(57)【要約】【課題】電動モーターの回生電力を効率的に蓄電することを課題とする。【解決手段】電動モーター制御装置は、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、前記電動モーターの回生電力を蓄電する複数の蓄電デバイスと、前記モータードライバーの起動に合わせて、前記複数の蓄電デバイスの劣化度を検出する検出部と、前記複数の蓄電デバイスの劣化度の順位付けを行う劣化順位付け部と、前記電動モーターの回生電力を前記複数の蓄電デバイスに蓄電するときに、劣化度の順位が付された前記複数の蓄電デバイスのうち、劣化度の少ない蓄電デバイスから順に選択して蓄電を行う制御部と、を備える。【選択図】図８
2016171638.tif 000002
【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、
前記電動モーターの回生電力を蓄電する複数の蓄電デバイスと、
前記モータードライバーの起動に合わせて、前記複数の蓄電デバイスの劣化度を検出する検出部と、
前記複数の蓄電デバイスの劣化度の順位付けを行う劣化順位付け部と、
前記電動モーターの回生電力を前記複数の蓄電デバイスに蓄電するときに、劣化度の順位が付された前記複数の蓄電デバイスのうち、劣化度の少ない蓄電デバイスから順に選択して蓄電を行う制御部と、
を備える電動モーター制御装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記モータードライバーの起動時に、前記複数の蓄電デバイスに対して同一条件下で放電操作及び充電操作を行い、当該充電操作後に、前記複数の蓄電デバイスに含まれる個々の蓄電デバイス毎に放電時間を測定し、当該放電時間に基づいて前記個々の蓄電デバイスの劣化度を取得する請求項１に記載の電動モーター制御装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記個々の蓄電デバイスの放電時間後が短いほど、劣化度が少ないと判断する請求項２に記載の電動モーター制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、劣化度の少ない前記蓄電デバイスから順に、前記電動モーターの回生電力量に応じて複数個の蓄電デバイスを選択する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動モーター制御装置。
【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】
ところで、回生電力を蓄電デバイスに蓄積するときに、複数のキャパシタを準備することがあるが、準備された複数のキャパシタに劣化度のバラつきがあることがある。回生電力の蓄電先となるキャパシタが劣化していると回生電力の効率的な蓄電に影響を及ぼすことがある。
【０００６】
１つの側面では、本明細書開示の電動モーター制御装置は、電動モーターの回生電力を効率的に蓄電することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書開示の電動モーター制御装置は、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、前記電動モーターの回生電力を蓄電する複数の蓄電デバイスと、前記モータードライバーの起動に合わせて、前記複数の蓄電デバイスの劣化度を検出する検出部と、前記複数の蓄電デバイスの劣化度の順位付けを行う劣化順位付け部と、前記電動モーターの回生電力を前記複数の蓄電デバイスに蓄電するときに、劣化度の順位が付された前記複数の蓄電デバイスのうち、劣化度の少ない蓄電デバイスから順に選択して蓄電を行う制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本明細書開示の電動モーター制御装置によれば、電動モーターの回生電力を効率的に蓄電することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は実施形態の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電動モーターとの接続状態を示す図である。
【図３】図３は蓄電デバイス及び検出部の主要部を示す図である。
【図４】図４は実施形態の電動モーター制御装置の状態遷移を示す図である。
【図５】図５は実施形態の電動モーター制御装置が実施する劣化度検出の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は蓄電デバイスの放電時間の一例を示す図である。
【図７】図７は蓄電デバイスのソーティングの様子を示す概念図である。
【図８】図８は電動モーターの回生時の電動モーター制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は実施形態の電動モーター制御装置の動作を示すタイムチャートの一例である。
【図１０】図１０はソーティングされた蓄電デバイスから複数の蓄電デバイスを選択する様子を示す概念図である。
