(57)【要約】 【課題】車両の走行中に積極的にモーターの零電流制御を行って頻繁にレゾルバオフセットを測定し、これを補正することができるレゾルバオフセット測定方法を提供する。【解決手段】本発明のレゾルバオフセット測定方法は、モーターのトルク指令値及び前記モーターの磁束値または逆磁束値がそれぞれ所定の第１範囲および第２範囲内に属するか否かを判断するモーター状態判断段階と、前記モーターのトルク指令値が前記第１範囲に属し、前記モーターの磁束値または逆磁束値が前記第２範囲内に属する場合、所定の時間の間、前記モーターを零電流制御する零電流制御段階と、前記所定の時間の間、レゾルバのオフセットを測定するオフセット測定段階とを含んでなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターのトルク指令値及び前記モーターの磁束値または逆磁束値がそれぞれ所定の第１範囲および第２範囲内に属するか否かを判断するモーター状態判断段階と、
前記モーターのトルク指令値が前記第１範囲に属し、前記モーターの磁束値または逆磁束値が前記第２範囲内に属する場合、所定の時間の間、前記モーターを零電流制御する零電流制御段階と、
前記所定の時間の間、レゾルバのオフセットを測定するオフセット測定段階と、
を含んでなることを特徴とする、レゾルバオフセット測定方法。
【請求項２】
前記第１範囲および前記第２範囲は、車両運行中に前記モーターへ駆動電力を提供するインバーターのＰＷＭ制御をオフすることが可能な範囲であることを特徴とする、請求項１に記載のレゾルバオフセット測定方法。
【請求項３】
前記第２範囲は、前記モーターの弱磁束制御が行われない範囲によって決定されたことを特徴とする、請求項１に記載のレゾルバオフセット測定方法。
【請求項４】
前記第２範囲は、前記モーターの速度が所定の値以上となるようにする範囲で決定されたことを特徴とする、請求項１に記載のレゾルバオフセット測定方法。
【請求項５】
前記オフセット測定段階の後、前記モーターのトルク指令値が前記第１範囲に属し、前記モーターの磁束値または逆磁束値が前記第２範囲内に属する条件が維持される場合、前記モーターへ駆動電力を提供するインバーターのＰＷＭ制御をオフするＰＷＭオフ段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のレゾルバオフセット測定方法。
【請求項６】
モーターのトルク指令値及び前記モーターの磁束値または逆磁束値が、それぞれ車両運行中に前記モーターへ駆動電力を提供するインバーターのＰＷＭ制御をオフすることが可能な範囲に属する場合、所定の時間の間、前記モーターを零電流制御しながらレゾルバのオフセットを測定し、前記ＰＷＭ制御をオフすることを特徴とする、レゾルバオフセット測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバオフセット測定方法に係り、さらに詳しくは、車両の走行中に積極的にモーターの零電流制御を行って頻繁にレゾルバオフセットを測定し、これを補正することができるレゾルバオフセット測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車で使用する同期電動機や誘導電動機などのモーターの制御のために、モーターコントロールユニット（ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ：ＭＣＵ）が採用される。モーターコントロールユニットは、モーターの制御のためにモーターの磁束（ｆｌｕｘ）の位置に応じて座標系を設定する演算を行うが、この際、モーター回転子の絶対位置を検出するレゾルバが使われる。
【０００３】
レゾルバは、一種の変圧器であって、一次側巻線（入力）に励磁電圧を印加し、軸を回転させると、磁気的結合係数が変化して二次側巻線（出力）にキャリアの振幅が変化する電圧が発生する。
【０００４】
この電圧は、軸の回転角度に対してサインおよびコサイン状態に変化するように巻線が配列される。よって、サイン出力とコサイン出力のキャリアの振幅比を判読することにより、レゾルバの回転角度を知ることができる。
【０００５】
このような原理で作動するレゾルバは、モーターの速度情報と位相を検出して回転子の位置情報をモーターコントロールユニットへ提供し、この位置情報は、トルク指令および速度指令の生成のための情報として用いられる。
【０００６】
一方、レゾルバとモーター間の組立公差やレゾルバ内部コイルの位置の不正確性などの様々な原因により、レゾルバの出力にはオフセットが発生し、このようなオフセットにより正確な絶対位置を測定することが不可能になる。よって、レゾルバのオフセットを測定し補正する様々な方法が提案されている。
【０００７】
従来のレゾルバオフセット測定方法としては、車両走行中に零（ｚｅｒｏ）電流制御が可能なモードを判断して該当モード進入時のレゾルバのオフセットを測定する技法が知られている。
【０００８】
ところが、この従来の技術は、零電流の制御が可能な区間が主に零（ｚｅｒｏ）トルク区間であるから、実際走行の際に零トルク区間が少なくてレゾルバオフセットを測定する頻度が非常に低い。また、レゾルバオフセット測定のために零トルク区間を延長する場合、運転性に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００９】
