JPH0898577A - ブラシレス直流電動機の制御装置 - Google Patents
ブラシレス直流電動機の制御装置Info
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- JPH0898577A JPH0898577A JP6223875A JP22387594A JPH0898577A JP H0898577 A JPH0898577 A JP H0898577A JP 6223875 A JP6223875 A JP 6223875A JP 22387594 A JP22387594 A JP 22387594A JP H0898577 A JPH0898577 A JP H0898577A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低負荷・低回転数域に移行しても、ブラシレ
ス直流電動機を安定して制御できるブラシレス直流電動
機の制御装置の提供。 【構成】 スイッチング素子群２〜４と、接続点２０、
３０、４０に結線されるブラシレス直流電動機５と、信
号波６４と搬送波６５の振幅を比較するＰＷＭコンパレ
ータ６１３を有し、スイッチング素子群２〜４を制御す
るＰＷＭ制御回路６とを備え、ＰＷＭ信号６６のデュー
ティが現在の搬送波周波数（１０ｋＨｚ）における下限
値（２％）に減少したのをＣＰＵ６１５が検知すると、
スイッチング素子群２〜４の作動遅れ時間（４μｓ）を
考慮して出力デューティ（６％）が変化しない値にＰＷ
Ｍ信号６６のデューティを増加させる（２％→５％）と
ともに、ＣＰＵ６１５がマルチプレクサ６１１にクロッ
クＣＬ２側への切り替えを指示して搬送波６５の周波数
を低い周波数（２．５ｋＨｚ）に切り替える。
ス直流電動機を安定して制御できるブラシレス直流電動
機の制御装置の提供。 【構成】 スイッチング素子群２〜４と、接続点２０、
３０、４０に結線されるブラシレス直流電動機５と、信
号波６４と搬送波６５の振幅を比較するＰＷＭコンパレ
ータ６１３を有し、スイッチング素子群２〜４を制御す
るＰＷＭ制御回路６とを備え、ＰＷＭ信号６６のデュー
ティが現在の搬送波周波数（１０ｋＨｚ）における下限
値（２％）に減少したのをＣＰＵ６１５が検知すると、
スイッチング素子群２〜４の作動遅れ時間（４μｓ）を
考慮して出力デューティ（６％）が変化しない値にＰＷ
Ｍ信号６６のデューティを増加させる（２％→５％）と
ともに、ＣＰＵ６１５がマルチプレクサ６１１にクロッ
クＣＬ２側への切り替えを指示して搬送波６５の周波数
を低い周波数（２．５ｋＨｚ）に切り替える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレス電動機の制
御装置に関する。
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】二個のパワートランジスタを直列接続
し、該直列接続したものを三個並列接続し、両端を直流
電源に結線したインバータと、直列接続されたパワート
ランジスタの各接続点に結線されるブラシレス直流電動
機と、搬送波｛可聴周波数を考慮して１０ｋＨｚ以上に
設定される｝と信号波の振幅を比較するＰＷＭ比較器を
有し、インバータを制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉ
ｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御回路とを備える、
ブラシレス直流電動機の制御装置が知られている｛特公
平４- ７２４７９号公報｝。このブラシレス直流電動機
の制御装置では、信号波の周波数を調節する事により、
ＰＷＭ比較器が出力するＰＷＭ信号のデューティが増減
し、インバータの出力デューティが増減し、ブラシレス
直流電動機への供給電力が制御される。
し、該直列接続したものを三個並列接続し、両端を直流
電源に結線したインバータと、直列接続されたパワート
ランジスタの各接続点に結線されるブラシレス直流電動
機と、搬送波｛可聴周波数を考慮して１０ｋＨｚ以上に
設定される｝と信号波の振幅を比較するＰＷＭ比較器を
有し、インバータを制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉ
ｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御回路とを備える、
ブラシレス直流電動機の制御装置が知られている｛特公
平４- ７２４７９号公報｝。このブラシレス直流電動機
の制御装置では、信号波の周波数を調節する事により、
ＰＷＭ比較器が出力するＰＷＭ信号のデューティが増減
し、インバータの出力デューティが増減し、ブラシレス
直流電動機への供給電力が制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ブラシレ
ス直流電動機の制御装置は、低負荷・低回転数域でブラ
シレス直流電動機を制御するには以下の理由で不向きで
ある。パワートランジスタには、作動遅れ時間ｔ’が存
在する（例えば４μｓ）。この為、出力デューティを１
％でブラシレス直流電動機を制御しようとして、ＰＷＭ
信号のデューティを１％にしても、実際の出力デューテ
ィは、５％（作動遅れ時間ｔ’＝４μｓ、且つ搬送波周
波数１０ｋＨｚの場合）になってしまう。そして、この
場合、出力デューティの最小値は４％となるので、４％
を下回る出力デューティでブラシレス直流電動機を制御
する事ができない。このため、発明者らは、低負荷・低
回転数域では、搬送波の周波数を下げる搬送波周波数低
