JPH1118481A

JPH1118481A - 電気モータの通電制御装置

Info

Publication number: JPH1118481A
Application number: JP9172490A
Authority: JP
Inventors: Masanori Sugiyama; 山昌典杉
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1999-01-22
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: EP0887916A3; US5959419A; JP3826499B2; EP0887916A2

Abstract

(57)【要約】【課題】電流振幅を大きくすることなく、所望のチョ
ッピング周波数を維持する。【解決手段】電気モータのコイル２６と共にＨ型を構
成する通電回路２０ａ〜２０ｄの第１及び第２のスイッ
チング素子２０ａ、２０ｂを、コイル２６を流れる電流
値が基準電流値よりも大きくなった時に、共に所定時間
オフした後、第２のスイッチング素子２０ｂのみをオン
し、コイル２６を流れる電流値が基準電流値よりも小さ
くなり、且つ、一定時間経過した時、第１及び第２のス
イッチング素子２０ａ、２０ｂを共にオンするチョッピ
ング制御手段１１〜１３、１９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気モータのコイ
ルにチョッピング通電するＨ型スイッチング回路のオン
／オフを制御する通電制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の通電制御装置においては、一般
に、コイルに流れる電流値を抵抗器等で検出し、予め定
めた基準電流値と検出した電流値とを２値的に比較し
て、基準電流値＞検出電流値の時にはスイッチング素子
をオンし、基準電流値≦検出電流値の時にはスイッチン
グ素子をオフするように制御される。これにより、スイ
ッチング素子がオン／オフを繰り返すので、コイルに流
れる電流の平均値は、基準電流値に応じた値（近い値）
に制御される。ところで、この種の通電制御装置にお
いては、スイッチング素子がオン／オフする周波数（チ
ョッピング周波数）が高くなるに従って、スイッチング
素子等におけるエネルギーの損失が増大し、発熱量が増
える。この為、チョッピング周波数をあまり高くするの
は好ましくない。逆に、チョッピング周波数が低すぎる
と、基準電流値と制御電流値との差が増大し、制御の精
度が低下する。また、チョッピング周波数が人間の可聴
周波数帯域内である場合には、電流のチョッピングによ
って生じる機械振動が、騒音として人間に聞こえるので
好ましくない。

【０００３】そこで、スイッチング素子をオン／オフす
る信号のオンからオフへの切換わり、もしくはオフから
オンへの切換わりが生じる度に第１のレベルにセットさ
れ、ほぼ一定の周期で生じる基準チョッピングタイミン
グになる度に第２のレベルにセットされる許可フラグ信
号を生成する許可信号生成手段を設け、許可フラグ信号
が第１のレベルの期間中は、コイルの通電のオフからオ
ンへの切換わり、もしくはオンからオフへの切換わりを
禁止するようにして、チョッピング周波数を所望の周波
数（人間の可聴周波数帯の上限近傍（例えば、１５ＫＨ
ｚ））に近づける通電制御装置が、特開平８−１７２７
９３号公報に提案されている。

【０００４】この通電制御装置では、更に通電の立上が
り及び立下がりを滑らかにするために、Ｈ型スイッチン
グ回路を用いてＰＷＭによりモータ通電電流を制御し、
且つ、回転トルクの不足を改善するために、スイッチン
グモードを制御している。

【０００５】例えば、図１３に示すように、Ｈ型スイッ
チング回路は、電気モータの電気コイル１ａの一端と第
１電源ライン２ａとの間に介挿された第１のスイッチン
グ素子３ａ、電気コイル１ａの他端と第２電源ライン３
ｂとの間に介挿された第２のスイッチング素子３ｂ、前
記一端と第２電源ライン３ｂの間に介挿され、後者から
前者への電流通流は許す第１ダイオードＤ１、及び、前
記他端と第１電源ライン３ａの間に介挿され、前者から
後者への電流通流は許す第２ダイオードＤ２を含んでい
る。

【０００６】図１３の（ａ）に示すように、第１及び第
２スイッチング素子３ａ、３ｂを共にオンすると電気コ
イル１ａに回転駆動電流が流れ、共にオフすると図１３
の（ｂ）に示すように、電気コイル１ａの誘起電圧によ
る電源への帰還電流が流れる。上述のオンとオフをＰＷ
Ｍ制御により交互に繰り返すことにより、電気コイル１
ａには、立下がり速度が比較的速い脈動電流が流れる。
このスイッチングモードを本書では「ハードチョッピン
グ」と称す。このハードチョッピングでの、図１３の
（ｂ）に示すように両スイッチング素子３ａ、３ｂを共
にオフしている時間区間では、電気コイル１ａが発電し
たエネルギーが第１電源ライン２ａに供給され（回
生）、電流が急激に減少する。

