(57)【要約】【課題】モータの回転数を精度良く算出するとともにモータの動作制御の応答性を向上させる。【解決手段】回転センサ５から出力されるパルス信号のハイレベル時間またはローレベル時間を用いて、回転センサ５の歯車の歯毎にモータ４の回転数を算出する回転数算出部７１と、回転数が補正係数算出用回転数または目標回転数になるようにモータ４の動作を制御するモータ制御部７２と、回転数が補正係数算出用回転数になるようにモータ４の動作が制御されているとき、回転数で補正係数算出用回転数を除算した値である補正係数を歯毎に算出する補正係数算出部７３とを備えてモータ制御装置７を構成し、回転数算出部７１は、回転数が目標回転数になるようにモータ４の動作が制御されているとき、歯車の所定の歯に対応して算出した回転数と、所定の歯に対応した補正係数とを乗算した補正後の回転数をモータ制御部７２に出力する。【選択図】図１
2018078707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに設けられる回転センサから出力されるパルス信号の各周期のハイレベル時間またはローレベル時間を用いて、前記回転センサが有する歯車の歯毎に前記モータの単位時間あたりの回転数を算出する回転数算出部と、
前記回転数算出部から出力される回転数が補正係数算出用回転数または目標回転数になるように前記モータの動作を制御するモータ制御部と、
前記回転数算出部から出力される回転数が前記補正係数算出用回転数になるように前記モータの動作が制御されているとき、前記回転数算出部から出力される回転数で前記補正係数算出用回転数を除算した値である補正係数を前記歯車の歯毎に算出する補正係数算出部と、
を備え、
前記回転数算出部は、前記回転数算出部から出力される回転数が前記目標回転数になるように前記モータの動作が制御されているとき、前記歯車の所定の歯に対応して算出した回転数と、前記所定の歯に対応して前記補正係数算出部により算出される補正係数とを乗算した補正後の回転数を前記モータ制御部に出力する
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置であって、
前記回転数算出部は、前記回転数算出部から出力される回転数が前記目標回転数になるように前記モータの動作が制御されているときで、かつ、前記目標回転数が閾値以下であるとき、前記所定の歯に対応して算出した回転数と、前記所定の歯に対応して前記補正係数算出部により算出される補正係数とを乗算した補正後の回転数を前記モータ制御部に出力する
ことを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの動作を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ制御装置として、例えば、モータに設けられる回転センサから出力されるパルス信号により算出されるモータの単位時間あたりの回転数が目標回転数と一致するようにモータの動作を制御するものがある。
【０００３】
回転数の算出方法としては、例えば、回転センサとしてのエンコーダが有する歯車が回転することによって生成されるパルス信号の所定周期における立ち上がりから立ち下がりまでのハイレベル時間と、歯車の歯の個数とを用いて回転数を算出するものがある。関連する技術として、例えば、特許文献１がある。
【０００４】
しかしながら、パルス信号のハイレベル時間や歯車の歯の個数を用いて回転数を算出する場合では、歯車の加工精度によって実際の歯の幅が理想的な歯の幅と異なることでパルス信号のハイレベル時間が変動してしまうため、回転数を正しく算出することができないおそれがある。
【０００５】
