(57)【要約】【課題】上位コントローラからモータ制御装置へ送信される目標指令値の分解能を向上させることが可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置は、上位コントローラと通信するための通信インターフェイス回路と、モータを駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御回路とを備える。制御回路は、通信インターフェイス回路を介して、モータに対する目標指令値に対応する指令ＰＷＭ信号を上位コントローラから受信する。指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比の各々は、目標指令値に応じて可変である。制御回路は、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比を解析し、当該解析結果に基づいて目標指令値を算出し、目標指令値に従ってモータを駆動するための駆動信号を駆動回路へ出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位コントローラと通信するための通信インターフェイス回路と、
モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記通信インターフェイス回路を介して、前記モータに対する目標指令値に対応する指令ＰＷＭ信号を前記上位コントローラから受信し、
前記指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比の各々は、前記目標指令値に応じて可変であり、
前記制御回路は、前記指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比を解析し、当該解析結果に基づいて前記目標指令値を算出し、前記目標指令値に従って前記モータを駆動するための駆動信号を前記駆動回路へ出力する、モータ制御装置。
【請求項２】
前記制御回路は、複数の周波数範囲のうち前記パルス周波数が含まれる周波数範囲を解析し、前記解析された周波数範囲に対して予め定められた、前記デューティ比と前記目標指令値との対応関係に基づいて、前記目標指令値を算出する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記パルス周波数が第１周波数範囲に含まれる場合、前記デューティ比が大きいほど前記目標指令値は大きく、
前記パルス周波数が前記第１周波数範囲の次の第２周波数範囲に含まれる場合、前記デューティ比が小さいほど前記目標指令値が大きい、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記パルス周波数が前記第１周波数範囲内の第１の値であって、かつ前記デューティ比が最大値である場合の前記目標指令値と、前記パルス周波数が前記第２周波数範囲内の第２の値であって、かつ前記デューティ比が最大値である場合の前記目標指令値とは、同一の値または連続する値である、請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
上位コントローラと、
前記上位コントローラからの指令に従ってモータを制御するモータ制御装置とを備え、
前記モータ制御装置は、
前記上位コントローラと通信するための通信インターフェイス回路と、
前記モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路とを含み、
前記制御回路は、前記通信インターフェイス回路を介して、目標指令値に対応する指令ＰＷＭ信号を前記上位コントローラから受信し、
前記指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比の各々は、前記目標指令値に応じて可変であり、
前記制御回路は、前記指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比を解析し、当該解析結果に基づいて前記目標指令値を算出し、前記目標指令値に従って前記モータを駆動するための駆動信号を前記駆動回路へ出力する、モータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、モータ制御装置、およびモータ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、二輪車、船舶等に搭載されるモータ制御装置にはコンピュータが内蔵されており、モータ制御装置自体で細かな制御を行なうように構成されている。モータ制御装置には、上位コントローラから通信によって指令値が与えられることが多い。このようなモータ制御装置と上位コントローラとの通信には、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse  Width  Modulation）を用いることができる。
【０００３】
