モータ制御装置
【課題】試験体を回転させるモータの回転数の制御の精度を向上させることが可能なモータ制御装置を提供する。
【解決手段】レゾルバ３４及びエンコーダ３５は、モータ３３の回転数を検出する。トルクメータ３６は、モータ３３のトルクを検出する。フィードバック制御部２３は、目標の回転数と目標のトルクとを示すパラメータマップに従って、目標の回転数でモータ３３が回転するように、又は、目標のトルクをモータ３３が出力するように、レゾルバ３４によって検出された回転数、及びトルクメータ３６によって検出されたトルクに基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御し、トルクの変動幅が閾値以上となる場合、レゾルバ３４によって検出された回転数とエンコーダ３５によって検出された回転数とから求められる回転数に基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御する。
【解決手段】レゾルバ３４及びエンコーダ３５は、モータ３３の回転数を検出する。トルクメータ３６は、モータ３３のトルクを検出する。フィードバック制御部２３は、目標の回転数と目標のトルクとを示すパラメータマップに従って、目標の回転数でモータ３３が回転するように、又は、目標のトルクをモータ３３が出力するように、レゾルバ３４によって検出された回転数、及びトルクメータ３６によって検出されたトルクに基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御し、トルクの変動幅が閾値以上となる場合、レゾルバ３４によって検出された回転数とエンコーダ３５によって検出された回転数とから求められる回転数に基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、性能試験の対象となる試験体を回転させるモータの動作を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、予め作成された速度パターンとトルクパターンとを用いて、性能試験すべきモータと負荷モータとを制御する電動機試験装置が開示されている。
【０００３】
また、モータを用いて車両搭載機器（試験体）の性能試験を行う場合がある。例えば、エンジンや車輪（負荷）の代わりにモータを用いて、トランスミッションの性能試験を行う場合がある。この場合、エンジンの代わりとなる入力軸モータをトランスミッションの入力軸に接続し、車輪の代わりとなる出力軸モータをトランスミッションの出力軸に接続する。そして、入力軸モータを一定の回転数及び一定のトルクで駆動させ、出力軸モータの回転数及びトルクを検出することにより、トランスミッションの性能を評価する。
【０００４】
一般的に、車両駆動用のモータには同期モータが使用されており、その車両駆動用同期モータの制御装置は、車両用に最適化された専用のインバータと電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とを含んで構成されている。車両駆動用同期モータの制御装置は、トルク指令値に基づいて同期モータを制御する。同期モータの回転子（ロータ）の回転角度を検出し、同期モータに所望のトルクを発生させるように制御するために、同期モータにはレゾルバが設けられる。レゾルバは、同期モータの回転子の回転角度を検出し、回転子の各回転角度に対応する信号を出力する。車両駆動用同期モータの制御装置は、回転子の回転角度に応じた磁界を界磁巻線から発生させるように同期モータに供給する電流を制御し、回転子に所望のトルクを発生させる。
【０００５】
上述した車両駆動用の同期モータを用いてトランスミッション等の試験体の性能試験を行う場合、入力軸に接続された同期モータを目標の回転数で駆動させる必要があるため、同期モータの回転数を高精度に制御する必要がある。従来技術に係る車両駆動用同期モータの制御装置は、トルク指令値に基づいて同期モータを制御しているため、回転数を高精度に制御するためには、車載用ＥＣＵを改造し、回転数をトルクに変換する回転数制御装置を追加する必要がある。
【０００６】
ここで、図７を参照して従来技術に係る制御装置について説明する。図７は、従来技術に係るモータ制御装置を示すブロック図である。従来技術に係るモータ制御装置は、車載用のＥＣＵ（電子制御ユニット）１１０と、インバータ１２０と、統合制御部１５０とを含んで構成されている。さらに、車両駆動用の同期モータ１３０の回転数を高精度に制御するために、回転数をトルクに変換する回転数制御装置１６０がモータ制御装置に追加で設けられている。ＥＣＵ１１０と統合制御部１５０とは専用通信で接続されており、統合制御部１５０と回転数制御装置１６０とはＣＡＮ通信（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で接続されている。
【０００７】
ＥＣＵ１１０は、トルク指令値に基づいて同期モータ１３０を制御する。また、同期モータ１３０には、同期モータ１３０の回転子の回転角度を検出するレゾルバ１４０が設けられている。ＥＣＵ１１０は、レゾルバ１４０によって検出された同期モータ１３０の回転角度に基づいて同期モータ１３０の回転数（回転速度）を求める。
【０００８】
回転数制御装置１６０は、第１変換部１６１と第２変換部１６２とフィードバック制御部１６３とを含んで構成されている。例えば、目標の回転数で同期モータ１３０を回転させるために、回転数の指令値を回転数制御装置１６０に入力する。第１変換部１６１は、回転数の指令値をトルク指令値に変換する。また、第２変換部１６２は、レゾルバ１４０によって得られた同期モータ１３０の回転数（回転速度）をトルクに変換する。フィードバック制御部１６３は、トルク指令値が示す目標のトルクを同期モータ１３０に発生させるために、変換されたトルク指令値とトルクとに基づいてフィードバック制御値を求める。フィードバック制御値は、統合制御部１５０を介してＥＣＵ１１０に出力される。ＥＣＵ１１０は、フィードバック制御値に基づいてインバータ１２０のスイッチングを制御する。これにより、ＥＣＵ１１０は、同期モータ１３０の動作を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２４８１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術に係るモータ制御装置は、レゾルバ１４０のみによって同期モータ１３０の回転数を検出して回転数を制御しているため、同期モータ１３０の回転数を高精度に制御することは困難である。また、従来技術に係るモータ制御装置のＥＣＵ１１０は、トルク指令値に基づいて同期モータ１３０を制御しているため、回転数をトルクに変換するための回転数制御装置を追加で設置する必要がある。そのため、モータ制御装置の構成が複雑になり、モータ制御装置の製造コストが増大する問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、試験体を回転させるモータの回転数の制御の精度を向上させることが可能なモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、性能試験の対象となる試験体を回転させる車両駆動用モータの動作を制御するモータ制御装置において、前記車両駆動用モータの回転数を検出するレゾルバと、前記車両駆動用モータの回転数を検出するエンコーダと、前記車両駆動用モータのトルクを検出するトルクメータと、前記試験体に対する試験内容に応じた目標の回転数と目標のトルクとを示すパラメータマップに従って、前記パラメータマップが示す前記目標の回転数で前記車両駆動用モータが回転するように、又は、前記パラメータマップが示す前記目標のトルクを前記車両駆動用モータが出力するように、前記レゾルバによって検出された回転数、及び前記トルクメータによって検出されたトルクに基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御し、前記トルクメータによって検出されたトルクの変動幅が予め設定された閾値以上となる場合、前記レゾルバによって検出された回転数と前記エンコーダによって検出された回転数とによって求められる回転数に基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るモータ制御装置であって、前記制御部は、前記トルクの変動幅が前記閾値以上となる場合、前記レゾルバによって検出された回転数と前記エンコーダによって検出された回転数との重み付け平均値に基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、トルクの変動幅が閾値以上となる場合に、レゾルバによって検出された回転数とエンコーダによって検出された回転数とから求められる回転数に基づいて車両駆動用モータの動作をフィードバック制御することにより、車両駆動用モータの回転数を高精度に制御することが可能となる。また、試験内容に応じたパラメータマップを用いることで試験体に対する試験内容に合った制御を行うことができ、パラメータマップを編集するだけで、多様な試験を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ制御装置を示すブロック図である。