減回路を組み付けたブラシレス直流電動機の制御装置を
試作した。
ス直流電動機の制御装置は、低負荷・低回転数域でブラ
シレス直流電動機を制御するには以下の理由で不向きで
ある。パワートランジスタには、作動遅れ時間ｔ’が存
在する（例えば４μｓ）。この為、出力デューティを１
％でブラシレス直流電動機を制御しようとして、ＰＷＭ
信号のデューティを１％にしても、実際の出力デューテ
ィは、５％（作動遅れ時間ｔ’＝４μｓ、且つ搬送波周
波数１０ｋＨｚの場合）になってしまう。そして、この
場合、出力デューティの最小値は４％となるので、４％
を下回る出力デューティでブラシレス直流電動機を制御
する事ができない。このため、発明者らは、低負荷・低
回転数域では、搬送波の周波数を下げる搬送波周波数低
減回路を組み付けたブラシレス直流電動機の制御装置を
試作した。
【０００４】しかし、この試作品には、以下の課題が存
在する。 （ア）低負荷・低回転数域で、搬送波周波数低減回路が
搬送波の周波数を下げると、出力デューティが急変（低
下）し、ブラシレス直流電動機に悪影響（振動が発生す
る）を与える。具体的には、ＰＷＭ信号のデューティが
１％、出力デューティが５％（作動遅れ時間４μｓ、搬
送波周波数１０ｋＨｚ）で、搬送波周波数低減回路が搬
送波の周波数を２．５ｋＨｚに低減すると、出力デュー
ティが２％に急変し、ブラシレス直流電動機への供給電
力が急変し、回転数が急激に落ちる。尚、電気自動車に
組み付けてある場合には、乗員が大きな減速ショックを
感じる。 （イ）低負荷・低回転数で搬送波の周波数を下げる搬送
波周波数低減回路を別途組み付ける必要があり、コスト
高を招く。
在する。 （ア）低負荷・低回転数域で、搬送波周波数低減回路が
搬送波の周波数を下げると、出力デューティが急変（低
下）し、ブラシレス直流電動機に悪影響（振動が発生す
る）を与える。具体的には、ＰＷＭ信号のデューティが
１％、出力デューティが５％（作動遅れ時間４μｓ、搬
送波周波数１０ｋＨｚ）で、搬送波周波数低減回路が搬
送波の周波数を２．５ｋＨｚに低減すると、出力デュー
ティが２％に急変し、ブラシレス直流電動機への供給電
力が急変し、回転数が急激に落ちる。尚、電気自動車に
組み付けてある場合には、乗員が大きな減速ショックを
感じる。 （イ）低負荷・低回転数で搬送波の周波数を下げる搬送
波周波数低減回路を別途組み付ける必要があり、コスト
高を招く。
【０００５】本発明の第１の目的は、低負荷・低回転数
域に移行しても、ブラシレス直流電動機を安定して制御
できるブラシレス直流電動機の制御装置の提供にある。
本発明の第２の目的は、搬送波の周波数を下げるための
搬送波周波数低減手段を別途組み付ける必要が無い、ブ
ラシレス直流電動機の制御装置の提供にある。本発明の
第３の目的は、電気自動車に適した、ブラシレス直流電
動機の制御装置の提供にある。
域に移行しても、ブラシレス直流電動機を安定して制御
できるブラシレス直流電動機の制御装置の提供にある。
本発明の第２の目的は、搬送波の周波数を下げるための
搬送波周波数低減手段を別途組み付ける必要が無い、ブ
ラシレス直流電動機の制御装置の提供にある。本発明の
第３の目的は、電気自動車に適した、ブラシレス直流電
動機の制御装置の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明は、以下の構成を採用した。 （１）二個のスイッチング素子を直列接続し、且つ該直
列接続したものを複数並列接続し、両端を直流電源に結
線したインバータと、上記各スイッチング素子の接続点
に結線されるブラシレス直流電動機と、信号波と搬送波
の振幅を比較するＰＷＭ比較器を有し、上記インバータ
を制御するＰＷＭ制御回路とを備える、ブラシレス直流
電動機の制御装置において、前記ＰＷＭ比較器に送出す
る前記搬送波の周波数を複数段階に切替可能な搬送波切
替手段を設け、前記ＰＷＭ制御回路は、前記ＰＷＭ比較
器が出力するＰＷＭ信号のデューティが現在の搬送波周
波数における下限値に減少すると、前記搬送波の周波数
を一段低い周波数に切り替えるとともに、前記スイッチ
ング素子の作動遅れ時間を考慮して出力デューティが変
化しない値に前記ＰＷＭ信号のデューティを増加させ
る。
本発明は、以下の構成を採用した。 （１）二個のスイッチング素子を直列接続し、且つ該直
列接続したものを複数並列接続し、両端を直流電源に結
線したインバータと、上記各スイッチング素子の接続点
に結線されるブラシレス直流電動機と、信号波と搬送波
の振幅を比較するＰＷＭ比較器を有し、上記インバータ
を制御するＰＷＭ制御回路とを備える、ブラシレス直流
電動機の制御装置において、前記ＰＷＭ比較器に送出す
る前記搬送波の周波数を複数段階に切替可能な搬送波切
替手段を設け、前記ＰＷＭ制御回路は、前記ＰＷＭ比較
器が出力するＰＷＭ信号のデューティが現在の搬送波周
波数における下限値に減少すると、前記搬送波の周波数
を一段低い周波数に切り替えるとともに、前記スイッチ
ング素子の作動遅れ時間を考慮して出力デューティが変
化しない値に前記ＰＷＭ信号のデューティを増加させ
る。
【０００７】（２）上記(1) の構成を有し、前記ＰＷＭ
比較器及び前記搬送波切替手段はマイクロコンピュータ
内に設けられ、前記搬送波の周波数切り替えや切り替え
時の前記ＰＷＭ信号のデューティの増加をプログラムに
より行なう。 （３）上記(1) または(2) の構成を有するブラシレス直
流電動機の制御装置を電気自動車に適用した。
比較器及び前記搬送波切替手段はマイクロコンピュータ
内に設けられ、前記搬送波の周波数切り替えや切り替え
時の前記ＰＷＭ信号のデューティの増加をプログラムに