【０００７】図１４の（ａ）（図１３の（ａ）と同一）
に示すように第１及び第２スイッチング素子３ａ、３ｂ
を共にオンにし、次に図１４の（ｂ）に示すように第１
スイッチング素子３ａのみをオフにし第２スイッチング
素子３ｂはオンを維持し、それら（ａ）状態と（ｂ）状
態とを交互に繰り返すことにより、電気コイル１ａには
立下がり速度の比較的遅い脈動電流が流れる。このスイ
ッチングモードを本書では「ソフトチョッピング」と称
す。このソフトチョッピングの中の、図１４の（ｂ）に
示す第１スイッチング素子３ａオフ、第２スイッチング
素子３ｂオンの期間では、電流は緩やかに減少する。

【０００８】特開平８−１７２７９３号公報に開示の通
電制御装置は、上述の「ハードチョッピング」と「ソフ
トチョッピング」をモータの回転数と必要なトルクに基
づいて選択して、回転トルクの不足を解消している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スイッチド
リラクタンスモータ（以下、ＳＲモータという）は、一
般に極部が外側に突出する形で構成されたロータと、極
部が内側に突出する形で構成されたステータと、ステー
タの極毎に集中巻されたコイルとを備えており、ステー
タに対するロータの回転位置により磁気機抵抗が変化す
るため、コイルのインダクタンスＬがそれに伴い変化す
る。上述した従来の通電制御装置において、このインダ
クタンスＬが小さい時には、上述したハードチョッピン
グ及びソフトチョッピングのいずれのチョッピングモー
ドであっても、コイル電流は所望の立下がり速度で立ち
下がるため、所望のチョッピング周波数に近づけること
は可能である。しかしながら、インダクタンスＬが大き
い時には、上述のソフトチョッピング時にコイル電流の
立下がり速度が遅くなり、基準チョッピングタイミング
を過ぎても基準電流値≦コイル電流の状態であるため
に、スイッチング素子をオン／オフする信号のオフから
オンへの切換わりが遅くなる。そのため、チョッピング
周波数が低くなり、チョッピングにより生じる機械振動
が騒音として人間に聞こえる。

【００１０】インダクタンスＬが大きい時であっても、
上述のハードチョッピング時にはチョッピング周波数が
低くなることはないが、スイッチング素子のオン／オフ
の切換わりによる電流の脈動の振幅が大きいので、ＳＲ
モータの回転子に加わる磁気吸引力の脈動が大きく、振
動を生じて騒音が大きくなる。

【００１１】それゆえ、本発明は当該電気モータの通電
制御装置において、電流振幅を大きくすることなく、所
望のチョッピング周波数を維持することを、その課題と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、チョッピング制御され
て電気モータのコイルに実際に流れる電流に対応する第
１の信号と、基準電流値を定める第２の信号との大小関
係を比較して、該比較の結果に応じた２値信号を、前記
コイルの通電のオン／オフ制御に利用する、電気モータ
の通電制御装置において、前記コイルの一端と第１の電
源ラインとの間に介挿された第１のスイッチング手段
と、前記コイルの他端と第２の電源ラインとの間に介挿
された第２のスイッチング手段と、前記コイルの一端と
前記第２の電源ラインとの間に介挿され、後者から前者
への電流通流は許す第１のダイオードと前記コイルの他
端と前記第１の電源ラインとの間に介挿され、前者から
後者への電流通流は許す第２のダイオードと、前記第１
の信号が前記第２の信号よりも大きくなった時、前記第
１及び第２のスイッチング手段を共に所定時間オフした
後、前記第２のスイッチング手段をオンし、前記第１の
信号が前記第２の信号よりも小さくなり、且つ、一定時
間経過した時、前記第１及び第２のスイッチング手段を
共にオンするチョッピング制御手段と備えてなる構成と
したことである。

【００１３】上記した手段において、前記チョッピング
制御手段は、前記第１の信号が前記第２の信号よりも大
きくなった時、前記第１の信号が前記第２の信号よりも
小さくなるまでの時間、前記第１及び第２のスイッチン
グ手段を共にオフし、その時間経過後は前記一定時間経
過するまで前記第２のスイッチング手段のみをオンする
ようにしても良い。尚、上記した手段において、一定時
間とは先回第１及び第２のスイッチング手段が共にオン
されてからの時間である。