例えば、特開２０１４−２０４５１号公報（特許文献１）には、メインコンピュータからポンプ駆動コンピュータに向けた、目標値及びオイル温度の送信は、目標値及びオイル温度に応じたＰＷＭ通信によって行なわれることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２０４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、パルス信号の周波数がｆ１に固定されている場合にはデューティ比の違いが目標値を示し、周波数がｆ２に固定されている場合にはデューティ比の違いがオイル温度を示している。
【０００６】
このように、特許文献１では、デューティ比の違いに応じて目標値（あるいはオイル温度）が定まるように構成されているため、目標値の分解能を向上させるためにはデューティ比の検出精度を向上させる必要がある。しかし、２つの装置間でＰＷＭ通信を行なう場合、装置間のデータの伝搬遅延、および通信インターフェイス回路を経由することによるノイズ等の影響により、デューティ比に誤差が発生する。したがって、デューティ比の検出精度の向上に限界があることから、目標値の分解能を向上させることが困難であった。
【０００７】
本開示のある局面における目的は、上位コントローラからモータ制御装置へ送信される目標指令値の分解能を向上させることが可能なモータ制御装置、およびモータ制御システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施の形態に従うモータ制御装置は、上位コントローラと通信するための通信インターフェイス回路と、モータを駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御回路とを備える。制御回路は、通信インターフェイス回路を介して、モータに対する目標指令値に対応する指令ＰＷＭ信号を上位コントローラから受信する。指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比の各々は、目標指令値に応じて可変である。制御回路は、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比を解析し、当該解析結果に基づいて目標指令値を算出し、目標指令値に従ってモータを駆動するための駆動信号を駆動回路へ出力する。
【０００９】
他の実施の形態に従うモータ制御システムは、上位コントローラと、上位コントローラからの指令に従ってモータを制御するモータ制御装置とを備える。モータ制御装置は、上位コントローラと通信するための通信インターフェイス回路と、モータを駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御回路とを含む。制御回路は、通信インターフェイス回路を介して、目標指令値に対応する指令ＰＷＭ信号を上位コントローラから受信する。指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比の各々は、目標指令値に応じて可変である。制御回路は、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比を解析し、当該解析結果に基づいて目標指令値を算出し、目標指令値に従ってモータを駆動するための駆動信号を駆動回路へ出力する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、上位コントローラからモータ制御装置へ送信される目標指令値の分解能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に従うモータ制御システムの構成を示す図である。
【図２】比較例に従う指令ＰＷＭ信号の特性例を示す図である。
【図３】比較例に従う指令ＰＷＭ信号の特性例を示す図である。
【図４】本実施の形態に従う指令ＰＷＭ信号と指令回転数との関係を説明するための図である。
【図５】パルス周波数の切り替えに応じてデューティ比の変化方向を切り替える場合の指令回転数を示す図である。
【図６】パルス周波数の切り替えに応じてデューティ比の変化方向を切り替えない場合の指令回転数を示す図である。
【図７】図５の例においてパルス周波数の切り替えタイミングが遅れた場合の指令回転数の変化を示す図である。
【図８】図６の例においてパルス周波数の切り替えタイミングが遅れた場合の指令回転数の変化を示す図である。
【図９】本実施の形態に従うモータ制御装置および上位コントローラの機能ブロック図である。
【図１０】本実施の形態に従う上位コントローラの処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本実施の形態に従うモータ制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１３】
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態に従うモータ制御システムの構成を示す図である。図１を参照して、モータ制御システム１００は、モータ制御装置１０と、上位コントローラ２０と、モータ３０とを含む。モータ３０は、例えば、自動車、二輪車、船舶等に用いられる補機（例えば、電動オイルポンプ）に内蔵されるモータである。