前述の背景技術として説明された事項は、本発明の背景に対する理解増進のためのものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者に公知の従来の技術に該当することを認めるものと受け入れられてはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、車両の走行中に積極的にモーターの零電流制御を行って頻繁にレゾルバオフセットを測定し、これを補正することができるレゾルバオフセット測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための手段として、本発明は、
モーターのトルク指令値及び前記モーターの磁束値または逆磁束値がそれぞれ所定の第１範囲および第２範囲内に属するか否かを判断するモーター状態判断段階と、
前記モーターのトルク指令値が前記第１範囲に属し、前記モーターの磁束値または逆磁束値が前記第２範囲内に属する場合、所定の時間の間、前記モーターを零電流制御する零電流制御段階と、
前記所定の時間の間、レゾルバのオフセットを測定するオフセット測定段階と、
を含んでなるレゾルバオフセット測定方法を提供する。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記第１範囲および前記第２範囲は、車両運行中に前記モーターへ駆動電力を提供するインバーターのＰＷＭ制御をオフすることが可能な範囲であり得る。
【００１３】
本発明の一実施形態において、前記第２範囲の下限値は、前記モーターの弱磁束制御が行われない範囲によって決定できる。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記第２範囲の下限値は、前記モーターの速度が所定の値以上となるようにする範囲で決定できる。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記オフセット測定段階の後、前記モーターのトルク指令値が前記第１範囲に属し、前記モーターの磁束値または逆磁束値が前記第２範囲内に属する条件が維持される場合、前記モーターへ駆動電力を提供するインバーターのＰＷＭ制御をオフするＰＷＭオフ段階をさらに含むことができる。
【００１６】
上記目的を達成するための他の手段として、本発明は、モーターのトルク指令値及び前記モーターの磁束値または逆磁束値が、それぞれ車両運行中に前記モーターへ駆動電力を提供するインバーターのＰＷＭ制御をオフすることが可能な範囲に属する場合、所定の時間の間、前記モーターを零電流制御しながらレゾルバのオフセットを測定し、前記ＰＷＭ制御をオフするレゾルバオフセット測定方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
上述したような課題解決手段を有するレゾルバオフセット測定方法によれば、車両運行中に運転性に影響がない区間で積極的に零電流制御を行うことにより、レゾルバ補正を可能にする。これにより、前記レゾルバオフセット測定方法は、従来の技術と比較してレゾルバ補正進入頻度が著しく増加するため、レゾルバの出力値に対する信頼度を著しく向上させることができる。
【００１８】
また、前記レゾルバオフセット測定方法によれば、車両運行中に十分なレゾルバ補正進入頻度により車両組立工程上のレゾルバ補正を常に走行中に行うことにより、レゾルバ補正工程を削除することができるので、工程の単純化を実現することができる。
【００１９】
また、前記レゾルバオフセット測定方法によれば、レゾルバオフセット測定が可能な運行条件を、ＰＷＭ制御をオフすることが可能な区間に設定することにより、レゾルバオフセット補正と共にＰＷＭ制御オフを行って無駄なスイッチング損失を除去することができる。これにより、モーターシステムの効率が増加し、車両の燃費が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法が適用されるモーターコントロールユニットの一例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法を示す流れ図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法における走行パターンによるレゾルバオフセット測定が可能な区間を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法でレゾルバオフセット測定が可能な区間内のＤ軸電流、Ｑ軸電流及びＰＷＭ制御技法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の様々な実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法について説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法が適用されるモーターコントロールユニットの一例を示す構成図である。図１に示したモーターコントロールユニット（ＭＣＵ）は、モーターを制御するために設けられる統合制御モジュールの一種であって、モーターへ３相電圧を提供するインバーターまで含むものと示しているが、様々な変形が可能である。
【００２３】
図１を参照すると、モーターコントロールユニットは、電流指令生成部１１、電流制御器１２、軸変換部１３、ＰＷＭ生成部１４、インバーター１５及びレゾルバオフセット測定部１６を含むことができる。
【００２４】
電流指令生成部１１は、上位制御部（図示せず）からモーターを制御するための指令または車両状態に関連した情報の入力を受け、それに対応する電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を生成して出力する。上位制御部から入力される指令または車両状態に関連した情報は、トルク指令、速度指令及び磁束情報などを含むことができる。電流指令生成部１１は、入力される情報に対応するＤ軸及びＱ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を予めマッピングしておいた電流指令マップを含むことができる。
