(57)【要約】  データ処理システム（１２０）において、見せかけの位置へ強制している間、およびゼロ直軸電流コマンドを適用している間、正および負の横軸電流コマンドが連続的に、かつ、ほぼ同じ大きさで適用され、それによりロータが強制位置に向けて強制される。処理モジュール（１１６）は、正の横軸電流コマンドを適用した後、正の横軸電流整列生位置データを測定し、また、負の横軸コマンドを適用した後、ロータの負の横軸電流整列生位置データを測定する。初期位置オフセット較正器（１５１）またはデータプロセッサは、生位置データの差を求め、それにより真の平均軸のアライメントを求める。初期位置オフセット較正器（１５１）またはデータプロセッサは、生位置データの平均に基づいて生平均軸位置データを求める。
2014507109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ位置オフセットを較正または現場較正するための方法であって、
見せかけのロータ位置を提供し、ゼロ直軸電流コマンドを適用している間、正および負の横軸電流コマンドを連続的に、ほぼ同じ大きさで適用して、ロータを強制位置に向けて強制するステップと、
前記正の横軸電流コマンドが適用された後、正の横軸電流整列生位置データを測定し、前記負の横軸コマンドが適用された後、前記ロータの負の横軸電流整列生位置データを測定するステップと、
前記生位置データ間の差を求めて真の平均軸のアライメントを求めるステップと、
前記生位置データの平均に基づいて生平均軸位置データを求めるステップと、
求められた前記真の平均軸と求められた前記生平均軸位置データとの間の差に基づいて位置オフセットを求めるステップと
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記真の平均軸のアライメントを求める前記ステップが、前記生位置データ間の求められた前記差に基づいて、前記真の平均軸がステータに対して前記ロータのほぼ０度またはほぼ１８０度に合うかどうか判定するステップであって、前記見せかけのロータ位置がほぼ０度である、ステップを含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記見せかけのロータ位置が、パーク変換内で使用するために、測定された三相電流表現を二相電流表現に変換するための相変換機を使用してほぼ０度に固定される、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、測定された前記正の横軸電流整列生位置データと測定された前記負の横軸電流整列生位置データとの間の求められた差がほぼ１８５度（または約１８５度）より大きく、かつ、測定された前記負の横軸電流整列生位置データが測定された前記正の横軸電流整列生位置データより大きい場合、真の位置オフセットを求めることに、以下の式であって、
【数１】
2014507109.tif 000025
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝０°であり、
【数２】
2014507109.tif 000026
であり、したがって
【数３】
2014507109.tif 000027
であり、
【数４】
2014507109.tif 000028
であり、したがって前記位置オフセットは
【数５】
2014507109.tif 000029
である式が適用され、ここで、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、前記負の横軸電流コマンドに関連する前記第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、前記正の横軸電流コマンドに関連する前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは前記真の平均軸であり、
【数６】
2014507109.tif 000030
は、前記負の横軸電流コマンドに関連する調整された前記第１の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは前記生平均軸位置データであり、また、前記位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔであり、上記の１７５度は約１７５度である、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、測定された前記正の横軸電流整列生位置データと測定された前記負の横軸電流整列生位置データとの間の求められた差がほぼ１７５度（または約１７５度）未満であり、かつ、測定された前記負の横軸電流整列生位置データが測定された前記正の横軸電流整列生位置データより小さい場合、真の位置オフセットを求めることに、以下の式であって、
【数７】
2014507109.tif 000031
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝０°であり、
【数８】
2014507109.tif 000032
であり、したがって前記位置オフセットは
【数９】
2014507109.tif 000033
である式が適用され、ここでθｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、前記負の横軸電流コマンドに関連する前記第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、前記正の横軸電流コマンドに関連する前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは前記真の平均軸であり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは前記生平均軸位置データであり、また、前記位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔである、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、測定された前記正の横軸電流整列生位置データと測定された前記負の横軸電流整列生位置データとの間の差がほぼ１７５度（または約１７５度）未満であると判定され、測定された前記負の横軸電流整列生位置データが測定された前記正の横軸電流整列生位置データより大きい場合、前記位置オフセットを求めることに、以下の式であって、
【数１０】
2014507109.tif 000034
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝１８０°またはθａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝−１８０°であり、
【数１１】
2014507109.tif 000035
であり、したがって位置オフセットは
【数１２】
2014507109.tif 000036
である式が適用され、ここで、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、前記負の横軸電流コマンドに関連する前記第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、前記正の横軸電流コマンドに関連する前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは前記真の平均軸であり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは前記生平均軸位置データであり、前記位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔである、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、測定された前記正の横軸電流整列生位置データと測定された前記負の横軸電流整列生位置データとの間の差はほぼ１８５度より大きいことと判定され、測定された前記負の横軸電流整列生位置データが測定された前記正の横軸電流整列生位置データより小さい場合、前記位置オフセットを求めることに、以下の式であって、
【数１３】
2014507109.tif 000037
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝１８０°またはθａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝−１８０°であり、
