JP7444001B2 - モータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの制御装置に関する。

モータの制御装置として、制御タイミングになると、モータの駆動制御を一時停止させてモータにかかる誘起電圧のピーク値を誘起電圧定数として取得し、その取得した誘起電圧定数によりモータの温度を推定し、その推定した温度に応じてモータのトルク指令値を調整することでモータの駆動を制御するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

しかしながら、上記制御装置では、制御タイミングから誘起電圧がピーク値になるまでモータの駆動制御が停止するため、その停止期間が比較的長いと、モータの駆動制御の再開時にモータの制御量が大きくなりモータの制御性が低下する懸念がある。例えば、モータの駆動制御の再開時にモータの制御量が大きくなることで、モータに過電流が流れモータの駆動が強制的に停止したり、モータの制御系全体が脈動したりするおそれがある。

特開２０１７－１０８５６８号公報

本発明の一側面に係る目的は、モータの制御装置において、モータの誘起電圧定数を算出する際にモータの制御性が低下することを抑制することである。

本発明に係る一つの形態であるモータの制御装置は、モータの回転数と誘起電圧定数とに基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、前記モータの駆動制御を停止させることで前記モータの各相に流れる電流を遮断しているときに前記モータの各相にかかる電圧をｄ軸電圧及びｑ軸電圧に変換し、前記ｑ軸電圧及び前記回転数により前記誘起電圧定数を算出する誘起電圧定数算出部とを備える。

これにより、モータの誘起電圧がピーク値になるまで待つことなく誘起電圧定数を算出することができるため、モータの駆動制御の再開時にモータの制御量が大きくなることを抑えることができ、モータの制御性が低下することを抑制することができる。

また、前記誘起電圧定数算出部は、前記モータの駆動制御を停止させたときに前記回転数が安定していない場合には、前記モータの駆動制御を再開させ、前記モータの駆動制御を再開させることにより前記回転数が安定した場合には、前記モータの駆動制御を再度停止させ、前記モータの駆動制御を再度停止したときに前記回転数が安定している場合には、前記誘起電圧定数を算出するように構成してもよい。

これにより、誘起電圧定数の算出精度を上げることができるため、その誘起電圧定数によりモータの駆動を制御することで、モータの制御性が低下することをさらに抑制することができる。

また、前記誘起電圧定数算出部は、前記モータの駆動制御を停止させる前において弱め界磁制御により前記モータの駆動が制御されていた場合で、かつ、前記モータの駆動制御を停止させたときに前記モータのロータの位置が誘起電圧取得不可領域外にある場合、前記誘起電圧定数を算出するように構成してもよい。

これにより、誘起電圧定数の算出精度を上げることができるため、その誘起電圧定数によりモータの駆動を制御することで、モータの制御性が低下することをさらに抑制することができる。

また、前記誘起電圧定数算出部は、前記ｄ軸電圧、前記ｑ軸電圧、及び前記回転数により前記誘起電圧定数を算出するように構成してもよい。

これにより、誘起電圧定数の算出精度を上げることができるため、その誘起電圧定数によりモータの駆動を制御することで、モータの制御性が低下することをさらに抑制することができる。

また、前記制御部は、前記誘起電圧定数により前記モータの温度を推定する温度推定部を備えるように構成してもよい。

これにより、モータの温度に対応する適正なトルク指令値を求めることができるため、そのトルク指令値によりモータの駆動を制御することで、モータの制御性が低下することをさらに抑制することができる。

また、本発明に係る一つの形態であるモータの制御装置は、前記モータの回転数により求められる電圧指令値と搬送波の電圧値との比較結果に応じた駆動信号を出力するドライブ回路と、前記駆動信号によりスイッチング素子がオン、オフすることにより、入力される直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動させるインバータ回路とを備え、前記制御部は、前記モータに流れる電流と前記電圧指令値と前記誘起電圧定数とにより前記回転数を推定する回転数推定部を備えるように構成してもよい。

本発明によれば、モータの制御装置において、モータの誘起電圧定数を算出する際にモータの制御性が低下することを抑制することができる。

実施形態のモータの制御装置の一例を示す図である。 第１実施例における誘起電圧定数算出部の動作を示すフローチャートである。 第２実施例における誘起電圧定数算出部の動作を示すフローチャートである。 第３実施例における誘起電圧定数算出部の動作を示すフローチャートである。 誘起電圧の一例を示す図である。 第４実施例における誘起電圧定数算出部の動作を示すフローチャートである。 誘起電圧の一例を示す図である。 実施形態のモータの制御装置の変形例を示す図である。