より行なう。 （３）上記(1) または(2) の構成を有するブラシレス直
流電動機の制御装置を電気自動車に適用した。
【０００８】
〔請求項１について〕ブラシレス直流電動機の、回転数
減少や負荷低減を行なう場合は、信号波の周波数を調節
してＰＷＭ信号のデューティを減少させる。ＰＷＭ信号
のデューティの減少により出力デューティが減少し、ブ
ラシレス直流電動機への供給電力が低減する。ＰＷＭ信
号のデューティ減少中に、現在の搬送波周波数における
下限値にＰＷＭ信号のデューティが減少すると、搬送波
切替手段が搬送波の周波数を一段低い周波数に切り替え
るとともに、スイッチング素子の作動遅れ時間を考慮し
て出力デューティが変化しない値に、ＰＷＭ制御回路が
ＰＷＭ信号のデューティを増加させる。
減少や負荷低減を行なう場合は、信号波の周波数を調節
してＰＷＭ信号のデューティを減少させる。ＰＷＭ信号
のデューティの減少により出力デューティが減少し、ブ
ラシレス直流電動機への供給電力が低減する。ＰＷＭ信
号のデューティ減少中に、現在の搬送波周波数における
下限値にＰＷＭ信号のデューティが減少すると、搬送波
切替手段が搬送波の周波数を一段低い周波数に切り替え
るとともに、スイッチング素子の作動遅れ時間を考慮し
て出力デューティが変化しない値に、ＰＷＭ制御回路が
ＰＷＭ信号のデューティを増加させる。
【０００９】〔請求項２について〕ブラシレス直流電動
機の、回転数減少や負荷低減を行なう場合は、信号波の
周波数を調節してＰＷＭ信号のデューティを減少させ
る。ＰＷＭ信号のデューティの減少により出力デューテ
ィが減少し、ブラシレス直流電動機への供給電力が低減
する。ＰＷＭ信号のデューティ減少中に、現在の搬送波
周波数における下限値にＰＷＭ信号のデューティが減少
すると、マイクロコンピュータ内に設けられた搬送波切
替手段がプログラムにより、搬送波の周波数を一段低い
周波数に切り替えるとともに、スイッチング素子の作動
遅れ時間を考慮して出力デューティが変化しない値にマ
イクロコンピュータ内に設けられたＰＷＭ制御回路がＰ
ＷＭ信号のデューティを増加させる。
機の、回転数減少や負荷低減を行なう場合は、信号波の
周波数を調節してＰＷＭ信号のデューティを減少させ
る。ＰＷＭ信号のデューティの減少により出力デューテ
ィが減少し、ブラシレス直流電動機への供給電力が低減
する。ＰＷＭ信号のデューティ減少中に、現在の搬送波
周波数における下限値にＰＷＭ信号のデューティが減少
すると、マイクロコンピュータ内に設けられた搬送波切
替手段がプログラムにより、搬送波の周波数を一段低い
周波数に切り替えるとともに、スイッチング素子の作動
遅れ時間を考慮して出力デューティが変化しない値にマ
イクロコンピュータ内に設けられたＰＷＭ制御回路がＰ
ＷＭ信号のデューティを増加させる。
【００１０】〔請求項３について〕電気自動車の速度を
下げる場合には信号波の周波数を調節してＰＷＭ信号の
デューティを減少させる。ＰＷＭ信号のデューティの減
少により、ブラシレス直流電動機への供給電力が低減す
る。ＰＷＭ信号のデューティ減少中に、現在の搬送波周
波数における下限値にＰＷＭ信号のデューティが減少す
ると、搬送波切替手段が搬送波の周波数を一段低い周波
数に切り替えるとともに、スイッチング素子の作動遅れ
時間を考慮して出力デューティが変化しない値に、ＰＷ
Ｍ制御回路がＰＷＭ信号のデューティを増加させる。
下げる場合には信号波の周波数を調節してＰＷＭ信号の
デューティを減少させる。ＰＷＭ信号のデューティの減
少により、ブラシレス直流電動機への供給電力が低減す
る。ＰＷＭ信号のデューティ減少中に、現在の搬送波周
波数における下限値にＰＷＭ信号のデューティが減少す
ると、搬送波切替手段が搬送波の周波数を一段低い周波
数に切り替えるとともに、スイッチング素子の作動遅れ
時間を考慮して出力デューティが変化しない値に、ＰＷ
Ｍ制御回路がＰＷＭ信号のデューティを増加させる。
【００１１】
〔請求項１について〕ブラシレス直流電動機の制御装置
は、ＰＷＭ信号のデューティ減少中に、現在の搬送波周
波数における下限値にＰＷＭ信号のデューティが減少す
ると、搬送波切替手段が搬送波の周波数を一段低い周波
数に切り替えるとともに、スイッチング素子の作動遅れ
時間を考慮して出力デューティが変化しない値に、ＰＷ
Ｍ制御回路がＰＷＭ信号のデューティを増加させる構成
である。このため、低負荷・低回転数域でも、ブラシレ
ス直流電動機を確実に制御できるとともに、搬送波の周
波数の切り替えの際にブラシレス直流電動機が振動を起
こさない｛切り替え時に回転数が変化しないため｝。
は、ＰＷＭ信号のデューティ減少中に、現在の搬送波周
波数における下限値にＰＷＭ信号のデューティが減少す
ると、搬送波切替手段が搬送波の周波数を一段低い周波
数に切り替えるとともに、スイッチング素子の作動遅れ
時間を考慮して出力デューティが変化しない値に、ＰＷ
Ｍ制御回路がＰＷＭ信号のデューティを増加させる構成
である。このため、低負荷・低回転数域でも、ブラシレ
ス直流電動機を確実に制御できるとともに、搬送波の周
波数の切り替えの際にブラシレス直流電動機が振動を起
こさない｛切り替え時に回転数が変化しないため｝。
【００１２】〔請求項２について〕ブラシレス直流電動
機の制御装置は、ＰＷＭ比較器及び搬送波切替手段がマ
イクロコンピュータ内に設けられ、搬送波の周波数切り
替えや切り替え時のＰＷＭ信号のデューティ増加をプロ
グラムにより行なう構成である。このため、搬送波の周
波数を下げるための搬送波周波数低減手段を別途組み付
ける必要がない。また、搬送波の周波数切り替え時のＰ
ＷＭ信号のデューティ増加等の応答遅れ｛応答遅れが大