【数１４】
2014507109.tif 000038
であり、したがって
【数１５】
2014507109.tif 000039
であり、
【数１６】
2014507109.tif 000040
であり、したがって位置オフセットは
【数１７】
2014507109.tif 000041
である式が適用され、ここで、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、前記負の横軸電流コマンドに関連する前記第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、前記正の横軸電流コマンドに関連する前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは前記真の平均軸であり、
【数１８】
2014507109.tif 000042
は、前記正の横軸電流コマンドに関連する調整された前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは前記生平均軸位置データであり、また、前記位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔである、方法。
【請求項８】
関連する磁石およびステータと共にロータを備えた電気モータを制御することによってロータ位置オフセットを現場で較正するための方法であって、
見せかけのロータ位置がデータ処理システムに提供されている間、第１の時点で、ある大きさの正の横軸電流コマンドを前記モータに適用し、前記第１の時点とは異なる第２の時点で実質的に同じ大きさの負の横軸電流コマンドを前記モータに適用して、前記ロータを前記ロータの強制位置に向けて動かすステップと、
前記見せかけのロータ位置が前記データ処理システムに適用されている間、前記強制位置に関連する前記横軸電流コマンドを適用している間にゼロ直軸電流コマンドを前記モータに適用するステップと、
前記正の横軸電流コマンドが適用された後、前記モータの前記ロータの正の横軸電流整列生位置データを測定し、前記負の横軸コマンドが適用された後、前記ロータの負の横軸電流整列生位置データを測定するステップと、
測定された前記正の横軸電流整列生位置データと測定された前記負の横軸電流整列生位置データとの間の差を求めて、真の平均軸が前記ステータに対して前記ロータのほぼ０度またはほぼ１８０度に合うかどうか判定するステップであって、前記見せかけのロータ位置がほぼ０度であるステップと、
測定された前記正の横軸電流整列生位置データおよび測定された前記負の横軸電流整列生位置データの平均に基づいて生平均軸位置データを求め、又は、前記平均軸が、測定された前記正の横軸電流整列生位置データおよび測定された前記負の横軸電流整列生位置データのうちの少なくとも１つの調整された生位置データに基づく、ステップと、
求められた前記真の平均軸と求められた前記生平均軸位置データとの間の差に基づいて位置オフセットを求めるステップと
を含む方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記モータへの直軸および横軸における直流電圧コマンドに関連する、単調に変化する位置プロファイルの適用に基づいて、３本のモータリード線の相順が前記生位置データとマッチしているかどうか判定するステップと、
前記モータへの直軸および横軸における前記直流電圧コマンドに関連する、前記単調に増加する位置プロファイルの適用の間、前記ロータの回転方向を観察し、前記ロータの順方向の回転を検証するステップと
をさらに含む、方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、測定された前記生位置データが、反対の大きさの１つまたは複数の横軸電流コマンドを適用することによってもたらされる、方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法であって、測定された前記正の横軸電流整列生位置データと測定された前記負の横軸電流整列生位置データとの間の求められた差がほぼ１８５度（または約１８５度）より大きく、測定された前記負の横軸電流整列生位置データが測定された前記正の横軸電流整列生位置データより大きい場合、真の位置オフセットを求めることに、以下の式であって、
【数１９】
2014507109.tif 000043
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝０°であり、
【数２０】
2014507109.tif 000044
であり、したがって
【数２１】
2014507109.tif 000045
であり、
【数２２】
2014507109.tif 000046
であり、したがって前記位置オフセットは
【数２３】
2014507109.tif 000047
である式を適用し、ここで、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、前記負の横軸電流コマンドに関連する前記第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、前記正の横軸電流コマンドに関連する前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは前記真の平均軸であり、
【数２４】
2014507109.tif 000048
は、前記負の横軸電流コマンドに関連する調整された前記第１の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは前記生平均軸位置データであり、前記位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔであり、上記の１７５度は約１７５度である、方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法であって、測定された前記正の横軸電流整列生位置データと測定された前記負の横軸電流整列生位置データとの間の求められた差がほぼ１７５度未満であり、測定された前記負の横軸電流整列生位置データが測定された前記正の横軸電流整列生位置データより小さい場合、真の位置オフセットを求めることに、以下の式であって、
【数２５】
2014507109.tif 000049
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝０°であり、
【数２６】
2014507109.tif 000050
であり、したがって前記位置オフセットは
【数２７】
2014507109.tif 000051
である式が適用され、ここで、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、前記負の横軸電流コマンドに関連する前記第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、前記正の横軸電流コマンドに関連する前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは前記真の平均軸であり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは前記生平均軸位置データであり、また、前記位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔである、方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法であって、測定された前記正の横軸電流整列生位置データと測定された前記負の横軸電流整列生位置データとの間の求められた差がほぼ１７５度（または約１７５度）未満であり、測定された前記負の横軸電流整列生位置データが測定された前記正の横軸電流整列生位置データより大きい場合、前記位置オフセットを求めることに、以下の式であって、
【数２８】
2014507109.tif 000052
であればθａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝１８０°またはθａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝−１８０°であり、
【数２９】
2014507109.tif 000053
であり、したがって位置オフセットは
【数３０】