図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

図１は、実施形態のモータの制御装置の一例を示す図である。

図１に示す制御装置１は、例えば、車両（電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車など）に搭載されるモータＭ（永久磁石同期モータなど）を駆動するための制御装置であって、インバータ回路２と、制御回路３とを備える。なお、モータＭは、ロータ（回転子）の位置θ（ロータの基準位置から現在の位置までの位相）を検出し、その検出した位置θを制御回路３に出力する電気角検出部Ｓｐ（レゾルバなど）を備えている。また、互いに直列接続される分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２がモータＭのＵ相の入力端子とグランド（電源Ｐの負極端子）との間に接続されている。また、互いに直列接続される分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４がモータＭのＶ相の入力端子とグランドとの間に接続されている。また、互いに直列接続される分圧抵抗Ｒ５、Ｒ６がモータＭのＷ相の入力端子とグランドとの間に接続されている。

インバータ回路２は、電源Ｐから供給される直流電力を交流電力に変換してモータＭを駆動するものであって、コンデンサＣと、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６（ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）など）と、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２とを備える。すなわち、コンデンサＣの一方端が電源Ｐの正極端子及びスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５の各コレクタ端子に接続され、コンデンサＣの他方端が電源Ｐの負極端子及びスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６の各エミッタ端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ２のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｉ１を介してモータＭのＵ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ４のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｉ２を介してモータＭのＶ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ５のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ６のコレクタ端子との接続点はモータＭのＷ相の入力端子に接続されている。

コンデンサＣは、電源Ｐからインバータ回路２に出力される電圧を平滑する。

スイッチング素子ＳＷ１は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ１がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ１がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ２は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ２がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ２がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ３は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ３がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ３がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ４は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ４がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ４がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ５は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ５がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ５がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ６は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ６がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ６がローレベルであるときオフする。

スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がそれぞれオン、オフを繰り返すことで、電源Ｐから出力される直流の電圧が、互いに位相が１２０度ずつ異なる交流の電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換される。そして、交流の電圧ＶｕがモータＭのＵ相の入力端子に印加され、交流の電圧ＶｖがモータＭのＶ相の入力端子に印加され、交流の電圧ＶｗがモータＭのＷ相の入力端子に印加されることで、モータＭに互いに位相が１２０度ずつ異なる交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが流れ、モータＭのロータが回転する。

電流センサＳｉ１は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、モータＭのＵ相に流れる交流電流Ｉｕを検出して制御回路３に出力する。また、電流センサＳｉ２は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、モータＭのＶ相に流れる交流電流Ｉｖを検出して制御回路３に出力する。

制御回路３は、記憶部４と、ドライブ回路５と、演算部６とを備える。

記憶部４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。

ドライブ回路５は、ＩＣ（Integrated Circuit）などにより構成され、演算部６から出力されるＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊と搬送波の電圧値とを比較し、その比較結果に応じた駆動信号Ｓ１～Ｓ６をスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のそれぞれのゲート端子に出力する。なお、搬送波は、三角波、ノコギリ波（鋸歯状波）、逆ノコギリ波などとする。

例えば、ドライブ回路５は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波の電圧値以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともにローレベルの駆動信号Ｓ２を出力し、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波の電圧値より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともにハイレベルの駆動信号Ｓ２を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波の電圧値以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともにローレベルの駆動信号Ｓ４を出力し、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波の電圧値より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともにハイレベルの駆動信号Ｓ４を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波の電圧値以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともにローレベルの駆動信号Ｓ６を出力し、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波の電圧値より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともにハイレベルの駆動信号Ｓ６を出力する。

演算部６は、マイクロコンピュータなどにより構成され、回転数算出部７と、減算部８と、温度推定部９と、トルク制御部１０と、トルク／電流指令値変換部１１と、座標変換部１２と、減算部１３と、減算部１４と、電流制御部１５と、座標変換部１６と、誘起電圧定数算出部１７とを備える。例えば、マイクロコンピュータが記憶部４に記憶されているプログラムを実行することにより、回転数算出部７、減算部８、温度推定部９、トルク制御部１０、トルク／電流指令値変換部１１、座標変換部１２、減算部１３、減算部１４、電流制御部１５、座標変換部１６、及び誘起電圧定数算出部１７が構成される。

回転数算出部７は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位置θを用いてモータＭの回転数ωを算出する。例えば、回転数算出部７は、位置θを所定時間（演算部６のクロック周期など）で除算することにより回転数ωを求める。

