(57)【要約】 【課題】装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、電動機の制御性を向上させる。【解決手段】電動機の制御装置１０は、モータ１１が発生する誘起電圧が回転速度によって変化することを利用してｄｑ座標系に対するγδ座標系の位相差Δθｅを推定する磁極位置誤差推定部４６と、位相差Δθｅから磁極位置推定値θｅを演算する回転速度−磁極位置演算部４７と、モータ１１に通電される電流の指令値と検出値との偏差がゼロとなるように電流フィードバック制御をおこなう制御装置２３とを備え、回転速度−磁極位置演算部４７は、モータ１１に設けられたホールＩＣセンサ３３から出力される位置信号に応じて、磁極位置推定値θｅの演算結果を所定タイミングで較正するキャリブレーション処理を実行する。【選択図】図４
2010136585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅変調信号により３相交流の電動機への通電を順次転流させるインバータと、前記パルス幅変調信号を搬送波信号により生成するパルス幅変調信号生成手段と、
ｄｑ座標系に対して位相差を有するγδ座標系を設定し、前記電動機に通電される電流に応じた実電流と前記電動機の所定モデルの電圧方程式に応じたモデル電流との電流偏差に基づき前記位相差を算出する位相差算出手段と、前記位相差算出手段により算出された前記位相差に基づき前記電動機の磁極位置を演算する磁極位置演算手段と、
前記磁極位置演算手段により演算された前記磁極位置に基づき、前記電動機に通電される電流の指令値と検出値との偏差がゼロとなるように電流フィードバック制御をおこなう制御手段と、
前記電動機の前記磁極位置あるいは前記磁極位置に係る位置状態量を検出して位置信号を出力する位置センサとを備え、
前記磁極位置演算手段は、前記位置センサから出力される前記位置信号に応じて、前記磁極位置の演算結果を所定タイミングで較正するキャリブレーション処理を実行することを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
前記位置センサは、電気角で１２０度の間隔をおいて設けられた３つの磁極位置センサであり、前記所定タイミングは各前記磁極位置センサの出力が変化する電気角で１８０度毎のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項３】
前記位置センサは、前記電動機の駆動力が伝達される回転軸の回転数を検出する回転数センサであることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電気角で１２０度毎に配設されたホールＩＣから出力される信号に応じてモータに正弦波状の電流を通電する駆動制御回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３２９０４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術に係る駆動制御回路においては、低分解能なホールＩＣから出力される信号に応じてモータを駆動制御することから、例えば回転速度や電気的回路定数などが変動することに起因してモータに通電される電流が変動してしまうと、モータの制御性が悪化してしまうという問題が生じる。このような問題に対して、例えば、低分解能なホールＩＣの代わりに高分解能なレゾルバなどの磁極位置センサを備えると、装置構成に要する費用が嵩んでしまうという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、電動機の制御性を向上させることが可能な電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る電動機の制御装置は、パルス幅変調信号により３相交流の電動機への通電を順次転流させるインバータ（例えば、実施の形態でのインバータ１３）と、前記パルス幅変調信号を搬送波信号により生成するパルス幅変調信号生成手段（例えば、実施の形態でのＰＷＭ信号生成部２４）と、ｄｑ座標系に対して位相差を有するγδ座標系を設定し、前記電動機に通電される電流に応じた実電流（例えば、実施の形態でのγ軸電流Ｉγ及びδ軸電流Ｉδ）と前記電動機の所定モデルの電圧方程式に応じたモデル電流（例えば、実施の形態でのγ軸モデル電流ＩγＭ及びδ軸モデル電流ＩδＭ）との電流偏差に基づき前記位相差を算出する位相差算出手段（例えば、実施の形態での磁極位置誤差推定部４６）と、前記位相