(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅変調された被変調信号に基づいて、直流電力を正弦波形に近似した交流電力に変換し、該交流電力を電動機に供給する電動機の交流電力制御装置において、
電動機の現在の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段によって検出された電動機の回転速度に基づいて前記正弦波の一周期を設定し、該一周期を確定させるために必要な所定角度区間の周期データを演算して出力する周期データ出力手段と、
出力された周期データに基づいて正弦波形成の時間基準となる基準信号を生成し、該基準信号を前記所定角度区間毎に出力する基準信号出力手段と、
前記周期データ及び検出された電動機の運転状態に基づいてパルス幅変調された被変調信号を生成し、基準信号出力手段から基準信号が出力される毎に、該被変調信号を出力する被変調信号出力手段と、
電動機に供給する交流電力を、該被変調信号に基づいて制御する交流電力制御手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の交流電力制御装置。
【請求項２】
前記電動機は電気自動車に搭載されたものであって、前記運転状態検出手段は、電動機の回転速度及び負荷、蓄電池の運転状態、自動車の走行状態、運転操作の状態、環境状態を検出するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電動機の交流電力制御装置。
【請求項３】
前記基準信号出力手段は、クロックパルスに基づいて、所定角度区間の時間長をカウントし、該カウント値に基づいて基準信号の出力間隔を設定するように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動機の交流電力制御装置。
【請求項４】
前記基準信号出力手段は、周期データを減算し、減算の開始から周期データがゼロになるまでの時間をカウントするように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の電動機の交流電力制御装置。
【請求項５】
前記基準信号出力手段は、ゼロから積算を開始し、積算の開始からカウント値が周期データと等しくなるまでの時間をカウントするように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の電動機の交流電力制御装置。
【請求項６】
前記基準信号出力手段は、基準信号を電圧変化の信号として出力するように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電動機の交流電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の交流電力制御装置に関し、特に正弦波形に近似した精密な交流電力を生成するように、交流電力の周期等を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蓄電池に貯蔵された直流電力によって自動車を走行させるとき、直流をそのまま使用するよりも交流に変換して誘導電動機又は同期電動機を駆動する方が効率や耐久性の確保の点で有利である。
しかし、非常に緩慢な速度で車庫入れをするかと思えば、高速道路を平生使わないような超高速度で走り抜けるという使われ方もありうる。また、急激な加速で大きな電流の放電を経験することもあれば、逆に降坂時や急ブレーキのときには大きな電流の充電を経験する。自動車としての特性から乗り心地という観点からも電力の質の問題がある。
【０００３】
誘導電動機か同期電動機かによって発生するトルク及び発電量等を制御する因子は回転偏差か相差角かの相違はあるが、いずれにしても電動機には目的に合致した精密な周波数の交流電力を供給する必要がある。
述べるまでもないが、誘導電動機では現在の回転速度よりも速い速度の回転磁界を形成すれば電動機として作動し、逆に遅ければ発電機として作動する。同期電動機でも進み相差角をもたせるようにすれば電動機として、遅れ相差角をもたせるようにすれば発電機になる。
【０００４】
最終的に、電動機の回転速度、発生トルク、発電量等を制御する因子は、電動機に供給する交流電力の周波数（周期）及び交流電圧と、になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平６−２９６３９５号公報には、アクセル値を負荷設定手段として使用し、パルス幅変調された被変調信号に基づいて正弦波に近似した交流電力を生成する技術が開示されている。