減算部８は、外部から入力される回転数指令値ω＊と回転数算出部７から出力される回転数ωとの回転数差Δωを算出する。

温度推定部９は、誘起電圧定数算出部１７から出力される誘起電圧定数Ψａに基づいてモータＭの温度Ｔを推定する。例えば、温度推定部９は、記憶部４に記憶されている、モータＭの誘起電圧定数とモータＭの温度とが互いに対応付けられている情報を参照して、誘起電圧定数算出部１７から出力される誘起電圧定数Ψａに相当する誘起電圧定数に対応する温度を温度Ｔとして出力する。なお、誘起電圧定数Ψａは、モータＭの任意の相に流れていた電流を遮断した後にモータＭの任意の相にかかる誘起電圧のピーク値に相当する値とする。

トルク制御部１０は、減算部８から出力される回転数差Δω及び温度推定部９から出力される温度Ｔを用いてトルク指令値Ｔ＊を出力する。例えば、トルク制御部１０は、記憶部４に記憶されている、モータＭの回転数とモータＭのトルクとが互いに対応付けられている情報を参照して、回転数差Δωに相当する回転数に対応するトルクをトルク指令値Ｔ＊とする。また、トルク制御部１０は、温度推定部９から出力される温度Ｔが温度閾値Ｔｔｈ以上である場合、トルク指令値Ｔ＊を所定値分小さくして出力し、温度Ｔが温度閾値Ｔｔｈより小さい場合、トルク指令値Ｔ＊をそのまま出力する。なお、温度閾値Ｔｔｈは、モータＭのロータに設けられている永久磁石が減磁しない状態における温度Ｔの最大値とする。

トルク／電流指令値変換部１１は、トルク制御部１０から出力されるトルク指令値Ｔ＊を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に変換する。例えば、トルク／電流指令値変換部１１は、記憶部４に記憶されている、モータＭのトルクとｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とが互いに対応付けられている情報を参照して、トルク指令値Ｔ＊に相当するトルクに対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を出力する。

座標変換部１２は、電流センサＳｉ１により検出される交流電流Ｉｕ及び電流センサＳｉ２により検出される交流電流Ｉｖを用いて、モータＭのＷ相に流れる交流電流Ｉｗを求める。なお、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２により検出される電流は、交流電流Ｉｕ、Ｉｖの組み合わせに限定されず、交流電流Ｉｖ、Ｉｗの組み合わせ、または、交流電流Ｉｕ、Ｉｗの組み合わせでもよい。電流センサＳｉ１、Ｓｉ２により交流電流Ｉｖ、Ｉｗが検出される場合、座標変換部１２は、交流電流Ｉｖ、Ｉｗを用いて、交流電流Ｉｕを求める。また、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２により交流電流Ｉｕ、Ｉｗが検出される場合、座標変換部１２は、交流電流Ｉｕ、Ｉｗを用いて、交流電流Ｉｖを求める。

また、座標変換部１２は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位置θを用いて、交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ（逆起電力を制御するための電流成分）及びｑ軸電流Ｉｑ（トルクを制御するための電流成分）に変換する。例えば、座標変換部１２は、下記式１に示す変換行列Ｃ１を用いて、交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。なお、モータＭの駆動制御が一時停止した後、駆動制御が再開する際、電気角検出部Ｓｐにより検出される位置θに含まれるノイズ、及び、アナログ値からデジタル値に変換する際に交流電流Ｉｕ、Ｉｖに含まれる量子化誤差によりモータＭの制御量（回転数差Δωなど）が増大することでモータＭの制御性が低下するおそれがある。

また、インバータ回路２において、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２の他に、モータＭのＷ相に流れる交流電流Ｉｗを検出する電流センサＳｉ３をさらに備える場合、座標変換部１２は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位置θを用いて、電流センサＳｉ１～Ｓｉ３により検出される交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換するように構成してもよい。

減算部１３は、トルク／電流指令値変換部１１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、座標変換部１２から出力されるｄ軸電流Ｉｄとの電流差ΔＩｄを算出する。

減算部１４は、トルク／電流指令値変換部１１から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、座標変換部１２から出力されるｑ軸電流Ｉｑとの電流差ΔＩｑを算出する。