きいとブラシレス直流電動機の振動や停止を招く｝を微
小にできる。
機の制御装置は、ＰＷＭ比較器及び搬送波切替手段がマ
イクロコンピュータ内に設けられ、搬送波の周波数切り
替えや切り替え時のＰＷＭ信号のデューティ増加をプロ
グラムにより行なう構成である。このため、搬送波の周
波数を下げるための搬送波周波数低減手段を別途組み付
ける必要がない。また、搬送波の周波数切り替え時のＰ
ＷＭ信号のデューティ増加等の応答遅れ｛応答遅れが大
きいとブラシレス直流電動機の振動や停止を招く｝を微
小にできる。
【００１３】〔請求項３について〕ブラシレス直流電動
機を、低負荷・低回転数で通電制御可能であるので、低
速走行時、減速時、又は下り坂道走行時等でも、電気自
動車の速度を制御する事ができる。又、搬送波の周波数
の切り替えの際にブラシレス直流電動機の回転数が変化
しないので振動等の発生が防止でき、乗り心地を悪化さ
せない。
機を、低負荷・低回転数で通電制御可能であるので、低
速走行時、減速時、又は下り坂道走行時等でも、電気自
動車の速度を制御する事ができる。又、搬送波の周波数
の切り替えの際にブラシレス直流電動機の回転数が変化
しないので振動等の発生が防止でき、乗り心地を悪化さ
せない。
【００１４】
【実施例】本発明の一実施例（請求項１〜３に対応）を
図１〜図５に基づいて説明する。図１に示す様に、ブラ
シレス直流電動機の制御装置Ａは、両端を直流電源１に
結線したスイッチング素子群２、３、４により構成され
る三相全波パワーモジュール（インバータ）Ｐと、ブラ
シレス直流電動機５と、ＰＷＭ制御回路６とを備え、電
気自動車（図示せず）に組み付けられている。
図１〜図５に基づいて説明する。図１に示す様に、ブラ
シレス直流電動機の制御装置Ａは、両端を直流電源１に
結線したスイッチング素子群２、３、４により構成され
る三相全波パワーモジュール（インバータ）Ｐと、ブラ
シレス直流電動機５と、ＰＷＭ制御回路６とを備え、電
気自動車（図示せず）に組み付けられている。
【００１５】直流電源１は、本実施例では、約４００Ｖ
の直流電圧源である。スイッチング素子群２は、エミッ
タ２１１とコレクタ２２１とを接続｛接続点２０｝し
た、二個のパワートランジスタ２１、２２により構成さ
れる。なお、パワートランジスタ２１のエミッタ２１１
- コレクタ２１２間、およびパワートランジスタ２２の
エミッタ２２２- コレクタ２２１間には、負荷の力率が
１でない時に発生する無効電力を直流電源１に戻す為の
ダイオード２３、２４が接続されている。
の直流電圧源である。スイッチング素子群２は、エミッ
タ２１１とコレクタ２２１とを接続｛接続点２０｝し
た、二個のパワートランジスタ２１、２２により構成さ
れる。なお、パワートランジスタ２１のエミッタ２１１
- コレクタ２１２間、およびパワートランジスタ２２の
エミッタ２２２- コレクタ２２１間には、負荷の力率が
１でない時に発生する無効電力を直流電源１に戻す為の
ダイオード２３、２４が接続されている。
【００１６】スイッチング素子群３は、エミッタ３１１
とコレクタ３２１とを接続｛接続点３０｝した、二個の
パワートランジスタ３１、３２により構成される。な
お、パワートランジスタ３１のエミッタ３１１- コレク
タ３１２間、およびパワートランジスタ３２のエミッタ
３２２- コレクタ３２１間には、負荷の力率が１でない
時に発生する無効電力を直流電源１に戻す為のダイオー
ド３３、３４が接続されている。
とコレクタ３２１とを接続｛接続点３０｝した、二個の
パワートランジスタ３１、３２により構成される。な
お、パワートランジスタ３１のエミッタ３１１- コレク
タ３１２間、およびパワートランジスタ３２のエミッタ
３２２- コレクタ３２１間には、負荷の力率が１でない
時に発生する無効電力を直流電源１に戻す為のダイオー
ド３３、３４が接続されている。
【００１７】同様に、スイッチング素子群４は、エミッ
タ４１１とコレクタ４２１とを接続｛接続点４０｝し
た、二個のパワートランジスタ４１、４２により構成さ
れる。なお、パワートランジスタ４１のエミッタ４１１
- コレクタ４１２間、およびパワートランジスタ４２の
エミッタ４２２- コレクタ４２１間には、負荷の力率が
１でない時に発生する無効電力を直流電源１に戻す為の
ダイオード４３、４４が接続されている。
タ４１１とコレクタ４２１とを接続｛接続点４０｝し
た、二個のパワートランジスタ４１、４２により構成さ
れる。なお、パワートランジスタ４１のエミッタ４１１
- コレクタ４１２間、およびパワートランジスタ４２の
エミッタ４２２- コレクタ４２１間には、負荷の力率が
１でない時に発生する無効電力を直流電源１に戻す為の
ダイオード４３、４４が接続されている。
【００１８】スイッチング素子群２、３、４を構成する
パワートランジスタ２１、３１、４１のコレクタ２１
２、３１２、４１２は、各々接続され直流電源１のプラ
ス端子１１に結線されている。また、パワートランジス
タ２２、３２、４２のエミッタ２２２、３２２、４２２
は、各々接続され直流電源１のマイナス端子１２に結線
されている。ブラシレス直流電動機５は、三相星形結線
した固定子巻線（図示せず）と回転子（図示せず）とを
有し、各固定子巻線を接続点２０、３０、４０に接続し
ている。
パワートランジスタ２１、３１、４１のコレクタ２１
２、３１２、４１２は、各々接続され直流電源１のプラ
ス端子１１に結線されている。また、パワートランジス
タ２２、３２、４２のエミッタ２２２、３２２、４２２
は、各々接続され直流電源１のマイナス端子１２に結線
されている。ブラシレス直流電動機５は、三相星形結線
