特許 7111471 制御装置

(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】

(24)【登録日】2022-07-25

(45)【発行日】2022-08-02

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/15 20160101AFI20220726BHJP

   H02P 21/14 20160101ALI20220726BHJP

【ＦＩ】

H02P6/15

H02P21/14

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018009826

(22)【出願日】2018-01-24

(65)【公開番号】P2019129600

(43)【公開日】2019-08-01

【審査請求日】2020-09-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000113791

【氏名又は名称】マブチモーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】濱崎 康平

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１５４５２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０７５２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０２０３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２１１７９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ６／００－６／３４

Ｈ０２Ｋ２９／００－２９／１４

Ｈ０２Ｋ２１／００－２１／４８

Ｈ０２Ｐ４／００；２５／０８－２５／０９８；２９／００－３１／００

Ｈ０２Ｐ２１／００－２５／０３；２５／０４；２５／１０－２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三相ブラシレスモータを正弦波駆動する制御装置であって、
前記三相ブラシレスモータに印加される外部印加電圧を取得する外部印加電圧取得部と、
前記三相ブラシレスモータの回転速度を算出する回転速度算出部と、
前記外部印加電圧と前記回転速度と電圧進角とが相電流の磁束成分とトルク成分とのうち磁束成分であるＩｄが一定であることを条件にして互いに対応づけられた電圧進角マップが記憶される記憶部と、
前記外部印加電圧取得部が取得した前記外部印加電圧と、前記回転速度算出部が算出した前記回転速度と、を変数とし、当該外部印加電圧と当該回転速度との組み合わせに基づいて、前記記憶部に記憶される前記電圧進角マップから前記電圧進角を取得する電圧進角算出部と、
前記三相ブラシレスモータの目標回転速度と前記回転速度算出部が算出した前記回転速度との偏差に基づく電圧振幅と、前記三相ブラシレスモータの回転角度と、前記電圧進角算出部が取得した前記電圧進角と、に基づいて、前記三相ブラシレスモータの各相の電圧指令信号を生成する電圧指令生成部と、
前記電圧指令生成部が生成した前記電圧指令信号に基づいて、インバータ駆動信号を生成すると共に、前記インバータ駆動信号により、交流電力を前記三相ブラシレスモータに供給するインバータを制御するインバータ制御信号生成部と、
を備え、
前記電圧進角マップには、式（Ａ）に前記外部印加電圧と前記回転速度とを代入して得られる前記電圧進角が前記外部印加電圧と前記回転速度との組み合わせごとに保持され、かつ式（Ａ）に前記外部印加電圧と前記回転速度とを代入しても前記電圧進角が得られない解無しとなる条件の前記外部印加電圧と前記回転速度との組み合わせについては、前記電圧進角が一律０°として保持され、
式（Ａ）において、αは前記電圧進角としての電圧位相、Ｉｄは前記相電流の磁束成分、Ｒは前記三相ブラシレスモータの巻線相抵抗、Ｌｑは前記三相ブラシレスモータの巻線相インダクタンス、ωは前記三相ブラシレスモータの回転速度、ψは前記三相ブラシレスモータの誘起電圧定数、Ｖｄは前記外部印加電圧をｄ軸において表した値、Ｖｑは前記外部印加電圧をｑ軸において表した値、ＶｄｑはＶｄ及びＶｑの大きさであり、
式（Ａ）は

【数1】

であり、
前記電圧進角マップにおいて前記電圧進角が一律０°として保持された前記外部印加電圧と前記回転速度との組み合わせとなる逆負荷状態では、前記正弦波駆動とは異なる制御を行う
制御装置。

【請求項2】

前記記憶部には複数の前記電圧進角マップが記憶され、
前記電圧進角算出部は、前記三相ブラシレスモータの動作状態を決める入力値に応じて、前記記憶部に記憶される複数の前記電圧進角マップの中から前記電圧進角マップを選択し、選択した前記電圧進角マップに基づいて前記電圧進角を取得する
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記入力値とは、前記回転速度又は前記三相ブラシレスモータの要求トルクである
請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記正弦波駆動とは異なる制御は、端子間ショートブレーキ動作である
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

