JP2001037284A - Method and apparatus for measuring electrical angle - Google Patents

Method and apparatus for measuring electrical angle

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JP2001037284A JP11204357A JP20435799A JP2001037284A JP 2001037284 A JP2001037284 A JP 2001037284A JP 11204357 A JP11204357 A JP 11204357A JP 20435799 A JP20435799 A JP 20435799A JP 2001037284 A JP2001037284 A JP 2001037284A
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康己 川端
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance measurement accuracy of electric angle of an electrical motor while shortening the measuring time. SOLUTION: A pulse voltage is applied to the coil of an electric motor and variation of current induced in the coil is measured. The measured variation of current is compensated based on the applied pulse voltage in order to estimate variation of current (reference variation of current) being induced upon application of a reference pulse voltage and then the electrical angle is determined based on the estimated reference variation of current. Even if the level of applied pulse voltage is varied, it is compensated and the electrical angle can be measured accurately. Since a process for generating a reference pulse voltage is eliminated, measuring time of the electrical angle can be shortened correspondingly.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータにおい
て回転子の回転角度たる電気角を計測する技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for measuring an electric angle which is a rotation angle of a rotor in an electric motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業機械、輸送機器、あるいは家電製品
等の動力源として、電動モータが広く使用されている。
近年では、交流モータもこれら動力源として広く使用さ
れるようになった。交流モータは構造が簡単で信頼性が
高く保守も容易であるという利点を有する反面、回転速
度や発生トルクを精度良く制御することが困難であると
いう欠点があったが、近年の半導体技術の発達によって
これら欠点が克服され、現在では信頼性の高い動力源と
して広く使用されるようになっている。また、半導体技
術の進歩によって、整流子とブラシを使用しないいわゆ
るブラシレス直流モータも実用化され、動力源として広
く使用されている。
2. Description of the Related Art Electric motors are widely used as power sources for industrial machines, transportation equipment, home electric appliances and the like.
In recent years, AC motors have also been widely used as these power sources. AC motors have the advantages of simple structure, high reliability and easy maintenance, but they have the disadvantage that it is difficult to control the rotation speed and generated torque with high accuracy. These drawbacks have been overcome and are now widely used as reliable power sources. Also, with the advance of semiconductor technology, a so-called brushless DC motor that does not use a commutator and a brush has been put into practical use and is widely used as a power source.

【0003】これら電動モータの一般的な構成は、例え
ば永久磁石を貼付した回転子と、Y結線あるいはデルタ
結線した多相のコイルが巻回された固定子とからなり、
各相コイルに印加する電圧を切り換えるインバータを介
して駆動されている。かかる電動モータは、モータの回
転子の電気的な回転位置(電気角)を検出し、該電気角
に応じて各相コイルに印加する電圧を次々と切り換える
ことによって回転磁界を発生させ、回転磁界と回転子と
の電磁気的な相互作用によってトルクを発生させる。電
気角は、ホール素子を使用して検出することもできる
が、ホール素子等の専用のセンサを使用せずに電気角を
算出する、いわゆるセンサレス方式も提案されている
(例えば、特開平7−177788)。センサレス方式
によって電気角を検出すれば、センサを使用しない分だ
け故障に対する信頼性が増し、電動モータの耐久性が更
に向上するという利点がある。
[0003] A general configuration of these electric motors is, for example, a rotor having a permanent magnet attached thereto and a stator having a multi-phase coil wound in a Y-connection or a delta connection.
It is driven via an inverter that switches the voltage applied to each phase coil. Such an electric motor detects an electrical rotation position (electrical angle) of a rotor of the motor, and generates a rotating magnetic field by sequentially switching voltages applied to the respective phase coils according to the electrical angle. Torque is generated by an electromagnetic interaction between the rotor and the rotor. Although the electrical angle can be detected using a Hall element, a so-called sensorless method of calculating the electrical angle without using a dedicated sensor such as a Hall element has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 177788). If the electrical angle is detected by a sensorless method, there is an advantage that the reliability against a failure is increased by the amount of no use of the sensor, and the durability of the electric motor is further improved.

【0004】代表的なセンサレス方式による電気角計測
原理の概要は、次のようなものである。電動モータのコ
イルにステップ状の電圧を印加すると、コイル内には時
間とともに変化する電流が発生し、この電流の変化は、
印加する電圧値とコイル側のインピーダンスおよびイン
ダクタンスとによって定まる。ここで、電動モータにお
いては、インダクタンスと電気角とは一定の対応関係が
成り立つことが知られている。そこで、電流の変化量を
解析して各相コイルのインダクタンスを求め、インダク
タンスと電気角の対応関係を利用して、インダクタンス
から電気角を算出するのである。
The outline of the principle of measuring the electrical angle by a typical sensorless method is as follows. When a step-like voltage is applied to the coil of the electric motor, a current that changes with time is generated in the coil, and this change in current is
It is determined by the applied voltage value and the impedance and inductance on the coil side. Here, in an electric motor, it is known that a certain correspondence is established between the inductance and the electrical angle. Therefore, the amount of change in the current is analyzed to determine the inductance of each phase coil, and the electrical angle is calculated from the inductance using the correspondence between the inductance and the electrical angle.

【0005】電動モータを所望の回転数・発生トルクで
運転するためには、各コイルに印加する電圧を、検出し
た電気角に応じて次々と切り換えていく必要がある。こ
のため電気角は正確にかつ迅速に算出する必要がある。
[0005] In order to operate the electric motor at a desired rotational speed and generated torque, it is necessary to switch the voltage applied to each coil one after another according to the detected electrical angle. For this reason, the electrical angle needs to be calculated accurately and quickly.

【0006】このような理由から、従来のセンサレス方
式では、次のような方法によって電気角を算出してい
る。先ず、所定の電圧値と時間幅とを有する基準のパル
ス電圧を1つ定め、コイルには常にこの基準パルス電圧
を印加する。また、コイルに発生する電流値は、パルス
を印加してから所定時間経過した時の電流値を計測す
る。このように印加するパルス電圧値と計測タイミング
を一定としておけば、電流の計測値の違いはすなわちイ
ンダクタンスの違いとなるので、予め求めておいた電流
値とインダクタンスとの対応表等を参照することによ
り、迅速にかつ精度良く電気角を算出することができ
る。印加する基準のパルス電圧は、電源から供給される
電圧値を検出し、PWM制御等の周知の手法を用いて電
源電圧を所定比率で降圧することにより、正確な基準パ
ルス電圧を発生させる。
For these reasons, in the conventional sensorless system, the electrical angle is calculated by the following method. First, one reference pulse voltage having a predetermined voltage value and a time width is determined, and this reference pulse voltage is always applied to the coil. The value of the current generated in the coil is measured when a predetermined time has elapsed after the application of the pulse. If the pulse voltage value to be applied and the measurement timing are kept constant in this way, the difference in the measured current value will be the difference in inductance, so refer to the correspondence table between the current value and the inductance determined in advance. Accordingly, the electrical angle can be calculated quickly and accurately. As a reference pulse voltage to be applied, an accurate reference pulse voltage is generated by detecting a voltage value supplied from a power supply and stepping down the power supply voltage at a predetermined ratio using a known method such as PWM control.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のセンサ
レス方式には、電源電圧が低くなった場合に正確な電圧
値のパルスを発生させることができず、かかる場合の電
気角検出精度が低下するという問題がある。
However, in the conventional sensorless system, a pulse having an accurate voltage value cannot be generated when the power supply voltage decreases, and the electrical angle detection accuracy in such a case decreases. There is a problem.

【0008】また、電気角を算出するための時間が必要
となるので、モータの更なる高回転化や制御の更なる高
精度化を図ることが困難であるという問題がある。
Further, since a time for calculating the electrical angle is required, there is a problem that it is difficult to further increase the rotation speed of the motor and to increase the accuracy of the control.

【0009】この発明は、上述の課題を解決するために
なされたものであり、電源電圧が低下した場合でも電気
角をセンサレスで正確に計測するとともに、電気角計測
に要する時間を更に短縮することが可能な技術を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to accurately measure an electrical angle without a sensor even when a power supply voltage is reduced, and to further reduce the time required for electrical angle measurement. The purpose is to provide a technology that can.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の電
気角計測装置は、次の構成を採用した。すなわち、電動
モータの回転子と固定子との間の電気角を計測する電気
角計測装置であって、前記電動モータのコイルにパルス
電圧を印加するパルス電圧印加手段と、該パルス電圧に
よって前記コイルに発生した前記電流変化量を計測する
実電流変化量計測手段と、前記印加したパルス電圧の電
圧値に基づいて前記電流変化量を補償し、基準電圧値の
パルス電圧の印加に対応した基準電流変化量を推定する
基準電流変化量推定手段と、該推定された基準電流変化
量に基づいて前記電気角を決定する電気角決定手段とを
備えることを要旨とする。
Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects In order to solve at least a part of the above problems, the electric angle measuring device of the present invention has the following configuration. That is, an electric angle measuring device for measuring an electric angle between a rotor and a stator of an electric motor, wherein a pulse voltage applying means for applying a pulse voltage to a coil of the electric motor; Actual current change amount measuring means for measuring the amount of the current change that has occurred, and a reference current corresponding to the application of the pulse voltage of the reference voltage value, the current change amount being compensated based on the voltage value of the applied pulse voltage. The gist is to include reference current change amount estimating means for estimating the change amount, and electric angle determining means for determining the electric angle based on the estimated reference current change amount.

【0011】また、上記の電気角計測装置に対応した本
発明の電気角計測方法は、電動モータの回転子と固定子
との間の電気角を計測する電気角計測方法であって、前
記電動モータのコイルにパルス電圧を印加し、該パルス
電圧の印加によって前記コイルに生じる電流変化量を計
測し、前記印加したパルス電圧に基づいて前記電流変化
量を補償することによって、基準電圧値のパルス電圧の
印加に対応した基準電流変化量を推定し、該推定した基
準電流変化量に基づいて、前記電気角を計測することを
要旨とする。
An electric angle measuring method of the present invention corresponding to the electric angle measuring device described above is an electric angle measuring method for measuring an electric angle between a rotor and a stator of an electric motor, A pulse of a reference voltage value is applied by applying a pulse voltage to a coil of a motor, measuring a current change amount generated in the coil by applying the pulse voltage, and compensating the current change amount based on the applied pulse voltage. The gist is to estimate a reference current change amount corresponding to the application of the voltage, and to measure the electrical angle based on the estimated reference current change amount.

【0012】かかる電気角計測装置および電気角計測方
法においては、電動モータのコイルに印加したパルス電
圧の電圧値と、パルス電圧の印加によりじた電流変化量
とから、基準電圧値のパルス電圧の印加により生じる基
準電流変化量を推定し、推定した基準電流変化量に基づ
いて電気角を計測する。従って、基準電圧のパルスを発
生させる必要がないので、その手間が省ける分だけ迅速
に電気角を計測することができる。また、基準電圧値と
異なる電圧値のパルス電圧を印加しても基準電流変化量
を推定することができるので、基準電圧を発生させるこ
とが困難な条件においても、精度よく電気角を検出する
ことができる。
In the electric angle measuring device and the electric angle measuring method, the pulse voltage of the reference voltage value is obtained from the voltage value of the pulse voltage applied to the coil of the electric motor and the amount of current change caused by the application of the pulse voltage. A reference current change amount caused by the application is estimated, and an electrical angle is measured based on the estimated reference current change amount. Therefore, since it is not necessary to generate a pulse of the reference voltage, the electrical angle can be measured quickly as much as the trouble can be saved. In addition, since the reference current change amount can be estimated even when a pulse voltage having a voltage value different from the reference voltage value is applied, the electrical angle can be accurately detected even under conditions where it is difficult to generate the reference voltage. Can be.

【0013】かかる電気角計測装置においては、コイル
に印加されるパルス電圧の値と、計測された電流変化量
を基準電流変化量に変換するための補償量との対応関係
を、予め記憶しておき、この対応関係に基づいて、計測
された電流変化量から基準電流変化量を推定しても良
い。
In this electrical angle measuring device, the correspondence between the value of the pulse voltage applied to the coil and the amount of compensation for converting the measured current change into the reference current change is stored in advance. The reference current change amount may be estimated from the measured current change amount based on this correspondence.

【0014】このように、予め記憶された対応関係に基
づいて、電流変化量の補償量を求めれば、計測された電
流変化量から基準電流変化量を精度良く推定することが
できる。延いては、電気角を精度良く計測することがで
きるので好適である。
As described above, if the amount of compensation for the amount of change in the current is obtained based on the correspondence stored in advance, the amount of change in the reference current can be accurately estimated from the amount of change in the measured current. It is preferable that the electrical angle can be accurately measured.

【0015】また、かかる電気角計測装置では、電源か
ら供給される直流電圧とともに増減する電圧値のパルス
電圧を印加することとし、電源から供給される前記直流
電圧の値を計測することによって、コイルに印加された
パルス電圧の電圧値を求めても良い。
In this electric angle measuring device, a pulse voltage having a voltage value that increases and decreases with the DC voltage supplied from the power supply is applied, and the value of the DC voltage supplied from the power supply is measured, thereby obtaining the coil. May be determined.

