特許 6226566 モータ制御装置及びそれを備えた建設機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6226566

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】モータ制御装置及びそれを備えた建設機械

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/06 20060101AFI20171030BHJP

【ＦＩ】

   H02P27/06

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-113581(P2013-113581)

(22)【出願日】2013年5月30日

(65)【公開番号】特開2014-233170(P2014-233170A)

(43)【公開日】2014年12月11日

【審査請求日】2016年4月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000246273

【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142022

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 一晃

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 丈生

(72)【発明者】

【氏名】守屋 英朗

(72)【発明者】

【氏名】富崎 猛

(72)【発明者】

【氏名】中住 晃

(72)【発明者】

【氏名】上村 佑介

【審査官】 森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１８３７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００５５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０８５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５２３３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２１／００−２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コントローラと、
前記コントローラと通信可能に構成され、前記コントローラから出力される駆動指令に応じてモータを駆動させるモータ制御部とを備え、
前記モータ制御部は、
前記モータの駆動時に前記コントローラとの通信に異常が生じた際に、前記モータを減速させるように、速度ゼロ指令に基づいて駆動指令を出力する減速制御部と、
前記コントローラとの通信異常を検出する通信異常検出部と、
前記通信異常検出部によって通信異常が検出されていない場合には、前記コントローラから出力される駆動指令を前記モータの駆動指令として選択する一方、前記通信異常検出部によって通信異常が検出された場合には、前記速度ゼロ指令に基づいて前記減速制御部から出力される駆動指令を前記モータの駆動指令として選択する指令選択部とを有する、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において、
前記減速制御部は、前記モータを減速させるように前記モータの回生運転を行う、モータ制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のモータ制御装置において、
前記駆動指令は、トルク指令であり、
前記モータ制御部は、前記トルク指令を所定値以下に制限するトルク制限部をさらに有し、
前記トルク制限部は、前記通信異常検出部によって通信異常が検出された場合に、前記モータの回生運転領域における少なくとも一部の回転速度領域で、前記モータの発熱が許容範囲内になるように前記所定値を前記モータの通常制御時におけるトルク制限値よりも低下させる、モータ制御装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一つに記載のモータ制御装置において、
前記モータ制御部は、
前記モータが、前記コントローラとの通信に異常が生じた際に減速させる対象の機器であるかどうかを判定する減速停止要否判定部をさらに有し、
前記減速停止要否判定部によって、前記モータが、駆動時に前記コントローラとの通信に異常が生じた際に減速させる対象の機器であると判定された場合に、前記減速制御部から出力される駆動指令に応じて前記モータを減速させる、モータ制御装置。

【請求項5】

コントローラと、
前記コントローラと通信可能に構成され、前記コントローラから出力される駆動指令に応じてモータを駆動させるモータ制御部とを備え、
前記モータ制御部は、
前記コントローラとの通信異常を検出する通信異常検出部と、
前記モータの駆動時に前記通信異常検出部によって通信異常が検出された際に、前記モータを減速させる駆動指令を出力する減速制御部と、
前記通信異常検出部によって通信異常が検出されていない場合には、前記コントローラから出力される駆動指令を前記モータの駆動指令として選択する一方、前記通信異常検出部によって通信異常が検出された場合には、前記減速制御部から出力される駆動指令を前記モータの駆動指令として選択する指令選択部とを有し、
前記減速制御部は、前記指令選択部によって選択された駆動指令に対して、１よりも小さい所定の係数を乗じることによって駆動指令を生成し、該駆動指令を出力する、モータ制御装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一つに記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置によって制御されるモータとを備える、建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータの駆動を制御するモータ制御装置として、例えば特許文献１に開示されるように、交流電動機の可変速駆動に用いるインバータ装置が知られている。このようなインバータ装置では、一般的に、過電流を検出した際にゲート遮断を行う過電流保護装置を備えている。このようにゲート遮断を行う過電流保護装置では、主回路に設けた電流検出器からの電流帰還値が所定値以上となった場合に異常と判定して、ゲートを遮断することで、インバータ装置の損傷拡大を防止する。

【0003】

一方、特許文献１に開示されるインバータ装置では、２相以上の電流をそれぞれ検出する瞬時電流検出手段によって検出された電流値に基づいて、該瞬時電流検出手段が異常であるか否かを評価し、電流異常が認められたときにインバータ装置の運転を禁止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許３５９２１４４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、前記特許文献１に開示される構成のように、インバータ装置によってモータの駆動を制御する単純な構成の場合には、異常発生時にインバータ装置によってモータの回転を停止させることが可能である。