電流制御部１５は、減算部１３から出力される電流差ΔＩｄ及び減算部１４から出力される電流差ΔＩｑを用いたＰＩ（Proportional Integral）制御によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。例えば、電流制御部１５は、下記式２を用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出するとともに、下記式３を用いてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。なお、ＫｐはＰＩ制御の比例項の定数とし、ＫｉはＰＩ制御の積分項の定数とし、ＬｑはモータＭを構成するコイルのｑ軸インダクタンスとし、ＬｄはモータＭを構成するコイルのｄ軸インダクタンスとし、ωは回転数算出部７から出力される回転数とし、Ψａは誘起電圧定数算出部１７から出力される誘起電圧定数とする。

ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊＝Ｋｐ×電流差ΔＩｄ＋Ｋｉ×∫（電流差ΔＩｄ）－ωＬｑＩｑ・・・式２
ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊＝Ｋｐ×電流差ΔＩｑ＋Ｋｉ×∫（電流差ΔＩｑ）＋ωＬｄＩｄ＋ωΨａ・・・式３

すなわち、電流制御部１５は、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸電流指令値Ｉｄ＊との電流差ΔＩｄが小さくなるようにｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出するとともにｑ軸電流Ｉｑとｑ軸電流指令値Ｉｑ＊との電流差ΔＩｑが小さくなるようにｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。

座標変換部１６は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位置θを用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換する。例えば、座標変換部１６は、下記式４に示す変換行列Ｃ２を用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換する。

なお、回転数算出部７、減算部８、温度推定部９、トルク制御部１０、トルク／電流指令値変換部１１、座標変換部１２、減算部１３、減算部１４、電流制御部１５、及び座標変換部１６により制御部が構成されるものとする。すなわち、制御部は、モータＭの回転数ωと誘起電圧定数Ψａとに基づいてモータＭの駆動を制御する。

誘起電圧定数算出部１７は、モータＭの駆動制御を停止させることでモータＭの各相に流れる交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを遮断しているときにモータＭの各相にかかる誘起電圧としての電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑに変換し、少なくともｑ軸電圧Ｖｑと、回転数ωとにより誘起電圧定数Ψａを算出する。なお、交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを遮断するとはモータＭの駆動制御を停止させた後に、交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが減少した状態を意味する。例えば、交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値がほぼゼロまで減少した状態である。

＜第１実施例＞
図２は、第１実施例における誘起電圧定数算出部１７の動作の一例を示す図である。

まず、誘起電圧定数算出部１７は、誘起電圧定数算出タイミングになると、モータＭの駆動制御を停止させた後（ステップＳ１１）、電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを取得する（ステップＳ１２）。例えば、誘起電圧定数算出部１７は、誘起電圧定数算出タイミングになると、モータＭの駆動制御を停止させる旨の指示を電流制御部１５または座標変換部１６に送る。電流制御部１５は、モータＭの駆動制御を停止させる旨の指示を受け取ると、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊をそれぞれ強制的にゼロにする。または、座標変換部１６は、モータＭの駆動制御を停止させる旨の指示を受け取ると、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊をそれぞれ強制的にゼロにする。すると、駆動信号Ｓ１～Ｓ６がそれぞれローレベルになり、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がそれぞれ常時オフし、モータＭの各相に流れていた電流を遮断する。そして、誘起電圧定数算出部１７は、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点にかかる電圧と分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値とによりモータＭのＵ相にかかる電圧Ｖｕを求める。また、誘起電圧定数算出部１７は、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点にかかる電圧と分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値とによりモータＭのＶ相にかかる電圧Ｖｖを求める。また、誘起電圧定数算出部１７は、分圧抵抗Ｒ５、Ｒ６の接続点にかかる電圧と分圧抵抗Ｒ５、Ｒ６の抵抗値とにより電圧Ｖｗを求める。なお、分圧抵抗Ｒ１～Ｒ６の代わりにモータＭの各相にそれぞれ電圧センサを設けてもよい。このように構成する場合、誘起電圧定数算出部１７は、モータＭのＵ相に設けられる電圧センサにより電圧Ｖｕを取得し、モータＭのＶ相に設けられる電圧センサにより電圧Ｖｖを取得し、モータＭのＷ相に設けられる電圧センサにより電圧Ｖｗを取得する。

次に、誘起電圧定数算出部１７は、電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑに変換する（ステップＳ１３）。例えば、誘起電圧定数算出部１７は、上記式１に示す変換行列Ｃ１を用いて、電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑに変換する。