【００１４】上記した手段によれば、第１の信号が第２
の信号よりも大きくなった時、第１及び第２のスイッチ
ング手段が共に所定時間オフ（ハードチョッピングモー
ド）されることにより、コイル電流が比較的に速い立下
がり速度で立下がり、その後第２のスイッチング手段の
みがオン（ソフトチョッピングモード）されることによ
り、コイル電流が比較的に遅い立下がり速度で立ち下が
るので、コイルのインダクタンスの大小に係らず、電流
振幅を大きくすることなく、所望のチョッピング周波数
を維持することが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従った電気モータ
の通電制御装置の実施の形態を図面に基づき、説明す
る。

【００１６】図１に本発明の第１実施形態の装置の構成
を示す。図１に示す装置は、電気自動車の駆動ユニット
の主要部を構成している。本実施形態では、駆動源とし
て、コントローラ１０により制御される１個のＳＲモー
タ３０が備わっている。コントローラ１０は、シフトレ
バー、ブレーキスイッチ、アクセルスイッチ及びアクセ
ル開度センサから入力される情報に基づいて、ＳＲモー
タ３０の駆動を制御する。制御用の電力はバッテリから
供給される。

【００１７】ＳＲモータ３０は、図５に示すように、径
方向に内方に突出する極５２ａを有する中空円筒状のス
テータ５２と、その内部に径方向外方に突出する極５１
ａを有するロータ５１とを備える。本実施形態では、ス
テータ５２の極５２ａの数を１２極、ロータ５１の極５
１ａの数を８極に設定している。ステータ５２の極５２
ａには、夫々コイル５３が巻回されている。ロータ５１
の回転に伴いロータ５１の４つの極５１ａに同時に対向
するステータ５２の４つの極５２ａからなる３つの極群
に巻回されるコイル５３は夫々直列に接続されており、
図１における１相コイル２６、２相コイル２７、３相コ
イル２８を構成している。図１において、これらコイル
２６〜２８の内１つを通電すると、それらコイルを巻回
されたステータ５２の極５２ａとロータ５１の極５１ａ
との間に吸引力が働き、ロータ５１が回転する。このロ
ータ５１の回転を角度センサ２５により検出し、１乃至
３相コイル２６〜２８への通電をロータ５１の回転に応
じて順次１相、２相、３相と切換えることでロータ５１
が連続回転する。１乃至３相コイル２６〜２８は、夫々
コントローラ１０内部の後述する１乃至３相ドライバ２
０〜２２と接続されており、１相コイル２６と１相ドラ
イバ２０とを接続する信号線、２相コイル２７と２相ド
ライバ２１とを接続する信号線、３相コイル２８と３相
ドライバ２２とを接続する信号線には、夫々電流センサ
２３〜２５が設置されている。これら電流センサ２３〜
２５は、夫々１乃至３相コイル２６〜２８に実際に流れ
る電流に比例する電圧を電流信号（通電電流値）として
出力する。

【００１８】コントローラ１０の内部にはＣＰＵ（マイ
クロコンピュータ）１５、入力インターフェース１７、
マップ用メモリ１８、電源回路１４、電流波形生成回路
１２、比較回路１１、出力判定回路１３、部分ハードチ
ョッピング回路１９、１相ドライバ２０、２相ドライバ
２１及び、３相ドライバ２２が備わっている。入力イン
ターフェース１７は、車両に備え付けられた図示しない
シフトレバー、ブレーキスイッチ、アクセルスイッチ及
び、アクセル開度センサから出力される信号を受け、こ
れら信号をＣＰＵ１５に送る。ＣＰＵ１５は、これらの
信号から得られる情報を基にＳＲモータ３０の目標駆動
速度及び駆動トルクを逐次計算し、その計算結果に基づ
いて、ＳＲモータ３０の１乃至３相コイル２６〜２８に
流すべき電流波形を求める。ＣＰＵ１５は、求めた電流
波形をマップ用メモリ１８（電流マップメモリ１８ａ、
シフトマップメモリ１８ｂ）から読み出し、電流波形生
成回路１２内に備えられた双方向メモリ１６にセットす
る。

【００１９】図２に図１の回路の一部分の具体的な構成
を示す。図２はＳＲモータ３０の１相コイル２６の通電
を制御する回路のみを示しており、実際には２相及び３
相コイル２７、２８の通電を制御する同様の回路が夫々
含まれている。