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、最終的に正弦波に近似した精密な交流電力を得るために、正確に交流電力の周期が設定されるような電動機の交流電力制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
このため、請求項１の発明に係る装置では、パルス幅変調された被変調信号に基づいて、直流電力を正弦波形に近似した交流電力に変換し、該交流電力を電動機に供給する電動機の交流電力制御装置において、電動機の現在の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段によって検出された電動機の回転速度に基づいて前記正弦波の一周期を設定し、該一周期を確定させるために必要な所定角度区間の周期データを演算して出力する周期データ出力手段と、出力された周期データに基づいて正弦波形成の時間基準となる基準信号を生成し、該基準信号を前記所定角度区間毎に出力する基準信号出力手段と、前記周期データ及び検出された電動機の運転状態に基づいてパルス幅変調された被変調信号を生成し、基準信号出力手段から基準信号が出力される毎に、該被変調信号を出力する被変調信号出力手段と、電動機に供給する交流電力を、該被変調信号に基づいて制御する交流電力制御手段と、を備えた。
【０００７】
かかる構成によれば、電動機の現在の運転状態は、運転状態検出手段によって検出され、交流電力の一周期は、周期データ出力手段により電動機の運転状態に基づいて設定され、周期データとして演算出力される。周期データには、正弦波形の一周期を確定させるためのデータが含まれているので、時間基準信号出力手段が該周期データに基づいて基準信号を生成して所定角度区間毎に出力することにより、正確な周期を設定することが可能となる。また、被変調信号は、被変調信号出力手段により周期データ及び電動機の運転状態に基づいてパルス幅変調され、基準信号が出力される毎に出力され、この被変調信号に基づいて、交流電力制御手段により、直流電力から交流電力に変換されるとともに、交流電力が制御される。このようにして交流電力の周期は正確に設定され、正弦波に近似した精密な交流電力が生成される。
【０００８】
請求項２の発明にかかる装置では、前記電動機は電気自動車に搭載されたものであって、前記運転状態検出手段は、電動機の回転速度及び負荷、蓄電池の運転状態、自動車の走行状態、運転操作の状態、環境状態を検出するように構成されている。
かかる構成によれば、電動機の回転速度に基づいて正弦波の一周期を設定し、電動機の負荷に応じたパルス幅変調を行うことが可能となる。さらに、蓄電池の運転状態、自動車の走行状態、運転操作の状態、環境状態に応じて正弦波の一周期、パルス幅変調を行うことが可能となり、さらに精密な交流電力の制御が行われる。
【０００９】
請求項３の発明にかかる装置では、前記基準信号出力手段は、クロックパルスに基づいて、所定角度区間の時間長をカウントし、該カウント値に基づいて基準信号の出力間隔を設定するように構成されている。
かかる構成によれば、正弦波データの時間長が正確にカウントされる。
請求項４の発明にかかる装置では、前記基準信号出力手段は、周期データを減算し、減算の開始から周期データがゼロになるまでの時間をカウントするように構成されている。
【００１０】
かかる構成によれば、正弦波データの時間長をカウントすることが可能となる。
請求項５の発明にかかる装置では、前記基準信号出力手段は、ゼロから積算を開始し、積算の開始からカウント値が周期データと等しくなるまでの時間をカウントするように構成されている。
【００１１】
かかる構成によれば、正弦波データの時間長をカウントすることが可能となる。
請求項６の発明にかかる装置では、前記基準信号出力手段は、基準信号を電圧変化の信号として出力するように構成されている。
かかる構成によれば、基準信号が電圧変化の信号として出力されるので、被変調信号を出力するタイミングを認識することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
本実施の形態を示す図１において、制御コンピュータ１は、電気自動車全体を制御するコンピュータであり、夫々、アナログ信号入力部２、デジタル信号入力部３から運転データを入力する機能、電動機14の判別・計算処理を行う機能、周期データ等の出力機能を有している。この制御コンピュータ１が周期データ出力手段に相当する。
