(57)【要約】  交流回転機の実際の抵抗値と検出した交流回転機の外部の温度から推定した推定抵抗値との間に誤差が存在すると、交流回転機が滑らかに回転できない。そこで、検出した交流回転機の外部の温度から抵抗値を推定した値である基本推定抵抗値(Ｒｅｓｔ０)に、予め見積もった抵抗値の誤差(ΔＲ)の取り得る範囲が、交流回転機が滑らかに回転できる抵抗値の誤差の範囲内に収まるように決定した、推定抵抗補正値(Ｒａｄｄ)を加算して、推定抵抗値(Ｒｅｓｔ)を演算する抵抗値推定部(１０)を備える交流回転機の制御装置等を提供する。
2015193948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回転機の推定抵抗値に基づいて交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、
前記交流回転機の温度に伴い変化する前記交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し前記推定抵抗値を出力する抵抗値推定部と、を備え、
前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、前記基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算し、
前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ前記偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ負の値であり、
前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の下限を予め設定した値であって、
前記抵抗値誤差許容範囲は、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲である交流回転機の制御装置。
【請求項２】
交流回転機の推定抵抗値に基づいて交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、
前記交流回転機の温度に伴い変化する前記交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し前記推定抵抗値を出力する抵抗値推定部と、を備え、
前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、前記基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算し、
前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ前記偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ正の値であり、
前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の上限を予め設定した値であって、
前記抵抗値誤差許容範囲は、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲である交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記偏差見積値は、前記検出温度が取り得る範囲から１点または複数点を抽出した偏差見積用検出温度に基づく値である請求項１または２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
前記偏差見積値は、前記偏差見積用検出温度における前記交流回転機の温度が取り得る範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限に基づく請求項３に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項５】
前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値の個体差ばらつきの範囲に基づく請求項１から４までのいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項６】
前記推定抵抗値に基づく前記交流回転機の交流電圧の位相と、前記交流回転機の回転２軸上の電圧を演算する演算部と、
前記位相と前記回転２軸上の電圧に基づいて前記交流電圧を前記交流回転機に印加する給電部と、
を備える請求項１から５までのいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項７】
ステアリングシャフトに伝達するトルクを発生する交流回転機のために、請求項１から６までのいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置を備えた電動パワーステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流回転機の巻線の抵抗値を推定する構成を備えた交流回転機の制御装置、及び交流回転機の制御装置を備えた電動パワーステアリングシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の交流回転機の制御装置には、下記特許文献１や特許文献２のように、巻線の抵抗値に基づいて回転子の速度や位置を推定し、位置・速度センサで検出した信号の代わりに用いるセンサレス制御を行うものがある。
また、別の発明として、下記特許文献３のように、温度に伴い変化する巻線の抵抗値を、交流回転機の外部の温度と電機子の電流値を用いて精度良く推定する構成を備えたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１０４８６５号公報
【特許文献２】特許第４６７２２３６号公報
【特許文献３】特許第５２１１６１８号公報
【特許文献４】特許第２７３４６０６号公報
【特許文献５】特開平７―１０７７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
制御対象である交流回転機の抵抗値を制御対象のモデルのパラメータとして設定したモデル抵抗値を制御で用いるような交流回転機の制御装置、及び交流回転機の制御装置を備えた電動パワーステアリングシステムにあっては、交流回転機の巻線の温度が変化することに伴い交流回転機の実際の抵抗値が変化することによって、実際の抵抗値と制御対象のモデルのパラメータとして設定した抵抗値(以下、モデル抵抗値)との差異である抵抗値誤差が生じ、交流回転機を滑らかに回転させることができないという問題があった。例えば、上記特許文献２のように、モデル抵抗値に基づいて速度及び位置を推定する場合には、抵抗値誤差が要因で推定速度及び推定位置に推定誤差が生じ、振動の増大や交流回転機の位置の固着が発生する。【０００５】
上記のような温度に伴い生じる抵抗値誤差が与える影響に対し、上記特許文献３では、温度が変化した場合でも交流回転機の外部の温度を用いて精度良く抵抗値を推定できるため、推定した抵抗値を上記特許文献１や特許文献２におけるモデル抵抗値として用いることで、交流回転機を滑らかに回転させることができる。しかしながら、交流回転機の外部の温度から交流回転機の温度に変換した上で抵抗値を推定した値を算出するため、交流回転機の温度に変換するために電流値などを用いた温度モデルが必要となり、抵抗値を推定する方式が複雑化する。【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、より簡単の方式により交流回転機を滑らかに回転させることができる交流回転機の制御装置等を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、交流回転機の推定抵抗値に基づいて交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、前記交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する前記交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し前記推定抵抗値を出力する抵抗値推定部と、を備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、前記基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算し、前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ前記偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ負の値であり、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の下限を予め設定した値であって、前記抵抗値誤差許容範囲は、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲である交流回転機の制御装置等にある。【０００８】
また、交流回転機の推定抵抗値に基づいて交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、前記交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する前記交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し前記推定抵抗値を出力する抵抗値推定部と、を備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、前記基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算し、前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ前記偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ正の値であり、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の上限を予め設定した値であって、前記抵抗値誤差許容範囲は、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲である交流回転機の制御装置等にある。
【発明の効果】
【０００９】
この発明では、より簡単な構成により交流回転機を滑らかに回転させることができる交流回転機の制御装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１および２による交流回転機の制御装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図１の抵抗値推定部の構成の一例を示す図である。