【００２０】図２において、電流波形生成回路１２は、
アドレスデコーダ１２ａ、２つのメモリ１２ｂ、１２
ｃ、デジタルアナログコンバータ１２ｅ、出力バッファ
１２ｆ及びアンド回路１２ｇを備えている。メモリ１２
ｂには、ＣＰＵ１５から送られてきたロータ回転角度に
対応したモータ励磁タイミングがロータ回転角度に対応
したアドレスに記憶される。角度センサ２９の出力はア
ドレスデコーダ１２ａによりアドレス値に変換され、メ
モリ１２ｂ及びメモリ１２ｃの読み出しアドレスを指定
する。よって、ＳＲモータ３０の回転角度に応じた目標
電流値がメモリ１２ｂから読み出され、また、その時点
においてコイルを通電するか否かがメモリ１２ｃから読
み出される。メモリ１２ｃから読み出された値は、アン
ド回路１２ｇを介してＯＮ・ＯＦＦ信号として出力され
る。尚、アンド回路１２ｇにはＣＰＵ１５からの制御信
号も入力されており、メモリ１２ｃの値に係らず、ＯＮ
・ＯＦＦ信号を強制的にオフにすることもできる。

【００２１】メモリ１２ｂから読み出された値はデジタ
ル値であるが、デジタルアナログコンバータ１２ｅによ
りアナログ信号に変換され、出力バッファ１２ｆを介し
て基準電流値として比較回路１１のコンパレータ１１ａ
の非反転入力端子に送られる。一方、１相ドライバ２０
のコイル２６に流れる電流は電流センサ２３により検出
され、通電電流値としてコンパレータ１１ａの反転入力
端子に送られる。コンパレータ１１ａは、基準電流値と
通電電流値とを比較し、その結果を電流比較信号として
出力判定回路１３のアンド回路１３ａに出力する。

【００２２】図２及び図３に示すように、出力判定回路
１３には、アンド回路１３ａとタイミング制御回路１３
ｂが備わっている。アンド回路１３ａの入力端子には比
較回路１１のコンパレータ１１ａから出力される電流比
較信号と、電流波形生成回路１２のアンド回路１２ｇか
ら出力されるＯＮ・ＯＦＦ信号とが入力され、アンド回
路１３ａの出力端子はタイミング制御回路１３ｂの入力
に接続されている。

【００２３】タイミング制御回路１３ｂは、本実施形態
では、同期信号（ＯＮタイミング）ＣＬＫ１５Ｋとし
て、周波数が１５ＫＨｚのパルス信号を用いており、ゲ
ート回路１３１、１３４、１３７、１３８及び１３９
と、Ｄ型のフリップフロップ１３２、１３３、１３６及
び１３Ａと、インバータ１３５を備えている。このタイ
ミング制御回路１３ｂの構成は、上述した特開平８−１
７２７９３号公報に示される回路と同じであり、信号Ｆ
Ｅは、アンド回路１３ａから出力される入力信号が通電
電流値＞基準電流値の条件になると、「オン不可」に切
換わり、１５ＫＨｚの同期信号ＣＬＫ１５Ｋの立上がり
のタイミングで「オン可」に切換わる。そしてタイミン
グ制御回路１３ｂの出力信号である信号（１）は、アン
ド回路１３ａから出力される入力信号が通電電流値＞基
準電流値の条件になると、オフに切換わり、信号ＦＥの
「オン不可」が解除された後で、同入力信号が通電電流
値＜基準電流値の条件になると、オンに切換わる。

【００２４】このタイミング制御回路１３ｂからの信号
（１）は、部分ハードチョッピング回路１９に入力され
る。本実施形態では、部分ハードチョッピング回路１９
は、図３に示すように、単安定マルチバイブレータ１９
ａと、アンド回路１９ｂを備えている。単安定マルチバ
イブレータ１９ａには、信号（１）が入力されており、
図６に示すように単安定マルチバイブレータ１９ａは信
号（１）の立下がり（ＯＦＦ）から一定時間（例えば、
１０〜１５μｓ）Ｈｉレベルの信号（ａ）を出力する。
この信号（ａ）は、反転されてアンド回路１９ｂの入力
端子に入力される。また、アンド回路１９ｂの入力端子
には、電流波形生成回路１２のアンド回路１２ｇから出
力されるＯＮ・ＯＦＦ信号である信号（２）が入力さ
れ、アンド回路１９ｂは信号（ａ）がＬｏレベルで、信
号（２）がＯＮであるときのみオンとなるＯＮ・ＯＦＦ
信号を信号（４）として出力する。