した固定子巻線（図示せず）と回転子（図示せず）とを
有し、各固定子巻線を接続点２０、３０、４０に接続し
ている。
【００１９】ＰＷＭ制御回路６は、マルチプレクサ６１
１、カウンタ６１２、ＰＷＭコンパレータ６１３、Ｉ／
Ｏポート６１４、及びＣＰＵ６１５を有するマイクロコ
ンピュータ６１と、ロジック６２１〜６２３と、フォト
カプラ６３１〜６３６とにより構成されている。
１、カウンタ６１２、ＰＷＭコンパレータ６１３、Ｉ／
Ｏポート６１４、及びＣＰＵ６１５を有するマイクロコ
ンピュータ６１と、ロジック６２１〜６２３と、フォト
カプラ６３１〜６３６とにより構成されている。
【００２０】マルチプレクサ６１１は、ＣＰＵ６１５に
より制御され、クロックＣＬ１、ＣＬ２の何れかを選択
する電子スイッチである。カウンタ６１２は、クロック
ＣＬ１の入力により１０ｋＨｚ（ｆ2 ）の搬送波６５
（波形形状は三角）をＰＷＭコンパレータ６１３へ送出
し、クロックＣＬ２の入力により２．５ｋＨｚ（ｆ1 ）
の搬送波６５（波形形状は三角）をＰＷＭコンパレータ
６１３へ送出する。なお、マルチプレクサ６１１及びＰ
ＷＭコンパレータ６１３が搬送波切替手段に相当する。
より制御され、クロックＣＬ１、ＣＬ２の何れかを選択
する電子スイッチである。カウンタ６１２は、クロック
ＣＬ１の入力により１０ｋＨｚ（ｆ2 ）の搬送波６５
（波形形状は三角）をＰＷＭコンパレータ６１３へ送出
し、クロックＣＬ２の入力により２．５ｋＨｚ（ｆ1 ）
の搬送波６５（波形形状は三角）をＰＷＭコンパレータ
６１３へ送出する。なお、マルチプレクサ６１１及びＰ
ＷＭコンパレータ６１３が搬送波切替手段に相当する。
【００２１】ＰＷＭコンパレータ６１３は、端子６１３
ａに印加される正弦波形状の信号波６４と、カウンタ６
１２が送出する搬送波６５との振幅を比較し、そのＰＷ
Ｍ信号６６はロジック６２１〜６２３に送出される。な
お、アクセルペダルの踏量に応じて信号波６４の周波数
が増減し、これにより、ＰＷＭ信号６６のデューティが
増減する。
ａに印加される正弦波形状の信号波６４と、カウンタ６
１２が送出する搬送波６５との振幅を比較し、そのＰＷ
Ｍ信号６６はロジック６２１〜６２３に送出される。な
お、アクセルペダルの踏量に応じて信号波６４の周波数
が増減し、これにより、ＰＷＭ信号６６のデューティが
増減する。
【００２２】Ｉ／Ｏポート６１４は、図２に示すタイミ
ングでパルス信号Ｓ２〜Ｓ７を出力する端子を備え、パ
ルス信号Ｓ２〜Ｓ７は、ロジック６２１〜６２３および
フォトカプラ６３４〜６３６に入力される。ロジック６
２１〜６２３は、ＰＷＭ信号６６とパルス信号Ｓ２〜Ｓ
４とのＡＮＤを取り、三相全波パワーモジュールＰの上
アームの駆動信号を生成し、フォトカプラ６３１〜６３
３に入力する。入出力を電気的に絶縁したフォトカプラ
６３１〜６３３は、発光ダイオードとフォトランジスタ
により構成され、ロジック６２１〜６２３が出力する上
アームの駆動信号に基づいてパワートランジスタ２１、
３１、４１を駆動する。
ングでパルス信号Ｓ２〜Ｓ７を出力する端子を備え、パ
ルス信号Ｓ２〜Ｓ７は、ロジック６２１〜６２３および
フォトカプラ６３４〜６３６に入力される。ロジック６
２１〜６２３は、ＰＷＭ信号６６とパルス信号Ｓ２〜Ｓ
４とのＡＮＤを取り、三相全波パワーモジュールＰの上
アームの駆動信号を生成し、フォトカプラ６３１〜６３
３に入力する。入出力を電気的に絶縁したフォトカプラ
６３１〜６３３は、発光ダイオードとフォトランジスタ
により構成され、ロジック６２１〜６２３が出力する上
アームの駆動信号に基づいてパワートランジスタ２１、
３１、４１を駆動する。
【００２３】入出力を電気的に絶縁したフォトカプラ６
３４〜６３６は、発光ダイオードとフォトランジスタに
より構成され、下アームの駆動信号であるパルス信号Ｓ
５〜Ｓ７に基づいてパワートランジスタ２２、３２、４
２を駆動する。
３４〜６３６は、発光ダイオードとフォトランジスタに
より構成され、下アームの駆動信号であるパルス信号Ｓ
５〜Ｓ７に基づいてパワートランジスタ２２、３２、４
２を駆動する。
【００２４】つぎに、ブラシレス直流電動機の制御装置
Ａの作動を、図３のグラフ、図４のフローチャート、図
５のタイムチャートに基づいて説明する。図４のステッ
プｓ１において、搬送波６５の周波数がｆ2 （＝１０ｋ
Ｈｚ）であるか否かをＣＰＵ６１５が判別し、クロック
ＣＬ２が選択され搬送波６５の周波数がｆ2 である場合
（ＹＥＳ）はステップｓ２に進み、クロックＣＬ１が選
択され搬送波６５の周波数がｆ1 （＝２．５ｋＨｚ）で
ある場合（ＮＯ）はステップｓ５に進む。ステップｓ２
で、現在のＰＷＭ信号６６のデューティが２％以下にな
っているか否かを判別し、２％を越える場合（ＮＯ）は
ステップｓ１に戻る。
Ａの作動を、図３のグラフ、図４のフローチャート、図
５のタイムチャートに基づいて説明する。図４のステッ
プｓ１において、搬送波６５の周波数がｆ2 （＝１０ｋ
Ｈｚ）であるか否かをＣＰＵ６１５が判別し、クロック
ＣＬ２が選択され搬送波６５の周波数がｆ2 である場合
（ＹＥＳ）はステップｓ２に進み、クロックＣＬ１が選
択され搬送波６５の周波数がｆ1 （＝２．５ｋＨｚ）で
ある場合（ＮＯ）はステップｓ５に進む。ステップｓ２
で、現在のＰＷＭ信号６６のデューティが２％以下にな
っているか否かを判別し、２％を越える場合（ＮＯ）は
ステップｓ１に戻る。
【００２５】具体的には、ブラシレス直流電動機５が高
回転数となる様に制御され、ＰＷＭ信号６６のデューテ
ィが大きい間｛ステップｓ１でＹＥＳ→ステップｓ２で
ＮＯ→ステップｓ１のループ中；図３の（ａ）のグラフ
の実線部分に相当｝は、図５のタイムチャートの経過時