2014507109.tif 000054
である式が適用され、ここで、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、前記負の横軸電流コマンドに関連する前記第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、前記正の横軸電流コマンドに関連する前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは前記真の平均軸であり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは前記生平均軸位置データであり、前記位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔである、方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の方法であって、測定された前記正の横軸電流整列生位置データと測定された前記負の横軸電流整列生位置データとの間の求められた差がほぼ１８５度（または約１８５度）より大きく、測定された前記負の横軸電流整列生位置データが測定された前記正の横軸電流整列生位置データより小さい場合、前記位置オフセットを求めることに、以下の式であって、
【数３１】
2014507109.tif 000055
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝１８０°またはθａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝−１８０°であり、
【数３２】
2014507109.tif 000056
であり、したがって、
【数３３】
2014507109.tif 000057
であり、
【数３４】
2014507109.tif 000058
であり、したがって位置オフセットは
【数３５】
2014507109.tif 000059
となる式が適用され、ここで、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、前記負の横軸電流コマンドに関連する前記第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、前記正の横軸電流コマンドに関連する前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは前記真の平均軸であり、
【数３６】
2014507109.tif 000060
は、前記正の横軸電流コマンドに関連する調整された前記第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは前記生平均軸位置データであり、前記位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔであり、上記の１７５度は約１７５度である、方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の方法であって、前記モータは、内部永久磁石モータ、または、他の機械であって該機械の磁気トルク成分およびリラクタンストルク成分が異なる軸に沿う機械を含む、方法。
【請求項１６】
ロータ位置オフセットを較正または現場較正するためのシステムであって、
インバータであって、見せかけのロータ位置を前記インバータの相変換機に提供して三相表現を二相表現に変換している間、ゼロ直軸電流コマンドを連続的に適用し、ほぼ同じ大きさの正および負の横軸電流コマンドを連続的に適用して、ロータを強制位置に向けて強制するためのインバータと、
前記正の横軸電流コマンドが適用された後、正の横軸電流整列生位置データを測定し、前記負の横軸コマンドが適用された後、前記ロータの負の横軸電流整列生位置データを測定するための検知回路と、
前記生位置データ間の差を求めて、真の平均軸のアライメントを求めるための較正器であって、前記生位置データの平均に基づいて生平均軸位置データを求めるように構成され、求められた前記真の平均軸と求められた前記生平均軸位置データとの間の差に基づいて位置オフセットを求めるように構成された較正器と
を備えるシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムであって、前記較正器が、前記生データ間の求められた前記差に基づいて、前記真の平均軸がステータに対して前記ロータのほぼ０度またはほぼ１８０度に合うかどうか判定するように構成された、システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載のシステムであって、
モータリード線がモータ端子に取り付けられたモータと、
３本のモータリード線の相順が前記生位置データとマッチしているかどうか判定するために、前記モータへの直軸および横軸における直流電圧コマンドに関連する、単調に変化する位置プロファイルを適用するためのインバータと、
前記モータへの直軸および横軸における前記直流電圧コマンドに関連する、前記単調に増加する位置プロファイルを適用している間、前記ロータの回転方向を観察し、前記ロータの順方向の回転を検証するための検知回路と
をさらに備えたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本文書は、特許法１１９条（ｅ）の下に、２０１１年２月２８日に出願の「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＲＯＴＯＲ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦＦＳＥＴ  ＯＦ  ＡＮ  ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＭＯＴＯＲ（モータのロータ位置オフセットを較正するための方法およびシステム）」という名称の米国仮出願第６１／４４７，３３１号に基づく優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、モータのロータ位置オフセットを較正するための方法およびシステム、またはこのロータ位置オフセットを現場で較正するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
モータは、内部永久磁石（ＩＰＭ）モータまたはＩＰＭ同期モータなどの、永久磁石を備えたロータおよびステータを特徴とすることができる。特定の従来技術によれば、内部永久磁石（ＩＰＭ）モータまたはＩＰＭ同期機は、ＩＰＭモータまたは機械の磁気トルク成分およびリラクタンス成分が異なる軸に沿っているため、通常、表面実装永久磁石モータと共に使用される同じロータアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）スキームを使用することはできない。他の従来技術によれば、逆起電力（ＥＭＦ）測定値を使用したモータの較正には、通常、試験されるＩＰＭモータまたは機械の軸を回転させるための補助モータが必要であり、これは、車両の通常の始動中または運転中に、車両におけるモータ位置の現場較正のためには実際的ではなく、あるいは適用することは不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがってモータの位置オフセットを較正するための改良型方法およびシステム、またはこの位置オフセットを現場で較正するための改良型方法およびシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、ロータ位置オフセットを較正または現場較正するための方法およびシステムが提示される。見せかけのロータ位置（例えば固定された見せかけのロータ位置）をデータ処理システム（例えば相変換機）に提供している間、およびゼロ直軸電流コマンドを適用している間、正および負の横軸電流コマンドが連続的に、かつ、ほぼ同じ大きさで適用され、それによりロータが強制位置に向けて強制される。処理モジュールは、正の横軸電流コマンドを適用した後、正の横軸電流整列生位置データを測定し、また、負の横軸コマンドを適用した後、ロータの負の横軸電流整列生位置データを測定する。初期位置オフセット較正器またはデータプロセッサは、生位置データの差を求め、それにより真の平均軸のアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を求める。初期位置オフセット較正器またはデータプロセッサは、生位置データの平均に基づいて生平均軸位置データを求める。初期位置オフセット較正器またはデータプロセッサは、求められた真の平均軸と求められた生平均軸位置データの差に基づいて位置オフセットを求める。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】モータのロータ位置オフセットを較正または現場較正するためのシステムの一実施形態のブロック図である。
