(57)【要約】【課題】回生電力量が変化する場合であっても蓄電デバイスに回生電力を効率よく蓄積できる電動モーター制御装置及び電動モーターの制御方法を提供する。【解決手段】電動モーター制御装置４０は、電動モーター３０を駆動するモータードライバー１３と、モータードライバー１３に電力を供給する電源１１と、電源１１とモータードライバー１３との間に接続されたスイッチ１２と、スイッチ１２とモータードライバー１３との間の配線Ｌ１に一方の側の端子が接続された複数の蓄電デバイス４１と、複数の蓄電デバイス４１の他方の端子とノードＮ２との間にそれぞれ接続された複数のスイッチ４２と、モーターコントローラー４５とを有する。モーターコントローラー４５は、複数の蓄電デバイス４１の一方の側の端子電圧を検出し、その検出結果と電動モーター３０の回転速度とに応じてスイッチ１２及びスイッチ４２を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モーターを駆動するモータードライバーと、
前記モータードライバーに電力を供給する電源と、
前記電源と前記モータードライバーとの間に接続された第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと前記モータードライバーとの間の配線に一方の側の端子が接続された複数の蓄電デバイスと、
前記複数の蓄電デバイスの他方の端子と第１のノードとの間にそれぞれ接続された複数の第２のスイッチと、
前記複数の蓄電デバイスの前記一方の側の端子電圧を検出し、その検出結果と前記電動モーターの回転速度とに応じて前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを制御するモーターコントローラーと
を有することを特徴とする電動モーター制御装置。
【請求項２】
前記蓄電デバイスが、電気二重層キャパシタであることを特徴とする請求項１に記載の電動モーター制御装置。
【請求項３】
前記モーターコントローラーは、前記電動モーターが停止しているときに前記第１のスイッチをオフとし、前記複数の第２のスイッチを順番にオンにして前記複数の蓄電デバイスの端子電圧を前記配線を介して順番に検出し、その検出結果に基づいて前記複数の第２のスイッチのうちから前記電動モーターを起動する際にオンにする特定のスイッチを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動モーター制御装置。
【請求項４】
前記モーターコントローラーは、前記第１のスイッチをオンにすると同時に前記特定のスイッチをオンにし、一定の時間経過後、又は前記電動モーターの回転速度が一定の速度に到達した後、前記第２のスイッチを全てオフにすることを特徴とする請求項３に記載の電動モーター制御装置。
【請求項５】
前記モーターコントローラーは、前記電動モーターの回転速度が安定している間に、前記複数の第２のスイッチを同時オンにして前記複数の蓄電デバイスの蓄電量を平均化することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動モーター制御装置。
【請求項６】
前記モーターコントローラーは、前記電動モーターの回転速度が安定している間に、前記電動モーターの減速時に発生する回生電力量を推定し、その推定した結果に応じて前記複数の蓄電デバイスのうちから回生電力を蓄積する特定の蓄電デバイスを決定することを特徴とする請求項５に記載の電動モーター制御装置。
【請求項７】
電源とモータードライバーとの間に第１のスイッチを接続し、前記第１のスイッチと前記モータードライバーとの間の配線に複数の蓄電デバイスを接続し、前記複数の蓄電デバイスと第１のノードとの間にそれぞれ第２のスイッチを接続して、
モーターコントローラーにより、前記電動モーターの定速回転時に前記電動モーターの回転速度から前記電動モーターで発生する回生電力量を推定し、その結果に応じて前記複数の第２のスイッチのうちから前記電動モーターの減速時にオンにする特定のスイッチを決定することを特徴とする電動モーターの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モーター制御装置及び電動モーターの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モーターは、鉄道、電気自動車及び産業用ロボットだけでなく、身の回りの種々の装置に広く使用されている。
【０００３】
電動モーターは、加速時（回転速度が上昇するとき）に比較的多くの電力を消費するが、減速時（回転速度が低下するとき）に発電機として動作させることで回生電力を発生する。この回生電力を二次電池又は電気二重層キャパシタ（Electric double-layer capacitor）等の蓄電デバイスに蓄積し、加速時に利用する技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４４０９３号公報
【特許文献２】特開平０５−１４６００９号公報
