(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モ−タの電気コイルの一端と第１の電源ラインとの間に介挿された第１のスイッチング手段；
前記電気コイルの他端と第２の電源ラインとの間に介挿された第２のスイッチング手段；
電気コイルの前記一端と第２の電源ラインの間に介挿され、後者から前者への電流通流は許す第１のダイオ−ド；
電気コイルの前記他端と第１の電源ラインの間に介挿され、前者から後者への電流通流は許す第２のダイオ−ド；
第１および第２のスイッチング手段を共にオンにするスイッチオンと、共にオフにするスイッチオフと、を交互に繰返すハ−ドチョッピング、および、第１および第２のスイッチング手段を共にオンにするスイッチオンと、第１のスイッチング手段をオフかつ第２のスイッチング手段はオンにする単一オンと、を交互に繰返すソフトチョッピング、を選択的に行なうチョッピング制御手段；
前記電気モ−タの回転方向を検出する方向検出手段；および、
回転方向が指定方向と不一致かを検出し、不一致の間は、前記チョッピング制御手段にハ−ドチョッピングを指定するチョッピングモ−ド制御手段；
を備える電気モ−タの通電制御装置。
【請求項２】
電気モ−タは、スイッチドレラクタンスモ−タである、請求項１記載の電気モ−タの通電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気モ−タの電気コイルにチョッピング通電するＨ型スイッチング回路のオン／オフを制御する通電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図面を参照して、スイッチドレラクタンスモ−タに通電するスイッチング回路を説明する。スイッチドレラクタンスモ−タ（以下、ＳＲモ−タと言う）は、一般に極部が外側に突出する形で構成された回転子と、極部が内側に突出する形で構成された固定子とを備えており、回転子は単に鉄板を積層して構成した鉄心であり、固定子は極毎に集中巻されたコイルを備えている。このＳＲモ−タは、固定子の各極が電磁石として動作し、回転子の各極部を固定子の磁力で吸引することによって回転子が回転する。従って、回転子の各極の回転位置に応じて、固定子の各極に巻回されたコイルの通電状態を順次に切換えることによって、回転子を希望する方向に回転させることができる。この種のＳＲモ−タは、例えば、特開平１−２９８９４０号公報に開示されている。
【０００３】
ＳＲモ−タにおいては、回転子の各極が特定の回転位置にある時に、固定子各極に対する通電のオン／オフを切換えるので、その切換時に、回転子に加わる磁気吸引力の大きさが急激に変化する。そのため、回転子及び固定子には、比較的大きな機械振動が発生する。この振動によって騒音が生じる。
【０００４】
前記特開平１−２９８９４０号公報の技術においては、立上り及び立下りの緩やかな回転位置信号を生成し、この回転位置信号を利用して、電気コイルの通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りを緩やかにすることが行なわれている。このようにすると、ＳＲモ−タの振動及び騒音の発生を抑制することが可能である。しかしながら、回転位置信号を利用しているため低速回転時のように、電気コイルの通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りが実質的に速くなる場合には、騒音を抑制する効果が小さくなるし、高回転時のように電気コイルの通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りが実質的に遅くなる場合には、１回あたりの通電オン時間が短くなるので、流れる電流が非常に小さくなり、発生する回転トルクが小さくなる。また、回転数や必要トルクに応じて通電のオン／オフを切り換えるタイミングを変化させないと、効率が悪くなる上、必要トルクがでない可能性もある。
【０００５】
特開平７−２７４５６９号公報，特開平７−２９８６６９号公報および特開平８−１７２７９３号公報には、通電の立上り及び立下りを滑らかにするために、Ｈ型スイッチング回路を用いてＰＷＭによりモ−タ通電電流を制御し、かつ、回転トルクの不足を改善するために、スイッチングモ−ドを制御している。
【０００６】
例えば図１１に示すように、Ｈ型スイッチング回路は、電気モ−タの電気コイル１ａの一端と第１電源ライン１８ｅとの間に介挿された第１のスイッチング素子１８ａ，電気コイル１ａの他端と第２電源ライン１８ｆとの間に介挿された第２のスイッチング素子１８ｂ，前記一端と第２電源ライン１８ｆの間に介挿され、後者から前者への電流通流は許す第１ダイオ−ドＤ１、および、前記他端と第１電源ライン１８ｅの間に介挿され、前者から後者への電流通流は許す第２ダイオ−ドＤ２を含む。
【０００７】