【図１１】図１１は回生電力量の予測値の取得方法を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は回生電力を蓄積する蓄電デバイスの数Ｎを決定する方法を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。
【００１１】
（実施形態）
図１は実施形態の電動モーター制御装置１の一例を示す回路図である。図２はモータードライバー４と電動モーター（以下、単に「モーター」という）２０との接続状態を示す図である。この例では、モーター２０として三相モーターを使用している。
【００１２】
電動モーター制御装置１は、電源２、第一の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）３、モータードライバー４、蓄電デバイス５、半導体スイッチ６、モーターコントローラー７、コンパレータ８、及びＤＡ（デジタル−アナログ）コンバータ９、第二のＩＧＢＴ１０を有する。なお、ＩＧＢＴ３、１０はＮ型であってもよい。
【００１３】
電源２からモータードライバー４には、定電圧ＩＣ（integrated circuit）１１ａ及びＩＧＢＴ３を介してモーター駆動電力が供給される。ＩＧＢＴ３は、モーターコントローラー７からバッファ１２を介して供給される定電圧給電信号によりオン−オフする。図１では、ＩＧＢＴ３の出力電圧をＶｍｐｏｗｅｒで表わし、ＩＧＢＴ３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２０は、図２で示すように、スター結線されたＵ相コイル２１ａ、Ｖ相コイル２１ｂ及びＷ相コイル２１ｃを有する。また、モータードライバー４には、モーターコントローラー７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２２、２３が設けられている。半導体スイッチ２２、２３は、モーターコントローラー７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、Ｕ相コイル２１ａ、Ｖ相２１ｂ、Ｗ相２１ｃ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２０が回転する。モーター２０は、工作機械３０においてヘッド３１を移動させるアクチュエータとして機能する。ヘッド３１には、ワーク３２が搭載される。
【００１５】
半導体スイッチ２２、２３は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）よりなる。図２において、符号２２ａ、２３ａは、半導体スイッチ２２、２３に必然的に形成されるＦＥＴ寄生ダイオードを示している。
【００１６】
本実施形態ではモーター２０に回転速度を検出する回転速度センサー２５が設けられており、回転速度センサー２５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７に入力される。
【００１７】
ここで、ＩＧＢＴ３がオフになると、モーターコントローラー７、ひいてはモーター２０への駆動電力の供給が停止される。しかし、モーター２０への駆動電力の供給が停止されても、モーター２０の回転子は慣性によりある程度の時間、回転を継続する。モーター２０の回転子が慣性で回転している間、モーター２０は発電機として機能して、逆起電圧Ｅｍを発生する。
【００１８】
そして、逆起電圧Ｅｍにより配線Ｌ１を介して以下に説明する蓄電デバイス５に回生電流Ｉｆが流れ、蓄電デバイス５に回生電力が蓄積される。回生電流Ｉfを時間ｔの関数（Ｉf＝ｆ(ｔ)）とし、蓄電デバイス５の静電容量をＣとすると、蓄電デバイス５の端子電圧Ｅｃは、下記（１）式で表わされる。
Ｅｃ＝（∫ｆ(ｔ)ｄｔ）÷Ｃ  ・・・（１）
以下の説明において、モーター２０への駆動電力の供給が停止してからモーター２０の回転が停止するまでの状態を、減速状態と呼ぶこととする。また、モーター２０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が、モーター２０に駆動電力が供給されてから定速状態になるまでの状態を、加速運転状態と呼ぶこととする。
【００１９】
電動モーター制御装置１内の配線Ｌ１とノードＮ１との間には、蓄電デバイス５と半導体スイッチ６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５と半導体スイッチ６とを直列接続したものを８組用意し、それらを配線Ｌ１とノードＮ１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５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。
【００２０】
