(57)【要約】  永久磁石式回転電機の磁極位置補正量を算出する際に、補正量のズレを低減し、精度よく磁極位置補正を行うため、永久磁石式回転電機が回転させられている状態で、ｄｑベクトル制御におけるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値の両者を略零に保持し、中点電位検出手段から検出した中点電位から実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧を算出し、実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧から所定の演算式に基づき磁極位置補正量を算出し、磁極位置補正量に基づいて磁極位置原点補正を行うようにした。
2018225139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と永久磁石式回転電機との間に接続され、前記直流電源から出力される直流電圧を交流電圧に変換するためのインバータ、前記インバータの駆動を制御するインバータ制御装置、前記永久磁石式回転電機の磁極位置を検出する磁極位置検出手段、および前記インバータの中点電位を検出する中点電位検出手段を備え、前記永久磁石式回転電機が回転させられている状態で、ｄｑベクトル制御におけるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値の両者を略零に保持し、前記中点電位検出手段から検出した中点電位から実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧を算出し、前記実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧から所定の演算式に基づいて磁極位置補正量を算出し、前記磁極位置補正量に基づいて磁極位置原点補正を行うことを特徴とする永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記磁極位置原点補正は、前記永久磁石式回転電機の回転数が予め設定された閾値の範囲内となった場合に行うことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記回転数の閾値は、前記永久磁石式回転電機の磁石温度に応じて変えることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記磁極位置原点補正は、前記永久磁石式回転電機の回転数が略一定の状態である場合に行うことを特徴とする請求項１または２に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記磁極位置原点補正は、前記直流電源の電圧が予め設定された閾値の範囲内となった場合に行うことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記磁極位置原点補正は、前記直流電源の電圧が略一定の状態である場合に行うことを特徴とする請求項１または５に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項７】
前記磁極位置原点補正は、前記ｄ軸電流とｑ軸電流が略一定の状態である場合に行うことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項８】
前記磁極位置原点補正は、許可信号に基づいて行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項９】
前記磁極位置原点補正は、前記永久磁石式回転電機がエンジンの出力軸に連結された状態において、予め設定された第１の補正値で前記エンジンの始動を行い、前記エンジンによって前記永久磁石式回転電機が回転させられている状態で前記磁極位置原点補正を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項１０】
前記磁極位置原点補正は、算出された前記磁極位置補正量が予め設定された値の範囲内となるように前記磁極位置補正量に制限を行うことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石式回転電機の制御装置に関するもので、特に、ハイブリッド自動車などの車両に搭載される永久磁石式回転電機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転電機とは、永久磁石を回転子に、電機子巻線を固定子に設けた回転界磁形の構成によるものである。この永久磁石式回転電機は、ハイブリッド自動車などに搭載されてエンジンによる機械エネルギを受けて発電機として機能する場合と、電気エネルギを受けて駆動力を発生させる電動機として機能する場合の両方の機能を発揮する。【０００３】