【特許文献３】特開２０１３−１５８１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回生電力量が変化する場合であっても蓄電デバイスに回生電力を効率よく蓄積できる電動モーター制御装置及び電動モーターの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の技術の一観点によれば、電動モーターを駆動するモータードライバーと、前記モータードライバーに電力を供給する電源と、前記電源と前記モータードライバーとの間に接続された第１のスイッチと、前記第１のスイッチと前記モータードライバーとの間の配線に一方の側の端子が接続された複数の蓄電デバイスと、前記複数の蓄電デバイスの他方の端子と第１のノードとの間にそれぞれ接続された複数の第２のスイッチと、前記複数の蓄電デバイスの前記一方の側の端子電圧を検出し、その検出結果と前記電動モーターの回転速度とに応じて前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを制御するモーターコントローラーとを有する電動モーター制御装置が提供される。
【０００７】
開示の技術の他の一観点によれば、電源とモータードライバーとの間に第１のスイッチを接続し、前記第１のスイッチと前記モータードライバーとの間の配線に複数の蓄電デバイスを接続し、前記複数の蓄電デバイスと第１のノードとの間にそれぞれ第２のスイッチを接続して、モーターコントローラーにより、前記電動モーターの定速回転時に前記電動モーターの回転速度から前記電動モーターで発生する回生電力量を推定し、その結果に応じて前記複数の第２のスイッチのうちから前記電動モーターの減速時にオンにする特定のスイッチを決定する電動モーターの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記一観点に係る電動モーター制御装置及び制御方法によれば、回生電力量が変化する場合であっても、蓄電デバイスに回生電力を効率よく蓄積できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、電動モーター制御装置の一例を示す回路図である。
【図２】図２は、モータードライバーとモーターとの接続状態を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す電動モーター制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、モーターで発生する逆起電圧Ｅmにより充電される蓄電デバイスを模式的に示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る電動モーター制御装置の一例を示す回路図である。
【図６】図６は、実施形態に係る電動モーター制御装置の状態遷移を示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係る電動モーター制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、停止状態におけるモーターコントローラーの動作を示すフローチャート（その１）である。
【図９】図９は、停止状態におけるモーターコントローラーの動作を示すフローチャート（その２）である。
【図１０】図１０は、モーターコントローラーの動作の説明に使用する回路図である。
【図１１】図１１は、回生電力量の予測方法を示す図である。
【図１２】図１２は、回生電力を蓄積する蓄電デバイスの数Ｎ’を決定する方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
【００１１】
図１は、電動モーター制御装置の一例を示す回路図である。また、図２は、モータードライバー１３とモーター３０との接続状態を示す図である。この例では、モーター３０として三相モーターを使用している。
【００１２】
図１に例示した電動モーター制御装置１０は、電源１１、Ｐ型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：以下、ＩＧＢＴという）１２、モータードライバー１３、モーターコントローラー１５、及びコンパレータ１７等を有する。
【００１３】
電源１１からモータードライバー１３には、ＩＧＢＴ１２を介してモーター駆動電力が供給される。ＩＧＢＴ１２は、モーターコントローラー１５からバッファ１６を介して供給される給電信号によりオン−オフする。図１では、電源１１の出力電圧をＶmpowerで表わし、ＩＧＢＴ１２の出力側の配線を符号Ｌ１で表わし、配線Ｌ１の電圧をＶmで表わしている。
【００１４】
モーター３０は、図２に示すように、スター結線されたＵ相コイル３１ａ、Ｖ相コイル３１ｂ及びＷ相コイル３１ｃを有する。
【００１５】