【００２５】図２及び図３において、信号（１）は部分
ハードチョッピング回路１９からそのまま信号（３）と
して、１相ドライバ２０のアッパー側トランジスタ２０
ａのベースに入力される。アッパー側トランジスタ２０
ａのコレクタは電源回路１４から供給される高電位ライ
ンに接続されている。アッパー側トランジスタ２０ａの
エミッタは１相コイル２６の一端に接続されている。１
相コイル２６の他端は、ロアー側トランジスタ２０ｂの
コレクタに接続されている。ロアー側トランジスタ２０
ｂのエミッタは、電源回路１４から供給される低電位ラ
インに接続されている。ロアー側トランジスタ２０ｂの
ベースには信号（４）が入力される。１相コイル２６の
一端と低電位ラインとの間にはフライホイール用ダイオ
ード２０ｃが介挿されている。１相コイル２６の他端と
高電位ラインとの間にはフライホイール用ダイオード２
０ｄが介挿されている。従って、アッパー側及びロアー
側トランジスタ２０ａ及び２０ｂの両方をオン（導通状
態）にすれば、高及び低電位ラインと１相コイル２６と
の間に電流が流れ、いずれか一方、又は両方をオフ（非
導通状態）にすれば、１相コイル２６への給電を停止す
ることができる。尚、１相コイル２６に流れる電流値は
電流センサ２３により検出される。

【００２６】アッパー側トランジスタ２０ａのオン／オ
フは、電流波形生成回路１２のアンド回路１２ｇから出
力されるＯＮ・ＯＦＦ信号がＨｉレベル（通電オン）の
時は、コンパレータ１１ａが出力する電流比較信号に基
づいて、制御される。但し、電流比較信号のオン／オフ
とアッパー側トランジスタ２０ａのオン／オフとの関係
は１対１ではなく、上述したタイミング制御回路１３ｂ
によってタイミングが調整される。即ち、図４におい
て、タイミング制御回路１３ｂの信号ＦＥは通電電流値
＞基準電流値になった時にＨｉレベル（「オン不可」）
に切換えられ、同期信号の各タイミングで夫々Ｌｏレベ
ル（「オン可」）に切換えられる。そして、信号（１）
は通電電流値＞基準電流値になった時にオフに切換えら
れ、信号ＦＥが「オン可」で、且つ通電電流値≦基準電
流値になった時にオンに切換えられる。これにより、同
期信号のタイミングの直前で基準電流値＜通電電流値に
なり、その直後の同期信号のタイミングで、基準電流値
＜通電電流値であっても、信号ＦＥが「オン可」に切換
わった後で通電電流値＞基準電流値になれば、その時に
信号（１）がオンに切換わるため、信号（１）のオン／
オフ周期は、同期信号の周期（基準チョッピング周期）
とほぼ同一になるように調整され、周波数の変化はほと
んど生じない。また、アンド回路１２ｇから出力される
ＯＮ・ＯＦＦ信号がＨｉレベル（通電オン）の時には、
ロアー側トランジスタ２０ｂは、部分ハードチョッピン
グ回路１９のアンド回路に入力される信号（ａ）に応じ
てオン／オフする。

【００２７】したがって、本実施形態においては、図６
に示すように、通電電流値≦基準電流値になると、信号
（１）及び（３）がオンに切換わると同時に、信号
（２）及び（４）がオンとなって、それによりアッパー
及びロアー側トランジスタ２０ａ及び２０ｂが共にオン
となり、１相コイル２６に給電される。そして、通電電
流値＞基準電流値になると、信号（１）及び（３）がオ
フに切換わる。オフに切換わった信号（１）は図３に示
す部分ハードチョッピング回路１９の単安定マルチバイ
ブレータ１９ａに入力され、単安定マルチバイブレータ
１９ａは所定時間（１０〜１５μｓ）Ｈｉレベルの信号
（ａ）を出力する。信号（ａ）は、反転されてアンド回
路１９ｂに入力され、これによりアンドゲート１９ｂの
出力信号（４）はオフに切換えられる。これによって、
アッパー及びロアー側トランジスタ２０ａ及び２０ｂが
共にオフされ、１相コイル２６に蓄えられたエネルギー
によってダイオード２０ｃ、２０ｄを通って低電位ライ
ンから高電位ラインに向かって、電流が速く流れる（立
下がり速度が速い）。そして、所定時間が経過すると、
単安定マルチバイブレータ１９ａの出力信号（ａ）はＬ
ｏレベルになり、これによりアンド回路１９ｂの出力信
号はオンに切換えられる。これによって、アッパー側ト
ランジスタ２０ａがオフした状態で、ロアー側トランジ
スタ２０ｂがオンされ（ソフトチョッピング）、１相コ
イル２６に蓄えられたエネルギーによってダイオード２
０ｃ、１相コイル２６、ロアー側トランジスタ２０ｂの
閉ループを通って電流がゆっくりと流れる（立下がり速
度が遅い）。本実施形態では、このようにアッパー及び
ロアー側トランジスタ２０ａ及び２０ｂのオン／オフが
繰り返し制御されて、コイルへの通電が制御される。