なお、図１では、説明の都合上、蓄電デバイス５と半導体スイッチ６とは、４組分描かれている。また、蓄電デバイス５の数は８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。本実施形態では、８個ある蓄電デバイス５から選択されたＮ個の組として回生電力の蓄電を行う。蓄電デバイス５の個数Ｎの決定については、後に詳説する。その際、電動モーター制御装置１が備える蓄電デバイス５の個数をｎ個であるとして説明することがある。
【００２１】
各半導体スイッチ６は、モーターコントローラー７からバッファ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ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。なお、実際には、蓄電デバイス５の数に対応して信号Ａ８まで存在する。符号６ａは、半導体スイッチ６のＦＥＴ寄生ダイオードである。
【００２２】
電源２の出力端と接地との間には、半導体スイッチ１４及び半導体スイッチ１５が直列に接続されている。そして、半導体スイッチ１４と半導体スイッチ１５との間のノードＮ２は、ノードＮ１を介して各半導体スイッチ６に電気的に接続されている。
【００２３】
半導体スイッチ１４はモーターコントローラー７からバッファ１３ｉ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１５はモーターコントローラー７からバッファ１３ｊを介して供給される蓄電信号によりオン−オフする。符号１５ａは、半導体スイッチ１５のＦＥＴ寄生ダイオードである。
【００２４】
配線Ｌ１とモーターコントローラー７との間には、ＤＡコンバータ１６が配置されている。ＤＡコンバータ１６には、モーターコントローラー７から充電電圧検出値信号が入力される。また、配線Ｌ１の電圧Ｖｍはコンパレータ８に入力され、ＤＡコンバータ９から出力される電圧Ｖrefと比較される。コンパレータ８による比較結果は、過電電圧検出信号としてモーターコントローラー７に入力される。ＤＡコンバータ９は、モーターコントローラー７から供給される過電電圧検出値生成信号に応じた電圧Ｖrefを出力する。
【００２５】
電動モーター制御装置１は、ノードＮ３で配線Ｌ１と接続された配線Ｌ２を備える。配線Ｌ２は、電源２と接地との間に定電圧ＩＣ１１ｂ、第二のＩＧＰＴ１０、放熱抵抗１８及び半導体スイッチ１９を備える。第二のＩＧＰＴ１０は、モーターコントローラー７からバッファ１７を介して供給される給電信号によりオン−オフする。ＩＧＢＴ１０の出力電圧は、ＩＧＢＴ３と同様にＶｍｐｏｗｅｒとなる。配線Ｌ２は、配線Ｌ１と接続されているため、配線Ｌ２の電圧は、配線Ｌ１の電圧と同様にＶｍで表わされる。配線Ｌ２は、配線Ｌ１と介して各蓄電デバイス５と接続された状態となっている。
【００２６】
ここで、配線Ｌ２上に配置された各要素及びモーターコントローラー７は、モータードライバー４の起動時に、複数の蓄電デバイス５の劣化度を検出する検出部の一部として機能する。この検出部の概略を、図３を参照しつつ説明する。なお、図３では、説明の都合上、蓄電デバイス５及び半導体スイッチ６に対し、図１とは異なる参照番号を併記している。
【００２７】
検出部の一部として機能するモーターコントローラー７は、電源が投入されたときに、ＩＧＢＴ１０をオンとし、放熱抵抗１８を通じてすべての蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）を一旦放電させる。その後、定電圧ＩＣ１１ｂを通じてすべての蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）を一定時間充電する。そして、蓄電デバイス５（Ｃｎ）毎に放熱抵抗１８を通じて放電させる。このとき、ＤＡコンバータ１６により電圧をモニターしながら放電完了時間を測定する。放電完了時間は、蓄電デバイス５の劣化度と相関性を有する。具体的に、蓄電デバイス５の劣化が進行して内部等価抵抗が高くなると、その内部等価抵抗に電圧がかかり、電流量が少なくなる。その結果、放電時間がかかるようになる。従って、蓄電デバイス５の放電時間を測定することにより、その劣化度を把握することができる。このようにして各蓄電デバイス５（Ｃｎ）を把握した後は、蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）の劣化度の順位付けが行われる。
【００２８】
モーターコントローラー７はマイクロコンピュータを含んで構成されており、制御部４０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。制御部４０は、複数の蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）の劣化度の順位付けを行う劣化順位付け部として機能する。また、制御部４０は、回生電力を蓄電デバイス５に蓄電するときに、劣化度の少ない蓄電デバイス５から順に選択して蓄電を行う。
【００２９】
図４は、本実施形態に係る電動モーター制御装置１の状態遷移を示す図である。図４に示すように、本実施形態に係る電動モーター制御装置１は、起動時、具体的にモータードライバー４の起動時を経て、その後、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。