モータードライバー１３は、モーター３０のＵ相コイル３１ａに接続されるＵ相出力部１３ａと、Ｖ相コイル３１ｂに接続されるＶ相出力部１３ｂと、Ｗ相コイル３１ｃに接続されるＷ相出力部１３ｃとを有する。各出力部１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、いずれも配線Ｌ１と接地との間に直列に接続された２個の半導体スイッチ３３，３４が設けられている。
【００１６】
それらの半導体スイッチ３３，３４は、モーターコントローラー１５から供給されるモーターコントロール信号によりオン−オフして、コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃに位相が１２０°ずつずれた電流を供給する。これにより、モーター３０の回転子３０ａ（図１参照）が回転する。
【００１７】
半導体スイッチ３３，３４は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）よりなる。図２において、符号３３ａ，３４ａは、半導体スイッチ３３，３４に必然的に形成されるＦＥＴ寄生ダイオードを示している。
【００１８】
図１に示すように、配線Ｌ１とノードＮ１との間には、蓄電デバイス１４として電気二重層キャパシタが接続されている。また、ノードＮ１と接地との間には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ２０が接続されている。更に、ノードＮ１と電源１１の出力端との間には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチ回路２２が接続されている。
【００１９】
半導体スイッチ２０は、モーターコントローラー１５からバッファ２１を介して供給される放熱信号によりオン−オフする。また、半導体スイッチ回路２２は、モーターコントローラー１５からバッファ２３を介して供給される放電信号によりオン−オフする。なお、符号２０ａは半導体スイッチ２０のＦＥＴ寄生ダイオードである。
【００２０】
配線Ｌ１の電圧Ｖmは、コンパレータ１７により基準電圧源１８から出力される電圧Ｖrefと比較される。そして、その結果が、過充電検出信号としてモーターコントローラー１５に伝達される。
【００２１】
モーターコントローラー１５はマイクロコンピュータを含んで構成されており、制御装置３９から伝達されるモーター駆動命令及びモーター停止命令に応じて、給電信号、放電信号、放熱信号及びモーターコントロール信号を出力する。
【００２２】
以下、電動モーター制御装置１０の動作について、図３に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、初期状態では、蓄電デバイス１４に回生電力が蓄積されていないものとする。
【００２３】
時間ｔ１に制御装置３９からモーターコントローラー１５にモーター駆動命令が伝達されると、モーターコントローラー１５は給電信号を“Ｈ”にしてＩＧＢＴ１２をオンにする。また、モーターコントローラー１５は、モーター駆動命令に応じて放電信号を“Ｈ”、放熱信号を“Ｌ”とし、モータードライバー１３にモーターコントロール信号を供給する。
【００２４】
これにより、配線Ｌ１を介してモータードライバー１３に駆動電力（電圧Ｖmpowre）が供給され、モーター３０（回転子３０ａ）が回転を開始する。
【００２５】
図３に示すように、モーター３０は、駆動電力が供給されてから回転速度が安定して定速状態となるまでに時間がかかる。ここでは、モーター３０に駆動電力が供給されてから定速状態になるまでの期間を、加速期間（図３には「加速」と記載している）と呼ぶ。
【００２６】
時間ｔ２で制御装置３９からモーターコントローラー１５にモーター停止命令が伝達されると、モーターコントローラー１５は給電信号を“Ｌ”にしてＩＧＢＴ１２をオフにする。また、モーターコントローラー１５は、モーター停止命令に応じて放電信号を“Ｌ”、放熱信号を“Ｈ”とし、モータードライバー１３へのモーターコントロール信号の供給を停止する。
【００２７】
ＩＧＢＴ１２がオフになると、モーターコントローラー１５への駆動電力の供給が停止される。しかし、モーター３０への駆動電力の供給が停止されても、モーター３０の回転子３０ａは慣性によりある程度の時間、回転を継続する。
【００２８】
モーター３０の回転子３０ａが慣性で回転している間、モーター３０は発電機として機能して、図４に模式的に示すように逆起電圧Ｅmを発生する。
【００２９】
そして、逆起電圧Ｅmにより配線Ｌ１を介して蓄電デバイス１４に回生電流Ｉfが流れ、蓄電デバイス１４に回生電力が蓄積される。なお、図４中の符号３１は、Ｕ相コイル３１ａ、Ｖ相コイル３１ｂ及びＷ相コイル３１ｃを模式的に示している。
【００３０】
回生電流Ｉfを時間ｔの関数（Ｉf＝ｆ(ｔ)）とし、蓄電デバイス１４の静電容量をＣとすると、蓄電デバイス１４の端子電圧Ｅｃは、下記（１）式で表わされる。
【００３１】
Ｅｃ＝（∫ｆ(ｔ)ｄｔ）÷Ｃ  …（１）
ここでは、モーター３０への駆動電力の供給が停止してからモーター３０（回転子３０ａ）の回転が停止するまでの期間を、減速期間（図３には「減速」と記載している）と呼ぶ。
