部111及びベクトル制御駆動部112のうちの非選択の方の動作を停止するように構成されていてもよい。これにより、モータ制御装置10は、処理負荷の低減を図ることができる。
4. Other embodiments
The drive unit 11 may be configured to stop the operation of the non-selected one of the rectangular wave voltage drive unit 111 and the vector control drive unit 112. This allows the motor control device 10 to reduce the processing load.

図3に示すステップS13において、切替部14は、トルク指令値τが変化したか否かを判定基準としているが、トルク指令値τの変化量を判定基準としてもよい。トルク指令値τの変化量として、例えばトルク指令値τの変化率(すなわちトルク指令値τの時間微分値)を用いてよい。具体的には、切替部14は、トルク指令値τの変化量が所定値(所定の閾値)以上の場合にモータ20の駆動をベクトル制御駆動から矩形波電圧駆動に切り替えさせてもよい(図3に示すステップS13からステップS14の流れ)。これにより、ノイズなどによるホール検出信号Huの誤検知に起因してトルク指令値τが僅かに変化しても、切替部14は、ステップS13の処理において、トルク指令値τが変化していないと判定できる。このため、モータ制御装置10は、低回転時のモータ20の駆動の安定化を図ることができる。 In step S13 shown in FIG. 3, the switching unit 14 uses whether the torque command value τ * has changed as a criterion for judgment, but the amount of change in the torque command value τ * may also be used as a criterion for judgment. For example, the rate of change in the torque command value τ * (i.e., the time differential value of the torque command value τ * ) may be used as the amount of change in the torque command value τ * . Specifically, the switching unit 14 may switch the drive of the motor 20 from vector control drive to square wave voltage drive when the amount of change in the torque command value τ * is equal to or greater than a predetermined value (predetermined threshold value) (flow from step S13 to step S14 shown in FIG. 3). As a result, even if the torque command value τ * changes slightly due to erroneous detection of the Hall detection signal Hu due to noise or the like, the switching unit 14 can determine that the torque command value τ * has not changed in the process of step S13. For this reason, the motor control device 10 can stabilize the drive of the motor 20 at low rotation speed.

図3に示すステップS15の処理において、切替部14は、低速時駆動を開始した後におけるホール検出信号の最初の変化を判定基準としているが、低速時駆動を開始してから所定期間が経過するまでホール検出信号の変化を判定しなくてもよい。これにより、モータ制御装置10は、低速時駆動でモータ20を駆動する期間を確実に確保できるので、モータ20のロックやモータ20の回転不良を防止することができる。 In the process of step S15 shown in FIG. 3, the switching unit 14 uses the first change in the Hall detection signal after the start of low-speed drive as the judgment criterion, but it is not necessary to judge the change in the Hall detection signal until a predetermined period has elapsed since the start of low-speed drive. This allows the motor control device 10 to reliably secure the period during which the motor 20 is driven in low-speed drive, thereby preventing the motor 20 from locking or malfunctioning.

モータ制御装置10では、モータ20の回転速度ωの算出と、低速時駆動における信号レベルの変化の検出とで同一のホール検出信号が用いられているが、異なるホール検出信号が用いられてもよい。 In the motor control device 10, the same Hall detection signal is used to calculate the rotation speed ω of the motor 20 and to detect changes in the signal level during low-speed driving, but different Hall detection signals may be used.

[4.上記実施形態によりサポートされる構成]
上記実施形態は、以下の構成の具体例である。
4. Configurations supported by the above embodiment
The above embodiment is a specific example of the following configuration.

