JPS62133358A - モ−タ回転方向判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、モータ回転方向判別装置、詳しくは、例え
ば車両用に使用される誘導電動機の回転方向を判別する
モータ回転方向判別ＬＬＩに関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点］車両駆動用の電
動機、すなわち電気自動車等に使用される電動機として
は、従来制御が簡単な直流型ｅｉが使用されていたが、
直流電動機に比較して、構造、取板いが簡単でかつブラ
シ等の摩耗もないためメンテナンスフリー、小型、軽口
、人聞生産が可能、高効率、すなわち１回の充電に対す
る走行距離が大きく効率的である等の特徴を有し、また
指令値制御を行なうことにより直流電動機のように車両
のトルクに近いトルクを発生することができる等の理由
により交流Ｆａ　ｓ電動機の使用が考えられるようにな
っている。

ところで、このような車両用電動機においては、その回
転方向を判別することにより、種々の制御が可能となる
。

第４図はフリップフロップを使用した従来のモータ回転
方向判別装置の一例（特聞昭５６−１２０９５６号）で
あり、回転に応じてモータから出力される位相の異なる
２つのパルスＰ１．Ｐ２をＤ型）リップフロップ３のク
ロック入力ＣＬ、データ人力りに供給し、モータの回転
方向の変化による両パルスの位相の相違によりＤ型フリ
ップフロップ３の出力Ｑをラッチ、すなわち「１」また
はｒＯＪにすることによりモータの回転方向を判別して
いた。

しかしながら、このような従来の装置においては、Ｄ型
フリップフロップ３が一般に雑音に弱いため、モータか
ら供給されるパルスに雑音が混入したりすると、誤動作
く特にモータの回転数が轟いとき）することがある。こ
のため、従来、モータの回転方向を間違って判別すると
いう問題があり、モータシステムの構成によっては例え
ばモータシステムの破損を沼くという問題があった。

（発明の目的） この発明の目的は、上記に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、雑音等が発生しても誤動作しにく
く、常に正確に回転方向を判別し得るモータ回転方向判
別装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、この発明は、モータの回転数
を検出する回転数検出手段と、モータの回転に応じて発
生する位相の異なるパルスを発生するパルス発生手段と
、該パルス発生手段からの位相の異なるパルスによりモ
ータの回転方向を検出する回転方向検出手段と、モータ
の回転数が所定の回転数に達した時点あるいは達するま
でに前記方向検出手段が検出した回転方向を回転方向判
別信号として保持する判別信号保持手段とを有すること
を要旨とする。

〔発明の実施例〕

以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係わるモータ回転方向判
別装置のブロック図である。同図において、回転方向を
判別される誘導モータ１は例えば、車両用、すなわち電
気自動車の駆動用等に使用されるものであり、第１の回
転方向に回転した場合、この回転に応じて位相の異なる
２つのパルスＰ１゜Ｐ２、すなわち第４図に示すように
位相が９０゜異なるパルスＰｉ、Ｐ２を出力し、また逆
方向の第２の回転方向に回転した場合には、位相関係が
逆に９０°異なるパルスＰｉ、Ｐ２を出力するパルス発
生器５．７を有している。このパルス発生器５，７から
のパルスＰ１．Ｐ２は第４図と同じようにＤ型フリップ
フロップ３のクロック入力ＣＬおよびデータ人力りにそ
れぞれ供給されるとともに、周波数−電圧変換器、すな
わちＦ／Ｖコンバータ９に供給されている。Ｄ型フリッ
プフロップ３は第４図と同様にパルスＰ＋　、Ｐ２がク
ロック入力ＣＬ、データ人力りに入力されると、モータ
の回転方向の変化による両パルスの位相の相違により出
力信号がラッチされるようになっている。