【００３２】
その後、時間ｔ３で制御装置３９からモーターコントローラー１５にモーター駆動命令が伝達されると、モーターコントローラー１５は給電信号を“Ｈ”にしてＩＧＢＴ１２をオンにする。また、モーターコントローラー１５は、モーター駆動命令に応じて放電信号を“Ｈ”、放熱信号を“Ｌ”とし、モータードライバー１３にモーターコントロール信号を供給する。
【００３３】
ＩＧＢＴ１２がオンになると、配線Ｌ１に電源１１の出力電圧Ｖmpowreが供給される。このとき、蓄電デバイス１４の一端側（＋側）は配線Ｌ１に接続され、他端側（−側）は半導体スイッチ回路２２を介して電源１１の出力端に接続されている。そのため、配線Ｌ１の電圧は、電源１１の出力電圧Ｖmpowreと蓄電デバイス１４の端子電圧Ｅｃとを加算した値となる。
【００３４】
この電圧がモータードライバー１３に供給されるため、蓄電デバイス１４に回生電力が蓄積されていない場合に比べて、モーター３０の回転トルクが上昇する。これにより、モーター３０の起動がアシストされ、その結果モーター３０が定速回転するまでの時間が短縮されるとともに、電力消費量が削減される。蓄電デバイス１４に蓄積されていた電力が消費（放電）されると、配線Ｌ１の電圧ＶmはＶmpowreとなる。
【００３５】
しかしながら、上述した電動モーター制御装置１０には、以下に示す問題点がある。すなわち、モーター３０で発生する回生電力に比べて蓄電デバイス１４の静電容量が小さいと、蓄電デバイス１４に蓄積可能な電力量を超えた分の回生電力は無駄になる。
【００３６】
静電容量が大きな蓄電デバイス１４を使用すれば、蓄積可能な電力量は大きくなる。しかし、蓄電デバイス１４の静電容量が大きいと、前述の（１）式からわかるように、モーター３０で発生する電力が少ない場合に蓄電デバイス１４の電圧Ｅｃが低くなり、モーター３０の起動時のアシストを十分に行うことができなくなる。
【００３７】
電動モーター３０で発生する回生電力量が常に一定であるのならば、回生電力量に応じた静電容量の蓄電デバイス１４を使用することにより、回生電力を蓄電デバイス１４に効率よく蓄積することができる。しかし、モーター３０の回転速度や負荷状態の変化等により回生電力量が変化する場合は、蓄電デバイス１４に回生電力を効率よく蓄積することができない。
【００３８】
以下の実施形態では、回生電力量が変化する場合であっても蓄電デバイスに回生電力を効率よく蓄積できる電動モーター制御装置について説明する。
【００３９】
（実施形態）
図５は、実施形態に係る電動モーター制御装置の一例を示す回路図である。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態に係る電動モーター制御装置４０は、電源１１、ＩＧＢＴ１２、モータードライバー１３、蓄電デバイス４１、半導体スイッチ４２、モーターコントローラー４５、コンパレータ４６、及びＤＡ（デジタル−アナログ）コンバータ４７等を有する。ＩＧＢＴ１２は第１のスイッチの一例である。
【００４１】
電源１１からモータードライバー１３には、ＩＧＢＴ１２を介してモーター駆動電力が供給される。ＩＧＢＴ１２は、モーターコントローラー４５からバッファ１６を介して供給される給電信号によりオン−オフする。
【００４２】
本実施形態でも、ＩＧＢＴ１２の出力電圧をＶmpowerで表わし、ＩＧＢＴ１２の出力側の配線を符号Ｌ１で表わし、配線Ｌ１の電圧をＶmで表わしている。
【００４３】
モーター３０は、図２で示すように、スター結線されたＵ相コイル３１ａ、Ｖ相コイル３１ｂ及びＷ相コイル３１ｃを有する。また、モータードライバー３０には、モーターコントローラー４５から供給されるモーターコントロール信号によりオン−オフする半導体スイッチ３３，３４が設けられている。
【００４４】
本実施形態ではモーター３０に回転速度を検出する回転速度センサー３５が設けられており、回転速度センサー３５から出力される速度検出信号はモーターコントローラー４５に入力される。
【００４５】
電動モーター制御装置４０内の配線Ｌ１とノードＮ２との間には、蓄電デバイス４１と半導体スイッチ４２とが直列に接続されている。本実施形態では、蓄電デバイス４１と半導体スイッチ４２とを直列接続したものを４組用意し、それらを配線Ｌ１とノードＮ２との間に並列に接続している。また、本実施形態では、蓄電デバイス４１として、電気二重層キャパシタを使用している。それらの電気二重層キャパシタの静電容量は、全て同じである。
【００４６】
なお、蓄電デバイス４１の数は４個に限定されるものではなく、要求される仕様に応じて決定すればよい。また、本実施形態では４個の蓄電デバイス４１の静電容量が全て同じであるとしているが、静電容量が異なる蓄電デバイスを組み合わせて使用してもよい。
【００４７】
各半導体スイッチ４２は、モーターコントローラー４５からバッファ４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄを介してそれぞれ個別に与えられる信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４によりオン−オフする。符号４２ａは、半導体スイッチ４２のＦＥＴ寄生ダイオードである。また、半導体スイッチ４２は、第２のスイッチの一例である。