【図２】図１と無矛盾の一電子データ処理システムのブロック図である。
【図３】モータのロータ位置オフセットを較正または現場較正するための方法の第１の実施形態の流れ図である。
【図４】モータのロータ位置オフセットを較正または現場較正するための方法の第２の実施形態の流れ図である。
【図５】モータのロータ位置オフセットを較正または現場較正するための方法の第３の実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
一実施形態によれば、図１は、モータ１１７（例えば内部永久磁石（ＩＰＭ）モータ）または他の交流機を制御するためのシステムを開示したものである。一実施形態では、システムは、モータ１１７を除き、インバータまたはモータコントローラと呼ぶことも可能である。
【０００８】
システムは、電子モジュール、ソフトウェアモジュールまたはそれらの両方を備える。一実施形態では、モータコントローラは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールのソフトウェア命令の記憶、処理または実行をサポートするための電子データ処理システム１２０を備える。電子データ処理システム１２０は、図１には破線で示されており、図２により詳細に示されている。
【０００９】
データ処理システム１２０はインバータ回路１８８に結合される。インバータ回路１８８は、スイッチング半導体（例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）または他のパワートランジスタ）を駆動または制御し、モータ１１７のための制御信号を出力する半導体駆動回路を備える。そのインバータ回路１８８はモータ１１７に結合される。モータ１１７は、モータ軸１２６またはロータに結合されるセンサ１１５（例えば位置センサ、レゾルバまたはエンコーダ位置センサ）に結合される。センサ１１５およびモータ１１７は、例えば、他にも可能な帰還データまたは信号があるが、とりわけ生位置信号である帰還データ（例えばｉａ、ｉｂ、ｉｃなどの電流帰還データ）を提供するために、データ処理システム１２０に結合される。他の可能な帰還データは、それらに限定されないが、巻線温度読値、インバータ回路１８８の半導体温度読値、三相電圧データまたはモータ１１７の他の熱情報あるいは性能情報を含む。
【００１０】
一実施形態では、トルクコマンド発生モジュール１０５は、ｄ−ｑ軸電流発生マネジャー１０９（例えばｄ−ｑ軸電流発生ルックアップテーブル）に結合される。ｄ−ｑ軸電流は、モータ１１７などのベクトル制御交流機の文脈で適用することができる直軸電流および横軸電流を表している。ｄ−ｑ軸電流発生マネジャー１０９の出力および電流調整モジュール１０７（例えばｄ−ｑ軸電流調整モジュール１０７）の出力は加算器１１９に供給される。その加算器１１９の１つまたは複数の出力（例えば直軸電流データ（ｉｄ＊）および横軸電流データ（ｉｑ＊））は、電流調整コントローラ１１１に提供されるかあるいは結合される。
【００１１】
電流調整コントローラ１１１は、パルス幅変調（ＰＷＭ）発生モジュール１１２（例えば空間ベクトルＰＷＭ発生モジュール）と通信することができる。電流調整コントローラ１１１は、個々のｄ−ｑ軸電流コマンド（例えばｉｄ＊およびｉｑ＊）および実際のｄ−ｑ軸電流（例えばｉｄおよびｉｑ）を受け取り、かつ、ＰＷＭ発生モジュール１１２に入力するために対応するｄ−ｑ軸電圧コマンド（例えばｖｄ＊およびｖｑ＊コマンド）を出力する。
【００１２】
一実施形態では、ＰＷＭ発生モジュール１１２は、例えばモータ１１７を制御するために、二相データ表現からの直軸電圧データおよび横軸電圧データを三相表現（例えばｖａ＊、ｖｂ＊およびｖｃ＊などの三相電圧表現）に変換する。ＰＷＭ発生モジュール１１２の出力はインバータ１８８に結合される。
【００１３】
インバータ回路１８８は、モータ１１７に適用される変調信号、パルス幅変調信号、パルス変調電圧波形、電圧信号または他の交流信号（例えばパルス、方形波、正弦波または他の波形）を発生し、修正し、かつ、制御するためのスイッチング半導体などのパワー電子工学を備える。ＰＷＭ発生モジュール１１２は、インバータ回路１８８内のドライバ段に入力を提供する。インバータ回路１８８の出力段は、モータを制御するためのパルス幅変調信号または他の交流信号を提供する。一実施形態では、インバータ１８８は、直流（ＤＣ）電圧バスによって電力が供給される。
【００１４】
モータ１１７は、モータ軸１２６の角位置、モータ軸１２６の速さまたは速度およびモータ軸１２６の回転方向のうちの少なくとも１つを予測するセンサ１１５（例えばレゾルバ、エンコーダ、速度センサまたは他の１つまたは複数の位置センサ）に結合される。センサ１１５は、モータ軸１２６の上に取り付けることができ、あるいはモータ軸１２６と一体にすることができる。センサ１１５の出力は、一次処理モジュール１１４（例えば位置および速度処理モジュール）に接続することができる。一実施形態では、センサ１１５は、アナログ位置データまたはアナログ速度データをそれぞれディジタル位置データまたはディジタル速度データに変換するアナログ−ディジタル変換器（図示せず）に結合することができる。他の実施形態では、センサ１１５（例えばディジタル位置エンコーダ）は、モータ軸１２６またはロータの位置データまたは速度データのディジタルデータ出力を提供することができる。
【００１５】
一次処理モジュール１１４の第１の出力（例えばモータ１１７の位置データおよび速度データ）は、測定された電流の個々の三相ディジタル表現を測定された電流の対応する二相ディジタル表現に変換する相変換機１１３（例えば三相−二相電流パーク変換モジュール）に接続される。一次処理モジュール１１４の第２の出力（例えば速度データ）は、計算モジュール１１０（例えば調整電圧超過速度比モジュール）に接続される。
【００１６】
知覚回路１２４の入力は、直流（ＤＣ）バス（例えばインバータ回路１８８にＤＣ電力を提供することができる高電圧ＤＣバス）の少なくとも測定された三相電流および電圧レベルを知覚するためにモータ１１７の端子に結合される。知覚回路１２４の出力は、知覚回路１２４の出力をディジタル化するためにアナログ−ディジタル変換器１２２に結合される。そのアナログ−ディジタル変換器１２２のディジタル出力は、二次処理モジュール１１６（例えば直流（ＤＣ）バスおよび三相電流処理モジュール）に結合される。例えば知覚回路１２４は、三相電流（例えばモータ１１７の巻線に適用される電流、巻線に誘導される逆ＥＭＦまたはそれらの両方）を測定するためにモータ１１７に結合される。
【００１７】
一次処理モジュール１１４および二次処理モジュール１１６の特定の出力は、相変換機１１３に供給される。例えば相変換機１１３は、パーク変換または他の変換式（例えば適切な特定の変換式が当業者に知られている）を適用して、二次処理モジュール１１６からのディジタル三相電流データおよびセンサ１１５からの位置データに基づいて、測定された電流の三相表現を電流の二相表現に変換することができる。相変換機１１３モジュールの出力は、電流調整コントローラ１１１に結合される。
【００１８】
一次処理モジュール１１４および二次処理モジュール１１６の他の出力は、計算モジュール１１０（例えば調整電圧超過速度比計算モジュール）の入力に結合することができる。例えば一次処理モジュール１１４は、速度データ（例えばモータ軸１２６の１分当たりの回転）を提供することができ、一方、二次処理モジュール１１６は、（例えば車両の直流（ＤＣ）バス上の）直流電圧の測定されたレベルを提供することができる。インバータ回路１８８に電気エネルギーを供給するＤＣバス上の直流電圧レベルは、それらに限定されないが、周囲温度、電池状態、電池充電状態、電池抵抗またはリアクタンス、燃料電池状態（適用可能である場合）、モータ負荷状態、個々のモータトルクおよび対応する運転速度、ならびに車両電気負荷（例えば電気で駆動される空気調和圧縮機）を始めとする様々な要因のため、場合によっては変動すなわち変化することがある。計算モジュール１１０は、二次処理モジュール１１６とｄｑ−軸電流発生マネジャー１０９の間の仲介として接続される。計算モジュール１１０の出力は、ｄ−ｑ軸電流発生マネジャー１０９によって生成される電流コマンドを調整することができ、あるいは電流コマンドに影響を及ぼすことができ、それにより、とりわけ直流バス電圧の変動すなわち変化を補償することができる。
