CN115917955A - 电动机控制装置、电动机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机控制装置基于磁极位置传感器的磁极位置的测量结果，使用电动机的旋转角度的检测值来控制所述电动机，该电动机由三相交流电流驱动，并安装有测量转子的所述磁极位置的所述磁极位置传感器，该电动机控制装置中，将所述电动机处于三相短路时的所述三相交流电流中的任一相设为对象相，将表示所述对象相的电流值为峰值时的所述旋转角度的检测值的电流峰值时旋转角度与表示所述对象相的规定的电流波形为峰值时的所述旋转角度的基准旋转角度进行比较，基于该比较结果来校正所述旋转角度的检测值。

Description

电动机控制装置、电动机控制方法

技术领域

本发明涉及电动机控制装置和电动机控制方法。

背景技术

为了进行三相交流电动机的控制，测量转子的磁极位置的磁极位置传感器得到了广泛的应用。当磁极位置传感器的安装位置偏离原来的位置时，根据磁极位置传感器的磁极位置测量结果求出的电动机的旋转角度会产生误差，有可能导致电动机的电费下降和加速不良等。因此，通常的做法是预先求出与磁极位置传感器的安装位置的偏离相应的角度偏移，并利用该角度偏移校正旋转角度的误差。

作为使用角度偏移的旋转角度的校正方法，已知下述专利文献1的技术。专利文献1公开了一种电动机控制装置，该电动机控制装置预先计算电动机的旋转角度没有发生相位误差时的相电流作为相电流理论值，根据电动机端短路的状态下相电流检测部检测到的相电流与相电流理论值之差计算相位误差校正值，并使用该相位误差校正值对旋转角度进行相位校正。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017-212783号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

流经三相交流电动机的相电流通常使用电流传感器来检测，其检测值中包含了由电流传感器特性引起的误差(偏移误差、增益误差)。专利文献1的电动机控制装置中，由于这种相电流的检测误差的影响，相位误差校正值的精度降低。因此，关于三相交流电动机的旋转角度的计算精度还有改善的余地。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的电动机控制装置基于磁极位置传感器的磁极位置的测量结果，使用电动机的旋转角度的检测值来控制所述电动机，其中，所述电动机由三相交流电流驱动，并安装有测量转子的所述磁极位置的所述磁极位置传感器，所述电动机控制装置将所述电动机处于三相短路时的所述三相交流电流中的任一相设为对象相，将表示所述对象相的电流值为峰值时的所述旋转角度的检测值的电流峰值时旋转角度与表示所述对象相的规定的电流波形为峰值时的所述旋转角度的基准旋转角度进行比较，基于该比较结果来校正所述旋转角度的检测值。

本发明的电动机控制方法基于磁极位置传感器的磁极位置的测量结果，使用电动机的旋转角度的检测值来控制所述电动机，其中，所述电动机由三相交流电流驱动，并安装有测量转子的所述磁极位置的所述磁极位置传感器，在所述电动机控制方法中，将所述电动机处于三相短路时的所述三相交流电流中的任一相设为对象相，将表示所述对象相的电流值为峰值时的所述旋转角度的检测值的电流峰值时旋转角度与表示规定的电流波形为峰值时的所述旋转角度的基准旋转角度进行比较，基于所述电流峰值时旋转角度与所述基准旋转角度的比较结果，校正所述旋转角度的检测值，使用校正后的所述旋转角度的检测值，进行所述电动机的控制。

发明效果

根据本发明，能够高精度地求出三相交流电动机的旋转角度。

附图说明

图1是具备本发明的一实施方式所涉及的电动机控制装置的电动机驱动系统的整体结构图。

图2是表示本发明的一实施方式所涉及的电动机控制装置的功能结构的框图。

图3是本发明的一实施方式所涉及的旋转角度校正部的框图。

图4是本发明的第2实施方式所涉及的旋转角度校正部的框图。

图5是说明基准旋转角度βtmp的设定方法的具体例的图。

图6是本发明的第3实施方式所涉及的旋转角度校正部的框图。

图7是说明基准旋转角度βspd的设定方法的具体例的图。

具体实施方式

(第1实施方式)

下面，使用附图对本发明的第1实施方式进行说明。

图1是具备本发明的一实施方式所涉及的电动机控制装置的电动机驱动系统的整体结构图。在图1中，电动机驱动系统100包括电动机控制装置1、电动机2、逆变器3、旋转角度检测器41和高压电池5。

电动机控制装置1基于从车辆向电动机2请求的目标转矩所对应的转矩指令τ*，生成用于控制电动机2的驱动的栅极信号，并输出到逆变器3。另外，关于电动机控制装置1的详细内容将在后文中说明。

逆变器3具有逆变器电路31、PWM信号驱动电路32和平滑电容器33。PWM信号驱动电路32基于从电动机控制装置1输入的栅极信号，生成用于控制逆变器电路31具有的各开关元件的PWM信号，并输出到逆变器电路31。逆变器电路31具有分别对应于U相，V相和W相的上臂和下臂的开关元件。通过根据从PWM信号驱动电路32输入的PWM信号分别控制这些开关元件，从高压电池5提供的直流电被转换为交流电，并输出到电动机2。平滑电容器33对从高压电池5提供给逆变器电路31的直流电进行平滑化。

