特許 7452026 モータ制御システム

(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】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】モータ制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/028 20160101AFI20240312BHJP

   H02P 5/46 20060101ALI20240312BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20240312BHJP

   B64D 27/24 20240101ALI20240312BHJP

   B64D 45/00 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

H02P29/028

H02P5/46 D

B64C27/08

B64D27/24

B64D45/00 A

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020008981

(22)【出願日】2020-01-23

(65)【公開番号】P2021118573

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 陽介

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特許第４５３９２１８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１６－０８８１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９８９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９３１５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／０２８

Ｈ０２Ｐ ５／４６

Ｂ６４Ｃ ２７／０８

Ｂ６４Ｄ ２７／２４

Ｂ６４Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転翼（３０）と連結するモータ（２０）を制御するモータ制御システム（１０）であって、
バッテリ装置（７０）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータに供給するインバータ回路（１１）と、
前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部（１２１）と、
モータ電流センサ（１３）により検出される前記モータを流れる電流の電流値を取得するモータ電流取得部（１２２）と、
電圧センサ（１４）により検出される前記インバータ回路への入力電圧の電圧値を取得する入力電圧取得部（１２３）と、
前記モータ電流センサと前記電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部（１２７）と、
を備え、
前記インバータ制御部は、前記異常情報取得部により前記異常情報が取得された場合に、前記モータ制御システムとは異なる装置から、前記インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された前記制御値を利用して前記インバータ回路を制御し、
前記バッテリ装置と前記モータ制御システムとの間の給電ラインに設けられているバッテリ電流センサ（８１）から、前記バッテリ装置を流れる電流の電流値を取得するバッテリ電流取得部（１２４）を、さらに備え、
前記制御値は、前記バッテリ電流取得部による取得値であり、
前記異常情報は、少なくとも前記モータ電流センサの異常発生を示し、
前記インバータ制御部は、前記モータ電流センサが異常である場合に、前記バッテリ電流取得部による取得値を利用して前記インバータ回路を制御し、
前記モータの回転数を検出する回転数センサ（１５）から、前記回転数を取得する回転数取得部（１２６）をさらに備え、
前記インバータ制御部は、前記モータ電流センサが異常である場合に、
入力される前記回転翼の目標トルクと、前記回転数取得部による取得値と、前記入力電圧取得部による取得値と、から算出される目標電流値と、
前記バッテリ電流取得部による取得値と、
の差分を減少させるように、前記インバータ回路を制御する、
モータ制御システム。

【請求項2】

回転翼（３０）と連結するモータ（２０）を制御するモータ制御システム（１０）であって、
バッテリ装置（７０）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータに供給するインバータ回路（１１）と、
前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部（１２１）と、
モータ電流センサ（１３）により検出される前記モータを流れる電流の電流値を取得するモータ電流取得部（１２２）と、
電圧センサ（１４）により検出される前記インバータ回路への入力電圧の電圧値を取得する入力電圧取得部（１２３）と、
前記モータ電流センサと前記電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部（１２７）と、
を備え、
前記インバータ制御部は、前記異常情報取得部により前記異常情報が取得された場合に、前記モータ制御システムとは異なる装置から、前記インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された前記制御値を利用して前記インバータ回路を制御し、
前記モータ制御システムは、自らの前記モータ制御システムである自システムとは異なる他の前記モータ制御システムである他システムを搭載する電動航空機（２００）に搭載され、
前記制御値は、前記他システムにおいて前記インバータ制御部が前記インバータ回路を制御する際に用いる目標電圧値であり、
前記異常情報は、少なくとも前記モータ電流センサの異常発生を示し、
前記インバータ制御部は、前記モータ電流センサが異常である場合に、前記他システムから前記目標電圧値を取得し、取得された前記目標電圧値を利用して前記インバータ回路を制御する、モータ制御システム。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ制御システムにおいて、
前記モータの回転数を検出する回転数センサ（１５）から、前記回転数を取得する回転数取得部（１２６）をさらに備え、
前記インバータ制御部は、前記モータ電流センサが異常である場合に、前記他システムが有する前記回転数センサである他回転数センサの検出値を取得し、取得された前記他回転数センサの検出値と、自システムの前記回転数取得部による取得値と、の比を利用して、取得された前記目標電圧値を調整し、調整された前記目標電圧値を利用して前記インバータ回路を制御する、モータ制御システム。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載のモータ制御システムにおいて、
前記電動航空機は、前記自システムを含む３つ以上の前記モータ制御システムを搭載し、
前記他システムは、前記自システムを除く２つ以上の前記モータ制御システムのうち、前記自システムの動作に類似する動作を行う類似システムである、モータ制御システム。

【請求項5】

請求項４に記載のモータ制御システムにおいて、
前記類似システムは、入力される前記回転翼の目標トルクと、前記モータの出力するトルクの実測値または推定値と、のうちの少なくとも１つについての前記自システムとの差分が、前記２つ以上の前記モータ制御システムのうちで最も小さいモータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項6】

請求項４に記載のモータ制御システムにおいて、
前記類似システムは、前記２つ以上の前記モータ制御システムのうち、前記自システムが制御する前記モータが連結されている回転翼と同じ用途の回転翼と連結する前記モータを制御するモータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項7】

請求項６に記載のモータ制御システムにおいて、
前記３つ以上の前記モータ制御システムは、前記電動航空機の浮上用の前記回転翼である浮上用回転翼（３１ａ～３１ｆ）と連結する前記モータを制御するモータ制御システムと、前記電動航空機の推進用の前記回転翼である推進用回転翼（３２ａ～３２ｂ）と連結する前記モータを制御するモータ制御システムと、の合計２種類のモータ制御システムを含み、
前記類似システムは、前記２つ以上の前記モータ制御システムのうち、前記自システムと同じ種類の前記モータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項8】

請求項４に記載のモータ制御システムにおいて、
前記類似システムは、前記自システムが制御する前記モータと連結する前記回転翼に対し、鉛直方向に見たときの前記電動航空機の機体の重心位置（ＣＭ）を中心として点対称の位置にある前記回転翼、または、前記重心位置を通る前記機体の軸線に対して線対称の位置にある前記回転翼と連結する前記モータを制御するモータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項9】

請求項４に記載のモータ制御システムにおいて、
前記類似システムは、前記自システムが制御するモータと連結する前記回転翼の回転軸と一致する回転軸を有する前記回転翼と連結する前記モータを制御するモータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項10】

回転翼（３０）と連結するモータ（２０）を制御するモータ制御システム（１０）であって、
バッテリ装置（７０）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータに供給するインバータ回路（１１）と、
前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部（１２１）と、
モータ電流センサ（１３）により検出される前記モータを流れる電流の電流値を取得するモータ電流取得部（１２２）と、
電圧センサ（１４）により検出される前記インバータ回路への入力電圧の電圧値を取得する入力電圧取得部（１２３）と、
前記モータ電流センサと前記電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部（１２７）と、
を備え、
前記インバータ制御部は、前記異常情報取得部により前記異常情報が取得された場合に、前記モータ制御システムとは異なる装置から、前記インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された前記制御値を利用して前記インバータ回路を制御し、
前記モータ制御システムは、自らの前記モータ制御システムである自システムとは異なる他の前記モータ制御システムである他システムを搭載する電動航空機（２００）に搭載され、
前記電動航空機は、前記バッテリ装置と前記モータ制御システムとの間の給電ラインに設けられているバッテリ電流センサ（８１）をさらに搭載し、
前記モータ制御システムは、
前記モータの回転数を検出する回転数センサ（１５）から、前記回転数を取得する回転数取得部（１２６）と、
バッテリ電流センサ（８１）から、前記バッテリ装置を流れる電流の電流値を取得するバッテリ電流取得部（１２４）と、
をさらに備え、
前記制御値は、前記他システムが有する前記入力電圧取得部による取得値であり、
前記インバータ制御部は、
入力される前記回転翼の目標トルクと、前記回転数取得部による取得値と、前記他システムが有する前記入力電圧取得部による取得値と、から算出される目標電流値と、
前記バッテリ電流取得部による取得値と、
の差分を減少させるように、前記インバータ回路を制御する、モータ制御システム。