【００１９】
初期位置オフセット較正器１５１または一次位置モジュール１１４は、モータ軸１２６の初期位置オフセットの較正をサポートする。一実施形態では、初期位置オフセット較正器１５１は、一次処理モジュール１１４、二次処理モジュール１１６と通信することができ、また、例えば相変換機１１３の出力から、測定された電流入力データ（例えば直軸電流データおよび横軸電流データ）を受け取ることができる。
【００２０】
ロータ磁石温度予測モジュール１０４、電流整形モジュール１０６および端子電圧帰還モジュール１０８は、ｄｑ−軸電流調整モジュール１０７に結合されるか、あるいはｄｑ−軸電流調整モジュール１０７と通信することができる。そのｄ−ｑ軸電流モジュール１０７は、ｄｑ−軸電流発生マネジャーまたは加算器１１９と通信することができる。
【００２１】
ロータ磁石温度モジュール１０４は、１つまたは複数のロータ永久磁石の温度を予測し、あるいは求める。一実施形態では、ロータ磁石温度予測モジュール１０４は、ステータと熱連絡でステータ上に位置しているか、あるいはモータ１１７のハウジングに固着された１つまたは複数のセンサからロータ磁石の温度を予測することができる。
【００２２】
一代替実施形態では、ロータ磁石温度予測モジュール１０４は、ロータまたは磁石の上に取り付けられた温度検出器（例えば無線送信機に結合されたサーミスタまたは赤外線熱センサ）に置き換えることができ、検出器は、１つまたは複数の磁石の温度を示す信号（例えば無線信号）を提供する。
【００２３】
一実施形態では、方法またはシステムは、以下の方法で動作させることができる。トルクコマンド発生モジュール１０５は、車両データバス１１８を介して、速度制御データメッセージ、電圧制御データメッセージまたはトルク制御データメッセージなどの入力制御データメッセージを受け取る。トルクコマンド発生モジュール１０５は、受け取った入力制御メッセージをトルク制御コマンドデータ３１６に変換する。
【００２４】
ｄ−ｑ軸電流発生マネジャー１０９は、個々のトルク制御コマンドデータおよび検出された個々のモータ軸１２６速度データに関連する直軸電流コマンドデータおよび横軸電流コマンドデータを選択し、あるいは決定する。例えばｄ−ｑ軸電流発生マネジャー１０９は、（１）直軸電流および横軸電流に対応させるために、個々のトルクコマンドに関連するルックアップテーブル、データベースまたは他のデータ構造にアクセスする、（２）直軸電流および横軸電流に対応させるために、個々のトルクコマンドに関連する一組の二次方程式または一次方程式にアクセスする、あるいは（３）直軸電流および横軸電流に対応させるために、個々のトルクコマンドに関連する一組の規則（例えば合意規則）にアクセスする、のうちの１つまたは複数によって直軸電流コマンド、横軸電流コマンドを選択し、あるいは決定する。モータ１１７上のセンサ１１５は、検出されたモータ軸１２６の速度データの準備を容易にし、一次処理モジュール１１４は、センサ１１５によって提供される位置データを速度データに変換することができる。
【００２５】
電流調整モジュール１０７（例えばｄ−ｑ軸電流調整モジュール）は、ロータ磁石温度予測モジュール１０４、電流整形モジュール１０６および端子電圧帰還モジュール１０８からの入力データに基づいて直軸電流コマンドデータおよび横軸電流コマンドデータを調整するための電流調整データを提供する。
【００２６】
電流整形モジュール１０６は、例えばモータ１１７上のトルク負荷およびモータ１１７の速度の要因のうちの１つまたは複数に基づいて横軸（ｑ−軸）電流コマンドおよび直軸（ｄ−軸）電流コマンドの修正または予備調整を求めることができる。ロータ磁石温度予測モジュール１０４は、例えばロータ温度の予測された変化に基づいてｑ−軸電流コマンドおよびｄ−軸電流コマンドの二次調整を生成することができる。端子電圧帰還モジュール１０８は、コントローラ電圧コマンド対電圧限界に基づいてｄ−軸電流およびｑ−軸電流に第３の調整を提供することができる。電流調整モジュール１０７は、予備調整、二次調整および第３の調整のうちの１つまたは複数の調整を考慮する集合体電流調整を提供することができる。
【００２７】
一実施形態では、モータ１１７は、内部永久磁石（ＩＰＭ）機またはＩＰＭ同期機（ＩＰＭＳＭ）を備えることができる。ＩＰＭＳＭは、従来の誘導機または表面実装ＰＭ機（ＳＭＰＭ）と比較すると、例えば高率が高い、出力密度が大きい、定電力動作範囲が広い、保守が不要である、などの多くの有利な利点を有している。
【００２８】
センサ１１５（例えば軸速度検出器またはロータ速度検出器）は、直流モータ、光エンコーダ、磁界センサ（例えばホール効果センサ）、磁気抵抗センサおよびレゾルバ（例えばブラシレスレゾルバ）のうちの１つまたは複数を備えることができる。一構成では、センサ１１５は位置センサを備え、モータ軸１２６の速さまたは速度データを求めるために位置データおよび関連する時間データが処理される。他の構成では、センサ１１５は、モータ軸の位置を求めるために、速度センサまたは速度センサと積分器の組合せを備える。
【００２９】
さらに他の構成では、センサ１１５は、モータ１１７のモータ軸１２６に機械的に結合される、モータ軸１２６の速度を求めるための補助コンパクト直流発電機を備え、直流発電機は、モータ軸１２６の回転速度に比例する出力電圧を生成する。さらに他の構成では、センサ１１５は、軸１２６に結合された回転対象に向けて信号を送信し、かつ、光検出器で反射信号または回折信号を受信する光源を備えた光エンコーダを備え、受信される信号パルス（例えば方形波）の周波数は、モータ軸１２６の速度に比例させることができる。追加構成では、センサ１１５は、第１の巻線および第２の巻線を備えたレゾルバを備え、第１の巻線に交流が供給され、第２の巻線に誘導される電圧がロータの回転の周波数に応じて変化する。
【００３０】
図２では、電子データ処理システム１２０は、電子データプロセッサ２６４、データバス２６２、データ記憶装置２６０および１つまたは複数のデータポート（２６８、２７０、２７２、２７４および２７６）を備える。データプロセッサ２６４、データ記憶装置２６０および１つまたは複数のデータポートは、データプロセッサ２６４、データ記憶装置２６０および１つまたは複数のデータポート間のデータの通信をサポートするためにデータバス２６２に結合される。
【００３１】
一実施形態では、データプロセッサ２６４は、電子データプロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラム可能論理アレイ、論理回路、論理演算装置、ＡＳＩＣ、ディジタル信号プロセッサ、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラまたは他のデータ処理装置あるいは複数のデータ処理装置の組合せを備えることができる。
【００３２】
データ記憶装置２６０は、データを記憶するための任意の磁気デバイス、電子デバイスまたは光デバイスを備えることができる。例えばデータ記憶装置２６０は、電子データ記憶装置、電子メモリ、不揮発性電子ランダムアクセスメモリ、１つまたは複数の電子データレジスタ、データラッチ、磁気ディスクドライブ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、等々を備えることができる。
【００３３】
図２に示されているように、データポートは、第１のデータポート２６８、第２のデータポート２７０、第３のデータポート２７２、第４のデータポート２７４および第５のデータポート２７６を備えているが、任意の適切な数のデータポートを使用することができる。個々のデータポートは、例えばトランシーバおよびバッファメモリを備えることができる。一実施形態では、個々のデータポートは、任意の直列または並列入力／出力ポートを備えることができる。
【００３４】
図２に示されている一実施形態では、第１のデータポート２６８は、車両データバス１１８に結合される。その車両データバス１１８はコントローラ２６６に結合される。一構成では、第２のデータポート２７０はインバータ回路１８８に結合することができ、第３のデータポート２７２はセンサ１１５に結合することができ、第４のデータポート２７４はアナログ−ディジタル変換器１２２に結合することができ、また、第５のデータポート２７６は端子電圧帰還モジュール１０８に結合することができる。アナログ−ディジタル変換器１２２は検知回路１２４に結合される。