【図２】回転数及びトルクの時間変化を示すグラフを示す図である。
【図３】パラメータマップを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るモータ制御装置による動作を示すフローチャートである。
【図５】同期モータを用いた試験装置を示すブロック図である。
【図６】回転数及びトルクの時間変化を示すグラフである。
【図７】従来技術に係るモータ制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、本発明の実施形態に係るモータ制御装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置を示すブロック図である。モータ制御装置は、電源３０からモータ３３に供給される電力を調整し、モータ３３の動作を制御する。
【００１７】
モータ３３は、例えば車両駆動用の３相交流同期モータであり、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイルを備えた固定子と回転子とを含む。Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイルの一端は中点で互いに接続され、他端はインバータ３２に接続される。モータ３３には、試験体（産業用設備）が接続される。試験体はモータ３３によって回転させられる。
【００１８】
コンバータ３１は、制御装置２０の制御の下で動作する複数のスイッチング素子を含んで構成されている。コンバータ３１は、制御装置２０の制御に基づいて、直流電源である電源３０から供給される直流電力を調整してインバータ３２に供給する。
【００１９】
インバータ３２は、制御装置２０の制御の下で動作する複数のスイッチング素子を含んで構成されている。インバータ３２は、制御装置２０の制御に基づいて、コンバータ３１から供給された直流電力を３相交流電力に変換してモータ３３に供給する。モータ３３は、インバータ３２から供給された３相交流電力に基づいて回転する。
【００２０】
モータ３３にはレゾルバ３４が設けられている。レゾルバ３４は、モータ３３の回転子の回転角度を検出し、回転角度を示す回転角度データを制御装置２０に出力する。制御装置２０は、回転角度データに基づいてモータ３３の回転数Ｎｒを求める。また、モータ３３の回転軸にはエンコーダ３５が設けられている。エンコーダ３５は、モータ３３の回転子の回転数Ｎｅを検出し、回転数Ｎｅを示す回転数データを制御装置２０に出力する。また、モータ３３の回転軸にはトルクメータ３６が設けられている。トルクメータ３６は、モータ３３の回転軸におけるトルクを計測し、トルクを示すトルクデータを制御装置２０に出力する。
【００２１】
制御装置２０は、設定部２１と、サイクル制御部２２と、フィードバック制御部２３と、Ｉ／Ｆ２６とを含んで構成されている。制御装置２０は、予め設定された動作特性パターンに合致したパラメータマップに従ってインバータ３２を制御することにより、モータ３３の動作を制御する。動作特性パターン及びパラメータマップは、モータ３３に接続される試験体に対する試験内容に応じた内容となっている。また、制御装置２０は、レゾルバ３４、エンコーダ３５、及びトルクメータ３６の出力に基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御する。制御装置２０は、モータ３３が目標の回転数で回転するように、又はモータ３３が目標のトルクを出力するように、インバータ３２のスイッチング制御を行う。スイッチング制御において、制御装置２０は、インバータ３２の各スイッチング素子をオン／オフするためのＰＷＭ信号を生成し、そのＰＷＭ信号をインバータ３２に出力する。
【００２２】
図２及び図３を参照して、モータ３３に接続される試験体（産業用設備）に対する試験内容に応じたパラメータマップについて説明する。図２は、回転数及びトルクの時間変化を示すグラフを示す図である。図２において、横軸は時間を示し、縦軸は回転数とトルクとを示す。図３は、パラメータマップを示す図である。
【００２３】
図２において、回転数グラフ５１は、モータ３３を駆動して出力したい回転数と時間との関係を示すグラフである。トルクグラフ５２は、モータ３３を駆動して出力したいトルクと時間との関係を示すグラフである。回転数特性とトルク特性とにおいて、切り替えポイントとなるグラフの変動点で、制御領域を例えば３つの動作特性パターン５３，５４，５５に分割する。動作特性パターン５３，５４，５５のそれぞれでモータ３３の制御が可能なように、各動作特性パターンにおけるパラメータマップを予め作成しておく。
【００２４】
図３にパラメータマップの一例を示す。このパラメータマップは、モータ３３に接続される試験体に対する試験内容に応じた値となっている。例えば、パラメータマップは、短時間で低回転及び高トルクの発生が要求される試験内容に応じた値や、高速回転を長時間で高精度に行う試験内容に応じた値等となっている。パラメータマップの項目には、各時間におけるフィードバック制御方法（速度又はトルク）、モータ３３の目標の回転数Ｎ、モータ３３の目標のトルクＴ、電流Ｉｄ、及び電流Ｉｑが含まれる。フィードバック制御方法として、モータ３３の速度（回転数）に基づくフィードバック制御方法、又はモータ３３のトルクに基づくフィードバック制御方法のいずれかを選択するためのフラグが、パラメータマップに設けられている。モータ３３の回転数Ｎは目標とする回転数であり、モータ３３のトルクＴは目標とするトルクである。図３に示すパラメータマップは、入力装置１０から制御装置２０に入力される。また、操作者は、入力装置１０を用いてパラメータマップの値を任意に変更してもよい。また、パラメータマップは、図示しない記憶装置に予め記憶されていてもよい。
【００２５】
サイクル制御部２２は、モータ３３に接続される試験体（産業用設備）に対する試験内容に応じた動作特性パターンに従って、動作特性パターンの切替信号を設定部２１に出力する。
【００２６】
設定部２１は、入力装置１０からパラメータマップの入力を受ける。設定部２１は、サイクル制御部２２から出力される動作特性パターンの切替信号のタイミングに従って、パラメータマップによる指示をフィードバック制御部２３に出力する。具体的には、設定部２１は、各時間に応じて、回転数又はトルクによるフィードバック制御の指示をフィードバック制御部２３に出力する。また、設定部２１は、各時間におけるモータ３３の目標の回転数Ｎ、モータ３３の目標のトルクＴ、電流Ｉｄ、及び電流Ｉｑを示すデータをフィードバック制御部２３に出力する。
【００２７】
Ｉ／Ｆ２６は、レゾルバ３４から出力された回転角度データ、エンコーダ３５から出力された回転数データ、及びトルクメータ３６から出力されたトルクデータを受け取る。回転角度データ、回転数データ、及びトルクデータは、フィードバック制御部２３に出力される。
【００２８】
フィードバック制御部２３は、トルクフィードバック制御部２４と速度フィードバック制御部２５とを含んで構成されている。フィードバック制御部２３は、回転角度データ、回転数データ、及びトルクデータに基づいて、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータ３３が回転するように、又はパラメータマップが示す目標のトルクＴをモータ３３が出力するように、インバータ３２の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによりモータ３３の動作をフィードバック制御する。
【００２９】
一例として、フィードバック制御部２３は、図３に示すパラメータマップに従ってインバータ３２のスイッチングを制御する。例えば、時間ｔ1〜ｔ2の時間帯では、フィードバック制御方法のフラグとして「速度」が設けられているため、速度フィードバック制御部２５が、インバータ３２のスイッチングを制御する。時間ｔ1〜ｔ2の時間帯おいては、速度フィードバック制御部２５は、レゾルバ３４で得られたモータ３３の回転数Ｎｒに基づいて、モータ３３の回転数が目標の回転数Ｎ1となるようにインバータ３２のスイッチングを制御する。このように時間ｔ1〜ｔ2の時間帯では、フィードバック制御部２３は、モータ３３の回転数（速度）に基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する。
【００３０】