【００３０】
まず、起動時には、検出部及び劣化順位付け部によって、蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）の蓄電デバイス５の劣化順位付けが行われる。劣化順位付けが行われた蓄電デバイス５は、劣化度の少ないものから充電される。すなわち、劣化度の少ない蓄電デバイス５（Ｃｎ）程、蓄電に対する優先度が高くなる。停止状態には、格別の動作は行われない。加速運転状態では、蓄電デバイス５に蓄電されていた電力を放電することによりモーター２０の回転速度を上昇させる。定速運転状態では、蓄電する蓄電デバイス５（Ｃｎ）の個数Ｎを決定する。減速状態では、モーター２０の回生電力を選択された蓄電デバイス５のＮ個の組に対し蓄電する。なお、Ｎ個の組は、複数組設定されることがある。その場合、各組によってＮ個の数が異なる場合がある。
【００３１】
まず、起動時に行われる蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）の順位付けについて図５乃至７を参照しつつ説明する。まず、ステップＳ１において、電動モーター制御装置１の電源が投入されると、モーターコントローラー７が起動する。そして、引き続いて行われるステップＳ２において、全蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）の完全放電が行われる。完全放電は、ＩＧＢＴ１０をオンするとともに、全半導体スイッチ６（ＦＥＴｃ１）〜６（ＦＥＴｃｎ）を有効にして行う。
【００３２】
ステップＳ２に引き続き行われるステップＳ３では、全蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）に対し、定電圧ＩＣ１１ｂを通じて一定時間の給電を行う。これにより、全蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）が同一条件で蓄電された状態となる。
【００３３】
ステップＳ４では、蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）の上端をハイインピーダンスにする。具体的に、定電圧ＩＣ１１ｂの出力端子側のＩＧＢＴ１０をオフする。ステップＳ４に引き続き行われるステップＳ５では、蓄電デバイス５（Ｃｎ）毎に放電を開始し、その放電時間の計測を開始する。具体的に、放電の対象となる蓄電デバイス５（Ｃｎ）と組となっている半導体スイッチ６（ＦＥＴｃｎ）を有効にし、放熱抵抗１８を通じて放電を行うとともに、時間計測を開始する。放電は、蓄電デバイス５（Ｃ１）から開始し、蓄電デバイス５（Ｃｎ）まで行う。
【００３４】
ステップＳ６では、放電を行っている蓄電デバイス５（Ｃ１）が完全放電したか否かを判断する。完全放電したか否かは、ＤＡコンバータ１６によってモニターされる電圧の値が、予め定められている閾値Ｅｔｈ０以下となったか否かによって判断される。ステップＳ６でＮＯと判断したときは、ステップＳ６でＹＥＳと判断されるまで処理を繰り返す。ＤＡコンバータ１６にてモニターされる電圧が閾値Ｅｔｈ０以下となり、完全放電されたと判断したときは、ステップＳ６でＹＥＳと判断し、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、放電時間の計測開始から完全放電されたと判断したときまでの時間を放電時間として記録する。
【００３５】
ステップＳ７に引き続き行われるステップＳ８では、全蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）に対する計測が完了したか否かを判断する。ステップＳ８における判断は、計測を行っている蓄電デバイスが蓄電デバイス５（Ｃｎ）である場合以外は、Ｎｏとなる。このため、蓄電デバイス５（Ｃ１）が完全放電の対象となっているときは、ステップＳ８における判断はＮｏとなり、ステップＳ９へ進む。
【００３６】
ステップＳ９では、次の蓄電デバイス５（Ｃｎ）へ移行する。従って、蓄電デバイス５（Ｃ１）の放電を行った後は、蓄電デバイス５（Ｃ２）へ移行する。そして、蓄電デバイス５（Ｃ２）に対し、ステップＳ５からの処理を繰り返す。
【００３７】
最終の計測となる蓄電デバイス５（Ｃｎ）についてステップＳ５〜ステップ７までの処理が終了し、その後、ステップＳ８の判断を行うとき、その判断は、ＹＥＳとなる。そして、ステップＳ１０へ進む。
【００３８】