【００１４】
アナログ信号入力部２は、各種アナログ・センサの信号を入力するブロックであり、デジタル信号入力部３は、各種デジタル・センサの信号を入力するブロックである。
次に、アナログ信号入力部２の構成を図２に基づいて説明する。
アナログ信号入力部２には、アナログ・センサとして、０〜４００Ｖの電源電圧を検出する電圧センサ21-1と、１〜２００Ａの充放電電流を検出する電流センサ21-2と、ブレーキ踏込量を検出するブレーキ・センサ21-3と、蓄電池15の温度を検出する温度センサ21-4と、主となる電動機14の温度を検出する温度センサ21-5と、制御装置の温度を検出する温度センサ21-6と、アクセル踏込量を検出するアクセル・センサ21-7と、吸気圧力を検出する吸気圧力検出センサ21-8と、等が備えられている。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器22は、各センサ21-1〜21-8から、順次、センサ信号を入力し、各アナログ信号のＡ／Ｄ変換の完了を確認しながら、機械的且つ連続的に変換結果をレジスタ23-1〜23-8に書き込んでいく。
セレクタ25は、制御コンピュータ１から、制御ポートであるポート６を介して、データ・ビットD0〜D3からなる４ビットの制御システム信号が入力されたとき、レジスタ23-1〜23-8の中からいずれか１つを選択し、各レジスタ23-1〜23-8に格納されたデータを、アナログ信号入力ポートであるポート４を介して制御コンピュータ１に出力する。
【００１６】
次に、デジタル信号入力部３の構成を図３に基づいて説明する。
デジタル信号入力部３には、デジタル・センサとして、電動機14の実回転速度を検出する回転速度センサ31-1と、エンジンの実回転速度を検出する回転速度センサ31-2と、自動車の実速度を検出する車速センサ31-3と、スロットル開度を検出するスロットル・センサ31-4と、クラッチの遮断度を検出するクラッチ・センサ31-5と、が備えられている。これらのセンサ31-1〜31-5のセンサ信号はデジタル信号として処理され、夫々、カウンタ32-2〜32-5,32-7 によってカウントされる。尚、カウンタ32-1,32-6 には、予備ポートが接続されている。
【００１７】
セレクタ33は、約１／２秒毎にカウンタ32-1〜32-7のデータをレジスタ34-1〜34-7に転送し、転送後、各カウンタ32-1〜32-7のデータをクリアする。
セレクタ35は、制御コンピュータ１からポート６を介してデータ・ビットD8〜D11 からなる４ビットの制御システム信号が入力されたとき、レジスタ34-1〜34-7に格納されたデータを選択し、選択したデータをデジタル信号入力ポートであるポート５を介して制御コンピュータ１に出力する。
【００１８】
尚、センサ21-1〜21-8，31-1〜31-5が運転状態検出手段に相当する。
図１に戻って、アクセル値ラッチ回路８（以後、「ラッチ回路８」と記す）、周期データラッチ回路９（以後、「ラッチ回路９」と記す）は、夫々、制御コンピュータ１から出力ポートであるポート７を介して出力されたアクセル値、周期データをラッチする。ここで、周期データとは、交流波形一周期分のクロック数、またはそれが確定できる部分のクロック数を意味するデータである。あるいは、後続のブロックで使いやすいように、また、周期の精度を確保できるように周期の一部分のクロック数が与えられている場合もある。尚、ラッチ回路９の詳細については後述する。
【００１９】
キック信号生成回路10は、ラッチ回路９にラッチされた周期データに基づいてＵ，Ｖ，Ｗ相毎に、基準信号となるキック信号を生成する基準信号出力手段に相当する。尚、この回路の詳細については後述する。
ＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wは、夫々、アクセル値、周期データ、及びキック信号生成回路10により生成されたキック信号をＵ，Ｖ，Ｗ相毎に入力し、これらのデータに基づいてパルス幅が設定されたパルス列からなる被変調信号を発生し、ドライバ回路12-U, 12-V, 12-Wに出力する。このＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wが被変調信号出力手段に相当する。尚、この装置の詳細については後述する。
【００２０】