また、時間ｔ2〜ｔ3の時間帯では、フィードバック制御方法のフラグとして「トルク」が設けられているため、トルクフィードバック制御部２４が、インバータ３２のスイッチングを制御する。時間ｔ2〜ｔ3の時間帯においては、トルクフィードバック制御部２４は、トルクメータ３６で得られたモータ３３のトルクに基づいて、モータ３３のトルクが目標のトルクＴ2となるようにインバータ３２のスイッチングを制御する。このように時間帯ｔ2〜ｔ3の時間帯では、フィードバック制御部２３は、モータ３３のトルクに基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する。
【００３１】
次に図４を参照して、モータ３３の回転数を補正するための処理について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置による動作を示すフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ０１では、レゾルバ３４が、モータ３３の回転子の回転角度（位相）を検出する。モータ３３の回転角度を示す回転角度データは、Ｉ／Ｆ２６を介してレゾルバ３４からフィードバック制御部２３に出力される。フィードバック制御部２３は、回転角度データに基づいてモータ３３の回転数Ｎｒ（回転速度）を求める。ステップＳ０２では、エンコーダ３５が、モータ３３の回転数Ｎｅ（回転速度）を検出する。モータ３３の回転数Ｎｅを示す回転数データは、Ｉ／Ｆ２６を介してエンコーダ３５からフィードバック制御部２３に出力される。ステップＳ０３では、トルクメータ３６が、モータ３３のトルクを検出する。モータ３３のトルクを示すトルクデータは、Ｉ／Ｆ２６を介してトルクメータ３６からフィードバック制御部２３に出力される。なお、ステップＳ０１からステップＳ０３は、それぞれ同時に実行される。
【００３３】
フィードバック制御部２３は、トルクメータ３６によって得られたトルクデータに基づいてトルクリプルの発生を検出する。例えば、フィードバック制御部２３は、トルクの変動幅が予め設定されたトルク閾値以上となった場合に（ステップＳ０４、Ｙｅｓ）、レゾルバ３４によって得られたモータ３３の回転数Ｎｒと、エンコーダ３５によって得られたモータ３３の回転数Ｎｅとを比較する（ステップＳ０５）。例えば、フィードバック制御部２３は、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒと、エンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅとの差分ΔＮを求める。そして、フィードバック制御部２３は、回転数の差分ΔＮが予め設定された許容範囲以内に含まれない場合には（ステップＳ０６、Ｎｏ）、モータ３３の回転数の値を補正する（ステップＳ０７）。例えば、フィードバック制御部２３は、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒとエンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅとの重み付け平均値を求める。フィードバック制御部２３は、トルクの変動幅の大きさに応じて、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに対する重みと、エンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅに対する重みとを変えて、回転数の重み付け平均値を求める。一例として、フィードバック制御部２３は、トルクの変動幅が大きくなるほど、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに対する重みを小さくし、エンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅに対する重みを大きくして、回転数の重み付け平均値を求めることが好ましい。また、フィードバック制御部２３は、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒと、エンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅとの中間値を求めてもよい。そして、モータ３３の回転数に基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する場合には、速度フィードバック制御部２５は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータ３３が回転するように、回転数の重み付け平均値に基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する（ステップＳ０８）。
【００３４】
トルクの変動幅がトルク閾値未満となっている場合には（ステップＳ０４、Ｎｏ）、速度フィードバック制御部２５は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータ３３が回転するように、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御する（ステップＳ０８）。また、回転数の差分ΔＮが許容範囲以内に含まれている場合には（ステップＳ０６、Ｙｅｓ）、速度フィードバック制御部２５は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータ３３が回転するように、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御する（ステップＳ０８）。
【００３５】
トルクの変動幅がトルク閾値以上となっているときはトルクの変動幅が大きいため、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御することは困難である。この場合において、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒとエンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅとの差分が許容範囲外であれば、回転数の重み付け平均値を用いてモータ３３の回転数を制御する。これにより、モータ３３の回転数を高精度に制御することが可能となる。
【００３６】
なお、パラメータマップに従ってトルクによってフィードバック制御を行う場合には、トルクフィードバック制御部２４が、パラメータマップが示す目標のトルクＴをモータ３３が出力するように、トルクメータ３６によって得られたトルクに基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する。
【００３７】
次に図５及び図６を参照して、上述したモータ制御装置を用いて行われる試験体（産業用設備）に対する試験について説明する。図５は、同期モータを用いた試験装置を示すブロック図である。図６は、回転数及びトルクの時間変化を示すグラフである。一例として、車両に搭載されるトランスミッション９０を試験体として説明する。このトランスミッション９０にはディフェレンシャルギア９１が搭載されている。この試験では、エンジンや車輪（負荷）の代わりに同期モータを用いて、トランスミッション９０の性能試験を行う。
【００３８】
エンジンの代わりとなる入力軸モータ６０をトランスミッション９０の入力軸に接続し、負荷（車輪）の代わりとなる左出力軸モータ７０と右出力軸モータ８０とをトランスミッション９０の出力軸に接続する。負荷の代わりとなる左出力軸モータ７０と右出力軸モータ８０とによって、例えば車両の走行抵抗や加減速抵抗を実現する。入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０は、上述したモータ３３と同様に、車両駆動用の３相交流同期モータであり、上述したモータ制御装置によって制御される。すなわち、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０はそれぞれインバータ３２に接続され、制御装置２０によって制御される。
【００３９】
入力軸モータ６０には、図示しないレゾルバが設けられている。入力軸モータ６０の回転軸には、エンコーダ６１とトルクメータ６２とが設けられている。また、左出力軸モータ７０には、図示しないレゾルバが設けられている。左出力軸モータ７０の回転軸には、エンコーダ７１とトルクメータ７２とが設けられている。また、右出力軸モータ８０には、図示しないレゾルバが設けられている。右出力軸モータ８０の回転軸には、エンコーダ８１とトルクメータ８２とが設けられている。レゾルバは、上述したレゾルバ３４と同様に、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０のそれぞれの回転角度を検出し、各モータの回転角度を示す回転角度データを制御装置２０に出力する。エンコーダ６１，７１，８１は、上述したエンコーダ３５と同様に、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０のそれぞれの回転数を検出し、各モータの回転数を示す回転数データを制御装置２０に出力する。トルクメータ６２，７２，８２は、上述したトルクメータ３６と同様に、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０のそれぞれのトルクを計測し、各モータのトルクを示すトルクデータを制御装置２０に出力する。
