(57)【要約】【課題】交流モータの３相のうち２相の電流を検出する２つの電流センサを備え、当該２つの電流センサの出力に基づいて交流モータを駆動制御するモータ駆動装置において、２つの電流センサ間のゲイン差を補正する。【解決手段】モータ駆動装置１は、交流モータ６０の３相のうちＶ，Ｗ相の電流を検出する電流センサ４１，４２と、電流センサ４１，４２の出力に基づいて交流モータ６０を駆動制御する制御装置５０とを備える。制御装置５０は、Ｖ，Ｗ相だけに通電してＶ，Ｗ相に互いに同じ電流を流し、このときの電流センサ４１，４２の出力を取得し、取得された電流センサ４１，４２の出力に基づいて、電流センサ４１，４２間のゲイン差を補正する。【選択図】図１
2006304483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流モータの３相のうち第１相と第２相の電流を検出する２つの電流センサを備え、当該２つの電流センサの出力に基づいて前記交流モータを駆動制御するモータ駆動装置に用いられる電流センサの特性補正装置であって、
前記第１相および第２相だけに通電して第１相および第２相に互いに同じ電流を流し、このときの前記２つの電流センサの出力を取得する測定手段と、
当該測定手段により取得された前記２つの電流センサの出力に基づいて、前記２つの電流センサ間のゲイン差を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする電流センサの特性補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電流センサの特性補正装置であって、
前記補正手段は、前記測定手段により取得された２つの電流センサの出力の比に応じた係数を、前記２つの電流センサのうち少なくとも一方の出力にかけることにより、ゲイン差を補正することを特徴とする電流センサの特性補正装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電流センサの特性補正装置であって、
前記交流モータは、車両に搭載された走行用モータであり、
前記測定手段は、前記交流モータの発生トルクによる前記車両の移動が禁止された状態で、前記通電を行うことを特徴とする電流センサの特性補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流モータの３相のうち２相の電流を検出する２つの電流センサを備え、当該２つの電流センサの出力に基づいて交流モータを駆動制御するモータ駆動装置に用いられる電流センサの特性補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車などにおける交流モータの駆動制御では、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）のうち２相（例えばＶ，Ｗ相）に電流センサを設定し、２つの電流センサの出力に基づいてモータの通電制御を行っている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２１６７７５号公報
【特許文献２】特開平５−８３９９１号公報
【特許文献３】特開平１０−２９０５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の構成において、Ｖ，Ｗ相の電流センサ間でゲイン差があると、トルクリップルが発生して車両が振動してしまう。特に、Ｖ，Ｗ相の電流センサにゲイン誤差が逆に乗った場合、トルクリップルの発生が顕著である。以下、これについて図面を参照しながら説明する。
【０００５】
図２は、電流センサの電流検出特性を示す図であり、横軸はＶ，Ｗ相に流れる電流（出力電流）を、縦軸はＶ，Ｗ相の電流センサの出力（出力電圧）を示す。図３は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電流波形を示す図である。
【０００６】
理想的には、Ｖ，Ｗ相の電流センサの特性は図２の実線で示されるとおりであり、このとき、各相の電流波形は図３の実線で示されるとおりとなる。
【０００７】
Ｖ，Ｗ相の電流センサにゲイン誤差が逆に乗った場合、例えば、図２の一点鎖線で示されるようにＶ相の電流センサの出力が中央値に対して大きく、破線で示されるようにＷ相の電流センサの出力が中央値に対して小さいといった場合、実際に流れる各相の電流は図３の破線のようになり、トルクリップルが発生してしまう。このように、Ｖ，Ｗ相の電流センサ間でゲイン差があると、
（１）実際に流れる電流の振幅がＶ，Ｗ相で異なってしまう、
（２）（１）によりＵ相に流れる電流の位相がずれてしまう、