そこで、回転数の算出方法として、例えば、パルス信号の所定周期における立ち上がりから立ち下がりまでのハイレベル時間と立ち下がりから立ち上がりまでのローレベル時間の平均時間と、歯車の歯の個数とを用いて回転数を算出するものがある。この算出方法によれば、歯車の歯の幅のばらつきによる回転数の算出精度への影響を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３０８１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように、ハイレベル時間とローレベル時間を用いて回転数を算出する場合では、ハイレベル時間のみを用いて回転数を算出する場合に比べて、回転数の算出に時間が多くかかるため、モータの動作制御の応答性が低下してしまう。特に、高い応答性が求められる車両の低速走行時において、モータの動作制御の応答性が低下してしまうと、車両が振動するおそれがある。
【０００８】
本発明の一側面に係る目的は、モータの回転数を精度良く算出するとともにモータの動作制御の応答性を向上させることが可能なモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る一つの形態であるモータ制御装置は、回転数算出部と、補正係数算出部と、モータ制御部とを備える。
回転数算出部は、モータに設けられる回転センサから出力されるパルス信号の各周期のハイレベル時間またはローレベル時間を用いて、回転センサが有する歯車の歯毎にモータの単位時間あたりの回転数を算出する。
【００１０】
モータ制御部は、回転数算出部から出力される回転数が補正係数算出用回転数または目標回転数になるようにモータの動作を制御する。
補正係数算出部は、回転数算出部から出力される回転数が補正係数算出用回転数になるようにモータの動作が制御されているとき、回転数算出部から出力される回転数で補正係数算出用回転数を除算した値である補正係数を歯車の歯毎に算出する。
【００１１】
また、回転数算出部は、回転数算出部から出力される回転数が目標回転数になるようにモータの動作が制御されているとき、歯車の所定の歯に対応して算出した回転数と、所定の歯に対応して補正係数算出部により算出される補正係数とを乗算した回転数をモータ制御部に出力する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、モータの回転数を精度良く算出するとともにモータの動作制御の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態のモータ制御装置を含む車両の一例を示す図である。
【図２】補正係数算出時のモータ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】補正係数の算出方法の一例を説明するための図である。
【図４】車両走行時のモータ制御装置の動作の一例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】
【００１４】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態のモータ制御装置を含む車両の一例を示す図である。
図１に示す車両１は、例えば、電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車などの車両であって、電源２と、インバータ回路３と、モータ４と、回転センサ５と、車両側制御部６と、モータ制御装置７とを備える。
【００１５】
電源２は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、または、電気二重層コンデンサにより構成される。
インバータ回路３は、例えば、電源２から出力される直流電力を３相の交流電力に変換してモータ４（例えば、走行用の３相モータ）を駆動させる。
【００１６】
回転センサ５は、例えば、歯車、発光素子、受光素子などを有するロータリエンコーダである。また、回転センサ５は、モータ４に設けられ、モータ４の回転子の単位時間あたりの回転数（以下、単に回転数という）に応じたパルス信号を出力する。なお、パルス信号の各周期のハイレベル時間またはローレベル時間は、歯車の各歯の幅に対応しているものとする。
【００１７】