ステップＳ１０では、蓄電デバイス５（Ｃ１）〜５（Ｃｎ）をその放電時間に基づいて、劣化順位付けが行われる。ここで、劣化順位付けについて図６、図７を参照しつつ詳細に説明する。図６は、良品である蓄電デバイス５（Ｃｎ−１）の放電時間ｔＣｎ−１と、劣化品である蓄電デバイス５（Ｃｎ）の放電時間ｔＣｎとを比較して示している。図６から明らかであるように、良品である蓄電デバイス５（Ｃｎ−１）の放電時間ｔＣｎ−１の方が、劣化品である蓄電デバイス５（Ｃｎ）の放電時間ｔＣｎより短い。これは、上述したように、蓄電デバイス５（Ｃｎ）の劣化が進行するとその内部等価抵抗が高くなることに起因している。このように、蓄電デバイス５（Ｃｎ）の劣化度と、その放電時間とは、相関性を有する。そこで、図７に示すように、放電時間が短い順にソーティングすることにより、劣化順位付けが行われる。図７において、劣化順位付けが行われた蓄電デバイス５は、Ｃ１´〜Ｃｎ´で表現されている。このように劣化順位付けがされた蓄電デバイス５（Ｃ１´）〜５（Ｃｎ´）は、番号ｎが若いほど、回生電力の蓄電時の優先度が高くなる。
【００３９】
つぎに、図８乃至図１２を参照しつつ、電動モーター制御装置１の動作について説明する。図８はモーター２０の回生時の電動モーター制御装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図９は電動モーター制御装置１の動作を示すタイムチャートの一例である。図１０はソーティングされ、劣化度順位付けが行われた蓄電デバイスから複数の蓄電デバイス５（Ｃｎ´）を選択する様子を示す概念図である。図１１は回生電力量の予測値Ｗの取得方法を模式的に示す図である。図１２は回生電力を蓄積する蓄電デバイス５（Ｃｎ´）の数Ｎを決定する方法を模式的に示す図である。
【００４０】
電動モーター制御装置１におけるモーター２０は、図４に示して説明したように、停止状態、加速運転状態、定速運転状態及び減速状態を繰り返す。図９において、停止状態については、停止と表記され、加速運転状態については、加速と表記され、定速運転状態については、定速と表記され、減速状態については、減速と表記されている。第一のＩＧＢＴ３は、加速運転状態及び定速運転状態のときにオンとされる。半導体スイッチ１５は、加速運転状態に入ったときにオンとされ、放電信号を発信する。半導体スイッチ１４は、減速状態に入ったときにオンとされ、蓄電信号を発信する。また、電動モーター制御装置１は、モーター２０のブレーキを備えており、減速状態のときに、ブレーキを作動させる。
【００４１】
まず、ステップＳ２１において、モーター２０が定速運転状態であるか否かを判断する。モーターコントローラー７は、回転速度センサー２５の出力により定速運転状態になったか否かを判断する。ステップＳ２１でＮＯと判断したときは、ステップＳ２１でＹＥＳと判断するまで、その処理を繰り返す。ステップＳ２１でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、回生電力量の予測値Ｗを取得する。
【００４２】
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２０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。
【００４３】
角速度ωは回転速度センサー２５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２０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２０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。
【００４４】
モーターコントローラー７は、下記（２）式により回生電力量の予測値Ｗを算出する。
【００４５】
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。
【００４６】
ステップＳ２２で回生電力量の予測値Ｗを取得した後は、ステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３では、蓄電デバイス５（Ｃ１´）〜５（Ｃｎ´）の中からＮ個の組を決定する。
【００４７】
図１２は、その方法を示す模式図である。なお、図１２中、符号５３ａ、５３ｂは２入力の除算（割り算）を行う除算器である。また、図１２中、符号５４は、２入力の乗算（掛け算）を行う乗算器である。
【００４８】
モーターコントローラー７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。そして、総静電容量Ｃａｌｌを蓄電デバイス１個の定格静電容量Ｃに蓄電デバイスのキャパシタ定格電圧Ｅｃｃを乗じて得た値で除算し、蓄電デバイス５の数Ｎを算出する。
【００４９】
なお、各蓄電デバイス５（Ｃ１´）〜５（Ｃｎ´）は、ステップＳ２３の処理を行う段階で、完全放電されており、残受電容量は０であることを前提として蓄電デバイス５の数Ｎを算出している。これは、モーター２０の停止状態の次には必ず加速運転状態となってモーター２０が稼働し、このモーター２０の稼働時に各蓄電デバイス５（Ｃ１´）〜５（Ｃｎ´）に蓄電されている電力が使用され、放電されるからである。このため、定速運転状態に移行したときには、各蓄電デバイス５（Ｃ１´）〜５（Ｃｎ´）は完全放電された状態となっている。この結果、回生電力量の予測値Ｗから換算される総静電容量Ｃallを蓄電することができる蓄電デバイス５の数Ｎを算出することができる。