电动机2是由从逆变器3输出的三相交流电流旋转驱动的三相交流同步电动机，并且具有定子(stator)和转子(rotor)。当从逆变器3输入的交流电施加到设置在定子上的三相线圈Lu、Lv、Lw时，电动机2中三相交流电流iu、iv、iw导通，在各线圈中产生与三相交流电流iu、iv、iw相对应的磁通。在该各线圈的磁通与配置在转子上的永磁体的磁铁磁通之间产生吸引力和排斥力，从而在转子上产生转矩，对转子进行旋转驱动。

用于测量转子的磁极位置的磁极位置传感器4安装到电动机2。旋转角度检测器41根据磁极位置传感器4的输入信号运算与磁极位置相对应的电动机2的旋转角度θ，从而检测旋转角度θ。由旋转角度检测器41检测的旋转角度θ的检测值被输入到电动机控制装置1，并用于通过电动机控制装置1根据电动机2的感应电压的相位生成栅极信号来进行的交流电的相位控制。

这里，对于磁极位置传感器4，由铁芯和绕组构成的旋转变压器更为优选，但即使是使用GMR传感器等磁阻元件、霍尔元件的传感器也没有问题。只要能够测量转子的磁极位置，则可以使用任意传感器作为磁极位置传感器4。

电流传感器7配置在逆变器3和电动机2之间。电流传感器7检测使电动机2通电并旋转驱动的三相交流电流iu，iv，iw(U相交流电流iu，V相交流电流iv和W相交流电流iw)。电流传感器7例如使用霍尔电流传感器等构成。电流传感器7检测到的三相交流电流iu，iv，iw的检测结果被输入到电动机控制装置1，并用于由电动机控制装置1进行的栅极信号的生成。另外，图1示出了分别对应于U相、V相和W相设置三个电流传感器7的示例，但也可以将电流传感器7设为两个，根据三相交流电流iu、iv和iw之和为零来计算剩余一相的交流电流。此外，也可以通过插入在平滑电容器33和逆变器3之间的分流电阻等检测从高压电池5流入逆变器3的脉冲状的直流电流，基于该直流电流和从逆变器3施加到电动机2的三相交流电压Vu，Vv，Vw，来求出三相交流电流iu，iv，iw。

接着，对电动机控制装置1的详细内容进行说明。图2是表示本发明的一实施方式所涉及的电动机控制装置1的功能结构的框图。在图2中，电动机控制装置1包括电流指令生成部11、速度计算部12、旋转角度校正部13、三相/dq电流转换部14、电流控制部15、dq/三相电压转换部16和栅极信号生成部17这些各功能块。电动机控制装置1例如由微型计算机构成，可以通过在微型计算机中执行规定的程序来实现这些功能块。或者，这些功能块的一部分或全部可以使用逻辑IC、FPGA等硬件电路来实现。

电流指令生成部11基于所输入的转矩指令τ*和高压电池5的电源电压VB，运算d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*。这里，例如使用预先设定的电流指令映射、数学式等，求出与转矩指令τ*相对应的d轴电流指令id*、q轴电流指令iq*。

速度计算部12根据旋转角度θ的时间变化，运算表示电动机2的转速(旋转数)的电动机转速ωr。另外，电动机转速ωr可以是由角速度(rad/s)或旋转数(rpm)中的任一个表示的值。另外，这些值也可以相互转换使用。

旋转角度校正部13基于当电动机2处于三相短路状态时由电流传感器7测量到的三相交流电流iu，iv和iw，来校正由旋转角度检测器41求出的旋转角度θ的检测值，并输出校正后的旋转角度θc。另外，关于由旋转角度校正部13进行的旋转角度θ的校正方法的详细内容将在后文中叙述。

三相/dq电流转换部14基于由旋转角度校正部13得到的校正后的旋转角度θc，对电流传感器7检测到的三相交流电流iu、iv和iw进行dq转换，运算d轴电流值id和q轴电流值iq。

电流控制部15基于从电流指令生成部11输出的d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*、与从三相/dq电流转换部14输出的d轴电流值id和q轴电流值iq之间的偏差，运算与转矩指令τ*相对应的d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*，以使这些值分别一致。这里，例如通过PI控制等控制方式，求出与d轴电流指令id*和d轴电流值id的偏差相对应的d轴电压指令Vd*，以及与q轴电流指令iq*和q轴电流值iq的偏差相对应的q轴电压指令Vq*。

dq/三相电压转换部16对电流控制部15运算出的d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*，进行基于由旋转角度校正部13获得的校正后的旋转角度θc的三相转换，运算三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*(U相电压指令值Vu*、V相电压指令值Vv*和W相电压指令值Vw*)。由此，生成与转矩指令τ*相对应的三相电压指令Vu*，Vv*，Vw*。