ドライバ回路12-U, 12-V, 12-Wは、夫々、Ｕ，Ｖ，Ｗ相毎に入力した被変調信号に基づいて微弱な信号を強化し、強化した半導体ドライブ信号を電力制御半導体13-U, 13-V, 13-Wに出力する。尚、ドライバ回路12-U, 12-V, 12-Wは、弱電領域と強電領域の境界に必要な保護システム及びその他の保護システムも含んでいる。
【００２１】
電力制御半導体13-U, 13-V, 13-Wは、夫々、Ｕ，Ｖ，Ｗ相毎に入力された半導体ドライブ信号に基づいて、例えばＩＧＢＴ等のような大電流を処理するものであり、電動機14を原動機として運転している時には、主に蓄電池15からの直流電力を交流化して電動機14に供給し、電動機14を発電機として使用するときには、電動機14の界磁コイルに励磁電流を供給する。
【００２２】
尚、図４は、特開平６−２９６３９５号公報に開示されたドライバ回路12-U, 12-V, 12-W及び電力制御半導体13-U, 13-V, 13-Wの回路構成を示す。
この図において、トランジスタＱ1 〜Ｑ3 が単独アーム側トランジスタ、トランジスタＱ4 〜Ｑ6 が共通アーム側トランジスタとなる。
このこのドライバ回路12-U, 12-V, 12-W及び電力制御半導体13-U, 13-V, 13-Wが交流電力制御手段に相当する。
【００２３】
帰還ダイオード16は、電動機14が発電機として使用され、かつ、供給された励磁電流により発生した起電力が蓄電池15の端子電圧を上回った時、電流を蓄電池15に帰還させるダイオードである。
次に、前述のラッチ回路９、キック信号生成回路10、ＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wの詳細な構成を図５に基づいて説明する。
【００２４】
制御コンピュータ１のポート５には、回転角度にして例えば60度分のパルス信号が16ビットで出力される。尚、16ビットに収まるように、データとしては、1/8 の値になっている。
ラッチ回路９は、制御コンピュータ１から出力された信号IORQ、A3，A2，A1の信号レベルが、夫々、 Lowレベル（以後、「Ｌ」と記す）、Highレベル（以後、「Ｈ」と記す）、Ｌ、Ｌのときに周期データをラッチする。
【００２５】
キック信号生成回路10は、オッシレータ41と、プリセット・カウンタ42と、カウント同値判定器43と、倍数カウンタ44と、デシマル変換器45と、論理判定器46と、カウンタ47-1,47-2,47-3と、結線変更モジュール48と、インバータ49と、を備えて構成されている。
オッシレータ41は、例えば2,4576Ｈz のクロックパルスをプリセット・カウンタ42に出力し、プリセット・カウンタ42は、オッシレータ41のクロックパルスによってカウントアップされる。
【００２６】
カウント同値判定器43は、ラッチ回路９にラッチされたデータとプリセット・カウンタ42のカウント値との一致・不一致を判定する回路であり、一致したときはプリセット・カウンタ42のカウント値をクリアする。
倍数カウンタ44は、カウント同値判定器43により、プリセット・カウンタ42のカウント値とラッチ回路９によりラッチされた周期データとが一致する毎に、カウントアップする。
【００２７】
デシマル変換器45は、倍数カウンタ44のカウント値を１０進記数法に変換する。
論理判定器46には、予め設定値がセットされている。この設定値は、制御コンピュータ１から出力される周期データの単位及び確定させたい周期に基づいてセットされる。例えば、60度分の周期データをもって、Ｕ，Ｖ，Ｗ相毎に 180度の周期を確定させたいときには、論理判定器46に予め設定値３をセットしておく。論理判定器46は、倍数カウンタ44がカウントアップされる毎に、倍数カウンタ44のカウント値をこの設定値と比較し、設定値と一致したか否かの論理判定を行う。論理判定はフラグを切り換えることにより行われる。設定値になったとき、フラグを切り換える。そして、一周期になったとき、論理判定器46は、倍数カウンタ44のカウント値をクリアする。
【００２８】
カウンタ47-1〜47-3は、夫々、Ｈ又はＬに初期設定され、論理判定器46から出力されたフラブ値の切り換わりに応じてＨに立ち上がったり、Ｌに立ち下がったりする。前述の例では、倍数カウンタ44のカウント値とカウンタ47-1〜47-3の立ち上がり立ち下がりとの関係は、以下のようになる。
【００２９】
【表１】
0003739117.tif 000002
【００３０】