一般に、車両に搭載される永久磁石式回転電機を電動機として駆動させる場合の制御は、シンクロレゾルバなどの磁極位置センサにより検出されたロータの磁極位置をもとに、回転電機の電機子巻線への電流を制御することで行なわれている。しかし、磁極位置センサの取付け誤差や位置ズレなどにより、磁極位置の検出値が実際の磁極位置からずれていると、所望のトルクが得られないといった課題がある。【０００４】
この課題に対して、磁極位置センサによる検出値を、実際のロータの磁極位置に補正することが行われている。例えば、特許文献１に開示された従来の制御装置では、永久磁石式回転電機の回転子が回転している状態でｄｑベクトル制御におけるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値の両者を零に保持しつつ、ｄｑベクトル制御の処理を実行し、実行時に求めたｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値とから、所定の演算式に基づき磁極位置補正量を算出し、磁極位置センサが検出した磁極検出位置を補正するようにしている。【０００５】
また、特許文献２に示された従来の同期機の制御装置では、車両が停止直前か否かを検知し、停止直前と判断した時にｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値を零とし、その時のｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値とに基づいて、磁極位置センサの検出位相との位相差を検出し、その位相差に基づいて検出位相を補正するようにしている。【０００６】
なお、特許文献１および特許文献２に示されている制御は、ｄｑベクトル制御であって、ｄ軸とは磁極が作る磁束の方向（永久磁石の中心軸）とし、このｄ軸に電気的、磁気的に直交する軸（永久磁石間の軸）をｑ軸と設定し、ｄｑ座標系上において行う回転電機の制御である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６８８６７３号公報
【特許文献２】特許第５６４２２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および特許文献２に開示された従来の制御装置においては、いずれもｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値から磁極位置補正量を算出している。
ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値は、３相電圧指令に変換後、指令電圧を実電圧に一致させるためにデッドタイム補正等を行う必要があるが、素子バラつきにより適切な補正が出来ずに指令電圧と実電圧との間に誤差が生じる場合がある。すなわち、デッドタイム補正に誤差が含まれている場合には、そのデッドタイム補正に基づいて算出した磁極位置補正量にも誤差を生じることになる。
このような場合、特許文献１、２に記載された方法では算出される磁極位置補正量の精度が劣化することとなる。【０００９】
この発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、磁極位置補正量を算出する際に補正量のズレを低減し、精度よく磁極位置原点補正をすることができる永久磁石式回転電機の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、この発明の永久磁石式回転電機の制御装置においては、永久磁石式回転電機が回転させられている状態で、ｄｑベクトル制御におけるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値の両者を略零に保持し、前記中点電位検出手段から検出した中点電位から実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧を算出し、前記実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧から所定の演算式に基づいて磁極位置補正量を算出し、前記磁極位置補正量に基づいて磁極位置原点補正を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧から算出された磁極位置補正量に基づいて、精度良く磁極位置原点補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係る永久磁石式回転電機の制御装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る永久磁石式回転電機の制御装置の具体例の全体構成図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る永久磁石式回転電機の制御装置のインバータ制御装置のブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態に係る中点電位検出手段のブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態に係る中点電位検出を説明する波形図である。
