特許 7548734 モータ制御装置、モータユニット、及びモータ制御方法

(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】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】モータ制御装置、モータユニット、及びモータ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/16 20160101AFI20240903BHJP

【ＦＩ】

H02P6/16

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020114826

(22)【出願日】2020-07-02

(65)【公開番号】P2022012762

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2023-01-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 光則

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 奈保

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１４３３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０３２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１１４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３１２４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０３８８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３相の電機子コイルを備えるモータの回転子の回転位置を検出する位置検出部と、
前記回転子の目標の回転出力に応じた指令値を生成する指令生成部と、
前記指令値が、前記指令値と前記回転出力との関係の直線性が保たれるとともに、前記指令値としてのデューティ比が１００％以下の領域である直線領域である場合に、当該指令値を出力指令値として出力し、前記指令値が、前記指令値と前記回転出力との関係が非直線性になるとともに、前記デューティ比が１００％を超える領域である非直線領域である場合に、当該指令値を、予め取得された前記指令値と前記回転出力との間の特性を示す特性情報に基づいて、前記回転出力に直線性が得られるように変換し、前記出力指令値として出力する変換部と、
前記特性情報に基づいて生成された前記指令値を前記出力指令値に変換するマッピング情報であって、少なくとも前記非直線領域におけるマッピング情報を記憶するマッピング情報記憶部と、
前記出力指令値に基づいて、前記回転子の回転位置に応じた通電タイミングで、正弦波に３次高調波を重畳させた波形である通電波形の電圧が前記３相の電機子コイルに印加されるように、駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号に基づいて、スイッチング素子を駆動させて、前記通電波形に基づく印加電圧を前記３相の電機子コイルに印加するインバータと、
を備え、
前記変換部は、前記マッピング情報に基づいて、前記出力指令値を生成し、
前記インバータは、前記非直線領域である場合に、前記デューティ比が１００％である前記印加電圧を前記３相の電機子コイルに印加するとともに、前記３相の前記印加電圧の前記デューティ比が１００％を超える場合には、３相のうちの２つの印加電圧のデューティ比が９７％～９９％の約１００％になるオーバーラップ通電区間が設けられている
モータ制御装置。

【請求項2】

前記マッピング情報記憶部は、前記直線領域におけるマッピング情報と、前記非直線領域におけるマッピング情報とを記憶し、
前記変換部は、
前記指令値が前記直線領域である場合に、前記直線領域におけるマッピング情報に基づいて、前記出力指令値を生成し、
前記指令値が前記非直線領域である場合に、前記非直線領域におけるマッピング情報に基づいて、前記出力指令値を生成する
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記モータと、
請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置と
を備えるモータユニット。

【請求項4】

位置検出部が、３相の電機子コイルを備えるモータの回転子の回転位置を検出する位置検出ステップと、
指令生成部が、前記回転子の目標の回転出力に応じた指令値を生成する指令生成ステップと、
変換部が、前記指令値が、前記指令値と前記回転出力との関係の直線性が保たれるとともに、前記指令値としてのデューティ比が１００％以下の領域である直線領域である場合に、当該指令値を出力指令値として出力し、前記指令値が、前記指令値と前記回転出力との関係が非直線性になるとともに、前記デューティ比が１００％を超える領域である非直線領域である場合に、当該指令値を、予め取得された前記指令値と前記回転出力との間の特性を示す特性情報に基づいて、前記回転出力に直線性が得られるように変換し、前記出力指令値として出力する変換ステップと、
駆動信号生成部が、前記出力指令値に基づいて、前記回転子の回転位置に応じた通電タイミングで、正弦波に３次元高調波を重畳させた波形である通電波形の電圧が前記３相の電機子コイルに印加されるように、駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、
インバータが、前記駆動信号に基づいて、スイッチング素子を駆動させて、前記通電波形に基づく印加電圧を前記３相の電機子コイルに印加する印加ステップと、
を含み、
前記変換ステップにおいて、前記変換部が、前記特性情報に基づいて生成された前記指令値を前記出力指令値に変換するマッピング情報であって、少なくとも前記非直線領域におけるマッピング情報を記憶するマッピング情報記憶部に記憶されている前記マッピング情報に基づいて、前記出力指令値を生成し、
前記印加ステップにおいて、インバータが、前記非直線領域である場合に、前記デューティ比が１００％である前記印加電圧を前記３相の電機子コイルに印加するとともに、前記３相の前記印加電圧の前記デューティ比が１００％を超える場合には、３相のうちの２つの印加電圧のデューティ比が９７％～９９％の約１００％になるオーバーラップ通電区間が設けられている
モータ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置、モータユニット、及びモータ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、モータの制御において、低速作動と高速作動とで制御を変更する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の従来技術では、低速作動において、正弦波制御を行い、高速作動では高出力を実現するために、進角・広角通電駆動による制御を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】再公表ＷＯ２０１７／１５９２１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した従来技術では、高速作動での作動音や振動が問題になることがあり、高速作動において駆動制御を変更する必要があった。そのため、上述した従来技術では、静音化及び高出力を実現しつつ、低速作動から高速作動までシームレスにモータを制御することが困難であった。

【0005】

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、静音化及び高出力を実現しつつ、低速作動から高速作動までシームレスにモータを制御することができるモータ制御装置、モータユニット、及びモータ制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、３相の電機子コイルを備えるモータの回転子の回転位置を検出する位置検出部と、前記回転子の目標の回転出力に応じた指令値を生成する指令生成部と、前記指令値が、前記指令値と前記回転出力との関係の直線性が保たれるとともに、前記指令値としてのデューティ比が１００％以下の領域である直線領域である場合に、当該指令値を出力指令値として出力し、前記指令値が、前記指令値と前記回転出力との関係が非直線性になるとともに、前記デューティ比が１００％を超える領域である非直線領域である場合に、当該指令値を、予め取得された前記指令値と前記回転出力との間の特性を示す特性情報に基づいて、前記回転出力に直線性が得られるように変換し、前記出力指令値として出力する変換部と、前記特性情報に基づいて生成された前記指令値を前記出力指令値に変換するマッピング情報であって、少なくとも前記非直線領域におけるマッピング情報を記憶するマッピング情報記憶部と、前記出力指令値に基づいて、前記回転子の回転位置に応じた通電タイミングで、正弦波に３次高調波を重畳させた波形である通電波形の電圧が前記３相の電機子コイルに印加されるように、駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号に基づいて、スイッチング素子を駆動させて、前記通電波形に基づく印加電圧を前記３相の電機子コイルに印加するインバータと、を備え、前記変換部は、前記マッピング情報に基づいて、前記出力指令値を生成し、前記インバータは、前記非直線領域である場合に、前記デューティ比が１００％である前記印加電圧を前記３相の電機子コイルに印加するとともに、前記３相の前記印加電圧の前記デューティ比が１００％を超える場合には、３相のうちの２つの印加電圧のデューティ比が９７％～９９％の約１００％になるオーバーラップ通電区間が設けられているモータ制御装置である。