【００３５】
データ処理システム１２０の一実施形態では、トルクコマンド発生モジュール１０５は、電子データ処理システム１２０の第１のデータポート２６８に結合されるか、あるいは電子データ処理システム１２０の第１のデータポート２６８によってサポートされる。第１のデータポート２６８は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）データバスなどの車両データバス１１８に結合することができる。車両データバス１１８は、第１のデータポート２６８を介して、トルクコマンドと共にデータバスメッセージをトルクコマンド発生モジュール１０５に提供することができる。車両のオペレータは、スロットル、ペダル、コントローラ２６６または他の制御デバイスなどのユーザインタフェースを介してトルクコマンドを発生することができる。
【００３６】
特定の実施形態では、センサ１１５および一次処理モジュール１１４は、データ処理システム１２０の第３のデータポート２７２に結合することができるか、あるいはデータ処理システム１２０の第３のデータポート２７２によってサポートすることができる。
【００３７】
本明細書において開示されている方法およびシステムの様々な実施形態は、見せかけのロータ位置または基準ロータ位置を使用している。本文書全体を通して使用されているように、見せかけのロータ位置または固定された見せかけのロータ位置は、実際のロータ位置のセンサ１１５による実際の測定に基づいていない。その代わりにデータ処理システム１２０または一次処理モジュール１１４は、見せかけの位置データまたは基準位置データを相変換機１１３に提供することができる。相変換機１１３は、パーク変換（例えば三相測定値から二相表現値への変換）における実際の位置データではなく、この見せかけの位置データまたは基準位置データを使用して、測定された直軸電流および測定された横軸電流を電流調整コントローラ１１１に提供する。相変換機１１３では、見せかけの位置データが実際に測定された三相電流データと共に使用され、測定された三相電流は、検知回路１２４によって、アナログ−ディジタル変換器１２２を介して二次処理モジュール１１６に提供される。例えば一構成では、見せかけの位置データまたは固定された見せかけのロータ位置は、モータ１１７のステータに対して、ロータのゼロ（０）度にほぼ等しくすることができる。
【００３８】
一実施形態では、データプロセッサ２６４またはデータ処理システム１２０は、見せかけの位置データと、センサ１１５および一次処理モジュール１１４によって検出される実際の位置データとの間の誤差すなわち偏差を求めるように構成することができ、ロータは、（ａ）見せかけの位置と合う、（ｂ）見せかけの位置に実質的に等しい、あるいは（ｃ）見せかけの位置に対して既知の関係すなわち固定基準角変位で分離されることが想定される強制位置（または実際の位置）に位置する。上記誤差データすなわち偏差データを使用して位置オフセットを較正し、あるいは予測することができる。例えば複数の強制位置を使用して較正することができ、見せかけの位置は、一定に保持される、つまり固定される（例えば０度に）。
【００３９】
本文書全体を通して使用されているように、角位置または他の数と共に使用されている「ほぼ」は、その角位置または他の数のプラスまたはマイナス５パーセントを意味する。本文書全体を通して使用されているように、角位置または他の数と共に使用されている「約」は、その角位置または他の数のプラスまたはマイナス１０パーセントを意味する。
【００４０】
図３は、内部永久磁石（ＩＰＭ）モータなどのモータ内のロータの位置オフセットを較正する方法、またはこの位置オフセットを現場で較正する方法を開示したものである。図３の方法はステップＳ３００で開始される。
【００４１】
ステップＳ３００で、見せかけのロータ位置（例えばモータ１１７のステータに対して固定された見せかけのロータ位置または０度ロータ位置）がデータ処理システム１２０に提供されている間（例えば相変換機１１３のパーク変換のために）、また、ＰＷＭ発生モジュール１１２、インバータ回路１８８またはコントローラがゼロ直軸電流コマンドを適用している間、ＰＷＭ発生モジュール１１２、インバータ回路１８８またはコントローラは、ほぼ同じ大きさの正および負の横軸電流コマンドを連続的に適用し、それによりロータを強制位置に向けて強制し、あるいは移動させる。ここで、ほぼ同じ大きさまたは実質的に同じ大きさとは、その大きさの値に等しいか、あるいはその大きさの値のプラスまたはマイナス５パーセントを意味している。
【００４２】
強制位置は、固定された見せかけのロータ位置と合っていても、固定された見せかけのロータ位置に実質的に等しくても、あるいは固定された見せかけのロータ位置から離れていてもよい。強制位置が見せかけのロータ位置と合っているか、あるいは見せかけのロータ位置に実質的に等しい一実施形態では、強制位置と見せかけのロータ位置との間の差には、誤差または誤差の指示が含まれている。強制位置と固定された見せかけのロータ位置との間に既知の関係（例えば角変位すなわち固定角分離）が存在している他の実施形態では、既知の関係すなわち固定角分離からの逸脱には、誤差または誤差の指示が含まれている。
【００４３】
ステップＳ３００を実施するための一例示的実施例によれば、
【００４４】
【数１】
2014507109.tif 000003
【００４５】
は、正の横軸電流コマンド（例えば＋２００アンペアのｉｑ＊）およびゼロｉｄコマンドならびに０度の強制位置が適用された後の最終アライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）生位置として定義され、一方、
【００４６】
【数２】
2014507109.tif 000004
【００４７】
は、負の横軸コマンド（例えば−２００アンペアのｉｑ＊）およびゼロ直軸電流コマンド（ｉｄ＊）ならびに０度の強制位置が適用された後の最終アライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）生位置として定義される。
【００４８】
ステップＳ３０２で、処理モジュールすなわち一次処理モジュール１１４は、回路によって正の横軸電流コマンドがモータ１１７に適用され、あるいは適用された後、第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データを測定する。さらにステップＳ３０２で、処理モジュールすなわち一次処理モジュール１１４は、インバータ回路１８８によって負の横軸コマンドがモータ１１７に適用され、あるいは適用された後、ロータの第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データを測定する。第１の整列生位置データは、例えばモータ１１７のステータに対して、ロータの０度と３６０度との間の範囲であってもよい。同様に、第２の整列生位置データは、例えばモータ１１７のステータに対して、ロータの０度と３６０度との間の範囲であってもよい。
【００４９】
ステップＳ３０４で、初期位置オフセット較正器１５１、データプロセッサ２６４または一次処理モジュール１１４は、生位置データ（例えば正の横軸電流整列生位置データと負の横軸電流整列生位置データ）間の差を求め、それにより真の平均軸のアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を求める（例えばステータに対して１８０度または０度のロータ位置におけるアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）であって、見せかけのロータ位置はほぼ０度である）。例えば初期位置オフセット較正器１５１、データプロセッサ２６４または一次処理モジュール１１４は、第１の整列生位置データと第２の整列生位置データとの間の差を求める。
【００５０】
ステップＳ３０６で、初期位置オフセット較正器１５１、データプロセッサ２６４または一次処理モジュール１１４は、生位置データの平均（例えば第１の整列生位置データ、第２の整列生位置データまたはそれらの両方の平均）に基づいて生平均軸位置データを求める。
【００５１】
ステップＳ３０８で、初期位置オフセット較正器１５１、データプロセッサ２６４または一次処理モジュール１１４は、求められた真の平均軸と求められた生平均軸位置データとの間の差に基づいて位置オフセットを求める。