【0006】

しかしながら、例えば複数のモータを一つのコントローラによって制御する場合など、コントローラからモータ制御部に対して駆動指令を出力して、モータの速度制御を行う構成の場合、コントローラとモータ制御部との通信に異常が生じると、モータ制御部には新たな駆動指令が入力されない状態になる。このような状態になると、モータ制御部は、モータを停止させるために、ゲートを遮断してモータへの電流供給を停止する。モータ制御部がモータへの電流供給を停止すると、モータは駆動制御されることなく、フリーラン状態になるため、モータの制御対象によっては安全性が損なわれるおそれがある。また、複数のモータを制御する場合には、制御対象が増えるため、さらに安全性を損なうおそれがある。

【0007】

本発明の目的は、コントローラからモータ制御部に駆動指令が入力されるモータ制御装置において、コントローラとモータ制御部との通信に異常が生じた場合でも、モータを迅速に減速可能な構成を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置は、コントローラと、前記コントローラと通信可能に構成され、前記コントローラから出力される駆動指令に応じてモータを駆動させるモータ制御部とを備える。前記モータ制御部は、前記モータの駆動時に前記コントローラとの通信に異常が生じた際に、前記モータを減速させるように駆動指令を出力する減速制御部を有する。

【0009】

これにより、コントローラとモータ制御部との通信に異常が生じた場合でも、モータ制御部の減速制御部によって、モータを減速させることができる。したがって、モータがフリーラン状態になるのを防止することができ、該モータを安全且つ迅速に減速または停止させることができる。

【0010】

また、上述の構成により、コントローラとモータ制御部との間に、通信異常が生じた際に使用する予備の通信手段を設ける必要がなくなる。これにより、コスト低減を図れる。

【0011】

前記モータ制御部は、前記コントローラとの通信異常を検出する通信異常検出部と、前記通信異常検出部によって通信異常が検出されていない場合には、前記コントローラから出力される駆動指令を前記モータの駆動指令として選択する一方、前記通信異常検出部によって通信異常が検出された場合には、前記減速制御部から出力される駆動指令を前記モータの駆動指令として選択する指令選択部とをさらに有する。

【0012】

これにより、コントローラとモータ制御部との通信に異常が生じている場合のみ、モータ制御部の減速制御部から出力される駆動指令が選択される。したがって、コントローラとモータ制御部との通信が正常に行われている場合には、該コントローラから出力される駆動指令によって通常のモータ制御（通常制御）が行われる一方、コントローラとモータ制御部との間に通信異常が生じた場合には、減速制御部から出力される駆動指令によってモータを安全且つ迅速に減速または停止させることができる。

【0013】

前記減速制御部は、前記モータを減速させるように前記モータの回生運転を行うことで、モータを減速または停止させることができる。

【0014】

前記駆動指令は、トルク指令である。前記モータ制御部は、前記トルク指令を所定値以下に制限するトルク制限部をさらに有する。前記トルク制限部は、前記通信異常検出部によって通信異常が検出された場合に、前記モータの回生運転領域における少なくとも一部の回転速度領域で、前記所定値を前記モータの通常制御時におけるトルク制限値よりも低下させるように構成されている。

【0015】

これにより、コントローラとモータ制御部との通信に異常が生じた場合に、モータの回生運転時のトルク指令を通常制御時よりも小さくすることができる。これにより、通信異常時に行われるモータの回生運転において、モータの発熱を抑制することができる。

【0016】

本発明の一実施形態に係る建設機械は、前記モータ制御装置と、前記モータ制御装置によって制御されるモータとを備える。建設機械の例えば旋回に用いられるモータにおいて、コントローラと複数のモータ制御装置との間で通信異常が生じた場合でも、上述の構成のモータ制御装置を適用することにより、モータを安全且つ迅速に減速または停止させることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置によれば、コントローラとモータ制御部との通信に異常が生じた場合に、モータ制御部の減速制御部から駆動指令を出力することにより、モータ制御部によってモータを減速するように駆動制御する。これにより、コントローラからモータ制御部に駆動指令が入力されない場合でも、モータを迅速且つ安全に減速または停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施形態１に係るモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、モータ制御部の概略構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、電流制御部の概略構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、回転速度に対するトルククランプ値の関係の一例を示す図である。

【図5】図５は、モータ制御部による減速停止制御の動作を示すフローである。

【図6】図６は、速度指令の変化の一例を示す図である。

【図7】図７は、実施形態１の変形例に係るモータ制御装置の図６相当図である。

【図8】図８は、実施形態２に係るモータ制御装置の電流制御部の概略構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

【0020】

＜実施形態１＞
（全体構成）
図１に、実施形態１に係るモータ制御装置１を示す。このモータ制御装置１は、複数のモータＭの駆動を、１つのメインコントローラ２（コントローラ）によって制御する。具体的には、モータ制御装置１は、メインコントローラ２と、複数のモータ制御部３とを備える。本実施形態のモータ制御装置１は、例えば、蓄電装置Ｂ及びモータＭを備えた建設機械（作業機械）に設けられる。すなわち、モータ制御装置１は、建設機械のエンジンの駆動や車体の旋回等に用いられるモータＭの回転を制御する。