差算出手段により算出された前記位相差に基づき前記電動機の磁極位置を演算する磁極位置演算手段（例えば、実施の形態での回転速度−磁極位置演算部４７）と、前記磁極位置演算手段により演算された前記磁極位置に基づき、前記電動機に通電される電流の指令値と検出値との偏差がゼロとなるように電流フィードバック制御をおこなう制御手段（例えば、実施の形態での制御装置２３）と、前記電動機の前記磁極位置あるいは前記磁極位置に係る位置状態量を検出して位置信号を出力する位置センサ（例えば、実施の形態でのホールＩＣセンサ３３、回転数センサ）とを備え、前記磁極位置演算手段は、前記位置センサから出力される前記位置信号に応じて、前記磁極位置の演算結果を所定タイミングで較正するキャリブレーション処理を実行する。
【０００５】
さらに、本発明の第２態様に係る電動機の制御装置では、前記位置センサは、電気角で１２０度の間隔をおいて設けられた３つの磁極位置センサ（例えば、実施の形態でのホールＩＣセンサ３３）であり、前記所定タイミングは各前記磁極位置センサの出力が変化する電気角で１８０度毎のタイミングである。
【０００６】
さらに、本発明の第３態様に係る電動機の制御装置では、前記位置センサは、前記電動機に連結された回転軸の回転数を検出する回転数センサである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の第１態様に係る電動機の制御装置によれば、例えば、電動機の電気的回路定数の変動が生じる場合や、電動機の誘起電圧が小さい場合や、電動機の回転速度が高いことに起因して磁極位置推定に遅れが生じる場合や、電動機の加速度、減速度が大きいことに起因して磁極位置推定の誤差が増大する場合などであっても、位置センサから出力される位置信号に応じて、磁極位置の演算結果を所定タイミングで較正することにより、電動機を適切に制御することができる。
【０００８】
さらに、本発明の第２態様に係る電動機の制御装置によれば、例えば電動機を１８０度通電により正弦波駆動する場合などにおいて、電気角で１２０度の間隔をおいて配置された低分解能の磁極位置センサ（例えば、ホールＩＣ）から出力される位置信号から、１サイクルあたりに含まれる６つの通電パターンに対応して、電気角で６０度毎に位置を検出することができる。すなわち、例えばレゾルバなどの高分解能かつ高価な磁極位置センサを備える必要無しに、低分解能かつ廉価な磁極位置センサによって磁極位置の演算結果を較正することにより、電動機の磁極位置を精度良く推定することができる。
【０００９】
さらに、本発明の第３態様に係る電動機の制御装置によれば、例えば変速機を介して電動機に連結される回転軸の回転数を検出する回転数センサなどのように、電動機の磁極位置を直接的に検出するのではなく磁極位置に係る位置状態量を検出する位置センサを磁極位置の演算結果の較正に利用することで、磁極位置センサを備える必要無しに、装置構成に要する費用を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の電動機の制御装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態による電動機の制御装置１０は、例えば３相交流のブラシレスＤＣモータ１１（以下、単に、モータ１１と呼ぶ）の動作を制御し、このモータ１１は、界磁に利用する永久磁石を有する回転子（図示略）と、この回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子（図示略）とを備えて構成されている。
電動機の制御装置１０は、例えば図１に示すように、バッテリ１２を直流電源とするインバータ１３と、モータ制御装置１４とを備えて構成されている。
【００１１】
この３相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）交流のモータ１１の駆動はモータ制御装置１４から出力される制御指令を受けてインバータ１３によりおこなわれる。
インバータ１３は、スイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路１３ａと平滑コンデンサＣとを具備し、このブリッジ回路１３ａがパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号によって駆動される。
【００１２】