車両側制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはプログラマブルディバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）により構成され、走行などを含む車両１全体の動作を制御する。例えば、車両側制御部６は、アクセルの踏み込み量に応じて車両１の目標速度を求め、その求めた目標速度に対応するモータ４の目標回転数Ｎｔを求める。また、例えば、車両側制御部６は、車両１の工場出荷時などにおいて、作業者による不図示の操作部の操作により補正係数算出指示が入力されると、補正係数算出指示をモータ制御装置７に出力する。
【００１８】
モータ制御装置７は、回転数算出部７１と、モータ制御部７２と、補正係数算出部７３と、記憶部７４とを備える。なお、ＣＰＵまたはプログラマブルディバイスが所定のプログラムを実行することによって、回転数算出部７１、モータ制御部７２、及び補正係数算出部７３が実現される。また、記憶部７４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。
【００１９】
回転数算出部７１は、回転センサ５から出力されるパルス信号の各周期のハイレベル時間またはローレベル時間を用いて、回転センサ５の歯車の歯毎（パルス信号の周期毎）にモータ４の回転数Ｎを算出する。
【００２０】
モータ制御部７２は、回転数算出部７１から出力される回転数Ｎが補正係数算出用回転数Ｎｃまたは目標回転数Ｎｔになるようにインバータ回路３の動作を制御することによりモータ４の動作を制御する。
【００２１】
補正係数算出部７３は、回転数算出部７１から出力される回転数Ｎが補正係数算出用回転数Ｎｃになるようにモータ４の動作が制御されているとき、回転数Ｎで補正係数算出用回転数Ｎｃを除算した値である補正係数Ｋを回転センサ５の歯車の歯毎に算出する。
【００２２】
また、回転数算出部７１は、車両１の走行時など、回転数算出部７１から出力される回転数Ｎが目標回転数Ｎｔになるようにモータ４の動作が制御されているとき、回転センサ５の歯車の所定の歯に対応して算出した回転数Ｎと、所定の歯に対応して補正係数算出部７３により算出される補正係数Ｋとを乗算した補正後の回転数Ｎをモータ制御部７２に出力する。
【００２３】
また、回転数算出部７１は、特に、回転数算出部７１から出力され回転数Ｎが目標回転数Ｎｔになるようにモータ４の動作が制御されているときで、かつ、目標回転数Ｎｔが閾値Ｎｔｈ以下であるとき、回転センサ５の歯車の所定の歯に対応して算出した回転数Ｎと、所定の歯に対応して補正係数算出部７３により算出される補正係数Ｋとを乗算した補正後の回転数Ｎをモータ制御部７２に出力する。
【００２４】
図２は、補正係数Ｋの算出時のモータ制御装置７の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、モータ制御部７２は、車両側制御部６から出力される補正係数算出指示が入力されると（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、回転数算出部７１から出力される回転数Ｎが補正係数算出用回転数Ｎｃになるようにモータ４の動作を制御する（Ｓ２２）。なお、補正係数算出用回転数Ｎｃは、例えば、車両１を一定速度で走行させる場合にモータ制御部７２で求められるモータ４の回転数（理論値）とする。
【００２５】
次に、回転数算出部７１は、回転センサ５の歯車の歯ｔ毎（パルス信号の周期Ｔ毎）に、回転数Ｎを算出して補正係数算出用回転数Ｎｃを回転数Ｎで除算することにより補正係数Ｋを算出し（Ｓ２３）、歯ｔと補正係数Ｋとを対応付けて記憶部７４に記憶する（Ｓ２４）。
【００２６】
そして、モータ制御部７２は、補正係数算出部７３により歯車の全ての歯ｔに対応する補正係数Ｋが算出され記憶部７４に記憶されると、モータ４を停止させる（Ｓ２５）。