【００４８】
電源１１の出力端と接地との間には、半導体スイッチ回路４３及び半導体スイッチ４４が直列に接続されている。そして、半導体スイッチ回路４３と半導体スイッチ４４との間のノードＮ３は、ノードＮ２を介して各半導体スイッチ４２に電気的に接続されている。
【００４９】
半導体スイッチ回路４３はモーターコントローラー４５からバッファ４８ｅを介して供給される放電信号によりオン−オフし、半導体スイッチ４４はモーターコントローラー４５からバッファ４８ｆを介して供給される蓄電信号によりオン−オフする。符号４４ａは、半導体スイッチ４４のＦＥＴ寄生ダイオードである。
【００５０】
配線Ｌ１の電圧Ｖmはコンパレータ４６に入力され、ＤＡコンバータ４７から出力される電圧Ｖrefと比較される。コンパレータ４６による比較結果は、充電電圧検出信号としてモーターコントローラー４５に入力される。ＤＡコンバータ４７は、モーターコントローラー４５から供給される充電電圧検出値生成信号に応じた電圧Ｖrefを出力する。
【００５１】
モーターコントローラー４５はマイクロコンピュータを含んで構成されており、制御装置３９から出力されるモーター駆動命令及びモーター停止命令に応じて、給電信号、放電信号、蓄電信号及びモーターコントロール信号を出力する。
【００５２】
図６は、本実施形態に係る電動モーター制御装置４０の状態遷移を示す図である。また、図７は、本実施形態に係る電動モーター制御装置４０の動作を示すタイミングチャートである。これらの図６，図７を参照して、本実施形態に係る電動モーター制御装置４５の動作を説明する。
【００５３】
図６に示すように、本実施形態に係る電動モーター制御装置４０では、停止状態、加速運転状態、定速運転状態、及び減速状態の４つの状態を遷移する。
【００５４】
以下、停止状態におけるモーターコントローラー４５の動作について、図８〜図１０を参照して説明する。図７のタイミングチャートにおいて、時間ｔ１とｔ２との間が停止状態の期間である。
【００５５】
図８〜図９は、停止状態におけるモーターコントローラー４５の動作を示すフローチャートである。ここでは、説明の便宜上、図１０のように、４個の蓄電デバイス４１をそれぞれＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で表わし、蓄電デバイスＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４にそれぞれ直列に接続された半導体スイッチ４２をＦＥＴｃ１，ＦＥＴｃ２，ＦＥＴｃ３，ＦＥＴｃ４で表わしている。
【００５６】
まず、ステップＳ１１において、モーターコントローラー４５は、蓄電信号を“Ｈ”にして半導体スイッチ４４をオンにする。
【００５７】
次に、ステップＳ１２に移行し、モーターコントローラー４５は、ＤＡコンバータ４７から出力する電圧Ｖrefの初期値を設定する。後述するように、本実施形態では電圧Ｖrefを変化させて各蓄電デバイスＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の端子電圧を測定する。ここでは、電圧Ｖrefを低電圧側から高電圧側に徐々に変化させるものとし、電圧Ｖrefの初期値を０．１Ｖとする。
【００５８】
次に、ステップＳ１３に移行し、モーターコントローラー４５は変数ｎの初期値を１に設定する。以下、例えばｎ＝１のときに蓄電デバイスＣｎという記載は蓄電デバイスＣ１を意味し、半導体スイッチＦＥＴｃｎという記載は半導体スイッチＦＥＴｃ１を意味し、信号Ａｎという記載は信号Ａ１を意味する。
【００５９】
次に、ステップＳ１４に移行し、モーターコントローラー４５は、信号Ａｎを“Ｈ”とし、半導体スイッチＦＥＴｃｎをオンとする。
【００６０】
最初は、ｎの値が１であるので、モーターコントローラー４５は、信号Ａ１〜Ａ４のうち信号Ａ１のみを“Ｈ”とし、半導体スイッチＦＥＴｃ１〜ＦＥＴｃ４のうち半導体スイッチＦＥＴｃ１のみをオンとする。これにより、配線Ｌ１と接地との間に蓄電デバイスＣ１のみが接続された状態となり、配線Ｌ１の電圧は蓄電デバイスＣ１の端子電圧となる。
【００６１】
また、ステップＳ１４において、モーターコントローラー４５は、ＤＡコンバータ４７に充電電圧検出信号を出力して、ＤＡコンバータ４７から電圧Ｖrefを出力させる。
【００６２】
次に、ステップＳ１５に移行し、モーターコントローラー４５は、コンパレータ４６を用いて、配線Ｌ１の電圧Ｖmと電圧Ｖrefとの比較を行う。そして、ステップＳ１６において、コンパレータ４６の出力が変化したか否かを判定する。最初は、比較対象がないので否（ＮＯ）と判定し、ステップＳ１７に移行する。
【００６３】