このブリッジ回路１３ａでは、例えば各相毎に対をなすハイ側およびロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、ハイ側およびロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、ハイ側およびロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬとがブリッジ接続されている。そして、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨはドレインがバッテリ１２の正極側端子に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬはソースがバッテリ１２の接地された負極側端子に接続されてローサイドアームを構成している。そして、各相毎に、ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのソースはローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのドレインに接続され、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのドレイン−ソース間には、ソースからドレインに向けて順方向となるようにして、各ダイオードＤＵＨ，ＤＵＬ，ＤＶＨ，ＤＶＬ，ＤＷＨ，ＤＷＬが接続されている。
【００１３】
インバータ１３は、例えばモータ１１の駆動時等においてモータ制御装置１４から出力されて各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）に基づき、各相毎に対をなす各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、バッテリ１２から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。
【００１４】
モータ制御装置１４は、後述するように、回転直交座標をなすγ−δ座標上で電流のフィードバック制御（ベクトル制御）を行うものであり、指令γ軸電流Ｉγｃ及び指令δ軸電流Ｉδｃを演算し、指令γ軸電流Ｉγｃ及び指令δ軸電流Ｉδｃに基づいて各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じてインバータ１３に対するゲート信号であるＰＷＭ信号を出力する。そして、実際にインバータ１３からモータ１１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをγ−δ座標上に変換して得たγ軸電流Ｉγ及びδ軸電流Ｉδと、指令γ軸電流Ｉγｃ及び指令δ軸電流Ｉδｃとの各偏差がゼロとなるように制御をおこなう。
【００１５】
モータ制御装置１４は、例えば相電流センサＩ／Ｆ（インターフェース）２１と、エッジ信号出力部２２と、制御装置２３と、ＰＷＭ信号生成部２４とを備えて構成されている。
相電流センサＩ／Ｆ（インターフェース）２１は、インバータ１３のブリッジ回路１３ａとモータ１１との間において、３相の各相電流のうち少なくとも何れか２相の各相電流（例えば、Ｕ相電流およびＶ相電流）を検出する各相電流センサ３２に接続され、各相電流センサ３２から出力される検出信号を制御装置２３に出力する。
【００１６】
エッジ信号出力部２２は、例えば１８０度通電（つまり、モータ１１の３相の巻線に電気角で１８０度の正弦波電圧が印加される通電）により正弦波駆動されるモータ１１に対して電気角で１２０度の間隔をおいて設けられた３つのホールＩＣセンサ３３から出力される各検出信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに基づき、１サイクルあたりに含まれる６つの通電パターンに対応して、電気角で６０度毎の通電パターンの切り替えタイミング（エッジのタイミング）を抽出し、この抽出結果をエッジ信号θｈとして出力する。
つまり、３つのホールＩＣセンサ３３から出力される各検出信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷは、互いに電気角で１２０度の位相差を有し、各検出信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ毎に電気角で１８０度毎に通電パターンが変化する。
これにより、エッジ信号θｈは、電気角で６０度毎に出力され、例えば正の整数ｉ（ｉ＝０，…，５）によりエッジ信号θｈ＝（６０×ｉ＋３０）（電気角）とされる。
【００１７】