【0016】こうすれば、印加されたパルス電圧を正確
に求めることができる。そのため、電気角計測精度が向
上するので好適である。更に、電源から供給される直流
電圧値は比較的容易に計測することができるので、印加
されるパルス電圧を容易に求めることができる。その分
だけ電気角の計測も容易になるので好適である。
This makes it possible to accurately determine the applied pulse voltage. Therefore, it is preferable because the electrical angle measurement accuracy is improved. Further, since the DC voltage value supplied from the power supply can be measured relatively easily, the applied pulse voltage can be easily obtained. This is preferable because the electrical angle can be easily measured.

【0017】また、かかる電気角計測装置は、同期モー
タの電気角を計測する電気角検出装置としてもよい。同
期モータの制御は回転子の電気角に基づいて行われるの
で、本発明の電気角計測装置を用いて電気角を計測すれ
ば、迅速かつ精度よく同期モータを制御することが可能
となり好適である。
Further, the electric angle measuring device may be an electric angle detecting device for measuring an electric angle of a synchronous motor. Since the control of the synchronous motor is performed based on the electrical angle of the rotor, it is preferable to measure the electrical angle using the electrical angle measuring device of the present invention, since the synchronous motor can be quickly and accurately controlled. .

【0018】上述の電気角計測装置は、次のようにして
電気角を計測してもよい。電源から供給される直流電圧
値を計測して、該直流電圧値が所定値以上の場合には基
準電圧値のパルス電圧を印加し、このパルス電圧により
発生した基準電流変化量を計測する。前記直流電圧値が
所定値以下の場合には該直流電圧値に比例する電圧値の
パルス電圧を印加してコイルに発生した電流変化量を計
測し、印加したパルス電圧の電圧値と計測した電流変化
量とに基づいて基準電流変化量を推定する。このように
して、電源が充分な電圧値の直流電圧を供給する場合に
は基準電流変化量を計測し、充分な電圧値の直流電圧を
供給しない場合には基準電流変化量を推定して、計測さ
れた基準電流変化量あるいは推定された基準電流変化量
に基づいて電気角を求めても良い。
The electrical angle measuring device described above may measure the electrical angle as follows. A DC voltage value supplied from a power supply is measured, and when the DC voltage value is equal to or more than a predetermined value, a pulse voltage having a reference voltage value is applied, and a reference current change amount generated by the pulse voltage is measured. When the DC voltage value is equal to or less than a predetermined value, a pulse voltage having a voltage value proportional to the DC voltage value is applied to measure a current change amount generated in the coil, and the voltage value of the applied pulse voltage and the measured current are measured. The reference current change amount is estimated based on the change amount. In this way, when the power supply supplies a DC voltage with a sufficient voltage value, the reference current change amount is measured, and when the power supply does not supply a DC voltage with a sufficient voltage value, the reference current change amount is estimated. The electrical angle may be obtained based on the measured reference current change amount or the estimated reference current change amount.

【0019】このようにして電気角を計測すれば、電源
から供給される直流電圧の電圧値に関わらず、精度良く
電気角を計測することができるので好適である。
It is preferable to measure the electrical angle in this manner because the electrical angle can be accurately measured irrespective of the value of the DC voltage supplied from the power supply.

【0020】かかる電気角計測装置においては、電源の
供給する直流電圧値が基準電圧値より大きい場合には、
基準電圧値のパルス電圧を印加し、直流電圧値が基準電
圧値より小さい場合には、直流電圧値と等しい電圧のパ
ルス電圧を印加するようにしてもよい。
In this electric angle measuring device, when the DC voltage value supplied by the power supply is larger than the reference voltage value,
When a pulse voltage having a reference voltage value is applied and the DC voltage value is smaller than the reference voltage value, a pulse voltage having a voltage equal to the DC voltage value may be applied.

【0021】こうすれば、電源から供給される直流電圧
の電圧値が低い場合には、供給される直流電圧を降圧す
ることなくコイルに印加することになる。直流電圧を降
圧してからコイルに印加すると、コイルに発生する電流
変化量も小さくなってしまうが、降圧することなく印加
すれば、電流変化量が大きな値となる分だけ検出精度を
向上させることができ、延いては電気角の計測精度も向
上させることが可能になるので好ましい。
In this way, when the value of the DC voltage supplied from the power supply is low, the supplied DC voltage is applied to the coil without stepping down. If the DC voltage is stepped down and then applied to the coil, the amount of change in current generated in the coil will also be small, but if the voltage is applied without stepping down, the detection accuracy will be improved by the amount of the large amount of change in current This is preferable because it also makes it possible to improve the measurement accuracy of the electrical angle.

【0022】本発明は、上述した電気角計測装置を用い
て電動モータを制御する制御装置、あるいは制御方法と
しても態様を取ることも可能である。すなわち、本発明
の電動モータ制御装置は、電動モータの回転子と固定子
との間の電気角を計測し、該計測した電気角に基づいて
前記電動モータの制御を行う電動モータ制御装置であっ
て、前記電動モータのコイルにパルス電圧を印加するパ
ルス電圧印加手段と、該パルス電圧によって前記コイル
に発生した前記電流変化量を計測する実電流変化量計測
手段と、前記印加したパルス電圧の電圧値に基づいて前
記電流変化量を補償し、基準電圧値のパルス電圧の印加
に対応した基準電流変化量を推定する基準電流変化量推
定手段と、該推定された基準電流変化量に基づいて前記
電気角を決定する電気角決定手段と、該決定された電気
角に基づいて、前記コイルに通電する電流の制御を行う
電流制御手段とを備えることを要旨とする。
The present invention can be embodied as a control device or a control method for controlling an electric motor using the above-described electric angle measuring device. That is, the electric motor control device of the present invention is an electric motor control device that measures an electric angle between a rotor and a stator of the electric motor and controls the electric motor based on the measured electric angle. Pulse voltage applying means for applying a pulse voltage to the coil of the electric motor, actual current change amount measuring means for measuring the current change amount generated in the coil by the pulse voltage, and a voltage of the applied pulse voltage. The reference current change amount estimating means for compensating the current change amount based on the value, and estimating the reference current change amount corresponding to the application of the pulse voltage of the reference voltage value, based on the estimated reference current change amount. The gist of the present invention is to include an electrical angle determining means for determining an electrical angle and a current control means for controlling a current supplied to the coil based on the determined electrical angle.

【0023】また、上述した電動モータの制御装置に対
応する本発明の電動モータの制御方法は、電動モータの
回転子と固定子との間の電気角を計測し、該計測した電
気角に基づいて前記電動モータを制御する方法であっ
て、前記電動モータのコイルにパルス電圧を印加し、該
パルス電圧の印加によって前記コイルに生じる電流変化
量を計測し、前記印加したパルス電圧に基づいて前記電
流変化量を補償することによって、基準電圧値のパルス
電圧の印加に対応した基準電流変化量を推定し、該推定
した基準電流変化量に基づいて、前記電気角を決定し
し、該決定した電気角に基づいて、前記コイルに通電す
る電流の制御を行うことを要旨とする。
Further, the electric motor control method of the present invention corresponding to the electric motor control device described above measures an electric angle between a rotor and a stator of the electric motor, and based on the measured electric angle. Controlling the electric motor by applying a pulse voltage to a coil of the electric motor, measuring a current change amount generated in the coil by applying the pulse voltage, and based on the applied pulse voltage, By compensating the current change amount, the reference current change amount corresponding to the application of the pulse voltage of the reference voltage value is estimated, and the electrical angle is determined based on the estimated reference current change amount, and the determined electrical angle is determined. The gist of the present invention is to control the current supplied to the coil based on the electrical angle.

【0024】かかる電動モータ制御装置および電動モー
タ制御方法においては、コイルに印加したパルス電圧の
電圧値に基づいて基準電流変化量を推定し、該推定した
基準電流変化量に基づいて電気角を計測して、電動モー
タを制御する。従って、電気角を迅速かつ正確に計測す
ることができる。このため、電動モータの更なる高回転
化、あるいは制御の高精度化を図ることが可能となるの
で好適である。
In the electric motor control device and the electric motor control method, the reference current change amount is estimated based on the voltage value of the pulse voltage applied to the coil, and the electric angle is measured based on the estimated reference current change amount. Then, the electric motor is controlled. Therefore, the electrical angle can be measured quickly and accurately. For this reason, it is preferable because the rotation speed of the electric motor can be further increased or the control accuracy can be increased.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以上に説明した本発明の構成・作
用を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態
を実施例に基づき説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to further clarify the structure and operation of the present invention described above, embodiments of the present invention will be described below based on examples.

【0026】A.装置構成: (1)モータ制御の概要:図1は、本発明の一実施例と
しての電気角検出装置を含んだモータ制御装置10の概
略構成を示す機能ブロック図である。モータ制御装置1
0における本実施例の電気角検出装置の役割の概要を説
明するために、先ず、図1のモータ制御装置10がモー
タの回転を制御する概要について簡単に説明する。
A. Device Configuration: (1) Outline of Motor Control: FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a motor control device 10 including an electric angle detection device as one embodiment of the present invention. Motor control device 1
In order to explain the outline of the role of the electrical angle detecting device of the present embodiment at 0, first, the outline of the control of the rotation of the motor by the motor control device 10 of FIG. 1 will be briefly described.

【0027】図1に例示したモータ制御装置10は、三
相同期モータ60と,三相同期モータ60の各相コイル
に流れる電流を切り替える働きをするインバータ30
と,インバータ30に電力を供給する電源80と,イン
バータ30を制御する制御部20と,同期モータ60の
電気角を検出する電気角検出部40と,同期モータ60
が発生しているトルクを検出するトルク検出部50等か
ら構成されている。
The motor control device 10 illustrated in FIG. 1 includes a three-phase synchronous motor 60 and an inverter 30 that functions to switch the current flowing through each phase coil of the three-phase synchronous motor 60.
A power supply 80 for supplying power to the inverter 30; a control unit 20 for controlling the inverter 30; an electric angle detection unit 40 for detecting an electric angle of the synchronous motor 60;
And the like.

【0028】三相同期モータ60は、永久磁石でできた
回転子の回りに3つのコイルを配置した構造を有し、電
気的には各コイルをY結線した等価回路に置き換えて考
えることができる。仮に、U相のコイルにつながってい
るu相端子を電源のマイナス端子に接続し、V相のコイ
ルにつながっているv相端子とW相のコイルにつながっ
ているw相端子とをプラス端子に接続すると、各コイル
には図1に示す方向の磁界が形成される。3つのコイル
の中心位置では、各コイルの磁界が合成して、紙面上で
上下方向に向かう磁界が形成される。次に、u相端子と
w相端子をマイナス端子に接続し、v相端子をプラス端
子に接続する。すると、U相コイルとV相コイルの磁界
の向きが逆転し、その結果、3相コイルの中心位置での
磁界の向きは、紙面上で時計方向に60度回転する。続
けて、u相端子とv相端子をマイナス端子に接続し、w
相端子をプラス端子に接続すると、磁界の向きは時計方
向に更に60度回転する。このようにu・v・wの各相
の端子に印加する電圧を次々に切り替えていくことによ
って、3相コイルの中心位置に存在している回転子に回
転磁界を作用させることができる。回転子に永久磁石を
貼付しておけば、回転子は磁界の動きとともに回転す
る。
The three-phase synchronous motor 60 has a structure in which three coils are arranged around a rotor made of a permanent magnet, and can be considered by electrically replacing each coil with an equivalent circuit in which the coils are Y-connected. . Assuming that the u-phase terminal connected to the U-phase coil is connected to the minus terminal of the power supply, the v-phase terminal connected to the V-phase coil and the w-phase terminal connected to the W-phase coil are connected to the positive terminal. When connected, a magnetic field in the direction shown in FIG. 1 is formed in each coil. At the center position of the three coils, the magnetic fields of the respective coils are combined to form a magnetic field that goes up and down on the paper. Next, the u-phase terminal and the w-phase terminal are connected to the minus terminal, and the v-phase terminal is connected to the plus terminal. Then, the directions of the magnetic fields of the U-phase coil and the V-phase coil are reversed, and as a result, the direction of the magnetic field at the center position of the three-phase coil rotates clockwise by 60 degrees on the paper. Then, connect the u-phase terminal and the v-phase terminal to the minus terminal, and
When the phase terminal is connected to the plus terminal, the direction of the magnetic field rotates further 60 degrees clockwise. By sequentially switching the voltages applied to the terminals of the u, v, and w phases, a rotating magnetic field can be applied to the rotor located at the center position of the three-phase coil. If a permanent magnet is attached to the rotor, the rotor rotates with the movement of the magnetic field.

【0029】以上が、同期モータの基本的な動作原理で
あって、インバータ30は各相コイルの端子に印加する
電圧を次々と切り換える機能を果たしている。制御部2
0はインバータ30を制御している。電気角検出部40
とトルク検出部50は、電流検出器12,14が検出し
た各相コイルの電流値から、電気角とモータの発生トル
クとをそれぞれ検出し、制御部20に出力する。制御部
20は、電気角検出部40から受け取った電気角に基づ
いて各相コイルに印加する電圧の切り替え時期を制御す
るとともに、トルク検出部50から受け取った発生トル
クがトルク指令値に一致するように発生トルクのフィー
ドバック制御を行う。
The above is the basic operation principle of the synchronous motor, and the inverter 30 has a function of switching the voltage applied to the terminal of each phase coil one after another. Control unit 2
0 controls the inverter 30. Electrical angle detector 40
The torque detector 50 detects the electrical angle and the generated torque of the motor from the current values of the coils of the respective phases detected by the current detectors 12 and 14, and outputs them to the controller 20. The control unit 20 controls the switching timing of the voltage applied to each phase coil based on the electric angle received from the electric angle detection unit 40, and controls the generated torque received from the torque detection unit 50 to match the torque command value. The feedback control of the generated torque is performed.