【0007】

また、本発明の一態様は、位置検出部が、３相の電機子コイルを備えるモータの回転子の回転位置を検出する位置検出ステップと、指令生成部が、前記回転子の目標の回転出力に応じた指令値を生成する指令生成ステップと、変換部が、前記指令値が、前記指令値と前記回転出力との関係の直線性が保たれるとともに、前記指令値としてのデューティ比が１００％以下の領域である直線領域である場合に、当該指令値を出力指令値として出力し、前記指令値が、前記指令値と前記回転出力との関係が非直線性になるとともに、前記デューティ比が１００％を超える領域である非直線領域である場合に、当該指令値を、予め取得された前記指令値と前記回転出力との間の特性を示す特性情報に基づいて、前記回転出力に直線性が得られるように変換し、前記出力指令値として出力する変換ステップと、駆動信号生成部が、前記出力指令値に基づいて、前記回転子の回転位置に応じた通電タイミングで、正弦波に３次元高調波を重畳させた波形である通電波形の電圧が前記３相の電機子コイルに印加されるように、駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、インバータが、前記駆動信号に基づいて、スイッチング素子を駆動させて、前記通電波形に基づく印加電圧を前記３相の電機子コイルに印加する印加ステップと、を含み、前記変換ステップにおいて、前記変換部が、前記特性情報に基づいて生成された前記指令値を前記出力指令値に変換するマッピング情報であって、少なくとも前記非直線領域におけるマッピング情報を記憶するマッピング情報記憶部に記憶されている前記マッピング情報に基づいて、前記出力指令値を生成し、前記印加ステップにおいて、インバータが、前記非直線領域である場合に、前記デューティ比が１００％である前記印加電圧を前記３相の電機子コイルに印加するとともに、前記３相の前記印加電圧の前記デューティ比が１００％を超える場合には、３相のうちの２つの印加電圧のデューティ比が９７％～９９％の約１００％になるオーバーラップ通電区間が設けられている制御方法である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、静音化及び高出力を実現しつつ、低速作動から高速作動までシームレスにモータを制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態によるモータユニットの一例を示すブロック図である。

【図2】本実施形態におけるＭＡＰ情報の一例を示す図である。

【図3】本実施形態におけるＤｕｔｙが１００％以下の場合の通電信号の一例を示す図である。

【図4】本実施形態におけるＤｕｔｙが１００％を超えるの場合の通電信号及び印加電圧の一例を示す図である。

【図5】本実施形態における通電信号の生成動作の一例を示す図である。

【図6】本実施形態によるモータ制御装置のモータ制御処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】本実施形態における通電信号及び印加電圧の変形例を示す図である。

【図8】本実施形態の変形例におけるＤｕｔｙが１００％以下の場合の通電信号の一例を示す図である。

【図9】本実施形態の変形例におけるＤｕｔｙが１００％を超える場合の通電信号及び印加電圧の一例を示す図である。

【図10】本実施形態の変形例の通常通電区間における印加電流を説明する図である。

【図11】本実施形態の変形例のオーバーラップ通電区間における印加電流を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態によるモータ制御装置、及びモータユニットについて、図面を参照して説明する。

【0011】

図１は、本実施形態によるモータユニット１００の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、モータユニット１００は、モータ制御装置１と、モータ２と、バッテリ３とを備える。

【0012】

モータ２は、例えば、３相４極形のブラシレスモータである。モータ２は、ステータ２１と、ロータ２２とを備える。

【0013】

ステータ２１は、モータ２のケースの内周に固定されている。ステータ２１は、３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）を備える。ステータ２１は、電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）が巻装されている。例えば、３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）は、一端の中性点で接続されるデルタ結線により接続される。

【0014】

デルタ結線において、電機子コイル２１ｕと、電機子コイル２１ｗとが、接続点２１ａにより接続され、電機子コイル２１ｖと、電機子コイル２１ｗとが、接続点２１ｂにより接続され、電機子コイル２１ｕと、電機子コイル２１ｖとが、接続点２１ｃにより接続されている。
なお、３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）は、デルタ結線に限らず、Ｙ結線であってもよい。また、モータ２は、各電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）が、正極及び負極の両方として機能するモータである。

【0015】

ロータ２２は、ステータ２１の内側に設けられている。ロータ２２は、例えば、ロータ軸２２ａと、ロータ軸２２ａに取り付けた４極の永久磁石２２ｂとを備える。モータ２のケース内には、複数の軸受（不図示）が設けられており、ロータ軸２２ａは、複数の軸受により回転可能に支持されている。

【0016】

バッテリ３は、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池などの直流電源であり、モータを駆動する電力を供給する。

【0017】

モータ制御装置１は、上述したモータ２を制御する制御装置であり、回転角検出部３０と、制御部４０と、インバータ５０とを備える。
回転角検出部３０は、ロータ２２の回転に応じた信号を検出する。回転角検出部３０は、例えば、３つのホールＩＣを備え、ロータ軸２２ａを中心として磁気的に互いに１２０度となる位置に設けられている。これらの３つのホールＩＣは、ロータ２２が回転すると、それぞれ互いに１２０度位相のずれたパルス信号を制御部４０に対して出力する。すなわち、回転角検出部３０は、ロータ２２の回転に伴い、ロータ軸２２ａに配置されたセンサマグネット（不図示）の磁極の変化に基づいたパルス信号を発生し、制御部４０に出力する。

