(57)【要約】      （修正有）【課題】レゾルバにオフセット誤差があると、レゾルバにより特定される電気角が実際のモータの電気角からずれており、モータに供給する電流がd軸からずれ、ｑ軸成分がモータに供給されるため、モータに出力トルクが発生する。従って、モータへの放電電流の供給時に出力トルクを発生しないようにする。【解決手段】コンデンサ４２の充電電荷をモータ２０にｄ軸電流として供給する。その際のモータ２０の回転数を角度センサ２２の出力から検出し、その回転状態に基づいて角度センサ２２のオフセット誤差θofsを検出する。【選択図】図１
2007228700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動指令に応じてモータへの電流供給を制御するモータ制御装置であって、
モータの電気角を検出する電気角検出手段と、
モータ駆動指令と検出した電気角に従ってモータへ電流を供給するベクトル制御する電流供給手段と、
前記電流供給手段により、ｄ軸電流のみをモータに供給するようモータへの供給電流を制御しているときの前記モータの回転状態に応じて前記電気角検出手段において検出した電気角の誤差を検出する誤差検出手段と、
を有し、
前記誤差検出手段により検出した誤差によって前記電気角検出手段において検出した電気角を補正することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
直流電圧を保持するコンデンサを有し、
前記電流供給手段は、前記コンデンサの直流出力を所定の交流電力に変換して前記モータに供給し、
前記電流供給手段は、前記モータの停止時において、前記モータにｄ軸電流のみを供給することで前記コンデンサに保持された電荷を放電し、
前記誤差検出手段は、コンデンサの電荷の放電時において誤差を検出することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータ制御装置において、
前記誤差検出手段は、ｄ軸電流のみを供給したときの回転状態と、回転角における誤差の関係を示すマップを有しており、このマップを利用して前記電気角検出手段における誤差を検出することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のモータ制御装置において、
前記電気角検出手段は、レゾルバであることを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動指令に応じてモータへの電流供給を制御するモータ制御装置、特にロータの回転角を正確に検出するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気自動車やハイブリッド自動車が知られており、これら自動車ではモータを搭載しモータの駆動力によって車両を走行させる。このモータとしては、通常ブラシレスの交流モータが採用され、車載バッテリからの直流電力をインバータにより交流電流に変換してモータを駆動している。特に、インバータを用いるため、モータへの駆動電流制御によってモータの出力トルク制御が容易であり、通常は出力トルク指令に応じてｄ軸（励磁）電流指令およびｑ軸（トルク）電流指令を算出しこれに基づいてモータ駆動電流を制御するベクトル制御が利用されている。
【０００３】
ここで、上述のようなモータの駆動制御において、各相ステータに供給するモータ駆動電流は、ロータ位置（モータ電気角）に基づいて決定される。そこで、何らかの手段でモータ電気角を検出する必要があり、直交するコイルに発生する電流によりモータ電気角を検出するレゾルバなどの角度センサを用いたり、逆起電力からセンサレスで電気角が検出される。
【０００４】
この中で、レゾルバを用いる方法は、難しい処理が不要であり、簡単に電気角を検出できるため、広く使用されている。
【０００５】
ここで、レゾルバを用いると、レゾルバに対する電気角を正しく検出してその出力が得られるが、レゾルバの取り付け位置に誤差があると、これがオフセット誤差となる。取り付け位置はなるべく正確に設定するが、誤差を０にすることはできず、若干の誤差は避けられない。
【０００６】
一方、レゾルバのオフセット誤差を測定することは可能であるが、１つ１つのモータに対して取り付けたレゾルバについてオフセット誤差を測定する必要があり、その作業量が大きく、これを実施することは困難である。
【０００７】
また、若干の誤差はモータ駆動において、出力トルクなどにほとんど影響はなく、オフセット誤差についての測定、補正の作業は通常行われていない。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２６２３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、インバータの入力側には、インバータ入力電圧を安定化させるために、コンデンサが設けられる。そして、車両の走行停止時、すなわち車両のイグニッションオフ時においては、安全性などを考慮してコンデンサに蓄えられている電荷を放電する。この放電には、放電用の抵抗を利用することも考えられるが、わざわざ抵抗を設けることはせず、モータに電流を流し、放電させることが考えられる。この場合、モータを回転トルクを発生させないように、ｄ軸電流のみをモータに供給して、放電を行うことが好適である。
【００１０】