【００１４】
上位コントローラ２０は、例えば、トランスミッション制御用のＥＣＵ（engine  control  unit）であり、モータ制御装置１０に対して指令を出力する。上位コントローラ２０は、マイクロプロセッサ、およびＲＯＭ（Read  only  memory）、ＲＡＭ（Random  access  memory）といったメモリ等から構成される制御回路２１と、モータ制御装置１０と通信するための通信インターフェイス回路２２とを含む。
【００１５】
モータ制御装置１０は、例えば、補機に内蔵されたモータ３０を制御するための装置である。モータ制御装置１０は、上位コントローラ２０からの指令に従ってモータ３０を制御する。具体的には、モータ制御装置１０は、上位コントローラ２０と通信するための通信インターフェイス回路１２と、モータ３０を駆動する駆動回路１３と、駆動回路１３を制御する制御回路１１とを含む。制御回路１１は、マイクロプロセッサ、およびＲＯＭ、ＲＡＭといったメモリ等から構成される。
【００１６】
制御回路１１は、通信インターフェイス回路１２を介して、モータ３０に対する目標指令値に対応する指令ＰＷＭ信号を上位コントローラ２０から受信する。本実施の形態では、目標指令値がモータ回転数であるとして説明するが、例えば、モータ電流値、トルク等であってもよい。以下の説明では、上位コントローラ２０によって演算される目標指令値としてのモータ回転数を「指令回転数」とも称する。
【００１７】
また、詳細は後述するが、本実施の形態に従うモータ制御システム１００では、上位コントローラ２０からモータ制御装置１０へ送信される指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティの各々は、指令回転数に応じて可変である。これにより、デューティ比（あるいは、パルス周波数）の検出精度を向上させなくても、指令回転数の分解能を向上することができる。
【００１８】
制御回路１１は、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比を解析し、当該解析結果に基づいて指令回転数を算出する。制御回路１１は、算出した指令回転数と、回転数センサ（図示しない）により検出された実際のモータ回転数との偏差に応じて、モータ駆動信号（例えば、ＰＷＭ信号）を生成する。例えば、制御回路１１は、公知のフィードバック制御を実施して、実際のモータ回転数が指令回転数に近づくようにモータ３０を駆動させるモータ駆動信号を生成する。制御回路１１は、モータ駆動信号を駆動回路１３へ出力する。
【００１９】
なお、目標指令値がモータ回転数ではなく、モータ電流値（あるいは、トルク）等である場合には、制御回路１１は、各種センサにより検出された実際のモータ電流値（あるいは、トルク）と、目標指令値との偏差に応じてモータ駆動信号を生成する。
【００２０】
また、制御回路１１は、モータ３０の駆動状態およびモータ制御装置１０自体の異常等が発生した場合に、その異常を示すステータス信号を、通信インターフェイス回路１２を介して、上位コントローラ２０に送信する。
【００２１】
駆動回路１３は、インバータ回路で構成されており、制御回路１１から受信したモータ駆動信号に基づき、スイッチング素子をオン／オフ作動することによってモータ３０を回転駆動する。
【００２２】
＜指令回転数と指令ＰＷＭ信号との関係＞
上位コントローラ２０にて算出された目標指令値（ここでは、指令回転数）と、指令ＰＷＭ信号との関係について説明する。
【００２３】
本実施の形態の利点の説明を容易にするため、まず、比較例として、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数が固定、デューティ比が可変である構成、および指令ＰＷＭ信号のデューティ比が固定、パルス周波数が可変である構成について説明する。
【００２４】
図２および図３は、比較例に従う指令ＰＷＭ信号の特性例を示す図である。上位コントローラから送信される指令ＰＷＭ信号は、モータの指令回転数を表わすものとする。また、指令ＰＷＭ信号のデューティ比は１０％〜９０％の範囲で変更可能であり、モータ３０の最大回転数を４０００ｒｐｍとする。
【００２５】
図２の例では、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数が固定されており、デューティ比が１０％から９０％に増大するにつれて、指令回転数が０から４０００ｒｐｍに増大している。ここで、例えば、指令回転数の分解能を４０ｒｐｍ（すなわち、最大回転数の１％）にするためには、デューティ比の検出精度を約±０．８％にする必要がある。しかし、上位コントローラとモータ制御装置間の伝搬遅延、および通信インターフェイス回路を経由する波形のなまり要因等によりデューティ比の検出精度には限界がある（例えば、１％程度）。そのため、上記の検出精度を実現しようとすると、ケーブル長が制約されたり、高速化のための高額な部品を選定しなければならない等の問題が生じる。
【００２６】