【0018】

制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、モータ制御装置１を統括的に制御する。制御部４０は、目標のロータ２２の回転出力（例えば、目標回転数ＴＲＰＭ）に応じた駆動信号を生成して、生成した駆動信号をインバータ５０に出力する。また、制御部４０は、例えば、正弦波制御を行って、インバータ５０を介して、モータ２の駆動を制御する。
また、制御部４０は、位置検出部４１と、指令生成部４２と、変換部４３と、駆動信号生成部４４とを備える。

【0019】

位置検出部４１は、回転角検出部３０から供給されるパルス信号に基づいて、ロータ２２の回転位置（θ）を検出する。位置検出部４１は、検出したロータ２２の回転位置を後述する駆動信号生成部４４に出力する。また、位置検出部４１は、回転角検出部３０から供給されるパルス信号に基づいて、例えば、ロータ２２の回転数（ＲＰＭ）を検出し、検出したロータ２２の回転数を後述する指令生成部４２に出力する。

【0020】

指令生成部４２は、ロータ２２の目標の回転出力（例えば、目標回転数ＴＲＰＭ）に応じた指令値（例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御の指令値）を生成する。指令生成部４２は、例えば、位置検出部４１から取得した現在のロータ２２の回転数（ＲＰＭ）と、目標回転数ＴＲＰＭとに応じて、ＰＷＭ制御の指令値ＴＯを生成し、生成した指令値ＴＯを変換部４３に出力する。

【0021】

変換部４３は、指令生成部４２が生成した指令値ＴＯを、ロータ２２の回転出力（例えば、回転数など）に直線性が得られるように変換し、出力指令値ＴＲとして出力する。なお、図２に示すように、指令値ＴＯに対して、出力指令値ＴＲが直線性（線形性）が保たれる直線領域ＬＡと、出力指令値ＴＲが非直線（非線形性）の特性になる非直線領域ＮＬＡとが存在する。変換部４３は、例えば、図２に示すようなＭＡＰ情報（マッピング情報）に基づいて、指令値ＴＯから出力指令値ＴＲを生成する。ここで、図２を参照して、ＭＡＰ情報について説明する。

【0022】

図２は、本実施形態におけるＭＡＰ情報の一例を示す図である。
図２に示すグラフは、横軸がＰＷＭ制御の指令値［％］（ＰＷＭのＤｕｔｙ（ディユーティ比））である指令値ＴＯを示し、縦軸が変換後のＰＷＭ制御の指令値［％］（ＰＷＭのＤｕｔｙ）である出力指令値ＴＲを示している。また、波形Ｗ１は、ＭＡＰ情報を示している。なお、ここでのＰＷＭのＤｕｔｙは、印加電圧（出力電圧）のＤｕｔｙである。

【0023】

ＭＡＰ情報は、予め取得された指令値とモータ２の回転出力との間の特性を示す特性情報に基づいて、回転出力に直線性が得られるように生成されたマッピング情報である。ＭＡＰ情報は、例えば、事前にＤｕｔｙ０～１００％、及び１００％超について、特性試験によりデータを測定し、モータ２の出力特性で直線性が確保されるように作成されたマッピング情報である。

【0024】

また、指令値ＴＯが、Ｄｕｔｙ１００％以下の領域は、直線領域ＬＡであり、指令値ＴＯと回転出力との関係の直線性が保たれる領域を示している。また、波形Ｗ１ａは、直線領域ＬＡにおけるマッピング情報を示している。ここで、「Ｄｕｔｙ１００％」又は「Ｄｕｔｙが１００％」とは、印加電圧のピーク電圧のバッテリ３の電圧に対する割合が１００％であることを示す。

【0025】

また、指令値ＴＯが、Ｄｕｔｙ１００％を超える領域は、非直線領域ＮＬＡであり、指令値ＴＯと回転出力との関係が非直線性になる領域を示している。また、波形Ｗ１ｂは、非直線領域ＮＬＡにおけるマッピング情報を示している。

【0026】

図１の説明に戻り、変換部４３は、指令値ＴＯが直線領域ＬＡである場合に、波形Ｗ１ａのＭＡＰ情報により、当該指令値ＴＯを出力指令値ＴＲとして出力する。また、変換部４３は、非直線領域ＮＬＡである場合に、当該指令値ＴＯを、波形Ｗ１ｂのＭＡＰ情報により、回転出力に直線性が得られるように変換し、出力指令値ＴＲとして出力する。

【0027】

また、変換部４３は、ＭＡＰ記憶部４３１（マッピング情報記憶部の一例）を備え、ＭＡＰ記憶部４３１は、上述した図２に示すようなＭＡＰ情報（波形Ｗ１）を記憶する。変換部４３は、ＭＡＰ記憶部４３１が記憶するＭＡＰ情報に基づいて、指令値ＴＯを出力指令値ＴＲに変換し、変換した出力指令値ＴＲを、駆動信号生成部４４に出力する。

【0028】

駆動信号生成部４４は、変換部４３が出力した出力指令値ＴＲに基づいて、ロータ２２の回転位置に応じた通電タイミングで、正弦波に基づく通電波形の電圧が３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加されるように、駆動信号を生成する。駆動信号生成部４４は、例えば、回転位置情報（θ）に基づいて、３相の通電タイミング信号を生成し、出力指令値ＴＲに基づくＰＷＭ制御により、後述するインバータ５０のスイッチング素子（５１ａ～５１ｆ）を駆動（導通／非導通）させる駆動信号（３相の駆動信号）を生成し、生成した駆動信号（３相の駆動信号）をインバータ５０に出力する。なお、駆動信号の詳細については、後述する。

【0029】

インバータ５０は、駆動信号生成部４４が生成した駆動信号に基づいて、スイッチング素子（５１ａ～５１ｆ）を駆動させて、通電波形に基づく印加電圧を３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加する。インバータ５０は、例えば、ＰＷＭのＤｕｔｙが１００％以下である場合に、図３に示すような通電波形の信号（通電信号）をモータ２に出力する。

【0030】

図３は、本実施形態におけるＤｕｔｙが１００％以下の場合の通電信号の一例を示す図である。
図３において、横軸は、電気角［度］を示し、縦軸は、印加電圧のＤｕｔｙ［％］を示している。また、波形Ｗ２ｕは、Ｄｕｔｙが１００％の場合のＵ相の通電信号及び印加電圧波形を示している。また、波形Ｗ２ｖは、Ｄｕｔｙが１００％の場合のＶ相の通電信号及び印加電圧波形を示している。また、波形Ｗ２ｗは、Ｄｕｔｙが１００％の場合のＷ相の通電信号及び印加電圧波形を示している。