【００５０】
蓄電デバイス５の数Ｎが決定すると、図１０に示すように、劣化度の少ない蓄電デバイス５から順にＮ個が選択される。図１０に示す例は、ステップＳ２３でＮ＝３が算出された場合であり、劣化度が少ない順に、蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）が選択されている。
【００５１】
ステップＳ２３に引き続いて行われるステップＳ２４では、モーター２０の停止命令があるか否かを判断する。ステップＳ２４でＮＯと判断したときは、ステップＳ２４でＹＥＳと判断されるまで処理を繰り返す。ステップＳ２４でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ２５へ進む。
【００５２】
モーター２０の停止命令があると、モーター２０は、減速状態に移行する。このとき、第一のＩＧＢＴ３がオフにされる。これに伴って、モーターコントローラー７への駆動電力の供給が停止される。しかし、モーター２０への駆動電力の供給が停止されても、モーター２０は慣性により回転を継続し、逆起電圧Ｅｍを発生する。このため、配線Ｌ１の電圧Ｖｍは、逆起電圧Ｅｍに対応した値となる。そこで、ステップＳ２５では、半導体スイッチ１５をオンにするとともに、選択されたＮ個の蓄電デバイス５に対応する半導体スイッチ６をオンにして回生電力の蓄電を行う。例えば、図１０に示すように蓄電デバイス５の数Ｎが３であるときには、蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）に対応する半導体スイッチ６がオンにされ、その他の半導体スイッチ６はオフとする。これにより、蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）に回生電力が蓄電される。なお、選択された３個の蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）は、回生電力を蓄電する際に、あたかも一つのキャパシタであるかのように蓄電される。本実施形態の電動モーター制御装置１では、劣化度の少ない蓄電デバイス５から優先的に使用するため、回生電力を効率的に蓄電することができる。ここで、３個の蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）は、図９における第１蓄電回路組合せに相当する。
【００５３】
ステップＳ２５に引き続いて行われるステップＳ２６では、蓄電デバイス端子電圧であるＶｍライン、すなわち、配線Ｌ１上の電圧Ｅｃを測定する。測定した電圧Ｅｃは、制御部４０内のメモリに格納する。ステップＳ２７では、電圧Ｅｃが蓄電デバイス定格電圧以上であるか否かを判断する。ステップＳ２７でＮＯと判断したときは、ステップＳ２８へ進む。一方、ステップＳ２７でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ３５へ進む。ステップＳ３５の以下の処理については、後に説明する。
【００５４】
ステップＳ２８では、回転速度センサー２５によりモーター回転速度ωを測定する。また、ステップＳ２９では、モーター逆起電圧Ｅｍを算出する。算出されたモーター逆起電圧Ｅｍの値はメモリに格納される。モーター逆起電圧Ｅｍは、下記式（３）により算出する。式（３）における逆起電圧係数は、予め定まった係数であり、メモリに格納されている。
Ｅｍ＝ω×逆起電圧係数・・・（３）
【００５５】
ステップＳ３０では、ステップＳ２９で算出したモーター逆起電圧Ｅｍが予め定めた閾値Ｅｔｈ３よりも小さいか否かを判断する。ここで、閾値Ｅｔｈ３は、蓄電デバイス５へ蓄電することができる電圧の大きさを規定する値である。モーター逆起電圧Ｅｍは、モーター２０が減速状態に入った後、徐々に低下する。そして、最終的には、回生電力の蓄電ができない状態となる。そこで、モーター逆起電圧Ｅｍと閾値Ｅｔｈ３とを比較することで、回生電力の蓄電が継続できるか否かを判断する。ステップＳ３０でＮＯと判断したときは、ステップＳ３１へ進む。一方、ステップＳ３０でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ３３へ進む。ステップＳ３３では、蓄電デバイス５の組合せへのチャージを停止する。そして、ステップＳ３４では、ショートブレーキを起動させる。具体的に、モーター２０のＵ相コイル２１ａ、Ｖ相２１ｂ、Ｗ相２１ｃのローサイドをオンにする。ステップＳ３４の処理が終了した後は、一旦処理は終了となる（エンド）。
【００５６】