【0030】同期モータの制御では回転子の回転ととも
に各相コイルに印加する電圧をスムーズに切り替えてや
る必要があり、本実施例の電気角検出装置は回転子62
の電気的な回転位置(電気角)を検出して制御部に供給
する役割を果たしている。
In the control of the synchronous motor, it is necessary to smoothly switch the voltage applied to each phase coil together with the rotation of the rotor.
It detects the electrical rotation position (electric angle) of the motor and supplies it to the control unit.

【0031】(2)電気角検出装置概要:図2は、上述
したモータ制御装置10のハードウェア構成の概要を示
した説明図である。モータ制御装置10は三相同期モー
タ60を駆動する装置であり、制御を行うための各種演
算を司る電子制御ユニット(以下、ECUと呼ぶ)20
0と、電力を供給する電源80と、ECU200の制御
の下で三相同期モータ60に印加する電圧を切り替える
インバータ30と、モータのコイルに流れる電流を検出
する電流検出器12,14と、検出した電流から不要な
周波数成分を取り除くフィルタ102,104と、フィ
ルタ後の電流値をデジタルデータに変換するアナログデ
ジタル変換器(以下、ADCと呼ぶ)等から構成されて
いる。
(2) Outline of Electric Angle Detecting Device: FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of a hardware configuration of the motor control device 10 described above. The motor control device 10 is a device that drives the three-phase synchronous motor 60, and is an electronic control unit (hereinafter, referred to as an ECU) 20 that performs various calculations for performing control.
0, a power supply 80 for supplying electric power, an inverter 30 for switching a voltage applied to the three-phase synchronous motor 60 under the control of the ECU 200, current detectors 12 and 14 for detecting a current flowing in a coil of the motor, Filters 102 and 104 for removing unnecessary frequency components from the obtained current, an analog-to-digital converter (hereinafter referred to as ADC) for converting the current value after the filtering into digital data, and the like.

【0032】ECU200は、CPU202と、ROM
204と、RAM206と、外部からデータを受け取る
入力ポート208と、外部にデータを出力する出力ポー
ト210等を備えた周知の算術論理演算回路として構成
されており、ECU200内のCPU202等は互いに
バス212で接続され、データをやり取りすることが可
能となっている。
The ECU 200 includes a CPU 202 and a ROM
204, a RAM 206, an input port 208 for receiving data from the outside, an output port 210 for outputting data to the outside, and the like, and is configured as a well-known arithmetic and logic operation circuit. And it is possible to exchange data.

【0033】本実施例のインバータ30は、パワートラ
ンジスタやダイオードなどの電力制御用半導体で構成さ
れた、いわゆるパワートランジスタ式インバータであ
る。もちろん、サイリスタ等を使用した他の方式のイン
バータを適用することもできる。ECU200からの制
御信号に基づいて、トランジスタのスイッチング動作を
制御することによって、三相同期モータ60の3つの端
子に印加する電圧を適切なタイミングで切り替えてい
る。
The inverter 30 of the present embodiment is a so-called power transistor type inverter composed of a power control semiconductor such as a power transistor and a diode. Of course, another type of inverter using a thyristor or the like can be applied. The voltage applied to the three terminals of the three-phase synchronous motor 60 is switched at appropriate timing by controlling the switching operation of the transistor based on the control signal from the ECU 200.

【0034】電流検出器12,14は、電磁誘導作用を
利用して、モータのU相コイルおよびV相コイルに流れ
る電流をそれぞれ検出する。検出した電流は、電気角の
検出(詳細は後述)やモータが発生するトルクの検出
(後述)等に使用される。モータの各相コイルを流れる
電流は時間とともに変動しており、変動する電流の所定
範囲の周波数成分を取り出して、電気角やトルクの検出
に使用する。フィルタ102,104は電流検出器1
2,14で検出された電流から不要な周波数成分を取り
除くために設けられている。ADC106,108は、
フィルタ102,104のアナログ出力をコンピュータ
が取り扱うことのできるデジタルデータに変換する。A
DC106,108の出力は、入力ポート208を経由
してECU200に取り込まれる。図2に示すモータ制
御装置10に電力を供給する電源80は、複数のバッテ
リを接続した直流電源を使用している。もちろん、これ
に限定されるものではなく、例えば商用の交流電源から
直流電圧を発生させるコンバータを用いても良く、ある
いは燃料電池を利用して直流電圧を発生させる電源装置
を用いても良い。
The current detectors 12 and 14 detect the current flowing through the U-phase coil and the V-phase coil of the motor, respectively, by utilizing the electromagnetic induction. The detected current is used for detecting an electrical angle (details will be described later), detecting a torque generated by the motor (described later), and the like. The current flowing through each phase coil of the motor fluctuates with time. Frequency components within a predetermined range of the fluctuating current are extracted and used for detecting an electrical angle and torque. The filters 102 and 104 are the current detector 1
It is provided in order to remove unnecessary frequency components from the currents detected in 2 and 14. ADCs 106 and 108
The analog outputs of the filters 102 and 104 are converted into digital data that can be handled by a computer. A
Outputs of DCs 106 and 108 are taken into ECU 200 via input port 208. A power supply 80 for supplying power to the motor control device 10 shown in FIG. 2 uses a DC power supply to which a plurality of batteries are connected. Of course, the present invention is not limited to this. For example, a converter that generates a DC voltage from a commercial AC power supply may be used, or a power supply device that generates a DC voltage using a fuel cell may be used.

【0035】本実施例における電気角検出は、モータ制
御に使用されるECU200や、インバータ30、電流
検出器12,14、フィルタ102,104、ADC1
06,108の機能を利用して行われる。すなわち、本
実施例の電気角検出装置100は、モータ制御装置10
に内包される形態で存在している。
In this embodiment, the electric angle is detected by the ECU 200 used for motor control, the inverter 30, the current detectors 12, 14, the filters 102, 104, the ADC 1
This is performed using the functions 06 and 108. That is, the electrical angle detection device 100 of the present embodiment is
It exists in a form that is included in.

【0036】(3)同期モータの構造概要:図3および
図4は、本実施例で使用されている三相同期モータ60
の構造概要を示す説明図である。図3はモータの回転軸
を含む断面における断面図であり、図4は回転軸に直交
する断面における断面図である。図3に示すとおり、三
相同期モータ60は、固定子61と回転子62と、これ
らを収納するケース63とから構成される。回転子62
は、外周に永久磁石64aないし64dが貼付されてお
り、その回転軸65をケース63に設けられた軸受66
a,66bによって回転自在に保持されている。
(3) Outline of structure of synchronous motor: FIGS. 3 and 4 show a three-phase synchronous motor 60 used in this embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an outline of the structure. FIG. 3 is a cross-sectional view in a cross section including the rotation axis of the motor, and FIG. 4 is a cross-sectional view in a cross section orthogonal to the rotation axis. As shown in FIG. 3, the three-phase synchronous motor 60 includes a stator 61, a rotor 62, and a case 63 accommodating them. Rotor 62
Are provided with permanent magnets 64a to 64d affixed to the outer periphery, and the rotating shaft 65 is mounted on a bearing 66 provided on the case 63.
a, 66b rotatably held.

【0037】回転子62は、電磁鋼板を打ち抜いて形成
した板状回転子67を複数枚積層したものである。板状
回転子67は、図4に示すように、直交する位置に4つ
の突極68aないし68dを備えている。回転子62の
外周面であって突極68aないし68dの中間位置に
は、永久磁石64aないし64dが回転軸方向にそって
貼付されている。永久磁石64aないし64dは、回転
子62の半径方向に磁化されており、その極性は隣り合
う磁石同士が互いに異なる磁極となっている。例えば、
永久磁石64aは外周面がN極であり、その隣の永久磁
石64bは外周面がS極となっている。この永久磁石6
4a,64bは、回転子62に組み付けた状態では、板
状回転子67および板状固定子69を貫く磁路Mdを形
成する(図4参照)。
The rotor 62 is formed by laminating a plurality of plate-shaped rotors 67 formed by stamping out electromagnetic steel sheets. As shown in FIG. 4, the plate-shaped rotor 67 has four salient poles 68a to 68d at orthogonal positions. Permanent magnets 64a to 64d are affixed to the outer peripheral surface of the rotor 62 at intermediate positions between the salient poles 68a to 68d along the rotation axis direction. The permanent magnets 64a to 64d are magnetized in the radial direction of the rotor 62, and the polarity of adjacent magnets is different from each other. For example,
The outer peripheral surface of the permanent magnet 64a has an N pole, and the outer peripheral surface of the adjacent permanent magnet 64b has an S pole. This permanent magnet 6
4a and 64b form a magnetic path Md penetrating the plate-shaped rotor 67 and the plate-shaped stator 69 when assembled to the rotor 62 (see FIG. 4).

【0038】固定子61は、電磁鋼板の薄板を打ち抜い
て形成した板状固定子69を積層して形成されている。
板状回転子67は、図4に示すように12個のティース
70を備えている。ティース70間に形成されたスロッ
ト71には、固定子61に回転磁界を発生させるコイル
72が巻回されている。尚、板状固定子69の外縁部に
は固定用のボルト73を通すボルト孔が設けられている
が、図4では図示を省略してある。
The stator 61 is formed by laminating plate-like stators 69 formed by punching a thin sheet of electromagnetic steel sheet.
The plate-shaped rotator 67 includes twelve teeth 70 as shown in FIG. A coil 72 for generating a rotating magnetic field in the stator 61 is wound around a slot 71 formed between the teeth 70. In addition, a bolt hole through which the fixing bolt 73 is passed is provided on the outer edge of the plate-shaped stator 69, but is not shown in FIG.

【0039】固定子61をケース63に組み付け、ボル
ト孔に固定用のボルト73を通し、これを締め付けて全
体を固定する。こうして形成した固定子61の中に、回
転子62を軸受66a,66bで回転自在に組み付ける
ことによって、三相同期モータ60が完成する。
The stator 61 is assembled to the case 63, a fixing bolt 73 is passed through a bolt hole, and the whole is fixed by tightening the bolt. The three-phase synchronous motor 60 is completed by rotatably assembling the rotor 62 with the bearings 66a and 66b in the stator 61 thus formed.

【0040】固定子61のコイル72に電流を流すと、
図4に示すように、隣接する突極および板状回転子67
と板状固定子69とを貫く磁路Mqが形成される。尚、
上述した永久磁石64aにより形成される磁束が、回転
子62をその回転軸中心を通って径方向に貫く軸をd軸
と呼び、回転子62の回転面内において前記d軸に電気
的に直交する軸をq軸と呼ぶ。つまり、d軸およびq軸
は回転子62の回転に伴って回転する軸である。本実施
例の三相同期モータ60では、回転子62に貼付された
永久磁石64aおよび永久磁石64cは外周面がN極と
なっており、永久磁石64bおよび永久磁石64dは外
周面がS極となっていることから、図4に示すように、
幾何学的にはd軸と45度方向にある軸がq軸となる。
When a current is applied to the coil 72 of the stator 61,
As shown in FIG. 4, the adjacent salient poles and plate rotor 67
A magnetic path Mq penetrating through the plate-shaped stator 69 is formed. still,
An axis through which the magnetic flux formed by the above-described permanent magnet 64a passes through the rotor 62 in the radial direction through the center of the rotation axis thereof is referred to as a d-axis, and is electrically orthogonal to the d-axis in the rotation plane of the rotor 62. The axis used is called the q-axis. That is, the d axis and the q axis are axes that rotate with the rotation of the rotor 62. In the three-phase synchronous motor 60 of the present embodiment, the outer peripheral surfaces of the permanent magnets 64a and 64c attached to the rotor 62 have N poles, and the outer peripheral surfaces of the permanent magnets 64b and 64d have S poles. As shown in FIG. 4,
Geometrically, the axis in the direction of 45 degrees from the d axis is the q axis.

【0041】B.モータ制御処理の概要:図5は、本実
施例のモータ制御装置10が三相同期モータ60の運転
を制御する処理の流れを示したフローチャートである。
電気角検出処理は、図5に示したモータ制御処理の一部
として、ECU200内のCPU202によって実施さ
れる。電気角の検出について説明する準備として、モー
タ制御処理の概要を、図5のフローチャートに従って以
下に説明する。
B. Outline of Motor Control Process: FIG. 5 is a flowchart showing a flow of a process in which the motor control device 10 of the present embodiment controls the operation of the three-phase synchronous motor 60.
The electric angle detection process is performed by the CPU 202 in the ECU 200 as a part of the motor control process shown in FIG. As a preparation for describing the detection of the electrical angle, an outline of the motor control process will be described below with reference to the flowchart of FIG.