【0031】

また、インバータ５０は、例えば、ＰＷＭのＤｕｔｙが１００％を超える場合に、図４に示すような通電信号及び印加電圧を出力する。
図４は、本実施形態におけるＤｕｔｙが１００％を超えるの場合の通電信号及び印加電圧の一例を示す図である。

【0032】

図４において、横軸は、電気角［度］を示し、縦軸は、印加電圧のＤｕｔｙ［％］を示している。また、波形Ｗ３ｕは、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合のＵ相の通電信号を示し、波形Ｗ４ｕは、この場合のＵ相の印加電圧波形を示している。また、波形Ｗ３ｖは、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合のＶ相の通電信号を示し、波形Ｗ４ｖは、この場合のＶ相の印加電圧波形を示している。また、波形Ｗ３ｗは、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合のＷ相の通電信号を示し、波形Ｗ４ｗは、この場合のＷ相の印加電圧波形を示している。

【0033】

図４に示すように、インバータ５０は、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合（非直線領域ＮＬＡである場合）に、通電波形（通電信号の波形）の頂点が潰れる領域を有する印加電圧（波形Ｗ４ｕ、波形Ｗ４ｖ、波形Ｗ４Ｗを参照）を３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加する。

【0034】

図１の説明に戻り、インバータ５０は、３相ブリッジ接続された６個のスイッチング素子５１ａ～５１ｆと、ダイオード５２ａ～５２ｆとを備える。
スイッチング素子５１ａ～５１ｆは、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、３相のブリッジ回路を構成している。

【0035】

スイッチング素子５１ａとスイッチング素子５１ｄとは、バッテリ３の正極端子と負極端子との間に、直列に説明されて、Ｕ相のブリッジ回路を構成している。スイッチング素子５１ａは、ドレイン端子がバッテリ３の正極端子に、ソース端子がノードＮ１に、ゲート端子がＵ相の上側の駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、スイッチング素子５１ｄは、ドレイン端子がノードＮ１に、ソース端子がバッテリ３の負極端子に、ゲート端子がＵ相の下側の駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、ノードＮ１は、モータ２の接続点２１ａに接続されている。

【0036】

スイッチング素子５１ｂとスイッチング素子５１ｅとは、バッテリ３の正極端子と負極端子との間に、直列に説明されて、Ｖ相のブリッジ回路を構成している。スイッチング素子５１ｂは、ドレイン端子がバッテリ３の正極端子に、ソース端子がノードＮ２に、ゲート端子がＶ相の上側の駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、スイッチング素子５１ｅは、ドレイン端子がノードＮ２に、ソース端子がバッテリ３の負極端子に、ゲート端子がＶ相の下側の駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、ノードＮ２は、モータ２の接続点２１ｂに接続されている。

【0037】

スイッチング素子５１ｃとスイッチング素子５１ｆとは、バッテリ３の正極端子と負極端子との間に、直列に説明されて、Ｗ相のブリッジ回路を構成している。スイッチング素子５１ｃは、ドレイン端子がバッテリ３の正極端子に、ソース端子がノードＮ３に、ゲート端子がＷ相の上側の駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、スイッチング素子５１ｆは、ドレイン端子がノードＮ３に、ソース端子がバッテリ３の負極端子に、ゲート端子がＷ相の下側の駆動信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、ノードＮ３は、モータ２の接続点２１ｃに接続されている。

【0038】

また、ダイオード５２ａは、アノード端子がノードＮ１に、カソード端子がバッテリ３の正極端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード５２ｄは、アノード端子がバッテリ３の負極端子に、カソード端子がノードＮ１に、それぞれ接続されている。

【0039】

また、ダイオード５２ｂは、アノード端子がノードＮ２に、カソード端子がバッテリ３の正極端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード５２ｅは、アノード端子がバッテリ３の負極端子に、カソード端子がノードＮ２に、それぞれ接続されている。

【0040】

また、ダイオード５２ｃは、アノード端子がノードＮ３に、カソード端子がバッテリ３の正極端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード５２ｆは、アノード端子がバッテリ３の負極端子に、カソード端子がノードＮ３に、それぞれ接続されている。

【0041】

なお、本実施形態において、スイッチング素子５１ａ～５１ｆのうちの任意のスイッチング素子を示す場合、又は特に区別しない場合には、スイッチング素子５１として説明する。また、ダイオード５２ａ～５２ｆとのうちの任意のダイオードを示す場合、又は特に区別しない場合には、ダイオード５２として説明する。

【0042】

次に、図面を参照して、本実施形態のよるモータ制御装置１及びモータユニット１００の動作について説明する。
まず、図５を参照して、モータ制御装置１の駆動信号生成部４４及びインバータ５０の動作について説明する。

【0043】

図５は、本実施形態における通電信号の生成動作の一例を示す図である。なお、図５に示す例では、ＰＷＭのＤｕｔｙが１００％以下である場合の一例を示している。
図５において、横軸は、電気角［度］を示し、縦軸は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の通電タイミング信号と、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のスイッチング素子５１の駆動信号及びモータ２への通電信号とを示している。

【0044】

波形Ｗ５ｕは、Ｕ相の通電タイミング信号を示し、波形Ｗ５ｖは、Ｖ相の通電タイミング信号を示し、波形Ｗ５ｗは、Ｗ相の通電タイミング信号を示している。駆動信号生成部４４は、位置検出部４１が検出したロータ２２の回転位置に基づいて、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の通電タイミング信号（波形Ｗ５ｕ、波形Ｅ５ｖ、波形Ｗ５ｗ）を生成する。