【００５２】
図４は、内部永久磁石（ＩＰＭ）モータなどのモータ内のロータの位置オフセットを較正する方法、またはこの位置オフセットを現場で較正する方法を開示したものである。図４の方法はステップＳ４００で開始される。
【００５３】
ステップＳ４００で、対応する見せかけのロータ位置（例えばモータ１１７のステータに対して固定された見せかけのロータ位置または０度ロータ位置）がデータ処理システム１２０に提供されている間（例えば相変換機１１３のパーク変換のために）、インバータ回路１８８、コントローラまたはパルス幅変調（ＰＷＭ）発生モジュール１１２は、第１の時点である大きさの正の横軸電流コマンドをモータ１１７に適用し、また、第２の時点で実質的に同じ大きさの負の横軸電流コマンドをモータ１１７に適用し、それによりロータをロータの強制位置に向けて移動させる。ここで、実質的に同じ大きさとは、その大きさの値に等しいか、あるいはその大きさの値のプラスまたはマイナス５パーセントを意味している。一実施形態では、モータ１１７は、内部永久磁石（ＩＰＭ）モータまたは他の交流機を備え、機械の磁気トルク成分およびリラクタンストルク成分は、異なる軸に沿って存在している。
【００５４】
ステップＳ４０２で、見せかけのロータ位置（例えばモータ１１７のステータに対して固定された見せかけのロータ位置または０度ロータ位置）がデータ処理システム１２０に提供されている間（例えば相変換機１１３のパーク変換のために）、インバータ回路１８８、コントローラまたはパルス幅変調（ＰＷＭ）発生モジュール１１２は、強制位置に関連する横軸電流コマンドをモータ１１７に適用している間にゼロ直軸電流コマンドをモータ１１７に適用する。
【００５５】
ステップＳ４０４で、一次処理モジュール１１７またはデータプロセッサ２６４は、正の横軸電流コマンドが適用され、あるいは適用された後、モータのロータの第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データを測定し、また、負の横軸コマンドが適用され、あるいは適用された後、モータ１１７のロータの第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データを測定する。例えば測定される生位置データは、大きさが反対の１つまたは複数の横軸電流コマンドを適用することによってもたらされる。第１の整列生位置データは、例えばモータ１１７のステータに対して、ロータの０度と３６０度との間の範囲であってもよい。同様に、第２の整列生位置データは、例えばモータ１１７のステータに対して、ロータの０度と３６０度との間の範囲であってもよい。
【００５６】
ステップＳ４０６で、初期位置オフセット較正器１５１またはデータプロセッサ２６４は、測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データと測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データとの間の差を求め、それにより真の平均軸がステータに対してロータのほぼ０度またはほぼ１８０度に合うかどうか判定し、見せかけのロータ位置はほぼ０度である。
【００５７】
ステップＳ４０８で、初期位置オフセット較正器１５１、データプロセッサ２６４または一次処理モジュール１１４は、測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データおよび測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列位置データの平均に基づいて生平均軸位置データを求め、平均軸は、測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データおよび測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列位置データのうちの少なくとも一方の調整された生位置データに基づいている。
【００５８】
ステップＳ４１０で、初期位置オフセット較正器１５１、データプロセッサ２６４または一次処理モジュール１１４は、求められた真の平均軸と求められた生平均軸位置データとの間の差に基づいて位置オフセットを求める。ステップＳ４１０は、別法または追加として適用することができる様々な手順に従って実施することができる。
【００５９】
第１の手順によれば、測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データと測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データとの間の差がほぼ１８５度（または約１８５度）より大きいことが判定され、かつ、測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データが測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データより大きい場合、真の位置オフセットを求めることに以下の式が適用される。
【００６０】
【数３】
2014507109.tif 000005
【００６１】
であればθａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝０°であり、
【００６２】
【数４】
2014507109.tif 000006
【００６３】
であれば、したがって
【００６４】
【数５】
2014507109.tif 000007
【００６５】
であり、
【００６６】
【数６】
2014507109.tif 000008
【００６７】
であり、位置オフセットは、
【００６８】
【数７】
2014507109.tif 000009
【００６９】
である。
【００７０】
上式で、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、負の横軸電流コマンドに関連する第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、正の横軸電流コマンドに関連する第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは真の平均軸であり、
【００７１】
【数８】
2014507109.tif 000010
【００７２】
は、負の横軸電流コマンドに関連する調整された第１の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは生平均軸位置データであり、また、位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔである。上式では、例えばモータ１１７の実際の動作特性、設計および仕様に基づいて、１８５度は、ほぼ１８５度または約１８５度に設定することができ、また、１７５度は、ほぼ１７５度または約１７５度に設定することができることは理解されよう。
【００７３】
第２の手順によれば、測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データと測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データとの間の差がほぼ１７５度未満であることが判定され、かつ、測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データが測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データより小さい場合、真の位置オフセットを求めることに以下の式が適用される。
【００７４】
【数９】
2014507109.tif 000011
【００７５】
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝０°であり、
【００７６】
【数１０】
2014507109.tif 000012
【００７７】
であり、したがって位置オフセットは
【００７８】
【数１１】
2014507109.tif 000013
【００７９】
である。
【００８０】
上式で、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、負の横軸電流コマンドに関連する第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、正の横軸電流コマンドに関連する第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは真の平均軸であり、