【0042】CPU202は、モータ制御処理を開始す
ると初めに電気角検出処理を行う(ステップS10
0)。前述したように、三相同期モータ60の制御では
回転子62の回転に合わせて、U・V・W相の各端子に
印加する電圧を次々と切り替えながらモータを運転して
いるので、モータ制御処理の基本となる変数である電気
角を初めに検出するのである。電気角検出処理の詳細に
ついては後述する。
When the motor control process is started, the CPU 202 first performs an electrical angle detection process (step S10).
0). As described above, in the control of the three-phase synchronous motor 60, the motor is operated while sequentially switching the voltage applied to each terminal of the U, V, and W phases in accordance with the rotation of the rotor 62. First, an electrical angle, which is a basic variable of the process, is detected. Details of the electrical angle detection processing will be described later.

【0043】電気角を検出すると、CPU202は検出
した電気角から、固定子61内に形成する回転磁界の向
きを決定し、決定した向きの磁界が形成されるよう、U
・V・W相の各端子の電圧状態、すなわち電源80から
供給される電圧の高電圧側に接続するのかあるいは低電
圧側に接続するのかを決定する。この処理が、端子電圧
決定処理である(ステップS102)。
When the electric angle is detected, the CPU 202 determines the direction of the rotating magnetic field formed in the stator 61 from the detected electric angle, and determines the direction of the rotating magnetic field to be formed in the determined direction.
The voltage state of each terminal of the V and W phases, that is, whether to connect to the high voltage side or the low voltage side of the voltage supplied from the power supply 80 is determined. This processing is the terminal voltage determination processing (step S102).

【0044】端子電圧決定処理を終了すると、CPU2
02はトルク制御処理を開始する(ステップS10
4)。モータの発生するトルクは各相のコイルに流れる
電流と比例するので、各相のコイルに流れる電流を電流
検出器12,14で検出すれば、モータの発生トルクを
検出することができる。この発生トルクとトルク指令値
とを比較し、発生トルクが小さければコイルに流す電流
を増加させ、発生トルクが少なければ電流を減少させ
る。こうして、モータが発生するトルクがトルク指令値
と一致するように制御する処理がトルク制御処理(ステ
ップS104)である。本実施例では、いわゆるPWM
制御を行うことによってコイルに流れる電流値を制御し
ている。尚、各相コイルを流れる電流値の総和は常に値
ゼロとなる関係がある。そこで、本実施例ではU相コイ
ルとV相コイルの2つのコイルに流れる電流Iu,Iv
のみを検出し、W相コイルに流れる電流Iwはこの関係
を利用して計算によって求めている。もちろん、電流検
出器を3つ設け、U・V・Wの各相コイルに流れる電流
を直接検出してもよい。
When the terminal voltage determination processing is completed, the CPU 2
02 starts the torque control process (step S10).
4). Since the torque generated by the motor is proportional to the current flowing through the coil of each phase, the torque generated by the motor can be detected by detecting the current flowing through the coil of each phase by the current detectors 12 and 14. The generated torque is compared with the torque command value. If the generated torque is small, the current flowing through the coil is increased, and if the generated torque is small, the current is decreased. Thus, the process of controlling the torque generated by the motor so as to match the torque command value is the torque control process (step S104). In this embodiment, the so-called PWM
By performing the control, the value of the current flowing through the coil is controlled. Note that there is a relationship that the sum of the current values flowing through the coils of each phase always becomes zero. Therefore, in the present embodiment, the currents Iu and Iv flowing through the two coils of the U-phase coil and the V-phase coil
And the current Iw flowing through the W-phase coil is obtained by calculation using this relationship. Of course, three current detectors may be provided to directly detect the current flowing in the U, V, and W phase coils.

【0045】回転子62は連続して回転しているので、
トルク制御処理S104を終了すると、再びステップS
100の処理に戻って電気角を検出し、新たに検出した
電気角に基づいて、以降の一連の処理を繰り返す。すな
わち、本実施例で用いられるモータ制御装置10は、図
5に示すモータ制御処理をメインルーチンとして絶えず
実行しており、他の処理を行う場合には割り込みを発生
させて必要な処理を行い、その後、再びメインルーチン
に復帰してモータの制御を継続する。本実施例のモータ
制御装置10では、メインルーチンが1回まわるための
時間は平均して200μsec前後である。
Since the rotor 62 is continuously rotating,
When the torque control process S104 ends, the process returns to step S104.
Returning to the process at 100, the electrical angle is detected, and a series of subsequent processes are repeated based on the newly detected electrical angle. That is, the motor control device 10 used in the present embodiment constantly executes the motor control process shown in FIG. 5 as a main routine, and performs other necessary processes by generating an interrupt when performing other processes. Thereafter, the process returns to the main routine again to continue the motor control. In the motor control device 10 of the present embodiment, the time required for the main routine to go around once is about 200 μsec on average.

【0046】メインルーチンを1回回すための時間が長
くなると、モータを高速回転させた場合になめらかな制
御ができなくなるおそれがある。このため、メインルー
チンの処理時間はできるだけ短いことが望ましい。その
ためには、電気角検出処理もできるだけ短い時間で電気
角を検出する必要がある。そこで、本実施例の電気角検
出装置100では次のようにして電気角を検出してい
る。
If the time required to execute the main routine once becomes longer, smooth control may not be possible when the motor is rotated at a high speed. Therefore, it is desirable that the processing time of the main routine be as short as possible. For that purpose, the electrical angle detection process also needs to detect the electrical angle in as short a time as possible. Therefore, the electrical angle detection device 100 of the present embodiment detects the electrical angle as follows.

【0047】C.電気角検出処理: (1)電気角検出原理:例えば、三相モータのu相端子
に高電圧を印加し、v相端子とw相端子に低電圧を印加
すると、U相コイルを電流が流れる。この時のU相−V
W相間の回路のインダクタンスLは、回転子62のd軸
が回転磁界のq軸と電気的になす角度(電気角)によっ
て変化することが知られている。図6は、電気角によっ
て各相間のインダクタンスLが変化する様子を示した説
明図である。図6中にL1とあるのは、U相−VW相間
の回路のインダクタンスを示し、L2とあるのはV相−
WU相間の回路のインダクタンスを示す。図6に示され
ているように、インダクタンスL1とインダクタンスL
2とは、位相が120度異なっている。この関係は、次
のように考えると理解しやすい。U相コイルとV相コイ
ルとはコイルの向きが120度異なっているので、磁界
がある方向を向いた瞬間のV相コイルの状態と、その瞬
間から電気角が120度進んだU相コイルの状態とが同
じになる。従って、V相−WU相間のインダクタンスL
2は、U相−VW相間のインダクタンスL1に対して電
気角120度分だけ位相が進んだ関係となるのである。
C. Electric angle detection processing: (1) Electric angle detection principle: For example, when a high voltage is applied to the u-phase terminal and a low voltage is applied to the v-phase terminal and the w-phase terminal of a three-phase motor, a current flows through the U-phase coil. . U phase -V at this time
It is known that the inductance L of the circuit between the W phases changes depending on the angle (electric angle) between the d axis of the rotor 62 and the q axis of the rotating magnetic field. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which the inductance L between the phases changes according to the electrical angle. In FIG. 6, L1 indicates the inductance of the circuit between the U-phase and VW-phase, and L2 indicates the inductance of the V-phase.
5 shows the inductance of the circuit between the WU phases. As shown in FIG. 6, the inductance L1 and the inductance L
2 has a phase difference of 120 degrees. This relationship is easy to understand when considered as follows. Since the orientations of the U-phase coil and the V-phase coil are different from each other by 120 degrees, the state of the V-phase coil at the moment when the magnetic field is directed to a certain direction and the U-phase coil whose electrical angle is advanced by 120 degrees from that moment The state becomes the same. Therefore, the inductance L between the V phase and the WU phase
2 has a relationship in which the phase is advanced by 120 electrical degrees with respect to the inductance L1 between the U-phase and the VW-phase.

【0048】図6に示した関係に基づいて、インダクタ
ンスL1およびL2から電気角を求めることができる。
すなわち、インダクタンスL1の値が求まると、そのよ
うなインダクタンスとなる電気角は図6中に示したα1
ないしα4のいずれかであることがわかる。インダクタ
ンスL1のみからは、4つのうちのいずれであるかは判
断できないが、更にインダクタンスL2を求めれば、L
2との関係から、電気角がα1ないしα4のいずれであ
るかを決定することができる。
The electrical angle can be obtained from the inductances L1 and L2 based on the relationship shown in FIG.
That is, when the value of the inductance L1 is obtained, the electrical angle corresponding to such an inductance becomes α1 shown in FIG.
Or α4. Although it is not possible to determine which of the four is based on the inductance L1 alone, if the inductance L2 is further obtained, L
From the relationship with 2, it is possible to determine which of the electrical angles is α1 to α4.

【0049】インダクタンスは、電気回路にステップ状
の電圧を印加したときの過渡的な電流変化から、次のよ
うにして求めることができる。回路のインピーダンスを
R、インダクタンスをLとして、印加するステップ状の
電圧の電圧値をE1とすると、電流値I(t)は次式に
よって求められる。 I(t)={1−exp(−Rt/L)}E1/R … (1) ここで、exp()は指数関数を表す。
The inductance can be obtained from the transient current change when a step-like voltage is applied to the electric circuit as follows. Assuming that the impedance of the circuit is R, the inductance is L, and the voltage value of the applied step-like voltage is E1, the current value I (t) is obtained by the following equation. I (t) = {1-exp (-Rt / L)} E1 / R (1) where exp () represents an exponential function.

【0050】図7は、インダクタンスLに対する電流値
I(t)の変化を示す説明図である。図7(a)と図7
(b)とは電圧値E1の値を変えた場合を比較したもの
である。電流値は、電圧の印加直後は直線的に増加する
が、しばらくすると増加割合が鈍くなり、やがては定常
的に電圧E1を印加したときの電流値E1/Rに安定す
るという変化を示す。また、インダクタンスが特に小さ
な値をとる場合には、図7に示すように、電圧の印加直
後は若干振動し、やがて定常値に安定する波形を示す。
図7から明らかなように、印加する電圧値を固定してお
けば、電圧印加から所定時間t0だけ経過したときの電
流値I(t0)は、インダクタンスLの値によって決定
される(上述の(1)式を参照)。このことから、印加
電圧E1と時間t0を一定値とし、その条件での電流値
I(t0)とインダクタンスLとの関係を(1)式から
予め求めておけば、電流値を計測するだけで即座にイン
ダクタンスLを求めることができるのである。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a change in the current value I (t) with respect to the inductance L. FIG. 7A and FIG.
(B) is a comparison of the case where the value of the voltage value E1 is changed. The current value increases linearly immediately after the application of the voltage, but gradually decreases after a while, and eventually changes to a steady state at the current value E1 / R when the voltage E1 is applied. When the inductance has a particularly small value, as shown in FIG. 7, the waveform slightly oscillates immediately after the application of the voltage, and eventually shows a waveform which stabilizes to a steady value.
As is clear from FIG. 7, if the voltage value to be applied is fixed, the current value I (t0) when a predetermined time t0 has elapsed from the voltage application is determined by the value of the inductance L (see the above (( 1) See equation). Therefore, if the relationship between the current value I (t0) and the inductance L under the conditions of the applied voltage E1 and the time t0 is a constant value and the relationship between the current value I (t0) and the inductance L is obtained in advance from the equation (1), only the measurement of the current value The inductance L can be obtained immediately.

【0051】前述したように、電気角計測処理では、で
きるだけ短い時間で電気角を計測する必要がある。そこ
で、電流を計測するタイミングt0、および印加する電
圧E1を一定値とし、その条件での電流値とインダクタ
ンスの対応表を予め算出しておくことによって、電流の
検出値から対応表を参照して即座にインダクタンスを求
める方法が採用されてきた。しかし後述するように、本
実施例の電気角検出処理では、従来の方法よりも更に短
い時間で電気角を計測するために、印加する電圧を可変
としている。本実施例の電気角検出方法の中にも種々の
態様が存在しており、それら態様について以下に説明す
る。
As described above, in the electrical angle measurement process, it is necessary to measure the electrical angle in as short a time as possible. Therefore, the timing t0 at which the current is measured and the voltage E1 to be applied are set to constant values, and a correspondence table between the current value and the inductance under the conditions is calculated in advance, and the correspondence table is referred to from the detected current value. A method for obtaining the inductance immediately has been adopted. However, as will be described later, in the electrical angle detection processing of the present embodiment, the applied voltage is variable in order to measure the electrical angle in a shorter time than in the conventional method. There are various aspects in the electrical angle detection method of the present embodiment, and these aspects will be described below.

【0052】(2)電気角検出処理(第1の実施態
様):本実施例の第1の態様の電気角検出処理について
説明する。初めに、本処理の具体的な処理内容について
説明し、その後、第1の実施態様の電気角検出処理を採
用することにより得られる効果を、従来より行われてき
た電気角検出処理との比較において説明する。
(2) Electric angle detection processing (first embodiment): The electric angle detection processing of the first embodiment of the present embodiment will be described. First, the specific processing content of the present processing will be described, and then the effect obtained by employing the electrical angle detection processing of the first embodiment will be compared with the conventionally performed electrical angle detection processing. Will be described.