図１１の（ａ）に示すように、第１および第２スイッチング素子１８ａ，１８ｂを共にオンにすると電気コイル１ａに回転駆動電流が流れ、共にオフにすると図１１の（ｂ）に示すように、電気コイル１ａの誘起電圧による電源への帰還電流が流れる。上述のオンとオフをＰＷＭ制御により交互に繰返すことにより、電気コイル１ａには、図１１の（ｃ）に示す脈動電流が流れる。このスイッチングモ−ドを本書では「ハ−ドチョッピング」と称す。このハ−ドチョッピングでの、図１１の（ｂ）に示すように両スイッチング素子１８ａ，１８ｂを共にオフにしている時間区間では、電気コイル１ａが発電したエネルギが第１電源ライン１８ｅに供給され（回生）、電流が急激に減少する。スイッチング素子のオン／オフの切換わりによる電流の脈動が大きいので、電気モ−タの回転子に加わる磁気吸引力の脈動が大きく、振動を生じ騒音が大きい。
【０００８】
図１２の（ａ）（図１１の（ａ）と同一）に示すように第１および第２スイッチング素子１８ａ，１８ｂを共にオンにし、次に図１２の（ｂ）に示すように第１スイッチング素子１８ａのみをオフにし第２スイッチング素子１８ｂはオンを維持し、それら（ａ）状態と（ｂ）状態とを交互に繰返すことにより、電気コイル１ａには図１２の（ｃ）に示す、脈動が比較的に小さい電流が流れる。このスイッチングモ−ドを本書では「ソフトチョッピング」と称す。このソフトチョッピングの中の、図１２の（ｂ）に示す第１スイッチング素子１８ａオフ、第２スイッチング素子１８ｂオンの期間では、電流は緩やかに減少し、モ−タの駆動力や径方向の吸引力も緩やかに減少する。したがって「ソフトチョッピング」モ−ドのモ−タ通電では、騒音，振動が比較的に低い。
【０００９】
前記特開平７−２７４５６９号公報，特開平７−２９８６６９号公報および特開平８−１７２７９３号公報に開示の通電制御装置は、上述の「ハ−ドチョッピング」と「ソフトチョッピング」を、ＳＲモ−タの回転状態に応じて選択して、振動の低減と高トルクの確保を実現している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが「ソフトチョッピング」の中の、図１２の（ｂ）に示すように、第１スイッチング素子１８ａオフ、第２スイッチング素子１８ｂはオンの時間区間では、電気コイル１ａが発電したエネルギが第１電源ライン１８ｅに戻らないため、電気モ−タの駆動開始直後の回転はじめのときなど、トルクリップル等の原因でロ−タが振動し駆動方向とは逆の方向にロ−タが跳ね、図１３に示すように逆転を生じ、この逆転が大きいと、あるいは短時間内で逆転が繰り返えされると、ロ−タの逆転による電気コイル１ａの誘起電圧により電気コイル１ａの電流が増大しスイッチング素子を破壊してしまうおそれがある。
【００１１】
電気モ−タが、車輪駆動のために車両に搭載されたものである場合には、車両の発進のために電気モ−タの駆動を開始した直後や、登坂路の低速登りのとき、あるいは、車庫入れ車庫出しで縁石を乗り越えようとするとき、もしくは、すばやい前／後進切換操作があるときなどに、車輪に加わる逆トルクによって電気モ−タのロ−タが一時的に逆転する可能性が高く、上述の、スイッチング素子の破壊の可能性を低減することが望まれる。
【００１２】
本発明はソフトチョッピングの採用によるこの種の問題を改善することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気モ−タの通電制御装置は、電気モ−タ(1)を駆動する電気コイル(1a)の一端と第１の電源ライン(18e)との間に介挿された第１のスイッチング手段(18a)；
前記電気コイル(1a)の他端と第２の電源ライン(18f)との間に介挿された第２のスイッチング手段(18b)；
電気コイル(1a)の前記一端と第２の電源ライン(18f)の間に介挿され、後者から前者への電流通流は許す第１のダイオ−ド(18c)；
電気コイル(1a)の前記他端と第１の電源ライン(18e)の間に介挿され、前者から後者への電流通流は許す第２のダイオ−ド(18d)；
第１および第２のスイッチング手段(18a,18b)を共にオンにするスイッチオンと、共にオフにするスイッチオフと、を交互に繰返すハ−ドチョッピング、および、第１および第２のスイッチング手段(18a,18b)を共にオンにするスイッチオンと、第１のスイッチング手段(18a)をオフかつ第２のスイッチング手段(18b)はオンにする単一オンと、を交互に繰返すソフトチョッピング、を選択的に行なうチョッピング制御手段(15〜17)；
前記電気モ−タ(1)の回転方向を検出する方向検出手段(1d,5)；および、
回転方向が指定方向と不一致かを検出し、不一致の間は、前記チョッピング制御手段(15〜17)にハ−ドチョッピングを指定するチョッピングモ−ド制御手段(17c,17d)；
を備える。なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参考までに付記した。
【００１４】
方向検出手段(1d,5)が、電気モ−タ(1)の回転方向を検出し、チョッピングモ−ド制御手段(17c,17d)が、電気モ−タ(1)の回転方向が指定方向と不一致かを検出し、不一致の間は、チョッピング制御手段(15〜17)にハ−ドチョッピングを指定するので、電気モ−タ(1)の回転方向が指定方向と逆のときは常にハ−ドチョッピングが行なわれる。すなわち、電気モ−タ(1)の回転方向が指定方向と逆のときは、図１１の（ａ）に示す第１および第２のスイッチング手段(18a,18b)のオンと、図１１の（ｂ）に示す両スイチング手段(18a,18b)のオフとが交互に行なわれ、両スイッチング手段(18a,18b)がオフのとき、電気コイル(1a)が発電したエネルギが第１の電源ライン(18e)に供給され（回生）、スイッチング手段を破壊してしまうことがない。