(構成1)モータに設けられた固定子巻線に矩形波電圧を印加して前記モータを駆動する矩形波電圧駆動と、前記固定子巻線に正弦波電圧を印加して前記モータを駆動するベクトル制御駆動とによって前記モータを選択的に駆動可能な駆動部と、前記モータのトルクを追随させるトルク指令値を指令する指令部と、前記駆動部に対して前記モータの駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせる切替部と、を備え、前記切替部は、前記モータが前記ベクトル制御駆動によって閾値以下の回転速度で駆動されている状態で前記指令部から入力される前記トルク指令値が変化した場合に、前記モータの駆動を前記ベクトル制御駆動から前記矩形波電圧駆動に切り替えさせるモータ制御装置。
構成1のモータ制御装置によれば、モータの回転速度が急に低下した場合であっても、矩形波電圧駆動を行うことでモータを強制的に回転させ、モータの振動を抑制することができる。これにより、構成1のモータ制御装置によれば、低回転時のモータ出力の安定化を達成でき、延いてはエネルギー効率の改善に寄与することができる。
(Configuration 1) A motor control device comprising: a drive unit capable of selectively driving a motor by rectangular wave voltage drive, which applies a rectangular wave voltage to a stator winding provided in the motor to drive the motor, and vector control drive, which applies a sinusoidal wave voltage to the stator winding to drive the motor; a command unit that commands a torque command value that tracks the torque of the motor; and a switching unit that causes the drive unit to switch the drive of the motor to the rectangular wave voltage drive or the vector control drive, wherein the switching unit switches the drive of the motor from the vector control drive to the rectangular wave voltage drive when the torque command value input from the command unit changes while the motor is being driven by the vector control drive at a rotational speed equal to or lower than a threshold value.
According to the motor control device of configuration 1, even if the rotation speed of the motor suddenly drops, the motor can be forcibly rotated by driving it with a square wave voltage, thereby suppressing vibration of the motor. As a result, the motor control device of configuration 1 can achieve stabilization of the motor output at low rotation speeds, which in turn can contribute to improving energy efficiency.

(構成2)前記切替部は、前記トルク指令値の変化に基づいて切り替えた前記矩形波電圧駆動である低速時駆動によって前記モータを駆動させた後に、前記モータに設けられたロータの回転位置を示す位置信号の信号レベルが変化したことを条件に、前記低速時駆動による前記モータの駆動を終了させ、前記低速時駆動を終了させた時点での前記回転速度に応じて、前記モータの駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせる構成1に記載のモータ制御装置。
構成2のモータ制御装置によれば、低速時駆動の実行後もモータの回転速度に応じて適切なモータの駆動方法が選択されるため、モータを再度回転させた後も効率のよい駆動を行うことができる。
(Configuration 2) The motor control device described in Configuration 1, wherein the switching unit drives the motor using low-speed drive, which is the rectangular wave voltage drive switched based on a change in the torque command value, and then, on condition that a signal level of a position signal indicating the rotational position of a rotor provided in the motor has changed, ends the driving of the motor using the low-speed drive, and switches the driving of the motor to the rectangular wave voltage drive or the vector control drive depending on the rotational speed at the time the low-speed drive is ended.
According to the motor control device of configuration 2, an appropriate motor drive method is selected according to the motor rotation speed even after low-speed drive has been performed, so that the motor can be driven efficiently even after it is rotated again.

(構成3)前記切替部は、前記トルク指令値の変化量が所定値以上の場合に前記モータの駆動を前記ベクトル制御駆動から前記矩形波電圧駆動に切り替えさせる構成1又は2に記載のモータ制御装置。
構成3のモータ制御装置によれば、ノイズなどによる位置信号の誤検知に起因するトルク指令値の僅かな変化がトルク指令値の変化と判定されなくなるため、低回転時のモータの駆動の安定化を図ることができる。
(Configuration 3) The motor control device according to configuration 1 or 2, wherein the switching unit switches the drive of the motor from the vector control drive to the rectangular wave voltage drive when an amount of change in the torque command value is equal to or greater than a predetermined value.
According to the motor control device of configuration 3, slight changes in the torque command value resulting from erroneous detection of the position signal due to noise or the like are no longer judged to be changes in the torque command value, thereby stabilizing the drive of the motor at low rotation speeds.