【0045】

また、図５において、波形Ｗ６ｕは、Ｕ相のスイッチング素子５１ａ用の駆動信号であり、波形Ｗ７ｕは、Ｕ相のスイッチング素子５１ｄ用の駆動信号である。駆動信号生成部４４は、上述したＵ相の通電タイミング信号（波形Ｗ５ｕ）による通電タイミングで、波形Ｗ６ｕ及び波形Ｗ７ｕのようなＵ相の駆動信号を生成し、インバータ５０に出力する。インバータ５０は、Ｕ相の駆動信号（波形Ｗ６ｕ及び波形Ｗ７ｕ）によって、スイッチング素子５１ａ及びスイッチング素子５１ｄがスイッチング（駆動）されて、正弦波の導通信号（波形Ｗ８ｕ）をノードＮ１に生成し、導通信号（波形Ｗ８ｕ）の電圧波形を接続点２１ａに印加する。

【0046】

また、図５において、波形Ｗ６ｖは、Ｖ相のスイッチング素子５１ｂ用の駆動信号であり、波形Ｗ７ｖは、Ｖ相のスイッチング素子５１ｅ用の駆動信号である。駆動信号生成部４４は、上述したＶ相の通電タイミング信号（波形Ｗ５ｖ）による通電タイミングで、波形Ｗ６ｖ及び波形Ｗ７ｖのようなＶ相の駆動信号を生成し、インバータ５０に出力する。インバータ５０は、Ｖ相の駆動信号（波形Ｗ６ｖ及び波形Ｗ７ｖ）によって、スイッチング素子５１ｂ及びスイッチング素子５１ｅがスイッチング（駆動）されて、正弦波の導通信号（波形Ｗ８ｖ）をノードＮ２に生成し、導通信号（波形Ｗ８ｖ）の電圧波形を接続点２１ｂに印加する。

【0047】

また、図５において、波形Ｗ６ｗは、Ｗ相のスイッチング素子５１ｃ用の駆動信号であり、波形Ｗ７ｗは、Ｗ相のスイッチング素子５１ｆ用の駆動信号である。駆動信号生成部４４は、上述したＷ相の通電タイミング信号（波形Ｗ５ｗ）による通電タイミングで、波形Ｗ６ｗ及び波形Ｗ７ｗのようなＷ相の駆動信号を生成し、インバータ５０に出力する。インバータ５０は、Ｗ相の駆動信号（波形Ｗ６ｗ及び波形Ｗ７ｗ）によって、スイッチング素子５１ｃ及びスイッチング素子５１ｆがスイッチング（駆動）されて、正弦波の導通信号（波形Ｗ８ｗ）をノードＮ３に生成し、導通信号（波形Ｗ８ｗ）の電圧波形を接続点２１ｃに印加する。

【0048】

このように、モータ制御装置１は、図５に示す正弦波に基づく３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の通電信号を生成して、モータ２の３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加して、モータ２のロータ２２を回転させる。

【0049】

次に、図６を参照して、本実施形態によるモータ制御装置１のモータ制御処理について説明する。
図６は、本実施形態によるモータ制御装置１のモータ制御処理の一例を示すフローチャートである。

【0050】

図６に示すように、モータ制御装置１における制御部４０の指令生成部４２は、目標の回転出力に応じた目標指令値を生成する（ステップＳ１０１）。指令生成部４２は、例えば、位置検出部４１から取得した現在のロータ２２の回転数（ＲＰＭ）と、目標回転数ＴＲＰＭとに応じて、ＰＷＭ制御の指令値ＴＯを、目標指令値として生成し、生成した指令値ＴＯを変換部４３に出力する。

【0051】

次に、変換部４３は、目標指令値を出力指令値に変換する（ステップＳ１０２）。変換部４３は、例えば、図２に示すようなＭＡＰ情報（波形Ｗ１）をＭＡＰ記憶部４３１から取得し、当該ＭＡＰ情報（波形Ｗ１）に基づいて、指令生成部４２が生成した指令値ＴＯから出力指令値ＴＲを生成する。変換部４３は、生成した出力指令値ＴＲを駆動信号生成部４４に出力する。

【0052】

次に、駆動信号生成部４４は、出力指令値ＴＲに基づいて、回転位置に応じた駆動信号を生成する（ステップＳ１０３）。駆動信号生成部４４は、変換部４３が出力した出力指令値ＴＲに基づいて、ロータ２２の回転位置に応じた通電タイミングで、正弦波に基づく通電波形の電圧が３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加されるように、駆動信号を生成する。

【0053】

駆動信号生成部４４は、例えば、図５の示す波形Ｗ６ｕ及び波形Ｗ７ｕのようなＵ相の駆動信号を生成し、当該Ｕ相の駆動信号をインバータ５０に出力する。また、駆動信号生成部４４は、例えば、図５の示す波形Ｗ６ｖ及び波形Ｗ７ｖのようなＶ相の駆動信号を生成し、当該Ｖ相の駆動信号をインバータ５０に出力する。また、駆動信号生成部４４は、例えば、図５の示す波形Ｗ６ｗ及び波形Ｗ７ｗのようなＷ相の駆動信号を生成し、当該Ｗ相の駆動信号をインバータ５０に出力する。

【0054】

次に、インバータ５０は、駆動信号により、通電信号に基づく印加電圧をモータ２に印加する（ステップＳ１０４）。インバータ５０は、例えば、図５の示す波形Ｗ６ｕ及び波形Ｗ７ｕのようなＵ相の駆動信号に基づいて、波形Ｗ８ｕに示すようなＵ相の通電信号を生成する。また、インバータ５０は、例えば、図５の示す波形Ｗ６ｖ及び波形Ｗ７ｖのようなＶ相の駆動信号に基づいて、波形Ｗ８ｖに示すようなＶ相の通電信号を生成する。また、インバータ５０は、例えば、図５の示す波形Ｗ６ｗ及び波形Ｗ７ｗのようなＷ相の駆動信号に基づいて、波形Ｗ８ｗに示すようなＷ相の通電信号を生成する。インバータ５０は、生成した３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の通電信号に基づく印加電圧を３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加する。

【0055】

なお、インバータ５０は、出力指令値ＴＲのＤｕｔｙが１００％以下である場合（直線領域ＬＡである場合）に、図３に示す波形Ｗ２ｕ、波形Ｗ２ｖ、及び波形Ｗ２ｗのような正弦波の印加電圧を、３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加する。
また、インバータ５０は、出力指令値ＴＲのＤｕｔｙが１００％を超える場合（非直線領域ＮＬＡである場合）に、図４に示す波形Ｗ４ｕ、波形Ｗ４ｖ、及び波形Ｗ４ｗのような印加電圧（正弦波の通電波形の頂点が潰れる領域を有する印加電圧）を、３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加する。