【００１５】
【実施例】
本発明の一実施例を図１に示す。図１に示す装置は、電気自動車の駆動ユニットの主要部分を構成している。この例では、駆動源として１個のＳＲモ−タ１が備わっており、このＳＲモ−タ１はコントロ−ラＥＣＵによって制御される。コントロ−ラＥＣＵは、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセル開度センサから入力される情報に基づいて、ＳＲモ−タ１の駆動を制御する。電源は車上バッテリ−から供給される。
【００１６】
ＳＲモ−タ１には、それを駆動するための３相のコイル１ａ，１ｂ，１ｃおよび回転子の回転位置（角度）を検出する角度センサ１ｄが備わっている。３相のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃは、それぞれ、コントロ−ラＥＣＵ内部のドライバ１８，１９及び１Ａと接続されており、コイル１ａとドライバ１８とを接続する電線，コイル１ｂとドライバ１９とを接続する電線，及びコイル１ｃとドライバ１Ａとを接続する電線には、それぞれ、電流センサ２，３及び４が設置されている。これらの電流センサ２，３及び４は、それぞれ、コイル１ａ，１ｂ及び１ｃに実際に流れる電流に比例する電圧を電流信号Ｓ６として出力する。
【００１７】
コントロ−ラＥＣＵの内部には、ＣＰＵ（マイクロコンピュ−タ）１１，入力インタ−フェ−ス１２，方向検出回路５，電流マップメモリ１３ａ，波形マップメモリ１３ｂ，電源回路１４，電流波形生成回路１５，比較回路１６，出力判定回路１７，ドライバ１８，１９及び１Ａが備わっている。このコントロ−ラＥＣＵは、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセル開度センサから入力される情報に基づいて、ＳＲモ−タ１の所要回転方向，駆動速度及び駆動トルクを逐次計算し、その計算の結果に基づいて、ＳＲモ−タ１のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃの各々に流す電流を制御する。
【００１８】
角度センサ１ｄは、０〜３６０度の角度の絶対値を示す１０ビットの２値信号を出力する。検出角度の最小分解能は０．５度である。方向検出回路５は、角度センサ１ｄが出力する信号の下位２ビットに基づいて、ＳＲモ−タ１の回転子の回転方向（時計方向ＣＷ／反時計方向ＣＣＷ）を検出しており、ＣＷのときＨ（１）、ＣＣＷのときＬ（０）の方向検出信号Ｓ１１を発生してこれをＣＰＵ１１および出力判定回路１７に与える。
【００１９】
図１の回路の主要部分の具体的な構成を図２に示す。図２は、ＳＲモ−タ１のコイル１ａの通電を制御する回路のみを示すが、コントロ−ラＥＣＵには、他のコイル１ｂ及び１ｃの通電を制御する同様の回路がそれぞれ含まれている。
【００２０】
図２を参照すると、コイル１ａの一端は、スイッチングトランジスタ（ＩＧＢＴ）１８ａを介して電源の高電位ライン１８ｅと接続され、コイル１ａの他端は、スイッチングトランジスタ（ＩＧＢＴ）１８ｂを介して電源の低電位ライン１８ｆと接続されている。また、トランジスタ１８ａのエミッタと低電位ライン１８ｆとの間にはダイオ−ド１８ｃが接続され、トランジスタ１８ｄのエミッタと高電位ライン１８ｅとの間にはダイオ−ド１８ｄが接続されている。従って、トランジスタ１８ａ及び１８ｂの両方をオン（導通状態）にすれば、電源ライン１８ｅ，１８ｆとコイル１ａとの間に電流が流れ、いずれか一方、又は両方をオフ（非導通状態）にすれば、コイル１ａへの給電を停止することができる。
【００２１】
出力判定回路１７には、２つのアンドゲ−ト１７ａ，１７ｂ，１７ｃならびにエクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄが備わっている。
【００２２】
エクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄは、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセル開度センサから入力される情報に基づいて、コントロ−ラＥＣＵが決定したＳＲモ−タ１の所要回転方向すなわち指定方向を示す信号Ｓ１０（Ｈ：ＣＷ／Ｌ：ＣＣＷ）と、方向検出回路５の方向検出信号Ｓ１１（Ｈ：ＣＷ／Ｌ：ＣＣＷ）が合致するとき、すなわちモ−タの回転子が、指定方向と同じ方向に回転しているときＨ（ソフトチョッピング可を意味する）、逆方向に回転しているときＬ（ソフトチョッピング禁止＝ハ−ドチョッピング指定）のモ−ド指定信号をアンドゲ−ト１７ｃに与える。
【００２３】