三相ブラシレスモータを正弦波駆動する場合、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相の電流値を電流センサによって読取り、電流センサの読み取り値に対して三相二相変換を行われることがある。三相二相変換から最適な進角値を算出され、駆動波形である正弦波の位相が決定される。三相二相変換を用いて進角値を算出する方法においては、電流センサが三相分必要である。また、三相二相変換は多くの計算量を要するため、高価なＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）を備えることが必要となる。

【0003】

電流センサを用いることなくインバータを制御する制御装置が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載されるような従来技術によると、インバータ電流検出器によって検出されたインバータに流れる電流の値をサンプリングする。特許文献１に記載されるような従来技術によると、サンプリングされた電流値に基づいて、モータに流れる交流電流を再現する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－４８８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載されるような従来技術によると、再現された交流電流値に対して三相二相変換を行うため、三相二相変換の計算に依然として計算量を要してしまうという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態は、三相ブラシレスモータを正弦波駆動する制御装置であって、前記三相ブラシレスモータに印加される外部印加電圧を取得する外部印加電圧取得部と、前記三相ブラシレスモータの回転速度を算出する回転速度算出部と、前記外部印加電圧と前記回転速度と電圧進角とが相電流の磁束成分とトルク成分とのうち磁束成分であるＩｄが一定であることを条件にして互いに対応づけられた電圧進角マップが記憶される記憶部と、前記外部印加電圧取得部が取得した前記外部印加電圧と、前記回転速度算出部が算出した前記回転速度と、を変数とし、当該外部印加電圧と当該回転速度との組み合わせに基づいて、前記記憶部に記憶される前記電圧進角マップから前記電圧進角を取得する電圧進角算出部と、前記三相ブラシレスモータの目標回転速度と前記回転速度算出部が算出した前記回転速度との偏差に基づく電圧振幅と、前記三相ブラシレスモータの回転角度と、前記電圧進角算出部が取得した前記電圧進角と、に基づいて、前記三相ブラシレスモータの各相の電圧指令信号を生成する電圧指令生成部と、前記電圧指令生成部が生成した前記電圧指令信号に基づいて、インバータ駆動信号を生成すると共に、前記インバータ駆動信号により、交流電力を前記三相ブラシレスモータに供給するインバータを制御するインバータ制御信号生成部と、を備え、前記電圧進角マップには、式（１８）に前記外部印加電圧と前記回転速度とを代入して得られる前記電圧進角が前記外部印加電圧と前記回転速度との組み合わせごとに保持され、かつ式（１８）に前記外部印加電圧と前記回転速度とを代入しても前記電圧進角が得られない解無しとなる条件の前記外部印加電圧と前記回転速度との組み合わせについては、前記電圧進角が一律０°として保持され、式（１８）において、αは前記電圧進角としての電圧位相、Ｉｄは前記相電流の磁束成分、Ｒは前記三相ブラシレスモータの巻線相抵抗、Ｌｑは前記三相ブラシレスモータの巻線相インダクタンス、ωは前記三相ブラシレスモータの回転速度、ψは前記三相ブラシレスモータの誘起電圧定数、Ｖｄは前記外部印加電圧をｄ軸において表した値、Ｖｑは前記外部印加電圧をｑ軸において表した値、ＶｄｑはＶｄ及びＶｑの大きさであり、前記電圧進角マップにおいて前記電圧進角が一律０°として保持された前記外部印加電圧と前記回転速度との組み合わせとなる逆負荷状態では、前記正弦波駆動とは異なる制御を行う制御装置である。