ステップＳ１７において、モーターコントローラー４５は、充電電圧検出信号を変化させて、ＤＡコンバータ４７から出力される電圧Ｖrefを所定の電圧（例えば０．８Ｖ）だけ高くする。その後、ステップＳ１５に移行し、モーターコントローラー４５は、コンパレータ４６を用いて、配線Ｌ１の電圧Ｖmと電圧Ｖrefとの比較を行う。
【００６４】
このように、モーターコントローラー４５は、ステップＳ１５〜ステップＳ１７のループを実行し、電圧Ｖrefを徐々に変化させて配線Ｌ１の電圧Ｖmと電圧Ｖrefとの比較を行う。そして、ステップＳ１６でコンパレータ４６の出力が変化したことを検出すると、ステップＳ１８に移行する。
【００６５】
ステップＳ１８において、モーターコントローラー４５は、コンパレータ４６の出力が変化したときの電圧Ｖrefの値を、蓄電デバイスＣｎの端子電圧として内部メモリに記憶する。
【００６６】
次に、ステップＳ１９に移行し、蓄電デバイスＣ１〜Ｃ４の端子電圧の測定が完了したか否かを判定する。否（ＮＯ）と判定した場合は、ステップＳ２０に移行し、変数ｎの値に１を加算（increment）して新たにｎの値とする。そして、ステップＳ１４からステップＳ１７までの処理を実行して、次の蓄電デバイスＣｎの端子電圧を測定し、ステップＳ１８においてその蓄電デバイスＣｎの端子電圧を内部メモリに記憶する。
【００６７】
このようにして全ての蓄電デバイスＣ１〜Ｃ４の端子電圧の測定が完了すると、ステップＳ１９からステップＳ２１に移行する。ステップＳ２１において、モーターコントローラー４５は、半導体スイッチ４４をオフにする。
【００６８】
その後、ステップＳ２２において、モーターコントローラー４５は各蓄電デバイスＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の充電量Ｑｎをそれぞれ算出する。ｎ番目の蓄電デバイスＣｎの端子電圧をＶrefnとし、静電容量をＣとすると、蓄電デバイスＣｎの充電量Ｑｎは、Ｑｎ＝Ｖrefn×Ｃで算出される。モーターコントローラー４５は、各蓄電デバイスＣ１〜Ｃ４の充電量を内部メモリに記憶する。
【００６９】
次いで、ステップＳ２３に移行し、モーターコントローラー４５は、蓄電デバイスＣ１〜Ｃ４の充電量の総和ΣＱｎを計算する、そして、モーターコントローラー４５は、その計算結果を内部メモリに記憶する。
【００７０】
このようにして各蓄電デバイスＣ１〜Ｃ４の充電量Ｑｎとそれらの合計の充電量ΣＱｎとの計算及び記憶が完了した後、ステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４において、モーターコントローラー４５は、モーター３０の起動時にオンする半導体スイッチＦＥＴｃｎを決定する。
【００７１】
本実施形態では、端子電圧が所定の電圧以上の蓄電デバイスＣｎに接続された半導体スイッチを、モーター３０の起動時にオンする半導体スイッチとする。例えば、蓄電デバイスＣ１，Ｃ２の端子電圧が所定の電圧以上であり、蓄電デバイスＣ３，Ｃ４の端子電圧が所定の電圧よりも低いとする。この場合、モーターコントローラー４５は、半導体スイッチＦＥＴｃ１，ＦＥＴｃ２を、モーター３０の起動時にオンする半導体スイッチ（特定のスイッチ）とする。
【００７２】
停止状態のときに制御装置３９からモーターコントローラー４５にモーター駆動命令が伝達されると、加速状態に遷移する。以下、加速状態について説明する。図７のタイミングチャートにおいて、時間ｔ２とｔ３との間が加速状態の期間である。
【００７３】
停止状態から加速状態に遷移すると、モーターコントローラー４５は停止状態において決定した半導体スイッチＦＥＴｃｎをオンにすべく、信号Ａ１〜Ａ４のいずれか１又は複数を“Ｈ”とする。
【００７４】
例えば、蓄電デバイスＣ１，Ｃ２に蓄積された電力を放電する場合、モーターコントローラー４５は信号Ａ１，Ａ２を“Ｈ”とし、半導体スイッチＦＥＴｃ１，ＦＥＴｃ２をオンとする。また、放電信号を“Ｈ”として半導体スイッチ回路４３をオンとし、蓄電信号を“Ｌ”として半導体スイッチ４４をオフとする。
【００７５】
これにより、配線Ｌ１の電圧Ｖmは、電源１１の出力電圧Ｖmpowreよりも蓄電デバイスＣ１，Ｃ２に蓄積されていた電力の分だけ高くなり、モーター３０の起動時のトルクが高くなって、短時間で所定の回転速度まで到達する。
【００７６】
ところで、モーター３０の起動時には軸受けの静摩擦抵抗が大きいため、大きな電力を必要とするが、モーター３０が静摩擦抵抗に打ち勝って回転を始めると電力消費量は減少する。そのため、本実施形態では、モーター３０の回転速度が所定の回転速度に到達したら、モーターコントローラー４５により半導体スイッチＦＥＴｃ１〜ＦＥＴｃ４をオフとして、蓄電デバイスＣ１〜Ｃ４の放電量が必要最小量となるようにしている。加速状態に遷移した直後の一定時間（所定の回転速度に到達するまでの時間）だけ、特定の半導体スイッチＦＥＴｃｎのみをオンにしてもよい。
【００７７】
加速状態に遷移してからある程度時間が経過すると、定速運転状態になる。モーターコントローラー４５は、回転速度センサー３５の出力により、定速運転状態になったか否かを判定する。