アンドゲ−ト１７ａの出力端子はトランジスタ１８ｂのゲ−ト端子と接続されており、アンドゲ−ト１７ｂの出力端子はトランジスタ１８ａのゲ−ト端子と接続されている。アンドゲ−ト１７ａの入力端子には、信号Ｓ７２とＳ５およびモ−ド切換指示信号（１７ｃの出力）が入力され、アンドゲ−ト１７ｂの入力端子には、信号Ｓ７１，Ｓ７２及びＳ５が入力される。信号Ｓ７１及びＳ７２は、それぞれ、比較回路１６のアナログ比較器１６ａ及び１６ｂが出力する２値信号である。また信号Ｓ５は、電流波形生成回路１５が出力する２値信号である。
【００２４】
比較回路１６は２つのアナログ比較器１６ａ及び１６ｂを備えている。アナログ比較器１６ａは、電流波形生成回路１５が出力する第１の基準電圧Ｖｒ１と電流センサ２が検出した電流に対応する信号Ｓ６の電圧とを比較した結果を２値信号Ｓ７１として出力し、アナログ比較器１６ｂは、電流波形生成回路１５が出力する第２の基準電圧Ｖｒ２と電流センサ２が検出した電流に対応する信号Ｓ６の電圧とを比較した結果を２値信号Ｓ７２として出力する。この実施例では、常にＶｒ１＜Ｖｒ２の関係が成立する。
【００２５】
信号Ｓ５が高レベルＨであると、信号Ｓ６の電圧Ｖｓ６と基準電圧Ｖｒ１及びＶｒ２の大小関係に応じて、次に示すように、ドライバ１８のトランジスタ１８ａ，１８ｂの状態が３種類のいずれかに設定される。
【００２６】
0003803781.tif 000002
【００２７】
上記▲１▼の場合が、図１１の（ａ）および図１２の（ａ）に示す状態であり、上記▲２▼の場合が、図１２の（ｂ）に示す状態であり、上記▲３▼および上記▲４▼の場合が、図１１の（ｂ）に示す状態である。▲１▼と▲４▼を交互に繰返す態様がハ−ドチョッピング、▲１▼と▲２▼を交互に繰返す態様がソフトチョッピングである。
【００２８】
上記▲３▼の、Vr1＜Vs6≦Vr2の場合は、本来は▲２▼の場合と同様に１８ａオフ、１８ｂオンの図１２の（ｂ）に状態にされるものであるが、電気モ−タの回転方向が指定方向とは逆であるため、トランジスタ１８ａ，１８ｂの破壊を防ぐために、１８ａオフかつ１８ｂオフに変更されたものである。
【００２９】
すなわち、Vr1＜Vs6≦Vr2のときには、比較器１６ａ，１６ｂからの、アンドゲ−ト１７ｃへの入力がゲ−トオンレベルになるが、アンドゲ−ト１７ｃのもう１つの入力に、エクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄのモ−ド指定信号（Ｈ：ソフトチョッピング可／Ｌ：ソフトチョッピング禁止）が与えられ、このモ−ド指定信号がＨであると上記▲２▼（ソフトチョッピングモ−ド）となり、モ−ド指定信号がＬであると上記▲３▼（ハ−ドチョッピングモ−ド）となる。
【００３０】
上述のように、トランジスタ１８ａ，１８ｂが共にオンする状態と、共にオフする状態と、一方がオンして他方がオフする状態とが存在し、いずれの状態になるかは、Ｖｓ６のレベルが、Ｖｒ１より小，Ｖｒ１とＶｒ２との間，Ｖｒ２より大の３種類の領域のいずれであるかと、Ｖｒ１とＶｒ２との間にあるときには、モ−タの回転子の回転方向が指定方向と同一か否か、によって定まる。
【００３１】
信号Ｓ５が低レベルＬである時には、比較回路１６が出力する信号Ｓ７１，Ｓ７２の状態とは無関係に、常にアンドゲ−ト１７ａ，１７ｂの出力が共に低レベルＬになり、トランジスタ１８ａ，１８ｂは共にオフになる。
【００３２】
トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオンした時にコイル１ａに流れる電流の立上り特性（上昇の速さ）は、回路の時定数によって定まり、制御により変えることはできない。しかし、電流を遮断する時には、トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオフする場合と、トランジスタ１８ａをオフに切換えてトランジスタ１８ｂはオンのままとする場合とで、電流の立下り特性（下降の速さ）が変わるので、それを切換えて電流の立下りの速さを調整することができる。即ち、トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオフする場合には電流の変化が速く、トランジスタ１８ａをオフに切換えてトランジスタ１８ｂはオンのままとする場合には電流の変化は遅い。
【００３３】
電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）にほとんど変化がない時には、電流の立下り速度が遅い場合でも、基準のレベル（Ｖｒ１）と実際に流れる電流のレベル（Ｖｓ６）との偏差が増大することはないので、常にＶｓ６＜Ｖｒ２の状態が維持される。従ってこの時には、電流の変動幅が小さい。また、通電するコイルの相を切換える時のように、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）が変更される時には、電流の立下り速度が遅いと、Ｖｓ６＞Ｖｒ２になる。この場合、２つのトランジスタ１８ａ，１８ｂが共にオフするので、電流の立下り速度が上がり、電流は目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）に追従してすばやく変化する。目標値の変化がなくなれば、基準電圧Ｖｒ１と電流レベルＶｓ６との偏差が小さくなるので、再び電流の立下り速度が遅くなる。