【図３】この発明に関する交流回転機の実際の抵抗値が取り得る範囲と基本推定抵抗値との関係の一例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における偏差見積値の一例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１における抵抗値誤差許容範囲と抵抗値誤差の取り得る範囲を示す図であり、実際の抵抗値と基本推定抵抗値との偏差の取り得る範囲の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１における抵抗値誤差許容範囲と抵抗値誤差の取り得る範囲を示す図であり、実際の抵抗値と推定抵抗値との抵抗値誤差の取り得る範囲の一例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２における偏差見積値の一例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２における抵抗値誤差許容範囲と抵抗値誤差の取り得る範囲を示す図であり、実際の抵抗値と基本推定抵抗値との偏差の取り得る範囲の一例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２における抵抗値誤差許容範囲と抵抗値誤差の取り得る範囲を示す図であり、実際の抵抗値と推定抵抗値との抵抗値誤差の取り得る範囲の一例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３における電動パワーステアリングシステムの構成の一例を示す図である。
【図１１】誘起電圧に基づいて速度及び位置を推定する方式における抵抗値誤差と位置誤差の関係を示す図である。
【図１２】抵抗値の誤差が負の場合の影響を示す図である。
【図１３】抵抗値の誤差が正の場合の影響を示す図である。
【図１４】図１３の波形の絶対値を取った値を示す図であり、抵抗値の誤差が正の場合の影響を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１における交流回転機の制御装置と交流回転機が一体である構成の一例を示す図であり、交流回転機の外部の温度の温度測定点の一例を示すものである。
【図１６】この発明の実施の形態１における交流回転機の制御装置と交流回転機が一体である構成の一例を示す図であり、交流回転機の内部の温度の温度測定点の一例を示すものである。
【図１７】この発明における推定抵抗値の算出式を決定する手順の一例を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態４および５による交流回転機の制御装置の構成の一例を示す図ある。
【図１９】この発明の実施の形態４および５でのＶ／Ｆ制御における電圧Ｖと速度Ｆの関係を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態４における抵抗値誤差と電圧誤差の関係の一例を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態４における推定抵抗補正値を加算した後の抵抗値誤差と電圧誤差の関係の一例を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態５における抵抗値誤差と電圧誤差の関係の一例を示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態５における推定抵抗補正値を加算した後の抵抗値誤差と電圧誤差の関係の一例を示す図である。
【図２４】この発明の実施の形態６における電動パワーステアリングシステムの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
最初に従来の、モデル抵抗値に基づいて速度及び位置を推定する場合には、抵抗値の誤差が要因で推定速度及び推定位置に推定誤差が生じ、振動の増大や交流回転機の位置の固着が発生するため、交流回転機が滑らかに回転できないという問題について、図１１を用いて詳細を説明する。
【００１２】
上記特許文献１の数１のように、交流回転機の電圧方程式から誘起電圧を利用して速度を推定する方式が一般的に知られている。このような方式では、電圧方程式の変形である(１)式に基づいて推定速度ｗを演算する。(１)式中、Ｖは電圧、Ｒはモデル抵抗値、Ｉは電流、φは誘起電圧定数である。推定位置ｔｈ０は、推定速度ｗを積分した(２)式で得る。なお、上記特許文献２の適応オブザーバにより速度及び位置を推定する方式も誘起電圧を利用した推定方式であり、推定に用いる原理としては同じである。(１)式において、推定速度ｗはモデル抵抗値Ｒに基づいて演算するため、抵抗値誤差があると実際の速度と推定速度ｗとの間に速度誤差が生じ、推定速度ｗを積分して算出する推定位置ｔｈ０にも位置誤差が生じる。
【００１３】
【数１】
2015193948.tif 000003
【００１４】
図１１は、誘起電圧に基づいて速度及び位置を推定する方式における抵抗値誤差ΔＲと位置誤差Δθの絶対値の平滑値との関係を示した概念図であり、位置誤差に対する基本特性と呼ぶ。抵抗値誤差は、実際の抵抗値からモデル抵抗値を減算した値と定義し、この抵抗値誤差の値が取り得る範囲である抵抗値誤差の取り得る範囲は、下限ΔＲｅｒｒｃとΔＲｅｒｒｈとの間である。また、後述する図１１中の抵抗値誤差許容範囲は、下限ΔＲａｃｐｔｃと上限ΔＲａｃｐｔｈの間である。
【００１５】
抵抗値誤差が負の時には、位置誤差が増大し９０ｄｅｇ以上になると交流回転機の位置が固着し、交流回転機が回転できなくなる。一方、抵抗値誤差が正の時には、位置誤差の絶対値の平滑値は抵抗値誤差が負の時と比べて小さいが、瞬時的な位置誤差は大きく、振動的な応答になる。このことについて、(１)、(２)式を用いて説明する。
【００１６】
まず、抵抗値誤差が負の時、すなわちモデル抵抗値が実際の抵抗値よりも大きい場合について説明する。負の抵抗値誤差を負方向誤差と呼ぶ。図１２は、負方向誤差となる場合の、実際の交流回転機の位置ｔｈと推定位置ｔｈ０の時間応答を示したものである。図１２において、時間Ｔｒ以降で、実際の交流回転機の位置ｔｈと推定位置ｔｈ０の差異である位置誤差が９０ｄｅｇ以上となり、交流回転機の位置が固着している状態を示している。
【００１７】
(１)式より、モデル抵抗値Ｒが大きいとＲＩ項が大きい値となるため、推定速度が実際の速度よりも小さい値として算出される。(２)式より、推定速度が小さいことは推定位置の増加量が小さいことと同義であり、推定位置が増加せずに停滞するため、位置誤差が大きくなる。位置誤差が大きくなると適切な方向に電流を流すことができないため、交流回転機が発生するトルクが低下し、位置誤差が９０ｄｅｇ以上では交流回転機の位置が固着し回転できない状態となる。
【００１８】
次に、抵抗値誤差が正の時、すなわちモデル抵抗値Ｒが実際の抵抗値よりも小さい場合について説明する。正の抵抗値誤差を正方向誤差と呼ぶ。図１３は、抵抗値が正の時の、位置誤差の時間応答を示したものである。図１４は、図１３の縦軸を絶対値にしてプロットし直したものである。図１４中の実線が位置誤差の絶対値、鎖線が位置誤差の絶対値の平滑値を示している。
【００１９】
(１)式より、モデル抵抗値Ｒが小さいとＲＩ項が小さい値となるため、推定速度が実際の速度よりも大きい値として算出される。(２)式より、推定速度が大きいことは推定位置の増加量が大きいことと同義であり、推定位置の増加量が実際の位置の増加量よりも大きいため位置誤差が増加する。しかし、位置誤差が３６０ｄｅｇまで増加すると、位置誤差０ｄｅｇとなったことと等しく、位置誤差が減少する方向へと転じる。位置誤差が減少すると適切な方向に電流を流すことができるため、トルクが増大する。位置誤差が増えるとトルクが低下し、位置誤差が減るとトルクが増大する、という繰り返しによりトルクが増減するので、結果的に交流回転機の位置は振動的になる。このとき、抵抗値誤差が大きいほど、振動が大きくなる。
【００２０】
上記のように、抵抗値誤差があると、交流回転機の位置が固着する、又は振動するため、交流回転機は滑らかに回転できない。交流回転機が滑らかに回転できる抵抗値誤差の範囲を抵抗値誤差許容範囲とする。抵抗値誤差許容範囲は、その下限ΔＲａｃｐｔｃと上限ΔＲａｃｐｔｈの間である。
【００２１】
この発明の第１の発明は、交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する該交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し推定抵抗値を出力する抵抗値推定部とを備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、該基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算し、前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ負の値であり、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の下限を予め見積もった値であって、前記抵抗値誤差許容範囲は、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲であることを特徴とする交流回転機の制御装置を提案するものである。
【００２２】
第２の発明は、交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する該交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し推定抵抗値を出力する抵抗値推定部とを備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、該基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算し、前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ正の値であり、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の上限を予め見積もった値であって、前記抵抗値誤差許容範囲は、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲であることを特徴とする交流回転機の制御装置を提案するものである。
【００２３】
第１の発明によれば、交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する該交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し推定抵抗値を出力する抵抗値推定部とを備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、該基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算することで、温度に伴い変化する前記実際の抵抗値を推定することができ、前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ負の値とし、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の下限を予め見積もった値とすることで、前記実際の抵抗値から前記推定抵抗値を減算した抵抗値推定誤差の取り得る範囲の下限が抵抗値誤差許容範囲の下限値よりも大きい値とすることができ、かつ前記抵抗値推定誤差の取り得る範囲の上限が必要以上に大きくならないようにでき、上述の構成において、前記抵抗値誤差許容範囲を、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲とすることで、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算するという簡素な構成で交流回転機を滑らかに回転させることができるという効果を奏する。