といった現象が生じ、これらによりトルクリップルが発生する。
【０００８】
そこで、本発明は、交流モータの３相のうち２相の電流を検出する２つの電流センサ間のゲイン差を補正することができる電流センサの特性補正装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電流センサの特性補正装置は、交流モータの３相のうち第１相と第２相の電流を検出する２つの電流センサを備え、当該２つの電流センサの出力に基づいて前記交流モータを駆動制御するモータ駆動装置に用いられる電流センサの特性補正装置であって、前記第１相および第２相だけに通電して第１相および第２相に互いに同じ電流を流し、このときの前記２つの電流センサの出力を取得する測定手段と、当該測定手段により取得された前記２つの電流センサの出力に基づいて、前記２つの電流センサ間のゲイン差を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の好適な態様では、前記補正手段は、前記測定手段により取得された２つの電流センサの出力の比に応じた係数を、前記２つの電流センサのうち少なくとも一方の出力にかけることにより、ゲイン差を補正する。
【００１１】
また、本発明の好適な態様では、前記交流モータは、車両に搭載された走行用モータであり、前記測定手段は、前記交流モータの発生トルクによる前記車両の移動が禁止された状態で、前記通電を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、交流モータの３相のうち２相の電流を検出する２つの電流センサ間のゲイン差を補正することができる電流センサの特性補正装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る電流センサの特性補正装置を含むモータ駆動装置１の構成を示す図である。このモータ駆動装置１は、交流モータ６０の３相のうち２相の電流を検出する２つの電流センサを備え、当該２つの電流センサの出力に基づいて交流モータ６０を駆動制御するものである。ここでは、交流モータ６０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルをステータコイルとして含む３相のブラシレスＤＣモータである。また、交流モータ６０は、ハイブリッド車や電気自動車などの車両に搭載された車両走行用のモータである。ただし、交流モータ６０の種類や用途は、上記に限定されず、適宜に決められればよい。
【００１５】
まず、説明の便宜上、本実施の形態に係る電流センサの特性補正装置が設けられる前の、モータ駆動装置１の基本的な構成について説明する。図１において、モータ駆動装置１は、直流電源１０、コンデンサ２０、インバータ３０、電流センサ４１，４２、および制御装置５０を備えている。
【００１６】
直流電源１０は、直流電力を供給する電源であり、ここでは比較的高圧の車載バッテリである。この直流電源１０の正極には電源ラインＬ１が接続されており、負極にはアースラインＬ２が接続されている。
【００１７】
コンデンサ２０は、電源ラインＬ１とアースラインＬ２との間に接続されている。このコンデンサ２０は、直流電源１０からの直流電圧を平滑化し、平滑化された直流電圧をインバータ３０に供給する。
【００１８】
インバータ３０は、コンデンサ２０を介して直流電圧を受け、その受けた直流電圧を制御装置５０からのＰＷＭ信号によって交流電圧に変換して交流モータ６０を駆動する。このインバータ３０は、図１に示されるように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相アームを含み、これらのアームは電源ラインＬ１とアースラインＬ２との間に並列に設けられている。Ｕ相アームは、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子３１，３２が直列に接続されてなり、Ｖ相アームは、スイッチング素子３３，３４が直列に接続されてなり、Ｗ相アームは、スイッチング素子３５，３６が直列に接続されてなる。インバータ３０の各相アームの中間点は、交流モータ６０の各相コイルに接続されている。すなわち、スイッチング素子３１，３２の中間点はＵ相コイルに、スイッチング素子３３，３４の中間点はＶ相コイルに、スイッチング素子３５，３６の中間点はＷ相コイルに接続されている。
【００１９】
電流センサ４１，４２は、交流モータ６０の３相のうち２相の電流を検出する２つのセンサであり、ここでは、それぞれＶ相、Ｗ相に流れる電流を検出する。
【００２０】