【００２５】
電流制御器１２は、インバーター電流がＤ軸及びＱ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を追従するように電流制御を行ってＤ軸及びＱ軸電圧Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を出力する。電流制御器１２は、インバーター１５からモーター２０へ供給される各相の電流を検出してＤＱ電流へ変換した実測電流のフィードバックを受け、実測電流がＤ軸及びＱ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を追従するようにＰＩ制御するＰＩ制御器を含むことができる。
【００２６】
軸変換部１３は、電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊をＤ軸／Ｑ軸＜−＞３相変換を行い、ＰＷＭ生成部１４は、変換された電圧指令値に基づいてＰＷＭスイッチング信号を生成してインバーター１５へ送り、これを基に、インバーター１５は内部スイッチング素子のスイッチングを介してモーターを駆動するための各相の電流を出力する。
【００２７】
レゾルバオフセット測定部１６は、本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法を実現する要素であって、上位制御部から電流指令生成部１１に入力されるトルク指令の範囲と、インバーター１５に入力される電圧Ｖｄｃとモーター速度ωｒの比で表わされる磁束（または逆磁束）の範囲に応じて、電流制御器１２に入力されるＤ軸及びＱ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を制御してレゾルバオフセットを測定可能な状態に進入するようにした後、レゾルバ１０のオフセットを測定することができる。モーター２０の速度ωｒは当該技術分野における公知の様々な方法で検出できる。
【００２８】
図２は本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法を示すフローチャートである。
【００２９】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法は、モーター２０のトルク指令値及びモーター２０の磁束値または逆磁束値がそれぞれ所定の第１範囲及び第２範囲内に属するか否かを判断するモーター状態判断段階（Ｓ１１、Ｓ１２及びＳ１３）と、モーター２０のトルク指令値が第１範囲に属し、モーター２０の磁束値または逆磁束値が前記第２範囲内に属する場合、所定の時間の間、前記モーターを零電流制御する零電流制御段階（Ｓ１４及びＳ１５）と、所定の時間の間、レゾルバのオフセットを測定するオフセット測定段階（Ｓ１６）とを含んで構成できる。
【００３０】
まず、レゾルバオフセット測定部１６は、レゾルバオフセット測定モードに進入して（Ｓ１１）レゾルバ１０のオフセットを測定しようとする場合、電流指令生成部１１に入力されるトルク指令、インバーター１５の入力電圧Ｖｄｃ及びモーター１０の速度を入力され、トルク指令の大きさ、入力電圧Ｖｄｃ及びモーターの速度ωｒを用いて磁束（または逆磁束）を演算した後、その大きさを確認する（Ｓ１２）。
【００３１】
段階Ｓ１２で、レゾルバオフセット測定部１６は次の式を用いて磁束を演算することができる。
【数１】
2017108599.tif 000003
式中、前記λｄはｄ軸鎖交磁束（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ ｉｎｔｅｒｌｉｎｋａｇｅ）であり、前記λｑはｑ軸鎖交磁束であり、前記λｍａｘはインバーター１５に入力される電圧Ｖｄｃ（すなわち、バッテリー電圧）とモーター速度ωｒの比率であって最大磁束を意味する。前記式の不等号の左辺は、λｍａｇであって、モーター内部の鎖交磁束の大きさになる。
【００３２】
本発明の一実施形態において、レゾルバオフセット測定部１６で測定される磁束は、インバーター１５に入力される電圧Ｖｄｃとモーター速度ωｒの比率である最大磁束λｍａｘが適用できる。また、レゾルバオフセット測定部１６は、演算された磁束をそのまま使用するか、或いはその逆数である逆磁束を後述のレゾルバオフセット測定有無の判断に適用することができる。
【００３３】
次いで、レゾルバオフセット測定部１６は、確認したトルク指令及び磁束値または逆磁束値がそれぞれ所定の第１範囲及び第２範囲内に属するか否かを判断することができる。レゾルバオフセット測定部１６は、トルク指令が所定の最小値Ａ１と最大値Ａ２との間に存在するか否かを判断し、磁束または逆磁束の大きさが所定の最小値Ｂ１と最大値Ｂ２との間に存在するか否かを判断する。
【００３４】
トルク指令及び磁束（逆磁束）の大きさを判断する基準となる範囲は、インバーター１５のＰＷＭ制御をオフすることが可能な条件に該当するもので、車両運転性に影響がない運転領域でＰＷＭ制御をオフして無駄なスイッチング損失を除去することにより、モーターシステムの効率を増加させることができ、車両の燃費を向上させることができる。
【００３５】
すなわち、段階Ｓ１３で、レゾルバオフセット測定部１６は、インバーター１５のＰＷＭ制御をオフしても、運転性に影響を及ぼさないトルク指令と磁束（逆磁束）の条件を判断し、この条件が充足される場合、後述するレゾルバオフセット測定のための零電流制御を行う。