【図６】この発明の実施の形態に係る永久磁石式回転電機の制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図７】この発明の実施の形態に係る磁極位置原点補正を実施する条件を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態に係る磁極位置原点補正を実施する条件を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態に係る永久磁石式回転電機の制御装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態に係る永久磁石式回転電機の制御装置のインバータ制御装置のブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態に係るブロック図を実現するハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明に係る永久磁石式回転電機の制御装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態では、永久磁石式回転電機をモータとして説明し、永久磁石式回転電機の制御装置をモータ制御装置として、ハイブリッド自動車に搭載されている場合について説明するが、モータ制御装置は、ハイブリッド自動車以外の車両に搭載されても良いことは当然である。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態に係るモータ制御装置１００を示す構成図である。図に示すように、モータ制御装置１００は、直流電源１０とモータ３０との間に設けられている。モータ制御装置１００は、高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮ間に接続され、直流電源１０の直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ１１、高圧の直流電圧を、ＤＣ／ＡＣ変換により交流電圧に変換してモータ３０に電力を供給するインバータ２０、インバータ２０を制御するインバータ制御装置４０、インバータ２０の三相の出力の中点電位を検出する中点電位検出手段５０、インバータ２０からモータ３０に供給される電圧を検出する電圧センサ６０、インバータ２０からモータ３０に供給される電流を検出する電流センサ７０、およびモータ３０の状態を検出する状態検出手段８０を備えている。
【００１５】
図２は、図１の具体例を示す全体構成図である。図に示すように、インバータ２０は、半導体スイッチ素子２１ａから２１ｄ、半導体整流素子２２ａから２２ｄ、上アーム側パワー半導体素子２３ａ、下アーム側パワー半導体素子２３ｂ、Ｕ相スイッチングアーム２４ａ、Ｖ相スイッチングアーム２４ｂ、Ｗ相スイッチングアーム２４ｃによって構成され、さらに、ここでは、インバータ２０に電圧センサ６０、電流センサ７０を備えている。そして、電圧センサ６０は、電圧センサＶＳｕ、電圧センサＶＳｖ、電圧センサＶＳｗによって、各相の電圧を検出し、中点電位検出手段５０に出力する。また、電流センサ７０は、電流センサＣＳｕ、電流センサＣＳｖ、電流センサＣＳｗによって、各相の電流を検出し、インバータ制御装置４０に出力する。
【００１６】
また、状態検出手段８０は、モータ３０の回転子の磁極の位置を検出する磁極位置検出手段３１、モータ３０の回転数を検出する回転数検出手段３２、温度を検出する温度検出手段３３を備えている。
【００１７】
直流電源１０は、充放電可能でありインバータ２０を介してモータ３０と電力をやり取りする。直流電源１０とインバータ２０との間に昇圧コンバータを設け、直流電源１０から供給される直流電圧を、ＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧してもよい。平滑コンデンサ１１は、高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮ間に接続され、直流電圧を平滑化するように構成されている。電圧検出手段１２は、平滑コンデンサ１１の高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮとの間の電圧を計測して電圧値ＶＰＮをインバータ制御装置４０に出力する。インバータ２０は、高圧の直流電圧を、ＤＣ／ＡＣ変換により交流電圧に変換する。
【００１８】