【0056】

ステップＳ１０４の処理後に、制御部４０は、処理をステップＳ１０１に戻し、ステップＳ１０１からステップＳ１０４の処理を繰り返す。

【0057】

次に、図７から図１１を参照して、本実施形態によるモータ制御装置１の変形例について説明する。ここでは、正弦波に基づく通電波形の通電信号として、正弦波そのものの代わりに、正弦波に３次高調波を重畳させた波形を適用する変形例について説明する。

【0058】

図７は、本実施形態における通電信号及び印加電圧の変形例を示す図である。
図７において、横軸は、電気角［度］を示し、縦軸は、印加電圧のＤｕｔｙ［％］を示している。

【0059】

また、波形Ｗ９は、Ｄｕｔｙが１００％以下である場合における正弦波に３次高調波を重畳させた通電信号及び印加電圧を示している。本変形例では、駆動信号生成部４４は、Ｄｕｔｙが１００％以下である場合に、波形Ｗ９に示すような、正弦波に３次高調波を重畳させた通電信号及び印加電圧になるように、ＰＷＭ制御により駆動信号を生成する。その結果、インバータ５０が、波形Ｗ９に示すような通電信号を生成して印加電圧をモータ２に印加する。

【0060】

また、波形Ｗ１０は、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合における正弦波に３次高調波を重畳させた通電信号を示し、波形Ｗ１１は、この場合にモータ２に印加される印加電圧を示している。本変形例では、駆動信号生成部４４は、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合に、波形Ｗ１０に示すような、正弦波に３次高調波を重畳させた通電信号になるように、ＰＷＭ制御により駆動信号を生成し、インバータ５０が、波形Ｗ１０に示すような通電信号を生成する。結果として、インバータ５０は、波形Ｗ１１に示すような広角台形波の印加電圧をモータ２に印加する。

【0061】

また、図８は、本実施形態の変形例におけるＤｕｔｙが１００％以下の場合の通電信号の一例を示す図である。
図８において、横軸は、電気角［度］を示し、縦軸は、印加電圧のＤｕｔｙ［％］を示している。また、波形Ｗ１２ｕは、Ｄｕｔｙが１００％の場合のＵ相の通電信号及び印加電圧波形を示している。また、波形Ｗ１２ｖは、Ｄｕｔｙが１００％の場合のＶ相の通電信号及び印加電圧波形を示している。また、波形Ｗ１２ｗは、Ｄｕｔｙが１００％の場合のＷ相の通電信号及び印加電圧波形を示している。

【0062】

本実施形態の変形例において、波形Ｗ１２ｕ、波形Ｗ１２ｖ、及び波形Ｗ１２ｗの各相の通電信号は、正弦波に３次高調波が重畳された波形（以下、３次高調波重畳波と言う）を有する。３次高調波重畳波は、その波形の山における印加電圧のＤｕｔｙ（ピーク電圧）が一定区間約１００％（９７～９９％）となり、谷における印加電圧のＤｕｔｙが一定区間約０％（１～３％）となる。
また、区間Ｔｏｎは、各相の１相の印加電圧のＤｕｔｙのみが約１００％（９７～９９％）である通常通電区間を示している。

【0063】

また、図９は、本実施形態の変形例におけるＤｕｔｙが１００％を超える場合の通電信号及び印加電圧の一例を示す図である。
図９において、横軸は、電気角［度］を示し、縦軸は、印加電圧のＤｕｔｙ［％］を示している。また、波形Ｗ１３ｕは、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合のＵ相の通電信号を示し、波形Ｗ１４ｕは、Ｕ相の印加電圧波形を示している。また、波形Ｗ１３ｖは、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合のＶ相の通電信号を示し、波形Ｗ１４ｖは、Ｖ相の印加電圧波形を示している。また、波形Ｗ１３ｗは、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合のＷ相の通電信号を示し、波形Ｗ１４ｗは、Ｗ相の印加電圧波形を示している。

【0064】

本実施形態の変形例において、波形Ｗ１３ｕ、波形Ｗ１２ｖ、及び波形Ｗ１３ｗの各相の通電信号は、正弦波に３次高調波が重畳された波形（３次高調波重畳波）を有するが、実際の印加電圧の波形は、波形Ｗ１４ｕ、波形Ｗ１４ｖ、及び波形Ｗ１４ｗに示すような広角台形波となる。

【0065】

また、区間Ｔｏｎｗは、Ｗ相の印加電圧のＤｕｔｙのみが約１００％（９７～９９％）である通常通電区間を示し、区間Ｔｏｎｕは、Ｕ相の印加電圧のＤｕｔｙのみが約１００％（９７～９９％）である通常通電区間を示している。また、区間Ｔｏｌは、Ｗ相の印加電圧及びＵ相の印加電圧である２相の印加電圧のＤｕｔｙが約１００％（９７～９９％）であるオーバーラップ通電区間を示している。このように、本実施形態の変形例において、Ｄｕｔｙが１００％を超える場合には、３相のうちの２つの相印加電圧のＤｕｔｙが約１００％（９７～９９％）になるオーバーラップ通電区間が設けられている。

【0066】

次に、図１０及び図１１を参照して、オーバーラップ通電区間を設けることにより、モータの出力特性が向上する原理について説明する。
図１０は、本実施形態の変形例の通常通電区間における印加電流を説明する図である。また、図１１は、本実施形態の変形例のオーバーラップ通電区間における印加電流を説明する図である。

【0067】

図１０及び図１１において、抵抗ＲＷ、抵抗ＲＵ、抵抗ＲＶは、それぞれ、インバータ５０２の各スイッチング素子５１ａ～５１ｆおよび３相の電機子コイル２１ｕ、２１ｖ，２１ｗから構成される回路（抵抗回路とよぶ）における基準抵抗を示すものとする。また、図１０及び図１１に記す矢印の大きさは、各相への印加電流の値の大きさに比例している。