例えば、モータ１が第１の方向に回転して第４図に示す
ようにパルスＰ１がパルスＰ２より９０’位相が進んで
ある場合にはパルスＰ１の立上り時点におけるパルスＰ
２の低レベル信号がＤ型フリップフロップ３にラッチさ
れるため、Ｄ型フリップフロップ３は低レベル信号を出
力し、この低レベル信号によりモータ１が第１の方向に
回転していることを示す。またモータ１が第１の方向と
逆の第２の方向に回転してパルスＰ１．Ｐ２が第４図を
時間的に逆方向に進むように発生し、パルスＰ１がパル
スＰ２より９０°位相が遅れている場合にはパルスＰ１
の立上り時点におけるパルスＰ２の高レベル信号がＤ型
フリップフロップ３にラッチされ、Ｄ型フリップフロッ
プ３からは高レベル信号が出力され、この高レベル信号
によりモータ１が第２の方向に回転していることが示さ
れるようになっている。しかしながら、上述したように
、このＤ型フリップフＯツブ３は入力に混入する雑音に
より特に高回転時などにおいて誤動作し易いものである
ため、このＤ型フリップ７０ツブ３の出力は更に他のフ
リップ７０ツブ１１のデータ入力に入力され、後述する
ように誤動作の影響を受けないようになっている。

Ｆ／Ｖコンバータ９は、モータ１が回転したことにより
パルス発生器５から発生されるパルスＰ１を入力し、こ
のパルスＰ１の周波数に応じて電圧を出力する。Ｆ／Ｖ
コンバータ９の出力は２つのコンパレータ１３．１５の
入力に接続されている。より詳細には、Ｆ／Ｖコンバー
タ９の出力はコンパレータ１３の非反転入力およびコン
パレータ１５の反転入力に接続されコンパレータ１３の
反転入力およびコンパレータ１５の非反転入力には基準
電圧Ｖｒが供給されている。この基準電圧Ｖｒはモータ
１の回転数が零より大きくなった時、すなわちモータ１
が回転開始した時のＦ／Ｖコンバータ９からの電圧以上
の値に設定されている。

従って、モータ１が回転せず、Ｆ／Ｖコンバータ９の出
力電圧が基準電圧Ｖｒより低い場合には、コンパレータ
１３の出力は低レベル、コンパレータ１５の出力は高レ
ベルになる。また、モータ１が回転開始してＦ／Ｖコン
バータ９の出力電圧が基準電圧Ｖｒ以上になった場合に
は、コンパレータ１３の出力は高レベル、コンパレータ
１５の出力は低レベルになる。

コンパレータ１３，１５の出力はそれぞれ前記フリップ
７０ツブ１１のトリガー人力およびリセット入力に接続
されている。従って、フリップフロップ１１はそのリセ
ット入力にコンパレータ１５から高レベル信号が供給さ
れるとリセット状態になり、またそのトリ万一人力にコ
ンパレータ１３から高レベル信号が供給されると、その
信号の立上り時点においてデータ入力に供給されている
Ｄ型フリップフロック３からの出力レベルをラッチする
ようになっている。すなわち、フリップフロップ１１は
コンパレータ１３の立上り信号によりＤ型フリップ７０
ツブ３から供給されるモータ１の回転方向を示す低レベ
ルまたは高レベル信号をラッチし、Ｄ型フリップフロッ
プ３における雑音の影響を排除しているのである。

以上のように構成されるモータ回転方向判別装置の作用
を説明する。

まず、モータ１が回転していない状態においては、パル
ス発生器５，７からパルスＰｉ、Ｐ２は出力されていな
いため、Ｄ型フリップフロップ３は作動せず、またＦ／
Ｖコンバータ９の出力は零であり、コンパレータ１５か
ら高レベル信号が出力され、本装置およびフリップフロ
ップ１１はリセット状態にある。

次に、モータ１が第１の方向に回転開始すると、パルス
発生器５．７からパルスＰｉ、Ｐ２が発生する。モータ
１が第１の方向に回転した場合のパルスの位相関係は前
述したようにパルスＰ１の位相が９０’進んでいるもの
であるため、Ｄ型フリップフロップ３はその出力がモー
タ１が第１の方向に回転していることを示す低レベルに
なり、この低レベル出力信号はフリップフロップ１１の
データ入力に供給される。

また一方、モータ１が回転開始してパルス発生器５から
パルスＰ１が出力されると、この出力パルスＰ１はＦ／
Ｖコンバータ９により電圧レベルに変換され、コンパレ
ータ１３．１５において基準電圧Ｖｒと比較される。前
述したようにこの基準電圧Ｖｒはモータ１が回転開始し
た場合のＦ／Ｖコンバータ９の出力電圧にほぼ等しく設
定されているので、モータ１が回転開始すると、Ｆ／ｖ
コンバータ９の出力電圧レベルは直ぐに基準電圧Ｖｒよ
り大きくなり、この時コンパレータ１３の出力は高レベ
ルに変化する。この結果、このコンパレータ１３の高レ
ベルに変化する出力電圧の立上り信号がフリップ７０ツ
ブ１１のトリ万一人力に供給され、この立上り時点にお
いてフリップフロップ１１のデータ入力に供給されてい
るＤ型フリップフロップ３の低レベル出力信号をフリッ
プフロップ１１はラッチし、同じ低レベル信号をその出
力Ｑから出力する。この低レベル出力信号は上述したよ
うにモータ１が第１の方向に回転していることを示すも
のである。