【００３４】
これによって、目標値の変化に対する電流の追従遅れが防止できるだけでなく、目標値の変化が小さい時には、電流の変化速度が遅いため、振動及び騒音の発生が抑制される。
【００３５】
ところで、図２に示す比較回路１６が出力する信号Ｓ７１，Ｓ７２によって電流の立下り速度を切換える場合には、それを切換えるタイミングとして最適な時点よりも実際の切換えが多少遅れる傾向がある。即ち、目標値が急激に低下する時点で、電流の立下りを速くするのが理想的であるが、実際に電流の偏差が大きくならないと信号Ｓ７２がＬにならないので、時間的に遅れが生じる。このため、目標値が非常に速く変化する場合、信号Ｓ７１，Ｓ７２による変化速度の自動切換だけでは、目標値に対する電流の追従性が不足する可能性がある。
【００３６】
そこでこの実施例では、信号Ｓ５を制御することにより、電流（Ｖｓ６）の大きさとは無関係に、電流の立下り速度を速くすることができる。即ち、信号Ｓ５を低レベルＬにすると、信号Ｓ７１，Ｓ７２とは無関係に、トランジスタ１８ａ，１８ｂが同時にオフするので、電流の立下り速度が速くなる。
【００３７】
図２を参照すると、電流波形生成回路１５は、２種類の基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２と２値信号Ｓ５を出力する。基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２及び２値信号Ｓ５は、それぞれ、メモリ（ＲＡＭ）１５ｂ，１５ａ及び１５ｃに記憶された情報に基づいて生成される。メモリ１５ｂ，１５ａ及び１５ｃは、各々のアドレスにそれぞれ８ビット，８ビット及び１ビットのデ−タを保持している。メモリ１５ａから読み出される８ビットデ−タは、Ｄ／Ａ変換器１５ｅでアナログ電圧に変換され、増幅器１５ｇを通って基準電圧Ｖｒ２になる。同様に、メモリ１５ｂから読み出される８ビットデ−タは、Ｄ／Ａ変換器１５ｆでアナログ電圧に変換され、増幅器１５ｈを通って基準電圧Ｖｒ１になる。また、増幅器１５ｇ，１５ｈの入力には、ＣＰＵ１１が出力するアナログ信号Ｓ１のレベルが加算される。信号Ｓ１のレベルを調整することにより、基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２を微調整することができる。また、メモリ１５ｃが出力する１ビットデ−タは、アンドゲ−ト１５ｉを通って信号Ｓ５になる。アンドゲ−ト１５ｉの一方の入力端子には、ＣＰＵ１１が出力する２値信号（スタ−ト／ストップ信号）Ｓ３が印加される。ＳＲモ−タ１を駆動している時には、常時信号Ｓ３が高レベルＨになるので、メモリ１５ｃの出力信号がそのまま２値信号Ｓ５になる。
【００３８】
メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、それぞれ多数のアドレスを有しており、各々のアドレスは、回転子Ｒの回転位置（角度）の各々（１度単位）に対応付けられている。アドレスデコ−ダ１５ｄは、角度センサ１ｄによって検出された回転子の回転位置の信号Ｓ９から、アドレス情報を生成する。このアドレス情報が、３組のメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃのアドレス入力端子に同時に入力される。従って、ＳＲモ−タ１が回転する時には、メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、各々回転子の回転位置に応じたアドレスに保持されたデ−タを順次に出力する。従って、基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２及び２値信号Ｓ５の状態は、回転位置毎に変化しうる。
【００３９】
実際には、図３に示すような波形の電流を３相のコイルに流すために、メモリ１５ａ及び１５ｂには、それぞれ図７に示すような通電マップの情報が保持される。即ち、回転位置（この例では０．５度毎）の各々に対応付けたアドレスに、その位置で設定すべき電流の目標値が保持される。メモリ１５ａ及び１５ｂの情報は、それぞれ基準電圧Ｖｒ２及びＶｒ１に対応しているので、Ｖｒ２＞Ｖｒ１の関係を満たすように、メモリ１５ａの内容とメモリ１５ｂの内容とは少し異なっている。前述のように、コイル１ａに流れる電流のレベルは、基準電圧Ｖｒ１に追従するように変化するので、コイル１ａに流したい電流の波形を基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２としてメモリ１５ｂ及び１５ａに登録しておくことにより、図３に示すように電流を流すことができる。
【００４０】
この実施例では、３相のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃに対する通電／非通電を、図３に示すように回転子が３０度回転する毎に切換える必要があるが、図３に示すような波形をメモリ１５ｂ及び１５ａに登録しておくことにより、３０度毎の通電／非通電の切換えも信号Ｓ７１，Ｓ７２によって自動的に実施される。即ち、各コイルの通電／非通電の切換えをＣＰＵ１１が実施する必要はない。