【００３６】
特に、磁束の範囲を選定するときは、モーターの弱磁束制御が行われない範囲内でその下限値Ｂ１が決定されなければならない。すなわち、適切な下限値Ｂ１を選定してモーターが弱磁束に制御されない範囲でＰＷＭ制御がオフされるようにしなければならない。また、レゾルバ１０のオフセットを測定するためには一定の速度以上のモーター速度が必要なので、一定の水準以上の磁束値が選定されなければならないため、これを考慮して下限値Ｂ１が決定されなければならない。
【００３７】
次いで、段階Ｓ１３で判断された条件を満足する場合、レゾルバオフセット測定部１６は、レゾルバのオフセットを測定するために、Ｄ軸及びＱ軸電流を零（０、ｚｅｒｏ）電流に制御する。すなわち、レゾルバオフセット測定部１６は、電流指令生成部からトルク指令に基づいて出力される電流指令を無視し、Ｄ軸及びＱ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を０に設定して零電流制御が実行されるようにする。
【００３８】
また、本発明の一実施形態において、レゾルバオフセット測定部１６は、この零電流制御が行われる時間を積極的に所定の時間維持させる（Ｓ１５）。前述したように、本発明の一実施形態は、トルク指令及び磁束（逆磁束）の大きさを判断して、インバーターのＰＷＭをオフすることが可能な条件が満足される場合、零電流制御が行われるようにする。よって、積極的に零電流制御を行うことが可能な区間を決定することができ、それにより、単に零電流制御条件が満足されるときにのみレゾルバオフセットを特定する従来の技術に比べて、レゾルバ測定が可能な時間及び頻度を増加させることができる。
【００３９】
次いで、レゾルバオフセット測定部１６は、所定の時間間隔Ｃの間レゾルバオフセット測定のために必要なデータを収集し、そのデータに基づいてレゾルバオフセットを測定することができる。段階Ｓ１６では、レゾルバオフセット測定部１６は、段階Ｓ１４で行われる零電流制御によってＤ軸電流とＱ軸電流が０に収斂する場合、モーターの電圧方程式において電流成分が除去された状態でレゾルバオフセットを測定することができる。その後、レゾルバオフセット測定部１６は、インバーター１５のＰＷＭ制御をオフし（Ｓ１７）、車両の燃費向上を図ることができる。
【００４０】
図３は本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法で走行パターンによるレゾルバオフセット測定が可能な区間を示す。
【００４１】
図３に示すように、本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法では、トルク指令の基準区間および磁束（逆磁束）の基準区間内で随時レゾルバオフセット測定が可能な時点Ａが発生する。
【００４２】
図４は本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法でレゾルバオフセット測定が可能な区間内のＤ軸電流、Ｑ軸電流及びＰＷＭ制御技法を示す図である。
【００４３】
図４に示すように、トルク指令が所定の基準範囲内に進入し、磁束（逆磁束）（図示せず）も所定の基準範囲内に進入した場合、レゾルバオフセット測定部１６は、電流制御器１２に入力されるＤ軸及びＱ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を０に設定して零電流制御を開始し、零電流制御の収斂によってＤ軸電流とＱ軸電流は０になる。レゾルバオフセット測定部１６は、零電流制御される時間間隔Ｃを積極的に必要な分だけ設定してその間にレゾルバ１０のオフセットを測定し、その後、時間間隔Ｃを経過した場合に持続的にトルク指令と磁束が所定の範囲に維持される場合、インバーター１５のＰＷＭ制御をオフして燃費の向上を図る。
【００４４】
前述したように、本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法は、車両運行中に運転性に影響がない区間で積極的に零電流制御を行うことにより、レゾルバ補正を可能にする。これにより、従来の技術と比較してレゾルバ補正進入頻度が著しく増加してレゾルバの出力値に対する信頼度を著しく向上させることができる。また、車両運行中に十分なレゾルバ補正進入頻度により車両組立工程上のレゾルバ補正を常に走行中に行うことにより、レゾルバ補正工程を削除することができるので、工程の単純化に寄与することができる。
【００４５】
また、本発明の一実施形態に係るレゾルバオフセット測定方法は、レゾルバオフセット測定が可能な運行条件を、ＰＷＭ制御をオフすることが可能な区間に設定することにより、レゾルバオフセット補正と共にＰＷＭ制御オフを行って無駄なスイッチング損失を除去することができる。これにより、モーターシステムの効率が増加し、車両の燃費が向上する。
【００４６】
本発明は特定の実施形態について図示及び説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を逸脱しない範疇内において、本発明に多様な改良および変更を加え得ることは、当該分野における通常の知識を有する者にとって自明であろう。
【符号の説明】
【００４７】
１０    レゾルバ
１１    電流指令生成部
１２    電流制御器
１３    軸変換部
１４    ＰＷＭ生成部
１５    インバーター
１６    レゾルバオフセット測定部
２０    モーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017108599.tif 000007