(構成4)前記切替部は、前記トルク指令値が前記トルクを減少又は一定値に維持させる値から前記トルクを増加させるための値に変化した場合に、前記モータの駆動を前記ベクトル制御駆動から前記矩形波電圧駆動に切り替えさせる構成1から3までのいずれか一項に記載のモータ制御装置。
構成4のモータ制御装置によれば、モータの低速回転時に矩形波電圧駆動によってモータを強制的に回転させてモータがロックすることを抑制できる。
(Configuration 4) A motor control device described in any one of configurations 1 to 3, wherein the switching unit switches the drive of the motor from the vector control drive to the rectangular wave voltage drive when the torque command value changes from a value that reduces or maintains the torque at a constant value to a value that increases the torque.
According to the motor control device of configuration 4, when the motor is rotating at a low speed, it is possible to prevent the motor from being locked by forcibly rotating the motor by driving it with a square wave voltage .

(構成5)構成1から4までのいずれか一項に記載のモータ制御装置と、前記モータと、前記モータに設けられたロータの回転位置を示す位置信号を出力する位置検出部と、を備える車両。
構成5の車両によれば、構成1から4までのモータ制御装置と同様の効果が得られる。
(Configuration 5) A vehicle comprising: the motor control device according to any one of configurations 1 to 4; the motor; and a position detection unit that outputs a position signal indicating a rotational position of a rotor provided in the motor.
According to the vehicle of configuration 5, the same effects as those of the motor control device of configurations 1 to 4 can be obtained.

1…車両、10…モータ制御装置、11…駆動部、12…検出部、13…回転速度算出部、14…切替部、15…指令部、20…モータ、21u…U相巻線、21v…V相巻線、21w…W相巻線、22u,22v,22w…ホールセンサ、23…ロータ、111…矩形波電圧駆動部、112…ベクトル制御駆動部、113…インバータ部、113u…U相アーム、113v…V相アーム、113w…W相アーム、E1~E6…ステージ、Hu,Hv,Hw…ホール検出信号、Id…d軸電流指令値、Iq…q軸電流指令値、Iu…U相電流、Iv…V相電流、Iw…W相電流、Ln…正極側ライン、Lp…負極側ライン、P1,P2,P3…期間、Pau~Paz,Pbu~Pbz,Pu~Pz…パルス信号、Qu~Qz…半導体素子、Scd1,Scd2…駆動切替信号、Sθ…回転角信号、Sω…回転速度信号、Vu…U相交流電圧、Vv…V相交流電圧、Vw…W相交流電圧、θ…回転角、τ…トルク指令値、ω…回転速度 1...vehicle, 10...motor control device, 11...drive unit, 12...detection unit, 13...rotational speed calculation unit, 14...switching unit, 15...command unit, 20...motor, 21u...U-phase winding, 21v...V-phase winding, 21w...W-phase winding, 22u, 22v, 22w...Hall sensor, 23...rotor, 111...rectangular wave voltage drive unit, 112...vector control drive unit, 113...inverter unit, 113u...U-phase arm, 113v...V-phase arm, 113w...W-phase arm, E1 to E6...stage, Hu, Hv, Hw...Hall detection signal, Id * ...d-axis current command value, Iq * ...q-axis current command value, Iu...U-phase current, Iv...V-phase current, Iw...W-phase current, Ln...positive line, Lp...negative line, P1, P2, P3...period, Pau to Paz, Pbu to Pbz, Pu to Pz...pulse signal, Qu to Qz...semiconductor element, Scd1, Scd2...drive switching signal, Sθ...rotation angle signal, Sω...rotation speed signal, Vu...U-phase AC voltage, Vv...V-phase AC voltage, Vw...W-phase AC voltage, θ...rotation angle, τ * ...torque command value, ω...rotation speed

Claims (5)