【請求項11】

請求項１０に記載のモータ制御システムにおいて、
前記電動航空機は、前記自システムを含む３つ以上の前記モータ制御システムを搭載し、
前記制御値は、前記他システムにおいて前記インバータ制御部が前記インバータ回路を制御する際に用いる目標電圧値であり、
前記他システムは、前記自システムを除く２つ以上の前記モータ制御システムのうち、前記自システムの動作に類似する動作を行う類似システムである、モータ制御システム。

【請求項12】

請求項１１に記載のモータ制御システムにおいて、
前記類似システムは、入力される前記回転翼の目標トルクと、前記回転翼の出力するトルクの実測値または推定値と、のうちの少なくとも１つについての前記自システムとの差分が、前記２つ以上の前記モータ制御システムのうちで最も小さいモータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項13】

請求項１１に記載のモータ制御システムにおいて、
前記類似システムは、前記２つ以上の前記モータ制御システムのうち、前記自システムが制御する前記モータが連結されている前記回転翼と同じ用途の前記回転翼と連結する前記モータを制御する前記モータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項14】

請求項１３に記載のモータ制御システムにおいて、
前記３つ以上の前記モータ制御システムは、前記電動航空機の浮上用の前記回転翼である浮上用回転翼（３１ａ～３１ｆ）と連結する前記モータを制御するモータ制御システムと、前記電動航空機の推進用の前記回転翼である推進用回転翼（３２ａ～３２ｂ）と連結する前記モータを制御するモータ制御システムと、の合計２種類のモータ制御システムを含み、
前記類似システムは、前記２つ以上の前記モータ制御システムのうち、前記自システムと同じ種類の前記モータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項15】

請求項１１に記載のモータ制御システムにおいて、
前記類似システムは、前記自システムが制御する前記モータと連結する前記回転翼に対し、鉛直方向に見たときの前記電動航空機の機体の重心位置（ＣＭ）を中心として点対称の位置になる前記回転翼、または、前記重心位置を通る前記機体の軸線に対して線対称の位置にある前記回転翼と連結する前記モータを制御するモータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項16】

請求項１１に記載のモータ制御システムにおいて、
前記類似システムは、前記自システムが制御する前記モータと連結する前記回転翼の回転軸と一致する回転軸を有する前記回転翼と連結する前記モータを制御するモータ制御システムである、モータ制御システム。

【請求項17】

回転翼（３０）と連結するモータ（２０）を制御するモータ制御システム（１０）であって、
バッテリ装置（７０）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータに供給するインバータ回路（１１）と、
前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部（１２１）と、
モータ電流センサ（１３）により検出される前記モータを流れる電流の電流値を取得するモータ電流取得部（１２２）と、
電圧センサ（１４）により検出される前記インバータ回路への入力電圧の電圧値を取得する入力電圧取得部（１２３）と、
前記モータ電流センサと前記電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部（１２７）と、
を備え、
前記インバータ制御部は、前記異常情報取得部により前記異常情報が取得された場合に、前記モータ制御システムとは異なる装置から、前記インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された前記制御値を利用して前記インバータ回路を制御し、
前記バッテリ装置と前記モータ制御システムとの間の給電ラインに設けられているバッテリ電流センサ（８１）から、前記バッテリ装置を流れる電流の電流値を取得するバッテリ電流取得部（１２４）と、
前記モータの回転数を検出する回転数センサ（１５）から、前記回転数を取得する回転数取得部（１２６）と、
をさらに備え、
前記異常情報は、少なくとも前記電圧センサの異常発生を示し、
前記インバータ制御部は、前記電圧センサが異常である場合に、前記バッテリ電流取得部による取得値と、前記回転数取得部により取得される前記回転数と、前記モータに対する目標トルクと、を利用して、前記入力電圧の電圧値を推定する、モータ制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータ制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、航空機や車両や船舶等の移動体の電動化に伴い、モータを制御するモータ制御システムが移動体に搭載されて用いられる。例えば、モータ制御システムは、ｅＶＴＯＬ（electric Vertical Take-Off and Landing aircraft）等の電動航空機の回転翼や、船舶のスクリューや、車両や電車の車輪を回転駆動させるモータを制御するために、移動体に搭載される場合がある。モータ制御システムは、例えば、モータに電力を供給するインバータ回路と、インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部とを含むシステムとして構成される。このようなモータ制御システムでは、モータの故障診断を行うことが望まれる。特許文献１には、モータの故障診断方法として、モータを流れる相電流をベクトルコントロール回路により検出し、検出された相電流における所定の特徴の有無（特定周波数の信号の有無）により故障の有無が判断される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－４９１７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、ベクトルコントローラといった相電流を検出するセンサ（以下、「モータ電流センサ」と呼ぶ）が異常の場合は考慮されていない。このため、モータ電流センサが異常の場合には、モータの故障診断を行うことができない。加えて、モータ電流センサが異常の場合には、かかるモータ電流センサにより検出される電流値を利用してインバータ回路をフィードバック制御することができなくなるという問題もある。このような問題は、モータ電流センサに限らず、バッテリ装置からインバータ回路への入力電圧を検出する電圧センサが異常の場合にも共通する。このため、モータ電流センサと電圧センサとのうちの少なくとも一方が異常である場合にも、インバータ回路を制御可能な技術が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一形態として、回転翼（３０）と連結するモータ（２０）を制御するモータ制御システム（１０）が提供される。このモータ制御システムは、バッテリ装置（７０）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータに供給するインバータ回路（１１）と、前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部（１２１）と、モータ電流センサ（１３）により検出される前記モータを流れる電流の電流値を取得するモータ電流取得部（１２２）と、電圧センサ（１４）により検出される前記インバータ回路への入力電圧の電圧値を取得する入力電圧取得部（１２３）と、前記モータ電流センサと前記電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部（１２７）と、を備え、前記インバータ制御部は、前記異常情報取得部により前記異常情報が取得された場合に、前記モータ制御システムとは異なる装置から、前記インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された前記制御値を利用して前記インバータ回路を制御する。

【0006】

この形態のモータ制御システムによれば、モータ電流センサと電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報が取得された場合に、モータ制御システムとは異なる装置から、インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された制御値を利用してインバータ回路を制御するので、モータ電流センサと電圧センサとのうちの少なくとも一方が異常である場合にも、インバータ回路を制御できる。