【００２８】上記した従来の通電制御装置では、図１４
（ａ）及び（ｂ）に示すようにアッパー側トランジスタ
（第１のスイッチング素子）３ａ及びロアー側トランジ
スタ（第２のスイッチング素子）３ｂを共にオンする状
態と、アッパー側トランジスタ３ａのみをオフにしロア
ー側トランジスタ３ｂはオンを維持する状態とを交互に
繰り返すソフトチョッピングモードと、図１３（ａ）及
び（ｂ）に示すようにアッパー及びロアー側トランジス
タ３ａ及び３ｂを共にオンする状態と、両トランジスタ
３ａ及び３ｂを共にオフする状態とを交互に繰り返すハ
ードチョッピングモードをモータの回転数と必要なトル
クに基づいて選択してコイルへの通電が制御される。図
７（ａ）にソフトチョッピングモード時における基準電
流値とコイルに流れる電流の波形のタイムチャートを、
また図７（ｂ）にハードチョッピングモード時における
基準電流値とコイルに流れる電流の波形のタイムチャー
トを示す。尚、図７において、基準電流値の上下での電
流の立上がり及び立下がりの変曲点は、回路スピードに
よる遅れのためである。

【００２９】ＳＲモータにおいては、ステータに対する
ロータの回転位置により磁気機抵抗が変化し、それに伴
いコイルのインダクタンスＬが変化する。そのため、上
記した従来の通電制御装置においては、インダクタンス
Ｌが小さいときには、ハード及びソフトのいずれのチョ
ッピングモードでもコイル電流の波形の所望の立下がり
速度が夫々維持され、タイミング制御回路によって所望
のチョッピング周波数に近づけられる。ところが、イン
ダクタンスＬが大きい時には、ソフトチョッピング時に
コイル電流の立下がり速度が遅くなり、タイミング制御
回路の同期信号のタイミングを過ぎても基準電流値≦通
電電流値であるためにアッパー側トランジスタがオンに
切換わらないことがある。このような遅れが生じると、
電流振幅は小さいものの、トランジスタのオン／オフす
る周期が大きくなるため、チョッピングによる可聴域の
ノイズが発生する。また、ハードチョッピングモード時
には、インダクタンスＬが大きくても、電流の立下がり
速度が速いので周期が大きくなることが抑制され、可聴
域のノイズは生じないが、回路スピードの遅れの影響に
より電流振幅が大きくなるため、ＳＲモータのロータに
加わる磁気吸引力の変動が大きくなって、振動を生じ大
きな騒音を発生する。

【００３０】これに対して、本実施形態によれば、上記
したように、アッパー及びロアー側トランジスタ２０ａ
及び２０ｂのオン／オフがハードチョッピングとソフト
チョッピングとを組み合わせたモードで制御される。つ
まり、図７（ｃ）に示すように、基準電流値≦通電電流
値になると、所定時間（１０〜１５μｓ）両トランジス
タ２０ａ及び２０ｂが共にオフとなり、コイル電流はす
ばやく所望のレベル（例えば、基準電流値）に立ち下げ
られる。そして、コイル電流が所望のレベルに下がった
ころ（時間）、即ち、所定時間経過後、ロアー側トラン
ジスタ２０ｂのみがオンとされ、コイル電流の立下がり
が緩やかになる。これにより、回路遅れが影響する領域
では、コイル電流が下がり過ぎることが抑制される。こ
の結果、コイルのインダクタンスの大小に係らず、電流
振幅を大きくすることなく、所望のチョッピング周波数
を維持することができ、可聴域のノイズの発生及び振動
騒音の発生が防止される。

【００３１】図８は、本発明に従った電気モータの通電
制御装置の第２及び第３実施形態のブロック図を示す。
図８は図２の構成と部分ハードチョッピング回路を除
き、全て同じであるので、同じ構成には図２に付した番
号符号と同じ番号符号を付してその説明は省略する。
尚、図８も図２と同様に、図１のＳＲモータ３０の１相
コイル２６の通電を制御する回路のみを示しており、実
際には２相及び３相コイル２７、２８の通電を制御する
同様の回路が夫々含まれている。