【0007】

本発明の一実施形態は、上述の制御装置において、前記記憶部には複数の前記電圧進角マップが記憶され、前記電圧進角算出部は、前記三相ブラシレスモータの動作状態を決める入力値に応じて、前記記憶部に記憶される複数の前記電圧進角マップの中から前記電圧進角マップを選択し、選択した前記電圧進角マップに基づいて前記電圧進角を取得する。

【0008】

本発明の一実施形態は、上述の制御装置において、前記入力値とは、前記回転速度又は前記三相ブラシレスモータの要求トルクである。

【0009】

本発明の一実施形態は、上述の制御装置において、前記正弦波駆動とは異なる制御は、端子間ショートブレーキ動作である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、少ない計算量において正弦波駆動を行うことができる制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態のモータ制御装置の一例を示す図である。

【図2】本実施形態のインバータ制御装置の構成の一例を示す図である。

【図3】本実施形態の電圧進角マップの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［実施形態］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のモータ制御装置Ｍの構成の一例を示す図である。モータ制御装置Ｍは、バッテリ１と、インバータ２と、インバータ制御装置３と、ブラシレスモータ４と、位置センサ５－１～５－３とを備える。
バッテリ１は、モータ制御装置Ｍに対して電力を供給する。バッテリ１は、例えば、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池などの二次電池である。なお、バッテリ１は、二次電池に限られず、乾電池などの一次電池であってもよい。また、バッテリ１の代わりに直流電源が設けられてもよい。

【0013】

インバータ２は、バッテリ１から供給される電力をブラシレスモータ４に供給することにより、ブラシレスモータ４に備えられるロータを回転させる。インバータ２は、インバータ制御装置３からインバータ駆動信号ＤＳを取得する。インバータ２は、取得したインバータ駆動信号ＤＳに基づいて、交流電力をブラシレスモータ４に供給する。
ブラシレスモータ４は、ロータと駆動コイルとを備えている。このブラシレスモータ４とは、例えば三相ブラシレスモータである。ブラシレスモータ４は、駆動コイルに供給される電流によって生じる磁力と、ロータが備える永久磁石の磁力とによる吸引力又は反発力により、ロータを回転させる。
位置センサ５－１～５－３は、ブラシレスモータ４の回転軸を中心とする円周上に１２０度毎に備えられる。位置センサ５－１～５－３は、例えばホール素子などの磁気センサを備えており、ロータの回転位置（例えば、電気角）を検出する。位置センサ５－１～５－３は、ブラシレスモータ４の回転位置を検出し、検出した回転位置を示す回転位置情報を各々生成する。位置センサ５－１～５－３は、３つの回転位置情報の組である回転位置信号ＰＳを生成し、生成した回転位置信号ＰＳをインバータ制御装置３に供給する。

【0014】

インバータ制御装置３は、インバータ駆動信号ＤＳをインバータ２に供給することによりインバータ２を制御する。
インバータ制御装置３は、位置センサ５－１～５－３から回転位置信号ＰＳを取得する。インバータ制御装置３は、インバータ制御装置３は、インバータ２に備えられた不図示の電圧計から外部印加電圧ＥＶを取得する。ここで外部印加電圧ＥＶとは、バッテリ１がインバータ２に供給する直流電圧の大きさ（例えば、電圧値）である。インバータ制御装置３は、不図示の操作部から目標回転速度ＴＲを取得する。ここで目標回転速度ＴＲとは、モータ制御装置Ｍがブラシレスモータ４を単位時間に何回転させるように制御するか示す値である。インバータ制御装置３は、回転位置信号ＰＳと、外部印加電圧ＥＶと、目標回転速度ＴＲとに基づいてインバータ駆動信号ＤＳを生成する。インバータ駆動信号ＤＳとは、パルス幅制御であってもよいし、パルス数制御であってもよい。