【0007】

本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、モータ制御システムを搭載する移動体、電動航空機、車両および船舶、モータ制御方法、これらの装置や方法を実現するためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。また、本開示は、以下の形態により実現されてもよい。
［形態１］回転翼（３０）と連結するモータ（２０）を制御するモータ制御システム（１０）であって、バッテリ装置（７０）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータに供給するインバータ回路（１１）と、前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部（１２１）と、モータ電流センサ（１３）により検出される前記モータを流れる電流の電流値を取得するモータ電流取得部（１２２）と、電圧センサ（１４）により検出される前記インバータ回路への入力電圧の電圧値を取得する入力電圧取得部（１２３）と、前記モータ電流センサと前記電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部（１２７）と、を備え、前記インバータ制御部は、前記異常情報取得部により前記異常情報が取得された場合に、前記モータ制御システムとは異なる装置から、前記インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された前記制御値を利用して前記インバータ回路を制御し、前記バッテリ装置と前記モータ制御システムとの間の給電ラインに設けられているバッテリ電流センサ（８１）から、前記バッテリ装置を流れる電流の電流値を取得するバッテリ電流取得部（１２４）を、さらに備え、前記制御値は、前記バッテリ電流取得部による取得値であり、前記異常情報は、少なくとも前記モータ電流センサの異常発生を示し、前記インバータ制御部は、前記モータ電流センサが異常である場合に、前記バッテリ電流取得部による取得値を利用して前記インバータ回路を制御し、前記モータの回転数を検出する回転数センサ（１５）から、前記回転数を取得する回転数取得部（１２６）をさらに備え、前記インバータ制御部は、前記モータ電流センサが異常である場合に、入力される前記回転翼の目標トルクと、前記回転数取得部による取得値と、前記入力電圧取得部による取得値と、から算出される目標電流値と、前記バッテリ電流取得部による取得値と、の差分を減少させるように、前記インバータ回路を制御する、モータ制御システム。
［形態２］回転翼（３０）と連結するモータ（２０）を制御するモータ制御システム（１０）であって、バッテリ装置（７０）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータに供給するインバータ回路（１１）と、前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部（１２１）と、モータ電流センサ（１３）により検出される前記モータを流れる電流の電流値を取得するモータ電流取得部（１２２）と、電圧センサ（１４）により検出される前記インバータ回路への入力電圧の電圧値を取得する入力電圧取得部（１２３）と、前記モータ電流センサと前記電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部（１２７）と、を備え、前記インバータ制御部は、前記異常情報取得部により前記異常情報が取得された場合に、前記モータ制御システムとは異なる装置から、前記インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された前記制御値を利用して前記インバータ回路を制御し、前記モータ制御システムは、自らの前記モータ制御システムである自システムとは異なる他の前記モータ制御システムである他システムを搭載する電動航空機（２００）に搭載され、前記制御値は、前記他システムにおいて前記インバータ制御部が前記インバータ回路を制御する際に用いる目標電圧値であり、前記異常情報は、少なくとも前記モータ電流センサの異常発生を示し、前記インバータ制御部は、前記モータ電流センサが異常である場合に、前記他システムから前記目標電圧値を取得し、取得された前記目標電圧値を利用して前記インバータ回路を制御する、モータ制御システム。
［形態３］回転翼（３０）と連結するモータ（２０）を制御するモータ制御システム（１０）であって、バッテリ装置（７０）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータに供給するインバータ回路（１１）と、前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部（１２１）と、モータ電流センサ（１３）により検出される前記モータを流れる電流の電流値を取得するモータ電流取得部（１２２）と、電圧センサ（１４）により検出される前記インバータ回路への入力電圧の電圧値を取得する入力電圧取得部（１２３）と、前記モータ電流センサと前記電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部（１２７）と、を備え、前記インバータ制御部は、前記異常情報取得部により前記異常情報が取得された場合に、前記モータ制御システムとは異なる装置から、前記インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された前記制御値を利用して前記インバータ回路を制御し、前記モータ制御システムは、自らの前記モータ制御システムである自システムとは異なる他の前記モータ制御システムである他システムを搭載する電動航空機（２００）に搭載され、前記電動航空機は、前記バッテリ装置と前記モータ制御システムとの間の給電ラインに設けられているバッテリ電流センサ（８１）をさらに搭載し、前記モータ制御システムは、前記モータの回転数を検出する回転数センサ（１５）から、前記回転数を取得する回転数取得部（１２６）と、バッテリ電流センサ（８１）から、前記バッテリ装置を流れる電流の電流値を取得するバッテリ電流取得部（１２４）と、をさらに備え、前記制御値は、前記他システムが有する前記入力電圧取得部による取得値であり、前記インバータ制御部は、入力される前記回転翼の目標トルクと、前記回転数取得部による取得値と、前記他システムが有する前記入力電圧取得部による取得値と、から算出される目標電流値と、前記バッテリ電流取得部による取得値と、の差分を減少させるように、前記インバータ回路を制御する、モータ制御システム。
［形態４］回転翼（３０）と連結するモータ（２０）を制御するモータ制御システム（１０）であって、バッテリ装置（７０）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記モータに供給するインバータ回路（１１）と、前記インバータ回路の動作を制御するインバータ制御部（１２１）と、モータ電流センサ（１３）により検出される前記モータを流れる電流の電流値を取得するモータ電流取得部（１２２）と、電圧センサ（１４）により検出される前記インバータ回路への入力電圧の電圧値を取得する入力電圧取得部（１２３）と、前記モータ電流センサと前記電圧センサとのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部（１２７）と、を備え、前記インバータ制御部は、前記異常情報取得部により前記異常情報が取得された場合に、前記モータ制御システムとは異なる装置から、前記インバータ回路の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された前記制御値を利用して前記インバータ回路を制御し、前記バッテリ装置と前記モータ制御システムとの間の給電ラインに設けられているバッテリ電流センサ（８１）から、前記バッテリ装置を流れる電流の電流値を取得するバッテリ電流取得部（１２４）と、前記モータの回転数を検出する回転数センサ（１５）から、前記回転数を取得する回転数取得部（１２６）と、をさらに備え、前記異常情報は、少なくとも前記電圧センサの異常発生を示し、前記インバータ制御部は、前記電圧センサが異常である場合に、前記バッテリ電流取得部による取得値と、前記回転数取得部により取得される前記回転数と、前記モータに対する目標トルクと、を利用して、前記入力電圧の電圧値を推定する、モータ制御システム。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態としてのモータ制御システムを適用した電動航空機の構成を模式的に示す上面図である。

【図2】電動航空機の機能的な構成を示すブロック図である。

【図3】モータ、モータ制御システムおよびバッテリ装置における電気的な接続を模式的に示す説明図である。

【図4】第１実施形態におけるモータ制御処理の手順を示すフローチャートである。

【図5】第１実施形態におけるステップＳ１１５の詳細手順を示す説明図である。

【図6】第１実施形態におけるステップＳ２０４の詳細手順を示す説明図である。

【図7】通常制御の手順を示す説明図である。

【図8】第１実施形態におけるステップＳ１２０およびＳ１２５の詳細手順を示す説明図である。

【図9】第２実施形態におけるステップＳ１２０およびＳ１２５の詳細手順を示す説明図である。

【図10】第３実施形態におけるステップＳ１２０、Ｓ１２２、Ｓ１２３およびＳ１２５の詳細手順を示す説明図である。

【図11】第４実施形態におけるステップＳ２０４の詳細手順を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１に示す電動航空機２００は、ｅＶＴＯＬ（electric Vertical Take-Off and Landing aircraft）とも呼ばれ、鉛直方向に離着陸可能であり、また、水平方向への推進が可能な有人航空機である。電動航空機２００は、機体２１０と、８つの回転翼３０と、各回転翼に対応して配置されている８つのモータ２０およびモータ制御システム１０とを備える。

【0010】

機体２１０は、電動航空機２００において８つの回転翼３０、モータ２０およびモータ制御システム１０を除いた部分に相当する。機体２１０は、本体部２２０と、主翼２５０と、尾翼２８０とを備える。

【0011】

本体部２２０は、電動航空機２００の胴体部分を構成する。本体部２２０は、軸線ＡＸを対象軸として左右対称の構成を有する。本実施形態において、「軸線ＡＸ」とは、電動航空機２００の重心位置ＣＭを通り、電動航空機２００の前後方向に沿った軸を意味している。また、「重心位置ＣＭ」とは、乗員が搭乗していない空虚重量時における電動航空機２００の重心位置を意味する。本体部２２０の内部には、図示しない乗員室が形成されている。

【0012】

主翼２５０は、右翼２６０と左翼２７０とにより構成されている。右翼２６０は、本体部２２０から右方向に延びて形成されている。左翼２７０は、本体部２２０から左方向に延びて形成されている。右翼２６０と左翼２７０とには、それぞれ回転翼３０、モータ２０およびモータ制御システム１０が２つずつ配置されている。尾翼２８０は、本体部２２０の後端部に形成されている。

【0013】

８つの回転翼３０のうちの４つは、本体部２２０の上面の中央部に配置されている。これら４つの回転翼３０は、主に機体２１０の揚力を得るための浮上用回転翼３１ａ～３１ｄとして機能する。浮上用回転翼３１ａと浮上用回転翼３１ｂは、重心位置ＣＭよりも前方において、軸線ＡＸを中心として互いに線対称の位置に配置されている。浮上用回転翼３１ｃと浮上用回転翼３１ｄは、重心位置ＣＭよりも後方において、軸線ＡＸを中心として互いに線対称の位置に配置されている。８つの回転翼３０のうちの２つは、右翼２６０および左翼２７０に配置されている。具体的には、右翼２６０の先端部の上面に浮上用回転翼３１ｅが配置され、左翼２７０の先端部の上面に浮上用回転翼３１ｆが配置されている。