制御装置２３は、例えば図３に示すように、実際のモータ１１が有する回転直交座標のｄ−ｑ軸に対して、実際の回転角と推定または指定した回転角との差である位相差Δθｅおよび回転速度ωｅを有する回転直交座標のγ−δ軸を設定し、このγ−δ座標上で電流のフィードバック制御（ベクトル制御）をおこなう。
制御装置２３は、指令γ軸電流Ｉγｃ及び指令δ軸電流Ｉδｃを生成し、指令γ軸電流Ｉγｃ及び指令δ軸電流Ｉδｃに基づいて各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、ＰＷＭ信号生成部２４に出力する。
また、制御装置２３は、各相電流センサ３２から出力される検出信号に応じた各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをγδ座標上に変換して得たγ軸電流Ｉγ及びδ軸電流Ｉδと、指令γ軸電流Ｉγｃ及び指令δ軸電流Ｉδｃとの各偏差がゼロとなるように電流のフィードバック制御（ベクトル制御）をおこなう。
また、制御装置２３は、モータ１１の磁極位置を推定し、この推定結果を、エッジ信号出力部２２から出力されるエッジ信号に応じて較正するキャリブレーション処理を実行する。
なお、この制御装置２３の動作の詳細は後述する。
【００１８】
ＰＷＭ信号生成部２４は、正弦波状の電流を３相のステータ巻線に通電するために、各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、三角波などのキャリア信号とを比較して、インバータ１３の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬをオン／オフ駆動させるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成する。そして、インバータ１３において３相の各相毎に対をなす各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、バッテリ１２から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ１１の各ステータ巻線への通電を順次転流させることで、各ステータ巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。
【００１９】
制御装置２３は、例えば図４に示すように、速度制御部４１と、指令電流生成部４２と、電流制御部４３と、γδ−３相変換部４４と、３相−γδ変換部４５と、磁極位置誤差推定部４６と、回転速度−磁極位置演算部４７と、電気角−機械角変換部４８とを備えて構成されている。
【００２０】
速度制御部４１は、外部から入力される回転速度指令値ωｒｃに基づき、例えば電気角−機械角変換部４８から出力される回転速度ωｒ（機械角）に応じたクローズループ制御により、トルク指令Ｔｃを演算する。そして、トルク指令Ｔｃを出力する。
なお、制御装置２３は、この速度制御部４１の代わりにトルク制御部を備え、トルク制御を実行してもよい。
【００２１】
指令電流生成部４２は、速度制御部４１から出力されるトルク指令Ｔｃに基づき、指令δ軸電流Ｉδｃおよび指令γ軸電流Ｉγｃを演算して出力する。
【００２２】
電流制御部４３は、指令電流生成部４２から出力される指令γ軸電流Ｉγｃと３相−γδ変換部４５から出力されるγ軸電流Ｉγとの偏差ΔＩγを算出し、指令電流生成部４２から出力される指令δ軸電流Ｉδｃと３相−γδ変換部４５から出力されるδ軸電流Ｉδとの偏差ΔＩδを算出する。そして、例えばＰＩ（比例・積分）動作などにより、偏差ΔＩγを制御増幅してγ軸電圧指令値Ｖγを算出し、偏差ΔＩδを制御増幅してδ軸電圧指令値Ｖδを算出する。そして、γ軸電圧指令値Ｖγおよびδ軸電圧指令値Ｖδを出力する。
【００２３】
γδ−３相変換部４４は、回転速度−磁極位置演算部４７から出力されるモータ１１の磁極位置推定値θｅにより、γ−δ座標上でのγ軸電圧指令値Ｖγおよびδ軸電圧指令値Ｖδを、静止座標である３相交流座標上での電圧指令値であるＵ相電圧指令ＶｕおよびＶ相電圧指令ＶｖおよびＷ相電圧指令Ｖｗに変換する。
３相−γδ変換部４５は、相電流センサＩ／Ｆ（インターフェース）２１から出力される各相電流Ｉｕ，Ｉｖの検出信号に基づき、同一タイミングでの各相電流の電流値の総和はゼロであることを用いて、２相の相電流（例えば、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ）の電流値から、他の１相の相電流（例えば、Ｗ相電流Ｉｗ）の電流値を算出する。そして、回転速度−磁極位置演算部４７から出力されるモータ１１の磁極位置推定値θｅにより、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、γ−δ座標上でのγ軸電流Ｉγ及びδ軸電流Ｉδに変換する。