【００７８】
以下、定速運転状態について説明する。図７のタイミングチャートにおいて、時間ｔ３とｔ４との間が定速運転状態の期間である。
【００７９】
モーターコントローラー４５は、回転速度センサー３５の出力により定速運転状態になったと判定すると、半導体スイッチＦＥＴｃ１〜ＦＥＴｃ４を同時にオンにする。半導体スイッチＦＥＴｃ１〜ＦＥＴｃ４が同時にオンしている間、蓄電デバイスＣ１〜Ｃ４は並列に接続された状態となり、蓄電デバイスＣ１〜Ｃ４の蓄電量が平均化される。
【００８０】
その後、モーターコントローラー４５は、モーター３０が停止するときに発生する回生電力量を予測し、回生電力を蓄積する蓄電デバイスを決定する。
【００８１】
図１１は、回生電力量の予測方法を示す図である。ここで、回生電力量の予測値をＷ（単位はｖ・Ａ・Ｓ又はＷ・ｓ）とする。回生電力量の予測値Ｗの計算には、モーター３０の角速度ω（rad/sec）と、イナーシャ（回転慣性モーメント）Ｉ（ｋｇ・ｍ2）と、回収率Ｒとを使用する。
【００８２】
角速度ωは速度センサー３５から出力される信号に基づいて計算する。イナーシャＩはモーター３０及びその負荷等により決まる定数であり、計算値に実験等により求めた校正値を付加しておく。回収率Ｒは、モーター３０のコイルからの放熱、軸損及び風損等により決まる定数であり、その値は０．１〜０．２程度であり、予め実験等により決めておく。
【００８３】
モーターコントローラー４５は、下記（２）式により回生電力量の予測値Ｗを算出する。
【００８４】
Ｗ＝（１／２）×Ｉ×ω2×Ｒ  …（２）
なお、図１１中の符号５１ａ，５１ｂは２入力の乗算（掛け算）を行う乗算器であり、符号５２ａ，５２ｂは入力に対し一定の値を乗算する乗算器である。
【００８５】
次に、モーターコントローラー４５は、回生電力量Ｗから、次の減速状態のときに回生電力を蓄積する蓄電デバイスの数Ｎ’を決定する。
【００８６】
図１２は、その方法を示す模式図である。なお、図１２中、符号５３ａ〜５３ｃは２入力の除算（割り算）を行う除算器であり、符号５４ａ，５４ｂは２入力の減算（引き算）を行う減算器である。
【００８７】
モーターコントローラー４５は、回生電力量の予測値Ｗと蓄電デバイスのキャパシタ定格電圧Ｅccとの除算を行って、総静電容量Ｃallを計算する。
【００８８】
一方、モーターコントローラー４５は、既充電量Ｑinitから放電量Ｑdriveを減算して充電量Ｑafterdriveを求める。ここで、既充電量Ｑinitは図８，図９のステップＳ２３で算出した蓄電デバイスＣ１〜Ｃ４の充電量の総和ΣＱであり、放電量Ｑdriveは加速時に放電した蓄電デバイスＣ１，Ｃ２に蓄積されていた蓄電量として計算する。現実には、完全放電されないこともあるので、実際の値よりも大きな値となる。
【００８９】
そして、モーターコントローラー４５は、充電量Ｑafterdriveを蓄電デバイスの数Ｎで除算して、蓄電デバイス１個当たりの充電量Ｑchargeを計算する。その後、モーターコントローラー４５は、蓄電デバイスの定格静電容量Ｃから蓄電デバイス１個当たりの充電量Ｑchargeを減算して、蓄電デバイス１個当たりの残充電量Ｑchageableを計算する。
【００９０】
次いで、モーターコントローラー４５は、先に計算した総静電容量Ｃallを充電デバイス１個当たりの残充電量Ｑchageableで除算して、回生電力を蓄積する充電デバイスの数Ｎ’を決定する。
【００９１】
このようにして回生電力を蓄積する充電デバイスの数Ｎ’を決定した後、モーターコントローラー４５は、制御装置３９からのモーター停止命令が伝達されると、減速状態に移行する。図７のタイミングチャートにおいて、時間ｔ４とｔ５との間の期間が減速状態である。
【００９２】
減速状態では、半導体スイッチ４４をオンにするとともに、半導体スイッチＦＥＴｃ１〜ＦＥＴｃ４のうち定速状態のときに決定した充電デバイスの数Ｎ’に対応する半導体スイッチをオンにする。例えば２個の充電デバイスに回生電力を蓄積する場合は、半導体スイッチＦＥＴｃ１，ＦＥＴｃ２をオンとし、半導体スイッチＦＥＴｃ３，ＦＥＴｃ４をオフとする。これにより、蓄電デバイスＣ１，Ｃ２に回生電力が蓄積される。
【００９３】
なお、充電電圧検出値をキャパシタ定格電圧に設定し、充電デバイスＣ１，Ｃ２の満充電を検出したら半導体スイッチＦＥＴｃ１，ＦＥＴｃ２をオフにし、他の蓄電デバイスＣ３，Ｃ４の半導体スイッチＦＥＴｃ３，ＦＥＴｃ４をオンにして、回生電流を迂回させ、過充電を防止することが好ましい。
【００９４】
また、モーター３０の回転速度がある程度遅くなったら、モータードライバー１３内の各半導体スイッチ３４をオンとして、モーター３０に対しショートブレーキをかけるようにしてもよい。
【００９５】
このように、本実施形態に係る電動モーター制御装置ではモーター３０の回転速度（角速度ω）に応じて蓄電デバイスの見かけ上の静電容量を動的に変化させるので、モーター３０の減速時に発生する回生電力を効率的に蓄積できる。
【００９６】