図３の例では、デューティ比が固定されており、パルス周波数が５０Ｈｚ〜５００Ｈｚに増大するにつれて、指令回転数が０から４０００ｒｐｍに増大している。パルス周波数を可変にした場合でも、パルス周波数の検出精度を向上させる必要があるため、上記と同様の問題が生じる。
【００２７】
図４は、本実施の形態に従う指令ＰＷＭ信号と指令回転数との関係を説明するための図である。図４には、指令回転数、指令ＰＷＭ信号のデューティ比、および指令ＰＷＭ信号のパルス周波数の時間変化が示されている。より具体的には、指令回転数を０ｒｐｍから４０００ｒｐｍに連続して増大した場合における、指令ＰＷＭ信号のデューティ比およびパルス周波数が示されている。
【００２８】
図４を参照して、パルス周波数は、５０Ｈｚ，１００Ｈｚ，・・・，４５０Ｈｚ，５００Ｈｚというように５０Ｈｚずつ変化している。具体的には、パルス周波数は、５０Ｈｚから５００Ｈｚまで１０段階で変化しており、ｎ段階目（ただし、ｎは１〜１０の整数）のパルス周波数Ｆｎは（５０×ｎ）Ｈｚである。なお、パルス周波数を何Ｈｚずつ変化させるのかは、パルス周波数の検出精度に応じて適宜決定すればよい。
【００２９】
デューティ比の検出精度は１％であり、デューティ比は１０％から９０％まで１％ずつ変化する。パルス周波数が５０Ｈｚの場合、デューティ比が１０％から９０％へ大きくなるにつれて指令回転数が大きくなっている。一方、パルス周波数が１００Ｈｚの場合、デューティ比が９０％から１０％へ小さくなるにつれて指令回転数は大きくなっている。以下同様に、パルス周波数が１５０Ｈｚ，２５０Ｈｚ，３５０Ｈｚ，４５０Ｈｚの場合には、デューティ比が大きいほど指令回転数は大きく、パルス周波数が２００Ｈｚ，３００Ｈｚ，４００Ｈｚ，５００Ｈｚの場合には、デューティ比が小さいほど指令回転数は大きくなっている。このようにデューティ比を変化させている理由については後述する。
【００３０】
各パルス周波数においてデューティ比を変化させることで、指令回転数を表わすことができる。例えば、パルス周波数が５０Ｈｚの場合にデューティ比を変化させることで０〜４００ｒｐｍの指令回転数を表わすことができ、パルス周波数が５００Ｈｚの場合にデューティ比を変化させることで３６００〜４０００ｒｐｍの指令回転数を表わすことができる。したがって、デューティ比を１０％から９０％まで１％ずつ変化させた場合、デューティ比１％が５ｒｐｍの指令回転数に対応する。
【００３１】
一方、比較例のように、デューティ比のみを１０％から９０％まで１％ずつ変化させることで０〜４０００ｒｐｍの指令回転数を表わす場合には、デューティ比１％が５０ｒｐｍの指令回転数に対応する。このことから、本実施の形態では、デューティ比の検出精度（例えば、１％）を向上させることなく、比較例の１０倍の指令回転数の分解能を得ることができる。
【００３２】
なお、図４の例では、パルス周波数を５０Ｈｚ，１００Ｈｚ，・・・，５００Ｈｚと５０Ｈｚずつ変化させる構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、パルス周波数を１０段階で変化させる場合、ｎ段階目のパルス周波数Ｆｎはｎ段階目に対応する所定の周波数範囲Ｒｎに含まれていればよい。
【００３３】
例えば、周波数範囲Ｒ１が２５Ｈｚ以上７５Ｈｚ未満、周波数範囲Ｒ２が７５Ｈｚ以上１２５Ｈｚ未満、周波数範囲Ｒ３が１２５Ｈｚ以上１７５Ｈｚ未満、・・・、周波数範囲Ｒ９が４２５Ｈｚ以上４７５Ｈｚ未満、周波数範囲Ｒ１０が４７５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下と定義されているとする。
【００３４】
この場合、２５Ｈｚ≦Ｆ１＜７５Ｈｚ、７５Ｈｚ≦Ｆ２＜１２５Ｈｚ、・・・、４２５Ｈｚ≦Ｆ９＜４７５Ｈｚ、４７５Ｈｚ≦Ｆ１０≦５００Ｈｚを満たし、かつパルス周波数が５０Ｈｚずつ変化する構成であってもよい。例えば、パルス周波数Ｆ１〜Ｆ１０は、それぞれ３０Ｈｚ，８０Ｈｚ，・・・，４３０Ｈｚ，４８０Ｈｚであってもよい。
【００３５】
次に、パルス周波数を切り替えるごとに、指令回転数に対するデューティ比の変化方向を切り替える理由について説明する。
【００３６】
図５は、パルス周波数の切り替えに応じてデューティ比の変化方向を切り替える場合の指令回転数を示す図である。ここでは、上位コントローラ２０が指令回転数を増大させる場合において、パルス周波数が５０Ｈｚから１００Ｈｚに切り替えられるタイミングの指令回転数に着目する。これは、図６〜図８についても同様である。
【００３７】
図５を参照して、時刻ｔ０〜ｔ１の期間では、指令回転数は３９５ｒｐｍであり、当該指令回転数に対応する指令ＰＷＭ信号は、パルス周波数“５０Ｈｚ”およびデューティ比“８９％”を有する。また、時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、指令回転数は４００ｒｐｍであり、当該指令回転数に対応する指令ＰＷＭ信号は、パルス周波数“５０Ｈｚ”およびデューティ比“９０％”を有する。パルス周波数が５０Ｈｚの場合には、デューティ比が大きくなるほど指令回転数が大きくなる。
【００３８】