【００８１】
【数１２】
2014507109.tif 000014
【００８２】
は、負の横軸電流コマンドに関連する調整された第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは生平均軸位置データであり、また、位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔである。上式では、例えばモータ１１７の実際の動作特性、設計および仕様に基づいて、１７５度は、ほぼ１７５度または約１７５度に設定することができることは理解されよう。
【００８３】
第３の手順によれば、測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データと測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データとの間の差がほぼ１７５度未満であることが判定され、かつ、測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データが測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データより大きい場合、位置オフセットを求めることに以下の式が適用される。
【００８４】
【数１３】
2014507109.tif 000015
【００８５】
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝１８０°またはθａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝−１８０°であり、
【００８６】
【数１４】
2014507109.tif 000016
【００８７】
であり、したがって位置オフセットは
【００８８】
【数１５】
2014507109.tif 000017
【００８９】
である。上式で、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、負の横軸電流コマンドに関連する第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、正の横軸電流コマンドに関連する第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは真の平均軸であり、
【００９０】
【数１６】
2014507109.tif 000018
【００９１】
は、負の横軸電流コマンドに関連する調整された第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは生平均軸位置データであり、また、位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔである。上式では、例えばモータ１１７の実際の動作特性、設計および仕様に基づいて、１７５度は、ほぼ１７５度または約１７５度に設定することができることは理解されよう。
【００９２】
第４の手順によれば、測定された第１の（例えば正の横軸電流）整列生位置データと測定された第２の（例えば負の横軸電流）整列生位置データとの間の差がほぼ１８５度より大きいことが判定され、かつ、測定された負の横軸電流整列生位置データが測定された正の横軸電流整列生位置データより小さい場合、位置オフセットを求めることに以下の式が適用される。
【００９３】
【数１７】
2014507109.tif 000019
【００９４】
であれば、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝１８０°またはθａｘｉｓ＿ｔｒｕｅ＝−１８０°であり、
【００９５】
【数１８】
2014507109.tif 000020
【００９６】
であり、したがって
【００９７】
【数１９】
2014507109.tif 000021
【００９８】
であり、
【００９９】
【数２０】
2014507109.tif 000022
【０１００】
であり、したがって位置オフセットは
【０１０１】
【数２１】
2014507109.tif 000023
【０１０２】
である。
【０１０３】
上式で、θｎｅｇ＿ｉ＊ｑは、負の横軸電流コマンドに関連する第１の整列生位置データであり、θｐｏｓ＿ｉ＊ｑは、正の横軸電流コマンドに関連する第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｔｒｕｅは真の平均軸であり、
【０１０４】
【数２２】
2014507109.tif 000024
【０１０５】
は、負の横軸電流コマンドに関連する調整された第２の整列生位置データであり、θａｘｉｓ＿ｒａｗは生平均軸位置データであり、また、位置オフセットはθｏｆｆｓｅｔである。上式では、例えばモータ１１７の実際の動作特性、設計および仕様に基づいて、１８５度は、ほぼ１８５度または約１８５度に設定することができ、また、１７５度は、ほぼ１７５度または約１７５度に設定することができることは理解されよう。
【０１０６】
図５は、内部永久磁石（ＩＰＭ）モータなどのモータ内のロータの位置オフセットを較正する方法、またはこの位置オフセットを現場で較正する方法を開示したものである。図５の方法は、図５の方法がステップＳ４５０およびＳ４５２をさらに含んでいる点を除き、図４の方法と同様である。図４および図５における同様のステップまたは手順は、同様の参照番号で示されている。
【０１０７】
実際には、ステップＳ４５０およびＳ４５２は、通常、図５のステップＳ４００からステップＳ４１０（これらのステップを含む）に先立って実施される。
【０１０８】
ステップＳ４５０で、初期位置オフセット較正器１５１、パルス幅変調発生モジュール１１２、インバータ１８８またはデータプロセッサ２６４は、直軸および横軸における直流電圧コマンドに関連する、単調に変化する位置プロファイルのモータ１１７への適用に基づいて、３本のモータリード線の相順が生位置データとマッチしているかどうか判定する。例えば単調に変化する位置プロファイルは、データ記憶装置２６０に記憶することができ、また、パルス幅発生モジュール１１２によって実施することができる。一代替実施形態では、単調に変化する位置プロファイルは、インバータ回路１８８内の特定の電子ハードウェアによって実施することができる。
【０１０９】
ステップＳ４５２で、初期位置オフセット較正器１５１またはデータプロセッサ２６４は、直軸および横軸における直流電圧コマンドに関連する、単調に増加する位置プロファイルをモータに適用している間（ステップＳ４５０）、ロータのｎｉ回転方向を観察し、ロータの順方向の回転を検証する。
【０１１０】
ＩＰＭ機の場合、磁気トルク成分およびリラクタンストルク成分の両方が存在する。横軸（ｑ−軸）に沿った電流ベクトル投影によって決定される磁気トルク成分は、真のロータ直軸（ｄ−軸）を電流ベクトルにもたらすように常に試行している。しかしながら、ｑ−軸およびｄ−軸の両方に沿った電流ベクトル投影によって決定されるリラクタンストルク成分は、電流ベクトルから９０度離れた真のロータｄ−軸をもたらすように常に試行している。したがってＩＰＭ機の場合、磁気トルク成分およびリラクタンストルク成分による異なるトルク整列アライメント効果のため、強制位置および単一方向トルクコマンドは、ロータを所望の位置に合わせるためには容易には使用されない。
【０１１１】
本明細書において開示されている方法およびシステムは、異なる軸に沿ったロータの整列を試行する異なるトルク成分を有するＩＰＭモータまたは他の電気機械の初期ロータ位置オフセットの較正にうってつけである。ＩＰＭ機のロータの初期位置オフセットを較正することにより、モータの制御性能を著しく改善することができ、それにより所望の出力トルクおよび電力レベルを達成することができ、また、堅固な可制御性を保証することができる。
【０１１２】
以上、好ましい実施形態について説明したが、添付の特許請求の範囲で定義されている本発明の範囲を逸脱することなく、様々な修正を加えることができることが明らかになるであろう。
【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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【国際調査報告】
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