【0021】

なお、モータＭは、特に限定されるものではないが、例えば、ＩＰＭモータであってもよい。また、蓄電装置Ｂは、例えばバッテリやキャパシタなどの蓄電可能な構成であればどのような構成であってもよい。さらに、モータ制御装置１は、モータを備えた構成であれば、建設機械以外の機械に適用してもよい。

【0022】

メインコントローラ２は、速度指令Ｓ_refに応じて各モータ制御部３に対するトルク指令Ｔｎ_ref（ｎはモータＭの数）を生成する。具体的には、メインコントローラ２は、速度指令Ｓ_refに応じて各モータＭに適したトルク指令Ｔｎ_refを生成する速度制御部１１を有する。

【0023】

モータ制御部３は、各モータＭに対応して設けられている。すなわち、モータ制御装置１によって制御されるモータＭの数をｎとすると、モータ制御装置１が有するモータ制御部３の数もｎである。モータ制御部３は、ＣＡＮ通信等が可能な通信手段によって、メインコントローラ２と通信可能に接続されている。

【0024】

モータ制御部３は、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_ref（駆動指令）に基づいてモータＭの駆動を制御する。具体的には、モータ制御部３は、電流制御部２１と、ＰＷＭ信号生成部２２と、主回路２３と、回転検出部２４と、速度検出部２５とを有する。また、モータ制御部３は、図２に示すように、モータＭに供給される電流を検出する電流検出部２６と、該電流検出部２６によって検出された電流に基づいてｑ軸電流Ｉ_ｑ及びｄ軸電流Ｉ_ｄを求める３相２相変換部２７とを備える。

【0025】

以下で、図１から図３を用いて、モータ制御部３の構成及び機能について説明する。

【0026】

電流制御部２１には、図１及び図２に示すように、上位コントローラ等からトルク指令Ｔｎ_refが入力される。電流制御部２１は、入力されたトルク指令Ｔｎ_refに応じた電流指令Ｉ_ｑref，Ｉ_ｄrefを生成して出力する。電流制御部２１から出力された電流指令Ｉ_ｑref，Ｉ_ｄrefは、ＰＷＭ信号生成部２２に入力される。

【0027】

電流制御部２１は、図３に示すように、速度ゼロ指令Ｓ０_refに基づいて代替トルク指令Ｔ０_refを生成する速度制御部３１（減速制御部）と、上位コントローラ等からトルク指令Ｔｎ_refが入力される場合には該トルク指令Ｔｎ_refを選択し、トルク指令Ｔｎ_refが入力されない場合には代替トルク指令Ｔ０_refを選択するトルク指令選択部３２（指令選択部）とを備える。

【0028】

電流制御部２１の詳しい構成については後述する。

【0029】

図２に示すように、ＰＷＭ信号生成部２２は、電流制御部２１から出力された電流指令Ｉ_ｑref，Ｉ_ｄrefに応じてＰＷＭ制御信号Ｓ_pwmを生成する。具体的には、ＰＷＭ信号生成部２２は、ＰＩ制御部４１Ａ，４１Ｂと、２相３相変換部４２と、ＰＷＭ制御部４３とを備える。

【0030】

ＰＩ制御部４１Ａ、４１Ｂは、ＰＩ制御方式でモータＭの回転速度を制御するための電圧指令Ｖ_ｑref，Ｖ_ｄrefを算出する。より詳細には、図２に示すように、ＰＩ制御部４１Ａは、３相２相変換部２７から出力される現在のｑ軸電流Ｉ_ｑとｑ軸電流指令Ｉ_ｑrefとの偏差、比例ゲイン及び積分ゲインに基づいてトルク電圧指令Ｖ_ｑrefを算出する。ＰＩ制御部４１Ｂは、３相２相変換部２７から出力される現在のｄ軸電流Ｉ_ｄとｄ軸電流指令Ｉ_ｄrefとの偏差、比例ゲイン及び積分ゲインに基づいて励磁電圧指令Ｖ_ｄrefを算出する。ＰＩ制御部４１Ａは、トルク電圧指令Ｖ_ｑrefを２相３相変換部４２に出力し、ＰＩ制御部４１Ｂは、励磁電圧指令Ｖ_ｄrefを２相３相変換部４２に出力する。

【0031】

２相３相変換部４２には、図２に示すように、トルク電圧指令Ｖ_ｑref及び励磁電圧指令Ｖ_ｄrefがＰＩ制御部４１Ａ、４１Ｂから入力され、モータＭの回転角度θが３相２相変換部２７から入力される。２相３相変換部４２は、モータＭの回転角度θに基づき、トルク電圧指令Ｖ_ｑref及び励磁電圧指令Ｖ_ｄrefを３相の電圧指令Ｖ_ｕref、Ｖ_ｖref、Ｖ_ｗrefに変換する。