【００２４】
磁極位置誤差推定部４６は、例えば、電流制御部４３から出力されるγ軸電圧指令値Ｖγ及びδ軸電圧指令値Ｖδと、３相−γδ変換部４５から出力されるγ軸電流Ｉγ及びδ軸電流Ｉδとに基づき、モータ１１の回転時にモータ１１が発生する誘起電圧が回転速度によって変化することを利用して位相差Δθｅを推定する。
【００２５】
磁極位置誤差推定部４６は、例えば図５に示すように、モータモデル電流演算部５１と、γ軸電流偏差算出部５２ａおよびδ軸電流偏差算出部５２ｂと、磁極位置誤差演算部５３とを備えて構成されている。
【００２６】
モータモデル電流演算部５１は、電流制御部４３から出力されるγ軸電圧指令値Ｖγ及びδ軸電圧指令値Ｖδを用いて、モータ１１の所定モデルの電圧方程式によりγ軸モデル電流ＩγＭ及びδ軸モデル電流ＩδＭを算出し、各モデル電流ＩγＭ，ＩδＭを出力する。
先ず、以下に、モータ１１の所定モデルの電圧方程式について説明する。
γδ座標系でのモータ１１の電圧方程式（つまり、連続時間での電圧方程式）は、例えば、γ軸電圧指令値Ｖγ及びδ軸電圧指令値Ｖδと、巻線抵抗Ｒと、微分演算子ｐと、ｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑと、位相差Δθｅと、回転速度推定値ωｅと、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、永久磁石の磁束成分（誘起電圧定数）φとにより、例えば下記数式（１）に示すように記述される。
【００２７】
【数１】
2010136585.tif 000003
【００２８】
上記数式（１）において、磁極位置および回転速度に係る項を外乱として削除すると、モータ１１の簡易的な電圧方程式は、下記数式（２）に示すように記述される。
【００２９】
【数２】
2010136585.tif 000004
【００３０】
連続時間での簡易的な電圧方程式である上記数式（２）を、例えばオイラー近似を用いて離散化すると、離散時間状態方程式は、キャリア信号の１周期Ｔｓおよび任意の自然数ｎにより、例えば下記数式（３）に示すように記述される。なお、下記数式（３）において、任意の自然数ｎは、例えば任意の制御周期でのキャリア信号の山側のキャリア頂点に対応するインデックスである。
【００３１】
【数３】
2010136585.tif 000005
【００３２】
モータモデル電流演算部５１は、電流制御部４３から出力されるγ軸電圧指令値Ｖγ及びδ軸電圧指令値Ｖδの（ｎ−１）番目の値つまりγ軸電圧指令値Ｖγ[ｎ−１]及びδ軸電圧指令値Ｖδ[ｎ−１]を用いて、上記数式（３）に示すモータ１１の所定モデルの電圧方程式により、（ｎ）番目でのγ軸モデル電流ＩγＭ[ｎ]及びδ軸モデル電流ＩδＭ[ｎ]を算出し、各モデル電流ＩγＭ[ｎ]，ＩδＭ[ｎ]を出力する。
【００３３】
γ軸電流偏差算出部５２ａおよびδ軸電流偏差算出部５２ｂは、例えば下記数式（４）に示すように、同一タイミング、例えばキャリア信号の山側のキャリア頂点の（ｎ）番目で、３相−γδ変換部４５から出力されるγ軸電流Ｉγ[ｎ]及びδ軸電流Ｉδ[ｎ]と、モータモデル電流演算部５１から出力される各モデル電流ＩγＭ[ｎ]，ＩδＭ[ｎ]との各電流偏差ΔＩγＭ[ｎ]，ΔＩδＭ[ｎ]を算出し、各電流偏差ΔＩγＭ[ｎ]，ΔＩδＭ[ｎ]を出力する。
【００３４】
【数４】
2010136585.tif 000006
【００３５】
磁極位置誤差演算部５３は、例えば、γ軸電流偏差算出部５２ａおよびδ軸電流偏差算出部５２ｂから出力される（ｎ）番目での各電流偏差ΔＩγＭ[ｎ]，ΔＩδＭ[ｎ]と、（ｎ−１）番目での回転速度推定値ωｅ[ｎ−１]と、３相−γδ変換部４５から出力される（ｎ−１）番目でのγ軸電流Ｉγ[ｎ−１]及びδ軸電流Ｉδ[ｎ−１]と、予め既知とされるモータ１１の電気的回路定数（つまり、各インダクタンスＬｄ，Ｌｑおよびキャリア信号の１周期Ｔｓ）とにより、下記数式（５）に基づき、（ｎ）番目での位相差Δθｅを算出する。そして、位相差Δθｅを出力する。
なお、下記数式（５）は、上記数式（１）に示すモータ１１の電圧方程式を離散化して得た離散時間状態方程式と、上記数式（３）に示すモータ１１の所定モデルの電圧方程式、つまりモータ１１の簡易的な電圧方程式を離散化して得た離散時間状態方程式とに基づき算出される。