【００４０】
制御装置２０は、予め設定された動作特性パターンに合致したパラメータマップに従って、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０の動作を制御する。また、制御装置２０は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎで入力軸モータ６０が回転するように、又はパラメータマップが示す目標のトルクＴを入力軸モータ６０が出力するように、レゾルバ、エンコーダ６１、及びトルクメータ６２の出力に基づいて、入力軸モータ６０の動作をフィードバック制御する。同様に、制御装置２０は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎで左出力軸モータ７０が回転するように、又はパラメータマップが示す目標のトルクＴを左出力軸モータ７０が出力するように、レゾルバ、エンコーダ７１、及びトルクメータ７２の出力に基づいて、左出力軸モータ７０の動作をフィードバック制御する。同様に、制御装置２０は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎで右出力軸モータ８０が回転するように、又はパラメータマップが示す目標のトルクＴを右出力軸モータ８０が出力するように、レゾルバ、エンコーダ８１、及びトルクメータ８２の出力に基づいて、右出力軸モータ８０の動作をフィードバック制御する。
【００４１】
図６を参照して、動作特性パターンについて説明する。図６において、横軸は時間を示し、縦軸は回転数とトルクとを示す。図６において、回転数グラフＡは、入力軸モータ６０を駆動して出力したい回転数と時間との関係を示すグラフである。トルクグラフＢ（破線で示すグラフ）は、入力軸モータ６０を駆動して出力したいトルクと時間との関係を示すグラフである。この場合も、図３に示すパラメータマップと同様に、図６に示す動作特性パターンに対応するパラメータマップを予め作成しておく。同様に、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０の動作特性パターンに対応するパラメータマップを予め作成しておく。入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０のそれぞれのパラメータマップは、入力装置１０から制御装置２０に入力される。なお、左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０は、車輪（負荷）の代わりにトランスミッション９０に接続されているため、左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０のパラメータマップは、走行抵抗及び加減速抵抗に相当するパラメータマップであることが好ましい。
【００４２】
また、図５に示す試験装置においても、制御装置２０は、図４に示すフローチャートに従った制御を行う。すなわち、制御装置２０は、トルクの変動幅がトルク閾値以上となったモータについては、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータが回転するように、レゾルバで得られた回転数Ｎｒとエンコーダで得られた回転数Ｎｅとの重み付け平均値に基づいて、モータの動作をフィードバック制御する。
【００４３】
トランスミッション９０等の試験体に対する試験内容に応じて、回転数（速度）によるフィードバック制御方法と、トルクによるフィードバック制御方法とを切り替える。例えば、トランスミッション９０を介して出力軸に出力された回転数を検出してトランスミッション９０の性能を評価する場合には、回転数（速度）によるフィードバック制御を行う。一方、トランスミッション９０を介して出力軸に発生したトルクを検出してトランスミッション９０の性能を評価する場合には、トルクによるフィードバック制御を行う。例えば、坂道の状況、ギアがローからバックに入れられたときの状況、又は車両がパーキング中の状況を再現してトランスミッション９０の性能を評価する場合には、トルクによるフィードバック制御を行うことが好ましい。このように、試験内容によって制御内容が異なるため、試験内容に応じたパラメータマップを作成しておく。図３に示すパラメータマップも、試験内容に応じた内容となっている。なお、試験内容に応じたパラメータマップを、図示しない記憶装置に予め記憶させておいてもよい。
【００４４】
トランスミッション９０の試験においては、左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０の回転数及びトルクを検出し、その検出結果が規定値に含まれるか否かによって、トランスミッション９０の性能を評価することができる。すなわち、左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０の回転数及びトルクを検出することにより、入力軸モータ６０の回転数及びトルクが、トランスミッション９０によって左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０に正常に伝達されているか否かを評価することができる。
【００４５】
以上のように、エンコーダを用いてモータの回転数Ｎｅを検出し、レゾルバによって検出された回転数Ｎｒを補正することにより、モータの回転数を高精度に制御することが可能となる。そのことにより、モータに接続されたトランスミッション等の試験体について、回転数に基づく性能評価を高精度に行うことが可能となる。また、試験体に対する試験内容に応じたパラメータマップを用いてモータの動作をフィードバック制御することにより、試験体に対する試験内容に合った制御を行うことが可能となる。また、パラメータマップを編集するだけで、多種多様な駆動ユニットの性能試験を、小型で低コストの同期モータを用いて行うことが可能となる。
【００４６】
なお、制御装置２０は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。具体的には、制御装置２０の機能は、記録媒体に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により実行されることによって実現される。この制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であるし、データ通信として通信により提供されることも可能である。ただし、制御装置２０は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御装置２０は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 入力装置、２０ 制御装置、２１ 設定部、２２ サイクル制御部、２３ フィードバック制御部、２４ トルクフィードバック制御部、２５ 速度フィードバック制御部、２６ Ｉ／Ｆ、３０ 電源、３１ コンバータ、３２ インバータ、３３ モータ、３４ レゾルバ、３５，６１，７１，８１ エンコーダ、３６，６２，７２，８２ トルクメータ、６０ 入力軸モータ、７０ 左出力軸モータ、８０ 右出力軸モータ、９０ トランスミッション、９１ ディフェレンシャルギア。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、性能試験の対象となる試験体を回転させるモータの動作を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、予め作成された速度パターンとトルクパターンとを用いて、性能試験すべきモータと負荷モータとを制御する電動機試験装置が開示されている。
【０００３】
また、モータを用いて車両搭載機器（試験体）の性能試験を行う場合がある。例えば、エンジンや車輪（負荷）の代わりにモータを用いて、トランスミッションの性能試験を行う場合がある。この場合、エンジンの代わりとなる入力軸モータをトランスミッションの入力軸に接続し、車輪の代わりとなる出力軸モータをトランスミッションの出力軸に接続する。そして、入力軸モータを一定の回転数及び一定のトルクで駆動させ、出力軸モータの回転数及びトルクを検出することにより、トランスミッションの性能を評価する。