栅极信号生成部17分别对从dq/三相电压转换部16输出的三相电压指令Vu*、Vv*和Vw*进行脉冲宽度调制，从而生成用于控制逆变器3的动作的栅极信号。具体地，基于从dq/三相电压转换部16输出的三相电压指令Vu*、Vv*和Vw*与规定的载波信号的比较结果，对于U相、V相和W相的各相生成脉冲状的电压。然后，基于所生成的脉冲状的电压，生成针对逆变器3的各相的开关元件的栅极信号。此时，使各相上臂的栅极信号Gup、Gvp、Gwp分别进行逻辑反转，生成下臂的栅极信号Gun、Gvn、Gwn。由栅极信号生成部17生成的栅极信号从电动机控制装置1输出到逆变器3的PWM信号驱动电路32，由PWM信号驱动电路32转换为PWM信号。由此，对逆变器电路31的各开关元件进行导通/截止控制，从而调整逆变器3的输出电压。

接着，对电动机控制装置1的旋转角度校正部13的动作进行说明。关于安装在电动机2上使用的磁极位置传感器4，由于安装时的作业精度或电动机2使用过程中产生的振动等原因，其安装位置有时会偏离原来的位置。若磁极位置传感器4的安装位置发生偏离，则磁极位置传感器4测量得到的磁极位置的测量结果产生误差，因此从旋转角度检测器41输出的旋转角度θ的检测值包含误差。这种旋转角度θ的误差可能导致电动机2的电费降低，加速不良等。因此，在本实施方式的电动机控制装置1中，旋转角度校正部13基于电动机2处于三相短路状态时由电流传感器7测量到的三相交流电流iu、iv和iw，校正电动机2驱动过程中从旋转角度检测器41输出的旋转角度θ的检测值。由此，可以使用校正后的旋转角度θc来实施电动机2的控制，其中，校正后的旋转角度θc抑制了因磁极位置传感器4的安装位置偏离而引起的旋转角度θ的误差。

图3是本发明的第1实施方式所涉及的旋转角度校正部13的框图。旋转角度校正部13构成为包括电流峰值时旋转角度获取部310、基准旋转角度获取部320、差分计算部330、角度偏移存储部340和减法部350这些各功能块。

电流峰值时旋转角度获取部310将电动机2处于三相短路时由电流传感器7测量到的三相交流电流iu、iv和iw中的任意一相作为对象相，获取该对象相的电流值的峰值时的旋转角度θ的检测值，以作为电流峰值时旋转角度θp。具体而言，例如，在将U相交流电流iu作为对象相时，若电动机2处于三相短路状态时，则电流峰值时旋转角度获取部310中检测U相交流电流iu变为最大峰值或最小峰值的定时。然后，通过获取在该定时从旋转角度检测器41输出的旋转角度θ的检测值，可以获取电流峰值时旋转角度θp。

另外，众所周知，三相短路状态是指在逆变器3的上臂或下臂的一方中，将所有三相开关元件设为导通，而在另一方中将所有三相开关元件设为截止的状态。例如，在电动机2搭载于电动汽车、混合动力汽车并被用作为该车辆的行驶用电动机时，当逆变器3停止时，由于车辆的行驶能量使电动机2的转子旋转，从而电动机2的感应电压上升。若该感应电压超过逆变器3的开关元件的耐压，则开关元件有可能被损坏。因此，通过将电动机2设为三相短路状态并使电流在电动机2中回流，由此来保护开关元件。

电流峰值时旋转角度获取部310能够例如通过以下两种方法中的任一种来检测U相交流电流iu变为最大峰值或最小峰值的定时。

(第1方法)

电流峰值时旋转角度获取部310在每个规定的采样周期获取从电流传感器7输出的U相交流电流iu的测量值。然后，比较获取到的各测量值与其之前的测量值之间的大小关系，获取大小关系反转时的测量值作为最大电流值或最小电流值。具体而言，在将第n次iu的测量值表示为iu_n，将其之前的第(n-1)次iu的测量值表示为iu_n-1的情况下，获取它们的大小关系从iu_n-1＜iu_n变化为iu_n-1＞iu_n时的测量值iu_n作为最大电流值iu_max。或者，获取它们的大小关系从iu_n-1＞iu_n变化为iu_n-1＜iu_n时的测量值iu_n作为最小电流值iu_min。

通过上述处理，可以获取最大电流值iu_max或最小电流值iu_min，因此，电流峰值时旋转角度获取部310多次重复实施该处理。由此，获取多个最大电流值iu_max或最小电流值iu_min。

当能够获取多个最大电流值iu_max或最小电流值iu_min时，电流峰值时旋转角度获取部310求出这些值的中间值。由此，求出最大电流值的中间值iu_max(med)或最小电流值的中间值iu_min(med)。

电流峰值时旋转角度获取部310将通过上述方式求出的最大电流值的中间值iu_max(med)或最小电流值的中间值iu_min(med)设定为U相交流电流iu的最大峰值或最小峰值。然后，获取测量到这些电流值时的旋转角度θ的检测值作为电流峰值时旋转角度θp。