【0014】

また、８つの回転翼３０のうちのさらに２つは、右翼２６０および左翼２７０にそれぞれ配置され、主に機体２１０の水平方向の推進力を得るための推進用回転翼３２ａ、３２ｂとして機能する。右翼２６０に配置された推進用回転翼３２ａと、左翼２７０に配置された推進用回転翼３２ｂは、軸線ＡＸを中心として互いに線対称の位置に配置されている。各回転翼３０は、それぞれの回転軸（後述のシャフト２９）を中心として、互いに独立して回転駆動される。各回転翼３０は、互いに等角度間隔で配置された３つのブレードをそれぞれ有する。

【0015】

図２に示すように、各回転翼３０に対応する合計８つのモータ２０およびモータ制御システム１０は、電駆動システム１００の一部として構成されている。電駆動システム１００は、予め設定されている飛行プログラム、或いは、乗員や外部からの操縦に応じて各モータ２０を制御し、回転翼３０を回転駆動させるシステムである。

【0016】

図３に示すように、モータ２０は、本実施形態では、４極３相６コイルのブラシレスモータにより構成され、後述するインバータ回路１１から供給される電圧および電流に応じた回転運動を出力する。モータ２０は、ステータ２１と、ロータ２３と、永久磁石２４とを備える。ステータ２１には、６つのステータコイル２２が周方向に等間隔で並んで配置されている。モータ２０は、いわゆるインナーロータタイプのモータであり、ロータ２３は、ステータコイル２２に対して径方向内側に配置されている。ロータ２３の軸心には、シャフト２９が接合されている。図３に示すように、モータ２０は、シャフト２９を介して回転翼３０と連結されている。図２に示すように、永久磁石２４は、ロータ２３の外周表面に配置された合計４つの磁石からなる。永久磁石２４では、Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に配置されている。なお、モータ２０を、ブラシレスモータに代えて、誘導モータやリラクタンスモータ等の任意のモータにより構成してもよい。

【0017】

８つのモータ制御システム１０は、互いにほぼ同じ構成を有する。モータ制御システム１０は、モータ２０を制御するシステムである。図２および図３に示すように、各モータ制御システム１０は、インバータ回路１１と、制御装置１２と、モータ電流センサ１３と、電圧センサ１４と、回転数センサ１５とを備える。

【0018】

図３に示すように、インバータ回路１１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に設けられた合計３つのレグを有する。各レグはスイッチング素子１１１と循環ダイオードとからなる上下２つのアームを有し、後述のバッテリ装置７０から供給される直流電圧を、三相交流電圧に変換してモータ２０に供給する。このとき、インバータ回路１１は、制御装置１２から供給される制御信号に応じたデューティ比でスイッチング素子１１１をスイッチングさせる。本実施形態において、スイッチング素子１１１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のパワー素子であるトランジスタにより構成されている。

【0019】

制御装置１２は、モータ２０を駆動するための制御を実行する。本実施形態において、制御装置１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有するコンピュータにより構成されている。制御装置１２が有するＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、図３に示すように、インバータ制御部１２１、モータ電流取得部１２２、入力電圧取得部１２３、バッテリ電流取得部１２４、バッテリ電圧取得部１２５、回転数取得部１２６、および異常情報取得部１２７として機能する。

【0020】

インバータ制御部１２１は、インバータ回路１１に出力する制御信号を調整することにより、インバータ回路１１の動作を制御する。モータ電流取得部１２２は、モータ電流センサ１３により検出される相電流の電流値を取得する。相電流とは、モータ２０におけるＵ相、Ｖ相およびＷ相の各相を流れる電流を意味する。入力電圧取得部１２３は、電圧センサ１４により検出されるバッテリ装置７０からインバータ回路１１に入力される入力電圧の電圧値を取得する。バッテリ電流取得部１２４は、後述のバッテリ電流センサ８１により検出される電流値を取得する。バッテリ電圧取得部１２５は、バッテリ装置７０の出力電圧の値を取得する。後述するように、バッテリ装置７０は、バッテリ電圧センサ７２を備えており、バッテリ電圧取得部１２５は、かかるバッテリ電圧センサ７２による検出値を取得する。回転数取得部１２６は、回転数センサ１５により検出されるモータ２０の回転数を取得する。

【0021】

異常情報取得部１２７は、モータ電流センサ１３および電圧センサ１４の異常発生を示す情報（以下、「異常情報」と呼ぶ）を取得する。本実施形態では、異常情報取得部１２７は、モータ電流センサ１３および電圧センサ１４を診断対象として異常の有無を診断することにより、異常情報を取得する。かかる異常診断方法は、公知の任意の方法を採用できる。例えば、後述の統合制御部１２０から制御装置１２に入力されるトルク指令値（「目標トルク」とも呼ばれる）から求められる電流値と、モータ電流センサ１３の検出値との差分の絶対値を求め、かかる差分の絶対値が所定の閾値を超えている場合には、モータ電流センサ１３が異常であると判断し、所定の閾値を超えていない場合には正常であると判断してもよい。また、モータ２０が正常である場合に検出される相電流の範囲を予め特定しておき、かかる範囲を超える電流値がモータ電流センサ１３により検出された場合に、モータ電流センサ１３が異常であると判断してもよい。また、例えば、予めバッテリ７１のＳＯＣ（State Of Charge）と、バッテリ装置７０からインバータ回路１１に入力される入力電圧との関係を、予め実験等により求めてテーブルとして設定しておき、バッテリ装置７０（より正確には、後述のマイクロプロセッサ７３）から後述のバッテリ７１のＳＯＣを取得してテーブルを参照して入力電圧の値を特定し、特定された入力電圧値と、電圧センサ１４により検出される電圧値との差分の絶対値が所定の閾値を超えている場合に、電圧センサ１４が異常であると判断してもよい。なお、異常情報取得部１２７は、モータ制御システム１０の電源がオンすると、モータ電流センサ１３および電圧センサ１４の異常の有無を繰り返し診断する。

【0022】

モータ電流センサ１３は、図３に示すように、インバータ回路１１とモータ２０との間の各相の給電ラインに配置され、各相電流を検出する。電圧センサ１４は、バッテリ装置７０からインバータ回路１１に入力される入力電圧の電圧値を検出する。回転数センサ１５は、ロータ２３の位置を検出すると共に、モータ２０の回転数を検出する。

【0023】

図２に示すように、電駆動システム１００は、上述の８つのモータ２０およびモータ制御システム１０に加えて、電動統括ＥＣＵ１１０を備える。電動統括ＥＣＵ１１０は、電駆動システム１００を全体制御する。本実施形態において、電動統括ＥＣＵ１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えるコンピュータ（ＥＣＵ）により構成されている。電動統括ＥＣＵ１１０が備えるＣＰＵは、ＲＯＭに予め記憶されている制御プログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、統合制御部１２０として機能する。

【0024】

統合制御部１２０は、予め設定されている飛行プログラム或いはユーザによる操縦桿の操舵等に応じて、各モータ制御システム１０を制御する。このとき、統合制御部１２０は、各モータ制御システム１０に対してトルク指令値を定期的に送信する。「トルク指令値」は、モータ２０の出力トルクを指令する値である。本実施形態において、トルク指令値の送信間隔は、１００ｍｓｅｃ（ミリ秒）である。なお、１００ｍｓｅｃに限らず任意の期間であってもよい。トルク指令値は、本開示における目標トルクに相当する。

【0025】

図２に示すように、電動航空機２００には、上述の電駆動システム１００に加えて、飛行を行うための様々な構成要素が搭載されている。具体的には、電動航空機２００には、センサ群４０と、ユーザインターフェイス部５０（「ＵＩ部」５０と呼ぶ）と、通信装置６０と、バッテリ装置７０と、バッテリ電流センサ８１とが搭載されている。