【００３６】
【数５】
2010136585.tif 000007
【００３７】
回転速度−磁極位置演算部４７は、磁極位置誤差推定部４６から出力される位相差Δθｅに基づき、ＰＬＬ（Phase-locked loop）による位相同期処理をおこない、回転速度推定値ωｅと磁極位置推定値θｅを演算する。また、エッジ信号出力部２２から出力されるエッジ信号θｈに応じて磁極位置推定値θｅを較正する。
回転速度−磁極位置演算部４７は、例えば図６に示すように、位相同期部５６と、積分演算部５７とを備えて構成されている。
【００３８】
位相同期部５６は、位相同期処理として、例えばＰＩ（比例・積分）動作を実行し、例えば下記数式（６）に示すように記述される伝達関数Ｇｅ（ｓ）に基づき、比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＫｉにより、例えば下記数式（７）に示すようにして、位相差Δθｅから回転速度推定値ωｅを演算する。そして、回転速度推定値ωｅを出力する。
【００３９】
【数６】
2010136585.tif 000008
【００４０】
【数７】
2010136585.tif 000009
【００４１】
積分演算部５７は、エッジ信号出力部２２からエッジ信号θｈが出力されていないタイミングにおいては、例えば下記数式（８）に示すように、位相同期部５６から出力される回転速度推定値ωｅを積分して磁極位置推定値θｅを演算する。そして、磁極位置推定値θｅを出力する。
【００４２】
【数８】
2010136585.tif 000010
【００４３】
また、積分演算部５７は、エッジ信号出力部２２からエッジ信号θｈが出力されているタイミングにおいては、例えば下記数式（９）に示すように、エッジ信号θｈと、制御周期の開始時点からエッジ信号θｈが出力される時点までの時間Ｔｈと、位相同期部５６から出力される回転速度推定値ωｅとにより磁極位置推定値θｅを演算することで磁極位置推定値θｅを較正する。そして、磁極位置推定値θｅを出力する。なお、積分演算部５７は、下記数式（９）に限定されず、例えば制御周期毎にホールＩＣセンサ３３のモードを確認して、前回の制御周期とモードが異なる場合に、例えば下記数式（１０）により磁極位置推定値θｅを演算することで磁極位置推定値θｅを較正してもよい。
【００４４】
【数９】
2010136585.tif 000011
【００４５】
【数１０】
2010136585.tif 000012
【００４６】
なお、回転速度−磁極位置演算部４７は、ＰＩ動作に限定されず、例えば図７および下記数式（１１）に示す変形例のように、位相差Δθｅを入力値とする同一次元オブザーバによる追従演算処理を実行して、回転速度推定値ωｅ及び磁極位置推定値θｅを演算してもよい。この場合にも、回転速度−磁極位置演算部４７は、エッジ信号出力部２２からエッジ信号θｈが出力されているタイミングにおいて、あるいは、制御周期毎にホールＩＣセンサ３３のモードを確認して、上記数式（９）あるいは上記数式（１０）により磁極位置推定値θｅを演算することで磁極位置推定値θｅを較正する。
【００４７】
【数１１】
2010136585.tif 000013
【００４８】
電気角−機械角変換部４８は、モータ１１の極対数ｑに応じて、回転速度−磁極位置演算部４７から出力される回転速度推定値ωｅを回転速度ωｒ（機械角）に変換し、回転速度ωｒ（機械角）を出力する。
【００４９】
上述したように、本実施形態による電動機の制御装置１０によれば、例えば、モータ１１の電気的回路定数の変動が生じる場合や、モータ１１の誘起電圧が小さい場合や、モータ１１の加速度、減速度が大きいことに起因して磁極位置推定の推定誤差が増大する場合などであっても、３つのホールＩＣセンサ３３から出力される各検出信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに応じたエッジ信号θｈによって、磁極位置推定値θｅの演算結果を所定タイミング（つまり、エッジ信号θｈの出力タイミング）で較正することにより、モータ１１を適切に制御することができる。
【００５０】