【0015】

［正弦波駆動への遷移］
モータ制御装置Ｍでは、上述したようにブラシレスモータ４の回転位置の検出のためにホールセンサである位置センサ５－１～５－３を使用している。モータ制御装置Ｍでは、ブラシレスモータ４の回転位置の検出のためにホールセンサを使用しているため、ブラシレスモータ４が停止している状態において正確な回転位置を検出することは難しい。モータ制御装置Ｍでは、ブラシレスモータ４が停止している状態からの起動には、いわゆる１２０度通電駆動によりブラシレスモータ４を動作させる。モータ制御装置Ｍでは、位置センサ５－１～５－３が生成する回転位置信号ＰＳから回転位置の予測が可能である状態になってから正弦波駆動へと遷移する。

【0016】

モータ制御装置Ｍが１２０度通電駆動から正弦波駆動へと遷移する条件は、所定の遷移条件に従う。所定の遷移条件とは、例えば、ブラシレスモータ４が、電気角にして７周期以上、一定方向へ連続して回転し、かつブラシレスモータ４の回転速度が１５０ｒｐｍ以上となることである。モータ制御装置Ｍでは、所定の遷移条件が満たされた場合、所定の遷移条件が満たされてから回転位置信号ＰＳが更新されると正弦波駆動へと遷移する。

【0017】

［インバータ制御装置３の構成］
図２は、本実施形態のインバータ制御装置３の構成の一例を示す図である。インバータ制御装置３は、回転速度制御部３０と、外部印加電圧取得部３１と、回転速度算出部３２と、位置算出部３３と、記憶部３４と、電圧進角算出部３５と、電圧指令生成部３６と、インバータ制御信号生成部３７とを備える。
回転速度制御部３０は、不図示の上位装置から目標回転速度ＴＲを取得する。回転速度制御部３０は、回転速度算出部３２からブラシレスモータ４の回転速度を取得する。回転速度制御部３０は、目標回転速度ＴＲと取得した回転速度とを比較し、目標回転速度ＴＲと取得した回転速度との偏差に基づいて、電圧振幅を生成する。回転速度制御部３０は、生成した電圧振幅を電圧指令生成部３６に供給する。
外部印加電圧取得部３１は、インバータ２に備えられた不図示の電圧計から外部印加電圧ＥＶを取得する。つまり、外部印加電圧取得部３１は、ブラシレスモータ４に印加される外部印加電圧ＥＶを取得する。外部印加電圧取得部３１は、取得した外部印加電圧ＥＶを電圧進角算出部３５に供給する。

【0018】

回転速度算出部３２は回転位置信号ＰＳを取得する。回転速度算出部３２は、回転位置信号ＰＳが示す３つの回転位置情報に基づいてブラシレスモータ４の回転速度を算出する。回転速度算出部３２は、算出したブラシレスモータ４の回転速度を電圧進角算出部３５及び位置算出部３３に供給する。
位置算出部３３は回転位置信号ＰＳを取得する。位置算出部３３は、取得した回転位置信号ＰＳと、回転速度算出部３２から取得したブラシレスモータ４の回転速度とに基づいてブラシレスモータ４の回転位置を算出する。位置算出部３３は、算出したブラシレスモータ４の回転角度を電圧指令生成部３６に供給する。
記憶部３４には、電圧進角マップ３４０が記憶される。ここで電圧進角マップ３４０とは、外部印加電圧ＥＶとブラシレスモータ４の回転速度と電圧進角とが、相電流の磁束成分とトルク成分とのうち磁束成分であるＩｄが一定であることを条件にして互いに対応づけられたマップである。電圧進角マップ３４０には、ブラシレスモータ４の動作状態に応じた電圧進角の値が保持されている。

【0019】

電圧進角算出部３５は、記憶部３４から電圧進角マップ３４０を取得する。電圧進角算出部３５は、外部印加電圧取得部３１から外部印加電圧ＥＶを取得する。電圧進角算出部３５は、回転速度算出部３２からブラシレスモータ４の回転速度を取得する。電圧進角算出部３５は、外部印加電圧取得部３１が算出した外部印加電圧ＥＶと、回転速度算出部３２が算出した回転速度と、電圧進角マップ３４０と、に基づいて電圧進角を算出する。電圧進角算出部３５は、算出した電圧進角を電圧指令生成部３６に供給する。