【0053】図8は、本実施例の第1の実施態様におけ
る電気角検出処理の流れを示すフローチャートである。
この処理は、ECU200のCPU202が、図5に示
すメインルーチンの中で実行する処理である。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the electrical angle detection process in the first embodiment of the present embodiment.
This process is a process executed by CPU 202 of ECU 200 in the main routine shown in FIG.

【0054】CPU202は、電気角検出処理を開始す
ると、まず初期電流値I0を検出する(ステップS20
0)。すなわち、パルス電圧を印加する前にコイルに流
れている電流値を、電流検出器12を用いて初期電流値
I0として検出しておくのである。
When starting the electrical angle detection process, the CPU 202 first detects an initial current value I0 (step S20).
0). That is, the current value flowing through the coil before application of the pulse voltage is detected as the initial current value I0 using the current detector 12.

【0055】CPU202は初期電流値I0を検出する
と、インバータ30を制御することによってコイルにパ
ルス電圧を印加する(ステップS202)。印加する電
圧は、電源80から供給される電圧を所定割合で降圧し
て発生させる。本実施例では、電源80は通常400V
前後の電圧を供給しており、この電圧を250V程度に
降圧して印加しているので約60%程度に降圧している
ことになる。降圧方法としては、周知の各種方法を適用
することができる。例えば、電源80に対して2つの抵
抗を直列に接続し、抵抗の中間位置の電圧を使用すれ
ば、2つの抵抗値の比率によって決まる割合に降圧され
た電圧を得ることができる。また、DCチョッパと呼ば
れる回路を使用したり、あるいはPWM制御等の手法を
利用すれば、電圧の減少比率を自由に変更することが可
能である。本実施例では、DCチョッパを用いて降圧し
ている。
When detecting the initial current value I0, the CPU 202 applies a pulse voltage to the coil by controlling the inverter 30 (step S202). The applied voltage is generated by lowering the voltage supplied from the power supply 80 at a predetermined rate. In this embodiment, the power supply 80 is normally 400 V
Before and after the voltage is supplied, this voltage is reduced to about 250 V and applied, so that the voltage is reduced to about 60%. Various well-known methods can be applied as the step-down method. For example, if two resistors are connected in series to the power supply 80 and a voltage at an intermediate position of the resistors is used, a voltage stepped down by a ratio determined by a ratio of the two resistance values can be obtained. Further, if a circuit called a DC chopper is used, or a technique such as PWM control is used, the voltage reduction ratio can be freely changed. In this embodiment, the voltage is lowered using a DC chopper.

【0056】パルス電圧を印加すると、予め設定されて
いる所定時間t0が経過するのを待ち(ステップS20
4)、所定時間t0経過後のコイルの電流値I1を検出
する(ステップS206)。電流値の検出には、電流検
出器12,14を使用する。
When the pulse voltage is applied, it waits for a predetermined time t0 to elapse (step S20).
4) The current value I1 of the coil after a predetermined time t0 has elapsed is detected (step S206). The current detectors 12 and 14 are used for detecting the current value.

【0057】本実施例の電気角検出処理は、電流値I1
検出後、すぐに実パルス電圧を検出する(ステップS2
08)。ここで実パルス電圧とは、コイルに実際に印加
されたパルス電圧値のことである。本実施例では、前述
したように電源80の電圧を所定比率で降圧してパルス
電圧を作っているので、電源80の供給電圧を検出し、
検出した電圧に所定係数(1より小さい値)を乗算する
ことによって実パルス電圧を算出した。電源80が供給
する電圧は、モータ制御装置10に内蔵されている図示
しない電圧センサを用いて検出した。尚、ここでは実パ
ルス電圧は算出により求めるものとして説明したが、も
ちろん、電圧センサを用いる等の周知の方法により、コ
イルに印加されたパルス電圧値を直接計測しても構わな
い。
In the electrical angle detection process of this embodiment, the current value I1
Immediately after the detection, the actual pulse voltage is detected (step S2).
08). Here, the actual pulse voltage is a pulse voltage value actually applied to the coil. In the present embodiment, as described above, the voltage of the power supply 80 is reduced at a predetermined ratio to generate a pulse voltage.
The actual pulse voltage was calculated by multiplying the detected voltage by a predetermined coefficient (a value smaller than 1). The voltage supplied by the power supply 80 was detected using a voltage sensor (not shown) built in the motor control device 10. Although the actual pulse voltage has been described as being calculated here, the pulse voltage applied to the coil may be measured directly by a known method such as using a voltage sensor.

【0058】実パルス電圧の検出時期は、パルス電圧の
印加あるいは電流値の検出タイミングにできるだけ近い
時期が望ましい。その意味からは、パルス電圧印加(ス
テップS202)の直後に実パルス電圧を検出しておく
ことが望ましいが、本実施例ではパルス電圧の印加から
電流検出までの時間が短い(一例としては数十μse
c)ので、電流値I1を検出した後に実パルス電圧を検
出している。もちろん、パルス電圧印加直前に実パルス
電圧を検出しても良く、また、電圧センサを用いて実パ
ルス電圧を直接計測する場合は、パルス電圧の最大値を
保持しておくようにしても良い。
The timing of detecting the actual pulse voltage is preferably as close as possible to the timing of applying the pulse voltage or detecting the current value. In this sense, it is desirable to detect the actual pulse voltage immediately after the application of the pulse voltage (step S202), but in this embodiment, the time from application of the pulse voltage to current detection is short (for example, several tens of seconds). μse
c), the actual pulse voltage is detected after detecting the current value I1. Of course, the actual pulse voltage may be detected immediately before the application of the pulse voltage. When the actual pulse voltage is directly measured using a voltage sensor, the maximum value of the pulse voltage may be held.

【0059】CPU202は、実パルス電圧を検出する
と実電流変化量を算出する(ステップS210)。パル
ス電圧を印加することによってコイルに実際に生じた電
流変化量(実電流変化量)は、ステップS206で検出
した電流値I1から初期電流値I0を減算することによ
って算出する。
When detecting the actual pulse voltage, the CPU 202 calculates the actual current change amount (step S210). The current change amount (actual current change amount) actually generated in the coil by applying the pulse voltage is calculated by subtracting the initial current value I0 from the current value I1 detected in step S206.

【0060】実電流変化量を算出すると、ステップS2
08において検出した実パルス電圧と、ステップS21
0で算出した実電流変化量とから、基準電流変化量を推
定する(ステップS212)。基準電流変化量とは、基
準電圧(本実施例では250V)のパルス電圧を印加す
ることによってコイルに発生する電流であって、パルス
電圧印加から所定時間t0経過時点でコイルを流れる仮
想的な電流値をいう。基準電流変化量は、以下に説明す
る原理を利用して推定する。
After calculating the actual current change, step S2
08 and the actual pulse voltage detected in step S21
A reference current change is estimated from the actual current change calculated at 0 (step S212). The reference current change amount is a current generated in a coil by applying a pulse voltage of a reference voltage (250 V in the present embodiment), and is a virtual current flowing through the coil at a point in time when a predetermined time t0 elapses from the application of the pulse voltage. Value. The reference current change amount is estimated using the principle described below.

【0061】図9は、電気角と電流変化量との関係を概
念的に示した説明図である。前述したように、パルス電
圧を印加したときの電流変化量と回路のインダクタンス
Lには、(1)式に示すような対応関係があり、またイ
ンダクタンスLと電気角とは、図6に示したような対応
関係があることが知られている。従って、パルス電圧一
定の下では、電気角と電流変化量との間にはインダクタ
ンスLを介して一定の対応関係が存在する。図9の太い
実線は、基準電圧(250V)のパルス電圧を印加した
ときに得られる電流変化量と電気角との関係を概念的に
示したものである。また、図9中に示されているそれぞ
れの破線は、基準電圧からそれぞれ異なる値だけオフセ
ットした電圧のパルスを印加したときの、電流変化量と
電気角との関係を示している。
FIG. 9 is an explanatory diagram conceptually showing the relationship between the electrical angle and the current change amount. As described above, the amount of change in current when a pulse voltage is applied and the inductance L of the circuit have a correspondence relationship as shown in Expression (1), and the inductance L and the electrical angle are shown in FIG. It is known that there is such a correspondence. Therefore, when the pulse voltage is constant, there is a certain correspondence between the electrical angle and the current change via the inductance L. The thick solid line in FIG. 9 conceptually shows the relationship between the current change amount obtained when a reference voltage (250 V) pulse voltage is applied and the electrical angle. Further, each broken line shown in FIG. 9 indicates the relationship between the current change amount and the electrical angle when a pulse having a voltage offset from the reference voltage by a different value is applied.

【0062】図9に示されているように、コイルに印加
するパルス電圧の値が基準電圧からオフセットするにつ
れて、電流変化量の値もオフセットしていく。すなわ
ち、ある電気角での電流変化量を示す曲線は、印加する
電圧の増減にともなって図9上を上下に平行移動してい
る。例えば、印加電圧が基準電圧より大きい場合は、電
流変化量を示す曲線が上方にオフセットする。逆に印加
電圧が基準電圧より小さい場合は、電流変化量を示す曲
線が下方にオフセットする。従って、基準電圧より小さ
な電圧のパルスを印加した場合でも、電流変化量のオフ
セット量が分かれば、基準電圧のパルスを印加したとき
の電流変化量を推定することが可能である。図9に示し
たように、電流変化量のオフセット量は印加電圧のオフ
セット量とともに増減するから、電流変化量のオフセッ
ト量を知るためには、コイルに実際に印加した電圧(実
パルス電圧)と基準電圧との電圧差dV(以下、電圧オ
フセット量という)と、電流変化量のオフセット量dI
(以下、電流オフセット量という)との関係が分かれば
よい。
As shown in FIG. 9, as the value of the pulse voltage applied to the coil is offset from the reference voltage, the value of the current change is also offset. That is, the curve indicating the amount of change in current at a certain electrical angle moves up and down in FIG. 9 as the applied voltage increases and decreases. For example, when the applied voltage is higher than the reference voltage, the curve indicating the current change amount is offset upward. Conversely, when the applied voltage is smaller than the reference voltage, the curve indicating the current change amount is offset downward. Therefore, even when a pulse of a voltage smaller than the reference voltage is applied, if the offset of the current change is known, the current change when the pulse of the reference voltage is applied can be estimated. As shown in FIG. 9, since the offset of the current change increases and decreases with the offset of the applied voltage, in order to know the offset of the current change, the offset (actual pulse voltage) actually applied to the coil must be determined. A voltage difference dV from the reference voltage (hereinafter referred to as a voltage offset amount) and an offset amount dI of the current change amount
(Hereinafter referred to as a current offset amount).

【0063】図10は、電圧のオフセット量dVと電流
オフセット量dIとの関係を求めるために、各種値のパ
ルス電圧を印加して、電流変化量の平均値を調べた結果
を示したものである。電流変化量の平均値とは、電流変
化量を電気角0度から360度の範囲での平均した値で
ある。電流変化量の平均値のオフセットは、電流変化量
自体のオフセット、すなわち電流オフセット量dIと一
致する(図9参照)。図10に示すように、電圧オフセ
ット量dVに対して、電流オフセット量dIはほぼ比例
関係が成り立っているので、電圧オフセット量dVに所
定の係数を乗算して電流オフセット量dIを得ることが
できる。もちろん、図10の結果から、電圧オフセット
量dVと電流オフセット量dIとの対応表を作成してお
き、対応表を参照して、電圧オフセット量dVに対する
電流オフセット量dIを求めるようにしてもよい。一例
として、dVとdIとの対応表の一例を、図11に概念
的に示した。図11に示すような対応表を用いて基準電
流変化量を推定すれば、dVとdIとの関係が非線形で
あってもdIの算出精度を向上させることが可能であ
り、基準電流変化量の推定精度を向上させることができ
る。
FIG. 10 shows the result of examining the average value of the current change by applying various values of pulse voltage in order to obtain the relationship between the voltage offset dV and the current offset dI. is there. The average value of the current change amount is a value obtained by averaging the current change amounts in a range from 0 electrical degrees to 360 electrical degrees. The offset of the average value of the current change amount matches the offset of the current change amount itself, that is, the current offset amount dI (see FIG. 9). As shown in FIG. 10, since the current offset dI has a substantially proportional relationship with the voltage offset dV, the current offset dI can be obtained by multiplying the voltage offset dV by a predetermined coefficient. . Needless to say, a correspondence table between the voltage offset amount dV and the current offset amount dI may be created from the results in FIG. 10 and the current offset amount dI with respect to the voltage offset amount dV may be obtained by referring to the correspondence table. . As an example, FIG. 11 conceptually shows an example of a correspondence table between dV and dI. By estimating the reference current change amount using the correspondence table as shown in FIG. 11, even if the relationship between dV and dI is nonlinear, it is possible to improve the calculation accuracy of dI, and to calculate the reference current change amount. The estimation accuracy can be improved.