モータ３０は、インバータ２０から出力される交流電圧が印加されることにより、車両の駆動力や制動力が制御される。状態検出手段８０のうちの磁極位置検出手段３１は、ホール素子やエンコーダを用いて構成された公知のものであり、モータ３０の回転子の所定の基準回転位置からの磁極回転角度θｒ（ｑ軸の回転角度）の検出値を示す信号を磁極位置の検出信号ＲＳＬとして出力する。なお、磁極位置検出手段３１によって得られる磁極回転角度θｒの検出値は、磁極位置検出手段３１の組み付け誤差等に起因して、一般にはモータ３０の回転子の実際の磁極位置（磁極の実際の回転角度）に対して誤差を生じる。
【００１９】
また、回転数検出手段３２は、モータ３０の回転情報を取得する。温度検出手段３３は、モータ３０の温度情報を併せて取得する。なお、モータ３０の回転数情報は、磁極位置検出手段３１から算出してもよい。
【００２０】
インバータ２０において、パワー半導体素子は、半導体スイッチ素子と半導体整流素子とを相互に逆並列に接続したものを単位とする。また、パワー半導体素子の直列接続体をアームと称する。ここで、インバータ２０の詳細な構成について説明する。インバータ２０内のアームは、駆動するモータ３０の相数に対応する本数が設けられており、図２に示されるように、インバータ２０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのスイッチングアーム２４ａから２４ｃで構成される。
【００２１】
インバータ２０のＵ相スイッチングアーム２４ａは、半導体スイッチ素子２１ａ、２１ｂとして、例えば、Ｓｉを材料とした絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用い、半導体整流素子２２ａ、２２ｂとして、同じくＳｉを材料としたＰｉＮダイオードを用いている。また、他の材料を用いても構わない。
【００２２】
半導体スイッチ素子２１ａのコレクタ電極Ｃには、半導体整流素子２２ａのカソード電極Ｋが接続され、半導体スイッチ素子２１ａのエミッタ電極Ｅには、半導体整流素子２２ａのアノード電極Ａが接続され、相互に逆並列に接続されて、パワー半導体素子の一単位になっている。また、同様に、半導体スイッチ素子２１ｂのコレクタ電極Ｃには、半導体整流素子２２ｂのカソード電極Ｋが接続され、半導体スイッチ素子２１ｂのエミッタ電極Ｅには、半導体整流素子２２ｂのアノード電極Ａが接続されている。このように、インバータ２０のＵ相スイッチングアーム２４ａは、半導体スイッチ素子２１ａおよび半導体整流素子２２ａからなるパワー半導体素子と、半導体スイッチ素子２１ｂおよび半導体整流素子２２ｂからなるパワー半導体素子とが直列接続されて構成されている。
【００２３】
なお、インバータ２０のＶ相スイッチングアーム２４ｂおよびＷ相スイッチングアーム２４ｃも、半導体スイッチ素子２１ｃおよび半導体整流素子２２ｃからなるパワー半導体素子と、半導体スイッチ素子２１ｄおよび半導体整流素子２２ｄからなるパワー半導体素子との直列接続、並びに半導体スイッチ素子２１ｅおよび半導体整流素子２２ｅからなるパワー半導体素子と、半導体スイッチ素子２１ｆおよび半導体整流素子２２ｆからなるパワー半導体素子との直列接続により構成されている。また、インバータ制御装置４０は、インバータ２０に含まれるスイッチングアーム２４ａから２４ｃの上アーム側パワー半導体素子２３ａおよび下アーム側パワー半導体素子２３ｂ内の半導体スイッチ素子のスイッチング動作を制御して、モータ３０との接続ノードＵａｃ、Ｖａｃ、Ｗａｃの電位を調整することで、モータ３０に流れる電流量を制御する。
【００２４】
インバータ制御装置４０は、図３に示すように、指示電流演算ブロックＤＢ、電流制御演算ブロックＣＢ、２相／３相変換ブロックＴＢ１、３相／２相変換ブロックＴＢ２、３相／２相変換ブロックＴＢ３、ゲートドライバブロックＧＤ、ＡＤ変換ブロックＡＤ、磁極位置原点補正ブロックＺＢ、磁極位置補正量演算ブロックＰＢ、実Ｄｕｔｙ演算ブロックＤＵ、磁極位置演算ブロックＭＢを備えている。
【００２５】
インバータ制御装置４０は、ｄｑベクトル制御によってモータ３０の回転制御を行なうものである。このインバータ制御装置４０の中の指示電流演算ブロックＤＢは、モータ３０に発生させるトルクの指令値であるトルク指令値Ｒｔｒｑ（インバータ制御装置４０の外部から与えられる）に応じて、ｄ軸電流指令値Ｃｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｃｉｑを演算して電流制御演算ブロックＣＢに出力する。
【００２６】
電流制御演算ブロックＣＢは、指示電流演算ブロックＤＢからのｄ軸電流指令値Ｃｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｃｉｑと３相／２相変換ブロックＴＢ２からのｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑを受けて、ｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑとの偏差が「０」となるように、２相直流のｄ軸電圧指令値Ｃｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｃｖｑを演算し、２相／３相変換ブロックＴＢ１に出力する。