【0032】

ＰＷＭ制御部４３は、３相の電圧指令Ｖ_ｕref、Ｖ_ｖref、Ｖ_ｗrefに応じたＰＷＭ制御信号Ｓ_pwmを生成して主回路２３に出力する。主回路２３は、このＰＷＭ制御信号Ｓ_pwmに基づいて蓄電装置Ｂの直流電圧を交流電圧に変換し、モータＭに３相の交流電流を供給する。

【0033】

回転検出部２４は、図２に示すように、モータＭの回転を回転検出信号Ｓ_rとして速度検出部２５及び３相２相変換部２７に出力する。回転検出信号Ｓ_rは、本実施形態においてはモータＭの回転角度θとする。しかしながら、回転検出信号Ｓ_rは、モータＭの回転に関する信号であれば特に限定されず、例えば、回転数等を含むモータＭの回転量、及びモータＭに生じるトルク等を示す信号であってもよい。また、回転検出部２４としては、レゾルバ、ロータリエンコーダ、及び磁気センサ等を採用してもよい。

【0034】

速度検出部２５は、回転検出部２４によって検出されたモータＭの回転角度θを時間で微分することにより回転角速度ω（以下、単に回転速度ωという）を算出し、この回転速度ωを電流制御部２１に出力する。電流制御部２１において、回転速度ωは、代替トルク指令Ｔ０_refを生成する際に用いられる。

【0035】

電流検出部２６は、図２に示すように、モータＭに流れるＵ相電流Ｉ_ｕ、Ｗ相電流Ｉ_ｗを検出し、３相２相変換部２７に出力する。Ｖ相電流Ｉ_ｖは、電流検出部２６から出力されたＵ相電流Ｉ_ｕ、Ｗ相電流Ｉ_ｗを用いて算出される。算出されたＶ相電流Ｉ_ｖも３相２相変換部２７に入力される。

【0036】

３相２相変換部２７には、図２に示すように、Ｕ相電流Ｉ_ｕ、Ｗ相電流Ｉ_ｗ、Ｖ相電流Ｉ_ｖ、及びモータＭの回転角度θが入力される。３相２相変換部２７は、モータＭの回転角度θに基づき、Ｕ相電流Ｉ_ｕ、Ｗ相電流Ｉ_ｗ、及びＶ相電流Ｉ_ｖをｑ軸電流Ｉ_ｑ及びｄ軸電流Ｉ_ｄに変換する。上述したように、ｑ軸電流Ｉ_ｑ及びｄ軸電流Ｉ_ｄは、それぞれ、ＰＩ制御部４１Ａ、４１Ｂにおける各電圧指令の算出に用いられる。

【0037】

（電流制御部）
次に、電流制御部２１の構成について、図３を用いて詳しく説明する。

【0038】

電流制御部２１には、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_refと、速度検出部２５から出力される回転速度ωとが入力される。また、電流制御部２１では、速度ゼロ指令Ｓ０_refが生成される。電流制御部２１は、メインコントローラ２からトルク指令Ｔｎ_refが入力された場合、トルク指令Ｔｎ_refに応じてｑ軸電流指令Ｉ_ｑref及びｄ軸電流指令Ｉ_ｑrefを生成する。一方、電流制御部２１は、メインコントローラ２からトルク指令Ｔｎ_refが入力されない場合、速度ゼロ指令Ｓ０_refに応じてｑ軸電流指令Ｉ_ｑref及びｄ軸電流指令Ｉ_ｑrefを生成する。

【0039】

具体的には、電流制御部２１は、速度制御部３１と、トルク指令選択部３２と、通信異常検出部３３と、トルククランプ部３４（トルク制限部）と、減速停止要否判定部３５と、電流指令生成部３６とを備える。

【0040】

速度制御部３１は、速度ゼロ指令Ｓ０_refに基づいて、代替トルク指令Ｔ０_refを生成する。具体的には、速度制御部３１は、速度ゼロ指令生成部５０と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１と、乗算器５２，５３と、積分要素５４と、比例ゲイン出力部５５と、積分ゲイン出力部５６とを有する。

【0041】

速度ゼロ指令生成部５０は、速度ゼロ指令Ｓ０_refを生成して、ローパスフィルタ５１に出力する。なお、速度ゼロ指令Ｓ０_refは、モータ制御部３内で生成されれば、どこで信号生成されてもよい。また、速度ゼロ指令生成部５０は、速度ゼロ指令Ｓ０_refを、常時、生成してもよいし、メインコントローラ２との通信に異常が生じた場合のみに生成してもよい。

【0042】

乗算器５２は、速度ゼロ指令Ｓ０_refと速度検出部２５から出力された回転速度ωとの差分に対して、比例ゲイン出力部５５から出力される比例ゲインを乗算する。乗算器５３は、速度ゼロ指令Ｓ０と回転速度ωとの差分に対して、積分ゲイン出力部５６から出力される積分ゲインを乗算する。