【００２４】
第２の発明によれば、交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する該交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し推定抵抗値を出力する抵抗値推定部とを備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、該基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算することで、温度に伴い変化する前記実際の抵抗値を推定することができ、前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ正の値とし、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の上限を予め見積もった値とすることで、前記実際の抵抗値から前記推定抵抗値を減算した抵抗値推定誤差の取り得る範囲の上限が抵抗値誤差許容範囲の上限値よりも大きい値とすることができ、かつ前記抵抗値推定誤差の取り得る範囲の下限が必要以上に小さくならないようにでき、上述の構成において、前記抵抗値誤差許容範囲を、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲とすることで、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算するという簡素な構成で交流回転機を滑らかに回転させられる効果を奏する。
【００２５】
以下、この発明による交流回転機の制御装置等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、また重複する説明は省略する。
【００２６】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１，２における交流回転機の制御装置の構成の一例を示した図である。この図１は、例えば上記特許文献２の図１の構成に加え、温度検出部９と抵抗値推定部１０を備えたものである。図１には、交流回転機の制御装置１０６とともに、制御対象であり交流回転機１があわせて示されており、交流回転機の制御装置１０６は交流回転機１と一体となっている。一体となっているとは、交流回転機の制御装置１０６と交流回転機１が隣り合って接していることを意味し、例えば、図１５のような構成を指す。また、交流回転機１は、例えば同期電動機であり、連続通電電流が小さい動作条件で使用するものである。例えば、車両走行中の電動パワーステアリングシステムは、連続通電電流が小さい動作条件で使用する。
【００２７】
以降では、交流回転機１の回転２軸上における第１軸および第２軸について、以下のように表して説明する。すなわち、第１軸は、交流回転機１の回転子磁束と同位相方向であり、ｄ軸と表し、第２軸は、第１軸と直交する方向であり、ｑ軸と表す。
【００２８】
電流制御器８は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊、ｑ軸電流指令ｉｑ＊、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑに基づいて、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を演算する。
【００２９】
(第１の)座標変換器４ａは、積分器７から得られる回転位置(推定位置)ｔｈ０に基づいてｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を、３相電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に座標変換する。そのため、回転位置(推定位置)ｔｈ０は、交流回転機１の交流電圧の位相でもある。
【００３０】
インバータ３は、３相電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に基づいて交流回転機１に３相交流電圧を印加する。
すなわち、座標変換器４ａとインバータ３は、回転位置(推定位置)ｔｈ０が示す交流電圧の位相に従って、回転２軸上の電圧指令ｖｄ＊及びｖｑ＊に基づく交流電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを交流回転機１に印加する給電部を構成する。
これに対し、電流制御器８、後述する(第２の)座標変換器４ｂ、適応オブザーバ６、積分器７は演算部を構成する。
【００３１】
(第２の)座標変換器４ｂは、電流検出器２から得られたＵ相電流ｉｕとＶ相電流ｉｖを、積分器７から得られる回転位置(推定位置)ｔｈ０に基づいて座標変換し、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを出力する。
【００３２】
適応オブザーバ６は速度推定部であり、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊とｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑと推定抵抗値Ｒｅｓｔに基づいて、推定速度である角周波数ｗを出力する。
【００３３】
積分器７は位置推定部であり、適応オブザーバ６から得られた推定速度ｗを積分して、推定位置である回転位置ｔｈ０を出力する。
【００３４】
温度検出部９は、インバータ３の基板上に設置されており、交流回転機１の外部の温度を検出し、検出温度Ｔｅｃｕを出力する。交流回転機１の外部の温度とは、例えば図１５の温度測定点１２ａ〜１２ｃのことを指す。これに対し、図１６の温度測定点１３のような測定箇所で測定する温度(例えば交流回転機１の巻線の温度)は、交流回転機１の内部の温度とする。温度検出部９は、インバータ３の基板３ａ(図１５，１６参照)上に設置されているとしたが、上記の交流回転機１の外部の温度を測定できる場所であれば、設置場所を限定するものではなく、例えば交流回転機１が設置されている環境の温度を測定する場所(１２ｃ)に設置されていても良い。検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲は、下限Ｔ１と上限Ｔ２の間である。
【００３５】
抵抗値推定部１０は、検出温度Ｔｅｃｕに基づいて交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌを推定し、推定抵抗値Ｒｅｓｔを出力する。
【００３６】
この発明の実施の形態１、２において、交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌは、交流回転機１の電機子の巻線(図示省略)の抵抗値Ｒｍとインバータ３の抵抗値Ｒｅｃｕを合わせた値とする。
【００３７】
適応オブザーバ６は、従来技術である上記特許文献２の実施の形態２と同じ構成とするため、ここでは説明を簡略化する。推定速度である角周波数ｗは、(３)〜(６)式で算出する。
【００３８】
【数２】
2015193948.tif 000004
【００３９】
(６)式の各オブザーバゲインは、(７)〜(１４)式とする。
【００４０】
【数３】
2015193948.tif 000005
【００４１】
本実施の形態１では、(３)〜(１４)式におけるモデル抵抗値Ｒは、抵抗値推定部１０の出力である推定抵抗値Ｒｅｓｔに置き換え、推定速度ｗの演算を行う。
【００４２】
抵抗値推定部１０の構成の一例を図２に示す。抵抗値推定部１０は、固定値で定める第１抵抗値Ｒ１と、検出温度Ｔｅｃｕに乗算器ＭＵで比例係数Ｋｒｅｓｔを掛けた第２抵抗値Ｒ２を、加算器ＡＤ１で加算した基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を演算し、基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０に加算器ＡＤ２で推定抵抗補正値Ｒａｄｄを加算して推定抵抗値Ｒｅｓｔを出力する。
【００４３】
図２のＲｅｓｔ０は(１５)式で表すことができ、Ｒｅｓｔは(１６)式で表すことができる。なお、第２抵抗値Ｒ２は、検出温度に略比例する値を予め求めた値をマップとして保存しておき、マップから参照してもよい。(１６)式で表される推定抵抗値の算出式は、図１７の手順に従って決定する。
概略、ステップ(１)で、交流回転機の実際の抵抗値の算出式を同定し、ステップ(２)で、ステップ(１)で同定した実際の抵抗値の算出式に基づいて、基本推定抵抗値の算出式を決定する。
次にステップ(３)では、ステップ(１)の実際の抵抗値の算出式、ステップ(２)の基本推定抵抗値の算出式に基づいて、偏差見積値を算出し、ステップ(４)で、実施の形態１，２における位置誤差と抵抗値誤差の関係、または実施の形態３，４における電圧誤差と抵抗値誤差の関係から抵抗値誤差許容範囲を決定する。
そしてステップ(５)で、ステップ(３)の偏差見積値、ステップ(４)の抵抗値誤差許容範囲から推定抵抗補正値を決定する。そしてステップ(６)では、ステップ(２)の基本推定抵抗値の算出式、ステップ(５)の推定抵抗値補正値により、推定抵抗値の算出式を決定する。
【００４４】
【数４】
2015193948.tif 000006
【００４５】
推定抵抗補正値Ｒａｄｄは、次のように決定する。まず、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌから基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を減算した偏差の取り得る範囲の下限を予め見積もる。予め見積もるとは、例えば実験結果や計算等に従って予め求めて設定することを意味する。(以下同様)。予め見積もる値は、例えば、図示が省略されている記憶部等に予め記憶する推定抵抗補正値Ｒａｄｄの値を算出し設定するために事前に求めておく値である。また、例えば、予め見積もる値を記憶部等に予め記憶しておき、推定抵抗補正値Ｒａｄｄの値をマップや関数を用いてオンラインで算出してもよい。交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌは、(１７)式で表せる。交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌは、交流回転機１の巻線の抵抗値Ｒｍとインバータ３の抵抗値Ｒｅｃｕを合わせた値とする。(１７)式は、交流回転機１の巻線の抵抗値Ｒｍは、固定値で定めるＲｍ０と、交流回転機１の巻線の温度であるＴｍに比例係数ｋｍで比例する項と、インバータ３の温度であり検出温度であるＴｅｃｕに比例係数ｋｅｃｕで比例する項から成る。(１７)式における各パラメータは、温度を変化させて抵抗値を測定した結果から同定してもよいし、物性値を代入してもよい。
【００４６】