(第2方法)

电流峰值时旋转角度获取部310在每个规定的采样周期获取从电流传感器7输出的U相交流电流iu的测量值。然后，比较获取到的各测量值与其之前的测量值之间的大小关系，获取大小关系反转时的测量值作为最大电流值或最小电流值。具体而言，通过与上述第1方法相同的方法，获取最大电流值iu_max或最小电流值iu_min。

当通过上述处理获取最大电流值iu_max或最小电流值iu_min时，电流峰值时旋转角度获取部310分别获取测量到这些电流值时的旋转角度θ的检测值。通过多次重复实施该处理，获取最大电流值iu_max或最小电流值iu_min和旋转角度θ的检测值的多个组合。

当获取到最大电流值iu_max或最小电流值iu_min和旋转角度θ的检测值的多个组合时，电流峰值时旋转角度获取部310基于这些组合，推定U相交流电流iu在最大峰值时或最小峰值时的旋转角度θ。例如，对于该旋转角度θ的推定，例如可以使用最小二乘法。具体而言，例如，使最大电流值iu_max或最小电流值iu_min对应于纵轴，使旋转角度θ对应于横轴，在二维图表上绘制这些组合，并且对各绘制点应用最小二乘法，从而在二维图表上求出表示最大电流值iu_max或最小电流值iu_min与旋转角度θ的关系的直线。然后，计算最大电流值iu_max或最小电流值iu_min的平均值，并在上述直线上求出与该平均值对应的旋转角度θ，由此来推定U相交流电iu在最大峰值时或最小峰值时的旋转角度θ。获取由此推定得到的旋转角度θ作为电流峰值时旋转角度θp。

另外，也可以通过上述说明的第1方法和第2方法以外的方法来获取电流峰值时旋转角度θp。另外，也可以将U相交流电流iu以外的电流、即V相交流电流iv或W相交流电流iw作为对象相，获取电流峰值时旋转角度θp。只要能够将电动机2处于三相短路时由电流传感器7测量到的三相交流电流iu、iv和iw中的任意一相作为对象相，获取该对象相的电流值的峰值时的旋转角度θ的检测值，以作为电流峰值时旋转角度θp，则可以用任意方法获取电流峰值时旋转角度θp。

图3示出了下述情况的示例，即：通过电流峰值时旋转角度获取部310获取θp＝300°作为针对U相交流电流iu的最大峰值的电流峰值时旋转角度θp，以及θp＝120°作为针对最小峰值的电流峰值时旋转角度θp。

基准旋转角度获取部320从三相交流电流iu、iv和iw中获取将与电流峰值时旋转角度获取部310相同的任一相作为对象相且该对象相的规定的电流波形为峰值时的旋转角度θ，以作为基准旋转角度β。这里，例如，在将U相交流电流iu作为对象相时，通过实验或模拟等事先获取磁极位置传感器4安装于原来的位置时的U相交流电流iu与旋转角度θ的检测值之间的关系。基于该关系，预先获取在U相交流电流iu变为最大峰值或最小峰值的定时的旋转角度θ的检测值，将其预先存储在基准旋转角度获取部320中。由此，在基准旋转角度获取部320中可以获取基准旋转角度β。

另外，也可以通过上述说明的方法以外的方法来获取基准旋转角度β。另外，在将U相交流电流iu以外的电流、即V相交流电流iv或W相交流电流iw作为对象相时，基准旋转角度获取部320只需获取这些对象相的基准旋转角度β即可。只要能够获取磁极位置传感器4安装于原来的位置时的对象相的电流波形为峰值时的旋转角度θ作为基准旋转角度β，则可以通过任意方法获取基准旋转角度β。

图3示出了下述情况的示例，即：通过基准旋转角度获取部320获取β＝310°作为针对U相交流电流iu的最大峰值的基准旋转角度β，以及β＝130°作为针对最小峰值的基准旋转角度β。

差分计算部330计算由电流峰值时旋转角度获取部310获取的电流峰值时旋转角度θp与由基准旋转角度获取部320获取的基准旋转角度β之间的差分。

角度偏移存储部340将由差分计算部330计算的电流峰值时旋转角度θp和基准旋转角度β之间的差分作为角度偏移Δβoffset进行存储。该角度偏移Δβoffset相当于由磁极位置传感器4的安装位置偏离引起的旋转角度θ的检测值的误差。在图3的示例中，关于最大峰值和最小峰值都是θp-β＝-10°，因此设定Δβoffset＝-10°。

减法部350从电动机2进行旋转驱动时从旋转角度检测器41输出的旋转角度θ的检测值中减去存储在角度偏移存储部340中的角度偏移Δβoffset。由此，校正旋转角度θ的检测值，以抑制由磁极位置传感器4的安装位置偏离引起的误差。

减法部350的减法结果作为校正后的旋转角度θc从旋转角度校正部13输出到图2中的三相/dq电流转换部14和dq/三相电压转换部16。由此，使用校正后的旋转角度θc，电动机控制装置1进行电动机2的控制。