【００４１】
また、メモリ１５ｃについては、大部分のアドレスに信号Ｓ５の高レベルＨに対応する「１」の情報が保持されているが、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）が急激に低下する角度に対応するアドレスには、信号Ｓ５の低レベルＬに対応する「０」の情報（強制遮断情報）が保持されている。即ち、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）の波形の立下り開始時点のように、その下降の傾きが急俊であり、電流の変化速度を速くした方が良いことが予め予想される回転位置では、信号Ｓ７２による自動切換えを待つことなく、メモリ１５ｃに記憶した情報によって信号Ｓ５を低レベルＬに切換え、強制的に電流変化速度を速くする。これにより、電流変化速度の切換えに時間遅れが生じるのを避けることができ、目標値に対する電流の追従性が更に改善される。
【００４２】
メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、書き込みと読み出しが可能であり、書き込みと読み出しを同時に実施しうる。メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、信号線Ｓ２を介してＣＰＵ１１と接続されており、ＣＰＵ１１は、必要に応じてメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃの内容を更新する。
【００４３】
ＣＰＵ１１の動作の概略を図５に示す。図５を参照してＣＰＵ１１の動作を説明する。電源がオンすると、ステップ６１で初期化を実行する。即ち、ＣＰＵ１１の内部メモリの初期化および内部タイマ，割込等のモ−ドセットを実施した後、システムの診断を実施し、異常がなければ次の処理に進む。
【００４４】
ステップ６２では、入力インタ−フェ−ス１２を介して、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，アクセル開度センサのそれぞれが出力する信号の状態を読取り、その状態のデ−タを内部メモリに保存する。ステップ６２で検出した状態に何らかの変化があった場合には、ステップ６３からステップ６４に進む。変化がない時には、ステップ６３からステップ６５に進む。
【００４５】
ステップ６４では、ステップ６２で検出した各種状態に基づいて、ＳＲモ−タ１の所要駆動方向（指定方向）を決定して駆動方向を示す信号Ｓ１０（Ｈ：ＣＷ／Ｌ：ＣＣＷ）をエクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄに出力し、駆動トルクの目標値を決定する。例えば、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度が増大した時には、駆動トルクの目標値も増大する。また、ここで目標トルクの変化を示すトルク変更フラグをセットする。
【００４６】
ステップ６５では、ＳＲモ−タ１の回転速度を検出する。この実施例では、角度センサ１ｄの角度検出デ−タ（１１ビット）のビットデ−タがＳＲモ−タの回転子の回転に応じて変化し、その変化周期が回転速度に逆比例するので、ＣＰＵ１１は、下位ビットの変化周期を測定してモ−タ回転速度を算出する。算出した回転速度のデ−タは内部メモリに保存する。
【００４７】
ＳＲモ−タ１の回転速度に変化がある時には、ステップ６６からステップ６８に進み、回転速度に変化がなければステップ６７に進む。ステップ６７では、トルク変更フラグの状態を調べ、フラグがセットされている時、即ち目標トルクの変化がある時には、ステップ６８に進み、トルクに変化がない時にはステップ６２に戻る。
【００４８】
ステップ６８では、電流マップメモリ１３ａからデ−タを入力し、次のステップ６９では、波形マップメモリ１３ｂからデ−タを入力する。この実施例では、電流マップメモリ１３ａ及び波形マップメモリ１３ｂは、予め様々なデ−タを登録した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）で構成してあり、電流マップメモリ１３ａには図６に示すようなデ−タが保持され、波形マップメモリ１３ｂには、図１０に示すようなデ−タが保持されている。
【００４９】
即ち、電流マップメモリ１３ａには、様々な目標トルクと様々な回転数（モ−タの回転速度）のそれぞれに対応付けられた多数のデ−タＣｎｍ（ｎ：トルクに対応する列の数値，ｍ：回転数に対応する行の数値）が保持されており、デ−タＣｎｍの１組には、通電オン角度，通電オフ角度，及び電流目標値が含まれている。例えば、トルクが２０［Ｎ・ｍ］で回転数が５００［ｒｐｍ］の時のデ−タＣ３４の内容は、５２．５度，８２．５度及び２００［Ａ］である。即ち、０〜９０度の回転位置の範囲内において、特定のコイルに５２．５〜８２．５度の範囲で２００Ａの電流を流し、０〜５２．５度の範囲及び８２．５〜９０度の範囲では電流を遮断することを意味する。ステップ６８では、その時のトルクと回転数に応じて選択した、Ｃｍｎの１組のデ−タを入力する。