ここで、補正係数Ｋの算出時のモータ制御装置７の動作の具体例を説明する。なお、歯車は、３２の歯ｔ（歯ｔ１〜ｔ３２）を有しているものとする。また、歯車が１回転するまでの間において、３２のハイレベルのパルスからなるパルス信号または３２のローレベルのパルスからなるパルス信号が回転センサ５から出力されるものとする。すなわち、歯車が１回転するまでの間において、歯ｔ１〜ｔ３２にそれぞれ対応する周期Ｔ（周期Ｔ１〜Ｔ３２）からなるパルス信号が回転センサ５から出力されるものとする。また、補正係数算出用回転数Ｎｃを１８００［ｒｐｍ］とする。
【００２７】
まず、回転数算出部７１は、歯車の歯ｔ１〜ｔ３２（パルス信号の周期Ｔ１〜Ｔ３２）に対して、回転数Ｎ１〜Ｎ３２を算出し、それら回転数Ｎ１〜Ｎ３２により補正係数Ｋ１〜Ｋ３２を算出する。例えば、回転数算出部７１は、図３（ａ）に示すように、周期Ｔ１において、パルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでのハイレベル時間として０．０００５１［ｓｅｃ］を計測し、６０［ｓｅｃ］／（０．０００５１［ｓｅｃ］×２×３２）≒１８３８［ｒｐｍ］を計算することにより歯ｔ１（周期Ｔ１）に対応する回転数Ｎ１（１８３８［ｒｐｍ］）を求める。同様に、回転数算出部７１は、周期Ｔ２〜Ｔ３２のハイレベル時間を計測し、回転数Ｎ２〜Ｎ３２を求める。
【００２８】
次に、補正係数算出部７３は、１８００［ｒｐｍ］／１８３８［ｒｐｍ］＝０．９７９を計算することにより歯ｔ１（周期Ｔ１）に対応する補正係数Ｋ１（０．９７９）を求め、図３（ｂ）に示すように、歯ｔ１と補正係数Ｋ１（０．９７９）とを対応付けて記憶部７４に記憶する。同様に、補正係数算出部７３は、補正係数Ｋ２〜Ｋ３２を求め、歯ｔ２〜ｔ３２と補正係数Ｋ２〜Ｋ３２とを対応付けて記憶部７４に記憶する。
【００２９】
なお、パルス信号の立ち下がりから立ち上がりまでのローレベル時間を用いて補正係数Ｋを求めてもよい。例えば、回転数算出部７１は、図３（ａ）に示すように、周期Ｔ１において、パルス信号の立ち下がりから立ち上がりまでのローレベル時間として０．０００５３［ｓｅｃ］を計測し、６０［ｓｅｃ］／（０．０００５３［ｓｅｃ］×２×３２）≒１７６９［ｒｐｍ］を計算することにより歯ｔ１（周期Ｔ１）に対応する回転数Ｎ１（１７６９［ｒｐｍ］）を求める。補正係数算出部７３は、１８００［ｒｐｍ］／１７６９［ｒｐｍ］≒１．０１８を計算することにより歯ｔ１（周期Ｔ１）に対応する補正係数Ｋ１（１．０１８）を求め、図３（ｃ）に示すように、歯ｔ１と補正係数Ｋ１（１．０１８）とを対応付けて記憶部７４に記憶する。
【００３０】
図４は、車両１の走行時のモータ制御装置７の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図４に示すＳ４１〜Ｓ４４の動作は、制御タイミング毎に繰り返し行われるものとする。
【００３１】
まず、回転数算出部７１は、車両側制御部６から出力される目標回転数Ｎｔが閾値Ｎｔｈよりも大きいとき（Ｓ４１：Ｎｏ）、所定の歯ｔｎに対応する回転数Ｎｎを算出し、その算出した回転数Ｎｎを補正せずにモータ制御部７２に出力する（Ｓ４２）。
【００３２】
また、回転数算出部７１は、目標回転数Ｎｔが閾値Ｎｔｈ以下であるとき（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、所定の歯ｔｎに対応する回転数Ｎｎを算出するとともに、所定の歯ｔｎに対応する補正係数Ｋｎを記憶部７４から取り出し、回転数Ｎｎと補正係数ｋｎとを乗算した補正後の回転数Ｎｎをモータ制御部７２に出力する（Ｓ４３）。
【００３３】
そして、モータ制御部７２は、回転数算出部７１から出力される回転数Ｎｎが、車両側制御部６から送られてくる目標回転数Ｎｔになるように、インバータ回路３の動作を制御することによりモータ４の動作を制御する（Ｓ４４）。
【００３４】
ここで、車両１の走行時のモータ制御装置７の動作の具体例を説明する。なお、閾値Ｎｔｈを５００［ｒｐｍ］とする。