【0068】

図１０は、図９の電気角１８０度付近の通電状態における回路図である。通電角１８０度付近においては、接続点２１ａにはＷ相印加電圧のＤｕｔｙが１００％、接続点２１ｂにはＶ相印加電圧のＤｕｔｙが０％、接続点２１ｃにはＵ相印加電圧のＤｕｔｙが５０％にて通電されている。

【0069】

図１０に示すように、通常通電区間（３相通電）に駆動している際は、３相全てに通電されるため、抵抗回路における端子間抵抗Ｒａは、抵抗ＲＷ（抵抗値Ｒ）と、抵抗ＲＵと抵抗ＲＶとの直列抵抗（抵抗値２Ｒ）とが、並列に配置された構成となるため、以下の式（１）によりＲａ＝２Ｒ／３となる。

【0070】

Ｒａ＝Ｒ×２Ｒ／（Ｒ＋２Ｒ）＝（２／３）Ｒ ・・・ （１）

【0071】

なお、抵抗回路における端子間抵抗Ｒａとは、図１に示すバッテリ３の正極端子と負極端子との間の抵抗値をいう。
ここでは、抵抗ＲＷに流れる電流と、抵抗ＲＵと抵抗ＲＶとの直列抵抗とに流れる電流の大きさを比較すると、抵抗ＲＷに流れる電流の方が、抵抗ＲＵと抵抗ＲＶとの直列抵抗とに流れる電流よりも大きい。

【0072】

また、図１１は、図９の電気角２１０度付近の通電状態における回路図である。
図１１に示すように、オーバーラップ通電区間（２相通電）に駆動している際は、２相に通電されるため、抵抗回路における端子間抵抗Ｒｂは、抵抗ＲＷ（抵抗値Ｒ）と、抵抗ＲＵ（抵抗値Ｒ）とが、並列に配置された構成となる。そのため、端子間抵抗Ｒｂは、以下の式（２）によりＲｂ＝Ｒ／２となる。

【0073】

Ｒｂ＝Ｒ×Ｒ／（Ｒ＋Ｒ）＝（１／２）Ｒ ・・・ （２）

【0074】

なお、抵抗回路における端子間抵抗Ｒｂとは、図１に示すバッテリ３の正極端子と負極端子との間の抵抗値をいう。

【0075】

ここでは、抵抗ＲＷと抵抗ＲＶとには電流が流れるが、抵抗ＲＵには電流がほぼ流れない。言い換えると、接続点２１ａと接続点２１ｃとにＤｕｔｙが１００％の印加電圧が印加され、かつ、接続点２１ｂにＤｕｔｙが０％の印加電圧が印加される。そのため、接続点２１ａと接続点２１ｃは同電位となり、接続点２１ａと接続点２１ｃとの間には電流が流れなくなる。また、接続点２１ａと接続点２１ｂとの間の電位差と、接続点２１ｃと接続点２１ｂとの間の電位差とが等しくなり、接続点２１ａと接続点２１ｂとの間に流れる電流と、接続点２１ｃと接続点２１ｂとの間に流れる電流とが等しくなる。その結果、抵抗ＲＷに流れる電流の大きさと抵抗ＲＶに流れる電流の大きさは、ほぼ同じであるが、抵抗ＲＵには電流がほぼ流れなくなり、モータ２は抵抗ＲＵの抵抗値としての影響を受けなくなる。

【0076】

このように、オーバーラップ通電区間に切り替えることで、通電される回路が３相から２相となり、抵抗計算結果が２Ｒ／３からＲ／２になることで、以下の式（３）に示すように、モータ内部抵抗を、１／４（２５％）低減することが可能となる。

【0077】

（２Ｒ／３－Ｒ／２）／（２Ｒ／３）＝１／４ ・・・ （３）

【0078】

つまり、モータ２の内部抵抗が下がることで、銅損低減の効果によりモータ２の出力特性が向上する。

【0079】

以上説明したように、本実施形態によるモータ制御装置１は、位置検出部４１と、指令生成部４２と、変換部４３と、駆動信号生成部４４と、インバータ５０とを備える。位置検出部４１は、３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）を備えるモータ２のロータ２２（回転子）の回転位置を検出する。指令生成部４２は、ロータ２２の目標の回転出力に応じた指令値（例えば、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）の指令値）を生成する。変換部４３は、指令生成部４２が生成した指令値が、指令値と回転出力との関係の直線性が保たれる直線領域ＬＡである場合に、当該指令値を出力指令値として出力する。また、変換部４３は、指令値が、指令値と回転出力との関係が非直線性になる非直線領域ＮＬＡである場合に、当該指令値を、予め取得された指令値と回転出力との間の特性を示す特性情報に基づいて、回転出力に直線性が得られるように変換し、出力指令値として出力する。駆動信号生成部４４は、変換部４３が出力した出力指令値に基づいて、ロータ２２の回転位置に応じた通電タイミングで、正弦波に基づく通電波形の電圧が３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加されるように、駆動信号を生成する。インバータ５０は、駆動信号生成部４４が生成した駆動信号に基づいて、スイッチング素子を駆動させて、通電波形に基づく印加電圧を３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加する。

【0080】

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１は、非直線領域ＮＬＡにおける出力指令値が、変換部４３により回転出力に直線性が得られるように変換されて使用されて、正弦波制御を行うため、静音化及び高出力を実現しつつ、低速作動から高速作動までシームレスにモータ２を制御することができる。
本実施形態によるモータ制御装置１では、例えば、出力０％から最大出力までの範囲を１つの制御パラメータ（１つの指令値）で制御することが可能となる。

【0081】

また、本実施形態では、直線領域ＬＡは、ＰＷＭ制御の指令値としてのデューティ比（Ｄｕｔｙ）が１００％以下の領域であり、非直線領域ＮＬＡは、ＰＷＭ制御の指令値としてのデューティ比（Ｄｕｔｙ）が１００％を超える領域である。インバータ５０は、非直線領域ＮＬＡである場合に、通電波形の頂点が潰れる領域を有する印加電圧を３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加する。
これにより、本実施形態によるモータ制御装置１は、非直線領域ＮＬＡとなる１００％を超える高出力時においても、シームレスにモータ２を制御することができる。