次に、誘起電圧定数算出部１７は、ｑ軸電圧Ｖｑ及び回転数ωにより誘起電圧定数Ψａを算出する（ステップＳ１４）。例えば、誘起電圧定数算出部１７は、誘起電圧定数Ψａ＝ｑ軸電圧Ｖｑ／回転数ωを計算することにより、誘起電圧定数Ψａを求める。なお、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑは下記式５により求められるものとし、ＲはモータＭを構成するコイルの抵抗成分とし、ｐは微分演算子とする。これにより、下記式５のｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑにゼロを代入することで、誘起電圧定数Ψａ＝ｑ軸電圧Ｖｑ／回転数ωを得ることができる。

そして、誘起電圧定数算出部１７は、モータＭの駆動制御を再開させて、誘起電圧定数Ψａの算出処理を終了する（ステップＳ１５）。例えば、誘起電圧定数算出部１７は、モータＭの駆動制御を再開させる旨の指示を電流制御部１５または座標変換部１６に送る。電流制御部１５は、モータＭの駆動制御を再開させる旨の指示を受け取ると、電流差ΔＩｄ及び電流差ΔＩｑを用いたＰＩ制御により求めたｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を出力する。または、座標変換部１６は、モータＭの駆動制御を再開させる旨の指示を受け取ると、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊から変換したＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊を出力する。

なお、誘起電圧定数算出部１７は、複数の誘起電圧定数を算出し、それら誘起電圧定数の平均値を、誘起電圧定数Ψａとして出力するように構成してもよい。これにより、誘起電圧定数Ψａの算出精度を上げることができる。

第１実施例によれば、モータＭの誘起電圧がピーク値になるまで待つことなく、任意の誘起電圧定数算出タイミングで誘起電圧定数Ψａを算出することができるため、モータＭの駆動制御の再開時にモータＭの制御量が大きくなることを抑えることができ、モータＭの制御性が低下することを抑制することができる。

＜第２実施例＞
図３は、第２実施例における誘起電圧定数算出部１７の動作の一例を示す図である。なお、図３に示すステップＳ１１～Ｓ１３、Ｓ１５は、図２に示すステップＳ１１～Ｓ１３、Ｓ１５と同様であるため、その説明を省略する。

誘起電圧定数算出部１７は、電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑに変換した後（ステップＳ１３）、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑ、及び回転数ωにより誘起電圧定数Ψａを算出する（ステップＳ１４´）。例えば、誘起電圧定数算出部１７は、下記式６を計算することにより、誘起電圧定数Ψａを求める。なお、｜Ｖｄｑ｜はモータＭの任意の相に電流が流れなくなった後にモータＭの任意の相にかかる誘起電圧のピーク値と（３／２）^１／２との乗算値に相当する値とし、下記式７により求められるものとする。また、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑは下記式８により求められるものとし、Δθは電気角検出部Ｓｐのオフセット誤差や位置θをアナログ値からデジタル値に変換する際の量子化誤差により位置θに含まれる誤差とする。すなわち、誘起電圧定数算出部１７は、ｄ軸電圧Ｖｄの２乗とｑ軸電圧Ｖｑの２乗との和のルートの値を回転数ωで除算することにより誘起電圧定数Ψａを求める。

なお、誘起電圧定数算出部１７は、複数の誘起電圧定数を算出し、それら誘起電圧定数の平均値を、誘起電圧定数Ψａとして出力するように構成してもよい。これにより、誘起電圧定数Ψａの算出精度を上げることができる。

第２実施例によれば、第１実施例と同様に、モータＭの誘起電圧がピーク値になるまで待つことなく誘起電圧定数Ψａを算出することができるため、モータＭの駆動制御の再開時にモータＭの制御量が大きくなることを抑えることができ、モータＭの制御性が低下することを抑制することができる。

また、第２実施例によれば、誘起電圧定数Ψａの算出精度を上げることができるため、その誘起電圧定数ΨａによりモータＭの駆動を制御することで、モータＭの駆動の制御性が低下することをさらに抑制することができる。

＜第３実施例＞
図４は、第３実施例における誘起電圧定数算出部１７の動作の一例を示す図である。なお、図４に示すステップＳ１１～Ｓ１５は、図２に示すステップＳ１１～Ｓ１５と同様であるため、その説明を省略する。