【００３２】図９に部分ハードチョッピング回路１１９
の第２実施形態を示す。図９において、本実施形態で
は、部分ハードチョッピング回路１１９は、オア回路１
１９ａと、アンド回路１１９ｂを備えている。オア回路
１１９ａには、出力判定回路１３のタイミング制御回路
１３ｂから出力される信号（１）が入力されると共に、
出力判定回路１３のアンド回路１３ａの出力信号が信号
（５）として入力される。オア回路１１９ａの出力信号
（ａ’）は、電流波形生成回路１２のアンド回路１２ｇ
から出力されるＯＮ・ＯＦＦ信号が信号（２）として入
力されるアンド回路１１９ｂに入力される。尚、信号
（１）は部分ハードチョッピング回路１１９よりそのま
ま信号（５）としてアッパー側トランジスタ２０ａのベ
ースに接続され、アンド回路１１９ｂから出力される信
号（４）はロアー側トランジスタ２０ｂのベースに接続
される。

【００３３】この第２実施形態においては、図１０に示
すように、基準電流値≦通電電流値になると、コンパレ
ータ１１ａの電流比較信号がＬｏレベルになり、それに
応じて出力判定回路１３のアンド回路１３ａの出力信号
である信号（５）がＬｏレベルになる。これに応じて、
回路のスピードによる遅れ時間後に信号（１）がオフと
なり、オア回路１１９ａからの信号（ａ’）がＬｏレベ
ルになる。この結果、信号（３）及び（４）が共にオフ
となり、アッパー及びロアー側トランジスタ２０ａ、２
０ｂが共にオフとされ、電流がすばやく下げられる。こ
の速い立下がりにより、通電電流値＜基準電流値となる
と、コンパレータ１１ａの電流比較信号がＨｉレベルに
なり、それに応じて信号（５）がＨｉレベルになる。タ
イミング制御回路１３ｂからの出力信号である信号
（１）は次の同期信号がくるまでオンにならないので、
信号（３）はオフのままとなる。これにより、信号
（ａ’）がＨｉレベルとなり、信号（４）がオンとなっ
てロアー側トランジスタ２０ｂのみがオンとされる。し
たがって、この第２実施形態によれば、基準電流値≦通
電電流値になると両トランジスタ２０ａ、２０ｂを共に
オフとしてすばやく電流を下げ、通電電流値＜基準電流
値となるとロアー側トランジスタ２０ｂのみをオンとす
ることにより、回路遅れが影響する領域で電流が下がり
過ぎることを抑制できる。よって、チョッピングの周期
を短く、且つ電流振幅を小さくすることが可能となり、
ノイズ及び騒音の発生が防止される。

【００３４】図１１に部分ハードチョッピング回路２１
９の第３実施形態を示す。図１１において、本実施形態
では、部分ハードチョッピング回路２１９は、アンド回
路２１９ａを備えている。アンド回路２１９ａには、出
力判定回路１３のアンド回路１３ａの出力信号が信号
（５）として入力されると共に、電流波形生成回路１２
のアンド回路１２ｇから出力されるＯＮ・ＯＦＦ信号が
信号（２）として入力される。尚、出力判定回路１３の
タイミング制御回路１３ｂから出力される信号（１）は
部分ハードチョッピング回路１１９よりそのまま信号
（５）としてアッパー側トランジスタ２０ａのベースに
接続され、アンド回路１１９ｂから出力される信号
（４）はロアー側トランジスタ２０ｂのベースに接続さ
れる。

【００３５】この第３実施形態においては、図１２に示
すように、基準電流値≦通電電流値になると、コンパレ
ータ１１ａの電流比較信号がＬｏレベルになり、それに
応じて出力判定回路１３のアンド回路１３ａの出力信号
である信号（５）がＬｏレベルになる。これに応じて、
アンド回路２１９ａからの信号（４）がオフとなり、回
路のスピードによる遅れ時間後に信号（１）がオフとな
る。この結果、信号（３）及び（４）が共にオフとな
り、アッパー及びロアー側トランジスタ２０ａ、２０ｂ
が共にオフとされ、電流がすばやく下げられる。この速
い立下がりにより、通電電流値＜基準電流値となると、
コンパレータ１１ａの電流比較信号がＨｉレベルにな
り、それに応じて信号（５）がＨｉレベルになり、信号
（４）がオンとなってロアー側トランジスタ２０ｂがオ
ンとされる。このとき、タイミング制御回路１３ｂから
の出力信号である信号（１）は次の同期信号がくるまで
オンにならないので、信号（３）はオフのままとなる。
したがって、この第３実施形態によれば、第２実施形態
と同様に、基準電流値≦通電電流値になると両トランジ
スタ２０ａ、２０ｂを共にオフとしてすばやく電流を下
げ、通電電流値＜基準電流値となるとロアー側トランジ
スタ２０ｂのみをオンとすることにより、回路遅れが影
響する領域で電流が下がり過ぎることを抑制できる。よ
って、チョッピングの周期を短く、且つ電流振幅を小さ
くすることが可能となり、ノイズ及び騒音の発生が防止
される。

