Microchipのeバイク技術に関するQ&A：どのようにしてeバイクのストールをハードウェア検出で防いでいるのですか？

日本語フォーラム よくある質問
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Q：どのようにしてeバイクのストール防止をハードウェアで制御しているのですか？

A：位置センサフィードバック + バックアップ用センサレスオブザーバ（位置センサの故障対策のため）。

モータストールの根本原因

モータのローターの実際位置が、コントローラが出力する駆動信号（PWM、電圧ベクトルなど）と大きくずれていると、「力の方向が正しくない」ことになり、最終的にはモータの回転停止、急激なトルク低下、異常振動などを引き起こします。「位置センサ + バックアップ用センサレスオブザーバ」の組み合わせは、ハードウェアレベルの二重の位置検出メカニズムによってモータ位置情報の喪失や不正確さを防ぎ、その結果、原因となるストールを回避します。

電気自動車の速度検出の主な方法

センサ付き制御ソリューション

これは、モータに物理的な位置センサ（通常はホールセンサまたはエンコーダ）を取り付けて、ローターの位置の変化を直接検出し、それによって速度を計算することを意味します。

センサレス制御ソリューション

この方法はハードウェア計測に依存しており、純粋なアルゴリズム推定で発生する可能性のある不安定な低速動作や始動困難などの問題を回避できます。

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主なセンサの種類（ハードウェア形態）

電気自動車の位置センサの主流は、レゾルバまたはアブソリュートエンコーダ（磁気式エンコーダ、光学式エンコーダなど）です。いずれもハードウェア回路を介してモータのローターに直結され、物理的な位置信号を出力します。

  • レゾルバ： 高温と低温耐性に加え、振動と衝撃耐性も備えており、電気自動車の過酷な動作条件に適しています。ステータコイルとローターコイル間の電磁結合により、ローター角度に応じた正弦波/余弦波のアナログ信号を出力します。コントローラは、このアナログ信号をA/D変換回路を介してデジタル角度値に変換します。
  • アブソリュートエンコーダ： 「A/D変換」を必要とせず、デジタル角度信号を直接出力（CAN、SPI通信など）するため、応答速度が速く、高精度です。ただし、設置環境における防塵、耐油性の要求が高くなります。

バックアップ用センサレスオブザーバ（センサ故障時の緊急検出経路）

位置センサは信頼性が高いとはいえ、ハードウェア故障のリスク（センサコイルの焼損、信号線の断線、A/D変換回路の故障など）があります。センサが故障すると、主検出経路が遮断されます。バックアップ機構がなければ、コントローラは直接的な制御を失い、「位置情報がない」ためストールします。

この時、ハードウェアレベルの緊急対策として、バックアップ用センサレスオブザーバが間接計算によってローター位置を取得し、故障したセンサの代わりとなるため、中断のない位置情報が保証され、ストールを回避することができます。

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