誘起電圧定数算出部１７は、誘起電圧定数算出タイミングになり、モータＭの駆動制御を停止させた後（ステップＳ１１）、回転数ωが安定しているか否かを判断する（Ｓ１６）。例えば、誘起電圧定数算出部１７は、回転数ωの変動の大きさが閾値ｔｈ１以上である場合、回転数ωが安定していないと判断し、回転数ωの変動の大きさが閾値ｔｈ１より小さい場合、回転数ωが安定していると判断する。または、誘起電圧定数算出部１７は、トルク制御部１０から出力されるトルク指令値Ｔ＊の変動の大きさが閾値ｔｈ２以上である場合、回転数ωが安定していないと判断し、トルク指令値Ｔ＊の変動の大きさが閾値ｔｈ２より小さい場合、回転数ωが安定していると判断する。または、誘起電圧定数算出部１７は、モータＭの任意の相の電圧の変動の大きさが閾値ｔｈ３以上である場合、回転数ωが安定していないと判断し、モータＭの任意の相の電圧の変動の大きさが閾値ｔｈ３より小さい場合、回転数ωが安定していると判断する。

次に、誘起電圧定数算出部１７は、回転数ωが安定していないと判断すると（ステップＳ１６：Ｎｏ）、モータＭの駆動制御を再開させた後（ステップＳ１７）、回転数ωが安定するまで回転数ωが安定しているか否かを繰り返し判断し（ステップＳ１８：Ｎｏ）、回転数ωが安定していると判断すると（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に戻り、再度、モータＭの駆動制御を停止させる。

そして、誘起電圧定数算出部１７は、回転数ωが安定していると判断すると（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２～Ｓ１５の処理を行う。

すなわち、モータＭの負荷（トルク）が変動することで回転数ωが安定しなくなると、図５（ａ）に示すように、モータＭの駆動制御を停止させたとき（位置θ１）、モータＭの任意の相にかかる誘起電圧の振幅値が変動するため、誘起電圧定数Ψａの算出精度が低下してしまう。そこで、第３実施例では、回転数ωが変動している場合、図５（ｂ）に示すように、位置θ２においてモータＭの駆動制御を一時再開させることで回転数ωを回転数指令値ω＊に近づけて回転数ωを安定させることにより、誘起電圧の振幅値を安定させる。これにより、第３実施例では、モータＭの駆動制御を再度停止させたとき（位置θ３）、誘起電圧の振幅値を安定させて誘起電圧定数Ψａを算出することができるため、誘起電圧定数Ψａの算出精度を上げることができる。すなわち、誘起電圧定数算出部１７は、モータＭの駆動制御を停止させたときに回転数ωが安定していない場合には、モータＭの駆動制御を再開させ、モータＭの駆動制御を再開させることにより回転数ωが安定した場合には、モータＭの駆動制御を再度停止させ、モータＭの駆動制御を再度停止したときに回転数ωが安定している場合には、誘起電圧定数Ψａを算出する。

なお、誘起電圧定数算出部１７は、複数の誘起電圧定数を算出し、それら誘起電圧定数の平均値を、誘起電圧定数Ψａとして出力するように構成してもよい。これにより、誘起電圧定数Ψａの算出精度を上げることができる。

また、図４に示すステップＳ１４を、図３に示すステップＳ１４´に置き換えてもよい。

第３実施例によれば、第１実施例と同様に、モータＭの誘起電圧がピーク値になるまで待つことなく誘起電圧定数Ψａを算出することができるため、モータＭの駆動制御の再開時にモータＭの制御量が大きくなることを抑えることができ、モータＭの制御性が低下することを抑制することができる。

また、第３実施例によれば、誘起電圧定数Ψａの算出精度を上げることができるため、その誘起電圧定数ΨａによりモータＭの駆動を制御することで、モータＭの駆動の制御性が低下することをさらに抑制することができる。

＜第４実施例＞
図６は、第４実施例における誘起電圧定数算出部１７の動作の一例を示す図である。なお、図６に示すステップＳ１１～Ｓ１５は、図２に示すステップＳ１１～Ｓ１５と同様であるため、その説明を省略する。

誘起電圧定数算出部１７は、誘起電圧定数算出タイミングになり、モータＭの駆動制御を停止させた後（ステップＳ１１）、モータＭの駆動制御を停止させる前において、弱め界磁制御によりモータＭの駆動が制御されていたか否かを判断する（Ｓ１９）。例えば、誘起電圧定数算出部１７は、モータＭの駆動制御を停止させる前において、トルク／電流指令値変換部１１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊がマイナスの値である場合、弱め界磁制御によりモータＭの駆動が制御されていたと判断し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊がゼロである場合、弱め界磁制御によりモータＭの駆動が制御されていなかったと判断する。