【0020】

電圧指令生成部３６は、回転速度制御部３０から電圧振幅を取得する。電圧指令生成部３６は、位置算出部３３からブラシレスモータ４の回転角度を取得する。電圧指令生成部３６は、電圧進角算出部３５から電圧進角を取得する。電圧指令生成部３６は、取得した電圧振幅と、取得した回転角度と、取得した電圧進角とを用いて、式（１）に基づいてブラシレスモータ４のＵ相の電圧指令信号Ｖｕを生成する。

【0021】

【数1】

【0022】

ここでＶａは電圧振幅を表す。θは回転角度を表す。αは電圧進角を表す。
電圧指令生成部３６は、式（１）により表される電圧指令信号Ｖｕに対して１２０度の位相差を与えることにより、ブラシレスモータ４のＶ相の電圧指令信号Ｖｖを生成する。電圧指令生成部３６は、式（１）により表される電圧指令信号Ｖｕに対して２４０度の位相差を与えることにより、ブラシレスモータ４のＷ相の電圧指令信号Ｖｗを生成する。電圧指令生成部３６は、生成した電圧指令信号Ｖｕ、電圧指令信号Ｖｖ及び電圧指令信号Ｖｗをインバータ制御信号生成部３７に供給する。
インバータ制御信号生成部３７は、電圧指令生成部３６から電圧指令信号Ｖｕ、電圧指令信号Ｖｖ及び電圧指令信号Ｖｗを取得する。インバータ制御信号生成部３７は、取得した電圧指令信号Ｖｕ、電圧指令信号Ｖｖ及び電圧指令信号Ｖｗに基づいて、インバータ駆動信号ＤＳを生成する。インバータ制御信号生成部３７は、生成したインバータ駆動信号ＤＳをインバータ２に供給し、インバータ２を制御する。
式（１）においては、電圧指令信号Ｖｕの位相が、電圧進角だけ進んでいるため、インバータ制御装置３では、ブラシレスモータ４のコイルの巻線に流れる相電流の位相と、この巻線に発生する誘起電圧の位相とを一致させることができ、ブラシレスモータ４の効率を向上させることができる。

【0023】

三相ブラシレスモータの正弦波駆動においては、正弦波を出力する際の電圧の位相及び電圧進角が算出される。従来、電圧の位相及び電圧進角の算出には、三相二相変換を利用したベクトル制御が行われる。ところが、三相二相変換の演算には大きな演算能力を要するため、高性能なマイコンを使用することが求められ、コストが増加してしまう。本実施形態に係るインバータ制御装置３では、三相二相変換を行わず、三相二相変換の代わりに、電圧進角マップ３４０からブラシレスモータ４の動作状態に応じて電圧進角の値を取得する。
ここで、電圧進角マップ３４０の作成方法を説明する。

【0024】

［電圧進角マップの作成］
電圧進角マップ３４０の作成において、ブラシレスモータ４の動作状態を決める変数は、回転速度と外部印加電圧ＥＶであるとする。定常状態の仮定の下、ブラシレスモータ４の電圧方程式から電圧進角を求める。ただし、相電流の磁束成分とトルク成分とのうち磁束成分である相電流Ｉｄの値はある定数であるとする。
ブラシレスモータ４の電圧方程式を、三相二相変換におけるｄ軸及びｑ軸において表すと、式（２）、式（３）となる。以下、値を三相二相変換におけるｄ軸及びｑ軸において表すことを、ｄｑ軸において表すなどと呼ぶ場合がある。