制御装置５０は、外部からトルク指令値を受け、このトルク指令値と、電流センサ４１，４２の出力と、交流モータ６０のロータの角度を検出する不図示の回転角センサ（レゾルバ等）の出力とに基づいて、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、生成されたＰＷＭ信号に基づきインバータ３０を構成する各スイッチング素子のスイッチング動作を制御する。なお、上記のトルク指令値は、アクセルペダルポジション、ブレーキペダルポジション、シフトポジションなどに基づいて算出される。ここでは、制御装置５０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、その機能は、ＲＯＭ等の記憶媒体に格納されたプログラムがＣＰＵにより実行されることによって実現される。ただし、制御装置５０は、どのような構成で実現されてもよく、例えば専用のハードウェア回路により実現されてもよい。
【００２１】
次に、本実施の形態に係る電流センサの特性補正装置が設けられる前の、モータ駆動装置１の基本的な動作について説明する。なお、交流モータの駆動制御については、広く知られているので、ここでは簡単に説明することとする。
【００２２】
電流センサ４１，４２は、それぞれ、交流モータ６０のＶ，Ｗ相に流れる電流Ｉｖ，Ｉｗを検出し、得られた電流検出値Ｉｖ１，Ｉｗ１を制御装置５０に出力する。また、不図示の回転角センサは、交流モータ６０のロータの回転角を検出し、得られた回転角検出値θを制御装置５０に出力する。
【００２３】
制御装置５０は、電流センサ４１，４２から入力された電流検出値Ｉｖ１，Ｉｗ１に基づいて、Ｕ相の電流値Ｉｕ１＝−Ｉｖ１−Ｉｗ１を算出する。そして、制御装置５０は、回転角センサから入力された回転角検出値θを用いて、各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１を、交流モータ６０の励磁電流検出値Ｉｄおよびトルク電流検出値Ｉｑに変換する。
【００２４】
また、制御装置５０は、外部から受けたトルク指令値Ｔ*に基づき、交流モータ６０がトルク指令値Ｔ*によって指定されたトルクを出力するための励磁電流指令値Ｉｄ*およびトルク電流指令値Ｉｑ*を算出する。
【００２５】
制御装置５０は、励磁電流指令値Ｉｄ*、トルク電流指令値Ｉｑ*、励磁電流検出値Ｉｄ、およびトルク電流検出値Ｉｑに基づいて、励磁電圧指令値Ｖｄおよびトルク電圧指令値Ｖｑを算出する。ついで、制御装置５０は、回転角センサからの回転角検出値θを用いて、励磁電圧指令値Ｖｄおよびトルク電圧指令値Ｖｑを、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗに変換する。そして、制御装置５０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいてＰＷＭ信号を生成し、生成されたＰＷＭ信号をインバータ３０の各スイッチング素子３１〜３６へ出力する。
【００２６】
インバータ３０の各スイッチング素子３１〜３６は、制御装置５０からのＰＷＭ信号に応じてオン／オフされる。これにより、直流電源１０の直流電圧は交流電圧に変換されて交流モータ６０に供給され、交流モータ６０が駆動される。
【００２７】
上記のモータ駆動装置１では、先述したとおり、電流センサ４１，４２間でゲイン差があると、トルクリップルが発生して車両が振動してしまう。そこで、本実施の形態では、電流センサの２つの電流センサ間のゲイン差を補正する特性補正装置を設けることとする。以下、本実施の形態に係る電流センサの特性補正装置について説明する。
【００２８】
電流センサの特性補正装置は、適宜の構成で実現可能であるが、ここでは制御装置５０により実現される。制御装置５０は、図１に示されるように、特性補正装置を実現するための機能ブロックとして、測定部５１と補正部５２とを有する。
【００２９】
測定部５１は、電流センサ４１，４２が設定されているＶ，Ｗ相だけに通電してＶ，Ｗ相に互いに同じ電流を流し、このときの２つの電流センサ４１，４２の出力を取得する。例えば、測定部５１は、スイッチング素子３３、３６を所定のデューティでオンし、それ以外のスイッチング素子３１，３２，３４，３５をオフすることにより、Ｖ，Ｗ相のみに電流が流れるようにインバータ３０を制御する。このとき、｜Ｉｖ｜（Ｖ相電流）＝｜Ｉｗ｜（Ｗ相電流）となる。
【００３０】