次に、誘起電圧定数算出部１７は、弱め界磁制御によりモータＭの駆動が制御されていなかったと判断した場合（ステップＳ１９：Ｎｏ）、ステップＳ１２～Ｓ１５の処理を行う。

一方、誘起電圧定数算出部１７は、弱め界磁制御によりモータＭの駆動が制御されていたと判断した場合（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、モータＭのロータの位置θを取得する（ステップＳ２０）。

また、誘起電圧定数算出部１７は、ロータが１回転する際の全ての位置θのうち、電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが電源Ｐの電圧に固定されて誘起電圧を正しく取得することができない領域（以下、誘起電圧取得不可領域という）を求める（ステップＳ２１）。例えば、誘起電圧定数算出部１７は、トルク／電流指令値変換部１１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊により誘起電圧取得不可領域を求める。なお、ステップＳ２０、Ｓ２１の順番を互いに入れ替えてもよい。

そして、誘起電圧定数算出部１７は、位置θが誘起電圧取得不可領域外にあると判断すると、すなわち、誘起電圧を正しく取得することが可能な領域内に位置θがあると判断すると（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２～Ｓ１５の処理を行う。例えば、誘起電圧定数算出部１７は、ステップＳ１２において、電圧Ｖｕ＝誘起電圧のピーク値×ｓｉｎ（θ－π／２）、電圧Ｖｖ＝誘起電圧のピーク値×ｓｉｎ（θ－π／２－２π／３）、及び電圧Ｖｗ＝誘起電圧のピーク値×ｓｉｎ（θ－π／２－４π／３）を計算することにより、電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを求める。

すなわち、モータＭの駆動制御を停止させる前において、弱め界磁制御によりモータＭの駆動が制御されていなかった場合、図７（ａ）に示すように、モータＭの任意の相にかかる誘起電圧のピーク値が電源Ｐの正極端子の電圧Ｖｐ及び負極端子の電圧Ｖｎを超えないため、誘起電圧定数算出部１７は、任意の位置θにおいて誘起電圧を正しく取得することができる。一方、モータＭの駆動制御を停止させる前において、弱め界磁制御によりモータＭの駆動が制御されていた場合、図７（ｂ）に示すように、モータＭの任意の相にかかる誘起電圧のピーク値付近が電圧Ｖｐ及び電圧Ｖｎに固定されてしまうため、誘起電圧定数算出部１７は、ピーク値付近の誘起電圧（誘起電圧取得不可領域内の誘起電圧）を正しく取得することができない。そこで、第４実施例では、モータＭの駆動制御を停止させる前において、弱め界磁制御によりモータＭの駆動が制御されていた場合、位置θが誘起電圧取得不可領域外であるときのみ、すなわち、誘起電圧を正しく取得することができるときのみ、誘起電圧定数Ψａを算出する。これにより、誘起電圧定数Ψａの算出精度を上げることができる。

なお、誘起電圧定数算出部１７は、複数の誘起電圧定数を算出し、それら誘起電圧定数の平均値を、誘起電圧定数Ψａとして出力するように構成してもよい。これにより、誘起電圧定数Ψａの算出精度を上げることができる。

また、図６に示すステップＳ１４を、図３に示すステップＳ１４´に置き換えてもよい。

第４実施例によれば、第１実施例と同様に、モータＭの誘起電圧がピーク値になるまで待つことなく誘起電圧定数Ψａを算出することができるため、モータＭの駆動制御の再開時にモータＭの制御量が大きくなることを抑えることができ、モータＭの制御性が低下することを抑制することができる。

また、第４実施例によれば、誘起電圧定数Ψａの算出精度を上げることができるため、その誘起電圧定数ΨａによりモータＭの駆動を制御することで、モータＭの駆動の制御性が低下することをさらに抑制することができる。

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

＜変形例＞
図８は、実施形態のモータＭの制御装置１の変形例を示す図である。なお、図８において、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図８に示す制御装置１において、図１に示す制御装置１と異なる点は、電気角検出部Ｓｐが省略されている点と、演算部６において回転数算出部７の替わりに回転数推定部１８を備えている点である。例えば、マイクロコンピュータが記憶部４に記憶されているプログラムを実行することにより、回転数推定部１８が構成される。

回転数推定部１８は、座標変換部１２から出力されるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ、並びに、電流制御部１５から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を用いて、回転数ω及び位置θを推定する。例えば、回転数推定部１８は上記式５に示す電圧方程式を用いて回転数ωを求め、その求めた回転数ωに所定時間（演算部６のクロック周期など）を乗算することにより位置θを求める。なお、Ψａは、誘起電圧定数算出部１７から出力される誘起電圧定数とする。