【0025】

【数2】

【0026】

【数3】

【0027】

ここで、電圧Ｖｄ及び電圧Ｖｑは各々、外部印加電圧ＥＶをｄｑ軸において表した値である。電圧Ｖｄ及び電圧Ｖｑの単位はボルトである。相電流Ｉｄ及び相電流Ｉｑは各々、相電流をｄｑ軸において表した値である。つまり、相電流Ｉｄは、相電流の磁束成分とトルク成分とのうち磁束成分である。相電流Ｉｑは、相電流の磁束成分とトルク成分とのうちトルク成分である。相電流Ｉｄ及び相電流Ｉｑの単位はアンペアである。相インダクタンスＬｄ及び相インダクタンスＬｑは各々、ブラシレスモータ４の巻線相インダクタンスをｄｑ軸において表した値である。相インダクタンスＬｄ及び相インダクタンスＬｑの単位はヘンリーである。抵抗Ｒは、ブラシレスモータ４の巻線相抵抗である。抵抗Ｒの単位はオームである。誘起電圧定数ψはブラシレスモータ４の誘起電圧定数である。誘起電圧定数ψの単位はボルト秒である。回転速度ωはブラシレスモータ４の回転速度である。回転速度ωの単位はラジアン毎秒である。
式（２）及び式（３）において、定常状態を仮定すると、相電流の時間に関する微分値はゼロとすることができる。この定常状態の仮定の下、式（２）及び式（３）を連立し
相電流Ｉｄ及び相電流Ｉｑについて解くと、下記の式（４）及び式（５）を得る。

【0028】

【数4】

【0029】

【数5】

【0030】

ここで、電圧Ｖｄ及び電圧Ｖｑを、大きさＶｄｑと電圧位相αとを用いて表すと、式（６）及び式（７）を得る。

【0031】

【数6】

【0032】

【数7】

【0033】

式（６）及び式（７）を式（４）及び式（５）に代入すると、式（８）及び式（９）を得る。

【0034】

【数8】

【0035】

【数9】

【0036】

式（８）及び式（９）においては、相電流Ｉｄ及び相電流Ｉｑが、抵抗Ｒ、相インダクタンスＬｄ、相インダクタンスＬｑ、誘起電圧定数ψ、電圧Ｖｄ及び電圧Ｖｑの大きさＶｄｑと電圧位相α、及び回転速度ωにより表される。
ここで、式（８）を変形して式（１０）を得る。

【0037】

【数10】

【0038】

式（１０）の両辺を共通の因子を用いて割ることにより式（１１）を得る。

【0039】

【数11】

【0040】

ここで下記の式（１２）、式（１３）、式（１４）及び式（１５）を満たす位相βを導入する。

【0041】

【数12】

【0042】

【数13】

【0043】

【数14】

【0044】

【数15】

【0045】

この位相βを用いて三角合成を行うと、式（１１）は式（１６）のように１つの三角関数を用いて表すことができる。

【0046】

【数16】

【0047】

式（１６）を三角関数の位相について解くと式（１７）を得る。

【0048】

【数17】

【0049】

式（１７）を電圧位相αについて解くと式（１８）を得る。

【0050】

【数18】

【0051】

式（１８）に相電流Ｉｄ、抵抗Ｒ、相インダクタンスＬｄ、相インダクタンスＬｑ、誘起電圧定数ψ、電圧Ｖｄ及び電圧Ｖｑの大きさＶｄｑ及び回転速度ωを代入することにより電圧位相αを求めることができる。したがって、電圧進角算出部３５は、電圧位相αを、２次元のマップ、つまり電圧進角マップ３４０に基づいて、電圧進角として算出することが可能である。