また、交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌを、交流回転機１の巻線の抵抗値Ｒｍとインバータ３の抵抗値Ｒｅｃｕを合わせた値としたが、交流回転機１の巻線の抵抗値Ｒｍのみとしてもといし、(１７)式と同様にして電流の通電経路に含まれるその他の素子の抵抗値を合わせた値としてもよい。
【００４７】
【数５】
2015193948.tif 000007
【００４８】
ここで、(１７)式を、(１８)式の検出温度Ｔｅｃｕと交流回転機１の巻線の温度Ｔｍとの温度差ΔＴｍｅを用いて表すと、(１９)式となる。
【００４９】
【数６】
2015193948.tif 000008
【００５０】
(１５)、(１９)式より、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌから基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を減算した偏差(抵抗値誤差ΔＲ)を算出するための式が(２０)式のように得られる。
【００５１】
【数７】
2015193948.tif 000009
【００５２】
ここで、比例係数Ｋｒｅｓｔを(２１)式で設計すると、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌから基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を減算した偏差は、(２２)式となる。なお、比例係数Ｋｒｅｓｔを(２１)式としたが、基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０の比例係数Ｋｒｅｓｔの定め方を限定するものではない。ここでは、(２２)式のように温度差ΔＴｍｅを変数とする関数として、簡易な式に項をまとめられるという利点があるため、(２１)式を用いた。
【００５３】
【数８】
2015193948.tif 000010
【００５４】
なお、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌには、個体差ばらつきがある。交流回転機１の巻線の抵抗値Ｒｍの個体差ばらつきの範囲Ｑｍと、インバータ３の抵抗値Ｒｅｃｕの個体差ばらつきの範囲Ｑｅｃｕを考慮した場合の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌは、(２３)式で表せる。
【００５５】
(２３)式は、(１９)式において、個体差ばらつきがある場合のＲｍ０を(１＋Ｑｍ)Ｒｍ０、Ｒｅｃｕ０を(１＋Ｑｅｃｕ)Ｒｅｃｕ０に置き換えたものである。
【００５６】
【数９】
2015193948.tif 000011
【００５７】
(２３)式は、(１８)式を代入すると、(２４)式の温度差ΔＴｍｅの関数で表せる。
【００５８】
【数１０】
2015193948.tif 000012
【００５９】
(２４)式より、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌの取り得る範囲を図示すると、図３の線Ａで囲まれた範囲内(線Ａ上の値を含む、以下同様)になる。図３において、個体差がない個体で、検出温度Ｔｅｃｕと交流回転機１の巻線の温度Ｔｍとの温度差がない場合には、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０は一致する。しかしながら、個体差ばらつきがある個体で、検出温度Ｔｅｃｕと交流回転機１の巻線の温度Ｔｍとの温度差がある場合には、交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌは、個体差ばらつきや、温度差によって偏差が生じる。
【００６０】
(１５)、(２４)式より、交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０との偏差は、(２５)式で表せる。(２５)より、交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０との偏差の取り得る範囲は、個体差ばらつきの取り得る範囲、検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲、温度差ΔＴｍｅの取り得る範囲を与えることで求められることが明らかである。
【００６１】
【数１１】
2015193948.tif 000013
【００６２】
本実施の形態１において、交流回転機の制御装置は、前述のように交流回転機１と一体となっているため、周囲温度が同じとなる。さらに、連続通電電流が小さいため、通電による交流回転機１の温度上昇が小さい。交流回転機１の温度上昇が小さいので、交流回転機１の温度Ｔｍと検出温度Ｔｅｃｕとの温度差が小さい。
【００６３】
このことから、図３の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌが取り得る範囲を、横軸を検出温度Ｔｅｃｕとして二次元に投影すると、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌの取り得る範囲は、図４の線Ａで囲まれた範囲内のようになる。例えば、実際の抵抗値が中央値よりも小さくなるような、個体差ばらつきの範囲の下限をもつ個体の場合、図４の線Ｂの値を取る。
【００６４】
ここで、本実施の形態１における偏差見積値は、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌから基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を減算した偏差の取り得る範囲の下限を予め見積もった値である。すなわち、検出温度Ｔｅｃｕの取りうる範囲内において、抵抗値誤差(ΔＲ)が負かつ絶対値が最も大きい値とする。
【００６５】
図４において、偏差見積値は、検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲の上限であるＴ２を偏差見積用検出温度とし、(２５)式に基づいて算出できる。検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲は、交流回転機の制御装置を設置する環境の温度範囲としてもよいし、温度検出部９が検出可能な温度としてもよい。温度差ΔＴｍｅは、偏差見積用検出温度において、交流回転機１の温度が取り得る温度の範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限から求められる。また、個体差ばらつきを表すＱｍ，Ｑｅｃｕには、個体差ばらつきの取り得る範囲の上限又は下限を代入して求めればよい。
【００６６】
なお、ここで示した図４においては、検出温度が取り得る範囲の上限１点を偏差見積用検出温度として偏差見積値を算出するが、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０の関係によっては、偏差見積用検出温度は検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲の上限になるとは限らない。そのため、検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲から１点または複数点を抽出した偏差見積用検出温度に基づき、(２５)式から実際の抵抗値Ｒｒｅａｌから基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を減算した偏差の取り得る範囲の下限を予め見積もる。このとき、本実施の形態１で示した(２４)式のように、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌが温度に比例するものであるとするとき、偏差の取り得る範囲の下限は、検出温度Ｔｅｃｕの取り得る範囲の上限又は下限での値となる。
【００６７】
次に、位置誤差に対する基本特性に基づいて、抵抗値誤差許容範囲を決める。図５は、図１１の位置誤差に対する基本特性に、本実施の形態１における偏差の取り得る範囲と抵抗値誤差許容範囲を合わせて記したものである。図５における抵抗値誤差の取り得る範囲は、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０との偏差の取り得る範囲と同義である。
【００６８】
抵抗値誤差許容範囲は、交流回転機１が滑らかに回転可能な抵抗値誤差ΔＲの範囲である。そのため、抵抗値誤差許容範囲の下限Ｒａｃｐｔｃは、交流回転機１の位置が固着せず回転できる限界の抵抗値誤差とし、抵抗値誤差許容範囲の上限Ｒａｃｐｔｈは振動の大きさをある一定の範囲内に収めることのできる限界の抵抗値誤差とする。なお、抵抗値誤差許容範囲の下限Ｒａｃｐｔｃは、位置誤差が９０ｄｅｇ以上となる抵抗値誤差の値に限定するものでなく、例えば、マージンをとって位置誤差８０ｄｅｇ以上となる抵抗値誤差の値としてもよい。また、振動の大きさの評価の仕方は、特に定めるものではなく、速度変動の大きさで評価してもよいし、トルク変動の大きさで評価してもよい。
【００６９】
このとき、推定抵抗補正値Ｒａｄｄは、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ、という条件に当たる下記(２６)式の条件を満たす値であり、負の値とする。(２６)式を満たす値とすることで、図６のように、交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと推定抵抗値Ｒｅｓｔとの差異である抵抗値誤差ΔＲの取り得る範囲を、抵抗値誤差許容範囲内に収めることができる。
【００７０】
【数１２】
2015193948.tif 000014
【００７１】
推定抵抗補正値Ｒａｄｄを(２６)式の条件を満たす値とすることで、交流回転機１の位置が固着せず交流回転機を滑らかに回転可能にできる。
【００７２】
さらに、(２６)式の左辺より、推定抵抗補正値Ｒａｄｄを(２７)式で与えることで、抵抗値誤差ΔＲを正方向に必要以上に大きくすることなくできるため、振動の増大を最小とし、交流回転機１を滑らかに回転可能にできる。
【００７３】
【数１３】
2015193948.tif 000015
【００７４】
また、(２６)式の条件を満たしていれば、(２８)式のようにマージンＲｍａｒｇｉｎを加算した値としてもよい。この場合、与えるマージンの値を最小限とすることで、振動の増大を最小限に抑制できる。
【００７５】
【数１４】
2015193948.tif 000016
【００７６】
以上で決定した抵抗補正値(Ｒａｄｄ)を基本推定抵抗値(Ｒｅｓｔ０)に加算した推定抵抗値(Ｒｅｓｔ)を用いて速度(ｗ)及び位置(ｔｈ０)を推定することで、負方向誤差を低減して交流回転機の位置が固着することを防ぐことができ、かつ正方向誤差を必要以上に大きくせず振動の増大を最小限にできるので、交流回転機を滑らかに回転させることができる。
【００７７】
なお、本実施の形態１は、交流回転機１の外部の温度である検出温度Ｔｅｃｕから推定抵抗値Ｒｅｓｔを演算する抵抗値推定部１０に特徴を有するものである。したがって、本実施の形態１において示した具体的な速度及び位置の推定方法は一例に過ぎず、これに限定されることはない。すなわち、この推定抵抗値Ｒｅｓｔに基づいて速度及び位置を推定する構成であれば、どのように演算してもよい。例えば、上記特許文献１に記載の演算のようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施の形態１では、交流回転機の制御装置と交流回転機は一体であり、連続通電電流が小さいものを対象としたが、抵抗値誤差の下限が負かつ絶対値が大きくなる場合であれば、このような交流回転機の制御装置と交流回転機の構成に限らない。例えば、交流回転機の制御装置と交流回転機が離れた場所に設置され、検出温度が交流回転機の温度よりも高くなるような構成であってもよい。