【0043】

積分要素５４は、乗算器５３によって積分ゲインが乗算された信号を積分する。積分要素５４で算出された信号は、乗算器５３によって得られた信号と加算される。比例ゲイン出力部５５及び積分ゲイン出力部５６は、それぞれ、予め記憶されている比例ゲイン及び積分ゲインを出力する。なお、比例ゲイン出力部５５及び積分ゲイン出力部５６は、それぞれ、比例ゲイン及び積分ゲインを算出して出力してもよい。

【0044】

乗算器５２によって算出された信号、及び、乗算器５３によって算出された信号に積分要素５４によって算出された信号が加算された信号は、互いに加算されて、代替トルク指令Ｔ０_refとして出力される。

【0045】

以上の構成により、速度制御部３１は、速度ゼロ指令Ｓ０_refに応じて、モータＭの回転速度がゼロになるようなトルク指令（代替トルク指令Ｔ０_ref）を生成する。

【0046】

トルク指令選択部３２は、通信異常検出部３３からの出力信号（通信異常信号）に応じて、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_ref、及び、速度制御部３１から出力される代替トルク指令Ｔ０_refのうち一方を選択して出力する。すなわち、トルク指令選択部３２には、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_refと速度制御部３１から出力される代替トルク指令Ｔ０_refとが入力され、メインコントローラ２とモータ制御部３との通信に異常がない場合にはトルク指令Ｔｎ_refを選択して出力する。一方、トルク指令選択部３２は、通信異常検出部３３によって、メインコントローラ２とモータ制御部３との通信に異常が検出されると、速度制御部３１から出力される代替トルク指令Ｔ０_refを選択して出力する。

【0047】

通信異常検出部３３は、メインコントローラ２とモータ制御部３との通信に異常を検出した場合に、通信異常信号をトルク指令選択部３２に出力する。通信異常検出部３３は、例えば、断線やその他の原因により、メインコントローラ２とモータ制御部３との通信が異常状態になった場合に通信異常信号を出力する。

【0048】

トルククランプ部３４は、モータＭの出力を制限するために、トルク指令選択部３２から出力されたトルク指令を所定値以下に制限する。具体的には、トルククランプ部３４は、例えば図４に示すように、速度検出部２５から出力されるモータＭの回転速度に応じて実線または一点鎖線の範囲内のトルク値（所定値以下のトルク値）になるようにトルク指令を制限する。

【0049】

図４において、実線は、メインコントローラ２からトルク指令Ｔｎ_refが入力されず、速度制御部３１から出力される代替トルク指令Ｔ０_refに応じてモータＭを駆動させる制御（以下、減速停止制御という）を行う際のトルク制限値である。図４において回転速度が正の象限は、モータＭを力行運転する領域であり、図４において回転速度が負の象限は、モータＭを回生運転する領域である。

【0050】

なお、モータＭの回生運転時における一部の回転速度領域では、減速停止制御時のトルク制限値は、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_refに応じてモータＭを駆動させる制御（以下、通常制御という）を行う場合（図４における一点鎖線）に比べて小さく設定される。これにより、減速停止制御時に、モータＭを回生運転によって停止させる際のモータＭの発熱を許容範囲内にすることができる。

【0051】

図３に示すように、トルククランプ部３４には、減速停止要否判定部３５から出力される信号が入力される。減速停止要否判定部３５は、後述するように、メインコントローラ２との間で通信異常が生じた際にモータＭが減速停止制御を行うべき対象機器であるかどうかを判定する。この減速停止要否判定部３５によってモータＭが減速停止を行うべき対象機器であると判定された場合には、減速停止要否判定部３５からトルククランプ部３４に減速停止判定信号が出力される。トルククランプ部３４は、減速停止判定信号が出力されると、図４に示すように、モータＭの回生運転における一部の回転速度領域（図４の例では回転速度が高い領域）で、トルク制限値を通常制御時のトルク制限値（図４の一点鎖線）よりも小さく設定する（図４の実線）。

【0052】

減速停止要否判定部３５は、メインコントローラ２との間で通信異常が生じた際にモータＭが減速停止を行うべき対象機器であるかどうかを判定する。具体的には、減速停止要否判定部３５は、メインコントローラ２との間で通信異常が生じた際に減速停止を行う必要があるモータＭかどうかを、モータＭの用途や仕様等によって判断する。各モータＭに関するデータはモータ制御部３内の図示しないメモリ等に予め記憶されている。減速停止要否判定部３５によって、モータＭが減速停止を行うべき対象機器であると判定された場合には、トルククランプ部３４に対して減速停止判定信号が出力される。なお、減速停止要否判定部３５によって、モータＭが減速停止を行うべき対象機器ではないと判定された場合には、モータ制御部３は、図示しないゲートを遮断する。これにより、モータＭは摩擦等によって自然に停止するまで回転を続ける。