このカウンタ47-1〜47-3の立ち上がり又は立ち下がりが、夫々、Ｕ，Ｖ，Ｗ相用のキック信号となる。
結線変更モジュール48は、Ｖ，Ｗ相の結線を変更するものであり、変更時、リバース信号が入力される。
インバータ49は、キック信号を反転させてＵ’，Ｖ’，Ｗ’相のドライバ回路12-U, 12-V, 12-Wに出力する。
【００３１】
各ＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wには、インタフェース（図中、「Ｉ／Ｏ」と記す）51と、ＣＰＵ52と、ＲＯＭ53と、ＲＡＭ54と、が備えられている。
インタフェース51は、キック信号生成回路10のカウンタ47-1〜47-3からキック信号を入力する。
ＲＯＭ53には、電動機14に通電する交流電流を正弦波に近似させるためのソフトウェアが記憶され、ＲＡＭ54には、アクセル・センサ21-3によって検出されたアクセル踏込量（アクセル値）、周期データ等が記憶される。
【００３２】
ＣＰＵ52は、ＲＡＭ54に記憶されているデータ、ＲＯＭ53に記憶されているソフトウェアに基づいて、ＰＷＭ制御を行う。
尚、ＣＰＵ52の動作の詳細については、前述の特開平６−２９６３９５号公報に開示されている。
次に動作を説明する。
【００３３】
精密な周波数の交流電力を得るために要求される最低の入力データは、対象とする電動機14が誘導電動機であれば電動機14の回転速度とアクセル踏込量とであり、対象とする電動機14が同期電動機であれば現在の位相角とアクセル踏込量とであり、出力データは、これらの入力データに基づいて計算されたアクセル値と周期データである。さらに、同期電動機では、波形出力の開始点が相差角を与えるキーデータとなるので、現在の位相角に対する周期の開始点をも指示する必要がある。
【００３４】
従来の直流電力をそのまま利用する型式の電気自動車ではアクセルを踏んで、供給電流を増加すれば走行速度が増すという、比較的単純な制御が採用されているが、効率の高い、耐久性の確保できる誘導電動機や同期電動機を主たる原動機とする未来型の電気自動車では、電動機14の回転速度を精密に測定して入力することとアクセル踏込量を得ることとは必須であり、同期電動機では位相角を得ることも必須である。
【００３５】
また、精密な周波数と緩急自在の走行性能を得るためにはアクセル値と周期データとを出力する必要があり、同期電動機では、波形出力の開始点またはこれと同等な意味をもつ信号の出力も必須の要件として求められる。
尚、特開平６−１３３４０７号公報には、アクセルペダルの踏込量等の運転状態を検出し、これら運転状態に応じて誘導電動機の周波数を設定する技術が開示されている。
【００３６】
また、特開平７−３１００６号公報には、同期電動機の回転子の回転角度位置、回転子の回転周波数を検出し、これらに基づいて相差角を設定し、交流電流の位相を制御する技術が開示されている。
さらに、電動機と内燃機関とを備えた複合原動機では、これらを制御するには、実用上、アクセル踏込量と電動機14の回転速度以外にも以下のデータが必要となってくる。
【００３７】
ａ．電動機14の運転状態、例えば界磁の温度等
ｂ．内燃機関の運転状態、例えば回転速度、吸気圧力、温度
ｃ．蓄電池15の状態、例えば端子電圧、充放電電流、電解液温度
ｄ．自動車の走行状態、例えば走行速度等
ｅ．運転操作の状態、例えばブレーキ踏込み量、スイッチの状態
ｆ．現状環境の状態、例えば商用電源との接続、外気温度
また、保護システムの駆動のためには、各部の温度等を入力することも必要になる場合がある。制動時に車体の持つ運動エネルギーを効果的に回収するためにはブレーキの踏込量等を検出して入力するのも必要な場合がある。
【００３８】
制御コンピュータ１には、これらのデータが入力され、誘導電動機、同期電動機の種類が判別され、その電動機用のデータが計算されて出力される。
尚、内燃機関を備えた複合原動機では、電気自動車としての実用性を高めるために、出力データとして、必須のアクセル値と周期データ以外にも、以下のような様々なデータが必要となってくる。
【００３９】
ａ．内燃機関制御用データ
（１）点火コイルに対する送電制御
（２）燃料ポンプに対する送電制御
（３）始動電動機に対する送電制御
（４）燃料供給制御装置に対する制御信号
（５）クラッチ制御信号
（６）冷却ファン制御信号
（７）保温要求信号
ｂ．車体制御及び電動機14制御用データ
（１）複数電動機に対する電動機の個別選択駆動力データ
（２）同上の個別制動力データ
（３）極数変換要求データ