【００７９】
以上、この発明の実施の形態１によれば、交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する該交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し推定抵抗値を出力する抵抗値推定部とを備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、該基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算することで、簡易な構成で温度に伴い変化する前記実際の抵抗値を推定することができる。
【００８０】
前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ負の値とし、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の下限を予め見積もった値とすることで、前記実際の抵抗値から前記推定抵抗値を減算した抵抗値推定誤差の取り得る範囲の下限が抵抗値誤差許容範囲の下限値よりも大きい値とすることができ、かつ前記抵抗値推定誤差の取り得る範囲の上限が必要以上に大きくならないようにできる。
【００８１】
前記偏差見積値は、前記検出温度が取り得る範囲から１点または複数点を抽出した偏差見積用検出温度と、前記検出温度と前記交流回転機の巻線の温度との温度差、実際の抵抗値の個体差ばらつきが取り得る範囲に基づいて算出できる。
【００８２】
前記検出温度と前記交流回転機の巻線の温度との温度差は、前記偏差見積用検出温度における前記交流回転機の温度が取り得る範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限に基づいて得られる。すなわち、前記偏差見積値は、前記偏差見積用検出温度における前記交流回転機の温度が取り得る範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限に基づく値である。
【００８３】
上述の構成において、前記抵抗値誤差許容範囲を、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲とし、前記推定抵抗値に基づいて前記交流回転機の交流電圧の位相と回転２軸上の電圧に基づいて前記交流電圧を前記交流回転機に印加する給電部によって交流回転機に電圧を印加することで、交流回転機を滑らかに回転させられる効果を奏する。
【００８４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２における交流回転機の制御装置は基本的に図１に示す構成を有する。ただし、実施の形態１とは異なり、交流回転機１は交流回転機の制御装置１０６とは別々の離れた場所に設置され、交流回転機１は交流回転機の制御装置１０６よりも加熱しやすい場所に設置される。例えば、電動パワーステアリングシステムでは、交流回転機１が車両のエンジンルーム内で、交流回転機の制御装置は運転座席付近に設置されているものが対象となる。
【００８５】
また、実施の形態２における交流回転機１は、例えば同期電動機であり、連続通電電流が大きい動作条件で使用するものである。例えば、車両停車中に据え切り操舵をアシストする電動パワーステアリングシステムは、連続通電電流が大きい動作条件で使用する。
【００８６】
本実施の形態２では、速度推定部である適応オブザーバ６の(３)〜(１４)式におけるモデル抵抗値Ｒを、抵抗値推定部１０の出力である推定抵抗値Ｒｅｓｔに置き換え、交流回転機１の推定速度の演算を行う。抵抗値推定部１０は、実施の形態１と同じく、図２の構成とする。
【００８７】
本実施の形態２において、交流回転機１は、交流回転機の制御装置とは別々の離れた場所に設置され、交流回転機１は交流回転機の制御装置よりも加熱しやすい場所に設置されているため、交流回転機の温度と検出温度Ｔｅｃｕとの温度差が大きくなる。
【００８８】
さらに、連続通電電流が大きいため、通電による交流回転機１の温度上昇が大きい。交流回転機１の温度上昇が大きいので、交流回転機１の温度と検出温度Ｔｅｃｕとの温度差が大きい。
【００８９】
このことから、図３の実際の抵抗値が取り得る範囲を、横軸を検出温度として二次元に投影すると、実際の抵抗値の取り得る範囲は、図７の線Ａで囲まれた範囲内のようになる。
【００９０】
例えば、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌが中央値よりも大きくなるような、個体差ばらつきの範囲の上限をもつ個体の場合、図７の線Ｂの値を取る。ここで、本実施の形態２における偏差見積値は、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌから基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を減算した偏差ΔＲの取り得る範囲の上限を予め見積もった値である。すなわち、検出温度Ｔｅｃｕの取りうる範囲内において、抵抗値誤差が正かつ絶対値が最も大きい値とする。
【００９１】
図７において、偏差見積値は、検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲の上限であるＴ２を偏差見積用検出温度とし、(２５)式に基づいて算出できる。検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲は、交流回転機の制御装置を設置する環境の温度範囲としてもよいし、温度検出部９が検出可能な温度としてもよい。温度差ΔＴｍｅは、偏差見積用検出温度において、交流回転機１の温度が取り得る温度の範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限から求められる。また、個体差ばらつきを表すＱｍ、Ｑｅｃｕには、個体差ばらつきの取り得る範囲の上限又は下限を代入して求めればよい。
【００９２】
なお、ここで示した図７においては、検出温度が取り得る範囲の上限１点を偏差見積用検出温度として偏差見積値を算出するが、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０の関係によっては、偏差見積用検出温度は検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲の上限になるとは限らない。そのため、検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲から１点または複数点を抽出した偏差見積用検出温度に基づき、(２５)式から実際の抵抗値Ｒｒｅａｌから基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を減算した偏差の取り得る範囲の上限を予め見積もる。このとき、上記実施の形態１で示した(２４)式のように、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌが温度に比例するものであるとするとき、偏差の取り得る範囲の上限は、検出温度Ｔｅｃｕの取り得る範囲の上限又は下限での値となる。
【００９３】
次に、位置誤差に対する基本特性に基づいて、抵抗値誤差許容範囲を決める。図８は、図１１の位置誤差に対する基本特性に、本実施の形態２における偏差の取り得る範囲と抵抗値誤差許容範囲を合わせて記したものである。図８における抵抗値誤差の取り得る範囲は、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０との偏差の取り得る範囲と同義である。
【００９４】
抵抗値誤差許容範囲は、交流回転機１が滑らかに回転可能な抵抗値誤差ΔＲの範囲である。そのため、抵抗値誤差許容範囲の下限Ｒａｃｐｔｃは、交流回転機１の位置が固着せず回転できる限界の抵抗値誤差とし、抵抗値誤差許容範囲の上限Ｒａｃｐｔｈは振動の大きさをある一定の範囲内に収めることのできる限界の抵抗値誤差とする。振動の大きさの評価の仕方は、特に定めるものではなく、速度変動の大きさで評価してもよいし、トルク変動の大きさで評価してもよい。
【００９５】
このとき、推定抵抗補正値Ｒａｄｄは、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ、という条件に当たる下記(２９)式の条件を満たす値であり、正の値とする。(２９)式を満たす値とすることで、図９のように、交流回転機１の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと推定抵抗値Ｒｅｓｔとの差異である抵抗値誤差ΔＲの取り得る範囲を、抵抗値誤差許容範囲内に収めることができる。これにより、交流回転機１の位置の振動が抑制でき、交流回転機１を滑らかに回転可能にできる。
【００９６】
【数１５】
2015193948.tif 000017
【００９７】
さらに、(２９)式の左辺より、推定抵抗補正値Ｒａｄｄを(３０)式で与えることで、抵抗値誤差ΔＲを負方向に必要以上に大きくすることなくできるため、交流回転機１の位置が固着することなく、交流回転機を滑らかに回転可能にできる。
【００９８】
【数１６】
2015193948.tif 000018
【００９９】
また、(２９)式の条件を満たしていれば、(３１)式のようにマージンＲｍａｒｇｉｎを加算した値としてもよい。この場合、与えるマージンの値を最小限とすることで、交流回転機１の位置が固着することなく、交流回転機１を滑らかに回転可能にできる。
【０１００】
【数１７】
2015193948.tif 000019
【０１０１】
以上で決定した抵抗補正値(Ｒａｄｄ)を基本推定抵抗値(Ｒｅｓｔ０)に加算した推定抵抗値(Ｒｅｓｔ)を用いて速度(ｗ)及び位置(ｔｈ０)を推定することで、正方向誤差を低減して振動を抑制でき、負方向誤差を必要以上に大きくせず交流回転機１の位置が固着しないようにできるので、交流回転機１を滑らかに回転可能にできる。
【０１０２】
なお上記実施の形態１と同様に、本実施の形態２も、交流回転機１の外部の温度である検出温度Ｔｅｃｕから推定抵抗値Ｒｅｓｔを演算する抵抗値推定部１０に特徴を有するものである。したがって、本実施の形態２において示した具体的な速度及び位置の推定方法は一例に過ぎず、これに限定されることはない。すなわち、この推定抵抗値Ｒｅｓｔに基づいて速度及び位置を推定する構成であれば、どのように演算してもよい。例えば、上記特許文献１に記載の演算のようにしてもよい。
【０１０３】
また、本実施の形態２では、交流回転機１と、交流回転機の制御装置とは別々の離れた場所に設置され、交流回転機１は交流回転機の制御装置よりも加熱しやすい場所に設置されるものとしたが、抵抗値誤差の上限が正かつ絶対値が大きくなる場合であれば、このような交流回転機の制御装置と交流回転機の構成に限らない。例えば、交流回転機の制御装置と交流回転機１が一体で、連続通電電流が大きく、交流回転機１の温度が検出温度よりも高くなるような構成であってもよい。