間ｔ1 〜ｔ2 に示す様に、搬送波６５の周波数は１０ｋ
Ｈｚ（ｆ2 ）とされる。なお、ＰＷＭ信号６６のデュー
ティが３％である場合、スイッチング素子群２〜４出力
のデューティは、作動遅れ時間（本実施例では４μｓ）
の為に７％となる。
回転数となる様に制御され、ＰＷＭ信号６６のデューテ
ィが大きい間｛ステップｓ１でＹＥＳ→ステップｓ２で
ＮＯ→ステップｓ１のループ中；図３の（ａ）のグラフ
の実線部分に相当｝は、図５のタイムチャートの経過時
間ｔ1 〜ｔ2 に示す様に、搬送波６５の周波数は１０ｋ
Ｈｚ（ｆ2 ）とされる。なお、ＰＷＭ信号６６のデュー
ティが３％である場合、スイッチング素子群２〜４出力
のデューティは、作動遅れ時間（本実施例では４μｓ）
の為に７％となる。
【００２６】また、ステップｓ２で、現在のＰＷＭ信号
６６のデューティが２％以下になっていると判別される
場合（ＹＥＳ；図５の経過時間ｔ2 以降）はステップｓ
３に進む。ステップｓ３で、ＣＰＵ６１５は、信号波６
４の周波数を調節し、現在のＰＷＭ信号６６のデューテ
ィを、スイッチング素子群２〜４の作動遅れ時間｛本実
施例では４μｓ｝を考慮し、以下の式に基づいて変更
（増加）する。 ＤＵＴＹ＝ＤＵＴＹ−ｔ’（ｆ1 −ｆ2 ）×１０2 なお、現在のＰＷＭ信号６６のデューティが２％である
場合、本実施例では、ＰＷＭ信号６６のデューティは２
％から５％に変更される。
６６のデューティが２％以下になっていると判別される
場合（ＹＥＳ；図５の経過時間ｔ2 以降）はステップｓ
３に進む。ステップｓ３で、ＣＰＵ６１５は、信号波６
４の周波数を調節し、現在のＰＷＭ信号６６のデューテ
ィを、スイッチング素子群２〜４の作動遅れ時間｛本実
施例では４μｓ｝を考慮し、以下の式に基づいて変更
（増加）する。 ＤＵＴＹ＝ＤＵＴＹ−ｔ’（ｆ1 −ｆ2 ）×１０2 なお、現在のＰＷＭ信号６６のデューティが２％である
場合、本実施例では、ＰＷＭ信号６６のデューティは２
％から５％に変更される。
【００２７】ステップｓ３が実行されると、ＣＰＵ６１
５は、ステップｓ４を直ちに実行してマルチプレクサ６
１１をクロックＣＬ１側に切り替え、搬送波６５の周波
数をｆ1 （＝２．５ｋＨｚ）に変更し、ステップｓ１に
戻る。具体的には、ブラシレス直流電動機５の制御が、
低負荷・低回転数域に移行し、例えば、搬送波６５の周
波数がｆ2 （＝１０ｋＨｚ）でＰＷＭ信号６６のデュー
ティが２％（出力デューティは６％）と小さくなる｛ス
テップｓ１でＹＥＳ→ステップｓ２でＹＥＳ｝と、経過
時間ｔ3 で搬送波６５の周波数がｆ1 に変更され、同時
に、同じ出力デューティ（６％）が維持される様に、Ｐ
ＷＭ信号６６のデューティが５％に変更される。
５は、ステップｓ４を直ちに実行してマルチプレクサ６
１１をクロックＣＬ１側に切り替え、搬送波６５の周波
数をｆ1 （＝２．５ｋＨｚ）に変更し、ステップｓ１に
戻る。具体的には、ブラシレス直流電動機５の制御が、
低負荷・低回転数域に移行し、例えば、搬送波６５の周
波数がｆ2 （＝１０ｋＨｚ）でＰＷＭ信号６６のデュー
ティが２％（出力デューティは６％）と小さくなる｛ス
テップｓ１でＹＥＳ→ステップｓ２でＹＥＳ｝と、経過
時間ｔ3 で搬送波６５の周波数がｆ1 に変更され、同時
に、同じ出力デューティ（６％）が維持される様に、Ｐ
ＷＭ信号６６のデューティが５％に変更される。
【００２８】ステップｓ５で、現在のＰＷＭ信号６６の
デューティが５％を越えているか否かを判別し、５％を
越えている場合（ＹＥＳ）はステップｓ６に進み、ＰＷ
Ｍ信号６６のデューティが５％以下の場合｛ＮＯ；図３
の（ｂ）のグラフの実線部分に相当｝はステップｓ１に
戻る。
デューティが５％を越えているか否かを判別し、５％を
越えている場合（ＹＥＳ）はステップｓ６に進み、ＰＷ
Ｍ信号６６のデューティが５％以下の場合｛ＮＯ；図３
の（ｂ）のグラフの実線部分に相当｝はステップｓ１に
戻る。
【００２９】ステップｓ６で、ＣＰＵ６１５は、信号波
６４の周波数を調節し、現在のＰＷＭ信号６６のデュー
ティを、スイッチング素子群２〜４の作動遅れ時間｛本
実施例では４μｓ｝を考慮し、以下の式に基づいて変更
（減少）する。 ＤＵＴＹ＝ＤＵＴＹ−ｔ’（ｆ1 −ｆ2 ）×１０2 なお、現在のＰＷＭ信号６６のデューティが、例えば６
％である場合、ＰＷＭ信号６６のデューティは６％から
３％に変更される。ステップｓ６が実行されると、ＣＰ
Ｕ６１５は、ステップｓ７を直ちに実行してマルチプレ
クサ６１１をクロックＣＬ２側に切り替え、搬送波６５
の周波数をｆ2 に変更し、ステップｓ１に戻る。
６４の周波数を調節し、現在のＰＷＭ信号６６のデュー
ティを、スイッチング素子群２〜４の作動遅れ時間｛本
実施例では４μｓ｝を考慮し、以下の式に基づいて変更
（減少）する。 ＤＵＴＹ＝ＤＵＴＹ−ｔ’（ｆ1 −ｆ2 ）×１０2 なお、現在のＰＷＭ信号６６のデューティが、例えば６
％である場合、ＰＷＭ信号６６のデューティは６％から
３％に変更される。ステップｓ６が実行されると、ＣＰ
Ｕ６１５は、ステップｓ７を直ちに実行してマルチプレ
クサ６１１をクロックＣＬ２側に切り替え、搬送波６５
の周波数をｆ2 に変更し、ステップｓ１に戻る。
【００３０】つぎに、本実施例のブラシレス直流電動機
の制御装置Ａの利点を述べる。 〔あ〕ブラシレス直流電動機の制御装置Ａは、ブラシレ
ス直流電動機５の制御が、低負荷・低回転数域に移行
し、例えば、搬送波６５の周波数がｆ2 でＰＷＭ信号６
６のデューティが２％以下になると、ＣＰＵ６１５が搬
送波６５の周波数をｆ1 に変更し、同時に、同じ出力デ
ューティとなる様に、ＰＷＭ信号６６のデューティを増