这里，在下文中说明与现有的旋转角度θ的校正方法相比，本实施方式的电动机控制装置1的旋转角度θ的校正方法的优点。

作为现有的旋转角度θ的校正方法，已知有如下方法：对电动机2处于三相短路时由电流传感器7检测到的三相交流电流iu、iv、iw进行dq转换，基于由此得到的d轴电流值id和q轴电流值iq，求出与磁极位置传感器4的安装位置偏离相对应的角度，计算角度偏移Δβoffset。然而，在这种现有的角度偏移Δβoffset的计算方法中，由于电流传感器7的三相交流电流iu、iv、iw的测量值中包含误差，因此在d轴电流值id和q轴电流值iq中产生电流检测误差。因此，不能准确地求出角度偏移Δβoffset。

下面将对d轴电流值id和q轴电流值iq的电流检测误差进行说明。在三相/dq电流转换部14中，通过由下式(1)表示的dq转换来计算d轴电流值id和q轴电流值iq。

[数学式1]

这里，在三相交流电流iu、iv、iw的测量值分别包含误差αu、αv、αw时，式(1)表示为下式(2)。

[数学式2]

若展开式(2)，则可获得下式(3)。

[数学式3]

式(3)右边第2项表示d轴电流值id和q轴电流值iq的电流检测误差。由此，在三相交流电流iu、iv、iw的测量值中包含误差时，由于在d轴电流值id和q轴电流值iq中产生电流检测误差，因此无法准确地求出角度偏移Δβoffset。特别是在电动机2成为高转速、高转矩的区域中，电流检测误差的影响变得显著。其结果是，例如在电动机2是车辆行驶用的电动机时，可能有损乘坐舒适性和行驶性能。

另一方面，在本实施方式的电动机控制装置1中，如上所述，旋转角度校正部13的电流峰值时旋转角度获取部310获取对象相的电流值峰值时的旋转角度θ的检测值作为电流峰值时旋转角度θp。即使三相交流电流iu、iv、iw的测量值中包含误差，该电流峰值时旋转角度θp也不会受到该误差的影响。以下对其理由进行说明。

例如，如图3所示，考虑下述情况，即：相对于原来的U相电流波形311，通过电流传感器7测量到电流波形312，该电流波形312包含有因偏移误差引起的上下偏离和因增益误差引起的振幅偏离。即使在这种情况下，原来的电流波形311的峰值位置与包含误差的电流波形312的峰值位置也相等。因此，根据电流波形312获取的电流峰值时旋转角度θp与原来的电流波形311为峰值时的旋转角度θ一致，而不受电流传感器7的测量误差的影响。也就是说，在本实施方式的电动机控制装置1中，与电流传感器7的测量误差无关，通过旋转角度校正部13的电流峰值时旋转角度获取部310，可以准确地获取与磁极位置传感器4的安装位置偏离相对应的电流峰值时旋转角度θp。

如上所述，在本实施方式的电动机控制装置1中，可以获取与磁极位置传感器4的安装位置偏离相对应的电流峰值时旋转角度θp，而与电流传感器7的测量误差无关。因此，与现有的旋转角度θ的校正方法相比，可以精确地求出角度偏移Δβoffset而不受电流传感器7的测量误差的影响。

根据以上说明的本发明的第1实施方式，起到以下的作用效果。

(1)电动机控制装置1使用基于磁极位置传感器4的磁极位置的测量结果的电动机2的旋转角度θ的检测值来控制电动机2，该电动机2由三相交流电流iu，iv，iw驱动，并安装有测量转子的磁极位置的磁极位置传感器4。电动机控制装置1通过旋转角度校正部13，将电动机2处于三相短路时的三相交流电流iu、iv、iw中的任意一相作为对象相，对表示该对象相的电流值峰值时的旋转角度θ的检测值的电流峰值时旋转角度θp与表示对象相的规定电流波形峰值时的旋转角度θ的基准旋转角度β进行比较，并基于该比较结果校正旋转角度θ的检测值。通过采用这种结构，能够高精度地求出三相交流电动机2的旋转角度θ。

(2)电动机控制装置1中的旋转角度校正部13包括：获取电流峰值时旋转角度θp的电流峰值时旋转角度获取部310；获取基准旋转角度β的基准旋转角度获取部320；计算由电流峰值时旋转角度获取部310获取的电流峰值时旋转角度θp与由基准旋转角度获取部320获取的基准旋转角度β之间的差分的差分计算部330；以及将由差分计算部330计算的差分作为角度偏移Δβoffset进行存储的角度偏移存储部340。旋转角度校正部13使用由角度偏移存储部340存储的角度偏移Δβoffset，基于在电动机2驱动过程中由磁极位置传感器4测量到的磁极位置的测量结果，校正旋转角度θ的检测值。通过采用这种结构，可以准确地求出角度偏移Δβoffset并校正旋转角度θ的检测值，而不受电流传感器7的测量误差的影响。