【0082】

また、本実施形態によるモータ制御装置１は、特性情報に基づいて生成された指令値ＴＯを出力指令値ＴＲに変換するマッピング情報であって、少なくとも非直線領域ＮＬＡにおけるマッピング情報（ＭＡＰ情報））を記憶するＭＡＰ記憶部４３１（マッピング情報記憶部）を備える。変換部４３は、ＭＡＰ記憶部４３１が記憶するマッピング情報（ＭＡＰ情報）に基づいて、出力指令値を生成する。
これにより、本実施形態によるモータ制御装置１は、マッピング情報（ＭＡＰ情報）という簡易な手法により、シームレスにモータ２を制御することができる。

【0083】

また、本実施形態では、ＭＡＰ記憶部４３１は、直線領域ＬＡにおけるマッピング情報（ＭＡＰ情報）と、非直線領域ＮＬＡにおけるマッピング情報（ＭＡＰ情報）とを記憶する。変換部４３は、指令値ＴＯが直線領域ＬＡである場合に、ＭＡＰ記憶部４３１が記憶する直線領域ＬＡにおけるマッピング情報（ＭＡＰ情報）に基づいて、出力指令値ＴＲを生成する。また、変換部４３は、指令値ＴＯが非直線領域ＮＬＡである場合に、ＭＡＰ記憶部４３１が記憶する非直線領域ＮＬＡにおけるマッピング情報（ＭＡＰ情報）に基づいて、出力指令値ＴＲを生成する。
これにより、本実施形態によるモータ制御装置１は、マッピング情報（ＭＡＰ情報）という簡易な手法により、直線領域ＬＡから非直線領域ＮＬＡまで、シームレスにモータ２を制御することができる。

【0084】

また、本実施形態では、通電波形（通電信号の波形）は、正弦波に３次高調波を重畳させた波形であってもよい。
これにより、本実施形態によるモータ制御装置１は、上述した図１０及び図１１により説明したように、静音化及び高出力を実現しつつ、さらに高出力を実現することができる。

【0085】

また、本実施形態によるモータユニット１００は、上述したモータ２と、モータ制御装置１とを備える。
これにより、本実施形態によるモータユニット１００は、上述したモータ制御装置１と同様の効果を奏し、静音化及び高出力を実現しつつ、低速作動から高速作動までシームレスにモータ２を制御することができる。

【0086】

また、本実施形態によるモータ制御方法は、位置検出ステップと、指令生成ステップと、変換ステップと、駆動信号生成ステップと、印加ステップとを含む。位置検出ステップにおいて、位置検出部４１が、３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）を備えるモータ２のロータ２２の回転位置を検出する。指令生成ステップにおいて、指令生成部４２が、ロータ２２の目標の回転出力に応じた指令値（例えば、ＰＷＭ制御の指令値）を生成する。変換ステップにおいて、変換部４３が、指令生成ステップによって生成された指令値が、指令値と回転出力との関係の直線性が保たれる直線領域ＬＡである場合に、当該指令値を出力指令値として出力し、指令値が、指令値と回転出力との関係が非直線性になる非直線領域ＮＬＡである場合に、当該指令値を、予め取得された指令値と回転出力との間の特性を示す特性情報に基づいて、回転出力に直線性が得られるように変換し、出力指令値として出力する。駆動信号生成ステップにおいて、駆動信号生成部４４が、変換ステップによって出された出力指令値に基づいて、ロータ２２の回転位置に応じた通電タイミングで、正弦波に基づく通電波形の電圧が３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加されるように、駆動信号を生成する。印加ステップにおいて、インバータ５０が、駆動信号生成ステップによって生成された駆動信号に基づいて、スイッチング素子を駆動させて、通電波形に基づく印加電圧を３相の電機子コイル（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）に印加する。

【0087】

これにより、本実施形態によるモータ制御方法は、上述したモータ制御装置１と同様の効果を奏し、静音化及び高出力を実現しつつ、低速作動から高速作動までシームレスにモータ２を制御することができる。

【0088】

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の実施形態において、変換部４３は、図２に示すようなＭＡＰ情報に基づいて出力指令値を生成する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、予め特性試験により、演算により、出力指令値を生成できる場合には、変換部４３は、演算処理により、出力指令値を生成するようにしてもよい。

【0089】

また、上記の実施形態において、変換部４３は、Ｄｕｔｙ１００％以下の直線領域ＬＡである場合においても、ＭＡＰ情報を用いて出力指令値を生成する例を説明したが、非直線領域ＮＬＡである場合のみＭＡＰ情報を用いて出力指令値を生成するようにしてもよい。

【0090】

また、上記の実施形態において、正弦波に基づく通電波形の一例として、正弦波そのものを用いる例と、正弦波に３次高調波を重畳させた波形を用いる例とを説明したが、これらに限定されるものではない。駆動信号生成部４４は、例えば、正弦波そのものに対応する駆動信号と、正弦波に３次高調波を重畳させた波形に対応する駆動信号とを切り替えて生成するようにしてもよい。駆動信号生成部４４は、例えば、低速作動時には、正弦波での駆動を行い、高速作動時に正弦波に３次高調波を重畳させた波形での駆動を行うなど、使用モードや用途に応じて、切り替えて使用するようにしてもよい。

【0091】

また、上記の実施形態において、スイッチング素子５１の一例としてＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）など、他のスイッチング素子を用いるようにしてもよい。

【0092】

また、上記の実施形態において、モータ２は、３相４極形のブラシレスモータである例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の相数、又は極数のモータであってもよい。

【0093】

なお、上述したモータ制御装置１が備える各構成は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述したモータ制御装置１が備える各構成の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述したモータ制御装置１が備える各構成における処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。

【0094】

また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部又は外部に設けられた記録媒体も含まれる。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後にモータ制御装置１が備える各構成で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上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、上述した機能をコンピュータシステムに既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。

【0095】

また、上述した機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

【符号の説明】

【0096】

１ モータ制御装置
２ モータ
３ バッテリ
２１ ステータ
２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ 電機子コイル
２２ ロータ
２２ａ ロータ軸
２２ｂ 永久磁石
３０ 回転角検出部
４０ 制御部
４１ 位置検出部
４２ 指令生成部
４３ 変換部
４４ 駆動信号生成部
５０ インバータ
５１、５１ａ～５１ｆ スイッチング素子
５２、５２ａ～５２ｆ ダイオード
１００ モータユニット
４３１ ＭＡＰ記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】