モータ(20)に設けられた固定子巻線(21u,21v,21w)に矩形波電圧を印加して前記モータ(20)を駆動する矩形波電圧駆動と、前記固定子巻線(21u,21v,21w)に正弦波電圧を印加して前記モータ(20)を駆動するベクトル制御駆動とによって前記モータを選択的に駆動可能な駆動部(11)と、
前記モータ(20)のトルクを指示するトルク指令値(τ )を出力する指令部(15)と、
前記駆動部(11)に対して前記モータ(20)の駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせる切替部(14)と、
を備え、
前記切替部(14)は、
前記モータ(20)が前記ベクトル制御駆動によって制御されている場合において、前記モータの回転速度(ω)が閾値(ωth)以下となったのち、前記指令部(15)から入力される前記トルク指令値(τ )がトルク増加を指示する値に変化した場合に、前記モータ(20)の駆動を前記ベクトル制御駆動から前記矩形波電圧駆動に切り替えさせ、
記トルク指令値(τ)の前記変化に基づいて切り替えた前記矩形波電圧駆動である低速時駆動によって前記モータ(20)を駆動させた後に、前記モータ(20)に設けられたロータ(23)の回転位置を示す位置信号の信号レベルが変化したことを条件に、前記低速時駆動による前記モータ(20)の駆動を終了させ、前記低速時駆動を終了させた時点での前記回転速度(ω)に応じて、前記モータ(20)の駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせる
ータ制御装置(10)。
a drive unit (11) capable of selectively driving the motor (20) by a rectangular wave voltage drive that applies a rectangular wave voltage to stator windings (21u, 21v, 21w) provided in the motor (20) to drive the motor (20) and a vector control drive that applies a sinusoidal wave voltage to the stator windings (21u, 21v, 21w) to drive the motor (20);
A command unit (15) that outputs a torque command value (τ * ) that commands the torque of the motor (20) ;
A switching unit (14) that switches the drive of the motor (20) to the rectangular wave voltage drive or the vector control drive by the drive unit (11);
Equipped with
The switching unit (14) is
When the motor (20) is controlled by the vector control drive, if the rotation speed (ω) of the motor becomes equal to or lower than a threshold value (ωth) and then the torque command value (τ * ) input from the command unit (15) changes to a value instructing an increase in torque, the drive of the motor (20) is switched from the vector control drive to the rectangular wave voltage drive,
after driving the motor (20) by the low-speed drive, which is the square wave voltage drive switched based on the change in the torque command value (τ * ), on condition that a signal level of a position signal indicating a rotational position of a rotor (23) provided in the motor (20) has changed, the driving of the motor (20) by the low-speed drive is terminated, and the driving of the motor (20) is switched to the square wave voltage drive or the vector control drive according to the rotational speed (ω) at the time when the low-speed drive is terminated .
A motor control device (10).
モータ(20)に設けられた固定子巻線(21u,21v,21w)に矩形波電圧を印加して前記モータ(20)を駆動する矩形波電圧駆動と、前記固定子巻線(21u,21v,21w)に正弦波電圧を印加して前記モータ(20)を駆動するベクトル制御駆動とによって前記モータを選択的に駆動可能な駆動部(11)と、
前記モータ(20)のトルクを指示するトルク指令値(τ )を出力する指令部(15)と、
前記駆動部(11)に対して前記モータ(20)の駆動を前記矩形波電圧駆動又は前記ベクトル制御駆動に切り替えさせる切替部(14)と、
を備え、
前記切替部(14)は、
前記モータ(20)が前記ベクトル制御駆動によって制御されている場合において、前記モータの回転速度(ω)が閾値(ωth)以下となったのち、前記指令部(15)から入力される前記トルク指令値(τ )がトルク増加を指示する値に変化した場合に、前記モータ(20)の駆動を前記ベクトル制御駆動から前記矩形波電圧駆動に切り替えさせ、
記トルク指令値(τ)の前記変化において指示されたトルク増加量が所定値以上の場合に前記モータ(20)の駆動を前記ベクトル制御駆動から前記矩形波電圧駆動に切り替えさせる
ータ制御装置(10)。
a drive unit (11) capable of selectively driving the motor (20) by a rectangular wave voltage drive that applies a rectangular wave voltage to stator windings (21u, 21v, 21w) provided in the motor (20) to drive the motor (20) and a vector control drive that applies a sinusoidal wave voltage to the stator windings (21u, 21v, 21w) to drive the motor (20);
A command unit (15) that outputs a torque command value (τ * ) that commands the torque of the motor (20) ;
A switching unit (14) that switches the drive of the motor (20) to the rectangular wave voltage drive or the vector control drive by the drive unit (11);
Equipped with
The switching unit (14) is
When the motor (20) is controlled by the vector control drive, if the rotation speed (ω) of the motor becomes equal to or lower than a threshold value (ωth) and then the torque command value (τ * ) input from the command unit (15) changes to a value instructing an increase in torque, the drive of the motor (20) is switched from the vector control drive to the rectangular wave voltage drive,
When a torque increase amount commanded in the change of the torque command value (τ * ) is equal to or greater than a predetermined value, the drive of the motor (20) is switched from the vector control drive to the rectangular wave voltage drive .
A motor control device (10).
記トルク指令値(τ)の前記変化は、トルクを減少又は一定値に維持させる値からトルクを増加させるための値への変化である、
請求項1に記載のモータ制御装置(10)。
The change in the torque command value (τ * ) is a change from a value that reduces or maintains the torque at a constant value to a value that increases the torque.
The motor control device (10) of claim 1.
前記トルク指令値(τThe torque command value (τ * )の前記変化は、トルクを減少又は一定値に維持させる値からトルクを増加させるための値への変化である、) from a value that reduces or keeps the torque constant to a value that increases the torque,
請求項2に記載のモータ制御装置(10)。The motor control device (10) of claim 2.
請求項1から4までのいずれか一項に記載のモータ制御装置(10)と、
前記モータ(20)と、
前記モータ(20)に設けられたロータ(23)の回転位置を示す位置信号(Hu,Hv,Hw)を出力する位置検出部(22u,22v,22w)と、
を備える車両。
A motor control device (10) according to any one of claims 1 to 4,
The motor (20);
a position detection unit (22u, 22v, 22w) that outputs position signals (Hu, Hv, Hw) that indicate a rotational position of a rotor (23) provided in the motor (20);
A vehicle equipped with.
JP2023043396A 2023-03-17 2023-03-17 Motor control device and vehicle Active JP7699620B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023043396A JP7699620B2 (en) 2023-03-17 2023-03-17 Motor control device and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023043396A JP7699620B2 (en) 2023-03-17 2023-03-17 Motor control device and vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2024132571A JP2024132571A (en) 2024-10-01
JP7699620B2 true JP7699620B2 (en) 2025-06-27