【００５０】
但し、実際にコイルに流す電流の目標値は、一般的な矩形波状に変化するのではなく、立上り及び立下りが緩やかな波形になる。この波形が、波形マップメモリ１３ｂに基づいて決定される。
【００５１】
図１０に示すように、波形マップメモリ１３ｂには、様々な回転数（モ−タの回転速度）のそれぞれに対応付けられた多数のデ−タＤ１ｎ及びＤ２ｎ（ｎ：回転数に対応する行の数値）が保持されている。デ−タＤ１ｎは立上り所要角度であり、電流を低レベル（０［Ａ］）から高レベル（例えば２００［Ａ］）に立ち上げるまでの回転角度変化量を示している。デ−タＤ２ｎは立下り所要角度であり、電流を高レベル（例えば２００［Ａ］）から低レベル（０［Ａ］）に立ち下げるまでの回転角度変化量を示している。
【００５２】
例えば、図６に示す電流マップのＣ３４のデ−タを使用する場合、通電オン角度である５２．５度よりＤ１ｎの角度だけ手前の位置から、電流目標値の立上げを開始し、５２．５度で１００％まで緩やかに立ち上がるように電流目標値の波形を変化させ、通電オフ角度である８２．５度よりＤ２ｎの角度だけ手前の位置から、電流目標値の立下げを開始し、８２．５度で立下げを完了するように、緩やかに電流目標値を変化させる。
【００５３】
波形マップメモリのデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎは、回転数［ｒｐｍ］毎に最適な時間（角度）で電流の立上り及び立下りが変化するように予め定めてある。即ち、立上り及び立下りが速すぎると、励磁の切換り時の磁束の微分値が大きくなり振動及び騒音が大きくなるし、立上り及び立下りが遅すぎると、駆動トルクが著しく低下し駆動効率も低下するので、振動及び騒音を充分に抑制でき、しかも駆動効率の低下も小さくなるような値が、Ｄ１ｎ，Ｄ２ｎとして定められる。また特に、Ｄ１ｎに対応する立上り時間とＤ２ｎに対応する立下り時間は、いずれも、ＳＲモ−タ１の固有振動周波数（共振周波数）の半周期よりも大きくなるように定めてある。このようにすると、励磁の切換り時に生じる振動の周波数が、ＳＲモ−タ１の固有振動周波数よりも低くなるため、共振が防止され、振動及び騒音レベルの増大が抑制される。
【００５４】
図５のステップ６９では、その時の回転数によって波形マップメモリ１３ｂ上から１組のデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎを選択し、それらのデ−タをＣＰＵ１１に入力する。例えば、回転数［ｒｐｍ］が５００の時には、デ−タＤ１４及びＤ２４を選択して入力する。
【００５５】
次のステップ６Ａでは、ステップ６８で入力したデ−タＣｎｍ及びステップ６９で入力したデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎに基づいて、図７に示すような通電マップのデ−タを生成し、この最新の通電マップによって、図２に示す電流波形生成回路のメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのデ−タを更新（書き替え）する。勿論、図２に示す１相分のメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに通電マップを書込むだけでなく、３相全てのメモリについて、それぞれ通電マップを作成し、そのデ−タを各々のメモリに書き込む。
【００５６】
実際には、次のようにして通電マップを作成する。第３相の場合、デ−タＣｎｍに含まれている通電オン角度Ａｏｎから立上り所要角度Ｄ１ｎを引いた角度位置Ａ１の電流目標値を０、通電オン角度Ａｏｎの位置をＣｎｍに含まれている電流目標値（例えば２００［Ａ］）とし、角度位置Ａ１とＡｏｎとの間では、その間を滑らかに立上る曲線で結ぶように、デ−タを補間する。即ち、ロ−タ角度の０．５度毎に前記曲線に近似する値を計算して求め、それを各々の角度における電流目標値とする。同様に、デ−タＣｎｍに含まれている通電オフ角度Ａｏｆｆから立下り所要角度Ｄ２ｎを引いた角度位置Ａ２では電流目標値をＣｎｍに含まれている電流目標値（例えば２００［Ａ］）とし、通電オフ角度Ａｏｆｆの位置の電流目標値を０とし、角度位置Ａ２とＡｏｆｆとの間では、その間を滑らかに立下る曲線で結ぶように、デ−タを補間する。即ち、ロ−タ角度の０．５度毎に前記曲線に近似する値を計算して求め、それを各々の角度における電流目標値とする。上記以外の角度位置には、０を電流目標値として書き込む。
【００５７】
また、第１相及び第２相については、第３相の通電マップのデ−タを、それぞれ３０度及び６０度ずらしたものをそのまま用いる。このようにして、図７に示すような通電マップが作成される。なお図８に示す通電マップは、メモリ１５ｂに書き込まれるデ−タ（Ｖｒ１）のみを示しており、メモリ１５ａに書き込むデ−タ（Ｖｒ２）は図７の通電マップの値より少し大きい値になる。