(3)作为第1方法，电流峰值时旋转角度获取部310能够获取在规定的采样周期内测量对象相的电流值时的多个最大电流值(例如iu_max)或最小电流值(例如iu_min)，并且获取在测量到该多个最大电流值或最小电流值的中间值(例如iu_max(med)或iu_min(med))的时间点的旋转角度θ的检测值作为电流峰值时旋转角度θp。通过采用这种结构，能够容易且准确地获取电流峰值时旋转角度θp。

(4)作为第2方法，电流峰值时旋转角度获取部310获取在规定的采样周期内测量到对象相的电流值时的最大电流值(例如iu_max)或最小电流值(例如iu_min)与旋转角度θ的检测值的多个组合，基于该多个组合，例如使用最小二乘法来推定对象相的电流值为峰值时的旋转角度θ，从而获取电流峰值时旋转角度θp。通过采用这种结构，能够更为准确地获取电流峰值时旋转角度θp。

(5)电动机控制装置1使用通过旋转角度校正部13校正旋转角度θ的检测值而求出的校正后的旋转角度θc来进行电动机2的控制。通过采用这种结构，可以抑制电流传感器7的电流检测误差的影响，准确地校正由磁极位置传感器4的安装位置偏离引起的旋转角度θ的误差，实现电动机2的适当控制。

(第2实施方式)

接着，使用附图对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，说明基于电动机2的转子的温度来使基准旋转角度改变的示例。

图4是本发明的第2实施方式所涉及的旋转角度校正部13A的框图。图4所示的旋转角度校正部13A与第1实施方式中所说明的图3的旋转角度校正部13相比，不同点在于基准旋转角度获取部320由基准旋转角度获取部320A代替。另外，本实施方式中的电动机驱动系统的结构和电动机控制装置的功能结构分别与在第1实施方式中说明的图1和图2相同。此外，关于旋转角度校正部13A中基准旋转角度获取部320A以外的部分，与图3的旋转角度校正部13相同。因此，在以下说明中，关于本发明的第2实施方式所涉及的电动机控制装置中基准旋转角度获取部320A以外的部分，省略说明。

基准旋转角度获取部320A获取电动机2的转子的温度Tr。另外，转子温度Tr例如可以从安装于电动机2的转子的温度传感器获取。或者，可以基于转子以外的温度，例如用于冷却电动机2的制冷剂的温度、大气温度等来推定转子温度Tr。

基准旋转角度获取部320A基于所获取的转子温度Tr的值，设定与转子温度Tr相对应的基准旋转角度βtmp的值，并输出到差分计算部330。例如，根据物理定律，用函数式表示转子温度Tr与基准旋转角度βtmp的关系，使用该函数式，可以在线计算出与转子温度Tr相对应的基准旋转角度βtmp。或者，可以通过实验、模拟等事先制作表示转子温度Tr和基准旋转角度βtmp的各种组合的映射信息，并且使用该映射信息离线求出与转子温度Tr相对应的基准旋转角度βtmp的值。由此，可以基于转子温度Tr使基准旋转角度βtmp的值改变。

在电动机2中，三相交流电流iu，iv，iw与旋转角度θ的关系根据转子温度Tr而变动。在本实施方式中，通过基于转子温度Tr的值使基准旋转角度βtmp改变，由此来反映该变动。以下，对该点进行详细说明。

若将电动机2中的d轴电压和q轴电压分别设为Vd、Vq，d轴电感和q轴电感分别设为Ld、Lq，各线圈的交链磁通设为

绕组电阻设为R，则在稳定状态下d轴电压Vd及q轴电压Vq的电压方程式分别用以下式(4)、(5)表示。

Vd＝－ωr·Ld·iq+R·id··· (4)

另外，基准旋转角度β由以下式(6)表示。

β＝atan (－id/iq) ··· (6)

在电动机2处于三相短路状态时，由于能够得到Vd＝Vq＝0，因此，设为Vd＝Vq＝0，并且关于id，iq对式(4)，(5)进行求解，将其结果代入式(6)，导出以下式(7)。

β＝atan (－ωr·Lq/R) ··· (7)

由式(7)可知，基准旋转角度β依赖于电动机转速ωr、q轴电感Lq以及绕组电阻R。这里，q轴电感Lq和绕组电阻R根据各线圈的温度、即转子温度Tr而变动。因此，若如第1实施方式那样使基准旋转角度β与转子温度Tr无关地保持恒定，则根据转子温度Tr的值，三相交流电流iu、iv和iw与基准旋转角度β之间的关系可能被破坏，从而在旋转角度校正部13中可能无法准确地获取角度偏移Δβoffset。其结果是，在电动机2的控制中转矩精度降低，可能引起电费恶化或加速不良等不利结果。

因此，在本实施方式中，在基准旋转角度获取部320A中，如上述那样基于转子温度Tr使基准旋转角度βtmp改变。旋转角度校正部13A使用该基准旋转角度βtmp代替恒定的基准旋转角度β，来计算角度偏移Δβoffset。由此，即使转子温度Tr变动，也可以准确地获取角度偏移Δβoffset。