【0053】

電流指令生成部３６は、トルククランプ部３４によって制限されたトルク指令（以下、クランプ後トルク指令Ｔ１_refという）に基づいて、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑref及びｄ軸電流指令Ｉ_ｄrefを生成する。具体的には、電流指令生成部３６には、クランプ後トルク指令Ｔ１_ref及びモータＭの回転速度ωが入力される。電流指令生成部３６は、クランプ後トルク指令Ｔ１_ref及び回転速度ωに応じて、モータＭをベクトル制御するためのｑ軸電流指令Ｉ_ｑref及びｄ軸電流指令Ｉ_ｄrefを生成する。

【0054】

上述のように、電流制御部２１は、メインコントローラ２からトルク指令Ｔｎ_refが入力されている場合にはトルク指令Ｔｎ_refを用いてモータＭの駆動を制御する。一方、メインコントローラ２との通信に異常が生じた場合、電流制御部２１は、モータＭが減速停止制御の対象機器であれば、速度制御部３１から出力される代替トルク指令Ｔ０_refを用いてモータＭの速度がゼロになるようにモータＭの駆動を制御する。これにより、モータＭがフリーラン状態になるのを防止できる。よって、メインコントローラ２との通信に異常が生じた場合でも、モータＭを安全且つ迅速に停止させることができる。

【0055】

（電流制御部の動作）
次に、以上のような構成を有する電流制御部２１の減速停止制御について、図５のフローを用いて説明する。

【0056】

図５に示すフローがスタートすると（ＳＴＡＲＴ）、通信異常検出部３３がメインコントローラ２との通信が正常に行われているかどうかを判定する（ステップ１）。

【0057】

通信異常検出部３３によってメインコントローラ２との通信が正常に行われていると判定された場合（ステップＳ１においてＹＥＳの場合）には、電流制御部２１は、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_refに基づいて、モータＭを制御する（ステップＳ２）。具体的には、トルク指令選択部３２では、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_refをトルククランプ部３４に出力する。そして、トルククランプ部３４は、トルク指令を図４に実線及び一点鎖線で示す範囲内の値に制限した後、クランプ後トルク指令Ｔ１_refとして電流指令生成部３６に出力する。電流指令生成部３６では、入力されたクランプ後トルク指令Ｔ１_refに応じて、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑref及びｄ軸電流指令Ｉ_ｄrefを生成して出力する。

【0058】

その後、このフローを終了する（ＥＮＤ）。

【0059】

一方、通信異常検出部３３によって、メインコントローラ２との通信が異常であると判定された場合（ステップＳ１においてＮＯの場合）には、減速停止要否判定部３５によって、モータＭが減速停止制御の対象機器（減速停止制御が必要な機器）かどうかを判定する（ステップＳ３）。

【0060】

減速停止要否判定部３５によって、モータＭが減速停止制御の対象機器であると判定された場合（ステップＳ３においてＹＥＳの場合）には、モータ制御部３による減速停止制御を行う（ステップＳ４）。

【0061】

具体的には、トルク指令選択部３２は、通信異常検出部３３から出力される通信異常信号に基づいて、速度制御部３１から出力される代替トルク指令Ｔ０_refを選択し、トルククランプ部３４に出力する。代替トルク指令Ｔ０_refは、モータＭの回転速度をゼロにするためのトルク指令である。すなわち、代替トルク指令Ｔ０_refは、モータＭに対して回生運転を行わせることにより、モータＭを減速し停止させるトルク指令である。

【0062】

トルククランプ部３４では、減速停止要否判定部３５から出力される減速停止判定信号に応じて、回生運転の一部の回転速度領域におけるトルク制限値を通常制御時のトルク制限値よりも小さく設定する（図４における一点鎖線から実線に変更）。トルククランプ部３４は、代替トルク指令Ｔ０_refを図４に実線で示す範囲内に制限して、クランプ後トルク指令Ｔ１_refとして電流指令生成部３６に出力する。これにより、モータＭを回生運転させる際のトルク指令を、モータＭの発熱を抑えられるような範囲のトルク指令とすることができる。

【0063】

電流指令生成部３６は、モータＭの発熱を抑えつつ回転速度を低減するようなクランプ後トルク指令Ｔ１_refに応じてｑ軸電流指令Ｉ_ｑref及びｄ軸電流指令Ｉ_ｄrefを生成し、出力する。

【0064】

一方、減速停止要否判定部３５によって、モータＭが減速停止の対象機器ではないと判定された場合（ステップＳ３においてＮＯの場合）には、モータ制御部３は、図示しないゲートを遮断して、モータＭに対する電流の供給を停止する（ステップＳ５）。これにより、モータＭは摩擦等によって徐々に回転速度が低下する。