例えば、回転数算出部７１は、回転センサ５から出力されるパルス信号の周期Ｔ１において、目標回転数Ｎｔ（６００［ｒｐｍ］）が閾値Ｎｔｈ（５００［ｒｐｍ］）よりも大きいとき、所定の歯ｔ１（現在の制御タイミングに対応するパルス信号の周期Ｔ１）に対応する回転数Ｎ１（５９０［ｒｐｍ］）を算出し、その算出した回転数Ｎ１（５９０［ｒｐｍ］）を補正せずにモータ制御部７２に出力する。モータ制御部７２は、回転数算出部７１から出力される回転数Ｎ１（５９０［ｒｐｍ］）が、目標回転数Ｎｔ（６００［ｒｐｍ］）になるように、インバータ回路３の動作を制御することによりモータ４の動作を制御する。これにより、目標回転数Ｎｔが閾値Ｎｔｈよりも大きいとき、回転数Ｎの補正処理が省略されて回転数Ｎの算出時間を短くすることができるため、車両１の高速走行時においてモータ４の制御応答性を向上させることができる。
【００３５】
一方、回転数算出部７１は、周期Ｔ１において、目標回転数Ｎｔ（４００［ｒｐｍ］）が閾値Ｎｔｈ（５００［ｒｐｍ］）以下であると、所定の歯ｔ１（現在の制御タイミングに対応するパルス信号の周期Ｔ１）に対応する回転数Ｎ１（３９０［ｒｐｍ］）を算出するとともに、所定の歯ｔ１に対応する補正係数Ｋ１（０．９７９）を記憶部７４から取り出し、回転数Ｎ１（３９０［ｒｐｍ］）と補正係数Ｋ１（０．９７９）とを乗算した補正後の回転数Ｎ１（３８１．８１［ｒｐｍ］）をモータ制御部７２に出力する。モータ制御部７２は、回転数算出部７１から出力される回転数Ｎ１（３８１．８１［ｒｐｍ］）が、目標回転数Ｎｔ（４００［ｒｐｍ］）になるように、インバータ回路３の動作を制御することによりモータ４の動作を制御する。これにより、歯車の加工精度により実際の歯ｔ１の幅が理想的な歯ｔ１の幅よりも短かったとしても、補正後の回転数Ｎ１を実際の回転数Ｎ１に近づけることができる。また、目標回転数Ｎｔが閾値Ｎｔｈ以下であるとき、補正後の回転数Ｎを実際の回転数Ｎに近づけてモータ４の動作を制御することができるため、車両１の低速走行時においてモータ４の制御応答性を向上させることができる。従って、車両１の低速走行においてモータ４の制御応答性が悪化することによる車両１の振動の発生を抑えることができる。
【００３６】
このように、実施形態のモータ制御装置７では、歯車の加工精度により実際の歯の幅が理想的な歯の幅と異なっていても、回転数Ｎと補正係数Ｋとを乗算し、モータ４の動作を制御するための回転数Ｎを実際の回転数Ｎに近づけることができるため、モータ４の動作を制御するための回転数Ｎの算出精度を向上させることができる。
【００３７】
また、実施形態のモータ制御装置７では、回転センサ５から出力されるパルス信号のハイレベル時間またはローレベル時間を用いてモータ４の回転数Ｎを算出するため、パルス信号のハイレベル時間とローレベル時間の平均時間を用いてモータ４の回転数Ｎを算出する構成に比べて、回転数Ｎの算出時間を短縮することができ、モータ４の制御応答性を向上させることができる。
【００３８】
また、実施形態のモータ制御装置７では、回転センサ５の歯車の歯毎に補正係数Ｋを求めるため、１つ１つのモータ４に対して、または、１台１台の車両１に対してモータ４の回転数Ｎの算出精度を向上させることができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
例えば、モータ制御装置７は、車両１の外部に設けられていてもよい。この場合、回転センサ５から出力されるパルス信号に相当するデータを記憶部７４に記憶しておき、回転数算出部７１が回転数Ｎを算出するとき、記憶部７４からパルス信号に相当するデータが読み出されるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  車両
２  電源
３  インバータ回路
４  モータ
５  回転センサ
６  車両側制御部
７  モータ制御装置
７１  回転数算出部
７２  モータ制御部
７３  補正係数算出部
７４  記憶部
【図１】
2018078707.tif 000003
【図２】
2018078707.tif 000004
【図３】
2018078707.tif 000005
【図４】
2018078707.tif 000006