【０００４】
一般的に、車両駆動用のモータには同期モータが使用されており、その車両駆動用同期モータの制御装置は、車両用に最適化された専用のインバータと電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とを含んで構成されている。車両駆動用同期モータの制御装置は、トルク指令値に基づいて同期モータを制御する。同期モータの回転子（ロータ）の回転角度を検出し、同期モータに所望のトルクを発生させるように制御するために、同期モータにはレゾルバが設けられる。レゾルバは、同期モータの回転子の回転角度を検出し、回転子の各回転角度に対応する信号を出力する。車両駆動用同期モータの制御装置は、回転子の回転角度に応じた磁界を界磁巻線から発生させるように同期モータに供給する電流を制御し、回転子に所望のトルクを発生させる。
【０００５】
上述した車両駆動用の同期モータを用いてトランスミッション等の試験体の性能試験を行う場合、入力軸に接続された同期モータを目標の回転数で駆動させる必要があるため、同期モータの回転数を高精度に制御する必要がある。従来技術に係る車両駆動用同期モータの制御装置は、トルク指令値に基づいて同期モータを制御しているため、回転数を高精度に制御するためには、車載用ＥＣＵを改造し、回転数をトルクに変換する回転数制御装置を追加する必要がある。
【０００６】
ここで、図７を参照して従来技術に係る制御装置について説明する。図７は、従来技術に係るモータ制御装置を示すブロック図である。従来技術に係るモータ制御装置は、車載用のＥＣＵ（電子制御ユニット）１１０と、インバータ１２０と、統合制御部１５０とを含んで構成されている。さらに、車両駆動用の同期モータ１３０の回転数を高精度に制御するために、回転数をトルクに変換する回転数制御装置１６０がモータ制御装置に追加で設けられている。ＥＣＵ１１０と統合制御部１５０とは専用通信で接続されており、統合制御部１５０と回転数制御装置１６０とはＣＡＮ通信（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で接続されている。
【０００７】
ＥＣＵ１１０は、トルク指令値に基づいて同期モータ１３０を制御する。また、同期モータ１３０には、同期モータ１３０の回転子の回転角度を検出するレゾルバ１４０が設けられている。ＥＣＵ１１０は、レゾルバ１４０によって検出された同期モータ１３０の回転角度に基づいて同期モータ１３０の回転数（回転速度）を求める。
【０００８】
回転数制御装置１６０は、第１変換部１６１と第２変換部１６２とフィードバック制御部１６３とを含んで構成されている。例えば、目標の回転数で同期モータ１３０を回転させるために、回転数の指令値を回転数制御装置１６０に入力する。第１変換部１６１は、回転数の指令値をトルク指令値に変換する。また、第２変換部１６２は、レゾルバ１４０によって得られた同期モータ１３０の回転数（回転速度）をトルクに変換する。フィードバック制御部１６３は、トルク指令値が示す目標のトルクを同期モータ１３０に発生させるために、変換されたトルク指令値とトルクとに基づいてフィードバック制御値を求める。フィードバック制御値は、統合制御部１５０を介してＥＣＵ１１０に出力される。ＥＣＵ１１０は、フィードバック制御値に基づいてインバータ１２０のスイッチングを制御する。これにより、ＥＣＵ１１０は、同期モータ１３０の動作を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２４８１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術に係るモータ制御装置は、レゾルバ１４０のみによって同期モータ１３０の回転数を検出して回転数を制御しているため、同期モータ１３０の回転数を高精度に制御することは困難である。また、従来技術に係るモータ制御装置のＥＣＵ１１０は、トルク指令値に基づいて同期モータ１３０を制御しているため、回転数をトルクに変換するための回転数制御装置を追加で設置する必要がある。そのため、モータ制御装置の構成が複雑になり、モータ制御装置の製造コストが増大する問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、試験体を回転させるモータの回転数の制御の精度を向上させることが可能なモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、性能試験の対象となる試験体を回転させる車両駆動用モータの動作を制御するモータ制御装置において、前記車両駆動用モータの回転数を検出するレゾルバと、前記車両駆動用モータの回転数を検出するエンコーダと、前記車両駆動用モータのトルクを検出するトルクメータと、前記試験体に対する試験内容に応じた目標の回転数と目標のトルクとを示すパラメータマップに従って、前記パラメータマップが示す前記目標の回転数で前記車両駆動用モータが回転するように、又は、前記パラメータマップが示す前記目標のトルクを前記車両駆動用モータが出力するように、前記レゾルバによって検出された回転数、及び前記トルクメータによって検出されたトルクに基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御し、前記トルクメータによって検出されたトルクの変動幅が予め設定された閾値以上となる場合、前記レゾルバによって検出された回転数と前記エンコーダによって検出された回転数とによって求められる回転数に基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るモータ制御装置であって、前記制御部は、前記トルクの変動幅が前記閾値以上となる場合、前記レゾルバによって検出された回転数と前記エンコーダによって検出された回転数との重み付け平均値に基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、トルクの変動幅が閾値以上となる場合に、レゾルバによって検出された回転数とエンコーダによって検出された回転数とから求められる回転数に基づいて車両駆動用モータの動作をフィードバック制御することにより、車両駆動用モータの回転数を高精度に制御することが可能となる。また、試験内容に応じたパラメータマップを用いることで試験体に対する試験内容に合った制御を行うことができ、パラメータマップを編集するだけで、多様な試験を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ制御装置を示すブロック図である。
【図２】回転数及びトルクの時間変化を示すグラフを示す図である。
【図３】パラメータマップを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るモータ制御装置による動作を示すフローチャートである。
【図５】同期モータを用いた試験装置を示すブロック図である。
【図６】回転数及びトルクの時間変化を示すグラフである。
【図７】従来技術に係るモータ制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、本発明の実施形態に係るモータ制御装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置を示すブロック図である。モータ制御装置は、電源３０からモータ３３に供給される電力を調整し、モータ３３の動作を制御する。
【００１７】
モータ３３は、例えば車両駆動用の３相交流同期モータであり、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイルを備えた固定子と回転子とを含む。Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイルの一端は中点で互いに接続され、他端はインバータ３２に接続される。モータ３３には、試験体（産業用設備）が接続される。試験体はモータ３３によって回転させられる。
【００１８】
コンバータ３１は、制御装置２０の制御の下で動作する複数のスイッチング素子を含んで構成されている。コンバータ３１は、制御装置２０の制御に基づいて、直流電源である電源３０から供給される直流電力を調整してインバータ３２に供給する。
【００１９】
インバータ３２は、制御装置２０の制御の下で動作する複数のスイッチング素子を含んで構成されている。インバータ３２は、制御装置２０の制御に基づいて、コンバータ３１から供給された直流電力を３相交流電力に変換してモータ３３に供給する。モータ３３は、インバータ３２から供給された３相交流電力に基づいて回転する。
【００２０】