加させる構成である。このため、ブラシレス直流電動機
５の制御下限が拡がり（従来の４％→１％）、低負荷・
低回転数｛出力デューティ１％迄｝でもブラシレス直流
電動機を確実に制御できる。また、搬送波６５の切り替
え時に出力デューティが変化しないので、ブラシレス直
流電動機５の回転数も変化せず、ブラシレス直流電動機
５が振動を起こさない。
の制御装置Ａの利点を述べる。 〔あ〕ブラシレス直流電動機の制御装置Ａは、ブラシレ
ス直流電動機５の制御が、低負荷・低回転数域に移行
し、例えば、搬送波６５の周波数がｆ2 でＰＷＭ信号６
６のデューティが２％以下になると、ＣＰＵ６１５が搬
送波６５の周波数をｆ1 に変更し、同時に、同じ出力デ
ューティとなる様に、ＰＷＭ信号６６のデューティを増
加させる構成である。このため、ブラシレス直流電動機
５の制御下限が拡がり（従来の４％→１％）、低負荷・
低回転数｛出力デューティ１％迄｝でもブラシレス直流
電動機を確実に制御できる。また、搬送波６５の切り替
え時に出力デューティが変化しないので、ブラシレス直
流電動機５の回転数も変化せず、ブラシレス直流電動機
５が振動を起こさない。
【００３１】〔い〕ブラシレス直流電動機の制御装置Ａ
は、ＰＷＭコンパレータ６１３、カウンタ６１２、マル
チプレクサ６１１がマイクロコンピュータ６１内に設け
られ、搬送波６５の周波数切り替えや切り替え時のＰＷ
Ｍ信号６６のデューティ増加を、マイクロコンピュータ
６１のプログラムにより行なっている。このため、搬送
波６５の周波数を替えるための回路を別途に設ける必要
が無く、コストが上昇しない。また、搬送波６５の周波
数切り替え時のＰＷＭ信号６６のデューティ変化の応答
遅れを微小にでき、応答遅れによるブラシレス直流電動
機５の振動や停止を防止できる。
は、ＰＷＭコンパレータ６１３、カウンタ６１２、マル
チプレクサ６１１がマイクロコンピュータ６１内に設け
られ、搬送波６５の周波数切り替えや切り替え時のＰＷ
Ｍ信号６６のデューティ増加を、マイクロコンピュータ
６１のプログラムにより行なっている。このため、搬送
波６５の周波数を替えるための回路を別途に設ける必要
が無く、コストが上昇しない。また、搬送波６５の周波
数切り替え時のＰＷＭ信号６６のデューティ変化の応答
遅れを微小にでき、応答遅れによるブラシレス直流電動
機５の振動や停止を防止できる。
【００３２】〔う〕ブラシレス直流電動機を使用する電
気自動車の場合は、ブラシレス直流電動機の効率を上げ
るために、直流電源を４００Ｖ前後の高い電圧にするの
が一般的である。このとき、出力デューティの下限が高
い（４％）と、低速走行時、減速時、又は下り坂道走行
時等において、電気自動車の速度を自由に制御できない
場合が生じる。しかし、本実施例のブラシレス直流電動
機の制御装置Ａは、出力デューティの下限を１％と低く
できるので、低速走行時、減速時、又は下り坂道走行時
等の、低負荷・低回転数においても、電気自動車の速度
を自由にコントロールする事ができる。また、搬送波６
５の周波数の切り替えの際にブラシレス直流電動機５の
回転数が変化しないので、速度変化に起因するショック
が発生せず、乗り心地を悪化させない。
気自動車の場合は、ブラシレス直流電動機の効率を上げ
るために、直流電源を４００Ｖ前後の高い電圧にするの
が一般的である。このとき、出力デューティの下限が高
い（４％）と、低速走行時、減速時、又は下り坂道走行
時等において、電気自動車の速度を自由に制御できない
場合が生じる。しかし、本実施例のブラシレス直流電動
機の制御装置Ａは、出力デューティの下限を１％と低く
できるので、低速走行時、減速時、又は下り坂道走行時
等の、低負荷・低回転数においても、電気自動車の速度
を自由にコントロールする事ができる。また、搬送波６
５の周波数の切り替えの際にブラシレス直流電動機５の
回転数が変化しないので、速度変化に起因するショック
が発生せず、乗り心地を悪化させない。
【００３３】また、搬送波６５の周波数が２．５ｋＨｚ
となるのは、ブラシレス直流電動機５が、低負荷・低回
転数域で制御される間だけであるので、搬送波６５によ
る耳障り音の発生時間が短く、乗員に不快感を与えな
い。
となるのは、ブラシレス直流電動機５が、低負荷・低回
転数域で制御される間だけであるので、搬送波６５によ
る耳障り音の発生時間が短く、乗員に不快感を与えな
い。
【００３４】本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施
態様を含む。 ａ．上記実施例では、搬送波６５の周波数が、１０ｋＨ
ｚと２．５ｋＨｚとに切り替わる構成であるが、切り替
わりは三種類以上であっても良い。 ｂ．上記実施例では、スイッチング素子群２〜４の出力
デューティが６％の所で搬送波６５の周波数を切り替え
るようにしているが、低負荷・低回転数域に進入する場
合と低負荷・低回転数域から離脱する場合において、異
なる出力デューティのところで搬送波６５の周波数を切
り替える様にしても良い。 ｃ．スイッチング素子は、自己消弧形であればトランジ
スタ以外の半導体素子を使用しても良い。
態様を含む。 ａ．上記実施例では、搬送波６５の周波数が、１０ｋＨ
ｚと２．５ｋＨｚとに切り替わる構成であるが、切り替
わりは三種類以上であっても良い。 ｂ．上記実施例では、スイッチング素子群２〜４の出力
デューティが６％の所で搬送波６５の周波数を切り替え
るようにしているが、低負荷・低回転数域に進入する場
合と低負荷・低回転数域から離脱する場合において、異
なる出力デューティのところで搬送波６５の周波数を切
り替える様にしても良い。 ｃ．スイッチング素子は、自己消弧形であればトランジ