【0026】

センサ群４０は、高度センサ４１、位置センサ４２、速度センサ４３を含む。高度センサ４１は、電動航空機２００の現在の高度を検出する。位置センサ４２は、電動航空機２００の現在位置を緯度および経度として特定する。本実施形態において、位置センサ４２は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）により構成されている。ＧＮＳＳとしては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いてもよい。速度センサ４３は、電動航空機２００の速度を検出する。

【0027】

ＵＩ部５０は、電動航空機２００の乗員に対し、電動航空機２００の制御用および動作状態のモニタ用のユーザインターフェイスを供給する。ユーザインターフェイスとしては、例えば、キーボードやボタンなどの操作入力部や、液晶パネルなどの表示部などが含まれる。ＵＩ部５０は、例えば、電動航空機２００のコクピットに設けられている。乗組員は、ＵＩ部５０を用いて、電動航空機２００の動作モードの変更や、各モータ制御システム１０の動作試験を実行できる。

【0028】

通信装置６０は、他の電動航空機や、地上の管制塔などと通信を行う。通信装置６０としては、例えば、民間用ＶＨＦ無線機などが該当する。なお、通信装置６０は、民間用ＶＨＦ以外にも、ＩＥＥＥ８０２．１１において規定されている無線ＬＡＮや、ＩＥＥＥ８０２．３において規定されている有線ＬＡＮなどの通信を行う装置として構成されてもよい。

【0029】

バッテリ装置７０は、電動航空機２００における電力供給源の１つとして機能する。バッテリ装置７０は、各モータ制御システム１０のインバータ回路１１を介してモータ２０に三相交流電力を供給する。図３に示すように、バッテリ装置７０は、バッテリ７１と、バッテリ電圧センサ７２と、マイクロプロセッサ７３とを備える。バッテリ７１は、本実施形態においては、リチウムイオン電池により構成されている。なお、バッテリ７１は、リチウムイオン電池に代えて、ニッケル水素電池等の任意の二次電池により構成されていてもよく、二次電池に代えて、または二次電池に加えて、燃料電池や発電機等の任意の電力供給源により構成されてもよい。バッテリ電圧センサ７２は、バッテリ７１の出力電圧を検出する。マイクロプロセッサ７３は、バッテリ電圧センサ７２により検出された電圧値を取得し、また、各モータ制御システム１０（制御装置１２）からの要求に応じて、取得した電圧値を送信する。

【0030】

バッテリ電流センサ８１は、バッテリ装置７０とモータ制御システム１０（インバータ回路１１）との間の給電ラインに設けられている。バッテリ電流センサ８１は、バッテリ装置７０から各モータ制御システム１０に供給される電流値を検出する。

【0031】

上記構成を有するモータ制御システム１０では、後述するモータ制御処理を実行することにより、モータ電流センサ１３または電圧センサ１４が異常である場合にもモータ２０を制御することができる。

【0032】

Ａ２．モータ制御処理：
図４に示すモータ制御処理は、各モータ制御システム１０において、モータ制御システム１０の電源がオンすると実行される。モータ制御処理とは、モータ２０の動作を制御する処理を意味する。

【0033】

異常情報取得部１２７は、各相のモータ電流センサ１３が異常であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。いずれか一つのモータ電流センサ１３が異常であると判定された場合、すなわち、モータ電流センサ１３の異常発生を示す異常情報が取得された場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、インバータ制御部１２１は、正常なモータ電流センサ１３の数は１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

【0034】

正常なモータ電流センサ１３の数は１以上であると判定された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、インバータ制御部１２１は、正常なモータ電流センサ１３による検出値を利用して、インバータ回路１１を制御する（ステップＳ１１５）。

【0035】

図５に示すように、ステップＳ１１５は、ステップＳ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０６およびＳ２０８を備える。インバータ制御部１２１は、回転数センサ１５により検出されるモータ２０の回転数と、統合制御部１２０から入力されるトルク指令値に基づき、電圧位相θｖを特定する（ステップＳ２０２）。また、インバータ制御部１２１は、電圧振幅Ｖを特定する（ステップＳ２０４）。このステップＳ２０４の詳細な手順については、後述する。

【0036】

電圧位相θｖと電圧振幅Ｖとが特定されると、インバータ制御部１２１は、特定された電圧位相θｖと電圧振幅Ｖから３相変換処理を行い（ステップＳ２０６）、各相の目標電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを求める。具体的には、インバータ制御部１２１は、まず、ｄ軸電圧Ｖｄを下記式（１）により求め、ｑ軸電圧Ｖｑを下記式（２）により求める。
Ｖｄ＝Ｖｃｏｓθｖ ・・・（１）
Ｖｑ＝Ｖｓｉｎθｖ ・・・（２）
次に、インバータ制御部１２１は、ｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを、公知の変換式（変換行列）に当てはめて各相の目標電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを求める。そして、インバータ制御部１２１は、目標電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づき、各相を駆動する際のデューティ比を特定し、かかるデューティ比となるように、制御信号を生成して各アームに出力する（ステップＳ２０８）。

【0037】

上述のステップＳ２０４は、図６に示すように、ステップＳ２１２、Ｓ２１４、Ｓ２１６、Ｓ２１８、Ｓ２２０、およびＳ２２２を備える。モータ電流取得部１２２は、正常なモータ電流センサ１３による検出値を取得する（ステップＳ２１２）。正常なモータ電流センサ１３が２つである場合には、モータ電流取得部１２２は、いずれか一方のモータ電流センサ１３により検出される電流値を取得する。インバータ制御部１２１は、ステップＳ２１２により取得された電流値を公知の演算式に当てはめて電流振幅値を求める（ステップＳ２１４）。ステップＳ２１２およびＳ２１４と並行して、インバータ制御部１２１は、統合制御部１２０からトルク指令値Ｔ＊を取得する（ステップＳ２１６）。インバータ制御部１２１は、ステップＳ２１６により取得されたトルク指令値Ｔ＊を公知の演算式に当てはめて、ｄ軸目標電流値Ｉｄ＊およびｑ軸目標電流値Ｉｑ＊を求める（ステップＳ２１８）。インバータ制御部１２１は、ステップＳ２１８で求められたｄ軸目標電流値Ｉｄ＊およびｑ軸目標電流値Ｉｑ＊を、下記式（３）に当てはめて電流振幅値Ｉａｍｐを求める（ステップＳ２２０）。

【数1】

【0038】

インバータ制御部１２１は、ステップＳ２１４で求められた電流振幅値と、ステップＳ２２０で求められた電流振幅値Ｉａｍｐとの差分を減少させるようにＰＩ（Proportional-Integral）制御を行って（ステップＳ２２２）、電圧振幅Ｖを特定する。

【0039】

図４に示すように、上述のステップＳ１０５において、各電流センサ１３が異常でないと判定された場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、異常情報取得部１２７は、電圧センサ１４が異常であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。電圧センサ１４が異常でないと判定された場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、インバータ制御部１２１は、各相のモータ電流センサ１３による検出値と、電圧センサ１４による検出値とを利用してインバータ回路１１を制御する（ステップＳ１３５）。このステップＳ１３５は、つまり、正常状態におけるインバータ回路１１の制御（以下、「通常制御」と呼ぶ）を意味する。

【0040】

図７に示すように、通常のインバータ回路１１の制御において、インバータ制御部１２１は、統合制御部１２０からのトルク指令値Ｔ＊を取得し（ステップＳ４０２）、かかるトルク指令値Ｔ＊に基づきｄ軸目標電流値Ｉｄ＊とｑ軸目標電流値Ｉｑ＊とを求める（ステップＳ４０４）。これと並行して、インバータ制御部１２１は、各モータ電流センサ１３により検出される電流値Ｉｕ，Ｉｖ、Ｉｗを取得し（ステップＳ４０６）、得られた電流値Ｉｕ，Ｉｖ、Ｉｗを公知の変換式に当てはめる演算によって、ｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑを求める（ステップＳ４０８）。そして、ｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑが、ｄ軸目標電流値Ｉｄ＊およびｑ軸目標電流値Ｉｑ＊に近づくようにＰＩ制御を実行して、ｄ軸目標電圧値Ｖｄと、ｑ軸目標電圧値Ｖｑとを求める（ステップＳ４１０）。こうして得られたｄ軸目標電圧値Ｖｄおよびｑ軸目標電圧値Ｖｑを、公知の変換式に当てはめる演算によって、各相の目標電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを求め（ステップＳ４１２）、かかる目標電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを実現するための制御信号を生成して、各アームに出力する。