モータ３３にはレゾルバ３４が設けられている。レゾルバ３４は、モータ３３の回転子の回転角度を検出し、回転角度を示す回転角度データを制御装置２０に出力する。制御装置２０は、回転角度データに基づいてモータ３３の回転数Ｎｒを求める。また、モータ３３の回転軸にはエンコーダ３５が設けられている。エンコーダ３５は、モータ３３の回転子の回転数Ｎｅを検出し、回転数Ｎｅを示す回転数データを制御装置２０に出力する。また、モータ３３の回転軸にはトルクメータ３６が設けられている。トルクメータ３６は、モータ３３の回転軸におけるトルクを計測し、トルクを示すトルクデータを制御装置２０に出力する。
【００２１】
制御装置２０は、設定部２１と、サイクル制御部２２と、フィードバック制御部２３と、Ｉ／Ｆ２６とを含んで構成されている。制御装置２０は、予め設定された動作特性パターンに合致したパラメータマップに従ってインバータ３２を制御することにより、モータ３３の動作を制御する。動作特性パターン及びパラメータマップは、モータ３３に接続される試験体に対する試験内容に応じた内容となっている。また、制御装置２０は、レゾルバ３４、エンコーダ３５、及びトルクメータ３６の出力に基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御する。制御装置２０は、モータ３３が目標の回転数で回転するように、又はモータ３３が目標のトルクを出力するように、インバータ３２のスイッチング制御を行う。スイッチング制御において、制御装置２０は、インバータ３２の各スイッチング素子をオン／オフするためのＰＷＭ信号を生成し、そのＰＷＭ信号をインバータ３２に出力する。
【００２２】
図２及び図３を参照して、モータ３３に接続される試験体（産業用設備）に対する試験内容に応じたパラメータマップについて説明する。図２は、回転数及びトルクの時間変化を示すグラフを示す図である。図２において、横軸は時間を示し、縦軸は回転数とトルクとを示す。図３は、パラメータマップを示す図である。
【００２３】
図２において、回転数グラフ５１は、モータ３３を駆動して出力したい回転数と時間との関係を示すグラフである。トルクグラフ５２は、モータ３３を駆動して出力したいトルクと時間との関係を示すグラフである。回転数特性とトルク特性とにおいて、切り替えポイントとなるグラフの変動点で、制御領域を例えば３つの動作特性パターン５３，５４，５５に分割する。動作特性パターン５３，５４，５５のそれぞれでモータ３３の制御が可能なように、各動作特性パターンにおけるパラメータマップを予め作成しておく。
【００２４】
図３にパラメータマップの一例を示す。このパラメータマップは、モータ３３に接続される試験体に対する試験内容に応じた値となっている。例えば、パラメータマップは、短時間で低回転及び高トルクの発生が要求される試験内容に応じた値や、高速回転を長時間で高精度に行う試験内容に応じた値等となっている。パラメータマップの項目には、各時間におけるフィードバック制御方法（速度又はトルク）、モータ３３の目標の回転数Ｎ、モータ３３の目標のトルクＴ、電流Ｉｄ、及び電流Ｉｑが含まれる。フィードバック制御方法として、モータ３３の速度（回転数）に基づくフィードバック制御方法、又はモータ３３のトルクに基づくフィードバック制御方法のいずれかを選択するためのフラグが、パラメータマップに設けられている。モータ３３の回転数Ｎは目標とする回転数であり、モータ３３のトルクＴは目標とするトルクである。図３に示すパラメータマップは、入力装置１０から制御装置２０に入力される。また、操作者は、入力装置１０を用いてパラメータマップの値を任意に変更してもよい。また、パラメータマップは、図示しない記憶装置に予め記憶されていてもよい。
【００２５】
サイクル制御部２２は、モータ３３に接続される試験体（産業用設備）に対する試験内容に応じた動作特性パターンに従って、動作特性パターンの切替信号を設定部２１に出力する。
【００２６】
設定部２１は、入力装置１０からパラメータマップの入力を受ける。設定部２１は、サイクル制御部２２から出力される動作特性パターンの切替信号のタイミングに従って、パラメータマップによる指示をフィードバック制御部２３に出力する。具体的には、設定部２１は、各時間に応じて、回転数又はトルクによるフィードバック制御の指示をフィードバック制御部２３に出力する。また、設定部２１は、各時間におけるモータ３３の目標の回転数Ｎ、モータ３３の目標のトルクＴ、電流Ｉｄ、及び電流Ｉｑを示すデータをフィードバック制御部２３に出力する。
【００２７】
Ｉ／Ｆ２６は、レゾルバ３４から出力された回転角度データ、エンコーダ３５から出力された回転数データ、及びトルクメータ３６から出力されたトルクデータを受け取る。回転角度データ、回転数データ、及びトルクデータは、フィードバック制御部２３に出力される。
【００２８】
フィードバック制御部２３は、トルクフィードバック制御部２４と速度フィードバック制御部２５とを含んで構成されている。フィードバック制御部２３は、回転角度データ、回転数データ、及びトルクデータに基づいて、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータ３３が回転するように、又はパラメータマップが示す目標のトルクＴをモータ３３が出力するように、インバータ３２の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによりモータ３３の動作をフィードバック制御する。
【００２９】
一例として、フィードバック制御部２３は、図３に示すパラメータマップに従ってインバータ３２のスイッチングを制御する。例えば、時間ｔ1〜ｔ2の時間帯では、フィードバック制御方法のフラグとして「速度」が設けられているため、速度フィードバック制御部２５が、インバータ３２のスイッチングを制御する。時間ｔ1〜ｔ2の時間帯おいては、速度フィードバック制御部２５は、レゾルバ３４で得られたモータ３３の回転数Ｎｒに基づいて、モータ３３の回転数が目標の回転数Ｎ1となるようにインバータ３２のスイッチングを制御する。このように時間ｔ1〜ｔ2の時間帯では、フィードバック制御部２３は、モータ３３の回転数（速度）に基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する。
【００３０】
また、時間ｔ2〜ｔ3の時間帯では、フィードバック制御方法のフラグとして「トルク」が設けられているため、トルクフィードバック制御部２４が、インバータ３２のスイッチングを制御する。時間ｔ2〜ｔ3の時間帯においては、トルクフィードバック制御部２４は、トルクメータ３６で得られたモータ３３のトルクに基づいて、モータ３３のトルクが目標のトルクＴ2となるようにインバータ３２のスイッチングを制御する。このように時間帯ｔ2〜ｔ3の時間帯では、フィードバック制御部２３は、モータ３３のトルクに基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する。
【００３１】
次に図４を参照して、モータ３３の回転数を補正するための処理について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置による動作を示すフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ０１では、レゾルバ３４が、モータ３３の回転子の回転角度（位相）を検出する。モータ３３の回転角度を示す回転角度データは、Ｉ／Ｆ２６を介してレゾルバ３４からフィードバック制御部２３に出力される。フィードバック制御部２３は、回転角度データに基づいてモータ３３の回転数Ｎｒ（回転速度）を求める。ステップＳ０２では、エンコーダ３５が、モータ３３の回転数Ｎｅ（回転速度）を検出する。モータ３３の回転数Ｎｅを示す回転数データは、Ｉ／Ｆ２６を介してエンコーダ３５からフィードバック制御部２３に出力される。ステップＳ０３では、トルクメータ３６が、モータ３３のトルクを検出する。モータ３３のトルクを示すトルクデータは、Ｉ／Ｆ２６を介してトルクメータ３６からフィードバック制御部２３に出力される。なお、ステップＳ０１からステップＳ０３は、それぞれ同時に実行される。
【００３３】