上記のようにＶ，Ｗ相に通電すると、交流モータ６０でトルクが発生する。そこで、本実施の形態では、測定部５１は、交流モータ６０の発生トルクによる車両の移動が禁止された状態で、Ｖ，Ｗ相コイルへの通電を行うこととする。具体的には、測定部５１は、車両の移動を禁止しつつ、または車両が移動禁止状態か否かを判断して移動禁止状態である場合に、上記通電を実行する。例えば、ある態様では、測定部５１は、ＥＣＢ（電気指令式ブレーキ、Electric Command Brake）でブレーキをかけ、この状態で上記通電を実行する。また別の態様では、シフトレンジおよびパーキングブレーキの状態を検知し、シフトレンジがＰレンジで且つパーキングブレーキがオンである場合に、上記通電を実行する。また別の態様では、交流モータ６０から車輪への動力伝達が切断された状態で上記通電を行う。また別の態様では、エンジンや発電機等の適宜のトルク発生手段により交流モータ６０のトルクを相殺する逆トルクを発生させつつ、上記通電を実行する。
【００３１】
補正部５２は、測定部５１により取得された電流センサ４１，４２の出力に基づいて、電流センサ４１，４２間のゲイン差を補正する。ここでは、補正部５２は、ゲイン差を補償するように、すなわちＶ，Ｗ相に流れる同じ電流値に対して制御装置５０の認識値が同じになるように、モータ制御時における電流センサ４１または４２の出力を補正する。具体的には、補正部５２は、測定部５１により取得された電流センサ４１，４２の出力の比に応じた係数を、電流センサ４１，４２のうち少なくとも一方の出力にかけることにより、ゲイン差を補正する。例えば、測定部５１により取得された電流センサ４１，４２の出力がそれぞれＩｖ２，Ｉｗ２であったとすると、補正部５２は、補正係数α＝｜Ｉｖ２｜／｜Ｉｗ２｜を算出し、モータ制御時において、電流センサ４２の出力（電流検出値Ｉｗ１）に補正係数αを乗じて補正後の電流検出値Ｉｗ１’（＝α・Ｉｗ１）を得る。そして、制御装置５０は、モータ制御に係る演算において、上記電流検出値Ｉｗ１の代わりに補正後の電流検出値Ｉｗ１’を使用する。すなわち、制御装置５０は、トルク指令値Ｔ*、電流検出値Ｉｖ１、Ｉｗ１’、および回転角検出値θに基づいて上記ＰＷＭ信号を生成する。
【００３２】
なお、上記説明では電流検出値Ｉｗ１に補正係数｜Ｉｖ２｜／｜Ｉｗ２｜を乗じることとしたが、電流検出値Ｉｖ１に補正係数｜Ｉｗ２｜／｜Ｉｖ２｜を乗じて補正後の電流検出値Ｉｖ１’を得ることとしてもよい。また、電流検出値Ｉｖ１，Ｉｗ１の両方に補正係数を乗じることとしてもよい。
【００３３】
また、上記説明では電流センサ４１，４２の出力を補正することによりゲイン差を補正することとしたが、補正部５２は、Ｖ，Ｗ相に流れる同じ電流値に対して電流センサ４１，４２の出力が同じになるように、電流センサ４１，４２のうち少なくとも一方のゲイン特性を調整し、これによりゲイン差を補正してもよい。
【００３４】
また、補正部５２は、例えばデューティを振ることにより電流Ｉｖ（＝Ｉｗ）を振って電流センサ４１，４２の出力を取得し、取得された複数の出力に基づいてゲイン差の補正を行ってもよい。
【００３５】
以上のとおり、本実施の形態では、交流モータの３相のうち第１相と第２相の電流を検出する２つの電流センサを備え、当該２つの電流センサの出力に基づいて交流モータを駆動制御するモータ駆動装置において、第１相および第２相だけに通電して第１相および第２相に互いに同じ電流を流し、このときの上記２つの電流センサの出力を取得し、取得された２つの電流センサの出力に基づいて、上記２つの電流センサ間のゲイン差を補正する。このため、本実施の形態によれば、２つの電流センサ間のゲイン差を簡易な構成で補正することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、交流モータの発生トルクによる車両の移動が禁止された状態で、第１相および第２相への通電を行う。このため、交流モータが車両に搭載された走行用モータである場合において、通電時に交流モータのトルクで車両が移動してしまうことを防止することができる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態に係る電流センサの特性補正装置を含むモータ駆動装置の構成を示す図である。
【図２】電流センサの電流検出特性を示す図である。
【図３】Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電流波形を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  モータ駆動装置、１０  直流電源、２０  コンデンサ、３０  インバータ、３１〜３６  スイッチング素子、４１，４２  電流センサ、５０  制御装置、５１  測定部、５２  補正部、６０  交流モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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