【００２７】
２相／３相変換ブロックＴＢ１は、磁極位置原点補正ブロックＺＢからの磁極位置θに基づいて２相直流のｄ軸電圧指令値Ｃｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｃｖｑを３相交流電圧指令値Ｃｖｕ、Ｃｖｖ、Ｃｖｗに変換する。ゲートドライバブロックＧＤは、インバータ２０に含まれるスイッチングアームの上アーム側パワー半導体素子２３ａおよび下アーム側パワー半導体素子２３ｂ内の半導体スイッチ素子２１ａから２１ｆのスイッチング動作を制御し、インバータ２０でのＤＣ／ＡＣ変換を行うよう、制御信号を出力する。
【００２８】
続いて、磁極位置原点補正処理（ＲＯＬ：Ｒｅｓｏｌｖｅｒ  ｏｆｆｓｅｔ  ｌｅａｒｎｉｎｇ、以下ＲＯＬという）について図４、図５を用いて説明する。図４は、この発明の実施の形態に係る中点電位検出手段５０の構成図である。また、図５は、中点電位検出を説明する波形図を示している。ただし、ここでは、Ｕ相のみを示している。図４ではコンパレータを用いた構成を示すが、その他の構成（例えば、ＡＤ変換を用いた構成）としてもよい。磁極位置原点補正は、モータ３０が回転させられている状態で、ｄ軸電流指令値Ｃｉｄ＝０、ｑ軸電流指令値Ｃｉｑ＝０として、インバータの中点電位から磁極位置補正量を求める。
【００２９】
図４に示すように、検出された中点電位ＶＳｕ、ＶＳｖ、ＶＳｗは、コンパレータＣＭ１、ＣＭ２、ＣＭ３に入力され基準電位と比較される。コンパレータＣＭ１、ＣＭ２、ＣＭ３からは、入力された中点電位が基準電位より高い（Ｈｉ）あるいは低い（Ｌｏ）のいずれかが出力される。したがって、中点電位検出手段５０の出力に基づいて、オンの状態とオフの状態を把握することができる。すなわち、基準電位よりも高い場合には、電源の高電圧側ノードＰに接続している状態、すなわちオンしていることを示し、基準電位よりも低い場合には、電源の低電圧側ノードＮに接続している状態、すなわちオフになっていることを示すことになる。
【００３０】
図５に示すように、コンパレータＣＭ１、ＣＭ２、ＣＭ３からの出力ＶＵがＨｉの時間をＴｏｎとし、キャリアの谷から谷からの時間をＴｃとした場合、ＶＵの実Ｄｕｔｙ値ｖＵは、「Ｔｏｎ／Ｔｃ」として求められる。すなわち、Ｄｕｔｙ値とは、１周期の間でのオンの占める割合（％）を示しているので、１周期中での、基準値よりも高い時間をカウントすることで実Ｄｕｔｙ値を算出することができる。
【００３１】
次に、図３に示したインバータ制御装置４０において、ＲＯＬを行うために、インバータ制御装置４０の実Ｄｕｔｙ演算ブロックＲＢは、中点電位検出手段５０からの出力値の実Ｄｕｔｙ電圧ＶＵ、ＶＶ、ＶＷのＤｕｔｙを実Ｄｕｔｙ値ｖＵ、ｖＶ、ｖＷに変換し、３相／２相変換ブロックＴＢ３に出力する。３相／２相変換ブロックＴＢ３は、実Ｄｕｔｙ演算ブロックＲＢからの実Ｄｕｔｙ値ｖＵ、ｖＶ、ｖＷを使用して、２相直流の実ｄ軸電圧値ｖｄおよびｑ軸電圧値ｖｑを演算し、磁極位置補正量演算ブロックＰＢに出力する。
【００３２】
磁極位置補正量演算ブロックＰＢは、３相／２相変換ブロックＴＢ３からの実ｄ軸電圧値ｖｄおよびｑ軸電圧値ｖｑを使用して、磁極位置補正量θｏｆｓを演算式  θｏｆｓ＝ａｔａｎ（ｖｄ／ｖｑ）に基づいて演算し、磁極位置原点補正ブロックＺＢに出力する。
【００３３】
磁極位置原点補正ブロックＺＢは、磁極位置補正量演算ブロックＰＢからの磁極位置補正量θｏｆｓを記憶保持し、記憶保持している磁極位置補正量θｏｆｓと磁極位置検出ブロックＭＢからの磁極回転角度θｒによって、実磁極位置θを、演算式  θ＝θｒ−θｏｆｓに基づいて演算し、２相／３相変換ブロックＴＢ１と３相／２相変換ブロックＴＢ２に出力する。
【００３４】
前述のＲＯＬは、図６のフロー図に示すように実行する。
まず、ステップＳ１００において開始し、ステップＳ１０１では、エンジンの動作状態を取得し、始動前の状態であればステップ１０８へ移行し、始動前の状態でなければステップＳ１０２へ移行する。
【００３５】
ステップＳ１０８では、既にＲＯＬが実行されて磁極位置補正量θｏｆｓが設定されている場合には、再度ステップＳ１０１に移行して前述の動作を繰り返す。磁極位置補正量θｏｆｓが設定されていない場合は、ステップＳ１０９において、磁極位置補正量θｏｆｓに初期値を保存する。この初期値としては、磁極位置検出手段３１の公差や取り付け精度に基づいた値であることが望ましい。
【００３６】