【0041】

図４に示すように、上述のステップＳ１３０において、電圧センサ１４が異常であると判定された場合、すなわち、電圧センサ１４の異常発生を示す異常情報が異常情報取得部１２７により取得された場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、インバータ制御部１２１は、自らのモータ制御システム１０（以下、「自システム１０」とも呼ぶ）とは異なる装置から、インバータ回路１１の制御に必要な制御値を取得する（ステップＳ１２０）。なお、上述のステップＳ１１０において、正常なモータ電流センサ１３の数は１以上でない、つまり、すべてのモータ電流センサ１３が異常であると判定された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）も、ステップＳ１２０が実行される。インバータ制御部１２１は、ステップＳ１２０で取得された制御値を利用してインバータ回路１１を制御する（ステップＳ１２５）。ステップＳ１２０およびＳ１２５の詳細な手順について、図８を用いて説明する。

【0042】

図８に示すように、上述のステップＳ１２０は、ステップＳ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０６およびＳ３０８を備える。また、上述のステップＳ１２５は、ステップＳ３１０およびＳ３１２を備える。

【0043】

バッテリ電流取得部１２４は、バッテリ電流センサ８１による検出値、すなわち、バッテリ装置７０から各モータ制御システム１０に供給される電流（以下、「バッテリ電流」と呼ぶ）の値を取得する（ステップＳ３０２）。インバータ制御部１２１は、統合制御部１２０からトルク指令値を取得する（ステップＳ３０４）。バッテリ電圧取得部１２５は、バッテリ電圧センサ７２による検出値、すなわち、バッテリ７１の出力電圧値を取得する（ステップＳ３０６）。回転数取得部１２６は、回転数センサ１５の検出値、すなわち、モータ２０の回転数を取得する（ステップＳ３０８）。上述のステップＳ３０２～Ｓ３０８は、互いに並行して実行される。なお、これらステップＳステップＳ３０２～Ｓ３０８を所定の順番で順次実行してもよい。上述の説明からも理解できるように、第１実施形態においては、「自システムとは異なる他の装置」とは、バッテリ電流センサ８１およびバッテリ電圧センサ７２を意味する。また、バッテリ電流およびバッテリ装置７０の出力電圧値は、本開示における「制御値」に相当する。

【0044】

インバータ制御部１２１は、ステップＳ３０４で取得されたトルク指令値と、ステップＳ３０６で取得されたバッテリ７１の出力電圧と、ステップＳ３０８で取得されたモータ２０の回転数とを用いて、バッテリ目標電流値を算出する（ステップＳ３１０）。バッテリ目標電流値とは、トルク指令値とバッテリ７１の出力電圧とモータ２０の回転数とから推定されるバッテリ電流値である。インバータ制御部１２１は、以下の式（４）により、バッテリ目標電流値を算出する。下記式（４）において、Ｉｂ＊は、バッテリの目標電流値を示し、Ｔ＊はトルク指令値（Ｎｍ）を示し、Ｎはモータ２０の回転数（ｒｐｍ）を示し、Ｖｂはバッテリの出力電圧（Ｖ）を示す。
Ｉｂ＊＝Ｎ×（２π×Ｔ＊÷６０）÷Ｖｂ ・・・（４）

【0045】

インバータ制御部１２１は、ステップＳ３０２で取得されるバッテリ電流の値と、ステップＳ３１０で算出されるバッテリ目標電流値Ｉｂ＊との差分を減少させるように、より正確には、ステップＳ３０２で取得されるバッテリ電流の値が、ステップＳ３１０で算出されるバッテリ目標電流値Ｉｂ＊に近づくように、ＰＩ制御を行って、各相の目標電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを求め、かかる目標電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを実現するための制御信号を生成して、各アームに出力する（ステップＳ３１２）。

【0046】

以上説明した第１実施形態のモータ制御システム１０によれば、モータ電流センサ１３と電圧センサ１４とのうちの少なくとも一方が異常である場合に、換言すると、モータ電流センサ１３と電圧センサ１４とのうちの少なくとも一方の異常を示す異常情報が異常情報取得部１２７により取得された場合に、モータ制御システム１０とは異なる装置から、インバータ回路１１の制御に利用可能な制御値を取得し、取得された制御値を利用してインバータ回路１１を制御するので、モータ電流センサ１３とバッテリ電圧センサ８１とのうちの少なくとも一方が異常である場合にも、インバータ回路１１を制御できる。

【0047】

また、一部のモータ電流センサ１３が異常である場合に、異常でないモータ電流センサ１３の検出値を利用してインバータ回路１１を制御するので、モータ電流センサ１３が異常でない場合と大きく変わることなく、インバータ回路１１を制御できる。また、すべてのモータ電流センサ１３が異常である場合に、バッテリ電流取得部１２４による取得値、すなわち、バッテリ７１を流れる電流の電流値を利用してインバータ回路１１を制御するので、かかる場合も、モータ電流センサ１３が異常でない場合と大きく変わることなく、インバータ回路１１を制御できる。

【0048】

また、インバータ制御部１２１は、モータ電流センサ１３がすべて異常である場合、および電圧センサ１４が異常である場合に、入力されるトルク指令値Ｔ＊と、回転数取得部１２６による取得値と、入力電圧取得部１２３による取得値と、から算出される目標電流値と、バッテリ電流取得部１２４による取得値と、の差分を減少させるように、インバータ回路１１を制御するので、モータ電流センサ１３が異常でない場合と大きく変わることなく、インバータ回路１１を制御できる。

【0049】

また、インバータ制御部１２１は、電圧センサ１４が異常である場合に、バッテリ電流取得部１２４による取得値と、回転数取得部１２６により取得される回転数と、トルク指令値Ｔ＊と、を利用して、バッテリ装置７０からの入力電圧の電圧値を推定するので、入力電圧の電圧値を精度良く推定できる。

【0050】

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態における電駆動システム１００を含む電動航空機２００の構成は、第１実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。第２実施形態のモータ制御処理は、図９に示すように、ステップＳ１２０およびＳ１２５の詳細手順において、第１実施形態のモータ制御処理と異なる。第２実施形態のモータ制御処理におけるその他の手順は第１実施形態と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0051】

図９において上段は、類似システムにおける通常制御の手順を示している。類似システムとは、自システム（自らのモータ制御システム１０）とは異なる他のモータ制御システム１０（以下、「他システム」と呼ぶ）のうち、自システムの動作に類似する動作を行うシステムを意味する。具体的には、本実施形態では、下記条件ａおよび条件ｂの両方の条件に合致する他システムを、類似システムと呼ぶ。
（条件ａ）自システムが制御するモータ２０に連結されている回転翼３０と同じ用途の回転翼３０と連結するモータ２０を制御するモータ制御システム１０である。
（条件ｂ）自システムが制御するモータ２０と連結する回転翼３０に対し、鉛直方向に見たときの重心位置ＣＭを中心として点対称の位置にある回転翼３０、または、重心位置ＣＭを通る軸線ＡＸに対して線対称の位置にある回転翼３０（以下、「対称位置回転翼３０」とも呼ぶ）と連結するモータ２０を制御するモータ制御システム１０である。

【0052】

上記条件ａは、例えば、自システムが浮上用回転翼に対応するモータ制御システム１０である場合には、他の浮上用回転翼に対応するモータ制御システム１０であることを意味する。また、例えば、自システムが推進用回転翼に対応するモータ制御システム１０である場合には、他の推進用回転翼に対応するモータ制御システム１０であることを意味する。同じ用途の回転翼３０に連結するモータ２０を制御するモータ制御システム１０同士は、互いに同様な動作を行う可能性が高い。