これにより、モーター３０の加速時に蓄電デバイスから必要十分な電力が供給され、モーター３０の回転が短時間で安定するとともに、消費電力が削減されるという効果を奏する。
【００９７】
以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９８】
（付記１）電動モーターを駆動するモータードライバーと、
前記モータードライバーに電力を供給する電源と、
前記電源と前記モータードライバーとの間に接続された第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと前記モータードライバーとの間の配線に一方の側の端子が接続された複数の蓄電デバイスと、
前記複数の蓄電デバイスの他方の端子と第１のノードとの間にそれぞれ接続された複数の第２のスイッチと、
前記複数の蓄電デバイスの前記一方の側の端子電圧を検出し、その検出結果と前記電動モーターの回転速度とに応じて前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを制御するモーターコントローラーと
を有することを特徴とする電動モーター制御装置。
【００９９】
（付記２）前記蓄電デバイスが、電気二重層キャパシタであることを特徴とする付記１に記載の電動モーター制御装置。
【０１００】
（付記３）前記モーターコントローラーは、前記電動モーターが停止しているときに前記第１のスイッチをオフとし、前記複数の第２のスイッチを順番にオンにして前記複数の蓄電デバイスの端子電圧を前記配線を介して順番に検出し、その検出結果に基づいて前記複数の第２のスイッチのうちから前記電動モーターを起動する際にオンにする特定のスイッチを決定することを特徴とする付記１又は２に記載の電動モーター制御装置。
【０１０１】
（付記４）前記モーターコントローラーは、前記第１のスイッチをオンにすると同時に前記特定のスイッチをオンにし、一定の時間経過後、又は前記電動モーターの回転速度が一定の速度に到達した後、前記第２のスイッチを全てオフにすることを特徴とする付記３に記載の電動モーター制御装置。
【０１０２】
（付記５）前記モーターコントローラーは、前記電動モーターの回転速度が安定している間に、前記複数の第２のスイッチを同時オンにして前記複数の蓄電デバイスの蓄電量を平均化することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の電動モーター制御装置。
【０１０３】
（付記６）前記モーターコントローラーは、前記電動モーターの回転速度が安定している間に、前記電動モーターの減速時に発生する回生電力量を推定し、その推定した結果に応じて前記複数の蓄電デバイスのうちから回生電力を蓄積する特定の蓄電デバイスを決定することを特徴とする付記５に記載の電動モーター制御装置。
【０１０４】
（付記７）前記電源の出力端子と接地との間に直列に接続された第３のスイッチ及び第４のスイッチを有し、前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの間の第２のノードが前記第１のノードに電気的に接続されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の電動モーター制御装置。
【０１０５】
（付記８）電源とモータードライバーとの間に第１のスイッチを接続し、前記第１のスイッチと前記モータードライバーとの間の配線に複数の蓄電デバイスを接続し、前記複数の蓄電デバイスと第１のノードとの間にそれぞれ第２のスイッチを接続して、
モーターコントローラーにより、前記電動モーターの定速回転時に前記電動モーターの回転速度から前記電動モーターで発生する回生電力量を推定し、その結果に応じて前記複数の第２のスイッチのうちから前記電動モーターの減速時にオンにする特定のスイッチを決定することを特徴とする電動モーターの制御方法。
【０１０６】
（付記９）前記モーターコントローラーは、前記電動モーターの停止時に前記複数の蓄電デバイスの端子電圧をそれぞれ検出し、その検出結果に応じて前記複数の第２のスイッチのうちから前記電動モーターの起動時にオンにするスイッチを決定することを特徴とする付記８に記載の電動モーターの制御方法。
【０１０７】
（付記１０）前記蓄電デバイスが、電気二重層キャパシタであることを特徴とする付記８又は９に記載の電動モーターの制御方法。
【符号の説明】
【０１０８】
１０，４０…電動モーター制御装置、１１…電源、１２…ＩＧＢＴ、１３…モータードライバー、１４，４１…蓄電デバイス、１５，４５…モーターコントローラー、１６，２１，２３，４８ａ〜４８ｄ…バッファ、１７，４６…コンパレータ、２０，３３，３４，４２，４４…半導体スイッチ、２２，４３…半導体スイッチ回路、３０…モーター、３５…回転速度センサー、３９…制御装置、４７…ＤＡコンバータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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