ステップＳ１０２では、エンジンの動作状態を取得し、始動中の状態であれば前記ステップＳ１０１に移行して前述の動作を繰り返す。エンジンが始動中の状態では磁極位置補正量θｏｆｓに初期値が設定されている為、最適なトルクを発生できない場合があるが、エンジン始動に必要なトルクを得ることができる。始動中の状態でない場合（始動後）は、ステップＳ１０３へ移行する。
【００３７】
すなわち、エンジンの始動前から始動後に至るまでの間、エンジンの回転数は、図７に示すように変化する、エンジンの始動前では、当然エンジンの回転数は零であって、始動中では、回転数は所定の回転数以上になって安定状態に入り、始動後では、安定な範囲内で回転数が脈動する状態になる。このエンジンの回転数に応じて、条件を設定して、磁極位置原点補正を実施する。すなわち、磁極位置原点補正を、永久磁石式回転電機の回転数が略一定の状態である場合に行うことによって、演算精度が劣化する条件を避け、精度よく磁極位置原点補正を行うことができる。
【００３８】
ステップＳ１０３では、ＲＯＬを実施する条件を満足できているか判断し、満足している場合はステップＳ１０４へ移行する。満足できていない場合は、前記ステップＳ１０１に移行して前述の動作を繰り返す。
【００３９】
ステップＳ１０４では、ｄ軸電流指令値Ｃｉｄとｑ軸電流指令値Ｃｉｑを零に設定する。この結果、モータ３０のＵ、Ｖ、Ｗの各相を流れる電機子電流がほぼ零に制御される。
【００４０】
ステップＳ１０５では、モータ３０の各相の電機子電流が十分に零近傍に収束するまで予め定められた時間待機した後、磁極位置補正量θｏｆｓを算出し、ステップＳ１０６に移行する。或いは、予め定められた時間待機したのち、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑが略一定である場合にはステップＳ１０６に移行し、略一定に収束しなかった場合には、処理を終了する。磁極位置原点補正を、ｄ軸電流とｑ軸電流が略一定の状態である場合に行うことによって、演算精度が劣化する条件を避け、精度よく磁極位置原点補正を行うことができる。
【００４１】
ステップＳ１０６では、磁極位置補正量演算ブロックＰＢで算出された磁極位置補正量θｏｆｓを磁極位置原点補正ブロックＺＢで記憶保持し、ステップＳ１０７にて、ＲＯＬ処理を終了する。なお、ここで、磁極位置補正量θｏｆｓが予め定められた閾値の範囲内となるように磁極位置補正量θｏｆｓの制限をしてもよい。このステップＳ１０６において、磁極位置原点補正ブロックＺＢに記憶保持された磁極位置補正量θｏｆｓは、磁極回転角度θｒと演算され、実磁極位置θを算出する。
【００４２】
これまで説明したＲＯＬの処理は、インバータの中点電圧に基づいて磁極位置補正量θｏｆｓを算出していることにより正確な磁極位置の補正が可能となり、力率や効率の低下を低減することができる。
【００４３】
ステップＳ１０３のＲＯＬ実施条件は、図１に示されるオフセット補正許可信号ＲＯＬ＿ＥＮが許可の時、ＲＯＬを実施するとしてもよい。このように、磁極位置原点補正を、許可信号に基づいて行うことによって、原点位置の算出処理に入る際に意図しないトルク変動の発生を防止できる。
【００４４】
また、図２に示した状態検出手段８０の回転数検出手段３２で検出されるモータ３０の回転数が予め設定された閾値の範囲内であることを条件としてもよい。このようにすることによって、演算精度が劣化する条件を避け、精度よく磁極位置原点補正を行うことができる。また、図１に示した電圧検出手段１２で検出される平滑コンデンサ１１の高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮとの間の電圧値ＶＰＮが予め設定された閾値の範囲内であることを条件としてもよい。図８は、モータ３０の回転数と電圧値ＶＰＮについて予め定めた閾値の範囲内の場合の一例を示している。すなわち、磁極位置原点補正を、直流電源の電圧が予め設定された閾値の範囲内となった場合に行うことによって、演算精度が劣化する条件を避け、精度よく磁極位置原点補正を行うことができる。
【００４５】
また、図１に示す回転数検出手段３２で検出されるモータ３０の回転数が略一定であることを条件としてもよい。
【００４６】
また、前述のモータ３０の回転数の閾値を図１に示す温度検出手段３３で検出されるモータ３０の温度に応じて変化させてもよい。回転数の閾値を、永久磁石式回転電機の磁石温度に応じて変えることによって、演算精度が劣化する条件を避け、精度よく磁極位置原点補正を行うことができる
【００４７】
また、図１に示す電圧検出手段１２で検出される電圧ＶＰＮが略一定であることを条件としてもよい。このように直流電源の電圧がほぼ一定である場合に、磁極位置原点補正を行うことによって、演算精度が劣化する条件を避け、精度よく磁極位置原点補正を行うことができる。
【００４８】