（４）自動ドアーロツク信号など
ｃ．電源制御用データ
（１）蓄電池制御信号
（２）回生制御信号
（３）劣化制御信号
ｄ．保護システム制御用データ
（１）電動機14の冷却信号
（２）電力制御半導体13-U, 13-V, 13-Wの冷却信号
（３）制御コンピュータ１の冷却信号
（４）過電圧時の放電信号
ｅ．警告用データ
各種警告コードの信号
（尚、ディスプレイを備えるときは、ディスプレイに出力するための警告コードも送信する）
これらはシステムによって不要なものもあり、選択的に必要に応じて採用される。
【００４０】
次に、制御コンピュータ１では、入力された各種の信号値、ソフトウエア及び固定データとして記録されている数値を利用して必要な判別と計算が実行され、実行された結果、アクセル値と周期データとが得られる。
ここで、周期データの仕様は、後続のＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wで使いやすいように、また、周期の精度を確保できるように多面的な角度から設定されている。
【００４１】
例えば、相角度で30度程度の小さなブロックの期間のデータをメモリの所定領域に記憶し、これをもって360 度分の周期データとすれば、 360度をもって周期データとする場合に比べて、12倍の精度で周期を指定できる。しかし、その分、90度分または 180度分の周期を計算する必要があるため、処理が煩雑となる。このように、周期データの仕様は、処理の煩雑さと速度との関係等を考慮した上で決定される。
【００４２】
尚、電動機14が同期電動機のときは、キック信号を出力するタイミングが相差角も関わってくるので、制御コンピュータ１では、このタイミングも計算される。
得られたアクセル値と周期データとは、特定の記憶装置上の番地またはポート７に書き出され、夫々、ラッチ回路８，９によりラッチされる。
【００４３】
前述のように、制御コンピュータ１のポート７には、回転角度にして例えば60度分のデータが16ビットで出力されるが、16ビットに収まるように、データは、以下のように、例えば実際のパルス数の1/8 の値として出力される。
0003739117.tif 000003
この周期データは、制御コンピュータ１から出力された信号IORQ、A3，A2，A1が、夫々、Ｌ、Ｈ、Ｌ、Ｌのときにラッチ回路９にラッチされる。
【００４４】
キック信号生成回路10では、ラッチされた周期データに基づいてキック信号が生成される。
この動作を説明すると、まず、カウント前に、プリセット・カウンタ42、倍数カウンタ44が初期値０に設定される。初期設定時、カウンタ47-1〜47-3に対応した論理判定器46のフラグ値は、夫々、０→１, ０，１となり、それに従って、カウンタ47-1〜47-3の出力は、図６に示すように、夫々、Ｌ→Ｈ，Ｌ，Ｈとなる。尚、この設定は、ドライバ回路12-U, 12-V, 12-Wの構成に基づいて行われるものである。
【００４５】
また、論理判定器46には、制御コンピュータ１から出力される60度分の周期データに基づいて180 度分の周期を確定させるため、予め固定値３をセットする。初期設定されると、オッシレータ41において発生したクロックパルスがプリセット・カウンタ42に入力され、プリセット・カウンタ42のカウントアップが開始する。尚、クロックパルス一発に対して１を加算する方法が単純であり確実であるが、採用するプリセット・カウンタのビット数やその他の条件によってはクロックパルス４発等、複数パルスで１を加算する方法を採用してもよい。
【００４６】
オッシレータ41からのクロックパルスは、得られる最高の精度の安定した周波数の電気信号であり、大概10〜20メガヘルツ、最近では40メガヘルツのものまで使用できるようになっている。本実施の形態の周波数は、前述のように、例えば、2,4576Ｈz である。
ラッチ回路９にラッチされた周期データは、カウント同値判定器43によりプリセット・カウンタ42のカウント値と比較される。両データが不一致のときは、そのまま、積算が継続される。積算した結果、両データが一致したとき、倍数カウンタ44のカウント値は、カウント同値判定器43によってカウントアップされる。
【００４７】
倍数カウンタ44のカウント値は、デシマル変換器45によって10進記数法に変換されて論理判定器46に入力される。
論理判定器46では、各出力毎に固定値３と比較される。そして、倍数カウンタ44のカウント値が固定値３と一致したとき、論理判定器46のそのフラグ値が切り換わり、対応するカウンタ47-1〜47-3の出力も、フラグ値の切り換わりに応じてＬ→Ｈに立ち上がるか、Ｈ→Ｌに立ち上がる。このようにしてカウンタ47-1の周期が確定する。