【0065】

上述のようなモータ制御部３による減速停止制御（ステップＳ４）及びゲート遮断（ステップＳ５）を行った後、このフローを終了する（ＥＮＤ）。

【0066】

図６は、本実施形態のモータ制御装置１において、通信異常検出部３３によってメインコントローラ２とモータ制御部３との間で通信異常が検出された際のモータＭに対する速度指令の変化を模式的に示す。この図６に示すように、メインコントローラ２との通信の異常が検出されると、モータ制御部３は、速度指令がゼロになるように、代替トルク指令Ｔ０_refを生成する。これにより、メインコントローラ２との通信に異常が生じた場合にモータＭを迅速且つ安全に停止させることができる。

【0067】

以上のように、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_refに応じてモータ制御部３によりモータＭを駆動させるモータ制御装置１において、モータ制御部３は、メインコントローラ２との通信に異常が生じた場合に、モータＭを減速して停止させるための速度制御部３１を有する。これにより、メインコントローラ２からモータ制御部３に対してトルク指令Ｔｎ_refが入力されない場合でも、モータＭを安全且つ迅速に減速及び停止させることができる。

【0068】

また、モータ制御部３は、メインコントローラ２との通信の異常の有無に応じて、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_ref、及び、速度制御部３１から出力される代替トルク指令Ｔ０_refのうち一方を選択するトルク指令選択部３２を有する。これにより、トルク指令Ｔｎ_refと代替トルク指令Ｔ０_refとの切換を容易に行うことができる。したがって、メインコントローラ２との通信に異常が生じた場合でも、より確実且つ迅速にモータＭを減速及び停止させることができる。

【0069】

さらに、モータ制御部３は、モータＭが減速停止制御を行う対象の機器であるかどうかを判定する減速停止要否判定部３５を有する。減速停止要否判定部３５によってモータＭが減速停止制御の対象機器でないと判定された場合には、ゲートを遮断する。一方、減速停止要否判定部３５によってモータＭが減速停止制御の対象機器であると判定された場合には、モータ制御部３による減速停止制御が行われる。これにより、減速停止制御が必要な機器にモータ制御部３による減速停止制御を行うことができるとともに、減速停止制御が不要な機器にモータ制御部３による減速停止制御が行われるのを防止できる。

【0070】

また、減速停止要否判定部３５によってモータＭが減速停止制御の対象機器であると判定された場合には、トルククランプ部３４によって、回生運転の少なくとも一部の回転速度領域で、通常制御時に比べてトルク制限値を小さくする。これにより、モータＭに減速停止制御として回生運転を行う場合に、モータＭの温度が上昇するのを防止できる。

【0071】

上述の構成を有するモータ制御装置１を建設機械に設けることにより、より高い効果が得られる。すなわち、モータＭが建設機械の旋回等を行う構成の場合、メインコントローラ２とモータ制御部３との通信に異常が生じた場合でも、モータＭをフリーラン状態にさせることなく、安全且つ迅速に減速して停止させることができる。

【0072】

（実施形態１の変形例）
図７に、実施形態１の変形例におけるモータ制御装置の速度指令の変化パターンを示す。この変形例のモータ制御装置の構成は、実施形態１のモータ制御装置１の構成と同様であり、モータ制御部３の速度制御部３１の速度ゼロ指令生成部５０において生成される速度指令のパターンのみが異なる。以下の説明では、実施形態１と同様の構成には実施形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

【0073】

この変形例では、図７に示すように、メインコントローラ２との通信に異常が検出されると、速度ゼロ指令生成部５０は、徐々にモータＭの速度がゼロに近づくように、時間に応じて速度が線形に減少する速度指令を生成する。なお、図７には、時間に対し線形に速度が減少する速度指令を例示しているが、この限りではなく、速度ゼロ指令生成部５０は、時間に対して非線形で速度指令が減少するなど、図７以外のパターンの速度指令を生成してもよい。

【0074】

これにより、メインコントローラ２との間で通信の異常が検出された際に、モータＭの速度は徐々に低下する。したがって、モータＭが急に減速及び停止するのを防止することができる。

【0075】

（実施形態２）
図８に、実施形態２に係るモータ制御装置の電流制御部１０１の概略構成を示す。この実施形態は、電流制御部１０１が速度制御部ではなくトルク指令減算部１０２（減速制御部）を有する点で、実施形態１の構成と異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には実施形態１と同一の符号を付して説明を省略し、主に実施形態１と異なる構成について説明する。

【0076】

図８に示すように、電流制御部１０１は、トルク指令減算部１０２と、トルク指令選択部３２と、通信異常検出部３３と、トルククランプ部３４と、減速停止要否判定部３５と、電流指令生成部３６とを備える。トルク指令選択部３２、通信異常検出部３３、トルククランプ部３４、減速停止要否判定部３５及び電流指令生成部３６は、実施形態１と同様の構成なので、説明を省略する。