ところが、上述のようにして、レゾルバにオフセット誤差があると、レゾルバにより特定される電気角が実際のモータの電気角からずれており、従ってモータに供給する電流がｄ軸からずれてしまう。このため、ｑ軸成分もモータに供給され、モータに出力トルクが発生するという問題がある。そして、モータがトルクを出力すると、車両に振動が発生する場合があり、これを防止したいという要求がある。
【００１１】
なお、回転角センサには、ホール素子などもあり、これを用いた場合にも同様の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、モータ駆動指令に応じてモータへの電流供給を制御するモータ制御装置であって、モータの電気角を検出する電気角検出手段と、モータ駆動指令と検出した電気角に従ってモータへ電流を供給するベクトル制御する電流供給手段と、前記電流供給手段により、ｄ軸電流のみをモータに供給するようモータへの供給電流を制御しているときの前記モータの回転状態に応じて前記電気角検出手段において検出した電気角の誤差を検出する誤差検出手段と、を有し、前記誤差検出手段により検出した誤差によって前記電気角検出手段において検出した電気角を補正することを特徴とする。
【００１３】
また、直流電圧を保持するコンデンサを有し、前記電流供給手段は、前記コンデンサの直流出力を所定の交流電力に変換して前記モータに供給し、前記電流供給手段は、前記モータの停止時において、前記モータにｄ軸電流のみを供給することで前記コンデンサに保持された電荷を放電し、前記誤差検出手段は、コンデンサの電荷の放電時において誤差を検出することが好適である。
【００１４】
また、前記誤差検出手段は、ｄ軸電流のみを供給したときの回転状態と、回転角における誤差の関係を示すマップを有しており、このマップを利用して前記電気角検出手段における誤差を検出することが好適である。
【００１５】
また、前記電気角検出手段は、レゾルバであることが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ｄ軸電流のみをモータに供給するようモータへの供給電流を制御しているときの前記モータの回転状態に応じて前記電気角検出手段において検出した電気角の誤差を検出し、これに基づいて検出電気角を補正する。従って、ｄ軸電流のみを供給することができ、モータでの回転トルクの発生を効果的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、システムの全体構成を示す図である。車両の場合には、まずアクセル開度や車速などからモータの出力トルク指令が決定される。そして、この出力トルク指令に基づいて、ベクトル制御を行うために、ｄ軸およびｑ軸電流指令ｉｄ*，ｉｑ*が計算される。
【００１９】
得られたｄ軸電流指令ｉｄ*およびｑ軸電流指令ｉｑ*は、減算器１０ｄ、１０ｑに供給され、ここで、現在のｄ軸およびｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差Δｉｄ、Δｉｑが求められる。求められた偏差Δｉｄ、Δｉｑは、ＰＩ演算器１２ｄ、１２ｑにおいて、ＰＩ制御演算によってｄ軸電圧指令Ｖｄ、ｑ軸電圧指令Ｖｑが算出される。すなわち、偏差Δｉｄ、Δｉｑに対し、Ｐゲインを乗算したＰフィードバック値と、偏差Δｉｄ、Δｉｑの積分値にＩゲインを乗算したＩフィードバック値の和によりｄ軸およびｑ軸電流ｉｄ、ｉｑの補正すると共に、これを電圧指令に変換してｄ軸およびｑ軸電圧指令Ｖｄ，Ｖｑを算出する。
【００２０】
算出されたｄ軸およびｑ軸電圧指令Ｖｄ，Ｖｑは、座標変換部１４に供給され、ｄ，ｑ軸からＵ，Ｖ，Ｗの三軸に座標変換され、互いに１２０度位相の異なる三相のモータ駆動電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが得られる。得られたモータ駆動電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、ＰＷＭ変換部１６において、ＰＷＭ制御信号に変換される。この変換は、例えばモータ駆動電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを所定周波数の三角波と比較しＰＷＭ制御信号のデューティー比を決定することで行われる。このようにして、各相のＰＷＭ制御信号を形成され、これがインバータ１８に供給される。
【００２１】
インバータ１８は、バッテリ４０からの直流電圧を正極母線および負極母線間に受け、これを三相の交流電流に変換するものであり、２つのスイッチング素子の直列接続からなるアームが正極母線と負極母線間に３つ接続された構成であり、各アームの中点が３相の出力になっている。そして、各相のＰＷＭ制御信号により各アームの２つのスイッチング素子を相補的にオンすることで、各アームの中点よりモータ駆動電流を出力される。このモータ駆動電流がモータ２０に供給され、モータ２０が出力トルク指令に応じた出力で駆動される。また、インバータ１８の正極母線と負極母線間にはバッテリ４０からの直流電圧入力側には電圧安定化するためのコンデンサ４２が設けられている。
【００２２】
ここで、モータ駆動電流の位相は、モータ２０の電気角（ロータ位置）に応じて決定される。従って、モータ２０には角度センサ（例えば、レゾルバ）２２が取り付けられており、ロータ位置（モータ電気角）θ0が検出される。
【００２３】
角度センサ２２の出力θ0は、補正部２４に供給され、ここでオフセット誤差θofsが加算されて、モータ２０の電気角θが補正される（θ＝θ0＋θofs）。補正部２４からの補正された座標変換部２６に供給される。この座標変換部２６には、電流センサ２８ｖ、２８ｗから供給されるモータ駆動電流ｉｖ、ｉｗが供給されており、これらがｄ，ｑ軸に座標変換されてｉｄ，ｉｑが算出され、これが上述の減算器１０に現在のｄ，ｑ軸電流ｉｄ，ｉｑとして供給される。