【００４８】
倍数カウンタ44のカウント値は、固定値３と一致したとき、論理判定器46によりクリアされる。
このようにして、60度毎に論理判定され、順次、カウンタ47-1〜47-3の立ち上がり立ち下がりが表１のように繰り返される。
このＬからＨ、又はＨからＬへの電圧変化がキック信号となる。ＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wでは、キック信号が少なくとも一周期の開始点を示す。
【００４９】
通常、デジタル回路では、０Ｖと５ＶをＬ，Ｈの信号として０、１を表現するが、完全に０Ｖまたは５Ｖというのはありえないので適当な範囲を設けて、その範囲内をＬ，Ｈと判定する規約になっている。
キック信号生成回路10に続くＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wでは、先行するキック信号生成回路10において、どのような処理がなされているかについては関知しないことであるから、後続のＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wには、このキック信号生成回路10での処理結果が電圧の変化として通知される。
【００５０】
尚、本実施の形態では、一周期に２度のキック信号を出力しているが、ＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wの構成によっては、一周期につき、少なくとも１回のキック信号を必要とし、複数回のキック信号を必要とする場合もある。
例えば、図４において、単独アームを通電制御すべき期間と共通アームを通電すべき期間は正確に 180度毎にしたいけれども、それを意味するキック信号が無ければ後続のブロックで中間点を割り出す必要があり、精度の点で不安が残る場合が多い。また、60度毎に区切って制御するときは、60度毎にキック信号が必要になる。場合によってはピーク点である90度または 270度が大切な制御の筋目に当たる。
【００５１】
このような事情から周期データを30度分のパルスとして与えて置けば、その２倍が60度、その３倍が90度というようにたいていの要求ポイントには対応できるので都合がよい。
このように、どのような位相角度を一周期の開始点に設定しても良いのであるが、通常は０度、 180度などが好都合である。他に90度や 270度等も開始点として選ばれる可能性がある。
【００５２】
ＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wでは、例えば、位相角で30度分の周期データに基づいて、 180度分の周期分のデータを設定するときは、30度分の特定された期間の６倍分のデータを出力する。例えば、最初の 180度分はＨ(5V)を出力し、これに続く 180度分はＬ(OV)の矩形波を出力する。
このようにしてＰＷＭ装置11-U, 11-V, 11-Wでは、アクセル値及び周期データに基づいて被変調信号が生成され、この被変調信号は、カウンタ47-1〜47-3からキック信号が出力される毎に、夫々、ドライバ回路12-U, 12-V, 12-Wに出力される。
【００５３】
各相のドライバ回路12-U, 12-V, 12-Wでは、この被変調信号を受けてＨの期間が単独アームによって制御される導通期間となり、共通アームでは遮断期間となる。次のＬの期間では、単独アーム側を遮断し、共通アーム側を導通させる。キック信号は位相角度で 180度毎に出現するようになっているが、ＨとＬとの関係は逆でもよく、後の処理に応じて設計する。また、 180度ではなく90度や60度の方が好都合の場合もある。
【００５４】
また、電動機14を原動機として運転している時には、おもに蓄電池15からの直流電力が電力制御半導体13-U, 13-V, 13-Wによって交流化されて電動機14に供給される。電動機14を発電機として使用するときには、電力制御半導体13-U, 13-V, 13-Wによって界磁コイルに励磁電流を与えて、それによって発生した起電力が蓄電池15の端子電圧を上回つた時に帰還ダイオード16を経由して蓄電池15に回収される。
【００５５】
かかる構成によれば、加算の開始から積算データが周期データに等しくなるまでの時間を基準に交流電力の周期が決定されるので、正確なキック信号を生成することができる。