時刻ｔ２において、パルス周波数は５０Ｈｚから１００Ｈｚに切り替わるが、デューティ比は変更されず９０％を維持している。これは、パルス周波数が１００Ｈｚの場合には、５０Ｈｚの場合と異なり、デューティ比が小さくなるほど指令回転数を大きくするためである。
【００３９】
時刻ｔ２〜ｔ３の期間でも、指令回転数は４００ｒｐｍであり、当該指令回転数に対応する指令ＰＷＭ信号は、パルス周波数“１００Ｈｚ”およびデューティ比“９０％”を有する。図５に示すように、パルス周波数が５０Ｈｚ、かつデューティ比が９０％である場合の指令回転数は、パルス周波数が１００Ｈｚ、かつデューティ比が９０％である場合の指令回転数と同一である。
【００４０】
図５に示すように、指令回転数を増大させているときに指令回転数“４００ｒｐｍ”に対応する指令ＰＷＭ信号を生成する場合、上位コントローラ２０は、まず、パルス周波数“５０Ｈｚ”かつデューティ比“９０％”を有する指令ＰＷＭ信号を生成し、それから、パルス周波数“１００Ｈｚ”かつデューティ比“９０％”を有する指令ＰＷＭ信号を生成する。
【００４１】
一方、指令回転数を減少させているときに指令回転数“４００ｒｐｍ”に対応する指令ＰＷＭ信号を生成する場合、上位コントローラ２０は、まず、パルス周波数“１００Ｈｚ”かつデューティ比“９０％”を有する指令ＰＷＭ信号を生成し、それから、パルス周波数“５０Ｈｚ”かつデューティ比“９０％”を有する指令ＰＷＭ信号を生成する。
【００４２】
時刻ｔ３において、デューティ比が８９％に変化すると、指令ＰＷＭ信号に対応する指令回転数は４０５ｒｐｍとなる。このように、パルス周波数の切り替えに応じて指令回転数に対するデューティ比の変化方向を切り替える場合には、パルス周波数の切り替え前後において、デューティ比が連続的に変化していることがわかる。
【００４３】
図６は、パルス周波数の切り替えに応じてデューティ比の変化方向を切り替えない場合の指令回転数を示す図である。図６を参照して、図５と同様に、時刻ｔ０〜ｔ１の期間では指令ＰＷＭ信号に対応する指令回転数は３９５ｒｐｍであり、時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、指令ＰＷＭ信号に対応する指令回転数は４００ｒｐｍである。
【００４４】
しかし、図６の例では、時刻ｔ２において、パルス周波数が５０Ｈｚから１００Ｈｚへの変更と同時に、デューティ比も９０％から１０％に変更される。これは、パルス周波数が１００Ｈｚの場合にも、５０Ｈｚの場合と同様に、デューティ比が大きくなるほど指令回転数を大きくするためである。
【００４５】
時刻ｔ２〜ｔ３の期間では、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数が１００Ｈｚ、デューティ比が１０％となっており、当該指令ＰＷＭ信号に対応する指令回転数は４００ｒｐｍである。時刻ｔ３において、デューティ比が１１％に変化すると、指令ＰＷＭ信号に対応する指令回転数は４０５ｒｐｍとなる。このように、パルス周波数の切り替えに応じて指令回転数に対するデューティ比の変化方向を切り替えない場合には、パルス周波数の切り替え前後において、デューティ比が急激に変化していることがわかる。
【００４６】
図７は、図５の例においてパルス周波数の切り替えタイミングが遅れた場合の指令回転数の変化を示す図である。図５の例では時刻ｔ２において、パルス周波数が５０Ｈｚから１００Ｈｚに切り替えられていたが、図７の例では、パルス周波数の切り替えタイミングが何らかの事情により遅れており、時刻ｔ２においてもパルス周波数が５０Ｈｚのままである。時刻ｔ２においては、デューティ比は９０％であるため、指令ＰＷＭ信号に対応する指令回転数は４００ｒｐｍである。時刻ｔ２ａにおいて、パルス周波数が５０Ｈｚから１００Ｈｚに切り替えられても、指令ＰＷＭ信号に対応する指令回転数は４００ｒｐｍである。
【００４７】
図８は、図６の例においてパルス周波数の切り替えタイミングが遅れた場合の指令回転数の変化を示す図である。図６の例では時刻ｔ２において、パルス周波数が５０Ｈｚから１００Ｈｚに切り替えられていたが、図８の例では、パルス周波数の切り替えタイミングが何らかの事情により遅れており、時刻ｔ２においてもパルス周波数が５０Ｈｚのままである。ここで、時刻ｔ２においては、デューティ比は１０％であるため、指令ＰＷＭ信号に対応する指令回転数は０ｒｐｍに急激に変化してしまう。その後、時刻ｔ２ａにおいて、パルス周波数が５０Ｈｚから１００Ｈｚに切り替えられると、指令ＰＷＭ信号に対応する指令回転数が４００ｒｐｍに復帰する。
【００４８】
図５の場合には、パルス周波数の切り替え前後においてデューティ比が連続的に変化している。すなわち、パルス周波数およびデューティ比の変更が同時に発生しないようにしている。そのため、図７に示すように、パルス周波数の切り替えタイミングが対応するデューティ比に対して意図せず遅れた場合であっても、今回の指令回転数が前回の指令回転数と同一になるため、指令回転数が急激に変化することはない。
【００４９】
一方、図６の場合には、パルス周波数の切り替え前後においてデューティ比が急激に変化している。すなわち、パルス周波数およびデューティ比の変更が同時に発生する。そのため、図８に示すように、パルス周波数の切り替えタイミングが対応するデューティ比に対して意図せず遅れた場合には、指令回転数が急激に変化してしまう。