【００２４】
また、補正部２４からの電気角θは、座標変換部１４にも供給され、座標変換部１４は電気角θに基づいて、モータ駆動電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相を決定する。なお、通常動作時においては、補正部２４における電気角の補正は必ずしも行わなくてもよい。
【００２５】
そして、本実施形態では、角度センサ２２のオフセット誤差θofsを検出するために、次のような構成を有している。なお、このオフセット誤差θofsを検出するときは、補正部２４においてオフセット誤差θofsの初期値は０である。
【００２６】
まず、車両のイグニッションオフの際には、インバータ１８の入力側（インバータ１８の正極母線と負極母線の間）に設けられているコンデンサの充電電荷を放電するために、モータ２０にｄ軸電流のみを供給する。そこで、ｄ軸電流指令ｉｄ*として放電のための所定値（例えば−５０Ａ）が出力され、ｑ軸電流指令ｉｑ*として０Ａが設定される。
【００２７】
このように、ｄ軸電流のみがモータ２０に供給されれば、モータ回転数Ｎは０となるはずである。ところが、角度センサ２２の検出した電気角θに誤差があると、座標変換部１４において計算して得たモータ駆動電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相に誤差があり、ｑ軸電流成分が生じてしまい、モータ２０に回転トルクが発生する。従って、車両に振動が発生する場合がある。
【００２８】
そこで、放電時における角度センサ２２の出力θ0は、回転数演算部３０に供給され、ここでモータ回転数Ｎが算出される。算出されたモータ回転数Ｎは減算器３２に供給される。この減算器３２では、その時の目標モータ回転数であるＮ＝０をモータ回転数Ｎから減算し（Ｎ＝Ｎ）、この偏差ＮをＰＩ演算部３４に供給する。ＰＩ演算部３４は、偏差ＮにＰゲインを乗算してＰフィードバック値を算出すると共に、偏差ＮにＩゲインを乗算してＩフィードバック値を算出し、これらを加算して電気角のオフセット誤差θofsを算出する。
【００２９】
すなわち、θofs＝Ｐゲイン×（実回転数Ｎ−回転数指令０）＋Ｉゲイン×Σ（実回転数−回転数指令０）によりオフセット誤差θofsが算出される。
【００３０】
算出されたオフセット誤差θofsは補正部２４に供給され、補正部２４におけるオフセット誤差θofsが新しい値に変更される。そして、補正部２４における新しい電気角θ＝θo＋θofsに基づき、モータ駆動電流が制御され、これが繰り返される。
【００３１】
このような処理によりオフセット誤差θofsを順次変更することで、図２に示すように、オフセット誤差θofsが所定値に収束して、モータ回転数Ｎが０に収束する。そして、このようにして得られた得られたオフセット誤差θofsが補正部２４に記憶され、通常時および次回からのコンデンサ４２の充電電荷放電時において使用される。
【００３２】
このようにして、イグニッションオフ時のコンデンサ充電電荷の放電時において、補正部２４において補正されたモータ電気角θ＝θo＋θofsが用いられるため、モータ２０におけるトルク発生を抑え、振動の発生を防止することができる。すなわち、角度センサ２２において検出した電気角がずれていると、図３に示したように、実線で示す計算の前提としているｄ軸、ｑ軸が、破線で示す正しいｄ軸、ｑ軸とはずれてしまう。これによって、ｄ軸電流によってモータ２０に回転トルクが生じる。
【００３３】
本実施形態では、オフセット誤差θofsにより電気角を補正することで、計算の前提となるｄ軸、ｑ軸を正しいものに近づけることができる。
【００３４】
なお、オフセット誤差θofsは、取り付け誤差によるものであり、基本的に変動するものではないが、適当な頻度で上述の補正動作を繰り返し行ってもよい。
【００３５】
図４は、別の実施形態であり、回転数演算部３０の出力は、メモリ３６に供給される。このメモリ３６には、表１に示すように、回転数とオフセット誤差（ずれ角）の関係が記憶されている。
【００３６】
すなわち、放電電流をｄ軸からずらして流した場合における、（ｉ）回転方向、（ｉｉ）回転数、（ｉｉｉ）ずれ角の関係を実験により予め求め、これがメモリ３６に記憶されている。そこで、放電電流によりｄ軸電流のみを流している際の、モータ回転数Ｎにより、対応するずれ角をメモリ３６から読み出し、これをオフセット誤差θofsとして補正部２４に供給することで、補正部におけるオフセット誤差θofsを正しい値に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態の構成を示す図である。
【図２】オフセット誤差θofsを求める動作を説明する図である。
【図３】ｄ軸、ｑ軸のずれを示す図である。
【図４】別の実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０，３２  減算器  、１２，３４  ＰＩ演算器、１４，２６  座標変換部、１６  ＰＷＭ変換部、１８  インバータ、２０  モータ、２２  角度センサ、２４  補正部、２８  電流センサ、３０  回転数演算部、３６  メモリ、４０  バッテリ、４２  コンデンサ。
【図１】
2007228700.tif 000003
【図２】
2007228700.tif 000004
【図３】
2007228700.tif 000005
【図４】
2007228700.tif 000006