【0053】

上記条件ｂは、例えば、図１に示す浮上用回転翼３１ａに対応するモータ制御システム１０が自システムである場合、軸線ＡＸを中心として線対称の位置にある浮上用回転翼３１ｂ、または、重心位置ＣＭを中心として点対称の位置にある浮上用回転翼３１ｄが該当する。また、例えば、図１に示す推進用回転翼３２ａが自システムである場合、軸線ＡＸを中心として線対称の位置にある推進用回転翼３２ｂが該当する。電動航空機２００が飛行する際（昇降や推進する際）には、機体２１０の姿勢を水平方向と平行に維持する必要がある。このため、軸線ＡＸを中心として互いに線対称位置に配置されている２つの回転翼３０または、重心位置ＣＭを中心として違いに点対称位置に配置されている２つの回転翼３０は、互いに同様な回転数で動作する。このため、これら２つの回転翼３０に対応する２つのモータ制御システム１０同士は、互いに同様な動作を行う可能性が高い。

【0054】

なお、図９の上段に示す通常制御の手順は、図７を用いて上述した手順と同じである。図９において下段は、自システムにおけるステップＳ１２０およびＳ１２５の処理を示している。つまり、すべてのモータ電流センサ１３が異常である場合、または、電圧センサ１４が異常である場合のステップＳ１２０およびＳ１２５の手順を示している。

【0055】

第２実施形態のステップＳ１２０では、インバータ制御部１２１は、他システムの通常制御のステップＳ４１０で求められたｄ軸目標電圧値Ｖｄおよびｑ軸目標電圧値Ｖｑを取得する。第２実施形態のステップＳ１２５では、インバータ制御部１２１は、ステップＳ１２０により得られたｄ軸目標電圧値Ｖｄおよびｑ軸目標電圧値Ｖｑを、公知の変換式に当てはめる演算によって、各相の目標電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを求め、かかる目標電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを実現するための制御信号を生成して、各アームに出力する。

【0056】

すなわち、第２実施形態では、ステップＳ１２０における「自システムとは異なる装置」とは、他システムを意味する。また、第２実施形態では、ｄ軸目標電圧値Ｖｄおよびｑ軸目標電圧値Ｖｑは、本開示の制御値に相当する。

【0057】

以上説明した第２実施形態のモータ制御システム１０は、第１実施形態のモータ制御システム１０と同様な効果を有する。加えて、インバータ制御部は、モータ電流センサ１３がすべて異常である場合および電圧センサ１４が異常である場合に、類似システムから目標電圧値（ｄ軸目標電圧値Ｖｄおよびｑ軸目標電圧値Ｖｑ）を取得し、取得された目標電圧値を利用してインバータ回路１１を制御するので、自システムのインバータ回路１１を、すべてのモータ電流センサ１３が異常でない場合および電圧センサ１４が異常でない場合と大きく変わることなく制御できる。

【0058】

また、ステップＳ１２０における目標電圧値の取得先である類似システムは、自システムが制御するモータ２０が連結されている回転翼３０と同じ用途の回転翼３０と連結するモータ２０を制御するモータ制御システム１０、すなわち、対称位置回転翼に対応するモータ制御システム１０であるので、取得した目標電圧値に基づき、自システムのインバータ回路１１を、すべてのモータ電流センサ１３および電圧センサ１４が異常でない場合に対してより大きく変わることなく制御できる。

【0059】

また、ステップＳ１２０における目標電圧値の取得先である類似システムは、鉛直方向に見たときの電動航空機２００の機体２１０の重心位置ＣＭを中心として点対称の位置になる回転翼３０、または、重心位置ＣＭを通る機体の軸線ＡＸに対して線対称の位置にある回転翼３０と連結するモータ２０を制御するモータ制御システム１０であるので、取得した目標電圧値に基づき、自システムのインバータ回路１１を、すべてのモータ電流センサ１３が異常でない場合および電圧センサ１４が異常でない場合に対してより大きく変わることなく制御できる。

【0060】

Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態における電駆動システム１００を含む電動航空機２００の構成は、第１および第２実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。第３実施形態のモータ制御処理は、図１０に示すように、ステップＳ１２２およびＳ１２３を追加して実行する点において、図４～７、９に示す第２実施形態におけるモータ制御処理と異なる。第３実施形態におけるモータ制御処理のその他の手順は、第２実施形態と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0061】

ステップＳ１２０において類似システムから目標電圧値（ｄ軸目標電圧値Ｖｄおよびｑ軸目標電圧値Ｖｑ）を取得するのと並行して、インバータ制御部１２１は、類似システムにおける回転数センサ１５の検出値、すなわちモータ２０の回転数を取得し、また、回転数取得部１２６は自システムにおけるモータ２０の回転数を取得する（ステップＳ１２２）。インバータ制御部１２１は、ステップＳ１２０により取得された目標電圧値を、ステップＳ１２２により取得された自システムと類似システムとのモータ２０の回転数の比に基づき補正する（ステップＳ１２３）。このステップＳ１２３では、予め設定されているマップｍ１を用いて目標電圧値が補正される。図１０に示すように、マップｍ１では、モータ２０の回転数Ｎと目標電圧値Ｖとが互いに対応付けられている。具体的には、回転数Ｎと目標電圧値Ｖとが比例関係となるように対応付けられている。したがって、例えば、回転数Ｎ１に対応付けられている目標電圧Ｖ１に比べて、より大きな回転数Ｎ２に対応付けられている目標電圧値Ｖ２は、より大きな値となっている。このため、類似システムに対する自システムの回転数が大きい場合、目標電圧値も回転数の比に応じてより大きな値に補正される。ステップＳ１２３の完了後、補正後の目標電圧値Ｖを用いて上述のステップＳ１２５が実行される。

【0062】

以上説明した第３実施形態のモータ制御システム１０は、第２実施形態のモータ制御システム１０と同様な効果を有する。加えて、類似システムにおける回転数センサの検出値と、自システムの回転数センサの検出値の比を利用して、取得された目標電圧値を補正し補正された目標電圧値を利用してインバータ回路１１を制御するので、自システムにおけるモータ回転数に応じたより適切な目標電圧値を利用してインバータ回路１１を制御できる。

【0063】

Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態における電駆動システム１００を含む電動航空機２００の構成は、第１実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。第４実施形態のモータ制御処理は、図１１に示すように、ステップＳ２０４（電圧幅の特定）の詳細手順において、第１実施形態のモータ制御処理と異なる。第４実施形態のモータ制御処理におけるその他の手順は第１実施形態と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0064】

図１１に示すように、第４実施形態のステップＳ２０４は、ステップＳ２３２およびＳ２３４を備える。回転数取得部１２６は、回転数センサ１５の検出値、すなわちモータ２０の回転数Ｎを取得する（ステップＳ２３２）。インバータ制御部１２１は、ステップＳ２３２で取得された回転数Ｎに基づき電圧振幅Ｖを特定する（ステップＳ２３４）。このステップＳ２３４では、予め設定されているマップｍ２を用いて電圧振幅が特定される。図１１に示すように、マップｍ２では、モータ２０の回転数Ｎと電圧振幅Ｖとが互いに対応付けられている。具体的には、回転数Ｎと電圧振幅Ｖとが比例関係となるように対応付けられている。かかる対応関係は、予め実験やシミュレーションなどにより特定される。ステップＳ２３４により特定された電圧振幅は、図５を用いて上述したとおり、ステップＳ２０６の処理に用いられる。

【0065】

以上説明した第４実施形態のモータ制御システム１０は、第１実施形態のモータ制御システム１０と同様な効果を有する。加えて、電圧振幅Ｖを、モータ２０の回転数Ｎに基づき、マップｍ２を参照して特定できるので、ステップＳ２０４に要する時間を短くでき、また、ステップＳ２０４の処理負荷を軽減できる。