また、例えば、特開平６−２９６３９５号公報には、 180度分と90度分とを判定する部分があるが、それをカウンタの数値によって行うのではなく、電圧変化の信号としてのキック信号によって行えば、その精度を格段に改善することができる。
【００５６】
また、すべての周波数設定処理がデジタル処理によって処理されるので、通常のアナログ部分を含む周波数設定回路と比較して精度が良好な周波数の交流を発生することができる。
また、クロックとして精度の高い水晶発信器などを使用すれば、そのパルスをカウントして周期を決定するので安定した厳密な周期が得られるとともに、16ビット値で指定すると65,536段階の周波数が得られ、例えば０〜256 Ｈz の周波数を得る必要のある場合には１Ｈz を256 段階に分けて出力できる。即ち、1/256 の分解能とすることができる。
【００５７】
尚、上記実施の形態では、０から加算を開始するようにしたが、これに限らず、クロックのパルス１個につき周期データを１個、または一定の整数倍の比率を定めて、周期データを減算し、減算の開始から周期データがゼロになるまでの時間を基準に交流電力の周期を決定するようにしても構わない。
この場合の処理について説明すると、まず、制御コンピュータ１から与えられた周期データをプリセット・カウンタ42にセットし、倍数カウンタ44をクリアし、フラグには０をセットすることにより初期設定を行う。
【００５８】
次に、倍数と比較するための所定値をセットする。例えば、30度分の周期データをもって 180度分の時間を確定したい時にはカウンタではなく固定項目に６をセットする。
次に、クロックのパルスによってプリセット・カウンタ42のカウント値を減算する
この場合も、クロックのパルス一発にたいして１を減算する方法が単純で確実であるが、採用するカウンタのビット数やその他の条件によってはクロックパルス４発等、複数パルスで１を減算する方法を採用してもよい。
【００５９】
次に、プリセット・カウンタ42に生成されたデータが０になったかどうか判別して、０ならば倍数カウンタ44に１を加算し、０でなければ減算を維持する。
後の処理は、前述の処理と同様である。
尚、プリセット・カウンタ44のカウント値を減算するには、１つずつ引算する方式が簡便で確実であるが、その他の方式を採用するときには、無限ループとならないように、引算を実行した結果がいつかは必ずゼロになるように周期データを設定するか、ゼロの判別を必要な範囲に拡張して実行する。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる装置によれば、交流電力の周期を正確に設定することができ、正弦波に近似した精密な交流電力を生成することができる。
請求項２の発明にかかる装置によれば、検出された電動機の運転状態、蓄電池の運転状態等に基づいてパルス幅変調が行われるので、さらに精密な交流電力の制御を行うことができる。
【００６１】
請求項３の発明にかかる装置によれば、出力された正弦波データの時間長をカウントして、基準信号を所定時間隔毎に正確に出力することができる。
請求項４の発明にかかる装置によれば、正弦波データの時間長を正確にカウントすることができる。
請求項５の発明にかかる装置によれば、同様に、正弦波データの時間長を正確にカウントすることができる。
【００６２】
請求項６の発明にかかる装置によれば、基準信号が電圧変化の信号として出力されるので、被変調信号を出力するタイミングを認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック回路図。
【図２】図１のアナログ信号入力部の詳細な構成を示すブロック図。
【図３】図１のデジタル信号入力部の詳細な構成を示すブロック図。
【図４】図１のドライバ回路等の詳細な構成を示す回路図。
【図５】図１のキック信号生成回路の詳細な構成を示すブロック図。
【図６】図５のカウンタから出力される信号のタイミングチャート。
【符号の説明】
1  制御コンピュータ
2  アナログ信号入力部
3  デジタル信号入力部
10  キック信号生成回路
11  ＰＷＭ装置（11-U, 11-V, 11-W）
12  ドライバ回路（12-U, 12-V, 12-W）
14  電動機
【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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