图5是说明本发明的第2实施方式所涉及的基准旋转角度获取部320A中的基准旋转角度βtmp的设定方法的具体例的图。在图5中，(a)所示的矢量图400表示低温时的基准旋转角度βtmp，(b)所示的矢量图410表示高温时的基准旋转角度βtmp。在这些矢量图400和410中，将与预先设定的恒定的基准旋转角度β相对应的电流矢量表示为I1，将与温度所对应的基准旋转角度βtmp相对应的电流矢量表示为I1tmp，这些矢量之间的角度差表示为Δβtmp。

如矢量图400所示的低温时、以及矢量图410所示的高温时那样，在相对于与恒定的基准旋转角度β相对应的基准温度存在温度差的状态下，如上述那样，q轴电感Lq和绕组电阻R的值取决于转子温度Tr而变动。其结果是，d轴电流id和q轴电流iq在矢量图400、410中分别如id_tmp、iq_tmp那样变化。这里，通过在上述式(6)中设为id＝id_tmp，iq＝iq_tmp来计算基准旋转角度βtmp，并在矢量图400、410上表示为对d轴电流矢量id_tmp和q轴电流矢量iq_tmp进行合成而得到的电流矢量I1tmp的角度。因此，通过根据转子温度Tr求出上述的角度差Δβtmp，可以使用以下式(8)准确地计算基准旋转角度βtmp。

βtmp＝β+Δβtmp··· (8)

根据上述说明的本发明的第2实施方式，基准旋转角度获取部320A基于表示转子的温度的转子温度Tr使基准旋转角度βtmp改变。通过采用这种结构，即使在电动机2高温时或低温时，都可以准确地获取角度偏移Δβoffset。

(第3实施方式)

接着，使用附图对本发明的第3实施方式进行说明。在本实施方式中，说明基于电动机2的旋转数来使基准旋转角度改变的示例。

图6是本发明的第3实施方式所涉及的旋转角度校正部13B的框图。图6所示的旋转角度校正部13B与第1实施方式中所说明的图3的旋转角度校正部13相比，不同点在于基准旋转角度获取部320由基准旋转角度获取部320B代替。另外，本实施方式中的电动机驱动系统的结构和电动机控制装置的功能结构分别与在第1实施方式中说明的图1和图2相同。此外，关于旋转角度校正部13B中基准旋转角度获取部320B以外的部分，与图3的旋转角度校正部13相同。因此，在以下说明中，关于本发明的第3实施方式所涉及的电动机控制装置中基准旋转角度获取部320B以外的部分，省略说明。

基准旋转角度获取部320B从速度计算部12获取表示电动机2的旋转数的电动机转速ωr。然后，基于所获取的电动机转速ωr的值，设定与电动机转速ωr相对应的基准旋转角度βspd的值，并输出到差分计算部330。例如，根据物理定律，用函数式表示电动机转速ωr与基准旋转角度βspd的关系，使用该函数式，可以在线计算出与电动机转速ωr相对应的基准旋转角度βspd。或者，可以通过实验、模拟等事先制作表示电动机转速ωr和基准旋转角度βspd的各种组合的映射信息，并且使用该映射信息离线求出与电动机转速ωr相对应的基准旋转角度βspd的值。因此，可以基于电动机2的旋转数使基准旋转角度βspd改变。

在电动机2中，三相交流电流iu，iv，iw与旋转角度θ的关系根据电动机转速ωr而变动。在本实施方式中，通过基于电动机转速ωr的值使基准旋转角度βspd改变，由此来反映该变动。以下，对该点进行详细说明。

如第2实施方式中所说明的那样，由上述式(7)可知，基准旋转角度β依赖于电动机转速ωr、q轴电感Lq以及绕组电阻R。这里，在电动机2处于高旋转时，式(7)中可以忽略电动机转速ωr的变动带来的影响，但在低旋转时不能忽略其影响。因此，若如第1实施方式那样使基准旋转角度β与电动机转速ωr无关地保持恒定，则根据电动机转速ωr的值，三相交流电流iu、iv和iw与基准旋转角度β之间的关系可能被破坏，从而在旋转角度校正部13中可能无法准确地获取角度偏移Δβoffset。其结果是，在电动机2的控制中转矩精度降低，可能引起电费恶化或加速不良等不利结果。

因此，在本实施方式中，在基准旋转角度获取部320B中，如上述那样基于电动机转速ωr使基准旋转角度βspd改变。旋转角度校正部13B使用该基准旋转角度βspd代替恒定的基准旋转角度β，来计算角度偏移Δβoffset。由此，即使在电动机2处于低旋转时，也可以准确地获取角度偏移Δβoffset。

图7是说明本发明的第3实施方式所涉及的基准旋转角度获取部320B中的基准旋转角度βspd的设定方法的具体例的图。图7中，电动机2处于三相短路中的电动机转速ωr与d轴电流id、q轴电流iq以及基准旋转角度βspd的关系分别表示在曲线500、510、520中。