【0066】

Ｅ．他の実施形態：
（Ｅ１）第２および第３実施形態では、類似システムは、上記２つの条件ａ、ｂのいずれにも合致する他システムであったが、本開示はこれに限定されない。上記条件ａ、ｂのうちの少なくとも一方に代えて、または、条件ａ、ｂに加えて、下記条件ｃ、ｄ、ｅのうちの少なくとも１つに合致する他システムが類似システムであってもよい。
（条件ｃ）各他システムに入力されるトルク指令値Ｔ＊と、自システムに入力されるトルク指令値Ｔ＊との差分のうち、最も小さな差分に対応する他システムである。
（条件ｄ）各他システムに対応するモータ２０の出力するトルクの実測値または推定値と、自システムに対応するモータ２０の出力するトルクの実測値または推定値との差分のうち、最も小さな差分に対応する他システムである。
（条件ｅ）各他システムのモータ２０の回転数と、自システムのモータ２０の回転数との差分のうち、最も小さな差分に対応する他システムである。
上記条件ｃ、ｄ、ｅのうちの少なくとも１つに合致する他システムは、自システムと同様な動作を行っている可能性が高い。

【0067】

（Ｅ２）各実施形態では、単一のシャフト２９には、単一の回転翼３０が配置されていたが、単一の回転翼３０に代えて、複数の回転翼３０が配置されてもよい。また、各実施形態では、各回転翼３０の回転軸は互いに異なっていたが、換言すると、各回転翼３０は鉛直方向に重複していなかったが、本開示はこれに限定されない。少なくとも一部の回転翼３０については、自身の回転軸と同じ回転軸を有する他の回転翼３０が、鉛直方向にずれて配置されていてもよい。かかる構成においては、同じ回転軸を有する複数の回転翼３０は、互いに異なるモータ制御システム１０により制御されるモータ２０によってそれぞれ回転駆動される。かかる構成においては、自システムが制御するモータ２０と連結する回転翼３０の回転軸と一致する回転軸を有する回転翼３０と連結するモータ２０を制御するモータ制御システム１０を、類似システムとしてもよい。自システムが制御するモータ２０と連結する回転翼３０の回転軸と一致する回転軸を有する回転翼３０は、自システムが制御するモータ２０と連結する回転翼３０と同様に回転制御される。このため、かかる回転翼３０と連結するモータ２０を制御する他システムは、自システムと同様な動作を行う。

【0068】

（Ｅ３）第１実施形態では、図８に示すステップＳ１２５において、インバータ制御部１２１は、ステップＳ３０２で取得されるバッテリ電流の値と、ステップＳ３１０で算出されるバッテリ目標電流値Ｉｂ＊との差分を減少させるように、より正確には、ステップＳ３０２で取得されるバッテリ電流の値が、ステップＳ３１０で算出されるバッテリ目標電流値Ｉｂ＊に近づくように、ＰＩ制御を行っていたが本開示はこれに限定されない。トルク指令値Ｔ＊とモータ２０の回転数Ｎとの積は、モータ２０の仕事量に相当する。また、バッテリ７１の出力電圧とバッテリ電流値との積は、バッテリ７１の出力電力に相当する。そこで、インバータ制御部１２１は、上述のモータ２０の仕事量および出力電力をそれぞれ算出し、モータ２０の仕事量と出力電力との差分が減少するようにＰＩ制御を行ってもよい。

【0069】

（Ｅ４）各実施形態において、モータ２０は、電駆動システム１００の一部であったが、本開示はこれに限定されない。モータ２０は、電駆動システム１００とは別体に構成されてもよい。また、電流センサ１３、電圧センサ１４、回転数センサ１５のうちの少なくとも１つは、モータ制御システム１０とは別体に構成されてよい。

【0070】

（Ｅ５）各実施形態では、モータ２０の制御に利用可能な制御値は、電動航空機２００に搭載されている装置、具体的には、バッテリ電流センサ８１、バッテリ電圧センサ７２、および他システムから取得されていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、通信装置６０を介してネットワークに接続された任意の装置から制御値が取得されてもよい。例えば、他の電動航空機２００に搭載されているバッテリ電流センサ、バッテリ電圧センサ、およびモータ制御システムから制御値が取得されてもよい。

【0071】

（Ｅ６）第２および第３実施形態では、制御値を類似システムから取得していたが、類似システムに代えて、類似システムとは異なる他の任意の他システムから取得してもよい。

【0072】

（Ｅ７）各実施形態では、モータ電流センサ１３が異常である場合と、電圧センサ１４が異常である場合のいずれにおいても、自システムとは異なる他の装置から制御値を取得して、インバータ回路１１の制御を継続していたが、これら２つの場合のうちのいずれか一方の場合のみ、自システムとは異なる他の装置から制御値を取得して、インバータ回路１１の制御を継続してもよい。かかる構成においては、異常情報は、モータ電流センサ１３または電圧センサ１４のいずれか一方の異常発生を示してもよい。すなわち、一般には、モータ電流センサ１３と電圧センサ１４とのうちの少なくとも一方の異常発生を示す異常情報を取得する異常情報取得部１２７を、本開示のモータ制御システムに用いてもよい。

【0073】

（Ｅ８）各実施形態では、異常情報取得部１２７は、モータ電流センサ１３および電圧センサ１４を診断対象として異常の有無を診断することにより、異常情報を取得していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、各モータ制御システム１０において、制御装置１２は、モータ電流センサ１３および電圧センサ１４の検出値を電動統括ＥＣＵ１１０に送信し、電動統括ＥＣＵ１１０は、受信した検出値に基づきモータ電流センサ１３および電圧センサ１４の異常発生の有無を診断し、その診断結果を各モータ制御システム１０に送信する構成においては、異常情報取得部１２７は、電動統括ＥＣＵ１１０から送信される診断結果を受信することにより、異常情報を取得してもよい。

【0074】

（Ｅ９）各実施形態におけるモータ制御システム１０、電駆動システム１００、統合制御部１２０、電動航空機２００等の構成はあくまでも一例であり、様々に変更可能である。例えば、電動航空機２００が搭載する回転翼３０の数は、８つに限らず任意の複数の数であってもよい。また、例えば、モータ制御システム１０および電駆動システム１００は、電動航空機２００に限らず、自動車や列車などの電動車両や、船舶などの任意の移動体に搭載されてもよい。また、統合制御部１２０は、電動航空機２００に搭載されずに、例えば、地上の管制塔などに設置されたサーバ装置により構成されてもよい。かかる構成においては、通信装置６０を介した通信により各モータ制御システム１０を制御するようにしてもよい。同様に、異常情報取得部１２７も電動航空機２００に搭載されずに、例えば、地上の管制塔などに設置されたサーバ装置により構成されてもよい。かかる構成においては、インバータ制御部１２１は、通信装置６０を介した通信により異常の有無の診断結果を受け取ってもよい。

【0075】

（Ｅ１０）本開示に記載の統合制御部１２０、インバータ制御部１２１、モータ電流取得部１２２、入力電圧取得部１２３、バッテリ電流取得部１２４、バッテリ電圧取得部１２５、回転数取得部１２６、異常情報取得部１２７及びそれら手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の統合制御部１２０、インバータ制御部１２１、モータ電流取得部１２２、入力電圧取得部１２３、バッテリ電流取得部１２４、バッテリ電圧取得部１２５、回転数取得部１２６、異常情報取得部１２７及びそれら手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の統合制御部１２０、インバータ制御部１２１、モータ電流取得部１２２、入力電圧取得部１２３、バッテリ電流取得部１２４、バッテリ電圧取得部１２５、回転数取得部１２６、異常情報取得部１２７及びそれら手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【0076】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0077】

１０…モータ制御システム、１１…インバータ回路、１３…モータ電流センサ、１４…電圧センサ、２０…モータ、３０…回転翼、７０…バッテリ装置、１２１…インバータ制御部、１２２…モータ電流取得部、１２３…入力電圧取得部、１２７…異常情報取得部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】