【0064】以上の説明から明らかなように、図8に示
す電気角検出処理のステップS212では、次のように
して基準電流変化量を推定する。先ず、ステップS20
8で検出した実パルス電圧と基準電圧との電圧差dVを
求め、この印加電圧のオフセット量dVに所定係数を乗
算して電流オフセット量dIを算出する。あるいは図1
1に示す対応表を参照して、電流オフセット量dIを算
出する。次いで、ステップS210で検出しておいた実
電流変化量に電流オフセット量dIを加算することによ
って基準電流変化量を推定する。
As is clear from the above description, in step S212 of the electrical angle detection process shown in FIG. 8, the reference current change amount is estimated as follows. First, step S20
The voltage difference dV between the actual pulse voltage detected in step 8 and the reference voltage is obtained, and the current offset dI is calculated by multiplying the offset dV of the applied voltage by a predetermined coefficient. Or Figure 1
The current offset dI is calculated with reference to the correspondence table shown in FIG. Next, the reference current change amount is estimated by adding the current offset amount dI to the actual current change amount detected in step S210.

【0065】こうして基準電流変化量が推定されたら、
この推定値を用いて従来と同様の方法により電気角を算
出する(ステップS214)。図9を用いて簡単に説明
すれば、推定した基準電流変化量Irに対して、可能性
のある電気角としてβ1ないしβ4の4つの電気角が求
まる。U相コイルに流れる電流のみからは4つの電気角
のいずれであるかを特定することはできないが、他相
(V相)のコイルに流れる電流についても同様の方法に
より電気角を算出すれば、U相コイル・V相コイルのい
ずれの条件も満たす電気角に特定することができる。
When the reference current change amount is estimated in this way,
Using this estimated value, an electrical angle is calculated by a method similar to the conventional method (step S214). In brief, referring to FIG. 9, four electrical angles β1 to β4 are obtained as possible electrical angles for the estimated reference current change Ir. Although it is not possible to specify any of the four electrical angles from the current flowing through the U-phase coil alone, if the electrical angle is calculated by the same method for the current flowing through the other phase (V-phase) coil, An electrical angle that satisfies both conditions of the U-phase coil and the V-phase coil can be specified.

【0066】以上のようにして電気角検出処理が終了す
ると、図5に示したモータ制御処理に戻って、端子電圧
決定処理S102以降の処理を実行する。
When the electrical angle detecting process is completed as described above, the process returns to the motor control process shown in FIG. 5, and the processes after the terminal voltage determining process S102 are executed.

【0067】上述の第1の実施態様の電気角検出処理
は、電気角の算出を迅速化するだけでなく算出精度を向
上させる効果がある。以下、第1の実施態様の電気角検
出処理により、その様な効果が得られる理由を、従来よ
り行われてきた電気角検出処理との比較において説明す
る。
The electrical angle detection process of the first embodiment has the effect of not only speeding up the calculation of the electrical angle but also improving the calculation accuracy. Hereinafter, the reason why such an effect is obtained by the electrical angle detection process of the first embodiment will be described in comparison with a conventional electrical angle detection process.

【0068】図12は、従来より行われてきた電気角検
出処理の流れを示すフローチャートである。図8に示し
た第1の実施態様の電気角検出処理と比較しながら、図
12に示す従来の電気角検出処理について簡単に説明す
る。従来より行われてきた電気角検出処理では、初めに
電源電圧Vbを検出し、検出した電源電圧に基づいて電
圧補正係数Kを算出する(ステップS300,S30
2)。電圧補正係数Kは(2)式によって求められる。 K = α×Vs/Vb … (2) ここで、Vsはコイルに印加する基準電圧である。ま
た、αは演算処理の都合上、電圧補正係数Kの分解能を
確保するために使用される係数である。つまり、モータ
制御に使用されるCPUでは、あまり小さな数を扱うこ
とができないので、所定の係数αを乗算することにより
電圧補正係数Kの分解能を確保している。基準電圧Vs
は、電源電圧Vbより低い値に設定されているから、電
圧補正係数Kはαより小さな値をとる。(2)式から明
らかなように、電圧補正係数Kとは、電源から供給され
る電圧をどの程度の割合で降圧すれば、基準電圧Vsが
得られるかを示す値である。
FIG. 12 is a flow chart showing the flow of the electric angle detection processing conventionally performed. The conventional electrical angle detection process shown in FIG. 12 will be briefly described in comparison with the electrical angle detection process of the first embodiment shown in FIG. In the electrical angle detection processing that has been performed conventionally, the power supply voltage Vb is first detected, and the voltage correction coefficient K is calculated based on the detected power supply voltage (steps S300 and S30).
2). The voltage correction coefficient K is obtained by equation (2). K = α × Vs / Vb (2) Here, Vs is a reference voltage applied to the coil. Further, α is a coefficient used to secure the resolution of the voltage correction coefficient K for the sake of calculation processing. That is, since the CPU used for motor control cannot handle a very small number, the resolution of the voltage correction coefficient K is ensured by multiplying by a predetermined coefficient α. Reference voltage Vs
Is set to a value lower than the power supply voltage Vb, the voltage correction coefficient K takes a value smaller than α. As is clear from the equation (2), the voltage correction coefficient K is a value indicating how much the voltage supplied from the power supply is reduced to obtain the reference voltage Vs.

【0069】電圧補正係数Kを算出すると、予めコイル
に流れている初期電流値I0を検出してから、基準電圧
Vsのパルス電圧を印加する(ステップS304,S3
06)。基準電圧のパルスは、ステップS302で求め
た電圧補正係数Kに従って、電源電圧を降圧することに
よって発生させる。
After calculating the voltage correction coefficient K, a pulse voltage of the reference voltage Vs is applied after detecting the initial current value I0 flowing through the coil in advance (steps S304 and S3).
06). The pulse of the reference voltage is generated by lowering the power supply voltage according to the voltage correction coefficient K obtained in step S302.

【0070】基準電圧のパルス電圧を印加してから所定
時間経過後に、コイルに流れている電流値I1を検出
し、初期電流値I0との差を取ることによって基準電流
変化量を算出する(ステップS308,S310,S3
12)。こうして求めた基準電流変化量から電気角を算
出する(ステップS314)。
After a lapse of a predetermined time from the application of the pulse voltage of the reference voltage, the current value I1 flowing through the coil is detected, and the difference from the initial current value I0 is calculated to calculate the reference current change amount (step S1). S308, S310, S3
12). An electrical angle is calculated from the reference current change thus obtained (step S314).

【0071】図12に示した従来の電気角検出処理と、
図8に示した第1の実施態様の電気角検出処理とを比較
すると、両者は次の点が異なっている。従来の方法では
基準電圧のパルスをコイルに印加し、その時の電流変化
量を検出した。そのため、コイルにパルスを印加する前
に電源電圧を検出し、(2)式を用いて電圧補正係数K
を求めてから、電源電圧を降圧する必要があった。これ
に対して、第1の実施態様の電気角検出処理では、電源
電圧を一定比率で降圧させてコイルに印加し、検出した
電流変化量を補正して基準電流変化量を推定している。
基準電流変化量は、実際に検出した電流変化量に電流オ
フセット量dIを加えることで推定することができ、電
流オフセット量dIは電圧オフセット量dVに所定の係
数を乗算することによって求めるか、あるいは電圧オフ
セット量dVと電流のオフセット量dIとの対応表を参
照することによって求めることができる(図10および
図11を参照)。
The conventional electrical angle detection processing shown in FIG.
When compared with the electrical angle detection processing of the first embodiment shown in FIG. 8, the two points are different in the following points. In the conventional method, a pulse of the reference voltage is applied to the coil, and the amount of current change at that time is detected. Therefore, the power supply voltage is detected before applying a pulse to the coil, and the voltage correction coefficient K is calculated using the equation (2).
, It was necessary to lower the power supply voltage. On the other hand, in the electrical angle detection process of the first embodiment, the power supply voltage is stepped down at a fixed ratio and applied to the coil, and the detected current change is corrected to estimate the reference current change.
The reference current change amount can be estimated by adding the current offset amount dI to the actually detected current change amount, and the current offset amount dI is obtained by multiplying the voltage offset amount dV by a predetermined coefficient, or It can be obtained by referring to a correspondence table between the voltage offset amount dV and the current offset amount dI (see FIGS. 10 and 11).

【0072】このような違いがあるので、本実施例の第
1の実施態様における電気角検出処理は、従来より行わ
れてきた処理方法よりも迅速な処理が可能となる。この
理由について以下に説明する。
Because of such a difference, the electrical angle detecting process in the first embodiment of the present embodiment can be performed more quickly than the conventional processing method. The reason will be described below.

【0073】従来の方法による電気角検出処理では、電
圧補正係数Kを算出する必要があり、電圧補正係数Kの
算出に使用する(2)式は、分母に電源電圧Vbが含ま
れている。電源電圧Vbは測定値であり通常は単純な値
とならないので、(2)式のような除算には長い計算時
間が必要となる。その結果、電圧補正係数Kの算出に時
間がかかってしまう。
In the electrical angle detection process according to the conventional method, it is necessary to calculate the voltage correction coefficient K. In the equation (2) used for calculating the voltage correction coefficient K, the power supply voltage Vb is included in the denominator. Since the power supply voltage Vb is a measured value and is not usually a simple value, a long calculation time is required for the division as in the equation (2). As a result, it takes time to calculate the voltage correction coefficient K.

【0074】これに対して第1の実施態様の方法では、
電圧オフセット量dVを求め、これに所定の係数を乗算
して電流オフセット量dIを算出し、この電流オフセッ
ト量dIを検出した電流変化量に加算して基準電流変化
量としている。つまり、減算と乗算と加算の演算しか含
まれていないので、迅速な計算が可能である。従って、
第1の実施態様の電気角検出処理は、従来より行われて
きた電気角検出処理に比べて迅速な処理が可能となるの
である。
On the other hand, in the method of the first embodiment,
The voltage offset dV is obtained, multiplied by a predetermined coefficient to calculate a current offset dI, and this current offset dI is added to the detected current change to obtain a reference current change. That is, since only the operations of subtraction, multiplication and addition are included, quick calculation is possible. Therefore,
The electrical angle detection processing according to the first embodiment can be performed more quickly than the conventional electrical angle detection processing.

【0075】また、図12のフローチャートに示されて
いるように、従来の電気角検出処理は、処理の初めに電
圧補正係数Kを算出して電源の電圧を補正している(図
12のステップS302)。この補正に誤差があった場
合には、以降の処理が進むにつれて誤差が累積していく
可能性がある。これに対して第1の実施態様の電気角検
出方法では、処理の終わりに電流変化量を補正している
(図8のS212)。従って、補正に誤差が含まれてい
ても処理が進むにつれて誤差が累積することがないの
で、電気角を精度良く検出することができる。
As shown in the flowchart of FIG. 12, in the conventional electrical angle detection process, the voltage of the power supply is corrected by calculating the voltage correction coefficient K at the beginning of the process (step of FIG. 12). S302). If there is an error in this correction, the error may accumulate as the subsequent processing proceeds. On the other hand, in the electrical angle detection method according to the first embodiment, the current change amount is corrected at the end of the processing (S212 in FIG. 8). Therefore, even if an error is included in the correction, the error does not accumulate as the process proceeds, so that the electrical angle can be detected with high accuracy.

【0076】第1の実施態様の電気角検出処理は、電源
電圧が大きく低下しても、従来の電気角検出方法のよう
に、検出精度が低下しないという利点もある。すなわ
ち、従来より行われている電気角検出方法は、予め設定
されている基準電圧のパルスを印加するために、電源か
ら供給される電圧を適切な割合で降圧してからコイルに
印加している。従って、電源電圧が基準電圧より低くな
った場合には、設定されている基準電圧のパルスを印加
できなくなるので、電気角検出精度が低下してしまう。
また、降圧する比率(電圧補正係数K)は、CPUによ
って(2)式を用いて算出され、1バイトあるいは2バ
イトの情報として記憶されている。従って、電源電圧が
あまり小さな値となると、電圧補正係数Kが1バイトあ
るいは2バイトで表現可能な上限値を超えてその上限値
に貼り付いて、いわゆるオーバーフローが発生する。オ
ーバーフローが発生すると、設定されている基準電圧の
パルスを発生できないので、電気角検出精度が低下して
しまう。
The electrical angle detection processing of the first embodiment has the advantage that even if the power supply voltage is greatly reduced, the detection accuracy is not reduced unlike the conventional electrical angle detection method. That is, in the conventional electrical angle detection method, in order to apply a pulse of a preset reference voltage, the voltage supplied from the power supply is reduced at an appropriate rate and then applied to the coil. . Therefore, when the power supply voltage becomes lower than the reference voltage, it becomes impossible to apply the pulse of the set reference voltage, so that the electrical angle detection accuracy is reduced.
The step-down ratio (voltage correction coefficient K) is calculated by the CPU using equation (2), and is stored as 1-byte or 2-byte information. Therefore, when the power supply voltage becomes too small, the voltage correction coefficient K exceeds the upper limit value that can be expressed by 1 byte or 2 bytes, and sticks to the upper limit value, so that a so-called overflow occurs. When an overflow occurs, a pulse of the set reference voltage cannot be generated, so that the electrical angle detection accuracy is reduced.