なお、前述の実施の形態においては、永久磁石式回転電機をモータとして説明し、永久磁石式回転電機の制御装置をモータ制御装置として、ハイブリッド自動車に搭載されている場合について説明しているが、ハイブリッド自動車に搭載されている場合には、モータ３０は、図９に示すように、エンジン３０１の出力軸（駆動軸）に連結され、モータの始動によってエンジンを始動させることになる。また、エンジン３０１によってモータ３０が回転させられている状態になる。
【００４９】
このような場合には、仮の補正値（第１の補正値）が設定された始動時制御手段４０１をインバータ制御装置４０の中に備え、モータ３０によるエンジン３０１の始動の所定時間の後に、この発明の中点電位検出に基づく磁極位置原点補正を行うことによって、適切なモータの制御を行うことができる。
【００５０】
すなわち、モータ３０の回転が予め定めた状態になるまでは、第１の補正値を使用してモータの制御を行い、回転が所定状態になった場合にこの発明の中点電位検出に基づく磁極位置原点補正を行うようにするものである。このようなエンジン３０１始動は、磁極位置原点補正前であっても、モータによるエンジン始動を行うことができるようにするためには必要である。
【００５１】
また、図３に示したインバータ制御装置４０では、磁極位置補正量演算ブロックＰＢの出力の磁極位置補正量θｏｆｓをそのまま磁極位置原点補正ブロックＺＢに提供しているが、この補正量が何らかの原因で極端に大きくなった場合の安全策として、図１０に示すように、磁極位置補正量演算ブロックＰＢの出力に、補正量制限ブロックＬＢを設け、磁極位置補正量θｏｆｓが、想定外の値になった場合の対応策を行うことができる。
【００５２】
もしも、中点電位検出手段５０、電圧センサ６０などにおいて、欠陥が発生した場合には、算出される補正量が必要とする値よりも大きくずれる可能性がある。このような場合には補正を行う前よりも却ってトルクの誤差が大きくなってしまう。したがって、例えば、磁極位置検出手段３１の公差や取り付け位置の精度などに基づいて閾値を定め、出力値が閾値を越えることが生じた場合には、補正前の値を使用して制御を継続させ、故障表示を行うことが可能になる。
【００５３】
なお、図１および図３に示した機能ブロックのそれぞれは、図１１に示すハードウェアによって実現される。すなわち、プロセッサ２００と、プログラムおよびデータを蓄積するメモリ２０１と、センサなどの入出力デバイス２０２とをデータバス２０３によって接続し、プロセッサ２００による制御によって、データの処理とデータの伝送を行っている。
【００５４】
以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。また、実施の形態として記載した内容を組み合わせて、実施することも可能である。
【図１】
2018225139.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2018225139.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月15日(2019.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と永久磁石式回転電機との間に接続され、前記直流電源から出力される直流電圧を交流電圧に変換するためのインバータ、前記インバータの駆動を制御するインバータ制御装置、前記永久磁石式回転電機の磁極位置を検出する磁極位置検出手段、および前記インバータの中点電位を検出する中点電位検出手段を備え、前記永久磁石式回転電機が回転させられている状態で、ｄｑベクトル制御におけるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値の両者を略零に保持し、前記中点電位検出手段から検出した中点電位から実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧を算出し、前記実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧から所定の演算式に基づいて磁極位置補正量を算出し、前記磁極位置補正量に基づいて磁極位置原点補正を行うことを特徴とする永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記磁極位置原点補正は、前記永久磁石式回転電機の回転数が予め設定された閾値の範囲内となった場合に行うことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記回転数の閾値は、前記永久磁石式回転電機の磁石温度に応じて変えることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記磁極位置原点補正は、前記永久磁石式回転電機の回転数が略一定の状態である場合に行うことを特徴とする請求項１または２に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記磁極位置原点補正は、前記直流電源の電圧が予め設定された閾値の範囲内となった場合に行うことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記磁極位置原点補正は、前記直流電源の電圧が略一定の状態である場合に行うことを特徴とする請求項１または５に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項７】