【０１０４】
以上、この発明の実施の形態２によれば、交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する該交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し推定抵抗値を出力する抵抗値推定部とを備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第１抵抗値と前記検出温度に比例する第２抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、該基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算することで、簡易な構成で温度に伴い変化する前記実際の抵抗値を推定することができる。
【０１０５】
前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ正の値とし、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の上限を予め見積もった値とすることで、前記実際の抵抗値から前記推定抵抗値を減算した抵抗値推定誤差の取り得る範囲の上限が抵抗値誤差許容範囲の上限値よりも小さい値とすることができ、かつ前記抵抗値推定誤差の取り得る範囲の下限が必要以上に小さくならないようにできる。
【０１０６】
前記偏差見積値は、前記検出温度が取り得る範囲から１点または複数点を抽出した偏差見積用検出温度と、前記検出温度と前記交流回転機の巻線の温度との温度差、実際の抵抗値の個体差ばらつきが取り得る範囲に基づいて算出できる。
【０１０７】
前記検出温度と前記交流回転機の巻線の温度との温度差は、前記偏差見積用検出温度における前記交流回転機の温度が取り得る範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限に基づいて得られる。すなわち、前記偏差見積値は、前記偏差見積用検出温度における前記交流回転機の温度が取り得る範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限に基づく値である。
【０１０８】
上述の構成において、前記抵抗値誤差許容範囲を、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲とし、前記推定抵抗値に基づいて前記交流回転機の交流電圧の位相と回転２軸上の電圧に基づいて前記交流電圧を前記交流回転機に印加する給電部によって交流回転機に電圧を印加することで、交流回転機を滑らかに回転させられる効果を奏する。
【０１０９】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３は、上記実施の形態１、２による図１で示した構成に指令生成部１１を加えた構成である交流回転機の制御装置及び交流回転機を備えた電動パワーステアリングシステムに関するもので、図１０にその構成を示す。
【０１１０】
図１０において、電動パワーステアリングシステムには、ステアリングホイール１０１と、ステアリングシャフト１０３と、ラック・ピニオンギヤ１０５と、車輪１０４と、交流回転機１と、交流回転機の制御装置１０６と、トルク検出器１０２が設けられている。ステアリングホイール１０１と、ステアリングシャフト１０３と、ラック・ピニオンギヤ１０５と、車輪１０４とトルク検出器１０２で構成するステアリング機構は、交流回転機１の負荷装置に相当する。
【０１１１】
図１０において、図示しない運転者からステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクは、トルク検出器１０２のトーションバー、ステアリングシャフト１０３を通り、ラック・ピニオンギヤ１０５を介して、ラックに伝達され、車輪１０４を転舵させる。
【０１１２】
本実施の形態３では、交流回転機の制御装置１０６の演算部は図１０のように、トルク検出器１０２からの操舵トルクＴに基づいてｄ軸電流指令ｉｄ＊、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を演算する指令生成部１１を含む。さらに、交流回転機１の相電流ｉｕ，ｉｖに基づいてインバータ３から交流回転機１に電圧を印加する。
【０１１３】
交流回転機１から発生する出力トルクは、ステアリングシャフト１０３に伝達され、操舵時に運転者が加える操舵トルクの負担を軽減する。
【０１１４】
なお、図１０の電動パワーステアリングシステムにおいて、上記実施の形態１の場合、例えば、交流回転機の制御装置１０６は交流回転機１と一体となっており、交流回転機１は連続通電電流が小さい動作条件で使用するものである。また、上記実施の形態２の場合、例えば、交流回転機の制御装置１０６と交流回転機１は別々の離れた場所に設置され、交流回転機１は交流回転機の制御装置１０６よりも加熱しやすい場所に設置されると共に、連続通電電流が大きい動作条件で使用するものである。
【０１１５】
上記の構成により、抵抗値推定部１０によって算出した推定抵抗値に基づいて交流回転機１に電圧を印加することで、交流回転機は滑らかに回転できるので、滑らかに操舵できる電動パワーステアリングシステムを得ることができる。
【０１１６】
以上の各実施の形態では、交流回転機の推定抵抗値に従った交流回転機の交流電圧の位相に基づいて交流回転機を制御する制御装置について説明したが、以下では上記各実施の形態に対応する、推定抵抗値から交流回転機の交流電圧の位相を演算しない場合について説明する。
なお、実施の形態１，５は交流回転機の位置の固着を解決するものであり、
実施の形態１は、推定抵抗補正値が、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ負の値であり、
実施の形態５は、推定抵抗補正値が、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ正の値である。
また、実施の形態２，４は交流回転機の振動を解決するものであり、
実施の形態２は、推定抵抗補正値が、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ正の値であり、
実施の形態４は、推定抵抗補正値が、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ負の値である。
【０１１７】
実施の形態４．
図１８は、この発明の実施の形態４における交流回転機の制御装置の構成の一例を示した図である。図１８には、交流回転機の制御装置１０６ｂとともに、制御対象である交流回転機１ｂと負荷装置２３があわせて示されており、交流回転機の制御装置１０６ｂは交流回転機１と一体となっている。また、交流回転機１ｂは、誘導電動機であり、連続通電電流が小さい動作条件で使用するものである。
【０１１８】
温度検出部９は、インバータ３の基板上に設置されており、交流回転機１ｂの外部の温度を検出し、検出温度Ｔｅｃｕを出力する。検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲は、下限Ｔ１と上限Ｔ２の間である。
抵抗値推定部１０は、検出温度Ｔｅｃｕに基づいて交流回転機１ｂの実際の抵抗値Ｒｒｅａｌを推定し、推定抵抗値Ｒｅｓｔを出力する。推定抵抗値Ｒｅｓｔは、(１６)式で与えられる。
【０１１９】
電圧指令演算部２１は、速度指令Ｗｒｅｆ(＊)に基づいて電圧指令Ｖ０＊を演算する。
補正電圧演算部２２は、速度指令Ｗｒｅｆとモデル抵抗値Ｒとなる推定抵抗値Ｒｅｓtに基づいて補正電圧(指令)Ｖａｄｄ＊を演算する。インバータ３は、電圧指令Ｖ０＊と補正電圧Ｖａｄｄ＊との和である加算器２０から出力される補正済電圧指令Ｖ＊に基づいて、交流回転機１ｂに交流電圧を印加する。
負荷装置２３は、交流回転機１ｂが発生するトルクに応じて動作する負荷である。
【０１２０】
ここで、この実施の形態４の構成において、交流回転機１ｂの実際の抵抗値Ｒｒｅａｌとモデル抵抗値Ｒとの間に抵抗値の誤差が存在すると、交流回転機１ｂが滑らかに回転できなくなる問題について述べる。
【０１２１】
上記特許文献４や特許文献５のように、誘導電動機では、Ｖ／Ｆ制御という速度Ｆと電圧Ｖの関係を図１９のＶ０＊のように一定に保つ制御方法が一般的に知られている。抵抗値のない理想条件で電圧方程式を考えると、電圧指令Ｖ０＊を(３２)式のＶ０＊で与えればよい。電圧指令Ｖ０＊は、速度指令Ｗｒｅｆすなわち速度Ｆに比例定数ｋｖで比例する値で演算する。
【０１２２】
【数１８】
2015193948.tif 000020
【０１２３】
しかしながら、実際には、交流回転機１ｂの実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと電流Ｉによる電圧降下が生じるため、必要な電圧Ｖは、(３３)式となる。
【０１２４】
【数１９】
2015193948.tif 000021
【０１２５】
そのため、(３２)式と(３３)式の差分の電圧、すなわち抵抗値による電圧降下分が不足する。この不足分を補うため、モデル抵抗値Ｒに基づいて補正電圧(指令)Ｖａｄｄ＊を演算し、電圧指令Ｖ０＊に補正電圧Ｖａｄｄ＊を加算(ブースト)した値を補正済電圧指令Ｖ＊として与える(Ｖ＊を単に電圧指令と称する場合もある)。
【０１２６】
【数２０】
2015193948.tif 000022
【０１２７】
補正電圧Ｖａｄｄ＊は、モデル抵抗値Ｒに基づいて(３５)式で与える。比例定数ｋａｄｄは、一定値でもよいし、速度指令Ｗｒｅｆすなわち速度Ｆに応じて可変となる値でもよい。図１９中の補正済電圧指令Ｖ＊は、比例定数ｋａｄｄを速度指令Ｗｒｅｆすなわち速度Ｆに応じて可変となる値として与えた補正電圧Ｖａｄｄ＊を、電圧指令Ｖ０＊に加算した一例を示している。なお、ここでは(３５)式のような比例式で補正電圧Ｖａｄｄ＊を与えたが、モデル抵抗値Ｒに基づく値であればこの発明による抵抗値部の効果が発揮されるため、(３５)式の比例式に限定されるものではない。
【０１２８】
【数２１】
2015193948.tif 000023
【０１２９】
モデル抵抗値Ｒに基づいて算出した補正電圧Ｖａｄｄ＊と、交流回転機１ｂの実際の抵抗値Ｒｒｅａｌに基づく実際に必要な補正電圧との電圧誤差ΔＶは、(３６)式で表せる。
【０１３０】
【数２２】
2015193948.tif 000024
【０１３１】
(３６)式より、補正電圧Ｖａｄｄ＊が大きい、すなわちモデル抵抗値Ｒが実際の抵抗値Ｒｒｅａｌよりも大きい場合、電圧誤差ΔＶが正の値になる。また、交流回転機１ｂの磁束Φは印加した電圧に比例するため、電圧誤差ΔＶが正の値の場合、磁束Φは大きくなる。さらに、交流回転機１ｂの出力トルクは磁束Φに比例するので、出力トルクが大きくなる。出力トルクが必要以上に大きい場合には、特に零速からの始動時において、過大なステップ入力が印加されることになるため、負荷装置２３の機構系の共振振動が励起されるという問題がある。
【０１３２】
逆に、補正電圧Ｖａｄｄ＊が小さい、すなわちモデル抵抗値Ｒが実際の抵抗値Ｒｒｅａｌよりも小さい場合、電圧誤差ΔＶが負の値になる。電圧誤差ΔＶが負の値の場合、交流回転機１ｂの磁束Φは小さくなり、交流回転機１ｂの出力トルクが小さくなる。出力トルクが小さく不足する場合には、特に零速からの始動時にトルク不足で回転できないという問題がある。
【０１３３】