ステップＳ３１では、モーター逆起電圧Ｅｍと蓄電デバイス端子電圧Ｅｃとの差であるΔＥを算出する。そして、ステップＳ３２では、ステップＳ３１で算出したΔＥが予め定められた閾値Ｅｔｈ２よりも小さいか否かを判断する。ここで、閾値Ｅｔｈ２は、３個の蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）への蓄電が進み、ΔＥの値が小さくなることで、蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）への蓄電がされなくなる値として定められている。図９において、減速時の回生電流の変化に着目すると、モーター逆起電圧Ｅｍが０に到達する前に０に近づいている。このように、モーター逆起電圧Ｅｍが０に到達していないときは、次の蓄電デバイスのＮ個の組に対して蓄電を行うようにする。具体的には、ステップＳ３５以降の処理によって、次のＮ個の組への蓄電を行う。
【００５７】
ステップＳ３２でＮＯと判断したときは、ステップＳ２６からの処理を繰り返し、蓄電デバイスの最初のＮ個の組である蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）への蓄電を継続する。
【００５８】
ステップＳ３２でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ３５へ進む。ステップＳ３５では、再度の回生電力量予測値Ｗの取得を行う。ステップＳ３５における回生電力量予測値Ｗは、ステップＳ２２において行った演算と同様の演算を行うことより行われる。ただし、角速度ω（rad/sec）は、その時点において、回転速度センサー２５によって取得された値が用いられる。
【００５９】
そして、ステップＳ３６では、ステップＳ２３と同様の演算を行うことにより、再度、蓄電デバイス５の数Ｎを決定する。再度の蓄電デバイス５の数Ｎが決定されると、図１０に示すように、蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）を除いた蓄電デバイス５のうち、劣化度の少ない蓄電デバイス５から順にＮ個が選択される。図１０に示す例は、ステップＳ２３でＮ＝３が算出され、さらに、ステップＳ３６でＮ＝２が算出された場合であり、蓄電デバイス５（Ｃ４´）、５（Ｃ５´）が選択されている。ここで、２個の蓄電デバイス５（Ｃ４´）、５（Ｃ５´）は、図９における第２蓄電回路組合せに相当する。
【００６０】
ステップＳ３６に引き続いて行われるステップＳ３７では、蓄電デバイスの組合せを切り替える。例えば、蓄電デバイス５（Ｃ１´）、５（Ｃ２´）、５（Ｃ３´）の組合せに対してステップＳ３２でＹＥＳと判断したときであれば、蓄電デバイス５（Ｃ４´）、５（Ｃ５´）の組合せに蓄電対象を切り替える。同様に、蓄電デバイス５（Ｃ４´）、５（Ｃ５´）の組合せに対してステップＳ３２でＹＥＳと判断したときは、蓄電デバイス５（Ｃ６´）以降を対象とする第３蓄電回路組合せに切り替える。
【００６１】
このように、第１蓄電回路組合せから第３蓄電回路組合せ迄を切り替えることにより、図９に示すように回生電流は、鋸刃状に変化する。このように、蓄電回路組合せが切り替えられるときであっても、最終的には、ステップＳ３３及びステップＳ３４を経て、処理は終了となる。
【００６２】
減速状態が終了した後は、停止状態を経て、加速状態に遷移する。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７は、減速時に蓄電した蓄電デバイス５（Ｃ１´）〜５（Ｃｎ´）に対応した半導体スイッチ６（ＦＥＴｃ１）〜６（ＦＥＴｃｎ）をオンにすべく、信号Ａ１〜Ａｎを出力する。
【００６３】
例えば、蓄電デバイス５（Ｃ１´）〜５（Ｃ６´）に蓄電された電力を放電する場合、モーターコントローラー７は、信号Ａ１〜Ａ６を発信し、半導体スイッチ６（ＦＥＴｃ１）〜６（ＦＥＴｃ６）をオンとする。また、放電信号を発して半導体スイッチ１５をオンとし、蓄電信号を遮断して半導体スイッチ１４をオフとする。これにより、配線Ｌ１の電圧Ｖｍは、電源２の出力電圧Ｖｍｐｏｗｅｒよりも蓄電デバイス５（Ｃ１´）〜５（Ｃ６´）に蓄積されていた電力の分だけ高くなり、モーター２０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。
【００６４】
電動モーター制御装置１は、以上説明したように、定速運転状態、減速状態、
停止状態及び加速運転状態の４つの状態の遷移を繰り返す。そして、減速状態のときに、回生電力を蓄え、加速時に放電する。
【００６５】
本実施形態の電動モーター制御装置１は、蓄電デバイスを劣化度の少ない順に用いるため、電動モーターの回生電力を効率的に蓄電することができる。
【００６６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１  電動モーター制御装置
２  電源
３、１０  ＩＧＢＴ
４  モータードライバー
５  蓄電デバイス
６、１４、１５、１９  半導体スイッチ
７  モーターコントローラー
８  コンパレータ
９  ＤＡコンバータ
１２、１７、１３ａ〜１３ｋ  バッファ
２０  モーター
２５  回転速度センサー
４０  制御部
【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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