如图7所示，在电动机旋转数较高的区域，例如电动机转速ωr的值在2000[r/min]以上的区域中，即使电动机转速ωr发生变化，d轴电流id以及q轴电流iq也基本不发生变化，因此基准旋转角度βspd基本恒定。另一方面，在电动机旋转数较低的区域中，d轴电流id和q轴电流iq分别根据电动机转速ωr的变化而变化，基准旋转角度βspd也随之变动。因此，通过根据电动机转速ωr求出预先设定的恒定的基准旋转角度β与低旋转区域中的基准旋转角度βspd之间的差分Δβspd，可以使用以下式(9)准确地计算基准旋转角度βspd。

βspd＝β+Δβspd··· (9)

根据上述说明的本发明的第3实施方式，基准旋转角度获取部320B基于表示转子的旋转数的电动机转速ωr使基准旋转角度βspd改变。通过采用这种结构，即使在电动机2处于低旋转时，也可以准确地获取角度偏移Δβoffset。

另外，以上说明的实施方式和各种变形例只是一例，只要不有损发明的特征，本发明就不限定于这些内容。另外，各实施方式和各种变形例可以单独采用，也可以任意组合。例如，通过组合第2和第3实施方式，在电动机2处于三相短路中，无论为何种状态，都能够以适当的值获取依赖于电动机转速ωr、q轴电感Lq和绕组电阻R而变化的基准旋转角度β，从而准确地获取角度偏移Δβoffset。另外，虽然在上述中说明了各种实施方式和变形例，但是本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术构思的范围内可考虑到的其他方式也包括在本发明的范围内。

标号说明

1…电动机控制装置、2…电动机、3…逆变器、4…磁极位置传感器、5…高压电池、7…电流传感器、11…电流指令生成部、12…速度计算部、13、13A、13B…旋转角度校正部、14…三相/dq电流转换部、15…电流控制部、16…dq/三相电压转换部、17…栅极信号生成部、31…逆变器电路、32…PWM信号驱动电路、33…平滑电容器、41…旋转角度检测器、100…电动机驱动系统、310…电流峰值时旋转角度获取部、320、320A、320B…基准旋转角度获取部、330…差分计算部、340…角度偏移存储部、350…减法部。

Claims (7)

1.一种电动机控制装置，

该电动机控制装置基于磁极位置传感器的磁极位置的测量结果，使用电动机的旋转角度的检测值来控制所述电动机，其中，所述电动机由三相交流电流驱动，并安装有测量转子的所述磁极位置的所述磁极位置传感器，所述电动机控制装置的特征在于，

将所述电动机处于三相短路时的所述三相交流电流中的任一相设为对象相，将表示所述对象相的电流值为峰值时的所述旋转角度的检测值的电流峰值时旋转角度与表示所述对象相的规定的电流波形为峰值时的所述旋转角度的基准旋转角度进行比较，基于该比较结果来校正所述旋转角度的检测值。

2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，包括：

获取所述电流峰值时旋转角度的电流峰值时旋转角度获取部；

获取所述基准旋转角度的基准旋转角度获取部；

计算由所述电流峰值时旋转角度获取部获取的所述电流峰值时旋转角度与由所述基准旋转角度获取部获取的所述基准旋转角度之间的差分的差分计算部；以及

将由所述差分计算部计算出的所述差分作为角度偏移进行存储的角度偏移存储部，

使用由所述角度偏移存储部存储的所述角度偏移，基于所述电动机驱动过程中由所述磁极位置传感器测量到的所述磁极位置的测量结果，校正所述旋转角度的检测值。

3.如权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电流峰值时旋转角度获取部获取在规定的采样周期内测量所述对象相的电流值时的多个最大电流值或最小电流值，并获取在测量到多个所述最大电流值或所述最小电流值的中间值的时间点的所述旋转角度的检测值作为所述电流峰值时旋转角度。

4.如权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电流峰值时旋转角度获取部获取在规定的采样周期内测量所述对象相的电流值时的最大电流值或最小电流值和所述旋转角度的检测值的多个组合，基于多个所述组合，来推定所述对象相的电流值为峰值时的所述旋转角度，由此获取所述电流峰值时旋转角度。

5.如权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述基准旋转角度获取部基于所述转子的温度使所述基准旋转角度改变。

6.如权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述基准旋转角度获取部基于所述转子的旋转数使所述基准旋转角度改变。

7.一种电动机控制方法，

该电动机控制方法基于磁极位置传感器的磁极位置的测量结果，使用电动机的旋转角度的检测值来控制所述电动机，其中，所述电动机由三相交流电流驱动，并安装有测量转子的所述磁极位置的所述磁极位置传感器，所述电动机控制方法的特征在于，

将所述电动机处于三相短路时的所述三相交流电流中的任一相设为对象相，将表示所述对象相的电流值为峰值时的所述旋转角度的检测值的电流峰值时旋转角度与表示规定的电流波形为峰值时的所述旋转角度的基准旋转角度进行比较，

基于所述电流峰值时旋转角度与所述基准旋转角度的比较结果，校正所述旋转角度的检测值，

使用校正后的所述旋转角度的检测值，进行所述电动机的控制。

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