以上のように、抵抗値の誤差によって交流回転機１ｂの出力トルクに過不足が生じ、交流回転機１ｂが滑らかに回転できないという課題がある。この発明は、温度検出部９及び抵抗値推定部１０により抵抗値を推定し、モデル抵抗値Ｒを推定抵抗値Ｒｅｓｔに置き換えて補正電圧Ｖａｄｄ＊を演算することで、交流回転機１ｂが滑らかに回転できるようにするものである。
【０１３４】
交流回転機１ｂが滑らかに回転可能な抵抗値誤差ΔＲの範囲を、抵抗値誤差許容範囲として設定する。図２０は、抵抗値誤差ΔＲと電圧誤差ΔＶの関係の一例を示している。交流回転機１ｂが滑らかに回転可能とは、次の２つのことを意味する。１つ目は、交流回転機１ｂが回転するのに必要なトルクを出力可能、すなわち抵抗値誤差ΔＲが、電圧誤差ΔＶが閾値以上となるΔＲａｃｐｔｈ以下であることである。２つ目は、振動の大きさが許容レベルである、すなわち抵抗値誤差ΔＲが、電圧誤差ΔＶが閾値以下となるΔＲａｃｐｔｃ以上であることである。このとき、ΔＲａｃｐｔｃは抵抗値誤差許容範囲の下限、ΔＲａｃｐｔｈは抵抗値誤差許容範囲の上限である。なお、振動の大きさの評価の仕方は、特に定めるものではなく、速度変動の大きさで評価してもよいし、トルク変動の大きさで評価してもよい。
【０１３５】
本実施の形態４においては、この発明の実施の形態１と同様に、交流回転機の制御装置は交流回転機１と一体となっており、かつ連続通電電流が小さい動作条件で使用するものである。そのため、この発明の実施の形態１と同様に、交流回転機の実際の抵抗値が取り得る範囲は図４の線Ａで囲まれた範囲内となる。例えば、実際の抵抗値が中央値よりも小さくなるような、個体差ばらつきの範囲の下限をもつ個体の場合、図４の線Ｂの値を取る。
【０１３６】
図４より、交流回転機の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０との偏差ΔＲの取り得る範囲は、図２０のΔＲｅｒｒｃからΔＲｅｒｒｈの間となり、その値は(２５)式で与えられる。
【０１３７】
本実施の形態４における偏差見積値は、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌから基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を減算した偏差の取り得る範囲の下限をあらかじめ見積もった値である。すなわち、検出温度Ｔｅｃｕの取りうる範囲内において、抵抗値誤差ΔＲが負かつ絶対値が最も大きい値とする。
【０１３８】
図４において、偏差見積値は、検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲の上限であるＴ２を偏差見積用検出温度とし、(２５)式に基づいて算出できる。検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲は、交流回転機の制御装置を設置する環境の温度範囲としてもよいし、温度検出部９が検出可能な温度としてもよい。温度差ΔＴｍｅは、偏差見積用検出温度において、交流回転機１ｂの温度が取り得る温度の範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限から求められる。また、個体差ばらつきを表すＱｍ，Ｑｅｃｕには、個体差ばらつきの取り得る範囲の上限又は下限を代入して求めればよい。
【０１３９】
なお、ここで示した図４においては、検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲の上限１点を偏差見積用検出温度として偏差見積値を算出するが、実際の抵抗値と基本推定抵抗値の関係によっては、偏差見積用検出温度は検出温度が取り得る範囲の上限になるとは限らない。そのため、検出温度が取り得る範囲から１点または複数点を抽出した偏差見積用検出温度に基づき、(２５)式から実際の抵抗値から基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の下限をあらかじめ見積もる。このとき、(２４)式のように、実際の抵抗値が温度に比例するものであるとするとき、偏差の取り得る範囲の下限は、検出温度の取り得る範囲の上限又は下限での値となる。
【０１４０】
このとき、推定抵抗補正値Ｒａｄｄは、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ、という条件に当たる(２６)式の条件を満たす値であり、負の値とする。(２６)式を満たす値とすることで、図２１のように、交流回転機１ｂの実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと推定抵抗値Ｒｅｓｔとの差異である抵抗値誤差の取り得る範囲を、抵抗値誤差許容範囲内に収めることができる。
【０１４１】
推定抵抗値Ｒｅｓｔの算出式である(１６)式中の推定抵抗補正値Ｒａｄｄは、正の値であり、実施の形態１と同様に、(２６)式に基づき、(２７)式、または(２８)式で与える。抵抗補正値Ｒａｄｄを基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０に加算した推定抵抗値Ｒｅｓｔを用いて補正電圧Ｖａｄｄ＊を与えることで、負方向誤差を低減できる。負方向誤差を低減することで、過大なトルクが入力されることによる振動を抑制することができ、交流回転機１ｂを滑らかに回転させることができる。さらに、正方向誤差を必要以上に大きくしない値となるよう抵抗補正値Ｒａｄｄを設定したことで、交流回転機１ｂの位置が固着しないようにできるので、交流回転機を滑らかに回転させることができる。
【０１４２】
本実施の形態４では、交流回転機の制御装置と交流回転機は一体であり、連続通電電流が小さいものを対象としたが、抵抗値誤差の下限が負かつ絶対値が大きくなる場合であれば、このような交流回転機の制御装置と交流回転機の構成に限らない。例えば、交流回転機の制御装置と交流回転機が離れた場所に設置され、検出温度が交流回転機の温度よりも高くなるような構成であってもよい。
【０１４３】
以上、この発明の実施の形態４によれば、交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する該交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し推定抵抗値を出力する抵抗値推定部とを備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第1抵抗値と前記検出温度に比例する第2抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、該基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算することで、簡易な構成で温度に伴い変化する前記実際の抵抗値を推定することができる。
【０１４４】
前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の下限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ負の値とし、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の下限をあらかじめ見積もった値とすることで、前記実際の抵抗値から前記推定抵抗値を減算した抵抗値推定誤差の取り得る範囲の下限が抵抗値誤差許容範囲の下限値よりも大きい値とすることができ、かつ前記抵抗値推定誤差の取り得る範囲の上限が必要以上に大きくならないようにできる。
【０１４５】
前記偏差見積値は、前記検出温度が取り得る範囲から１点または複数点を抽出した偏差見積用検出温度と、前記検出温度と前記交流回転機の巻線の温度との温度差、実際の抵抗値の個体差ばらつきが取り得る範囲に基づいて算出できる。
【０１４６】
前記検出温度と前記交流回転機の巻線の温度との温度差は、前記偏差見積用検出温度における前記交流回転機の温度が取り得る範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限に基づいて得られる。すなわち、前記偏差見積値は、前記偏差見積用検出温度における前記交流回転機の温度が取り得る範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限に基づく値である。
【０１４７】
上述の構成において、前記抵抗値誤差許容範囲を、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲とし、前記推定抵抗値に基づいて交流回転機に電圧を印加することで、交流回転機を滑らかに回転させることができるという効果を奏する。
【０１４８】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５における交流回転機１ｂと交流回転機の制御装置１０６ｂは、図１８で示した実施の形態４のものと同様である。ただし、実施の形態４とは異なり、交流回転機１ｂは、交流回転機の制御装置１０６ｂとは別々の離れた場所に設置され、交流回転機１ｂは交流回転機の制御装置１０６ｂよりも加熱しやすい場所に設置される。また、実施の形態５における交流回転機１ｂは、誘導電動機であり、連続通電電流が大きい動作条件で使用するものである。
【０１４９】
本実施の形態５に記載の交流回転機は誘導電動機であり、交流回転機の制御装置の構成、も同様であるため、抵抗値誤差ΔＲによって電圧誤差ΔＶが生じ、実施の形態４と同様の問題を有する。すなわち、(３６)式より、補正電圧Ｖａｄｄ＊が大きい、すなわちモデル抵抗値Ｒが実際の抵抗値Ｒｒｅａｌよりも大きい場合、負荷装置２３の機構系の共振振動が励起されるという問題がある。逆に、補正電圧Ｖａｄｄ＊が小さい、すなわちモデル抵抗値Ｒが実際の抵抗値Ｒｒｅａｌよりも小さい場合、トルク不足で回転できないという問題がある。以上のように、抵抗値の誤差によって交流回転機の出力トルクに過不足が生じ、交流回転機が滑らかに回転できないという課題がある。この発明は、温度検出部９及び抵抗値推定部１０により抵抗値を推定し、モデル抵抗値Ｒを推定抵抗値Ｒｅｓｔに置き換えて補正電圧Ｖａｄｄ＊を演算することで、交流回転機１ｂが滑らかに回転できるようにするものである。
【０１５０】
交流回転機１ｂが滑らかに回転可能な抵抗値誤差ΔＲの範囲を、抵抗値誤差許容範囲として設定する。図２２は、実施の形態５における抵抗値誤差ΔＲと電圧誤差ΔＶの関係の一例を示している。交流回転機１ｂが滑らかに回転可能とは、交流回転機が回転するのに必要なトルクを出力可能、すなわち電圧誤差ΔＶが抵抗値誤差許容範囲の下限ΔＲａｃｐｔｃ以上であり、かつ振動の大きさが許容レベルである、すなわち抵抗値誤差許容範囲の上限ΔＲａｃｐｔｈ以下であることを意味する。振動の大きさの評価の仕方は、特に定めるものではなく、速度変動の大きさで評価してもよいし、トルク変動の大きさで評価してもよい。
【０１５１】
本実施の形態５においては、この発明の実施の形態２と同様に、交流回転機１ｂは交流回転機の制御装置よりも加熱しやすい場所に設置され、誘導電動機であり、連続通電電流が大きい動作条件で使用するものである。そのため、この発明の実施の形態２と同様に、交流回転機の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌが取り得る範囲は図７の線Ａで囲まれた範囲内となる。図７より、交流回転機の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０との偏差の取り得る範囲は、図２２のΔＲｅｒｒｃからΔＲｅｒｒｈの間となり、その値は(２５)式で与えられる。