【００５０】
したがって、パルス周波数を切り替えるごとにデューティ比の変化方向を逆にして、パルス周波数の切り替え前後においてデューティ比を連続的に変化させる構成の方がより好ましい。
【００５１】
＜機能構成＞
図９は、本実施の形態に従うモータ制御装置１０および上位コントローラ２０の機能ブロック図である。図９を参照して、上位コントローラ２０は、主な機能構成として、目標値演算部２０１と、指令ＰＷＭ信号生成部２０３とを含む。典型的には、これらの各機能は、上位コントローラ２０の制御回路２１内のマイクロプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
【００５２】
目標値演算部２０１は、車両の状況（運転条件）を検出する各種センサからの信号の入力を受け付けて、当該信号に基づいて、補機に内蔵されるモータ３０の回転数の目標指令値（すなわち、指令回転数）を演算する。
【００５３】
指令ＰＷＭ信号生成部２０３は、指令回転数に対応する指令ＰＷＭ信号を生成する。具体的には、指令ＰＷＭ信号生成部２０３は、内部メモリに記憶された変換テーブルを用いて、指令回転数に対応する指令ＰＷＭ信号のパルス周波数と、指令ＰＷＭ信号のデューティ比を算出する。変換テーブルは、指令回転数と、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比とを関連付けたテーブルであり、指令回転数を指令ＰＷＭ信号に変換するために用いられる。
【００５４】
指令ＰＷＭ信号生成部２０３は、算出したパルス周波数およびデューティ比を有するＰＷＭ信号を、指令回転数に対応する指令ＰＷＭ信号として生成する。指令ＰＷＭ信号生成部２０３は、通信インターフェイス回路２２を介して、指令ＰＷＭ信号をモータ制御装置１０に送信する。
【００５５】
モータ制御装置１０は、主な機能構成として、信号受信部１５１と、目標指令値演算部１５３と、駆動信号生成部１５５とを含む。典型的には、これらの各機能は、モータ制御装置１０の制御回路１１内のマイクロプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
【００５６】
信号受信部１５１は、通信インターフェイス回路１２を介して、指令ＰＷＭ信号を受信する。目標指令値演算部１５３は、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比を解析し、当該解析結果に基づいて指令回転数を算出する。
【００５７】
具体的には、目標指令値演算部１５３は、複数の周波数範囲（例えば、周波数範囲Ｒ１〜Ｒ１０）のうち指令ＰＷＭ信号のパルス周波数が含まれる周波数範囲を解析し、当該解析された周波数範囲とデューティ比との組み合わせに基づいて、指令回転数を算出する。詳細には、目標指令値演算部１５３は、当該解析された周波数範囲に対して予め定められた、デューティ比と指令回転数との対応関係に基づいて、当該指令回転数を算出する。
【００５８】
例えば、パルス周波数が１５０Ｈｚであった場合、目標指令値演算部１５３は、複数の周波数範囲Ｒ１〜Ｒ１０のうち、当該パルス周波数が周波数範囲Ｒ３（すなわち、１２５Ｈｚ以上１７５Ｈｚ未満）に含まれると判断する。
【００５９】
図４の例では、周波数範囲Ｒ３に対して、１０％〜９０％のデューティ比に、８００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍの指令回転数がそれぞれ対応付けられている。したがって、例えば、目標指令値演算部１５３は、このようなデューティ比と指令回転数との対応関係に基づいて、デューティ比が５０％であった場合には指令回転数が１０００ｒｐｍであると演算する。
【００６０】
また、パルス周波数が周波数範囲Ｒ１（すなわち、２５Ｈｚ以上７５Ｈｚ未満）に含まれる場合、デューティ比が大きいほど指令回転数が大きくなっており、パルス周波数が周波数範囲Ｒ１の次の周波数範囲Ｒ２（すなわち、７５Ｈｚ以上１２５Ｈｚ未満）に含まれる場合、デューティ比が小さいほど指令回転数が大きくなっている。同様に、パルス周波数が周波数範囲Ｒ３，Ｒ５，・・・，Ｒ９に含まれる場合、デューティ比が大きいほど指令回転数は大きく、パルス周波数が周波数範囲Ｒ４，Ｒ６，・・・，Ｒ１０に含まれる場合、デューティ比が小さいほど指令回転数は大きくなる。
【００６１】
さらに、パルス周波数が周波数範囲Ｒ１内の５０Ｈｚであって、かつデューティ比が最大値（例えば、９０％）である場合の指令回転数（例えば、４００ｒｐｍ）は、パルス周波数が周波数範囲Ｒ２内の１００Ｈｚであって、かつデューティ比が最大値（例えば、９０％）である場合の指令回転数と同一である。これは、他の連続する周波数範囲Ｒｍおよび周波数範囲Ｒ（ｍ＋１）同士（ただし、ｍは３，５，７，９）についても同様である。
【００６２】