スタ以外の半導体素子を使用しても良い。
【図１】本発明の一実施例に係る、ブラシレス直流電動
機の制御装置の電気回路図である。
機の制御装置の電気回路図である。
【図２】そのブラシレス直流電動機の制御装置が有する
マイクロコンピュータのＩ／Ｏポートが出力するパルス
信号のタイムチャートである。
マイクロコンピュータのＩ／Ｏポートが出力するパルス
信号のタイムチャートである。
【図３】搬送波の周波数が１０ｋＨｚの時のＰＷＭ信号
デューティ- 出力デューティの関係を示すグラフ
（ａ）、および搬送波の周波数が２．５ｋＨｚの時のＰ
ＷＭ信号デューティ- 出力デューティの関係を示すグラ
フ（ｂ）である。
デューティ- 出力デューティの関係を示すグラフ
（ａ）、および搬送波の周波数が２．５ｋＨｚの時のＰ
ＷＭ信号デューティ- 出力デューティの関係を示すグラ
フ（ｂ）である。
【図４】そのブラシレス直流電動機の制御装置の作動を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図５】作動遅れ時間を示すタイムチャートである。
１ 直流電源 ２、３、４ スイッチング素子群 ５ ブラシレス直流電動機 ６ ＰＷＭ制御回路 ２０、３０、４０ 接続点 ２１、２２、３１、３２、４１、４２ パワートランジ
スタ（スイッチング素子） ６１ マイクロコンピュータ ６４ 信号波 ６５ 搬送波 ６６ ＰＷＭ信号 ６１１ マルチプレクサ（搬送波切替手段） ６１３ ＰＷＭコンパレータ（ＰＷＭ比較器） Ａ ブラシレス直流電動機の制御装置 ｔ’ スイッチング素子の作動遅れ時間
スタ（スイッチング素子） ６１ マイクロコンピュータ ６４ 信号波 ６５ 搬送波 ６６ ＰＷＭ信号 ６１１ マルチプレクサ（搬送波切替手段） ６１３ ＰＷＭコンパレータ（ＰＷＭ比較器） Ａ ブラシレス直流電動機の制御装置 ｔ’ スイッチング素子の作動遅れ時間
Claims (3)
- 【請求項１】 二個のスイッチング素子を直列接続し、
且つ該直列接続したものを複数並列接続し、両端を直流
電源に結線したインバータと、 上記各スイッチング素子の接続点に結線されるブラシレ
ス直流電動機と、 信号波と搬送波の振幅を比較するＰＷＭ比較器を有し、
上記インバータを制御するＰＷＭ制御回路とを備える、
ブラシレス直流電動機の制御装置において、 前記ＰＷＭ比較器に送出する前記搬送波の周波数を複数
段階に切替可能な搬送波切替手段を設け、 前記ＰＷＭ制御回路は、前記ＰＷＭ比較器が出力するＰ
ＷＭ信号のデューティが現在の搬送波周波数における下
限値に減少すると、前記搬送波の周波数を一段低い周波
数に切り替えるとともに、前記スイッチング素子の作動
遅れ時間を考慮して出力デューティが変化しない値に前
記ＰＷＭ信号のデューティを増加させる事を特徴とする
ブラシレス直流電動機の制御装置。 - 【請求項２】 前記ＰＷＭ比較器及び前記搬送波切替手
段はマイクロコンピュータ内に設けられ、前記搬送波の
周波数切り替えや切り替え時の前記ＰＷＭ信号のデュー
ティの増加をプログラムにより行なう請求項１記載のブ
ラシレス直流電動機の制御装置。 - 【請求項３】 電気自動車に適用した請求項１または請
求項２記載のブラシレス直流電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223875A JPH0898577A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | ブラシレス直流電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223875A JPH0898577A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | ブラシレス直流電動機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0898577A true JPH0898577A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16805085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6223875A Pending JPH0898577A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | ブラシレス直流電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0898577A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002073788A1 (en) * | 2001-03-14 | 2002-09-19 | Akira Hosaka | Magnetic motor |
-
1994
- 1994-09-20 JP JP6223875A patent/JPH0898577A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002073788A1 (en) * | 2001-03-14 | 2002-09-19 | Akira Hosaka | Magnetic motor |
| US6956311B2 (en) | 2001-03-14 | 2005-10-18 | Akira Hosaka | Magnetic motor |
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