【0052】

モータ制御装置Ｍでは、予め作成された電圧進角マップ３４０が記憶部３４に記憶されている。モータ制御装置Ｍでは、外部印加電圧ＥＶと、回転速度と、電圧進角マップ３４０とに基づいて電圧進角が算出される。ここで、外部印加電圧ＥＶは、外部印加電圧取得部３１により取得される。また、回転速度は、回転速度算出部３２により回転位置信号ＰＳに基づいて算出される。したがって、モータ制御装置Ｍでは、ブラシレスモータ４の相電流を検出する電流センサを設けずに、ブラシレスモータ４の正弦波駆動が可能である。ただし、誤動作の検出を目的として、モータ制御装置Ｍには、ブラシレスモータ４の相電流を検出する電流センサを設けてもよい。
モータ制御装置Ｍでは、ベクトル制御における三相二相変換が不要であるため、モータ制御装置Ｍをマイコンにより実現した場合に演算量が、三相二相変換のための演算を行う場合に比べて少なくて済む。

【0053】

ここで、電圧進角マップ３４０の作成に用いられる抵抗Ｒ、相インダクタンスＬｄ、相インダクタンスＬｑ及び誘起電圧定数ψをモータ定数と呼ぶ。

【0054】

［電圧進角マップ］
図３は、本実施形態の電圧進角マップ３４０の一例を示す図である。電圧進角マップ３４０では、出力電圧と回転速度の組み合わせについて、図３のモータ定数に対して式（１８）用いた電圧位相αの値が保持されている。ただし、図３において電圧位相αの値は弧度法における値が表記してある。また、選択可能な進角値はサインテーブルの分解能である1°刻みとなるため、図３においては、式（１８）を用いた電圧位相αの計算結果を四捨五入し整数に丸めたものが表記してある。

【0055】

出力電圧と回転速度の関係によっては、式（１８）を用いて電圧位相αを算出する場合に、解無しとなる条件が存在する。例えば低出力高回転速度においては、式（１８）の逆余弦関数の項が発散し、解無しとなる条件が存在する。これは物理的には逆負荷状態に相当し、出力電圧が低いためブラシレスモータ４の誘起電圧によって流れ出してくる電流を、相電流Ｉｄの値が定数となる条件を満たすように制御することが不可能になることを意味する。逆負荷状態では、端子間ショートブレーキ動作など正弦波駆動とは異なる制御を行うため、図３に示す電圧進角マップ３４０では、解無しとなる個所について一律０°としている。

【0056】

図３に示す電圧進角マップ３４０は、相電流Ｉｄの値が定数の場合のマップの一例であり、弱め界磁状態に対応するマップである。なお、電圧進角マップ３４０は、相電流Ｉｄの値が特にゼロの場合について作成されてもよい。

【0057】

電圧進角マップ３４０では、一例として合計１８４５通りの出力電圧と回転速度との組み合わせについて電圧位相αが保持されるが、記憶部３４の容量に応じて出力電圧と回転速度との組合せの数を変更してもよい。
また、電圧進角算出部３５は、出力電圧と回転速度とに応じて、電圧進角マップ３４０から得られる電圧位相αの値を線形補間した値を、電圧進角の値として算出してもよい。

【0058】

［まとめ］
以上に説明したように、本実施形態に係る制御装置（モータ制御装置Ｍ）は、外部印加電圧取得部３１と、回転速度算出部３２と、記憶部３４と電圧進角算出部３５とを備える。
外部印加電圧取得部３１は、ブラシレスモータ４に印加される外部印加電圧ＥＶを取得する。
回転速度算出部３２は、ブラシレスモータ４の回転速度を算出する。
記憶部３４には、外部印加電圧ＥＶと回転速度と電圧進角とが相電流の磁束成分とトルク成分とのうち磁束成分であるＩｄが一定であることを条件にして互いに対応づけられた電圧進角マップ３４０が記憶される。
電圧進角算出部３５は、外部印加電圧取得部３１が取得した外部印加電圧ＥＶと、回転速度算出部３２が算出する回転速度と、記憶部３４に記憶される電圧進角マップ３４０と、に基づいて電圧進角を算出する。
この構成により、本実施形態に係る制御装置（モータ制御装置Ｍ）は、ベクトル制御において三相二相変換の演算を行う代わりに電圧進角マップ３４０に基づいて電圧進角を算出できる。このため、正弦波駆動を行うため計算量を三相二相変換の演算を行う場合に比べて少なくすることができる。