フィードバック制御部２３は、トルクメータ３６によって得られたトルクデータに基づいてトルクリプルの発生を検出する。例えば、フィードバック制御部２３は、トルクの変動幅が予め設定されたトルク閾値以上となった場合に（ステップＳ０４、Ｙｅｓ）、レゾルバ３４によって得られたモータ３３の回転数Ｎｒと、エンコーダ３５によって得られたモータ３３の回転数Ｎｅとを比較する（ステップＳ０５）。例えば、フィードバック制御部２３は、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒと、エンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅとの差分ΔＮを求める。そして、フィードバック制御部２３は、回転数の差分ΔＮが予め設定された許容範囲以内に含まれない場合には（ステップＳ０６、Ｎｏ）、モータ３３の回転数の値を補正する（ステップＳ０７）。例えば、フィードバック制御部２３は、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒとエンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅとの重み付け平均値を求める。フィードバック制御部２３は、トルクの変動幅の大きさに応じて、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに対する重みと、エンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅに対する重みとを変えて、回転数の重み付け平均値を求める。一例として、フィードバック制御部２３は、トルクの変動幅が大きくなるほど、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに対する重みを小さくし、エンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅに対する重みを大きくして、回転数の重み付け平均値を求めることが好ましい。また、フィードバック制御部２３は、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒと、エンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅとの中間値を求めてもよい。そして、モータ３３の回転数に基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する場合には、速度フィードバック制御部２５は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータ３３が回転するように、回転数の重み付け平均値に基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する（ステップＳ０８）。
【００３４】
トルクの変動幅がトルク閾値未満となっている場合には（ステップＳ０４、Ｎｏ）、速度フィードバック制御部２５は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータ３３が回転するように、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御する（ステップＳ０８）。また、回転数の差分ΔＮが許容範囲以内に含まれている場合には（ステップＳ０６、Ｙｅｓ）、速度フィードバック制御部２５は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータ３３が回転するように、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに基づいて、モータ３３の動作をフィードバック制御する（ステップＳ０８）。
【００３５】
トルクの変動幅がトルク閾値以上となっているときはトルクの変動幅が大きいため、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒに基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御することは困難である。この場合において、レゾルバ３４によって得られた回転数Ｎｒとエンコーダ３５によって得られた回転数Ｎｅとの差分が許容範囲外であれば、回転数の重み付け平均値を用いてモータ３３の回転数を制御する。これにより、モータ３３の回転数を高精度に制御することが可能となる。
【００３６】
なお、パラメータマップに従ってトルクによってフィードバック制御を行う場合には、トルクフィードバック制御部２４が、パラメータマップが示す目標のトルクＴをモータ３３が出力するように、トルクメータ３６によって得られたトルクに基づいてモータ３３の動作をフィードバック制御する。
【００３７】
次に図５及び図６を参照して、上述したモータ制御装置を用いて行われる試験体（産業用設備）に対する試験について説明する。図５は、同期モータを用いた試験装置を示すブロック図である。図６は、回転数及びトルクの時間変化を示すグラフである。一例として、車両に搭載されるトランスミッション９０を試験体として説明する。このトランスミッション９０にはディフェレンシャルギア９１が搭載されている。この試験では、エンジンや車輪（負荷）の代わりに同期モータを用いて、トランスミッション９０の性能試験を行う。
【００３８】
エンジンの代わりとなる入力軸モータ６０をトランスミッション９０の入力軸に接続し、負荷（車輪）の代わりとなる左出力軸モータ７０と右出力軸モータ８０とをトランスミッション９０の出力軸に接続する。負荷の代わりとなる左出力軸モータ７０と右出力軸モータ８０とによって、例えば車両の走行抵抗や加減速抵抗を実現する。入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０は、上述したモータ３３と同様に、車両駆動用の３相交流同期モータであり、上述したモータ制御装置によって制御される。すなわち、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０はそれぞれインバータ３２に接続され、制御装置２０によって制御される。
【００３９】
入力軸モータ６０には、図示しないレゾルバが設けられている。入力軸モータ６０の回転軸には、エンコーダ６１とトルクメータ６２とが設けられている。また、左出力軸モータ７０には、図示しないレゾルバが設けられている。左出力軸モータ７０の回転軸には、エンコーダ７１とトルクメータ７２とが設けられている。また、右出力軸モータ８０には、図示しないレゾルバが設けられている。右出力軸モータ８０の回転軸には、エンコーダ８１とトルクメータ８２とが設けられている。レゾルバは、上述したレゾルバ３４と同様に、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０のそれぞれの回転角度を検出し、各モータの回転角度を示す回転角度データを制御装置２０に出力する。エンコーダ６１，７１，８１は、上述したエンコーダ３５と同様に、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０のそれぞれの回転数を検出し、各モータの回転数を示す回転数データを制御装置２０に出力する。トルクメータ６２，７２，８２は、上述したトルクメータ３６と同様に、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０のそれぞれのトルクを計測し、各モータのトルクを示すトルクデータを制御装置２０に出力する。
【００４０】
制御装置２０は、予め設定された動作特性パターンに合致したパラメータマップに従って、入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０の動作を制御する。また、制御装置２０は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎで入力軸モータ６０が回転するように、又はパラメータマップが示す目標のトルクＴを入力軸モータ６０が出力するように、レゾルバ、エンコーダ６１、及びトルクメータ６２の出力に基づいて、入力軸モータ６０の動作をフィードバック制御する。同様に、制御装置２０は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎで左出力軸モータ７０が回転するように、又はパラメータマップが示す目標のトルクＴを左出力軸モータ７０が出力するように、レゾルバ、エンコーダ７１、及びトルクメータ７２の出力に基づいて、左出力軸モータ７０の動作をフィードバック制御する。同様に、制御装置２０は、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎで右出力軸モータ８０が回転するように、又はパラメータマップが示す目標のトルクＴを右出力軸モータ８０が出力するように、レゾルバ、エンコーダ８１、及びトルクメータ８２の出力に基づいて、右出力軸モータ８０の動作をフィードバック制御する。
【００４１】