【００５８】
この実施例では、メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのデ−タに基づいて電気コイル１ａに流れる電流が制御されるので、ＣＰＵ１１がメモリ（３相分の１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）に通電マップを書き込むだけで、それに従うように、各コイルの励磁切り換えが、ハ−ドウェア回路により自動的に実施される。
【００５９】
ＣＰＵ１１は、上述のステップ６２〜６Ａの処理を繰り返し実行する。そして、検出したＳＲモ−タの回転速度及びトルクが一定の場合には、ステップ６６−６７−６２を通るが、回転速度が変化した場合、又はトルクが変化した場合には、ステップ６８−６９−６Ａ−６Ｂを実行するので、メモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ上の通電マップが更新される。
【００６０】
上述の実施例によれば、ソフトチョッピングを行なう条件（Vr1＜Vs6≦Vr2）が成立しトランジスタ１８ａをオフにし本来はトランジスタ１８ｂもオフにするときでも、ＣＰＵ１１が信号Ｓ１０にて指定したモ−タ回転方向に対して、方向検出回路５が検出し信号Ｓ１１にて表わされる実際の回転方向が異っているとき、エクスクル−シブノアゲ−ト１７ｄの出力がＬとなってアンドゲ−ト１７ｃの出力がＬに拘束され、これによりアンドゲ−ト１７ａの出力がＬに拘束されて、トランジスタ１８ｂがオフにされる。これによりトランジスタオフ直後に電気モ−タには図１１の（ｂ）に示すように電源ライン１８ｅに帰還（回生）し、これにより過大な電流がトランジスタ１８ｂに流れず、その破壊のおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１の主要部分の、３相駆動回路の中の１相駆動回路のみの具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】  図１に示すＳＲモ−タ１を駆動する場合の励磁電流指示の波形例を示すタイムチャ−トである。
【図４】  図１に示すＳＲモ−タ１に流す励磁電流波形の駆動条件に応じた変化を示すタイムチャ−トである。
【図５】  図１に示すＣＰＵ１１の動作を示すフロ−チャ−トである。
【図６】  図１に示す電流マップメモリ１３ａの一部のデ−タの内容を示すマップである。
【図７】  図２に示すメモリ１５ａ〜１５ｃに書込まれるデ−タの１部を示すマップである。
【図８】  ＳＲモ−タにおいて一般的な通電制御を実施した場合の電流，磁束，磁束変化を示すタイムチャ−トである。
【図９】  ＳＲモ−タの電流の立上り及び立下りを緩やかに変化させた場合の電流，磁束，磁束変化を示すタイムチャ−トである。
【図１０】  図１に示す波形マップメモリ１３ｂの一部のデ−タの内容を示すマップである。
【図１１】  図２に示すインバ−タ１８の、ハ−ドチョッピングモ−ドでのモ−タ電流を示す図面であり、（ａ）はモ−タに駆動電流を流しているときの電流通流方向を、（ｂ）は駆動電流の供給を遮断したときの電流通流方向を、（ｃ）は時系列の電流波形の概要を示す。
【図１２】  図２に示すインバ−タ１８の、ソフトチョッピングモ−ドでのモ−タ電流を示す図面であり、（ａ）はモ−タに駆動電流を流しているときの電流通流方向を、（ｂ）は駆動電流の供給を遮断したときの電流通流方向を、（ｃ）は時系列の電流波形の概要を示す。
【図１３】  図１に示すＳＲモ−タ１の駆動開始直後の速度変化を示すグラフであり、状況によっては発生することがある逆転を示す。
【符号の説明】
１：ＳＲモ−タ                  １ａ，１ｂ，１ｃ，ＣＬ：コイル
１ｄ：角度センサ                ２，３，４：電流センサ
１１：ＣＰＵ                    １２：入力インタ−フェ−ス
１３ａ：電流マップメモリ        １３ｂ：波形マップメモリ
１４：電源回路                  １５：電流波形生成回路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：メモリ  １５ｄ：アドレスデコ−ダ
１５ｅ，１５ｆ：Ｄ／Ａ変換器    １５ｇ，１５ｈ：増幅器
１６：比較回路                  １６ａ，１６ｂ：アナログ比較器
１７：出力判定回路              １７ａ〜１７ｃ：アンドゲ−ト
１７ｄ：エクスクル−シブノアゲ−ト
１８，１９，１Ａ：各相ドライバ
１８ａ，１８ｂ：トランジスタ（ＩＧＢＴ）
１８ｃ，１８ｄ：ダイオ−ド      １８ｅ，１８ｆ：電源ライン
Ｖｒ１，Ｖｒ２：基準電圧
【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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【図１３】
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