【0059】

［複数の電圧進角マップの切り替え］
上記の実施形態においては、記憶部３４には１つの電圧進角マップ３４０が記憶される場合について説明したが、記憶部３４には複数の電圧進角マップが記憶されてよい。記憶部３４に複数の電圧進角マップが記憶される場合、電圧進角算出部３５は、ブラシレスモータ４の動作状態を決める入力値に応じて、記憶部３４に記憶される複数の電圧進角マップの中から電圧進角マップを選択し、選択した電圧進角マップに基づいて電圧進角を算出する。ここで、ブラシレスモータ４の動作状態を決める入力値とは、例えば目標回転速度ＴＲ、要求トルクなどである。
電圧進角算出部３５が目標回転速度ＴＲに応じて複数の電圧進角マップの中から電圧進角マップを選択する場合、回転速度の範囲毎の複数の電圧進角マップが記憶部３４に記憶されている。電圧進角算出部３５は、不図示の上位装置から取得する目標回転速度ＴＲに応じて、複数の電圧進角マップの中から電圧進角を算出するための電圧進角マップを取得する。
電圧進角算出部３５が要求トルクに応じて複数の電圧進角マップの中から電圧進角マップを選択する場合、要求トルク毎の複数の電圧進角マップが記憶部３４に記憶されている。相電流は三相二相変換において磁束成分とトルク成分とに分解されるため、要求トルク毎の複数の電圧進角マップとは、相電流の磁束成分毎に作成された複数の電圧進角マップである。この複数の電圧進角マップは、相電流の磁束成分とトルク成分とのうち磁束成分であるＩｄの値毎に作成される。電圧進角算出部３５は、不図示の上位装置から取得する要求トルクに応じて、複数の電圧進角マップの中から電圧進角を算出するための電圧進角マップを取得する。

【0060】

この構成により、本実施形態に係るモータ制御装置Ｍは、ブラシレスモータ４の動作状態に応じ選択された電圧進角マップに基づいて電圧進角を算出できる。このため、１つの電圧進角マップに基づいて電圧進角を算出する場合に比べより適切な電圧進角を算出することができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置Ｍは、ブラシレスモータ４の回転速度に応じて、記憶部３４に記憶される複数の電圧進角マップの中から電圧進角マップを選択する。このため、算出された回転速度が、１つの電圧進角マップの回転速度の範囲外である場合でも、算出された回転速度を回転速度の範囲にもつ電圧進角マップを選択し、電圧進角を算出することができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置Ｍは、ブラシレスモータ４の要求トルクに応じて、記憶部３４に記憶される複数の電圧進角マップの中から電圧進角マップを選択する。このため、特定の要求トルクの値に応じて作成された電圧進角マップのみを用いる場合に比べより適切な電圧進角を算出することができる。

【0061】

以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。

【0062】

なお、上述の各装置は内部にコンピュータを有している。そして、上述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

【0063】

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【符号の説明】

【0064】

Ｍ…モータ制御装置、１…バッテリ、２…インバータ、３…インバータ制御装置、４…ブラシレスモータ、５－１…位置センサ、５－２…位置センサ、５－３…位置センサ、ＥＶ…外部印加電圧、ＤＳ…インバータ駆動信号、ＴＲ…目標回転速度、ＰＳ…回転位置信号、３０…回転速度制御部、３１…外部印加電圧取得部、３２…回転速度算出部、３３…位置算出部、３４…記憶部、３５…電圧進角算出部、３６…電圧指令生成部、３７…インバータ制御信号生成部、３４０…電圧進角マップ

【図1】

【図2】

【図3】