【0077】これに対して、本実施例の第1の電気角検
出処理においては、コイルに印加した電圧を検出し(図
8のステップS208)、パルス電圧により生じた電流
変化量を補正して電気角を検出する。従って、電源電圧
が大きく低下しても電気角の検出精度が低下することは
ない。また、電流変化量の補正に使用する電流オフセッ
ト量dIは、電圧オフセット量dVに所定の係数をかけ
て算出するか、あるいは図11のような電圧オフセット
量dVと電流オフセット量dIの対応表に基づいて算出
する。従って、電流変化量を補正する際にオーバーフロ
ーが発生するおそれはなく、オーバーフローによって検
出が精度低下するおそれもない。
On the other hand, in the first electrical angle detection process of this embodiment, the voltage applied to the coil is detected (step S208 in FIG. 8), and the amount of change in current caused by the pulse voltage is corrected. Detect electrical angle. Therefore, even if the power supply voltage is significantly reduced, the detection accuracy of the electrical angle does not decrease. The current offset amount dI used for correcting the current change amount is calculated by multiplying the voltage offset amount dV by a predetermined coefficient, or is calculated in a correspondence table between the voltage offset amount dV and the current offset amount dI as shown in FIG. Calculated based on Therefore, there is no possibility that an overflow will occur when correcting the current change amount, and there is no possibility that the detection accuracy is reduced by the overflow.

【0078】以上の理由から、本実施例の第1の態様の
電気角検出処理によれば、電気角を迅速に検出すること
が可能となるとともに、検出精度も向上させることがで
きるのである。
For the above reasons, according to the electrical angle detection processing of the first embodiment of the present embodiment, it is possible to quickly detect the electrical angle and to improve the detection accuracy.

【0079】(3)電気角検出処理(第2の実施態
様):上述した第1の実施態様の電気角検出処理では、
電源から供給される電圧値に関わらず、所定の比率で降
圧したパルス電圧を印加している。このため、電気角検
出方法で検出精度が低下しやすい電源電圧の低い領域に
おいても、精度良く電気角を検出することが可能となっ
ている。もっとも、電気角の検出精度を向上させるため
には、電源電圧が低い条件での検出方法を改善するだけ
でも、検出精度を向上させることができる。すなわち、
予め閾値電圧を設定しておき、電源電圧が閾値電圧より
低くなったときにだけ、上述の第1の実施態様に準じて
電気角を検出するようにしてもよい。本実施例の第2の
態様における電気角検出処理は、このような考え方に基
づいて電気角を検出する。
(3) Electric angle detection processing (second embodiment): In the electric angle detection processing of the first embodiment described above,
Regardless of the voltage value supplied from the power supply, a pulse voltage stepped down at a predetermined ratio is applied. For this reason, it is possible to accurately detect the electrical angle even in a low power supply voltage region where the detection accuracy is likely to be reduced by the electrical angle detection method. However, in order to improve the detection accuracy of the electrical angle, the detection accuracy can be improved only by improving the detection method under the condition where the power supply voltage is low. That is,
A threshold voltage may be set in advance, and the electrical angle may be detected only when the power supply voltage becomes lower than the threshold voltage according to the above-described first embodiment. The electrical angle detection process in the second embodiment of the present embodiment detects an electrical angle based on such a concept.

【0080】図13は、本実施例の第2の実施態様にお
ける電気角検出処理の流れを示すフローチャートであ
る。この処理は、ECU200のCPU202が、図5
のメインルーチンの中で実行する。以下、図13に従っ
て、第2の実施態様における電気角検出処理の内容につ
いて説明する。
FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the electrical angle detection process in the second embodiment of the present embodiment. This processing is performed by the CPU 202 of the ECU 200 in FIG.
In the main routine of Hereinafter, the details of the electrical angle detection processing in the second embodiment will be described with reference to FIG.

【0081】第2の実施態様の電気角検出処理を開始す
ると、初めにCPU202は、コイルに流れる初期電流
I0と電源電圧Vbとを検出する(ステップS400,
S402)。次いで、検出した電源電圧Vbと所定の閾
値電圧Vthとを比較する(ステップS404)。閾値
電圧Vthの値は、基準電圧のパルスを精度良く発生可
能な、ほぼ下限の電圧値を選定しておく。
When the electric angle detection process according to the second embodiment is started, first, the CPU 202 detects the initial current I0 flowing through the coil and the power supply voltage Vb (step S400,
S402). Next, the detected power supply voltage Vb is compared with a predetermined threshold voltage Vth (step S404). As the value of the threshold voltage Vth, a substantially lower limit voltage value capable of generating a pulse of the reference voltage with high accuracy is selected.

【0082】電源電圧Vbが閾値電圧Vthより大きい
場合は、従来からの方法(詳細は図12参照)と同様な
方法により電気角を検出する。すなわち、(2)式によ
り電圧補正係数Kを算出し(ステップS406)、得ら
れた電圧補正係数Kに従って電源電圧を降圧して基準電
圧のパルスを印加し(ステップS408)、コイルに発
生している電流値I1を所定のタイミングで検出する
(ステップS410,S412)。検出した電流値I1
から初期電流値I0を減算することによって、基準電流
変化量を算出し(ステップS414)、図9を用いて説
明したように基準電流変化量と電気角との対応関係を利
用して電気角を算出する(ステップS416)。
When the power supply voltage Vb is higher than the threshold voltage Vth, the electrical angle is detected by a method similar to the conventional method (see FIG. 12 for details). That is, the voltage correction coefficient K is calculated by the equation (2) (step S406), the power supply voltage is reduced according to the obtained voltage correction coefficient K, and a pulse of the reference voltage is applied (step S408). The detected current value I1 is detected at a predetermined timing (steps S410 and S412). Detected current value I1
Is subtracted from the initial current value I0 to calculate the reference current change amount (step S414). As described with reference to FIG. 9, the electrical angle is calculated using the correspondence between the reference current change amount and the electrical angle. It is calculated (step S416).

【0083】一方、電源電圧Vbが閾値電圧Vthより
小さい場合は、前述した第1の実施態様と同様な方法を
用いて電気角を検出する。すなわち、電圧補正係数Kの
値をKlmtに固定し(ステップS418)、固定した
電圧補正係数Klmtに従って電源電圧を降圧して発生
させた電圧のパルスを印加する(ステップS420)。
Klmtの値は、電源電圧Vbが閾値電圧Vthと等し
い場合にステップS406で算出される電圧補正係数K
の値である。Klmtをこのような値としているので、
電源電圧の値Vbが閾値電圧Vthの近傍で変動して
も、電気角検出方法をなめらかに違和感なく切り換える
ことができる。また、Klmtは電源電圧の降圧比率が
もっとも小さな場合に相当するので、このような値に電
圧補正係数Kを固定すれば、印加するパルス電圧を安定
して印加し得るもっとも高い電圧値とすることができ
る。印加する電圧が高くなればコイルに発生する電流の
変化量も大きくなるので電流変化量の検出精度が向上
し、延いては電気角検出精度を向上させることができ
る。尚、図13に示した例では、検出した電源電圧の値
から実際にコイルに印加されるパルス電圧の値を算出し
ているが、コイルに印加されるパルス電圧を直接検出し
てもよい。
On the other hand, when the power supply voltage Vb is smaller than the threshold voltage Vth, the electrical angle is detected by using the same method as in the first embodiment. That is, the value of the voltage correction coefficient K is fixed to Klmt (step S418), and a voltage pulse generated by stepping down the power supply voltage according to the fixed voltage correction coefficient Klmt is applied (step S420).
The value of Klmt is the voltage correction coefficient K calculated in step S406 when power supply voltage Vb is equal to threshold voltage Vth.
Is the value of Since Klmt is set to such a value,
Even if the value Vb of the power supply voltage fluctuates in the vicinity of the threshold voltage Vth, the electrical angle detection method can be switched smoothly and unnaturally. Also, since Klmt corresponds to the case where the step-down ratio of the power supply voltage is the smallest, if the voltage correction coefficient K is fixed to such a value, the applied pulse voltage is set to the highest voltage value that can be applied stably. Can be. As the applied voltage increases, the amount of change in the current generated in the coil also increases, so that the accuracy of detecting the amount of change in the current can be improved, and the accuracy of detecting the electrical angle can be improved. In the example shown in FIG. 13, the value of the pulse voltage actually applied to the coil is calculated from the detected value of the power supply voltage. However, the pulse voltage applied to the coil may be directly detected.

【0084】パルス電圧を印加して所定時間経過後(ス
テップS422)、コイルの電流値I1を検出し(ステ
ップS424)、検出した電流値I1から初期電流値I
0を減算して実電流変化量を算出する(ステップS42
6)。
After a predetermined time has elapsed from the application of the pulse voltage (step S422), the coil current value I1 is detected (step S424), and the initial current value I is calculated based on the detected current value I1.
The actual current change amount is calculated by subtracting 0 (step S42).
6).

【0085】こうして求めた実電流変化量から、次のよ
うにして基準電流変化量を推定する(ステップS42
8)。先ず、コイルに印加したパルスの実際の電圧と基
準電圧との差を求め、この電圧オフセット量dVに基づ
いて電流オフセット量dIを算出する。電圧オフセット
量dVは、ステップS402で検出した電源電圧Vbと
閾値電圧Vthとの電圧差を、Klmtで決まる割合で
降圧した値として求めることができる。こうして求めた
電圧オフセット量dVに対して、図11に示した対応表
を参照することにより電流オフセット量dIを求めるこ
とができる。あるいは、電圧オフセット量dVと電流オ
フセット量dIとがほぼ比例関係にあることを利用して
電流オフセット量dIを算出することも可能である。
From the actual current change thus obtained, a reference current change is estimated as follows (step S42).
8). First, the difference between the actual voltage of the pulse applied to the coil and the reference voltage is determined, and the current offset dI is calculated based on the voltage offset dV. The voltage offset amount dV can be obtained as a value obtained by lowering the voltage difference between the power supply voltage Vb and the threshold voltage Vth detected in step S402 at a rate determined by Klmt. The current offset dI can be obtained by referring to the correspondence table shown in FIG. 11 for the voltage offset dV thus obtained. Alternatively, it is also possible to calculate the current offset dI by utilizing the fact that the voltage offset dV and the current offset dI are substantially proportional to each other.

【0086】ステップS428の基準電流変化量推定処
理では、ステップS424で検出しておいた電流変化量
に、上述の方法で求めた電流オフセット量dIを加算す
ることによって基準電流変化量を推定している。こうし
て推定した基準電流変化量と電気角との対応関係に基づ
いて、電気角を検出する(ステップS416)。
In the reference current change estimation process in step S428, the reference current change is estimated by adding the current offset dI obtained by the above-described method to the current change detected in step S424. I have. The electrical angle is detected based on the correspondence between the reference current change amount and the electrical angle thus estimated (step S416).

【0087】図14は、上述した第2の実施態様の電気
角検出処理における、電源電圧Vbと、電圧補正係数K
および印加するパルス電圧との関係を示した説明図であ
る。図示するように、電源電圧Vbが高い領域(図14
中の領域B)では、電源電圧Vbの減少にともなって電
圧補正係数Kの値が増加し、その結果、コイルに印加さ
れるパルス電圧の値は基準電圧Vsに保たれている。電
源電圧Vbが閾値電圧Vthより低い領域(図中の領域
A)では、電圧補正係数Kは一定値Klmtを保つの
で、電源電圧Vbの減少にともなってパルス電圧値も減
少する。従来より行われてきた電気角検出処理によれ
ば、領域Aでは基準電圧Vsのパルスを印加することが
できないために電気角の検出精度が低下していた。これ
に対し、上述した第2の実施態様の電気角検出処理によ
れば、領域Aで電気角を検出する場合には電流変化量の
検出値から基準電流変化量を推定するので、領域Aでも
精度良く電気角を検出することが可能である。また、領
域Aでは電圧補正係数を算出する必要がないので、この
領域での電気角計測時間を短縮化することができる。従
って、本実施例の第2の態様の電気角検出処理を用いれ
ば、電源電圧の値によらず、電気角を精度良く検出する
とともに、電気角算出時間を短くすることも可能とな
る。
FIG. 14 shows the power supply voltage Vb and the voltage correction coefficient K in the electrical angle detection processing of the second embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between the pulse voltage and an applied pulse voltage. As shown, the region where the power supply voltage Vb is high (FIG. 14)
In the middle region B), the value of the voltage correction coefficient K increases as the power supply voltage Vb decreases, and as a result, the value of the pulse voltage applied to the coil is maintained at the reference voltage Vs. In a region where the power supply voltage Vb is lower than the threshold voltage Vth (region A in the figure), the voltage correction coefficient K keeps a constant value Klmt, so that the pulse voltage value decreases as the power supply voltage Vb decreases. According to the electric angle detection processing that has been performed conventionally, since the pulse of the reference voltage Vs cannot be applied to the region A, the detection accuracy of the electric angle has been reduced. On the other hand, according to the electrical angle detection process of the second embodiment, when the electrical angle is detected in the region A, the reference current change amount is estimated from the detected value of the current change amount. It is possible to accurately detect the electrical angle. Further, since it is not necessary to calculate the voltage correction coefficient in the area A, the electric angle measurement time in this area can be reduced. Therefore, by using the electrical angle detection process of the second aspect of the present embodiment, it is possible to accurately detect the electrical angle regardless of the value of the power supply voltage and to shorten the electrical angle calculation time.