また、パルス周波数が周波数範囲Ｒ２内の１００Ｈｚであって、かつデューティ比が最小値（例えば、１０％）である場合の指令回転数（例えば、８００ｒｐｍ）は、パルス周波数が周波数範囲Ｒ３内の１５０Ｈｚであって、かつデューティ比が最小値である場合の指令回転数と同一である。これは、他の連続する周波数範囲Ｒｋおよび周波数範囲Ｒ（ｋ＋１）同士（ただし、ｋは４，６，８）についても同様である。
【００６３】
駆動信号生成部１５５は、指令回転数に従ってモータ３０を駆動するための駆動信号を生成する。具体的には、駆動信号生成部１５５は、指令回転数と実際のモータ回転数との偏差に応じて、実際のモータ回転数が指令回転数に近づくようにモータ３０を駆動させるモータ駆動信号を生成する。駆動信号生成部１５５は、生成したモータ駆動信号を駆動回路１３へ出力する。
【００６４】
＜処理手順＞
図１０は、本実施の形態に従う上位コントローラ２０の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１０の各ステップは、主に、上位コントローラ２０の制御回路２１によって実行される。
【００６５】
図１０においては、図４に示すように、指令ＰＷＭ信号のパルス周波数は５０Ｈｚ，１００Ｈｚ，・・・，４５０Ｈｚ，５００Ｈｚと５０Ｈｚずつ変化するものとし、デューティ比は１０％〜９０％の範囲を１％ずつ変化するものとする。これは、図１１においても同様である。
【００６６】
図１０を参照して、上位コントローラ２０は、各種センサからの信号に基づいて、モータ３０の指令回転数を演算する（ステップＳ１０）。上位コントローラ２０は、演算した指令回転数に対応する指令ＰＷＭ信号のパルス周波数を算出する（ステップＳ１２）。例えば、演算した指令回転数が５００ｒｐｍである場合、上位コントローラ２０は、周波数範囲Ｒ２に含まれる１００Ｈｚを指令ＰＷＭ信号のパルス周波数として算出する。
【００６７】
上位コントローラ２０は、算出されたパルス周波数の１００Ｈｚによる剰余が０であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。剰余が０ではない場合には（ステップＳ１４においてＮＯ）、上位コントローラ２０は、算出されたパルス周波数と、デューティ比が大きいほど指令回転数が大きいという条件Ｃ１とに基づいて、指令回転数に対応する指令ＰＷＭ信号のデューティ比を算出する（ステップＳ１６）。
【００６８】
例えば、演算された指令回転数が３００ｒｐｍである場合には、ステップＳ１２においてパルス周波数は５０Ｈｚと算出され、剰余が０とはならない。ここで、パルス周波数が５０Ｈｚの場合には指令回転数は０ｒｐｍ〜４００ｒｐｍを取り得る。また、デューティ比が１０％から９０％へ大きくなるほど指令回転数が大きいとの条件Ｃ１を満たす必要がある。このことから、上位コントローラ２０は、３００ｒｐｍの指令回転数に対応するデューティ比を７０％として算出する。
【００６９】
一方、剰余が０である場合には（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、上位コントローラ２０は、算出されたパルス周波数と、デューティ比が小さいほど指令回転数が大きいという条件Ｃ２とに基づいて、指令回転数に対応する指令ＰＷＭ信号のデューティ比を算出する（ステップＳ１８）。
【００７０】
例えば、演算された指令回転数が５００ｒｐｍである場合には、ステップＳ１２でパルス周波数は１００Ｈｚと算出されるため、剰余が０となる。ここで、パルス周波数が１００Ｈｚの場合には指令回転数は４００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍを取り得る。また、デューティ比が９０％から１０％へ小さくなるほど指令回転数が大きいとの条件Ｃ２を満たす必要がある。このことから、上位コントローラ２０は、５００ｒｐｍの指令回転数に対応するデューティ比を７０％として算出する。
【００７１】
上位コントローラ２０は、算出されたパルス周波数およびデューティ比を有する指令ＰＷＭ信号を生成し、通信インターフェイス回路２２を介して、当該指令ＰＷＭ信号をモータ制御装置１０へ送信する（ステップＳ２０）。
【００７２】
図１１は、本実施の形態に従うモータ制御装置１０の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１１の各ステップは、主に、モータ制御装置１０の制御回路１１によって実行される。
【００７３】
図１１を参照して、モータ制御装置１０は、通信インターフェイス回路１２を介して、指令ＰＷＭ信号を受信する（ステップＳ５０）。モータ制御装置１０は、受信した指令ＰＷＭ信号のパルス周波数およびデューティ比を検出する（ステップＳ５２，Ｓ５４）。
【００７４】
モータ制御装置１０は、検出されたパルス周波数の１００Ｈｚによる剰余が０であるか否かを判断する（ステップＳ５６）。剰余が０ではない場合には（ステップＳ５６においてＮＯ）、モータ制御装置１０は、デューティ比が大きいほど指令回転数が大きいという条件Ｃ１に基づいて、検出されたパルス周波数およびデューティ比に対応する指令回転数を算出する（ステップＳ５８）。
【００７５】