すなわち、例えばモータ１１を１８０度通電により正弦波駆動する場合などにおいて、電気角で１２０度の間隔をおいて配置された低分解能の３つのホールＩＣセンサ３３から出力される各検出信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷから、１サイクル（制御周期）あたりに含まれる６つの通電パターンに対応して、電気角で６０度毎に磁極位置を検出することができる。これにより、例えばレゾルバなどの高分解能かつ高価な磁極位置センサを備える必要無しに、低分解能かつ廉価なホールＩＣセンサ３３によって磁極位置推定値θｅの演算結果を較正することにより、モータ１１の磁極位置推定値θｅを精度良く推定することができ、モータ１１の正弦波駆動を適切におこなうことができる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態においては、ホールＩＣセンサ３３の代わりに、モータ１１の磁極位置を検出する他の磁極位置センサを備えてもよい。
【００５２】
また、上述した実施の形態において、回転速度−磁極位置演算部４７は、モータ１１の磁極位置を検出する磁極位置センサ（例えば、ホールＩＣセンサ３３）から出力される信号に基づき磁極位置推定値θｅを較正するとしたが、これに限定されず、例えば変速機を介してモータ１１に連結される回転軸の回転数を検出する回転数センサや、例えばハイブリッド車両でモータ１１に接続された内燃機関の回転数を検出するエンジン回転数センサなどのように、モータ１１の磁極位置に係る位置状態量を検出して位置信号を出力する位置センサを利用して磁極位置推定値θｅを較正してもよい。
例えば変速機を介してモータ１１に連結される回転軸の回転数を検出する回転数センサであれば、この回転数センサから出力される検出信号に対して変速機の変速比などを考慮して、モータ１１の磁極位置をいわば間接的に検知する。そして、この検知結果を磁極位置推定値θｅの演算結果の較正に利用することで、ホールＩＣセンサ３３などの磁極位置センサを備えるために要する費用を削減しつつ、モータ１１の磁極位置を精度良く推定することができる。
【００５３】
なお、上述した実施の形態において、磁極位置誤差推定部４６は、モータ１１の回転時にモータ１１が発生する誘起電圧が回転速度によって変化することを利用して位相差Δθｅを推定するとしたが、これに限定されず、例えば電流制御部４３から出力されるγ軸電圧指令値Ｖγ及びδ軸電圧指令値Ｖδに高調波電圧を印加し、インダクタンスが磁極位置により変化することを利用して位相差Δθｅを推定してもよい。
【００５４】
なお、上述した実施の形態においては、各相電流センサ３２の代わりに、インバータ１３のブリッジ回路１３ａとバッテリ１２の負極側端子あるいは正極側端子との間においてインバータ１３のブリッジ回路１３ａの直流側電流Ｉｄｃを検出する直流側電流センサを設けてもよい。この変形例では、直流側電流センサから出力される検出信号と、ＰＷＭ信号生成部２４からインバータ１３に入力されるゲート信号とに基づき各相電流を推定し、各相電流の推定値を３相−γδ変換部４５に入力する。なお、この場合、上記数式（３）に示す電圧方程式は、各相電流の推定値が有するタイミングと同一のタイミングで同期化されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係る電動機の制御装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るホールＩＣセンサから出力される各検出信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷとエッジ信号θｈとの対応を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転直交座標のγ−δ軸およびｄ−ｑ軸の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電動機の制御装置の構成図である。
【図５】図４に示す磁極位置誤差推定部の構成図である。
【図６】図４に示す回転速度−磁極位置演算部の構成図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係る回転速度−磁極位置演算部の構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  電動機の制御装置
１１  モータ
１３  インバータ
２３  制御装置（制御手段）
２４  ＰＷＭ信号生成部（パルス幅変調信号生成手段）
３３  ホールＩＣセンサ（位置センサ、磁極位置センサ）
４６  磁極位置誤差推定部（位相差算出手段）
４７  回転速度−磁極位置演算部（磁極位置演算手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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