前記磁極位置原点補正は、ｄ軸電流とｑ軸電流が略一定の状態である場合に行うことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項８】
前記磁極位置原点補正は、許可信号に基づいて行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項９】
前記磁極位置原点補正は、前記永久磁石式回転電機がエンジンの出力軸に連結された状態において、予め設定された第１の補正値で前記エンジンの始動を行い、前記エンジンによって前記永久磁石式回転電機が回転させられている状態で前記磁極位置原点補正を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【請求項１０】
前記磁極位置原点補正は、算出された前記磁極位置補正量が予め設定された値の範囲内に含まれるように前記磁極位置補正量に制限を行うことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記目的を達成するために、本願の永久磁石式回転電機の制御装置においては、永久磁石式回転電機が回転させられている状態で、ｄｑベクトル制御におけるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値の両者を略零に保持し、前記中点電位検出手段から検出した中点電位から実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧を算出し、前記実ｄ軸電圧と実ｑ軸電圧から所定の演算式に基づいて磁極位置補正量を算出し、前記磁極位置補正量に基づいて磁極位置原点補正を行うようにしたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
インバータ制御装置４０は、図３に示すように、指示電流演算ブロックＤＢ、電流制御演算ブロックＣＢ、２相／３相変換ブロックＴＢ１、３相／２相変換ブロックＴＢ２、３相／２相変換ブロックＴＢ３、ゲートドライバブロックＧＤ、ＡＤ変換ブロックＡＤ、磁極位置原点補正ブロックＺＢ、磁極位置補正量演算ブロックＰＢ、実Ｄｕｔｙ演算ブロックＲＢ、磁極位置演算ブロックＭＢを備えている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
磁極位置原点補正ブロックＺＢは、磁極位置補正量演算ブロックＰＢからの磁極位置補正量θｏｆｓを記憶保持し、記憶保持している磁極位置補正量θｏｆｓと磁極位置演算ブロックＭＢからの磁極回転角度θｒによって、実磁極位置θを、演算式  θ＝θｒ-θｏｆｓに基づいて演算し、２相／３相変換ブロックＴＢ１と３相／２相変換ブロックＴＢ２に出力する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
前述のＲＯＬは、図６のフロー図に示すように実行する。
まず、ステップＳ１００において開始し、ステップＳ１０１では、エンジンの動作状態を取得し、始動前の状態であればステップＳ１０８へ移行し、始動前の状態でなければステップＳ１０２へ移行する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
これまで説明したＲＯＬの処理は、インバータの中点電位に基づいて磁極位置補正量θｏｆｓを算出していることにより正確な磁極位置の補正が可能となり、力率および効率の低下を低減することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
ステップＳ１０３のＲＯＬ実施条件は、図２に示されるオフセット補正許可信号ＲＯＬ＿ＥＮが許可の時、ＲＯＬを実施するとしてもよい。このように、磁極位置原点補正を、許可信号に基づいて行うことによって、原点位置の算出処理に入る際に意図しないトルク変動の発生を防止できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
また、前述のモータ３０の回転数の閾値を図２に示す温度検出手段３３で検出されるモータ３０の温度に応じて変化させてもよい。回転数の閾値を、永久磁石式回転電機の磁石温度に応じて変えることによって、演算精度が劣化する条件を避け、精度よく磁極位置原点補正を行うことができる。
【国際調査報告】
2018225139.tif 000014
2018225139.tif 000015
2018225139.tif 000016
2018225139.tif 000017