誘起電圧定数算出部１７は、上記第１～第４実施例により、誘起電圧定数Ψａを算出する。なお、誘起電圧定数算出部１７は、誘起電圧定数Ψａを算出する際、回転数推定部１８から出力される回転数ωを用いるものとする。また、回転数算出部１８、減算部８、温度推定部９、トルク制御部１０、トルク／電流指令値変換部１１、座標変換部１２、減算部１３、減算部１４、電流制御部１５、及び座標変換部１６により制御部が構成されるものとする。

このように構成しても、モータＭの誘起電圧がピーク値になるまで待つことなく誘起電圧定数Ψａを算出することができるため、モータＭの駆動制御の再開時にモータＭの制御量が大きくなることを抑えることができ、モータＭの制御性が低下することを抑制することができる。

また、実施形態の制御装置１は、誘起電圧定数Ψａを算出する際にモータＭの駆動制御を停止させる期間を比較的短くすることができるため、図８に示す制御装置１のように、回転数ωの推定時に回転数ωに含まれる誤差が比較的大きく、モータＭの駆動制御が一時停止してから再開する際にモータＭの制御量（回転数差Δωなど）が大きくなり易い構成に対して特に有効である。

１ 制御装置
２ インバータ回路
３ 制御回路
４ 記憶部
５ ドライブ回路
６ 演算部
７ 回転数算出部
８ 減算部
９ 温度推定部
１０ トルク制御部
１１ トルク／電流指令値変換部
１２ 座標変換部
１３ 減算部
１４ 減算部
１５ 電流制御部
１６ 座標変換部
１７ 誘起電圧定数算出部
１８ 回転数推定部

Claims (6)

1. モータの回転数と誘起電圧定数とに基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、
   前記モータの駆動制御を停止させることで前記モータの各相に流れる電流を遮断しているときに前記モータの各相にかかる電圧をｄ軸電圧及びｑ軸電圧に変換し、前記ｑ軸電圧及び前記回転数により前記誘起電圧定数を算出する誘起電圧定数算出部と、
   を備え、
   前記誘起電圧定数算出部は、前記モータの駆動制御を停止させたときに前記回転数が安定していない場合には、前記モータの駆動制御を再開させ、
   前記モータの駆動制御を再開させることにより前記回転数が安定した場合には、前記モータの駆動制御を再度停止させ、
   前記モータの駆動制御を再度停止したときに前記回転数が安定している場合には、前記誘起電圧定数を算出する
   モータの制御装置。
2. 請求項１に記載のモータの制御装置であって、
   前記誘起電圧定数算出部は、前記モータの駆動制御を停止させる前において弱め界磁制御により前記モータの駆動が制御されていた場合で、かつ、前記モータの駆動制御を停止させたときに前記モータのロータの位置が誘起電圧取得不可領域外にある場合、前記誘起電圧定数を算出する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータの制御装置であって、
   前記誘起電圧定数算出部は、前記ｄ軸電圧、前記ｑ軸電圧、及び前記回転数により前記誘起電圧定数を算出する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載のモータの制御装置であって、
   前記制御部は、前記誘起電圧定数により前記モータの温度を推定する温度推定部を備える
   ことを特徴とするモータの制御装置。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載のモータの制御装置であって、
   前記モータの回転数により求められる電圧指令値と搬送波の電圧値との比較結果に応じた駆動信号を出力するドライブ回路と、
   前記駆動信号によりスイッチング素子がオン、オフすることにより、入力される直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動させるインバータ回路と、
   を備え、
   前記制御部は、前記モータに流れる電流と前記電圧指令値と前記誘起電圧定数とにより前記回転数を推定する回転数推定部を備える
   ことを特徴とするモータの制御装置。
6. 請求項１に記載のモータの制御装置であって、
   前記誘起電圧定数算出部は、
   前記回転数の変動の大きさが第１閾値以上である場合、前記モータのトルク指令値の変動の大きさが第２閾値以上である場合、または、前記モータの任意の相の電圧の変動の大きさが第３閾値以上である場合、前記回転数が安定していないと判断し、
   前記回転数の変動の大きさが前記第１閾値より小さい場合、前記トルク指令値の変動の大きさが前記第２閾値より小さい場合、または、前記任意の相の電圧の変動の大きさが前記第３閾値より小さい場合、前記回転数が安定していると判断する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
   

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