Family

ID=92909019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023043396A Active JP7699620B2 (en) 2023-03-17 2023-03-17 Motor control device and vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7699620B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016220466A (en) 2015-05-25 2016-12-22 株式会社デンソー Rotating electrical machine control device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016220466A (en) 2015-05-25 2016-12-22 株式会社デンソー Rotating electrical machine control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024132571A (en) 2024-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2573934B1 (en) Control device without a rotation sensor
JP3695342B2 (en) Electric motor control device
US8766575B2 (en) Synchronous electric motor drive system
JP4667608B2 (en) AC motor drive control device
JP4239538B2 (en) Electric machine control device, electric machine control method and program
CN103684129A (en) Sensorless driving apparatus and sensorless driving method for brushless motor
JP4715576B2 (en) Electric drive control device and electric drive control method
CN103918173B (en) Synchronous motor control system
JP2004166415A (en) Motor drive controller
CN111279607B (en) Control device for rotating electrical machine
JP3753074B2 (en) DC brushless motor device
JP7070064B2 (en) Rotating electric machine control device
CN110247610A (en) Control device of electric motor
JP7699620B2 (en) Motor control device and vehicle
JP4007309B2 (en) Motor control device and motor control method
CN111919379B (en) Motor control devices, electric vehicles
JP4281316B2 (en) Electric machine control device, electric machine control method and program
JP7637867B2 (en) Motor control device and vehicle
JP2007274843A (en) Unit and method for electromotive drive control
JP4476049B2 (en) Brushless motor control device
JP7226263B2 (en) vehicle motor drive
KR102949068B1 (en) Motor drive device
JP4154687B2 (en) Motor control device
JP4224965B2 (en) Discharge control device, discharge control method, and program
JP2021108527A (en) Permanent magnet synchronous machine control device and its method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20241022

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250117

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20250117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20250117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250311

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250519

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250527

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250617

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7699620

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150