図６を参照して、動作特性パターンについて説明する。図６において、横軸は時間を示し、縦軸は回転数とトルクとを示す。図６において、回転数グラフＡは、入力軸モータ６０を駆動して出力したい回転数と時間との関係を示すグラフである。トルクグラフＢ（破線で示すグラフ）は、入力軸モータ６０を駆動して出力したいトルクと時間との関係を示すグラフである。この場合も、図３に示すパラメータマップと同様に、図６に示す動作特性パターンに対応するパラメータマップを予め作成しておく。同様に、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０の動作特性パターンに対応するパラメータマップを予め作成しておく。入力軸モータ６０、左出力軸モータ７０、及び右出力軸モータ８０のそれぞれのパラメータマップは、入力装置１０から制御装置２０に入力される。なお、左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０は、車輪（負荷）の代わりにトランスミッション９０に接続されているため、左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０のパラメータマップは、走行抵抗及び加減速抵抗に相当するパラメータマップであることが好ましい。
【００４２】
また、図５に示す試験装置においても、制御装置２０は、図４に示すフローチャートに従った制御を行う。すなわち、制御装置２０は、トルクの変動幅がトルク閾値以上となったモータについては、パラメータマップが示す目標の回転数Ｎでモータが回転するように、レゾルバで得られた回転数Ｎｒとエンコーダで得られた回転数Ｎｅとの重み付け平均値に基づいて、モータの動作をフィードバック制御する。
【００４３】
トランスミッション９０等の試験体に対する試験内容に応じて、回転数（速度）によるフィードバック制御方法と、トルクによるフィードバック制御方法とを切り替える。例えば、トランスミッション９０を介して出力軸に出力された回転数を検出してトランスミッション９０の性能を評価する場合には、回転数（速度）によるフィードバック制御を行う。一方、トランスミッション９０を介して出力軸に発生したトルクを検出してトランスミッション９０の性能を評価する場合には、トルクによるフィードバック制御を行う。例えば、坂道の状況、ギアがローからバックに入れられたときの状況、又は車両がパーキング中の状況を再現してトランスミッション９０の性能を評価する場合には、トルクによるフィードバック制御を行うことが好ましい。このように、試験内容によって制御内容が異なるため、試験内容に応じたパラメータマップを作成しておく。図３に示すパラメータマップも、試験内容に応じた内容となっている。なお、試験内容に応じたパラメータマップを、図示しない記憶装置に予め記憶させておいてもよい。
【００４４】
トランスミッション９０の試験においては、左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０の回転数及びトルクを検出し、その検出結果が規定値に含まれるか否かによって、トランスミッション９０の性能を評価することができる。すなわち、左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０の回転数及びトルクを検出することにより、入力軸モータ６０の回転数及びトルクが、トランスミッション９０によって左出力軸モータ７０及び右出力軸モータ８０に正常に伝達されているか否かを評価することができる。
【００４５】
以上のように、エンコーダを用いてモータの回転数Ｎｅを検出し、レゾルバによって検出された回転数Ｎｒを補正することにより、モータの回転数を高精度に制御することが可能となる。そのことにより、モータに接続されたトランスミッション等の試験体について、回転数に基づく性能評価を高精度に行うことが可能となる。また、試験体に対する試験内容に応じたパラメータマップを用いてモータの動作をフィードバック制御することにより、試験体に対する試験内容に合った制御を行うことが可能となる。また、パラメータマップを編集するだけで、多種多様な駆動ユニットの性能試験を、小型で低コストの同期モータを用いて行うことが可能となる。
【００４６】
なお、制御装置２０は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。具体的には、制御装置２０の機能は、記録媒体に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により実行されることによって実現される。この制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であるし、データ通信として通信により提供されることも可能である。ただし、制御装置２０は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御装置２０は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 入力装置、２０ 制御装置、２１ 設定部、２２ サイクル制御部、２３ フィードバック制御部、２４ トルクフィードバック制御部、２５ 速度フィードバック制御部、２６ Ｉ／Ｆ、３０ 電源、３１ コンバータ、３２ インバータ、３３ モータ、３４ レゾルバ、３５，６１，７１，８１ エンコーダ、３６，６２，７２，８２ トルクメータ、６０ 入力軸モータ、７０ 左出力軸モータ、８０ 右出力軸モータ、９０ トランスミッション、９１ ディフェレンシャルギア。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
性能試験の対象となる試験体を回転させる車両駆動用モータの動作を制御するモータ制御装置において、
前記車両駆動用モータの回転数を検出するレゾルバと、
前記車両駆動用モータの回転数を検出するエンコーダと、
前記車両駆動用モータのトルクを検出するトルクメータと、
前記試験体に対する試験内容に応じた目標の回転数と目標のトルクとを示すパラメータマップに従って、前記パラメータマップが示す前記目標の回転数で前記車両駆動用モータが回転するように、又は、前記パラメータマップが示す前記目標のトルクを前記車両駆動用モータが出力するように、前記レゾルバによって検出された回転数、及び前記トルクメータによって検出されたトルクに基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御し、前記トルクメータによって検出されたトルクの変動幅が予め設定された閾値以上となる場合、前記レゾルバによって検出された回転数と前記エンコーダによって検出された回転数とによって求められる回転数に基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御する制御部と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置であって、
前記制御部は、前記トルクの変動幅が前記閾値以上となる場合、前記レゾルバによって検出された回転数と前記エンコーダによって検出された回転数との重み付け平均値に基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御する、
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１】
性能試験の対象となる試験体を回転させる車両駆動用モータの動作を制御するモータ制御装置において、
前記車両駆動用モータの回転数を検出するレゾルバと、
前記車両駆動用モータの回転数を検出するエンコーダと、
前記車両駆動用モータのトルクを検出するトルクメータと、
前記試験体に対する試験内容に応じた目標の回転数と目標のトルクとを示すパラメータマップに従って、前記パラメータマップが示す前記目標の回転数で前記車両駆動用モータが回転するように、又は、前記パラメータマップが示す前記目標のトルクを前記車両駆動用モータが出力するように、前記レゾルバによって検出された回転数、及び前記トルクメータによって検出されたトルクに基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御し、前記トルクメータによって検出されたトルクの変動幅が予め設定された閾値以上となる場合、前記レゾルバによって検出された回転数と前記エンコーダによって検出された回転数とによって求められる回転数に基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御する制御部と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置であって、
前記制御部は、前記トルクの変動幅が前記閾値以上となる場合、前記レゾルバによって検出された回転数と前記エンコーダによって検出された回転数との重み付け平均値に基づいて、前記車両駆動用モータの動作をフィードバック制御する、
ことを特徴とするモータ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４４８２２（Ｐ２０１２−２４４８２２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４１６４（Ｐ２０１１−１１４１６４）
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]