【０１５２】
本実施の形態５における偏差見積値は、実際の抵抗値Ｒｒｅａｌから基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０を減算した偏差の取り得る範囲の上限をあらかじめ見積もった値である。すなわち、検出温度Ｔｅｃｕの取りうる範囲内において、抵抗値誤差ΔＲが正かつ絶対値が最も大きい値とする。
【０１５３】
図７において、偏差見積値は、検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲の上限であるＴ２を偏差見積用検出温度とし、(２５)式に基づいて算出できる。検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲は、交流回転機の制御装置を設置する環境の温度範囲としてもよいし、温度検出部９が検出可能な温度としてもよい。温度差ΔＴｍｅは、偏差見積用検出温度において、交流回転機の温度が取り得る温度の範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限から求められる。また、個体差ばらつきを表すＱｍ，Ｑｅｃｕには、個体差ばらつきの取り得る範囲の上限又は下限を代入して求めればよい。
【０１５４】
なお、ここで示した図７においては、検出温度Ｔｅｃｕが取り得る範囲の上限１点を偏差見積用検出温度として偏差見積値を算出するが、実際の抵抗値と基本推定抵抗値の関係によっては、偏差見積用検出温度は検出温度が取り得る範囲の上限になるとは限らない。そのため、検出温度が取り得る範囲から１点または複数点を抽出した偏差見積用検出温度に基づき、(２５)式から実際の抵抗値から基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の上限をあらかじめ見積もる。このとき、(２４)式のように、実際の抵抗値が温度に比例するものであるとするとき、偏差の取り得る範囲の上限は、検出温度の取り得る範囲の上限又は下限での値となる。
【０１５５】
このとき、推定抵抗補正値Ｒａｄｄは、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ、という条件に当たる(２９)式の条件を満たす値であり、負の値とする。(２９)式を満たす値とすることで、図２３のように、交流回転機の実際の抵抗値Ｒｒｅａｌと推定抵抗値Ｒｅｓｔとの差異である抵抗値誤差の取り得る範囲を、抵抗値誤差許容範囲内に収めることができる。
【０１５６】
推定抵抗値Ｒｅｓｔの算出式である(１６)式中の推定抵抗補正値Ｒａｄｄは、正の値であり、実施の形態２と同様に、(２９)式に基づき、(３０)式、または(３１)式で与える。抵抗補正値Ｒａｄｄを基本推定抵抗値Ｒｅｓｔ０に加算した推定抵抗値Ｒｅｓｔを用いて補正電圧Ｖａｄｄ＊を与えることで、正方向誤差を低減できる。正方向誤差を低減することで、交流回転機が回転するために十分なトルクを得ることができ、交流回転機の位置が固着しないようにできるので、交流回転機を滑らかに回転させることができる。さらに、負方向誤差を必要以上に大きくしない値となるよう抵抗補正値Ｒａｄｄを設定したことで、振動の増大を最小限にできるので、交流回転機を滑らかに回転させることができる。
【０１５７】
また、本実施の形態５では、交流回転機１ｂと、交流回転機の制御装置１０６ｂとは別々の離れた場所に設置され、交流回転機１ｂは交流回転機の制御装置１０６ｂよりも加熱しやすい場所に設置されるものとしたが、抵抗値誤差の上限が正かつ絶対値が大きくなる場合であれば、このような交流回転機の制御装置と交流回転機の構成に限らない。たとえば、交流回転機の制御装置と交流回転機１が一体で、連続通電電流が大きく、交流回転機１ｂの温度が検出温度よりも高くなるような構成であってもよい。
【０１５８】
以上、この発明の実施の形態５によれば、交流回転機の外部の温度を検出し検出温度を出力する温度検出部と、前記交流回転機の温度に伴い変化する該交流回転機の実際の抵抗値を前記検出温度から推定し推定抵抗値を出力する抵抗値推定部とを備え、前記抵抗値推定部は、固定値で定める第1抵抗値と前記検出温度に比例する第2抵抗値との和である基本推定抵抗値を演算すると共に、該基本推定抵抗値に推定抵抗補正値を加算して前記推定抵抗値として演算することで、簡易な構成で温度に伴い変化する前記実際の抵抗値を推定することができる。
【０１５９】
前記推定抵抗補正値は、抵抗値誤差許容範囲の上限値と偏差見積値との差よりも大きく、かつ該偏差見積値の絶対値より小さな絶対値をもつ正の値とし、前記偏差見積値は、前記実際の抵抗値から前記基本推定抵抗値を減算した偏差の取り得る範囲の上限をあらかじめ見積もった値とすることで、前記実際の抵抗値から前記推定抵抗値を減算した抵抗値推定誤差の取り得る範囲の上限が抵抗値誤差許容範囲の上限値よりも小さい値とすることができ、かつ前記抵抗値推定誤差の取り得る範囲の下限が必要以上に小さくならないようにできる。
【０１６０】
前記偏差見積値は、前記検出温度が取り得る範囲から１点または複数点を抽出した偏差見積用検出温度と、前記検出温度と前記交流回転機の巻線の温度との温度差、実際の抵抗値の個体差ばらつきが取り得る範囲に基づいて算出できる。
【０１６１】
前記検出温度と前記交流回転機の巻線の温度との温度差は、前記偏差見積用検出温度における前記交流回転機の温度が取り得る範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限に基づいて得られる。すなわち、前記偏差見積値は、前記偏差見積用検出温度における前記交流回転機の温度が取り得る範囲である偏差見積用回転機温度範囲の上限又は下限に基づく値である。
【０１６２】
上述の構成において、前記抵抗値誤差許容範囲を、前記交流回転機が滑らかに回転可能な抵抗値誤差の範囲とし、前記推定抵抗値に基づいて交流回転機に電圧を印加することで、交流回転機を滑らかに回転させることができるという効果を奏する。
【０１６３】
実施の形態６． 
この発明の実施の形態６は、上記実施の形態４、５による図１８で示した構成に指令生成部１１ｂを加えた構成である交流回転機の制御装置及び交流回転機を備えた電動パワーステアリングシステムに関するもので、図２４にその構成を示す。
【０１６４】
図２４において、電動パワーステアリングシステムには、ステアリングホイール１０１と、ステアリングシャフト１０３と、ラック・ピニオンギヤ１０５と、車輪１０４と、交流回転機１ｂと、交流回転機の制御装置１０６ｂと、トルク検出器１０２が設けられている。ステアリングホイール１０１と、ステアリングシャフト１０３と、ラック・ピニオンギヤ１０５と、車輪１０４とトルク検出器１０２で構成するステアリング機構は、図１８における負荷装置２３に相当する。
【０１６５】
図２４において、図示しない運転者からステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクは、トルク検出器１０２のトーションバー、ステアリングシャフト１０３を通り、ラック・ピニオンギヤ１０５を介して、ラックに伝達され、車輪１０４を転舵させる。
【０１６６】
本実施の形態６では、交流回転機の制御装置１０６ｂの演算部は図２４のように、トルク検出器１０２からの操舵トルクＴに基づいて速度指令Ｗｒｅｆを算出する指令生成部１１を含む。さらに、交流回転機１ｂの電流に基づいてインバータ３から交流回転機１ｂに電圧を印加する。
【０１６７】
交流回転機１ｂから発生する出力トルクは、ステアリングシャフト１０３に伝達され、操舵時に運転者が加える操舵トルクの負担を軽減する。
【０１６８】
なお、図２４の電動パワーステアリングシステムにおいて、上記実施の形態４の場合、例えば、交流回転機の制御装置１０６ｂは交流回転機１ｂと一体となっており、交流回転機１ｂは連続通電電流が小さい動作条件で使用するものである。また、上記実施の形態５の場合、例えば、交流回転機の制御装置１０６ｂと交流回転機１ｂは別々の離れた場所に設置され、交流回転機１ｂは交流回転機の制御装置１０６ｂよりも加熱しやすい場所に設置されると共に、連続通電電流が大きい動作条件で使用するものである。
【０１６９】
上記の構成により、抵抗値推定部１０によって算出した推定抵抗値に基づいて交流回転機１ｂに電圧を印加することで、交流回転機は滑らかに回転できるので、滑らかに操舵できる電動パワーステアリングシステムを得ることができる。
【産業上の利用の可能性】
【０１７０】
この発明による交流回転機の制御装置は、様々な分野で使用される交流回転機に適用することができる。
【符号の説明】
【０１７１】
１，１ｂ  交流回転機、２電流検出部、３  インバータ、３ａ  インバータの基板、４ａ，４ｂ座標変換器、６  適応オブザーバ、７  積分器、８  電流制御器、９  温度検出部、１０  抵抗値推定部、１１，１１ｂ  指令生成部、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１３  温度測定点、２０  加算器、２１  電圧指令演算部、２２  補正電圧演算部、２３  負荷装置、１０１  ステアリングホイール、１０２  トルク検出器、１０３  ステアリングシャフト、１０４  車輪、１０５  ラック・ピニオンギヤ、１０６，１０６ｂ  交流回転機の制御装置、ＡＤ１，ＡＤ２  加算器、ＭＵ  乗算器。
【図１】
2015193948.tif 000025
【図２】
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【図３】
2015193948.tif 000027
【図４】
2015193948.tif 000028
【図５】
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【図６】
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【図７】
2015193948.tif 000031
【図８】
2015193948.tif 000032
【図９】
2015193948.tif 000033
【図１０】
2015193948.tif 000034
【図１１】
2015193948.tif 000035
【図１２】
2015193948.tif 000036
【図１３】
2015193948.tif 000037
【図１４】
2015193948.tif 000038
【図１５】
2015193948.tif 000039
【図１６】
2015193948.tif 000040
【図１７】
2015193948.tif 000041
【図１８】
2015193948.tif 000042
【図１９】
2015193948.tif 000043
【図２０】
2015193948.tif 000044
【図２１】
2015193948.tif 000045
【図２２】
2015193948.tif 000046
【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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