このようにモータ１の回転方向を示すＤ型フリップ７Ｏ
ツブ３の出力信号は、Ｆ／Ｖコンバータ９がモータの回
転開始を検出した時点のコンパレータ１３の出力信号の
立上りでフリップ７０ツブ１１にラッチされ、以降モー
タの回転が停止するまでラッチされ放しであるため、雑
音の影響を受けないようになっている。

また、モータ１の回転が第２の方向に回転開始した場合
には、上述した場合と逆にパルス発生器５．７から出力
されるパルスＰ１がパルスＰ２より９０’遅れるため、
Ｄ型フリップフロップ３はその出力が高レベルになる。

このため、フリップフロップ１１には、Ｆ／Ｖコンバー
タ９を介したコンパレータ１３の出力信号の立上りでＤ
型フリップフロップ３からの高レベル信号がラッチされ
出力されて、この信号によりモータ１が第２の方向に回
転していることを示す。

第２図はこの発明の他の実施例を示すものであり検出し
たモータ回転方向によりカ行、回生の両指令の切換えを
行うものである。同図に示すモータ回転方向判別装置に
Ｊ３いては、モータ１の回転数が低い場合にはパルスＰ
Ｉ　、Ｐ２に混入する雑音も比較的少なく、特にモータ
１の回転が比較的高回転の場合においてＤ型フリップフ
ロップ３での回転方向の誤検出が起こりやすい点に着目
して、モータ１の回転数が比較的低い回転数、すなわち
所定の基準回転数より低い場合には前記り型フリップフ
ロップ３の出力信号により直接モータ１の回転方向を判
別するようにし、またモータ１の回転数が所定の基準回
転数より高い場合には低い回転数の時に検出した回転方
向を予め記憶または保持しておき、この記憶された回転
方向を使用するようにしたものである。

第２図において、モータ１に設けられたパルス発生器５
．７のパルスＰ１．Ｐ２がＤ型フリップフロップ３に供
給され、パルスＰ１．Ｐ２の位相の相違によりモータ１
の回転方向を検出する回路は第１図の実施例と同じであ
る。

パルス発生器７からのパルスＰ２はパルスカウンタ２１
により計数され、これによりモータ１の回転数Ｎはパル
スカウンタ２１の計数値として出力され、パルスカウン
タ２１から入出力インターフェース２３を介してＣＰＵ
２５に供給され、ＣＰｔＪ２５において所定の基準回転
数ＮＯと比較されている。この所定の基準回転数ＮＯは
、上述したように設定されるものであるが、更に説明す
ると、モータ回転方向信号Ｑが仮りに間違っていたとし
てもモータ１に急激な回生がかかつてしまうことがない
ような回転数、例えば６０　ｒｐｍ以下に設定されてい
る。また、ＣＰＵ２５にはＤ型フリップフロップ３の出
力信号、すなわちモータ回転方向信号Ｑも入出力インタ
ーフェース２３を介して供給されている。ＣＰＵ２５に
はＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるメモリ２７が接続され、こ
のメモリ２７に一時的データ、例えば低回転数時に検出
されたモータ１の回転方向情報が記憶されるとともに、
本モータ回転方向判別装置の処理動作を実行し、かつモ
ータ１を制御するためのプログラム等が記憶されるよう
になっている。

また、入出力インターフェース２３にはパルス幅変調用
の、すなわちＰＷＭ発振器２９が接続され、このＰＷＭ
発撮器２９は入出力インターフェース２３を介してＣＰ
Ｕ２５からのベクトル演算されたモータ駆動指令信号Ｖ
”が供給されている。