【0077】

トルク指令減算部１０２は、トルク指令選択部３２から出力されたトルク指令に対し、１よりも小さい所定の係数（本実施形態では０．９）を乗じることにより、トルク指令選択部３２に入力する代替トルク指令Ｔｓ_refを減少させる。具体的には、トルク指令減算部１０２は、係数出力部１０３と、乗算器１０４とを有する。係数出力部１０３は、１よりも小さい所定の係数が予め記憶されていて、乗算器１０４に対して出力する。なお、係数出力部１０３の係数は、０．９以外の値であってもよいし、一定値ではなく、変数であってもよい。

【0078】

乗算器１０４は、トルク指令選択部３２から出力されたトルク指令に対し、係数出力部１０３から出力される係数を乗じる。これにより、トルク指令選択部３２から出力されたトルク指令よりも小さいトルク指令が得られる。乗算器１０４によって得られたトルク指令は、代替トルク指令Ｔｓ_refとしてトルク指令選択部３２に入力される。

【0079】

トルク指令選択部３２は、メインコントローラ２との通信が正常に行われている場合には、メインコントローラ２から入力されるトルク指令Ｔｎ_refをトルククランプ部３４に出力する。一方、トルク指令選択部３２は、通信異常検出部３３によってメインコントローラ２との間の通信の異常が検出された場合、トルク指令減算部１０２によって、異常の検出直前にトルク指令選択部３２から出力されたトルク指令を用いて算出された代替トルク指令Ｔｓ_refを、トルククランプ部３４に出力する。このとき、トルク指令減算部１０２では、トルク指令選択部３２から出力されるトルク指令を減少させてトルク指令選択部３２に再度入力するため、トルク指令部３２から出力されるトルク指令は徐々に減少する。なお、トルク指令減算部１０２は、トルク指令選択部３２から出力されるトルク指令が“０”の信号を出力しても、“０”信号の代替トルク指令を出力し続ける。

【0080】

本実施形態では、トルク指令減算部１０２によって、メインコントローラ２との通信に異常が生じる直前にトルク指令選択部３２から出力されたトルク指令を用いて、モータＭのトルク指令を算出することができる。これにより、メインコントローラ２からトルク指令Ｔｎ_refが入力されなくなった場合でも、モータ制御部によってモータＭを駆動制御することができる。

【0081】

しかも、トルク指令減算部１０２によって、モータＭに対するトルク指令を徐々に減少させることができるため、モータＭを徐々に減速して、停止させることができる。

【0082】

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【0083】

前記各実施形態では、モータ制御装置１は、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_refに応じてモータＭの駆動を制御する複数のモータ制御部３を備える。しかしながら、モータ制御部３は、メインコントローラ２に対して一つ設けられていてもよい。

【0084】

前記各実施形態では、トルク指令選択部３２は、メインコントローラ２との間の通信の異常の有無に応じて、メインコントローラ２から出力されるトルク指令Ｔｎ_ref及びモータ制御部３内で生成される代替トルク指令Ｔ０_ref，Ｔｓ_refのいずれか一方を選択する。しかしながら、メインコントローラ２との通信に異常が生じた際に、モータ制御部によってモータＭの減速停止制御が可能な構成であれば、モータ制御部はどのような構成であってもよい。

【0085】

前記各実施形態では、モータ制御部３は、メインコントローラ２との通信に異常が生じた場合、モータＭが停止するまで減速停止制御を継続する。しかしながら、モータ制御部３は、モータＭの回転速度が所定値以下になるまで減速停止制御を継続するように構成されていてもよい。すなわち、メインコントローラ２との通信に異常が生じた場合に、モータ制御部３は、モータＭに対する速度指令をゼロではなく、所定値としてもよい。

【0086】

前記各実施形態では、モータ制御部３の減速停止制御のみによって、モータＭの回転速度をゼロにする。しかしながら、モータＭをできるだけ早く減速または停止させる必要がる場合には、図示しないメカニカルブレーキを併用してもよい。これにより、メカニカルブレーキ単体でモータＭを減速または停止させる場合に比べて、より迅速にモータＭを減速または停止させることができるとともに、メカニカルブレーキの負荷も軽減されて、メカニカルブレーキの長寿命化を図れる。

【0087】

前記各実施形態では、モータＭは、例えばＩＰＭモータであったが、これに限定されるものではなく、例えば、ＳＰＭモータや交流モータ等であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0088】

本発明によるモータ制御装置は、メインコントローラから出力されるトルク指令に基づいてモータの駆動を制御するモータ制御部を備えた構成に利用可能である。

【符号の説明】

【0089】

１ モータ制御装置
２ メインコントローラ（コントローラ）
３ モータ制御部
２４ 回転検出部
３１ 速度制御部（減速制御部）
３２ トルク指令選択部（指令選択部）
３３ トルククランプ部（トルク制限部）
３５ 通信異常検出部
１０２ トルク指令減算部（減速制御部）
Ｍ モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】