例えば、検出されたパルス周波数が５０Ｈｚ、デューティ比が７０％であるとする。この場合、ステップＳ５６において剰余が０ではないと判断される。ここで、パルス周波数が５０Ｈｚの場合には指令回転数は０ｒｐｍ〜４００ｒｐｍを取り得る。また、デューティ比が１０％から９０％へ大きくなるほど指令回転数が大きいとの条件Ｃ１を満たす必要がある。そのため、モータ制御装置１０は、パルス周波数“５０Ｈｚ”かつデューティ比“７０％”に対応する指令回転数が３００ｒｐｍであると算出する。
【００７６】
これに対して、剰余が０である場合には（ステップＳ５６においてＹＥＳ）、モータ制御装置１０は、デューティ比が小さいほど指令回転数が大きいという条件Ｃ２に基づいて、検出されたパルス周波数およびデューティ比に対応する指令回転数を算出する（ステップＳ６０）。
【００７７】
例えば、検出されたパルス周波数が１００Ｈｚ、デューティ比が７０％であるとする。この場合、ステップＳ５６において剰余が０と判断される。ここで、パルス周波数が１００Ｈｚの場合には指令回転数は４００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍを取り得る。また、デューティ比が９０％から１０％へ小さくなるほど指令回転数が大きいとの条件Ｃ２を満たす必要がある。そのため、モータ制御装置１０は、パルス周波数“１００Ｈｚ”かつデューティ比“７０％”に対応する指令回転数が５００ｒｐｍであると算出する。
【００７８】
モータ制御装置１０は、算出された指令回転数と、実際のモータ回転数との偏差に基づいてモータ駆動信号を生成する（ステップＳ６２）。モータ制御装置１０は、生成したモータ駆動信号を駆動回路１３へ出力する（ステップＳ６４）。
【００７９】
＜利点＞
本実施の形態によると、指令ＰＷＭ信号のデューティ比の検出精度を向上させることなく、目標指令値の分解能を向上させることができる。具体的には、デューティ比の検出精度を向上させることによるケーブル長の制約、および高速部品の選定等によるコストアップを回避し、安価かつ簡易なハードウェア構成で目標指令値の分解能を向上させることができる。例えば、目標指令値としての指令回転数の分解能が向上するため、特に、モータを１００ｒｐｍ以下の低回転領域の動作させる場合に有効である。
【００８０】
＜その他の実施の形態＞
（１）上述した実施の形態では、パルス周波数が周波数範囲Ｒ１内の５０Ｈｚであって、かつデューティ比が最大値（例えば、９０％）である場合の指令回転数ＲＳ１と、パルス周波数が周波数範囲Ｒ１の次の周波数範囲Ｒ２内の１００Ｈｚであって、かつデューティ比が最大値である場合の指令回転数ＲＳ２とが同一（例えば、４００ｒｐｍ）である構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、指令回転数ＲＳ１と指令回転数ＲＳ２とが連続する値であってもよい。なお、「２つの指令回転数が連続する」とは、一方の指令回転数と他方の指令回転数とが１分解能分の値だけ異なることをいう。本実施の形態では、指令回転数の分解能が５ｒｐｍであるため、指令回転数ＲＳ２は、指令回転数ＲＳ１“４００ｒｐｍ”よりも１分解能分（ここでは、５ｒｐｍ）だけ大きい４０５ｒｐｍであってもよい。
【００８１】
（２）上述した実施の形態では、パルス周波数が周波数範囲Ｒ１，Ｒ３，・・・，Ｒ９に含まれる場合にはデューティ比が大きいほど指令回転数が大きくなり、パルス周波数が周波数範囲Ｒ２，Ｒ４，・・・，Ｒ１０に含まれる場合にはデューティ比が小さいほど指令回転数が大きくなる構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、パルス周波数が周波数範囲Ｒ１，Ｒ３，・・・，Ｒ９に含まれる場合にはデューティ比が小さいほど指令回転数が大きくなり、パルス周波数が周波数範囲Ｒ２，Ｒ４，・・・，Ｒ１０に含まれる場合にはデューティ比が大きいほど指令回転数が大きくなる構成であってもよい。すなわち、各周波数範囲における、指令回転数に対するデューティ比の変化方向を上述の実施の形態と逆にしてもよい。
【００８２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８３】
１０  モータ制御装置、１１，２１  制御回路、１２，２２  通信インターフェイス回路、１３  駆動回路、２０  上位コントローラ、３０  モータ、１００  モータ制御システム、１５１  信号受信部、１５３  目標指令値演算部、１５５  駆動信号生成部、２０１  目標値演算部、２０３  指令ＰＷＭ信号生成部。
【図１】
2020145811.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020145811.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020145811.tif 000009
【図８】
2020145811.tif 000010
【図９】
2020145811.tif 000011
【図１０】
2020145811.tif 000012
【図１１】
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