ＰＷＭ発振器２９の出力信号はモータドライバ３１を介
してモータ１に供給され、モータ１を制御するようにな
っている。

次に、第２図の装置の作用を第３図のフローチャートを
参照して説明する。

第３図のフローチャートは第２図の装置の作用、すなわ
ちメモリ２７に記憶されたプログラムによるＣＰＵ２５
の動作を示しているものであるが、この動作においては
、まずアクセルから加減速信号Ａを読み込み、ついで前
記パルスカウンタ２１からモータ１の回転数Ｎを読み込
む（（ステップ１１０．１２０）。読み込んだ回転数Ｎ
を所定の基準回転数Ｎｏと比較しくステップ１３０）、
回転数Ｎが基準回転数ＮＯより低い場合には、Ｄ型フリ
ップフロップ３の出力信号、すなわちモータ１の回転方
向を示すモータ回転方向信号Ｑを入出力インターフェー
ス２３を介して読み込み、この読み込んだモータ回転方
向信号Ｑをメモリ２７に記憶しておく（ステップ１４０
）。また、回転数Ｎが基準回転数Ｎｏより低くない場合
、すなわちモータ１の回転数が高い場合には、ステップ
１４０におけるモータ回転数Ｎの読み込みおよび記憶を
行なうことなく、１サイクル前の処理のステツブ１４０
で読み込みメモリ２７に記憶しておいたモータ回転数Ｎ
が低い場合の回転数Ｎを使用するようにしている。

以上のように読み込んだアクセルからの加減速信号Ａ１
パルス発生器５からのモータ回転数Ｎ１モータ回転方向
信号Ｑに基づいて以下のステップ１５０−１７０におい
てモータ１の回転制御を行なっている。すなわち、上述
したように読み込んだ加減速信号Ａおよび回転数Ｎに基
づくモータ印加電圧指令信号■０およびすべり周波数指
令信号ｆｓ’を算出しくステップ１５０）、更にモータ
回転数ベクトルｆ１をＱＸＮから算出する（ステップ１
６０）。ここにおいて、モータ回転方向信号Ｑは±１で
ある。そして、以上のようにして求めた各信号からステ
ップ１７０の式に基づいてモータ駆動指令信号■１を算
出し、このモータ駆動指令信号ｖ１をＣＰＵ２５から入
出力インターフェース２３を介してＰＷＭ発振器２９に
供給し、このモータ駆動指令信号■０に基づいて形成さ
れるＰＷＭ発振器２９の出力信号をモータドライバ３１
を介してモータ１に供給してモータ１を制御しているの
である（ステップ１７０）。

なお、ステップ１６０かられかるように、モータ回転数
ベクトルｆ１はモータ回転方向信号Ｑによって決定され
るので、モータ回転方向信号Ｑが間違った値であると、
例えばモータが誘導電動機の場合すべりが大きく異なっ
た値となり、モータの運転に重大な影響を及ぼすことに
なる。これはモータ回転数Ｎが大ぎい程影響は大きいこ
とになるため、基準回転数ＮＯを比較的低い値に設定し
ておくこは重要なことであり、これによりモータを安全
に動作させることができるのである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、モータの回転
数が所定の回転数、例えば回転開始時の回転数になった
時点において方向検出手段が検出した回転方向を回転方
向判別信号として以降保持しているので、この信号を保
持した後において雑音が混入したとしても回転方向判別
信号は雑音の影響を受けて変化することがないため、常
に正確な回転方向を指示することができ、本装置を適用
したモータシステムの信頼性、安全性を向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わるモータ回転方向判
別装置のブロック図、第２図はこの発明の他の実施例に
係わるモータ回転方向判別装置のブロック図、第３図は
第２図の装置の作用を示すフローチャート、第４図は従
来のモータ回転方向判別装置の要部を示す図である。 １・・・モータ ３・・・Ｄ型フリップフロップ ９・・・Ｆ／Ｖコンバータ １１・・・フリップフロップ １３．１５・・・コンパレータ 第１　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの回転数を検出する回転数検出手段と、モ
   ータの回転に応じて発生する位相の異なるパルスを発生
   するパルス発生手段と、該パルス発生手段からの位相の
   異なるパルスによりモータの回転方向を検出する回転方
   向検出手段と、モータの回転数が所定の回転数に達した
   時点、あるいは達するまでに前記方向検出手段が検出し
   た回転方向を回転方向判別信号として保持する判別信号
   保持手段とを有することを特徴とするモータ回転方向判
   別装置。
2. （２）前記所定の回転数は、モータが停止状態から回転
   開始した時点の回転数であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のモータ回転方向判別装置。