【００３６】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、第１の信
号が第２の信号よりも大きくなった時、第１及び第２の
スイッチング手段が共に所定時間オフされることによ
り、コイル電流が比較的に速い立下がり速度で立下が
り、その後第２のスイッチング手段のみがオンされるこ
とにより、コイル電流が比較的に遅い立下がり速度で立
ち下がるので、コイルのインダクタンスの大小に係ら
ず、電流振幅を大きくすることなく、所望のチョッピン
グ周波数を維持することができる。よって、チョッピン
グ周波数が低くなることによる可聴域のノイズの発生及
び電流振幅が大きくなることによる振動騒音の発生を適
確に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従ったモータの通電制御装置の第１実
施形態の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の一部分の詳細な構成を示すブロック図で
ある。

【図３】図２の部分ハードチョッピング回路を示すブロ
ック図である。

【図４】図２のタイミング制御回路を示すブロック図で
ある。

【図５】図１のＳＲモータの側面図である。

【図６】図２に示す部分ハードチョッピング回路の動作
を示すタイムチャートである。

【図７】基準電流値と通電電流の波形を示すタイムチャ
ートである。

【図８】本発明に従ったモータの通電制御装置の第２及
び第３実施形態の構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第２実施形態における部分ハードチョ
ッピング回路を示すブロック図である。

【図１０】図９に示す部分ハードチョッピング回路の動
作を示すタイムチャートである。

【図１１】本発明の第３実施形態における部分ハードチ
ョッピング回路を示すブロック図である。

【図１２】図１１に示す部分ハードチョッピング回路の
動作を示すタイムチャートである。

【図１３】従来の通電制御装置におけるＨ型スイッチン
グ回路の、ハードチョッピングモードでのモータ電流を
示す図面であり、（ａ）はモータに駆動電流を流してい
るときの電流通流方向を、（ｂ）は駆動電流の供給を遮
断したときの電流通流方向を示す。

【図１４】従来の通電制御装置におけるＨ型スイッチン
グ回路の、ソフトチョッピングモードでのモータ電流を
示す図面であり、（ａ）はモータに駆動電流を流してい
るときの電流通流方向を、（ｂ）は駆動電流の供給を遮
断したときの電流通流方向を示す。

【符号の説明】

１０コントローラ１１比較回路１２電流波形生成回路１２ａアドレスデコーダ１２ｂ、１２ｃメモリ１２ｅデジタルアナログコンバータ１２ｆ出力バッファ１２ｇアンド回路１３出力判定回路１４電源回路１５ＣＰＵ１６双方向メモリ１７入力インターフェース１８マップ用メモリ１９部分ハードチョッピング回路１９ａ単安定マルチバイブレータ２０１相ドライバ２０ａアッパー側トランジスタ２０ｂロアー側トランジスタ２１２相ドライバ２２３相ドライバ２３、２４、２５電流センサ２６１相コイル２７２相コイル２８３相コイル２９角度センサ３０ＳＲモータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チョッピング制御されて電気モータのコ
イルに実際に流れる電流に対応する第１の信号と、基準
電流値を定める第２の信号との大小関係を比較して、該
比較の結果に応じて前記コイルの通電をオン／オフ制御
する、電気モータの通電制御装置であって、前記コイルの一端と第１の電源ラインとの間に介挿され
た第１のスイッチング手段と、前記コイルの他端と第
２の電源ラインとの間に介挿された第２のスイッチング
手段と、前記コイルの一端と前記第２の電源ラインと
の間に介挿され、後者から前者への電流通流は許す第１
のダイオードと、前記コイルの他端と前記第１の電源ラインとの間に介挿
され、前者から後者への電流通流は許す第２のダイオー
ドと、前記第１の信号が前記第２の信号よりも大きくなった
時、前記第１及び第２のスイッチング手段を共に所定時
間オフした後、前記第２のスイッチング手段のみをオン
し、前記第１の信号が前記第２の信号よりも小さくな
り、且つ、一定時間経過した時、前記第１及び第２のス
イッチング手段を共にオンするチョッピング制御手段と
を備えてなることを特徴とする電気モータの通電制御装
置。
【請求項２】前記チョッピング制御手段は、前記第１
の信号が前記第２の信号よりも大きくなった時、前記第
１の信号が前記第２の信号よりも小さくなるまでの時
間、前記第１及び第２のスイッチング手段を共にオフ
し、その時間経過後は前記一定時間経過するまで前記第
２のスイッチング手段のみをオンすることを特徴とする
電気モータの通電制御装置。