【0088】以上、各種の実施例について説明してきた
が、本発明は上記すべての実施例に限られるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実
施することができる。例えば、以上の説明においては、
モータは交流同期モータであるとしたが、これに限られ
ず、例えばブラシレス直流モータなどの他のモータに適
用することができる。また、電気角検出装置はモータ制
御に使用されている場合を説明したが、電気角を検出す
るものであればモータ制御に限らず他の用途に使用され
るものであっても構わない。
Although various embodiments have been described above, the present invention is not limited to all the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention. For example, in the above description,
Although the motor is an AC synchronous motor, it is not limited to this, and can be applied to other motors such as a brushless DC motor. Also, the case where the electric angle detecting device is used for motor control has been described. However, the electric angle detecting device is not limited to motor control and may be used for other purposes as long as it detects an electric angle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施例の電気角検出装置が用いられているモ
ータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of a motor control device using an electric angle detection device according to an embodiment.

【図2】本実施例の電気角検出装置が用いられているモ
ータ制御装置の装置構成を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a device configuration of a motor control device using the electric angle detection device of the present embodiment.

【図3】本実施例の電気角検出装置を利用して制御され
る三相同期モータの構造を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a structure of a three-phase synchronous motor controlled by using the electric angle detecting device of the embodiment.

【図4】本実施例の電気角検出装置を利用して制御され
る三相同期モータの構造を示す横断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a three-phase synchronous motor controlled using the electrical angle detection device of the embodiment.

【図5】本実施例の電気角検出装置を利用して行われる
モータ制御処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow of a motor control process performed using the electrical angle detection device according to the embodiment.

【図6】同期モータにおいては電気角とインダクタンス
とが所定の対応関係にあることを説明する説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining that an electrical angle and an inductance have a predetermined correspondence relationship in a synchronous motor.

【図7】ステップ状の電圧を印加したときにコイルに過
渡的な電流変動が生じる様子を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state where a transient current fluctuation occurs in a coil when a step-like voltage is applied.

【図8】第1の実施態様の電気角検出処理の流れを示す
フローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a flow of an electrical angle detection process according to the first embodiment.

【図9】印加電圧のオフセットにともなって電流変化量
がオフセットする様子を概念的に示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram conceptually showing how a current change amount is offset with an offset of an applied voltage.

【図10】パルス電圧と電流変化量の平均値の関係を概
念的に示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram conceptually showing a relationship between a pulse voltage and an average value of a current change amount.

【図11】電圧オフセットと電流オフセットとの対応関
係を示す対応表を概念的に説明する説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram conceptually illustrating a correspondence table showing a correspondence relationship between a voltage offset and a current offset.

【図12】従来から実施されてきた電気角検出処理の流
れを示すフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing a flow of an electric angle detection process conventionally performed.

【図13】第2の実施態様の電気角検出処理の流れを示
すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a flow of an electrical angle detection process according to the second embodiment.

【図14】第2の実施態様の電気角検出処理を行ったと
きの電圧補正係数とパルス電圧の変化を示す説明図であ
る。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing changes in a voltage correction coefficient and a pulse voltage when an electrical angle detection process according to the second embodiment is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…モータ制御装置 12,14…電流検出器 20…制御部 30…インバータ 40…電気角検出部 50…トルク検出部 60…三相同期モータ 61…固定子 62…回転子 63…ケース 64aないし64d…永久磁石 65…回転軸 66a,66b…軸受 67…板状回転子 68aないし68d…突極 69…板状固定子 70…ティース 71…スロット 72…コイル 73…ボルト 80…電源 100…電気角検出装置 102,104…フィルタ 106,108…ADC 200…ECU 202…CPU 204…ROM 206…RAM 208…入力ポート 210…出力ポート 212…バス DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor control device 12, 14 ... Current detector 20 ... Control part 30 ... Inverter 40 ... Electric angle detection part 50 ... Torque detection part 60 ... Three-phase synchronous motor 61 ... Stator 62 ... Rotor 63 ... Case 64a-64d ... permanent magnet 65 ... rotating shaft 66a, 66b ... bearing 67 ... plate-like rotor 68a to 68d ... salient pole 69 ... plate-like stator 70 ... teeth 71 ... slot 72 ... coil 73 ... bolt 80 ... power supply 100 ... electric angle detection Devices 102, 104 Filter 106, 108 ADC 200 ECU 202 CPU 204 ROM 206 RAM 208 Input port 210 Output port 212 Bus

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 英治 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 5H560 BB04 BB12 DA13 DC12 EB01 GG04 TT11 UA02 XA02 XA03 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Eiji Yamada 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 5H560 BB04 BB12 DA13 DC12 EB01 GG04 TT11 UA02 XA02 XA03

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電動モータの回転子と固定子との間の電
気角を計測する電気角計測装置であって、 前記電動モータのコイルにパルス電圧を印加するパルス
電圧印加手段と、 該パルス電圧によって前記コイルに発生した前記電流変
化量を計測する実電流変化量計測手段と、 前記印加したパルス電圧の電圧値に基づいて前記電流変
化量を補償し、基準電圧値のパルス電圧の印加に対応し
た基準電流変化量を推定する基準電流変化量推定手段
と、 該推定された基準電流変化量に基づいて前記電気角を決
定する電気角決定手段とを備える電気角計測装置。
1. An electric angle measuring device for measuring an electric angle between a rotor and a stator of an electric motor, comprising: pulse voltage applying means for applying a pulse voltage to a coil of the electric motor; Means for measuring the amount of change in the current generated in the coil, and compensating the amount of change in the current based on the voltage value of the applied pulse voltage, corresponding to the application of the pulse voltage of the reference voltage value An electrical angle measuring device comprising: a reference current change amount estimating means for estimating the obtained reference current change amount; and an electrical angle determining means for determining the electrical angle based on the estimated reference current change amount.
【請求項2】 請求項1記載の電気角計測装置であっ
て、 前記コイルに印加されるパルス電圧の電圧値と、前記計
測された電流変化量を前記基準電流変化量に変換するた
めの補償量との対応関係を記憶した補償量記憶手段を備
え、 前記基準電流変化量推定手段は、前記印加されるパルス
電圧の電圧値に基づいて、前記記憶された対応関係を参
照して前記補償量を求め、該補償量を用いて前記電流変
化量を補償することにより、前記基準電流変化量を推定
する手段である電気角計測装置。
2. The electrical angle measuring device according to claim 1, wherein a voltage value of a pulse voltage applied to the coil and a compensation for converting the measured current change amount into the reference current change amount. And a compensation amount storage unit that stores a correspondence relationship with the amount. The reference current change amount estimation unit refers to the stored correspondence relationship based on a voltage value of the applied pulse voltage, and refers to the compensation amount. The electrical angle measuring device is means for estimating the reference current change amount by calculating the reference current change amount by compensating the current change amount using the compensation amount.
【請求項3】 請求項1記載の電気角計測装置であっ
て、 前記パルス電圧印加手段は、電源から供給される直流電
圧とともに増減する電圧値の前記パルス電圧を印加する
手段であり、 前記直流電圧値を計測することによって、前記印加され
たパルス電圧の電圧値を求めるパルス電圧測定手段を備
える電気角計測装置。
3. The electrical angle measuring device according to claim 1, wherein the pulse voltage applying unit is a unit that applies the pulse voltage having a voltage value that increases and decreases with a DC voltage supplied from a power supply. An electrical angle measurement device comprising pulse voltage measurement means for measuring a voltage value to obtain a voltage value of the applied pulse voltage.
【請求項4】 前記電動モータは同期モータである請求
項1記載の電気角計測装置。
4. The electric angle measuring device according to claim 1, wherein the electric motor is a synchronous motor.
【請求項5】 請求項1記載の電気角計測装置であっ
て、 電源から供給される直流電圧値を計測する電源電圧計測
手段を備えるとともに、 前記パルス電圧印加手段は、前記計測された直流電圧値
が所定値以上の場合には所定の基準電圧値のパルス電圧
をコイルに印加し、前記直流電圧値が所定値以下の場合
には該直流電圧値に比例する電圧値のパルス電圧を印加
する手段であり、 前記補償量記憶手段、前記基準電流変化量推定手段は、
前記計測された直流電圧値が前記所定値以下の場合に、
それぞれの機能を実行する手段であり、 前記電気角決定手段は、前記直流電圧値が前記所定値以
下の場合に推定された基準電流変化量、あるいは前記直
流電圧値が前記所定値以上の場合に計測された基準電流
変化量に基づいて、前記電気角を決定する手段である電
気角計測装置。
5. The electrical angle measuring device according to claim 1, further comprising: a power supply voltage measuring unit for measuring a DC voltage value supplied from a power supply, and wherein the pulse voltage applying unit includes the measured DC voltage. When the value is equal to or more than a predetermined value, a pulse voltage having a predetermined reference voltage value is applied to the coil, and when the DC voltage value is equal to or less than a predetermined value, a pulse voltage having a voltage value proportional to the DC voltage value is applied. Means, the compensation amount storage means, the reference current change amount estimation means,
When the measured DC voltage value is equal to or less than the predetermined value,
The electric angle determination means, which performs each function, the electrical angle determination means, the reference current change amount estimated when the DC voltage value is less than the predetermined value, or when the DC voltage value is more than the predetermined value An electrical angle measuring device, which is means for determining the electrical angle based on a measured reference current change amount.
【請求項6】 請求項5記載の電気角計測装置であっ
て、 前記パルス電圧印加手段は、前記直流電圧値が前記基準
電圧値以上の場合に該基準電圧値のパルス電圧を印加
し、前記直流電圧値が該基準電圧値以下の場合に、該直
流電圧値のパルス電圧を印加する手段である電気角計測
装置。
6. The electrical angle measuring device according to claim 5, wherein the pulse voltage applying unit applies a pulse voltage of the reference voltage value when the DC voltage value is equal to or more than the reference voltage value. An electrical angle measuring device which is means for applying a pulse voltage of the DC voltage value when the DC voltage value is equal to or less than the reference voltage value.
【請求項7】 電動モータの回転子と固定子との間の電
気角を計測し、該計測した電気角に基づいて前記電動モ
ータの制御を行う電動モータ制御装置であって、 前記電動モータのコイルにパルス電圧を印加するパルス
電圧印加手段と、 該パルス電圧によって前記コイルに発生した前記電流変
化量を計測する実電流変化量計測手段と、 前記印加したパルス電圧の電圧値に基づいて前記電流変
化量を補償し、基準電圧値のパルス電圧の印加に対応し
た基準電流変化量を推定する基準電流変化量推定手段
と、 該推定された基準電流変化量に基づいて前記電気角を決
定する電気角決定手段と、 該決定された電気角に基づいて、前記コイルに通電する
電流の制御を行う電流制御手段とを備える電動モータ制
御装置。
7. An electric motor control device that measures an electric angle between a rotor and a stator of an electric motor and controls the electric motor based on the measured electric angle, Pulse voltage applying means for applying a pulse voltage to the coil; actual current change amount measuring means for measuring the current change amount generated in the coil by the pulse voltage; and the current based on a voltage value of the applied pulse voltage. A reference current change estimating means for compensating the change amount and estimating a reference current change amount corresponding to the application of the pulse voltage of the reference voltage value; and an electric device for determining the electric angle based on the estimated reference current change amount. An electric motor control device comprising: an angle determination unit; and a current control unit that controls a current supplied to the coil based on the determined electrical angle.
【請求項8】 電動モータの回転子と固定子との間の電
気角を計測する電気角計測方法であって、 前記電動モータのコイルにパルス電圧を印加し、 該パルス電圧の印加によって前記コイルに生じる電流変
化量を計測し、 前記印加したパルス電圧に基づいて前記電流変化量を補
償することによって、基準電圧値のパルス電圧の印加に
対応した基準電流変化量を推定し、 該推定した基準電流変化量に基づいて、前記電気角を計
測する電気角計測方法。
8. An electric angle measuring method for measuring an electric angle between a rotor and a stator of an electric motor, comprising applying a pulse voltage to a coil of the electric motor, and applying the pulse voltage to the coil. The amount of current change occurring in the reference voltage value is measured, and the current change amount is compensated based on the applied pulse voltage, thereby estimating the reference current change amount corresponding to the application of the pulse voltage of the reference voltage value. An electrical angle measuring method for measuring the electrical angle based on a current change amount.
【請求項9】 電動モータの回転子と固定子との間の電
気角を計測し、該計測した電気角に基づいて前記電動モ
ータを制御する方法であって、 前記電動モータのコイルにパルス電圧を印加し、 該パルス電圧の印加によって前記コイルに生じる電流変
化量を計測し、 前記印加したパルス電圧に基づいて前記電流変化量を補
償することによって、基準電圧値のパルス電圧の印加に
対応した基準電流変化量を推定し、 該推定した基準電流変化量に基づいて、前記電気角を決
定し、 該決定した電気角に基づいて、前記コイルに通電する電
流の制御を行う電動モータの制御方法。
9. A method of measuring an electric angle between a rotor and a stator of an electric motor and controlling the electric motor based on the measured electric angle, wherein a pulse voltage is applied to a coil of the electric motor. By measuring the amount of change in current generated in the coil due to the application of the pulse voltage, and compensating for the amount of change in current based on the applied pulse voltage, the application of the pulse voltage of the reference voltage value was supported. An electric motor control method for estimating a reference current change amount, determining the electric angle based on the estimated reference current change amount, and controlling a current supplied to the coil based on the determined electric angle. .
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